光纤通信电缆故障监控系统的研究

摘要:本论文描述了电信光纤网络结构,以及如何对这些光纤出现故障后及时发现故障,确定故障位置和修复故障作了详细的说明,这一过程都依托于一套完整先进的光纤监测系统。本论文重点讲述该系统的功能及设计思路。该系统采用的最新技术,该系统相对于其它系统的独特之处,以及工程实施方案。

Abstract: This paper describes the structure of the telecommunications fiber optic networks,and how to discover these fiber failure,determine the fault location and repair faults in detail. This process is relying on a complete set of advanced fiber monitoring system. This paper focused on the function and design ideas of the system,the latest technology the system uses,the unique of system compared with other systems,and project implementation.

关键词:光功率;分光;网络

Key words: optical power;spectrophotometry;network

中图分类号:TN91 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)15-0186-01

1OTMS-98光缆故障监控系统原理

1.1 系统总体结构

本光缆故障监测系统由省光缆总监控中心(PMC)、区域光缆监控中心(DMC)和安装在现场的监测站(MS),通过分组交换网(X.25网)、公共电话交换网(PSTN网)分三级汇接而成。

省、地监控中心(PMC或DMC)由运行Windows NT网络软件的微机服务器构成局域网。

远端光缆监测采集站(MS)则是一个运行在Windows 95软件下,模块化集成的,易于扩充和维护的局域网。

1.2 光缆/光纤故障监控原理

光功率监测其结构特点是:①分布在各电话局机房的每个AIU可监测16个光端机盘输入端的收光功率。②每个ACU可控制8个AIU单元。③一个RA系统(远端监测系统)最多可右8个ACU控制64个AIU单元,实现每分钟1024点的光功率采集。④若干RA系统通过X.25网与DMC相连形成区域性传输监测网。⑤DMC对若干个同时收到的收光功率告警数据进行分析,在故障发生的一分钟内就可迅速确定故障光缆段。⑥DMC自动快速启动MS站的告警监测系统对故障光缆段进行故障点精确位置的测定。

光端机发射端发出的1310通信光进入WDM的端机侧,从OTDR卡发出的1550监测光进入光开关箱,通过光开关箱选择某条光路后进入WDM的监测端。这两束光通过WDM的合波作用,形成一束既包含通信光也包含监测光的光波,从外线侧输出。

2监控系统优化设计

本章是阐述作者本人对监测系统优化设计的一些观点。

2.1 OTDR测试

OTDR的监控长度:

以下介绍在测试中要用到的OTDR各参数及OTDR监测长度的计算。

①OTDR动态范围。

其定义是:初始反向散射功率和噪声水平功率之比的对数值的10倍。按国际标准,各OTDR生产厂家对动态范围指标的解释应该是在10Us脉宽,3分钟平均时间,SJN=1(信噪比)的条件下,动态范围即是在反向散射功率跌落到噪声水平时,全部光纤长度上用分贝计算的损耗。

②OTDR测量范围。

其定义是:在允许的精度下,正确分辨和测量光路中“事件点”的最大衰减范围。一般,把包括光缆熔接头在内的一切光缆衰减变化点统称为“事件点”。光缆熔接头衰减一般在0.2DB左右,指标要求不超过0.5DB。

显然在精确度要求不同的情况下,OTDR的测量范围会有多有少地小于OTDR的动态范围。

③关于OTDR监测长度。

OTDR监测长度肯定和OTDR的动态范围直接相关,动态范围大,监测距离一定长。

④OTDR监测长度计算。

光缆故障监测系统的最大监测长度的计算,可以参照光缆中继段长度的计算方法,按最坏值法计算。当损耗受限时,故障监测长度按下式计算:

L=(P-Ac-Mc-Me)/(Af+As)

式中:

L:故障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)。一般WDM 0.8 dB/个。Filter 1.5dB价(包括活接头)。光开关1dB/个。跳线活接头0.5dB价。Af:光缆平均衰减系数(dB/km):0.25dB/km。As:光接头平均衰减系数(dB/km):0.05dB/km。Mc:光缆富余度(dB):一般取值3dB。Me:监测设备动态范围富余度(dB):一般取值3dB。

一般在线监测中Ac介入损耗为:1个光开关、1个WDM,1个Filter及2条光路线的介入损耗之和。

Ac=1+0.8+1.5+2×0.5=4.3 dB

每增加一段在线监测段,须增加2只WDM和3根光跳线的损耗,即Ac增加3.1dB的介入衰耗。

2.2 从光功率监测来看监控系统的优化设计

对光功率模块的工作原理的分析可知,在光功率监测中,每一采集点都对应一个传输系统。如果同时有多个传输系统告警,根据传输系统路山分析算法就可以分析出有可能产生告警的多个光缆段。我们当然不应该让OTDR发出测试光去测试每一条光缆段,这样做无疑是严重地浪费仪器资源,人为的增大了监测系统的负担,也是违反了我们的优化设计原则二。

我们想做到的是,能尽量找到尽可能少的测试光路,这些光路可以穿过所待测的光缆段,可以让OTDR的测试光达到这些段。由上面的光路集分析算法也可看出,我们是尽量想只找一条光路即可完成对所有待测缆段的测试,如果不行,再找第二条、第三条。

3结论

OTMS-98系统功能庞大,涉及面广,要求各模块之间协调配合。所以本论文主要完成了“光缆监测”模块中的“监测站操作”功能块的工作。随着信息技术的发展和人们对高速数据业务、图象业务的迫切需求,高速因特网、多媒体视像等宽带业务的接入。我国的光纤传输网将会继续得到持续快速的发展,着将使光缆传输网发展得更加复杂和庞大。同时,人们对通信质量、服务质量的要求也会越来越高。光通信技术的发展,将使光纤传输信息的能力越来越大,单位时间的线路阻断会造成更大的损失。因此光缆线路监测的重要性将更加突出。如何进一步提高光纤通信的可靠性,如何更及时有效的对光缆线路实施监测与管理,准确地捕捉故障征兆,防止线路阻塞已经成为一个人们关心的话题,也因此使光缆线路监测与管理系统成为通信市场的一个新亮点,而得到空前的发展。