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    光缆自动监测系统在城域网设计中的初探:光缆资源管理系统

    时间：2020-03-05 07:38:14来源：百花范文网本文已影响人

    (中国移动通信集团设计院有限公司 内蒙古分公司，内蒙古 呼和浩特 0100 10)
    摘 要：
    文章介绍了光缆线路自动监测系统组成、功能及光缆自动监测系统的设计方案，对三种实时 故障告警的解决方案进行了详细的比较分析。
    关键词：光缆监测；
    OTDR；
    传输网络；
    光纤通信
    中图分类号：TN915.63  文献标识码：A  文章编 号：1007—6921(2009)11—0096—02

    由于光纤通信具有容量大、传送信息质量高、传输距离远、性能稳定、防电磁干扰、抗腐蚀 能力强等优点，因此光纤通信得到了大力发展。

    光纤通信传输系统本身虽然有网络管理保护倒换功能，但并不支持对光纤特性的监控。随着 光纤网络规模的扩大，网络复杂性的增加，要求具有更高水平的监测和管理系统，能及时、 准确地监测全网络各光缆段可能发生的阻断位置，以便及时、有效地组织人员抢修，大幅度 地降低和压缩故障历时，变被动式维护为主动式维护。光缆自动监测系统应运而生。光缆自 动监测系统是一种利用计算机和通信技术以及光纤特性测量技术，对光纤传输网进行远程分 布式的实时监测，并将光缆线路的状况信息集中收集、处理和存储的自动化监测系统。通过 对光纤的实时自动监视、告警信息的自动分析，自动启动相应的测试，对故障进行自动定位 、自动派修，从而压缩障碍历时，把用户的损失降到最低。
    1 光缆自动监测系统组成及功能
    1.1 系统的组成

    光缆线路自动监测系统(OAMS)是电信管理网（TMN）中传输系统管理子网的一个系统。光缆 线路自动监测系统由监测中心(MC)和监测站(MS)组成。

    监测中心由主机、终端、网络通信设备、数据输出设备和专用管理软件组成。负责对各监测 站进行控制，是采集和处理数据的中心。

    监测站由控制模块、电源模块、光时域反射模块、光开关模块、光功率模块、光源模块等前 端设备组成。负责对光缆线路进行远程自动监测，跟踪光纤传输损耗的变化。
    1.2 系统的功能

    光缆线路自动监测系统OAMS以段内的或跨段的监测方式，对光缆线路中被监测光纤的状况进 行监测，而且能方便地构成OSI(开放系统互联)计算机网络，人机界面友好，具有汉字支持 能力，安装容易，使用方便，与多种操作系统兼容。系统的功能应满足YDN 010-1998《光缆 线路自动监测系统技术条件》有关规定。
    2 光缆自动监测系统建设方案
    2.1 建设原则
    2.1.1 贯彻通信网“完整性、统一性、先进性”和“经济、高效、安全”的基本原则，执 行我国现行相关网路技术体制、进网要求、技术标准规定。
    2.1.2 能远程、实时、在线地对光缆线路中被监测光纤的运行状况进行监测，预防光缆线 路的障碍隐患。
    2.1.3 当光缆线路中被监测光纤发生障碍时，能迅速、准确地确定断纤点的位置，并立即 向监测中心传报。
    2.1.4 监测设备应符合《光缆线路自动监测系统技术条件》和相关技术体制的要求，并能 适应将来建立网管系统的需要。主机设备进行配置时，应能满足3～5年业务发展的需要。
    2.1.5 监测中心应选择高可靠性能的计算机和其他标准化的配套设备。计算机系统除满足 本工程外，还要能满足3～5年业务发展的需要。
    2.1.6 当系统设备介入被监测的光缆线路后，必须保证在用的光传输系统的传输性能指标 （包括在用系统的升级）。
    2.1.7 操作系统应采用实时多任务系统。监测系统应采用实时多任务系统。
    2.2 建设方案
    2.2.1 城域光缆网特点：①光缆网拓扑结构复杂；
    ②相对长途网各传输局之间的光缆段距离很短；
    ③传输局相对较多，导致光纤跳接点多。

    鉴于以上特点，城域网光缆自动监测系统要求每个OTDR测试光路应尽可能由多段光纤组成， 尽可能让OTDR的测试范围覆盖整个城市光缆网。
    2.2.2 光缆自动监测系统实现方案

    光缆自动监测系统按连接光路的连接方式分为：在线监测方式、离线监测方式和备纤监测方 式。
    2.2.2.1 在线监测。OTDR模块的工作波长与在用光传输设备（OTE）的工作波长不同，它能实时地对被监测光纤 的运行状况进行监测。信号提取方式如下：

    采用分光器将光传输设备的工作光分出3％，接入告警采集模块中，对工作光进行实时监测 ，实时地反映光纤的传输特性，并及时地发现传输质量的变化。每个光功率监测通道的门限 可以进行设定，当被监测光纤出现断纤，工作光功率下降到某一门限值，或出现较大的衰减 时，产生即时告警，系统立即激活OTDR测试该光纤，进行精确的故障判断与定位。在这种监 测方式中，采用波分复用（WDM）技术和相应器件可以实现在一根光纤中同时传输通信光源 与OTDR测试光源。目前常用的通信光波长为1 310nm和1 550nm，因此在这种监测方式中OTDR 的测试光波长应选用1 625nm。

