基于全自動(dòng)探測(cè)技術(shù)的光纖數(shù)字化管理系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用

黃志新，余冬玲

（中國聯(lián)通廣東分公司，廣東 廣州 510700）

光纖數(shù)字化管理技術(shù)方案主要對(duì)于空閑光纖，需要將獨(dú)立的與業(yè)務(wù)不同波長的光源耦合到光纖線路中，經(jīng)過環(huán)形器后，通過合波器與業(yè)務(wù)波長的光進(jìn)行合波，然后送到光纖中與遠(yuǎn)端設(shè)備對(duì)接；遠(yuǎn)端設(shè)備通過分波器將與業(yè)務(wù)不同波長的光分離，并通過反射器反射，通過局端環(huán)形器后，對(duì)遠(yuǎn)端反射回來的光進(jìn)行探測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)局端到遠(yuǎn)端之間光纖的可用性監(jiān)測(cè)。對(duì)于業(yè)務(wù)在用光纖，主要通過將業(yè)務(wù)波長的光通過分光器分1%的光進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)是否在線的監(jiān)測(cè)。

1 研究背景

當(dāng)前，某運(yùn)營商存在海量光纖光纜啞資源不可感知，大部分的光纖啞資源沒有得到有效的監(jiān)管，資源的分配情況和工作情況無法實(shí)時(shí)掌握。采用人力巡檢模式來保障箱體的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這種模式運(yùn)營成本高，實(shí)際效果欠佳，維護(hù)信息得不到及時(shí)更新，運(yùn)維效率低，影響用戶感知。傳統(tǒng)的ODN啞資源管理數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性低下，運(yùn)維效率低，資源需要現(xiàn)場(chǎng)核查，導(dǎo)致業(yè)務(wù)開通慢，影響用戶體驗(yàn)[1]。

2 光纖數(shù)字化管理解決方案

某運(yùn)營商技術(shù)團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)，在業(yè)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)光纖啞資源的主動(dòng)化監(jiān)控管理，踏出了數(shù)字化管理的關(guān)鍵一步。

（1）全時(shí)監(jiān)控：基于創(chuàng)新的光監(jiān)測(cè)技術(shù)，選用新光源（1591 nm波長）作為監(jiān)測(cè)波長，實(shí)現(xiàn)局端到遠(yuǎn)端之間光纖實(shí)時(shí)在線管理。

（2）主動(dòng)判斷業(yè)務(wù)在線：基于創(chuàng)新低損耗微光分離和光電信號(hào)轉(zhuǎn)換等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)是否在線的監(jiān)測(cè)。

（3）業(yè)務(wù)與監(jiān)控相隔離：局端設(shè)備和遠(yuǎn)端設(shè)備在鏈路上全部采用無源光學(xué)設(shè)計(jì)，設(shè)備是否斷電故障，對(duì)業(yè)務(wù)無任何影響，不影響業(yè)務(wù)運(yùn)行。

（4）檢測(cè)靈敏準(zhǔn)確：在監(jiān)測(cè)鏈路性能上，監(jiān)測(cè)精度到達(dá)+0.5 dB的TAP-PD設(shè)計(jì)，保證鏈路監(jiān)測(cè)的可靠性和實(shí)時(shí)性。

（5）數(shù)字化管理手段：監(jiān)測(cè)得到的纖芯是否可用，是否有業(yè)務(wù)以及鏈路距離信息，通過網(wǎng)管接口發(fā)送到資源管理系統(tǒng)以及App上，實(shí)現(xiàn)了纖芯資源的可視化管理。

2.1 系統(tǒng)組網(wǎng)方案

光纖數(shù)字化管理系統(tǒng)由局端設(shè)備、遠(yuǎn)端設(shè)備、網(wǎng)管及資源管理服務(wù)器、App組成。局端為有源設(shè)備，遠(yuǎn)端為無源設(shè)備；設(shè)備均采用插卡式，每單盤支持8芯光纖的監(jiān)測(cè)，可依據(jù)纖芯數(shù)靈活配置板卡，支持24芯光纖或48芯光纖的監(jiān)測(cè)，每8芯光纖為一個(gè)監(jiān)測(cè)組。

