光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)分析

 摘要隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展，對光纜線路質(zhì)量維護的要求越來越高，光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)
在國家骨干網(wǎng)以及本地網(wǎng)的運用，為運營商提高服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)水平起到了重要的作用。本文介紹了光
纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)的組成、功能、特點以及未來的發(fā)展趨勢。
 關(guān)鍵詞光纜線路自動監(jiān)測OTDR B-OTDR
 由于光纖通信具有容量大、傳送信息質(zhì)量高、傳輸距離遠、性能穩(wěn)定、防電磁干擾、抗腐蝕能力強
等優(yōu)點，而得到了人們的青睞。特別是在近十年里，隨著人們對寬帶業(yè)務(wù)需求的不斷提高，光纖通信得
到了大力發(fā)展。
 目前，全國通信業(yè)光纜總長度已達到200多萬公里，加上有線電視網(wǎng)、各專用網(wǎng)所用的光纜，估計全
國光纜的總長度達300多萬公里。另一方面，隨著光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)（ＳＤＨ）和密集波分復用（ＤＷＤ
Ｍ）技術(shù)的飛速發(fā)展，光纖的傳輸容量也在以前所未有的速度發(fā)展著。但與此同時，光纜的維護與管理
問題也日漸突出。隨著光纜數(shù)量的增加以及早期敷設(shè)光纜的老化，光纜線路的故障次數(shù)在不斷增加。傳
統(tǒng)的光纜線路維護管理模式的故障查找困難，排障時間長，影響通信網(wǎng)的正常工作，每年因通信光纜故
障而造成的經(jīng)濟損失巨大。因此，實施對光纜線路的實時監(jiān)測與管理，動態(tài)地觀察光纜線路傳輸性能的
劣化情況，及時發(fā)現(xiàn)和預報光纜隱患，以降低光纜阻斷的發(fā)生率，縮短光纜的故障歷時顯得至關(guān)重要。
 1前言
 光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)OAMS（Opticalfibercableline Automatic Monitoring System）是電信管理
網(wǎng)（TMN）中傳輸網(wǎng)管理域的一個子網(wǎng)，是有效壓縮全阻障礙歷時和及時發(fā)現(xiàn)光纜線路隱患的重要技術(shù)手
段。它利用計算機技術(shù)、光纖通信測量等技術(shù)，對光纜線路質(zhì)量、運行等情況進行自動、實時監(jiān)控和測
試。
 2建立OAMS系統(tǒng)的必要性
 在長途和市內(nèi)中繼光纜傳輸系統(tǒng)中，傳輸設(shè)備都配置有比特誤碼率（BER）的監(jiān)測設(shè)備或監(jiān)測單元。
然而，傳統(tǒng)的線路維護部門未配備監(jiān)測手段，通常只能是出現(xiàn)BER告警時，首先由機務(wù)人員判斷引起告警
的原因，在查明其原因是傳輸線路――光纜后，機務(wù)人員再通知相關(guān)的線路維護部門和上報有關(guān)主管部
門，然后線路維護部門根據(jù)得知的光纜線路傳輸性能劣化情況采取相應(yīng)的維護措施。如果發(fā)生光纖斷裂
障礙，則立即派人員攜帶儀表（OTDR）查找光纖斷裂的位置，同時組織人員、機具、器材等進行搶修，
也就是通常所說的障礙搶修；如果是發(fā)生光纖通道總衰減增大，在其值可以容許時，則列入線路維修和
改造計劃；不可容許時，則組織人員對其進行搶修，以便改善其傳輸性能，提供可靠的電路。
2023/2/7 光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)分析
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 顯然，維護部門若只是采用傳統(tǒng)的BER監(jiān)測，在機務(wù)人員判明是傳輸線路引起的BER告警后，再通知
線路維護部門進行搶修或維修、改造，那么線路維護部門對線路情況的掌握過分依賴于機務(wù)部門，處于
被動，這樣難以保證高速、寬帶、大容量光纜傳輸網(wǎng)絡(luò)的暢通。因此，建立一種實時，自動的光纜線路
自動監(jiān)測系統(tǒng)是十分必要的。光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)為光纜線路維護部門提供了一種先進的維護手段，
使線務(wù)部門由被動地接受機務(wù)部門的信息變?yōu)橹鲃诱莆展饫|傳輸特性的變網(wǎng)優(yōu)質(zhì)、高效、安全、穩(wěn)定地
運行提供了可靠保障。
