基于光線路監(jiān)測器的PON 網(wǎng)絡(luò)在線光纜監(jiān)測

朱家胡

（中國移動通信集團(tuán)廣東有限公司中山分公司，中山 528403）

1 引言

目前，光纖通信在全國以及廣泛領(lǐng)域已得到迅速發(fā)展，成為干線網(wǎng)、城域核心網(wǎng)、接入網(wǎng)等幾乎所有網(wǎng)絡(luò)主要的通信方式。傳統(tǒng)的光纖線路維護(hù)管理模式在斷纖故障的查找方面時(shí)間長，難以保障通信網(wǎng)的正常運(yùn)行，并且前期大規(guī)?？沼喙饫|的建設(shè)，使得本身為無源的空余光纖管理起來非常困難，縮短光纜的故障歷時(shí)，增強(qiáng)通信系統(tǒng)的可靠性，成為光纜運(yùn)行維護(hù)的當(dāng)務(wù)之急。

1.1 國內(nèi)外研究狀況

OTDR（光時(shí)域反射儀）作為一種常規(guī)的光纖測試工具，主要用以測量光纖衰耗曲線和確定故障點(diǎn)位置。此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)十分成熟，但目前OTDR 的應(yīng)用主要是線路維護(hù)人員保管設(shè)備，在光纖出問題時(shí)將設(shè)備帶至相應(yīng)的機(jī)房進(jìn)行測試，沒有形成一個(gè)快速響應(yīng)的系統(tǒng)化的使用方式。國外主要進(jìn)行的是OTDR 設(shè)備的研發(fā)和制造，少有在此基礎(chǔ)上進(jìn)行再創(chuàng)造，形成一套基于OTDR的光纜監(jiān)測系統(tǒng)；國內(nèi)部分公司已經(jīng)在研發(fā)這類光纜監(jiān)測系統(tǒng)，其中，烽火通信科技股份有限公司已經(jīng)自主研發(fā)出了一套有效的解決方案，它將光功率監(jiān)測，OTDR，多功能告警系統(tǒng)，智能故障定位等各種功能集合在一起，目前在各種使用案例中取得了很好的效果，是一種實(shí)用性非常高的光纜監(jiān)測解決方案。

1.2 創(chuàng)新點(diǎn)

本文研究了如何集成光功率監(jiān)測，OTDR，多功能告警系統(tǒng)，智能故障定位等各種功能的方案，能夠?qū)δ壳霸谟玫墓饫|狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在光纜發(fā)生損壞時(shí)快速精確的實(shí)現(xiàn)故障的定位，并且通過多種告警方式將故障情況提交給相應(yīng)負(fù)責(zé)人，為光纜狀況監(jiān)測和故障處理提供了一套行之有效的解決方案。

主要創(chuàng)新在于改變傳統(tǒng)的OTDR 的使用方式，將其集成到統(tǒng)一的智能化平臺上，結(jié)合網(wǎng)管系統(tǒng)管理所有的光纜資源，使得光纜資源更加清晰；結(jié)合光開關(guān)的切換，實(shí)現(xiàn)OTDR 測試的有序化，使得人不用到場就可以使用OTDR 快速測試所有連入監(jiān)測系統(tǒng)的光纜，大大提升了OTDR 的使用效率。具有Web GIS 功能，客戶端可以用過Web 瀏覽器方便的查看光纜監(jiān)測系統(tǒng)各項(xiàng)報(bào)表，并且用戶可訪問生產(chǎn)指揮中心GIS 地圖（google earth 方式）和光纜監(jiān)測網(wǎng)管GIS 地圖（google map 方式），系統(tǒng)能夠在地圖上顯示所有光纜段和監(jiān)測站，如果當(dāng)前光纜發(fā)生故障，可以在地圖上標(biāo)注出斷點(diǎn)位置并查看斷點(diǎn)信息。

此方案大大提高了監(jiān)測精度，有助于快速的排查故障，恢復(fù)通信。使得運(yùn)維效率巨幅提高。

2 系統(tǒng)搭建及理論分析

2.1 備配置說明（舉例）

（1）中心端

（2）遠(yuǎn)端：

設(shè)備名稱 配置數(shù)量 備注光源 1 遠(yuǎn)端設(shè)備

（3）系統(tǒng)連接圖如下所示

圖1 系統(tǒng)連接圖

2.2 改造的實(shí)施條件、具體方法、工藝要求、技術(shù)參數(shù)（對比）

通過研究光纖監(jiān)測基本原理、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、發(fā)展趨勢、監(jiān)測方式，并對電力系統(tǒng)應(yīng)用場景分析，展開了整體系統(tǒng)架構(gòu)研究。通過研究建立了系統(tǒng)架構(gòu)模型，進(jìn)行了應(yīng)用體系架構(gòu)設(shè)計(jì)。

通過對全網(wǎng)主干線路各站點(diǎn)傳輸方式、傳輸設(shè)備、光纜資源情況、機(jī)房配套設(shè)施等方面的研究，設(shè)備安裝與連接方式與方法的研究，光纖資源緊張的站點(diǎn)安裝技術(shù)與方法研究工作進(jìn)行了組網(wǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)的研究。

通過網(wǎng)管工作機(jī)理研究以及維護(hù)管理平臺的需求展開了這方面的研究工作。

確定故障點(diǎn)的位置、類型和告警級別。光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)的基本工作原理如示意圖1所示。

圖2 光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)工作原理示意圖

當(dāng)系統(tǒng)確實(shí)發(fā)生故障時(shí)，可采用聲光告警信息運(yùn)行維護(hù)人員，并可用短信，電話，傳真，Email 等多種方式遠(yuǎn)程通知相關(guān)人員。

