寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路監(jiān)測方法研究

樓一峰

【摘要】隨著我國現(xiàn)代社會的發(fā)展，光通信領(lǐng)域技術(shù)水平也得到了高速提升，作為現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)闹匾浇椋饫w已經(jīng)成為了通信領(lǐng)域最主要的傳輸網(wǎng)絡(luò)線路建設(shè)主要方式。如今我國人民更為重視寬帶傳輸速度和穩(wěn)定性，通過一系列調(diào)查研究可以發(fā)現(xiàn)，光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)比較容易發(fā)生故障，受到故障中斷問題的影響，會給社會經(jīng)濟帶來嚴重損失，正因如此，近些年來，光纖寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路監(jiān)測成為了相關(guān)部門重點研究和關(guān)注的對象。加強光纖線路的監(jiān)測可以保障第一時間發(fā)現(xiàn)故障問題，從而避免因為故障導(dǎo)致的經(jīng)濟損失，除此之外，加強光纖線路監(jiān)測還可以在一定程度上節(jié)約波長資源，從而降低需要投入的經(jīng)濟成本。對于光纖線路監(jiān)測工作來說，如何避免其對業(yè)務(wù)信息傳輸所產(chǎn)生的影響是目前急需解決的問題，基于此，本文針對寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路監(jiān)測方法和技術(shù)進行了深度研究和分析。

【關(guān)鍵詞】寬帶傳輸;網(wǎng)絡(luò)線路;監(jiān)測;方法

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.011.004

如今我國采取的寬帶接入技術(shù)已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榱巳馔ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)接入，傳統(tǒng)的銅線網(wǎng)絡(luò)接入模式已經(jīng)遭到淘汰，而隨著光纖通信網(wǎng)絡(luò)的建立和推廣，在這張龐大的通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生故障問題的幾率越來越高，為了減少發(fā)生故障的次數(shù)并縮短故障持續(xù)時間，加強對寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路的監(jiān)測有重要意義。本文通過對一套寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路實時監(jiān)測系統(tǒng)的研究和分析，探討出了如何實現(xiàn)對光纖傳輸線路狀態(tài)的在線實時監(jiān)測，可以針對線路的光功率值變化，實現(xiàn)對線路中故障的及時發(fā)現(xiàn)和定位，而線路監(jiān)測人員只需要采取遠程監(jiān)控的形式，就可以對寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路各個部分的運行狀態(tài)進行監(jiān)管，一旦系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)存在潛在故障就會第一時間將故障定位信息傳輸回監(jiān)控終端，從而讓監(jiān)測人員及時做出反應(yīng)，避免故障問題長時間影響寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)運行。對于傳統(tǒng)遠程監(jiān)測寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路的系統(tǒng)來說，仍然存在上傳方法方面的問題，本文針對上傳方式方面做出了革新，采取了全新的物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)進行了改進設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)更加可靠的數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)高效的故障預(yù)警。

1. 光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)線路特性

隨著我國科學(xué)技術(shù)水平不斷進步，人們逐漸傾向于在網(wǎng)絡(luò)平臺中交換信息，而隨著信息交換量的不斷上升，必須對傳輸速率、信息傳輸容量等功能進行改進，從而可以更好的滿足人民需求，基于此，光波成為了該領(lǐng)域重點研究的內(nèi)容，采用光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)進行通信可以有效拓展信息傳輸容量，若出現(xiàn)多束不同波長的激光在同一根光纖中傳輸則可以進一步擴大通信容量，其具體特性主要體現(xiàn)在如下方面：

1.1 通信容量大且傳輸距離長

光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)線路的光波頻率較高，一般情況下可以達到1014Hz，正因如此保障了線路具有較大的通信容量，通過一系列研究和分析可以得出，一根光纖可以同時傳輸千萬甚至百億級別的電視節(jié)目和電話，而且光波具有低衰減性特點，因此可以在很長一段距離中實現(xiàn)有效傳輸。如今石英光纖是非常常用的寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路，石英光纖與其他通信線路相比，其衰減系數(shù)會更低一些，從而可以實現(xiàn)更遠距離的信號傳輸，經(jīng)調(diào)查顯示，光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)線路最遠可以達到200km以上的信號傳輸距離，相對于其他中繼距離有了很大提升。

1.2 具有較強的保密性

光波在光纖網(wǎng)絡(luò)線路中傳輸時不容易發(fā)生光波泄露的問題，此時再在光纖表面涂上一層消光劑則可以更好的保護其中傳輸?shù)墓獠?，因此光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)線路具有較強的保密性，可以有效避免通信線路串線問題，降低了干擾其他通信設(shè)備問題的發(fā)生概率。