 3OAMS系統(tǒng)工作原理
 光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)（OAMS）是通過分布在光纜線路中大量的數(shù)據(jù)采集點的光器件，將光纖傳輸
性能的大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如光功率、背向散射曲線等，上報到各級監(jiān)測中心及監(jiān)測站，并對其數(shù)據(jù)進行分
析和處理，及時、準確地將光纜系統(tǒng)運行情況反饋給維護人員，使維護人員能及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，以及
突發(fā)故障；并指導故障修復。
 4OAMS系統(tǒng)組成
 OAMS系統(tǒng)主要由省監(jiān)測中心PMC、區(qū)域監(jiān)測中心LMC、現(xiàn)場監(jiān)測站MS組成。
 圖1 OAMS系統(tǒng)組成
 監(jiān)測中心負責對各監(jiān)測站進行控制，是采集和處理數(shù)據(jù)的中心，由控制器（服務(wù)器、客戶機、工作
站）、路由器、集線器/交換型集線器、網(wǎng)絡(luò)適配器、MODEM、打印機及相應(yīng)的軟件等組成。PMC一般采用
主備用方式。
 監(jiān)測站負責對光纜線路進行遠程自動監(jiān)測，跟蹤光纖傳輸損耗的變化，由告警監(jiān)測模塊、OTDR模
塊、控制模塊、電源模塊、程控光開關(guān)、WDM（波分復用器）、濾光器、MODEM、路由器、網(wǎng)絡(luò)適配器及
相應(yīng)的軟件（含OTDR仿真軟件）等組成，通常安裝于傳輸機房用的標準機架內(nèi)。
 OAMS采用模塊化、分布式多級體系結(jié)構(gòu)，有效地預防和減少光纜線路障礙，實現(xiàn)多級監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)互
聯(lián)。
 5系統(tǒng)的主要功能
 監(jiān)測站（ＭＳ）的光功率監(jiān)測模塊的采集單元（AIU）對被測光纖的光功率進行監(jiān)測采集，并將采集
的數(shù)據(jù)傳報到光功率控制單元（ACU），光功率控制單元對監(jiān)測的光功率數(shù)據(jù)進行分析比較，將超過告警
門限的光功率數(shù)據(jù)及時傳報給監(jiān)測中心（LMC），監(jiān)測中心對各光功率控制單元傳報的數(shù)據(jù)進行分析、統(tǒng)
計，對發(fā)生超出門限值的光功率變化進行告警，統(tǒng)計、判斷出發(fā)生故障的光纜段，自動快速地啟動監(jiān)測
站的光時域反射測試儀（OTDR）和程控光開關(guān)（OSW）對故障光纜段進行測試，測試后所得的曲線數(shù)據(jù)上
傳監(jiān)測中心，監(jiān)測中心將測試曲線與參考曲線進行比較分析，確定故障點的位置、類型和告警級別,當確
實發(fā)生故障時，可采用聲光告警信息運行維護人員，并可用短信，電話，傳真，Email等多種方式遠程通
知相關(guān)人員。
 (1)全國及省監(jiān)測中心（GMC,PMC）
 負責對全網(wǎng)的LMC和MS進行技術(shù)管理，實時掌握整個監(jiān)測網(wǎng)的運行狀態(tài)；能提供維護管理報表、統(tǒng)計
分析報表和綜合信息查詢等功能。
 (2)地級監(jiān)測中心（LMC）
 可進行點名、定期和模擬告警測試；對采集到的曲線進行綜合分析，以便及時發(fā)現(xiàn)光纜劣化和精確
定位光纜障礙點；具有告警接收功能，結(jié)合參考曲線數(shù)據(jù)可對光纜障礙性質(zhì)進行自動判斷，并將障礙信
息通過短信等方式通知搶修人員；可與PMC進行雙向數(shù)據(jù)（如：曲線、告警、報告、狀態(tài)文件等）傳輸。
 (3)監(jiān)測站（MS）
 MS可按中心指令完成點名、周期、障礙告警測試；本地測試功能；仿真OTDR分析功能；數(shù)據(jù)上報功
能。
 根據(jù)不同的需要，現(xiàn)場監(jiān)測站可實現(xiàn)以下幾種測試方式：
 ①在線監(jiān)測。監(jiān)測站中OTDR采用與光傳輸設(shè)備工作波長不同的測試光進行測試，利用波分復用器（W
DM）、濾光器（FILTER）、程控光開關(guān)（OSW），通過波分復用技術(shù)，可實時地對被在用光纖的運行狀況
進行監(jiān)測。
 ②備纖監(jiān)測。對被監(jiān)測光纜線路中備用光纖的運行狀況進行監(jiān)測
 ③跨段監(jiān)測。通過配置有源設(shè)備和無源光器件（主要是WDM和FILTER），對一個光纜段以上的光纜線
路進行遠程的在線或備纖監(jiān)測。跨段監(jiān)測一般用于本地網(wǎng)及農(nóng)話等中繼段較短、成網(wǎng)較復雜的光纜線
路。
 6OAMS系統(tǒng)技術(shù)特點