在光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)中，光時(shí)域反射儀 （OTDR：Optical Time Domain Reflectometer）是其關(guān)鍵設(shè)備。作為測量光纖特性的儀表設(shè)備，OTDR 的工作原理類似雷達(dá)，它將窄的光脈沖注入光纖端面作為探測信號，在光脈沖沿著光纖傳播時(shí)，各處瑞利散射的背向散射部分將不斷返回光纖入射端，當(dāng)光信號遇到裂紋時(shí)，就會產(chǎn)生菲涅爾反射，其背向反射光也會返回光纖入射端。通過合適的光耦合和高速響應(yīng)的光電檢測器檢測到輸入端的背向光的大小和到達(dá)時(shí)間，就能定量的測量出光纖的傳輸特性、長度及故障點(diǎn)等。

圖3 OTDR工作原理示意圖

OTDR 通過收集反射回來的信號，得出反射的時(shí)間，利用時(shí)間乘以光在光線中的傳播速度就可以算出距離值，即是d=（c*t）/2（IOR），c 為光速，t 為發(fā)射到接收的時(shí)間差，折射率為（IOR）.

這樣，OTDR 就可以顯示出反射光信號的相對強(qiáng)度與距離之間的關(guān)系曲線。可以根據(jù)這一曲線在確定被測光纖中的以下各重要特性：

距離：被測光纖上各特征點(diǎn)，光纖尾端或斷裂處的位置。

損耗：諸如一個(gè)單個(gè)熔點(diǎn)或整根光纖端到端的衰耗。

反射：諸如連接器等事件點(diǎn)反射（或回波損耗）的大小。

3 實(shí)際測試數(shù)據(jù)詳述

實(shí)驗(yàn)階段進(jìn)行了相關(guān)測試，如下：（1）1x64網(wǎng)絡(luò)穿透測試（接ONU）

測步試驟123...連選測接擇試設(shè)測并備試記參錄數(shù)OT：D量R曲程線5 k和m時(shí)；間脈解寬析5 n結(jié)s；果波.長1650nm；平均化次數(shù)30預(yù)結(jié)期果123...O反事T射件D事位R曲件置線解和上析實(shí)所結(jié)際有果相光正符分確.路；器和光纖后端面的反射均能在OTDR曲線上找到；實(shí)際通道?15點(diǎn)名測試：結(jié)果說明：以上所有PON口測試都穿透一級分光器，能準(zhǔn)確測量出OLT到一級分光器之間距離，并能判斷出一級分光器后面的反射事件點(diǎn)信息。

（2）斷纖位置發(fā)現(xiàn)測試

1.連接設(shè)備，如圖CH1通道ODN8-1和CH2通道拓?fù)洌珻H2后接一根長度為X m的斷測試 纖，90＞X＞10；步驟2.選擇測試參數(shù)：量程5km；脈寬5ns；波長1650nm；平均化次數(shù)30 3.測試并記錄OTDR曲線和事件解析結(jié)果.預(yù)結(jié)期果123...O斷事T纖件D反位R曲射置線事和上件實(shí)斷解際纖析相反正符射確.事；件能被識別；實(shí)際通通道道1 1點(diǎn)6點(diǎn)?名名測測試試：：結(jié)果說明：從?曲線上看，通道1和通道16都已測量出一級分光器的反射事件點(diǎn)，但一級分光器末端曲線卻直接掉落，可判斷出一級分光器末端沒有接纖。（3）設(shè)備故障告警上報(bào)場景測試目的 設(shè)備故障告警上報(bào)1.根據(jù)現(xiàn)有拓?fù)?，獲取拓?fù)渚€路的測試曲線，并配置用戶事件生成邏輯拓?fù)錅y試內(nèi)容2.制造ODN或者ONU收發(fā)模塊故障，系統(tǒng)自動測試并判斷告警3.生成告警列表，上傳設(shè)備告警信息預(yù)期結(jié)果 實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障告警的判斷，并可上報(bào)告警實(shí)際結(jié)果ODN丟失?告警：出現(xiàn)紅色告警，ODN丟失事件通知。

4 結(jié)束語

通過進(jìn)行了OLM 光纜檢測系統(tǒng)研究，將PON-OLM 系統(tǒng)與OLT 部署規(guī)劃緊密結(jié)合，我們得到如下結(jié)論：

（1）光纖監(jiān)測技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，可減少維護(hù)人員的工作強(qiáng)度，并能大大提高維護(hù)效率。

（2）光纜監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用提升了光纜線路的實(shí)時(shí)監(jiān)測與管理能力，動態(tài)地觀察光纜線路傳輸性能的劣化情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)報(bào)光纜隱患，實(shí)現(xiàn)了光纜維護(hù)由粗放型向集約型的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了向智能化的邁進(jìn)。

（3）可建立光纖監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用模型，改進(jìn)了傳輸維護(hù)效率，節(jié)約維護(hù)費(fèi)用。

（4）可形成一套較完整的光纖監(jiān)測系統(tǒng)組網(wǎng)方案和系統(tǒng)性能測評方案。

（5）可形成一套較完整的光纖監(jiān)測系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、工程方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)配置、業(yè)務(wù)應(yīng)用等方面的技術(shù)保證體系。

（6）可形成一套光纖監(jiān)測系統(tǒng)工程實(shí)施建設(shè)中的技術(shù)方案、工程措施和建設(shè)參考標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。

（7）可制定一套運(yùn)維體系基本要求及運(yùn)維流程方案，為運(yùn)維管理措施和規(guī)程的制定提供了可靠的依據(jù)。

（8）可以提供一個(gè)集成的智能化平臺，實(shí)時(shí)監(jiān)測所有接入監(jiān)測系統(tǒng)的光纜情況，并且實(shí)現(xiàn)OTDR 使用的有序化和切換的快速化。