無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)通信通道狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)探究

葉水勇

(國(guó)網(wǎng)黃山供電公司，安徽 黃山 245000)

隨著電網(wǎng)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)對(duì)電力通信的依賴性越來(lái)越強(qiáng)，電力通信網(wǎng)的規(guī)模也不斷擴(kuò)大，隨之的設(shè)備維護(hù)也極為重要，傳統(tǒng)的人工維護(hù)方式已滿足不了當(dāng)前設(shè)備維護(hù)要求[1-2]。例如，目前的用電信息采集系統(tǒng)是采用EPON網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組網(wǎng)，當(dāng)EPON網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行中出現(xiàn)故障時(shí)，目前的維護(hù)手段是以人工檢查為主，而不是采用全自動(dòng)的手段進(jìn)行維護(hù)。即當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)設(shè)備異常時(shí)，先派運(yùn)維人員到故障點(diǎn)的ONU處，對(duì)ONU處光纖的連接情況進(jìn)行檢查；檢查的方法是在分光器處先斷開(kāi)光纖連接，接著使用OTDR光纖測(cè)試儀對(duì)相應(yīng)的光纖進(jìn)行測(cè)試，再根據(jù)測(cè)試的數(shù)據(jù)來(lái)判斷光纜是否損壞或存在安全隱患。采用這種傳統(tǒng)的OTDR測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試，缺點(diǎn)是在測(cè)試過(guò)程中需要斷開(kāi)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)連接，同時(shí)不能測(cè)試出分光器之后的光纖運(yùn)行狀況，因此給運(yùn)維工作帶來(lái)很大的麻煩。

針對(duì)用電信息采集系統(tǒng)的特點(diǎn)及EPON系統(tǒng)現(xiàn)有的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)手段，提出“OTDR+光開(kāi)關(guān)+合波器+光反射器(終端過(guò)濾器)”的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)通信通道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案。

1 管理內(nèi)容與結(jié)構(gòu)

1.1 管理內(nèi)容

a.無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)通信通道狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是應(yīng)用于用電信息采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通信通道監(jiān)測(cè)[3-4]。為保證用電信息采集安全穩(wěn)定運(yùn)行，要求無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)通信通道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需能對(duì)通信通道進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并具有極高的運(yùn)行可靠性，并且能將光功率的監(jiān)測(cè)和光功率的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析功能等集成在一起，從而可以給用戶提供更好的通信通道衰耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)信息及通信通道衰耗實(shí)時(shí)信息。

b.OTDR(Optical Time Domain Reflectometer，光時(shí)域反射儀)是一種利用光波在光纖內(nèi)部傳輸過(guò)程中，會(huì)發(fā)生菲涅爾反射和瑞利散射現(xiàn)象，并利用所產(chǎn)生的背向散射制成高精密的光電一體化儀器儀表設(shè)備[5-6]。所謂OTDR測(cè)試就是通過(guò)在光纖內(nèi)發(fā)射光脈沖信號(hào)，并在OTDR的端口處接收返回信息的一種測(cè)試方法。光脈沖在光纖內(nèi)進(jìn)行傳輸時(shí)，會(huì)根據(jù)光纖本身的性質(zhì)、彎曲程度、接合點(diǎn)、連接器或其他的不同事件發(fā)生反射或散射，其中有一部分反射和散射就會(huì)返回到OTDR的端口處；這些返回的相關(guān)信息將被OTDR探測(cè)器測(cè)量，從而依據(jù)光纖內(nèi)不同位置上的曲線或時(shí)間片斷來(lái)判斷光纖的好壞。通過(guò)觀察發(fā)射信號(hào)到接收到返回信號(hào)所用的時(shí)間，再依據(jù)光在玻璃介質(zhì)中的傳播速度，就可以計(jì)算出光纖中斷的距離。該設(shè)備目前在光纜線路的施工、運(yùn)維中得到廣泛使用，可以對(duì)光纖傳輸衰減、光纖長(zhǎng)度、接頭光信號(hào)衰減以及光纜故障的定位等進(jìn)行精確測(cè)量。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與各模塊功能

如圖1所示，當(dāng)光波傳輸?shù)焦饫w的連接器或尾端時(shí)，在空氣與玻璃接觸面的空隙處，光的折射率會(huì)發(fā)生突變，從而產(chǎn)生出一個(gè)很強(qiáng)的反射波，這時(shí)會(huì)在OTDR測(cè)試儀上形成一個(gè)波峰曲線；經(jīng)過(guò)分光器后的測(cè)試光雖然已經(jīng)很微弱，但其所引起的反射光信號(hào)強(qiáng)度依然會(huì)比光纖內(nèi)其他部位散射的光信號(hào)強(qiáng)度要高很多，可在OTDR測(cè)試儀的噪聲區(qū)域出現(xiàn)一個(gè)清晰的反射峰；若分光器后不同的分支光纜具有不同的長(zhǎng)度，就會(huì)在OTDR測(cè)試儀的測(cè)試曲線的不同位置上出現(xiàn)反射峰；利用高分辨率的OTDR測(cè)試儀，并且利用增加一段短跳纖這種人為的方法來(lái)造成長(zhǎng)度的差異或者利用ONU來(lái)分支光纜造成自然長(zhǎng)度的差異，就可以分辨出長(zhǎng)度2 m之內(nèi)的2根分支光纜的差異；OTDR測(cè)試儀在不同位置上出現(xiàn)反射峰就代表在該處有不同的ONU分支光纜；若ONU的分支光纜出現(xiàn)中斷現(xiàn)象，在該處的反射峰就會(huì)消失掉，系統(tǒng)就可以由此判斷出哪一路ONU 的分支光纜出現(xiàn)故障[7-8]。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與各模塊功能圖