    该方式由于和通信光源共用同一根光纤，并且引入了WDM、滤光器和分光器等器件，使得整 个系统的可靠性有所降低。对原有的光纤通信设备和光纤连线方式需要做大的改造，实施复 杂度大。
    2.2.2.2 离线监测。OTDR模块的工作波长与在用光传输设备（OTE）的工作波长相同或不同，它能在OTE停用时或 OTE离开光缆线路时，对被监测光纤的状况进行监测。当OTE在用时，它不对被监测光纤进行 监测。信号提取方式如下：

    利用告警采集模块上提供的设备告警采集接口，可以收集光传输设备上产生的故障告警。经 过分析过滤，滤除与线路告警无关的信息，然后启动OTDR对可能引起告警的光缆线路进行 测试。每个告警采集端口均可以通过软件进行配置，可以接入例如开关量、电压量和电流量 等告警信号。每个通道告警的门限可以独立进行配置，以适应不同厂家的传输设备的接口要 求。

    该方式能够反应在用光纤的运行状况，但由于只有在OTE停用或离开光缆线路时才对被监测 光纤的状况进行监测，因此实时性较差。
    2.2.2.3 备纤监测。OTDR模块的工作波长与在用光传输设备（OTE）的工作波长相同或不同，它能对被监测光缆 线路中备用光纤的状况进行监测。信号提取方式如下：

    同样采用光功率告警模块，监测备用光纤，以实现光功率实时告警监测。由于监测备纤，所 以没有来自传输设备的信号源，故此种测试方式必须在监测路由的末端加入一个光源，向备 纤发送光信号，然后在测试端进行光功率检测。需要指出的是在这里加入的光源可选用1 31 0nm、1 550nm和1 625nm三种波长中的任一波长，并且这种方式下不需要WDM设备。当光纤异 常 时光源信号会被阻断或减弱，系统立即激活OTDR测试该光纤，进行精确的故障判断与定位。

    该方式具有以下三个特点：第一，不需在传输设备的工作光纤中插入器件，完全不影响传输 设备工作，减少了系统故障隐患；
    第二，对每一根被监测光纤均为实时监测，保证故障告警 的实时性；
    第三，能适应复杂的网络状况，对于光缆段短的线路，可以实现跨段监测而无需 额外增加设备。在实施上，只需在发端增加一个光源，而对原有的光纤通信设备和光纤连线 方式不需要做大的改造，实施复杂度最小。
    光缆自动监测系统监测方式比选：

    ①在告警反映实时性上，在线和备纤监测方式要优于离线监测方式；
    在系统的可靠性上， 备纤监测方式由于不介入通信设备与线路，因此其系统可靠性最高；
    在实施上，备纤监测方 式难度最小；

    ②备纤监测通过MS所安装的主机框（RTU）中的光功率模块和光源模块进行实时监测。在完 成系统所需功能的前提下，采用光功率的备纤监测方式是一种较为合适的方案。
    2.2.2.4 光缆监测系统建设方案。①根据光缆网络拓扑图和现有光缆监测技术，为了避免占用较多的光缆纤芯资源，在满足 监测需求的前提下，以节约投资为原则，在考虑监测光缆路由时，主要考虑主干光缆和大部 分远程接入点监测的需求，对离汇接点较近的末端光缆采取了主干实时监测，末端放弃的方 法进行监测；
    ②采用离线监测，综合节约光纤资源、保证监测有效可靠的原则，选用单纤和双纤完成实 时监测；
    ③本着节约光缆资源的原则OPM监测尽量采用远端光源单芯光纤测试的方法。对于一段只有 一端有监测机的光缆，只能采用近端光源两芯光纤环回的方法；
    ④考虑到以后升级和异于传输波长的考虑，城域网光缆自动监测系统OTDR优先选用的测试 波长是1625nm，以达到更好的监测效果。
    2.2.2.5 光缆线路自动监测系统监测范围的确定。光缆线路自动监测系统监测范围应根据OTDR模块动态范围、测试时所需脉冲宽度、光缆衰减 系数、监测光路上各种元器件的介入损耗以及测试精度富余度进行计算。

    光缆自动监测系统的最大监测长度的计算，应首选最坏值设计法计算。当衰减受限时，自动 监测长度按下式计算：
    L=(P-Ac-Mc-Ma)/(Af+As)                
    式中：L——自动监测系统最大监测光路长度（km）；

            P——OTDR的动态范围（dB)；

            Ac——介入损耗，包括WDM的介入损耗，光开关的介入损耗，跳线活接头的介 入损耗等（dB）；

    Af——光缆平均衰减系数（dB/km）；

             As——光接头平均衰减系数（dB/km）；

             Mc——光缆线路富余度（dB）；

             Ma——测试精度富余度（dB）。

    当最坏值设计不能满足要求时，可采用联合设计法，必要时亦可采用统计设计法。
    采用高动态范围OTDR模块以增加监测覆盖区域与增设监测站以增加监测覆盖区域，两种方案 都能满足工程监测范围的要求。方案的选择应通过技术经济比较确定。

    通常OTDR模块动态范围选取42～45dB，最大监测长度控制在150km以内。当监测光纤长度不 足150km时，可采用跨段监测方式，但总长度不得超过150km。

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