圖1 光纖數(shù)字化管理系統(tǒng)圖

2.2 實(shí)現(xiàn)技術(shù)原理

為檢測(cè)光路是否可用，需要將獨(dú)立光源耦合到光纖線路中，且不能影響正常的業(yè)務(wù)，考慮到正常業(yè)務(wù)一般采用的是1310 nm或1550 nm波長的光，局端側(cè)獨(dú)立光源選用1591 nm波長的光源作為監(jiān)測(cè)波長，與業(yè)務(wù)波長無關(guān)，不影響業(yè)務(wù)。

（1）局端方案。光源發(fā)出的1591 nm的光，經(jīng)過1：8的分光器，變成8路獨(dú)立的光源，通過環(huán)形器后，在局端的合波器中，與業(yè)務(wù)波長的光進(jìn)行合波，然后送到光纖中與遠(yuǎn)端設(shè)備對(duì)接；業(yè)務(wù)波長的光通過分光器，分1%的光，在PD2進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)是否在線的監(jiān)測(cè)；環(huán)形器具有光的單向性特性，可使遠(yuǎn)端放射回來的1591 nm光進(jìn)入PD1，在PD1中進(jìn)行光功率的監(jiān)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)局端到遠(yuǎn)端之間光纖的可用性監(jiān)測(cè)，具體技術(shù)方案如圖2。

如圖2所示，為檢測(cè)光路是否可用，需要將獨(dú)立光源耦合到光纖線路中，且不能影響正常的業(yè)務(wù)，考慮到正常業(yè)務(wù)一般采用1310 nm或1550 nm波長的光，局端側(cè)獨(dú)立光源選用1591 nm波長的光源作為監(jiān)測(cè)波長，與業(yè)務(wù)波長無關(guān)，不影響業(yè)務(wù)。

圖2 光纖數(shù)字化管理技術(shù)原理圖

（2）遠(yuǎn)端方案。遠(yuǎn)端設(shè)備為無源設(shè)備，便于部署和維護(hù)，每單盤支持8芯光纖的監(jiān)測(cè)，可依據(jù)纖芯數(shù)目靈活配置板卡，支持24芯光纖或48芯光纖的監(jiān)測(cè)，8芯光纖為一組監(jiān)測(cè)，其技術(shù)方案是在遠(yuǎn)端側(cè)采用無源光器件實(shí)現(xiàn)，從局端側(cè)來的纖接入到遠(yuǎn)端設(shè)備，光進(jìn)入遠(yuǎn)端的分波器，將監(jiān)測(cè)波長為1591 nm的光和業(yè)務(wù)波長的光分離，波長為1591 nm的光采用反射器（對(duì)反射器的K9玻璃材料上進(jìn)行光學(xué)鍍膜，使其反射率達(dá)到99.5%以上，損耗在0.3 dB以內(nèi)）將其返回送到局端側(cè)。在局端側(cè)PD1監(jiān)測(cè)反射回來的波長為1591 nm的光。局端側(cè)通過發(fā)送出的波長為1591 nm的光功率和接收反射回來的波長為1591 nm的光功率，計(jì)算得出局端到遠(yuǎn)端之間光纖的鏈路損耗，判斷該纖芯是否可用。

圖3 光纖啞資源自動(dòng)探測(cè)技術(shù)原理圖

3 光纖數(shù)字化管理系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新要點(diǎn)

3.1 遠(yuǎn)端設(shè)備無源

遠(yuǎn)端采用無源光器件設(shè)計(jì)，由合分波器和反射器構(gòu)成，免取電，便于部署和維護(hù)，并且節(jié)能。

遠(yuǎn)端合分波器端口采用濾光片鍍膜設(shè)計(jì)，通道隔離度大于50，插損小于0.2 dB。同時(shí)引入的插損極低，保證對(duì)業(yè)務(wù)無影響；反射器采用在K9玻璃材料上進(jìn)行光學(xué)鍍膜，使其反射率達(dá)到99.5%以上，損耗在0.3 dB以內(nèi)，利用光在光纖中傳輸?shù)膯蜗蛐蕴匦?，將波長為1591 nm的光沿原路徑反射回到發(fā)送側(cè)。

該設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)端合分波器端口和K9反射器均為利用光的傳輸特性特別設(shè)計(jì)的無源器件，構(gòu)成遠(yuǎn)端設(shè)備。