1.3 抗干擾能力強且傳輸質(zhì)量高

寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路中進行信息傳輸時，必須保障其抗干擾能力充足，以免影響信息傳輸質(zhì)量，一般情況下會對信息傳輸質(zhì)量產(chǎn)生干擾影響的因素包括雷電、太陽黑子活動、高壓電線之間的干擾等，而光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)線路中使用光載波頻率比較高，因此具有較強的抗干擾能力，不會被上述因素影響到信息傳輸質(zhì)量。

2. 寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路故障及其成因

作為傳輸信息的基礎(chǔ)線路，寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路能否安全穩(wěn)定的運行將會直接對信息傳輸?shù)陌踩援a(chǎn)生影響，而一旦寬帶線路出現(xiàn)故障甚至?xí)Ω鱾€行業(yè)的正常生產(chǎn)運行造成負面影響。正因如此，保障寬帶傳輸順暢是非常關(guān)鍵的，因此必須采取有效手段加強對寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路故障的監(jiān)測，從而可以進一步確定故障發(fā)生原因和發(fā)生點，以此來及時對其進行修復(fù)，基于此，下文將對寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路常見的故障及其成因進行分析。

2.1 通信中斷和接頭故障問題

在鋪設(shè)光纖寬帶過程中，往往容易因為操作失誤等原因?qū)е峦ㄐ胖袛嗷蛘呓诸^鼓掌等問題的產(chǎn)生，例如在寬帶網(wǎng)絡(luò)線路引線鋪設(shè)時，若未能按照相關(guān)規(guī)定對其進行接地處理，就很容易導(dǎo)致電流通過的時候燒毀鋼絞線，甚至還會對人民的生命健康安全產(chǎn)生威脅，對寬帶線路的平穩(wěn)運行產(chǎn)生負面影響。

2.2 寬帶線路自身損傷

寬帶線路除了其內(nèi)部的各組件和填充物以外，其外部還有多層防水、緩沖等結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)對其內(nèi)部組件的充分保護，但是寬帶線路的強度和柔韌度往往都比較差，因此在其鋪設(shè)過程中為了更好的達到要求，必須在光纖制造時涂覆處理，以此來增強其強度，以免發(fā)生自身損傷問題，此外，寬帶線路外部的保護套也容易出現(xiàn)損傷，對其后續(xù)的正常信息傳輸穩(wěn)定性也會產(chǎn)生影響。

3. 寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路監(jiān)測現(xiàn)狀

寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路監(jiān)測系統(tǒng)中應(yīng)用了通信、檢測、光學(xué)、地理信息等諸多專業(yè)技術(shù)，而充分發(fā)揮出監(jiān)測系統(tǒng)的作用則可以實現(xiàn)對寬帶線路的特點、故障位置、故障原因等進行遠程實時監(jiān)測。隨著我國近些年來對通信服務(wù)質(zhì)量有了更多關(guān)注和要求，使得寬帶傳輸效率和質(zhì)量有了大幅提升，信息的傳輸速率也在不斷上漲，隨之而來的就是寬帶線路之間的阻斷損耗越來越大，繼而更容易發(fā)生故障，因此，加強對寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路的監(jiān)測，實現(xiàn)對故障點的確定是十分必要的，這樣才能保障寬帶傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，所以實現(xiàn)更加科學(xué)高效的線路監(jiān)測，從而第一時間確定故障點避免寬帶傳輸中斷有著現(xiàn)實意義。

通常情況下，針對寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路故障點的監(jiān)測多使用光纖檢測系統(tǒng)，使用該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對寬帶線路運行狀態(tài)的實時遠程監(jiān)測，從而可以第一時間發(fā)現(xiàn)其中可能發(fā)生的故障隱患或者已經(jīng)出現(xiàn)的故障點。在寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路運行期間，必須對其進行定期檢查養(yǎng)護，尤其是針對光纖的傳輸損耗、接口連接情況等進行檢查，此時一旦發(fā)現(xiàn)光纖出現(xiàn)損壞問題就可以第一時間通過光纖檢測系統(tǒng)發(fā)出警報，同時可以及時確定故障點，實現(xiàn)快速確定故障點和發(fā)生故障的原因，維修人員也能及時接到消息從而第一時間予以維修。在寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路監(jiān)測過程中，監(jiān)測站可以通過自動檢測的方式對寬帶線路中的光功率等數(shù)據(jù)進行自動采集，同時第一時間將收集到的信息數(shù)據(jù)傳輸至控制系統(tǒng)中，此外，通過對收集到的數(shù)據(jù)信息的對比和分析，可以及時發(fā)現(xiàn)其中存在異常的數(shù)據(jù)并將之傳輸至監(jiān)測中心，再次進行分析后就能判斷出故障點，遠程控制系統(tǒng)也能以此為根據(jù)迅速啟動，針對故障點進行預(yù)警和測試。

