浅谈光纤通信线路自动保护

摘要：本文作者结合自己多年的实际工作经验，对光纤通信自动保护系统的结构、工作原理、电路设计等相关问题进行分析探讨，同时提出了自己的看法和意见，仅供参考。

关键词：通信传输 自动保护 传输 系统

中图分类号：TN929.11 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)06-0045-01

光纤通信是指利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信之目的，要使光波成为携带信息的载体，必须对之进行调制，在接收端再把信息从光波中检测出来。光纤自动保护系统是一个独立于通信传输系统，完全建立在光缆物理链路上的自动保护系统。当工作光纤损耗增大导致通信质量下降或工作光纤发生阻断时，系统能够实时自动地将光通信传输系统从工作光纤切换至备用光纤，恢复通信，实现光缆线路的保护。

1、光纤通信自动保护系统结构和工作原理

1.1 光纤通信自动保护系统结构

光纤通信自动保护系统分三个层次，最上层为远程控制中心，它统一管理和调度整个系统，中间层为监测站，它的作用是向上与远程控制中心通信，接收各种命令和数据，向下管理各个光保护盘，向光保护盘发送告警门限，接收光保护盘上传的光功率，强制复位或切换光开关，最下层为光保护盘，它的作用是监测光纤线路中光信号的功率值，并将光功率与绝对门限和相对门限比较，需要倒换光路时，控制光开关切换屯路进行倒换。

1.2 光纤通信自动保护系统原理

在通信建设中，光纤通信自动保护系统采用1：1保护方法。利用备份光缆对主路实施保护，当主路出现故障时，系统立即切换光开关，将工作线路倒换到各路。光纤通信自动保护系统保护的对象是光纤线路，它通过监测线路中光信号的功率值，来了解通信线路是否出现断裂故障或者光信号功率是否衰减到了无法容忍的程度。光保护盘每采集一次光功率就与告警门限值比较，根据比较结果判断是否出现故障。告警门限根据通信系统实际状况设定，包括绝对门限和相对门限。

2、光纤通信自动保护系统电路设计

2.1 光保护盘工作原理

光保护盘是一个典型的数据采集和控制系统。光保护盘的控制核心采用单片机，它负责控制器件实现对通信线路的监控并与监测站通信。通信光纤中的光信号由分光器分成两路信号，一路占原信号的97％，用来完成正常的通信任务，另一路3％的光信号用于线路通信状态的监测。3％的光信号先经过光电转换，成为光电流信号。此信号幅度较小，为了保证A／D转换结果的精确性，需要利用噪声比较小的放大电路将光电流信号放大，称之为前置放大电路。为保证最好的转换精度和分辨率且电压信号不超出A／D转换器的输入电压范围，需要利用程控放大电路调整待转换信号幅度大小。将采集到的光功率值与绝对门限比较，如果前者小于后者，则认为发生光纤断裂故障。

2.2 光保护盘硬件电路结构

光保护盘硬件电路由单片机，信号调理电路，光开关控制电路，串行通信接口电路，时钟和复位电路、电源电路组成。单片机是光保护盘的控制核心。系统所用的单片机内部带有ADC模块．因此可将待转换的模拟电压信号直接输入到单片机中。通过计算，单片机将AD转换结果转换为光功率值，并与门限值比较。根据比较结果，单片机可以控制光开关控制电路切换光开关，信号调理电路的作用是保证输入ADC模块的模拟信号电压在合适的范围内。

2.3 光保护盘硬件电路设计

2.3.1 系统的控制核心

系统的控制核心PICl6F877A单片机是微芯(Microchip)公司推出的8位单片机。这种14位指令宽度的中档单片机片内功能模块种类齐全，组合灵活多交，价位适中，应用领域极其广阔。采集光功率涉及到A／D转换，此工作由A／D转换器完成。PICl6F877A自带IO位分辨率的A／D模块，最多可同时接8路模拟输入信号，可轮流对它们进行A／D转换。A／D转换所需的参考电压可用单片机的工作电源电压，对于要求较高的应用，可以在单片机引脚外接参考电压。

2.3.2 信号调理电路

光功率采集是将光功率尽量真实地转换为单片机能处理的数字信号的过程：先通过光电转换将光信号转换为光电流信号，光电流信号通过电流／电压变换、程控放大、滤波等一系列处理后进行A／D转换，再经过计算．最终得到数字光功率。其中的变换、放大、滤波称为信号的调理。由于光电流信号的幅度范围比较宽，且其值可能比较小，因此采用前置放大电路和程控放大电路组合的方式对光电流信号进行放大，经过前置放大后的光电流信号成为电压信号，但仍不能直接对其进行AD转换，因为光电流信号的范围比较宽，最小可达pA级，最大为mA级。

2.3.3 光开关控制电路

当光纤线路中光信号的功率小于绝对门限，或者参考门限与光功率之差大于相对门限时，单片机向光开关控制电路发送信号，切换光开关。

2.3.4 串行通信接El电路

串行通信端口(RS232)是计算机上的标准配置，因此串行通信技术被广泛应用于单片机和PC机问的通信。只要具备UART(通用异步收发器)模块，MCU就能与PC通信。MCU发送信号时，将TTL电平信号转换为RS-232电平信号，如果传输距离比较近，可直接通过电缆送人PC串13，PC发送的RS-232电平信号被转换为TTL电平信号即可被MCU接收。

2.3.5 时钟电路和复位电路

对于时钟，PIC单片机有多种工作配置方式。如果需要用到PICl6F877A内部的A／D转换模块，应该尽量为A／D转换提供“安静”的环境。在休眠模式下进行A／D转换最大的好处是可以消除单片机内部所有数字电路运行时所产生的噪声，可以保证A／D转换结果的误差最小。因此，PICl6F877A的时钟电路采用了晶体振荡和外部RC振荡可选方式，用跳线选择其中一种振荡方式。

3、结语

本文介绍了光纤通信系统组成结构、光网络生存性基本概念，光路的自动保护倒换方法。确定了光纤通信自动保护系统所用的保护倒换方法为l:l光层保护方法，对于今后光纤通信系统设计与发展具有一定帮助。