3.2 低成本低功耗設(shè)計(jì)

用于監(jiān)測(cè)鏈路質(zhì)量的光源采用普通的DFB發(fā)射管發(fā)射波長為1591 nm波，并利用1：8的分光器，以達(dá)到8個(gè)光源的效果，該設(shè)計(jì)使光源的成本上進(jìn)一步降低80%。

采用環(huán)型器完成同一波長，在不同方向的輸出進(jìn)一步降低整個(gè)系統(tǒng)成本50%；系統(tǒng)采用局端監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)端反射原理，與其他同類型的設(shè)備相比具有極高的成本優(yōu)勢(shì)。

采用的合分波器、分光器、環(huán)形器、反射器均為無源器件，PD為有源器件，功耗為0.5 W，功耗極低，平均0.3 W/芯，免風(fēng)扇設(shè)計(jì)，節(jié)能環(huán)保。

3.3 斷電不影響業(yè)務(wù)

局端設(shè)備和遠(yuǎn)端設(shè)備在設(shè)計(jì)上采用全光設(shè)計(jì)思路，在光鏈路上全部采用無源光學(xué)設(shè)計(jì)，由局端合分波器、分光器、環(huán)形器、反射器組成，光鏈路的通斷與電源無關(guān)，設(shè)備是否斷電，對(duì)業(yè)務(wù)無任何影響。

在監(jiān)測(cè)鏈路性能上，采用有源PD設(shè)計(jì)，PD采用監(jiān)測(cè)精度為+0.5 dB的TAP-PD設(shè)計(jì)，保證鏈路監(jiān)測(cè)的可靠性和實(shí)時(shí)性。

3.4 即插即用

系統(tǒng)采用每芯獨(dú)立監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)，每路光源獨(dú)立，無須配置即可使用，及時(shí)獲取每路纖芯的可用性，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)在線的監(jiān)測(cè)，便于在現(xiàn)網(wǎng)中即插即用，新建或改造容易，有利于大規(guī)模部署。

4 現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用情況

某運(yùn)營商已經(jīng)完成廣州及深圳商務(wù)樓宇場(chǎng)景的現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試，測(cè)試內(nèi)容包括被監(jiān)測(cè)的光纖纖芯資源是否可用被監(jiān)測(cè)的光纖上是否已接入業(yè)務(wù)；光纖資源管理系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)測(cè)容量；被監(jiān)測(cè)的光纖經(jīng)過設(shè)備斷電之后業(yè)務(wù)是否正常等，所有測(cè)試項(xiàng)目全部測(cè)試通過，具備現(xiàn)網(wǎng)部署條件。

目前，某運(yùn)營商已在珠三角地區(qū)選取1 000個(gè)政企及寬帶業(yè)務(wù)末端接入場(chǎng)景，部署150個(gè)光纖數(shù)字化管理系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)資源調(diào)度系統(tǒng)與網(wǎng)管系統(tǒng)對(duì)接，提供光纖纖芯的實(shí)時(shí)查詢、在線監(jiān)測(cè)等功能，實(shí)現(xiàn)光纜纖芯的自動(dòng)化開通與管控。

圖4 測(cè)試拓?fù)鋱D

5 結(jié)束語

面對(duì)規(guī)模逐步擴(kuò)大的光纖基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)營商在光纖啞資源管理方面存在的問題日益突出，而提升光纖資源的管理能力迫在眉睫。通過本文介紹的方案，實(shí)現(xiàn)光配線設(shè)備、光纖、光纜的數(shù)字化管理，提高資源系統(tǒng)ODF端子占用準(zhǔn)確率，同時(shí)結(jié)合系列工作流程，實(shí)現(xiàn)光配線設(shè)備的系統(tǒng)化、流程化的端口及連接狀態(tài)的自動(dòng)采集，提高光纖路由一次調(diào)通率，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)非法搭跳的監(jiān)控，通過比對(duì)數(shù)字化管理系統(tǒng)狀態(tài)和原有靜態(tài)資源庫中的狀態(tài)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效稽核，提高資源準(zhǔn)確率，預(yù)估減少運(yùn)維人員80%的填報(bào)數(shù)據(jù)時(shí)間，工作效率提升4倍。