4. 寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路監(jiān)測方法

4.1 寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路監(jiān)測特性

在設(shè)置寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路監(jiān)測點時通常會采取分布式的方式設(shè)置，一般會將光纜深埋或者采取夾高的方式固定住，同時還會設(shè)置具體的監(jiān)測點，對于距離比較長的線路則需要設(shè)置很多個監(jiān)測點，需要大量的人力資源投入以維護線路。另外，由于很多寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路的鋪設(shè)距離比較長，因此長時間的網(wǎng)絡(luò)通信必須基于足夠長的線路才能實現(xiàn)，使得寬帶線路的維護費用也會很高，而這種情況隨之帶來的就是光線傳輸線路過長，非常容易出現(xiàn)信號傳輸中斷現(xiàn)象，而且線路所經(jīng)過的地點和環(huán)境都比較復(fù)雜，光纖本身又是一種比較脆弱的線路，很容易發(fā)生斷裂問題，因此很容易受到自然環(huán)境或者人為的破壞導(dǎo)致信號傳輸中斷，檢修人員也無法提前對可能發(fā)生的破壞問題進行預(yù)判，進而無法對線路故障情況展開全面監(jiān)測，目前我國很多寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路都處于室外環(huán)境中，而采取人工監(jiān)測的方式效率低下，無法實現(xiàn)全面的維護管理。

4.2 寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路監(jiān)測方式

如今我國主要使用的寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路監(jiān)測方式有以下四種，其一是在線監(jiān)測方式，這種方式主要是應(yīng)用光時域反射儀（OTDR）以及光傳輸設(shè)備等，從而實現(xiàn)對寬帶線路光波波長的在線監(jiān)測，之后還需要使用波分復(fù)用器、濾光器等進行處理，加強對寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路運行全過程的實時監(jiān)測;其二則是備纖監(jiān)測，該方式也是使用OTDR設(shè)備實現(xiàn)對備用光線的運行狀況進行全方位的實時監(jiān)測;其三是離線監(jiān)測模式，離線監(jiān)測需要在光纖設(shè)備停機維護或者是更換期間進行，一次來實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)線路運行的監(jiān)測;其四是遠程跨段監(jiān)測，主要是用光線設(shè)置源設(shè)備等開展監(jiān)測活動，進而對不同的線路設(shè)備點進行遠程實時監(jiān)測。

5. 寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

5.1 光時域反射儀

在進行寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路監(jiān)測時，可以使用光時域反射儀精準的確定故障位置，從而為后續(xù)的檢查維修工作打下堅實的基礎(chǔ)，讓相關(guān)管理人員能夠開展更加便捷的維修工作，光時域反射儀具有光敏性，因此可以利用該特性對網(wǎng)絡(luò)線路傳輸發(fā)射激光脈沖信號，從而加強對光時域反射儀與網(wǎng)絡(luò)線路之間的連接，實現(xiàn)更加高效的數(shù)據(jù)收集、分析和處理，掌握更加充分的故障點信息。

對于光時域反射儀的具體應(yīng)用需要從以下三個方面開展，首先，需要設(shè)置科學(xué)合理的參數(shù)，在監(jiān)測寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路故障點時，相關(guān)管理人員可以根據(jù)光時域反射儀的特點來約束參數(shù)，保障參數(shù)設(shè)置的規(guī)范性，受到自然環(huán)境和人為操作失誤等問題的影響，使得儀器參數(shù)的設(shè)置會出現(xiàn)一定誤差，進而對后續(xù)操作的準確性產(chǎn)生影響，因此需要專業(yè)操作人員對儀器參數(shù)進行分段式控制;其次是去除噪聲污染，在監(jiān)測寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路故障點時，要對噪聲污染重視起來并采取有效手段加以控制，主要原因是為了獲取更加精準的故障點位置等信息，環(huán)境噪聲會對光信號產(chǎn)生一定的負面影響，因此在監(jiān)測期間必須對其進行降噪處理，可以使用小波段變換的形式來實現(xiàn)對不同尺度的系數(shù)數(shù)值計算，再調(diào)整閾值實現(xiàn)對小波段的重組，最終去除噪聲，強化網(wǎng)絡(luò)線路故障點監(jiān)測的精準度;最后，在使用光時域反射儀進行故障點監(jiān)測時，要做好異常信號的處理，對于可以識別的信號以及無法識別的異常信號要進行區(qū)分，在異常狀態(tài)下產(chǎn)生的瞬間變化信號會顯示在儀器之中，因此在監(jiān)測期間加強對其的處理才能有效提升精準度，為后續(xù)檢查故障點和進行維修提供便利。