a.OTDR

OTDR就是利用激光光源向某一被測(cè)的光纖發(fā)送出一束光脈沖信號(hào)，該光脈沖信號(hào)會(huì)在光纖本身的各特征點(diǎn)上產(chǎn)生不同的光信號(hào)，并反射回到OTDR上，采用定向耦合的方法將這些反射回來(lái)的光信號(hào)傳輸?shù)絆TDR的接收器上，在這里被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并在顯示屏上顯示出最終的結(jié)構(gòu)曲線。同時(shí)OTDR收到回波信號(hào)后會(huì)根據(jù)回波時(shí)間計(jì)算出斷點(diǎn)與接頭的距離[9]。

b.光開(kāi)關(guān)

光開(kāi)關(guān)就是一種具備一個(gè)或者多個(gè)可選傳輸端口的光學(xué)器件。其作用是對(duì)集成光路或者光傳輸線路中的光信號(hào)進(jìn)行邏輯操作或相互轉(zhuǎn)換[10]。

c.合波器

所謂波分復(fù)用技術(shù)就是在發(fā)送端利用合波器(Multiplexer)將2種或者多種不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)匯合在一起，并將該信號(hào)耦合到光傳輸線路的同一根光纖中，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N技術(shù) 。

d.終端反射器

終端反射器作用一是反射探測(cè)光波，同時(shí)能夠增強(qiáng)探測(cè)廣播信號(hào)值；二是過(guò)濾探測(cè)光波，避免探測(cè)光波干擾業(yè)務(wù)光。

2 系統(tǒng)主要功能及特點(diǎn)

2.1 系統(tǒng)功能

實(shí)現(xiàn)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的在線檢測(cè)，故障發(fā)生能夠快速診斷；系統(tǒng)自動(dòng)分析主干光纖與支線光纖隨時(shí)間變化功能差異，可以結(jié)合GIS應(yīng)用，在地理圖上快速標(biāo)注故障節(jié)點(diǎn)位置，提出線路切換方案。

2.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

a.運(yùn)行穩(wěn)定。系統(tǒng)試運(yùn)行以來(lái)，運(yùn)行情況良好。

b.具有良好的實(shí)時(shí)性。系統(tǒng)獲取OLT到ONU的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)通道的故障曲線等功能，都能及時(shí)得到響應(yīng)。

c.具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)解析處理功能。針對(duì)各種用電小區(qū)的ONU，系統(tǒng)都能獲取通道曲線信息，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析處理。

d.規(guī)范的故障診斷功能。將《帶無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)通道曲線應(yīng)用規(guī)范》應(yīng)用到系統(tǒng)的輔助診斷功能中，實(shí)現(xiàn)診斷的標(biāo)準(zhǔn)化。

e.具有良好的人機(jī)界面。該系統(tǒng)的運(yùn)行界面采用很直觀的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，且顯示的信息十分完整，便于運(yùn)維人員對(duì)系統(tǒng)的使用。

f.從系統(tǒng)的運(yùn)行情況分析，系統(tǒng)還具有良好的接口功能，能夠?yàn)閷?lái)系統(tǒng)的擴(kuò)展應(yīng)用提供良好的基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語(yǔ)

電力營(yíng)銷系統(tǒng)用電信息采集無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)通信通道狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)，可解決檢修人工檢查為主、缺乏自動(dòng)維護(hù)手段的難題，解決測(cè)量時(shí)需要多人、多級(jí)、多環(huán)節(jié)排查才能定位障礙點(diǎn)，導(dǎo)致無(wú)法有效快速準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)的問(wèn)題。該系統(tǒng)可使供電公司供電可靠性進(jìn)一步提升，系統(tǒng)將設(shè)備故障診斷、實(shí)踐狀態(tài)檢修進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使EPON無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)通信通道監(jiān)測(cè)工作走向智能化、實(shí)時(shí)化，使運(yùn)維檢修工作更加便捷化、規(guī)范化、科學(xué)化、實(shí)用化。

該系統(tǒng)投入運(yùn)行后，避免了運(yùn)維車輛及運(yùn)維人力資源等方面的浪費(fèi)，大大降低了同類運(yùn)維工作的重復(fù)勞動(dòng)率以及生產(chǎn)運(yùn)維成本。最為重要的是該系統(tǒng)可以大大加強(qiáng)通信運(yùn)維的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力，提高供電運(yùn)行可靠性，將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，可以在國(guó)網(wǎng)公司系統(tǒng)內(nèi)大力進(jìn)行推廣應(yīng)用。