光通信系統(tǒng)中光纜線路的監(jiān)測技術(shù)

張永強(qiáng)

【摘 要】光纖通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為目前不可替代的技術(shù)了，并且也得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)光纜線路的通信質(zhì)量也越來越重要，本文就幾種光纜線路的監(jiān)測技術(shù)逐一做了分析。

【關(guān)鍵詞】光纜線路 監(jiān)測系統(tǒng)

【中圖分類號】TN818 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0175-02

光纖通信網(wǎng)絡(luò)具有無可比擬的優(yōu)越性。但是，相對于日益提高的數(shù)字傳輸設(shè)備的可靠性來說，光纖、光纜線路本身造成的重大故障的比例則越來越高，光纖線路本身的故障率高，故障排除時(shí)間長，影響面大，因此已逐漸成為通信網(wǎng)中最為薄弱的環(huán)節(jié)。由于光纖線路的中繼距離長，日常人工維護(hù)周期長，一旦發(fā)生故障或全阻，故障排除時(shí)間長，由此所造成的電信業(yè)務(wù)量損失很大，即使是網(wǎng)絡(luò)已精心設(shè)計(jì)了線路的冗余配置，電信部門仍希望維護(hù)人員能夠立即發(fā)現(xiàn)問題，最好能趕在事件發(fā)生還沒有嚴(yán)重影響到網(wǎng)絡(luò)性能、客戶利益前，維護(hù)部門能夠盡快檢測修復(fù)為好，把損失降到最低程度。

為了保證光通信系統(tǒng)的性能，在出現(xiàn)指標(biāo)惡化時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障原因并進(jìn)行處理，發(fā)展了多種光纜線路的監(jiān)測技術(shù)。本文就總結(jié)光通信中光纜線路的一些性能監(jiān)測案例，如充氣型光纜氣壓監(jiān)測法、充油型光纜濕度和絕緣自動監(jiān)測系統(tǒng)、光纜護(hù)套對地絕緣電阻自動監(jiān)測系統(tǒng)。

光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)以及光纖特性測量技術(shù)，對光纖傳輸網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程分布式的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將光纜線路的狀況信息集中收集、處理和存儲的一種自動化監(jiān)測系統(tǒng)。

光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)軟件的智能和數(shù)據(jù)庫保存的歷史信息，對實(shí)時(shí)、定時(shí)或發(fā)生故障告警時(shí)遠(yuǎn)端測量模塊采集來的光纜線路數(shù)據(jù)信息進(jìn)行診斷、檢索、比較、分析和記錄，做到對光纜進(jìn)行實(shí)時(shí)、全面、綜合地監(jiān)測。通過掌握、跟蹤傳輸系統(tǒng)的變化以及光纖的劣化情況，就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)光纜的故障征兆，在發(fā)生光纜線路事故之前預(yù)先做好維護(hù)工作，提高光纖通信網(wǎng)的傳輸質(zhì)量和可用性。并且在發(fā)生線路故障時(shí)，可以及時(shí)、準(zhǔn)確地判斷出故障點(diǎn)的位置，大大縮短歷時(shí)，減少由此造成的電信業(yè)務(wù)損失。光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)有兩種類型：

1早期對光纜線路的金屬鋼帶或者鋁帶的破損情況進(jìn)行監(jiān)測；

2目前對光纜線路的纖芯進(jìn)行檢測。

早期的光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)，主要是對光纜周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路障礙隱患，進(jìn)行處理，不致于影響正常的通信。主要包括將在本節(jié)介紹的下面一些具體應(yīng)用方案。目前，光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)主要是采用先進(jìn)的告警、測試、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)控制、業(yè)務(wù)流程控制和地理信息系統(tǒng)等技術(shù)，將光纖測試、網(wǎng)管告警與維護(hù)體制全面地結(jié)合起來，通過對光纜的實(shí)時(shí)自動監(jiān)視、告警信息的自動分析，自動啟動相應(yīng)的測試，對光纖、光纜故障進(jìn)行自動定位、自動派修，從而壓縮障礙歷時(shí)，把用戶的損失降到最低。

一、充氣型光纜氣壓監(jiān)測法

光纜氣壓監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)際是電纜氣壓監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用擴(kuò)展。我國最早使用的光纜多為充氣型的，內(nèi)部可充有一定氣壓的干燥氣體，在光纜沿途放置氣壓傳感器以監(jiān)測漏氣情況，一旦外皮破損或者光纜斷裂，則氣壓監(jiān)測系統(tǒng)即可根據(jù)監(jiān)測氣壓的變化及時(shí)發(fā)現(xiàn)。氣壓監(jiān)測法要求采用干式光纜，光纜要具有足夠的導(dǎo)氣率，光纜接頭盒與成端部分應(yīng)當(dāng)有較好的密封性。這種方法是一種主動的維護(hù)方法，可以確保光纜及其接頭盒不進(jìn)水，使光纖處于干燥環(huán)境中，且可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)光纜外皮的損傷或光纜斷裂并確定其位置，具有一定的實(shí)時(shí)性。另外，該方法可以納入現(xiàn)有電纜氣壓監(jiān)測系統(tǒng)，可以降低成本。這種方法的弱點(diǎn)是只對外皮監(jiān)測，不能確切了解光纖本身的運(yùn)行狀況，因此不能完全信賴這個(gè)系統(tǒng)，仍然需要維持相當(dāng)數(shù)量的維護(hù)人員和OTDR設(shè)備才能進(jìn)行正常的維護(hù)工作。此外，這種方法只能對出局主干光纜進(jìn)行監(jiān)測，對用戶分支光纜不能監(jiān)測。