5.2 寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路故障點修復(fù)

在進行寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路故障點的監(jiān)測和修復(fù)工作中，OTDR技術(shù)都發(fā)揮了重要作用，尤其是在線路故障的前期監(jiān)測工作中，可以實現(xiàn)對光纖線路的長度、損耗、傳輸質(zhì)量等諸多因素的監(jiān)測，可以通過發(fā)射光脈沖和端口接收信息等方式來確定光纖的性質(zhì)，實現(xiàn)對其彎曲程度、連接接口等部位的故障監(jiān)測和管理，并將收集到的信息傳輸至OTDR系統(tǒng)中，再根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)展開測量、分析、處理工作，對光纖線路的熔點、彎曲情況進行全方位掌握和控制，避免光能損耗問題的發(fā)生。使用OTDE技術(shù)可以根據(jù)脈沖與光線遠端的反射現(xiàn)象計算出故障點的損耗程度以及故障距離。在進行OTDR曲線處理時可以發(fā)現(xiàn)，當寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路發(fā)生故障時，OTDR曲線就會出現(xiàn)明顯的異常變化，而且還會第一時間做出預(yù)警并立即判斷出故障發(fā)生位置，若OTDR曲線沒有明顯變化，則故障點有可能發(fā)生在監(jiān)測盲區(qū)，監(jiān)測盲區(qū)的范圍一般在10～20m之間，若想找出準確的故障位置就必須對室內(nèi)ODF進行全方位的檢查，例如光纖拉拽狀態(tài)、尾纖問題等等，以此來保障網(wǎng)絡(luò)線路的穩(wěn)定。除了注意上述問題以外，在OTDR技術(shù)應(yīng)用過程中還需要注意曲線遠端與實際長度的問題，若二者之間存在不符合的問題就表示已經(jīng)出現(xiàn)了線路損壞甚至是斷裂現(xiàn)象，而在監(jiān)測工作開展過程中重點就在于找出這些損壞和斷裂的位置，在檢查斷裂情況時需要重點關(guān)注接頭情況，一旦存在接頭不良就要第一時間打開接頭盒予以檢查和維修，若能夠排除接頭問題就可以考慮是否是光纖信號異常問題，信號異常問題的解決需要判斷故障點位置并進行檢查，按照相關(guān)維修規(guī)定進行規(guī)范化的修復(fù)，以此來保障寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路的正常運行。

總而言之，對于寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)線路的信號傳輸效率和質(zhì)量來說，能否實現(xiàn)高效率的線路質(zhì)量監(jiān)測是非常關(guān)鍵的，只有針對線路故障點進行全面的實時監(jiān)測，才能有效避免各種斷裂、信號丟失等事故的發(fā)生。光時域反射儀是非常重要的線路監(jiān)測儀器，通過對該設(shè)備以及相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)線路故障點的全面監(jiān)測和管理，通過本文的闡述和分析可以得知，通過對光時域反射儀的應(yīng)用收集數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析和處理后可以第一時間確定故障點，從而為后續(xù)維修打下基礎(chǔ)，有效保障網(wǎng)絡(luò)線路的信息傳輸通暢。

參考文獻：

[1]徐彬.通信光纜線路中的故障點定位和有效檢測技術(shù)[J].黑龍江科技信息，2019，000（012）：98-99.

[2]范新杰.關(guān)于確保通信線路安全運行的維護技術(shù)探討[J].數(shù)字通信世界， 2020， No.183（03）：236-236.

[3]張俊.淺析光纜通信網(wǎng)絡(luò)線路的維護管理策略[J].電子樂園，2019（13）：0116-0116.

[4]高鑄，田遠男.通信光纜線路中故障點智能定位檢測技術(shù)[J].衛(wèi)星電視與寬帶多媒體，2020（12）.

[5]郭以賀，霍然，楊哲，等.低壓電力線寬帶通信信道建模方法[J].中國電機工程學(xué)報，2019，v.39;No.632（21）：146-155.

[6]仝樂樂.寬帶家庭網(wǎng)絡(luò)及其傳輸技術(shù)探析[J].科學(xué)與信息化，2019，000（012）：43，49.