 系統(tǒng)將現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信、計算機通信、光纖測量技術(shù)融合在一起，同時，利用地理信息系統(tǒng)（GIS）以
及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）等技術(shù)為線路信息、線路定位提供可靠的保證，對光纜中光纖的傳輸衰耗特
性變化及光纖阻斷故障等情況，可以實現(xiàn)遠程分布式實時、在線的自動監(jiān)測，且不影響在用光傳輸系統(tǒng)
的傳輸性能，實現(xiàn)服務(wù)（為客戶提供優(yōu)質(zhì)電路）與維護（為線路提供先進維護手段）兩不誤。
 7存在的問題
 光纖自動監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)過長時間的開發(fā)、應(yīng)用和不斷的完善，已經(jīng)成為我國干線光纜維護工作中重要
的故障定位手段，在全國的干線網(wǎng)的維護中發(fā)揮著巨大的作用，但由于技術(shù)及其它原因，系統(tǒng)本身還存
在一定的局限性。
 (1)告警信號的提取
 目前，光纖監(jiān)測系統(tǒng)提取告警信息大致有３種方式：利用分光器提取３％的在用光，通過ＡＩＵ、
ＡＣＵ進行分析；利用機務(wù)設(shè)備的架告警信號；利用設(shè)備中繼光盤的收無光告警信號。但這３種方式都
存在一定的問題：
 利用ＡＩＵ方式時，需分流在用系統(tǒng)３％的光功率，這對于光功率富余度較小的中繼段來講不太可
行；
 利用架告警信號時，監(jiān)測系統(tǒng)將對該機架所有的告警信號（包括電源告警、設(shè)備告警等）進行緊急
反應(yīng)，易形成誤告警；
 由于不同廠家的中繼光盤具有不同數(shù)據(jù)格式的收無光告警信號，故該方法較難實現(xiàn)，且成本較高。
 (2)系統(tǒng)介入的衰耗
 由于系統(tǒng)需要介入WDM,FILTER等無源光器件，會影響在用系統(tǒng)的收光功率。
 (3)缺乏迅速光路切換功能
 目前的監(jiān)測系統(tǒng)只有測試、分析和告警的功能，在光纜發(fā)生障礙后仍需等待維護人員到現(xiàn)場進行緊
急搶修。沒有根本解決即時光路切換、恢復通信的問題。
 8OAMS系統(tǒng)發(fā)展前景
 光纜內(nèi)的光纖可能存在物理缺陷，例如含有雜質(zhì)，氣泡等。再加上填充油膏的變化等因素，將影響
光纖的光學性能和機械性能。在外界環(huán)境以及外力作用下，會引起光纖強度的降低而導致光纖的破損，
縮短光纜的壽命。如果我們能掌握光纜線路的光纖狀態(tài)，即可變被動為主動，盡早發(fā)現(xiàn)故障隱患。而這
些問題，僅僅通過OTDR測試難以實現(xiàn)。為此，可在系統(tǒng)中引入B-OTDR（BrillouinOpticalTimeDomain Re
flectmeter）測試設(shè)備。B-OTDR是利用布里淵散射原理對光纖光纜受力應(yīng)變情況進行精確測試，即使十
分微小的彎曲都可以準確測試。該產(chǎn)品現(xiàn)以前僅應(yīng)用于監(jiān)測地球地殼微小運動、大型橋梁微小震動等特
殊要求的方面，目前價格比較昂貴。如果條件允許，可在系統(tǒng)中加入該設(shè)備，對光纜線路光纖的受力應(yīng)
變分布情況進行監(jiān)測，預測故障隱患。
 另外，現(xiàn)有的OAMS系統(tǒng)已經(jīng)形成一個計算機網(wǎng)絡(luò)。這一網(wǎng)絡(luò)無論在計算機處理能力和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上都
有能力承載更多的信息處理工作。現(xiàn)有系統(tǒng)可以與巡檢系統(tǒng)、報表系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、光纜地理信
息系統(tǒng)等應(yīng)用系統(tǒng)的各項功能，即做到相關(guān)信息的交流和共享，大大避免硬件的重復投資。可以建設(shè)長
途光纜線路綜合管理網(wǎng)絡(luò)，把光纜日常維護工作納入管理軌道，使長線維護從人工管理邁向計算機管
理，也為國家骨干網(wǎng)、本地網(wǎng)、接入網(wǎng)的光纜維護提供了可靠保證。
 同時，光纜通信網(wǎng)和光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)也將在技術(shù)上不斷發(fā)展和前進，特別是今后隨著全光網(wǎng)
絡(luò)的實現(xiàn)，將有可能把設(shè)備的監(jiān)測管理和線路的監(jiān)測管理結(jié)合在一起，形成統(tǒng)一的光纖通信網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測
系統(tǒng)。