系統(tǒng)的主要構(gòu)成包括線路設(shè)備和監(jiān)測中心兩部分，如圖1所示

線路設(shè)備是由沿光纜線路安裝的氣壓傳感器和安裝在局內(nèi)的采集器組成。傳感器一般是由光纜中的銅線對或者LAP護(hù)層、加強(qiáng)芯連接到采集器的，可把光纜中的氣壓值轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，傳送到監(jiān)測中心，采集器則向傳感器提供工作電壓，每個(gè)采集器有16個(gè)通道（可擴(kuò)展到32個(gè)），每個(gè)通道可帶127只傳感器，同時(shí)每個(gè)采集器還分配一個(gè)電話號碼，使監(jiān)測中心能通過電話網(wǎng)對采集器進(jìn)行控制。監(jiān)測中心設(shè)立了計(jì)算機(jī)單元，用以監(jiān)視、顯示和打印光纜中的氣壓值，即根據(jù)各傳感器提供的氣壓值，自動給出氣壓分布的曲線，當(dāng)氣壓低于設(shè)定的門限值時(shí)，可自動告警。

二、充油型光纜濕度和絕緣自動監(jiān)測系統(tǒng)

室外地下光纜由于各種原因受到損傷，使接頭滲水或者濕度過大，導(dǎo)致光纜電絕緣指標(biāo)下降，使通信受到影響，甚至?xí)档凸饫|的使用壽命，因此需要及時(shí)地發(fā)現(xiàn)、修補(bǔ)光纜的損傷。這種方案比較適用于充油型光纜。在充油型光纜的接頭處裝上濕度傳感器（MS），在光纜線路的某一終端安裝終端傳感器（TS），用以進(jìn)行濕度和電絕緣的自動監(jiān)測。其原理與充氣型光纜對氣壓的監(jiān)測類似。

如圖2所示，系統(tǒng)的采集器可向傳感器提供工作電壓，傳感器位于接頭盒內(nèi)，接在光纜的監(jiān)測銅線對上（無銅線對就跨接在加強(qiáng)芯和金屬外護(hù)層上）。終端傳感器可終接整個(gè)監(jiān)測回路并提供精確的環(huán)路電阻，使監(jiān)測環(huán)路保持連續(xù)和完整。系統(tǒng)的運(yùn)行主要是利用金屬的外護(hù)層，形成一個(gè)導(dǎo)體監(jiān)測回路。當(dāng)光纜的塑料外皮破裂，絕緣受到破壞時(shí)，金屬外護(hù)層則在外皮破裂處對地形成故障環(huán)路，產(chǎn)生故障環(huán)路電流，監(jiān)測系統(tǒng)可以根據(jù)環(huán)路電流的變化而觸發(fā)告警器件，產(chǎn)生告警。

由于監(jiān)測系統(tǒng)是用光纜金屬外護(hù)層作監(jiān)測線，光纜的任何損壞都能被監(jiān)測得到，因而監(jiān)測系統(tǒng)會期光纜剛剛損壞還未涉及光纖及引起通信中斷的時(shí)候發(fā)出告警，同時(shí)也會自動向光纜受損的部位提供陰極保護(hù)電流，防止在修復(fù)前受到化學(xué)腐蝕。對于這種系統(tǒng)，通過對告警傳感器進(jìn)行地址編碼，還可以進(jìn)行故障定位，方便對故障的修復(fù)。

三、光纜護(hù)套對地絕緣電阻自動監(jiān)測系統(tǒng)

這種系統(tǒng)通過遠(yuǎn)程測量直埋光纜金屬外護(hù)層對大地構(gòu)成回路的完整性來實(shí)現(xiàn)對光纜監(jiān)測的目的。它利用遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)對安裝于直埋光纜接頭盒內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行充電，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集和分析，產(chǎn)生告警信號。

系統(tǒng)由前站、監(jiān)測站和監(jiān)測中心組成。前站是主要組成部分，安裝于光纜接頭盒處，通過測量本接頭盒與下一個(gè)接頭盒之間的金屬護(hù)套對大地的絕緣電阻來監(jiān)測地下光纜狀況，還可以測量接頭盒內(nèi)濕度，并傳送數(shù)據(jù)到監(jiān)測站。

監(jiān)測站為前站提供工作電壓，發(fā)送測試信號，收集測量結(jié)果，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將處理結(jié)果傳送至監(jiān)測中心。當(dāng)測試數(shù)據(jù)超過設(shè)定門限值時(shí)，發(fā)出告警信號。