试论光缆监测系统在通信传输中的实现

摘要：本文首先探讨了光缆监测系统的内容、功能及监测方式，然后光缆监测系统在通信传输中的实现进行了研究，具有一定的理论性和创新性，供参考。

关键词：监测系统；通信传输；光纤；监测方案

Abstract: this paper discusses the monitoring system of fiber optic cable content, function and monitoring way, then cable monitoring system in the implementation of the transmission, has certain theoretical and innovative, for reference.

Keywords: monitoring system; Transmission; Optical fiber; Monitoring scheme

中图分类号：B503.92文献标识码：A 文章编号：

随着科学技术的发展，信息时代的到来，我国各领域的信息化建设进程也正在稳步推进，特别是现代数字通信技术的飞速发展，推动了超大容量的光纤通信传输网的建设，由于光纤通信在信息传输中具有的质量高、信息量大、距离远、性能稳等优势，而得到了广泛应用，特别是近年来，发展速度相当快，因此，一套完善、高效的光缆线路的监测系统十分重要。

1光缆监测系统的内容

随着现代化信息技术的飞速发展，通信传输监测手段的科技含量也随之不断提升，已经由最初的肉眼检测发展到现今的监测结果更精确的电子化自动监测。所谓光缆监测系统，就是通过对光缆进行监测，进而做出光缆运行是否正常的判断，当出现不正常情况时，就会进行报警，并进行相应的测试，以准确定位故障发生点。

整个监测过程应该包括三个方面：信息采集、数据汇总与分析、性能诊断与告警。这就要求系统由采集站采集数据信息，通过相应的数据通道，传送给处理站（中心站）进行处理。整个系统（如图1所示）应该包括监测中心站、远端监测站单元（RTU）、光功率测试单元（OPM）和光源。其中RTU中安装有OTDR（光时域反射仪）、OSW（光开关），并采用若干与光开关相对应的OPM，来实现对光源数据的监测，并配合OTDR将相关数据上传至监测中心，进行分析、诊断和告警，最终实现对光缆的监测。系统数据一般采用IP网络进行传输。

图1监测系统拓扑

2系统的监测方式

2.1光功率在线监测

光功率在线监测：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测试该芯线，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纤芯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1310nm和1550nm，因此在这种监测方式中OTDR的测试光波长应选用1625nm。

2.2光端机告警监测

光端机告警监测：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。

2.3备纤监测

光功率备纤监测：同样采用光功率告警模块，在离线测试方式下，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1310 nm、1550 nm和1625 nm三种波长中的任一波长，并且不需要WDM设备。当芯线异常时光源信号会被阻断或减弱，系统立即激活OTDR测试该芯线，进行精确的故障判断与定位。

这种实时监测方式具有以下三个特点：

(1)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；

(2)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；

(3)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。

3光缆监测系统在通信传输中的实现

3.1光缆监测系统的操作步骤

光缆监测系统的具体操作步骤分为三步：首先是采集信息，可以是定时采集，也可以是连续采集，只有获取到充分的信息资料才能够充分了解到被监测对象的当前状态，才有进行监测的可能；其次是对采集到的信息数据加以分析，以便进一步揭示数据现象下的本质，从而发现问题，总结出相应的规律，否则信息的采集将失去意义，监测的目的也难以实现；最后是对运行状况的诊断，这也是监测系统的最终目标，对系统运行的诊断以监测为基础，同时又是对系统加以维护的前提。只有对系统运行状况做出准确的诊断，才能及时找到故障点，采取相应的维护措施。

3.2故障告警解决方案

其一，光功率在线监测。此种监测方案的工作原理是通过分光器，将光传输设备3％的工作光接入预警单元，通过对该部分工作光的监测，随时掌握光纤的运行状况，对传输质量的变化进行实施监控。当被监测对象的光缆某段光纤发生断裂，工作光明显减弱时，立即告警，系统则会发出指令，通过光时域反射仪进行测试，并作出相应的故障判断。此种监测方式，通过对波分复用技术的运用可以实现通信光源与测试光源在同一纤芯中的同时传输。当前的测试光波长应选用1625nm。第二，光功率备纤监测。通过光功率告警模块实现在离线测试方式下对备用光纤的监测，以最终实现光功率告警监测。此种监测对象是备纤，传输设备不会传输信号源，因此在1310nm、1550nm以及1625nm中任选一个波长光源，用以发送光信号，进而实现在测试端对光功率的检测。当有异常情况发生时，光源信号也会相应减弱，监测系统通过光时域反射仪进行测试，作出判断、定位故障点。其三，光终端机告警监测。通过告警设备的采集接口来收集光传输设备上发出的故障告警，监测系统进行分析，过滤掉无关的信息，并启动光时域反射仪对可能存在故障的线路进行测试。

3.3光缆监测系统的价值

第一，光缆监测系统具有配置功能，具体包括：配置光缆线路的方向、起点；本系统设备名称、所在具置以及相关的注释信息；数据合法性检查以及数据的检索、查询、打印；并具备将配置对象或者相关数据以列表、图形的形式加以显示，并能够对本地数据与远程数据的同一性进行检查，并显示相应的检查结果。第二，远端监测站可以按要求向监测中心传输作为监测对象的光缆线路运行的相关数据，当发现被监测对象出现故障时，迅速对故障点进行查找，并做出准确定位，将结果传输给监测中心单元。第三，光缆监测系统还具有测试功能：定期测试，远程监测站根据预先设定的测试起止时间、测试周期以及相关的参数等，对监测对象自动启动周期性或者连续的测试程序；点名测试，指的是在监测中心工作人员的远程操控下，由远端监测站对被监测对象中的某光纤进行临时测试；备纤监测：远程监测站中的光时域反射仪的波长与正在运行的设备的波长一致或是存在差异，由其对作为被监测对象的光缆线路中的备用光纤进行运行状况的监测；故障报警测试：当接收到的光功率低于预先设定的数值、作为监测对象的光纤出现故障、再或者是经过对与被监测对象线路连接的光传输设备的监控或网管系统提供的报警系统进行分析，判断存在光缆线路出现故障的可能时，监测中心立即启动远程监测站对可能存在故障的光纤进行测试的程序，并接收反馈回的相关测试结果。

基于这种优化设计思想，在实施城市光缆自动监测系统时，应该优先扩大对各传输系统的光功率监测规模，在设计OTDR测试光路的光缆路由时，充分发挥OTDR测试仪的有效测试量程，尽可能让每一条光路多覆盖已受光功率采集点监测的传输系统的光缆路由，从而降低整个系统的投资，并延长系统硬件的运行寿命。信息技术的发展速度之快，使传统的人工巡视监测难以满足现实的监测需要，采用先进监测手段，对光缆线路实施监测，及时对故障进行告警，并做出准确定位，可以极大的提高监测效率、缩短故障处理时间，从而极大的提高监测效率。

参考文献：

[1]李颖,邹雪姝.现代通信原理(上册).信息传输的基本原理.清华大学出版社,2009.

[2]余小清,赵恒凯.现代通信原理(下册).信息传输的相关技术.清华大学出版社.2007.

[3]李践实．光缆监测系统技术及应用研讨．铁路通信信号工程技术，2007（3）．

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。