光纜線路監(jiān)測系統(tǒng)的原理及應(yīng)用光纜線路監(jiān)測系統(tǒng)的原理及應(yīng)用由于光纖通信具有容量大、傳送信息質(zhì)量高、l=Jl=J

w由于光纖通信具有容量大、傳送信息質(zhì)量高、l=Jl=J

w傳輸距離遠(yuǎn)、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，中國電信已基本完成了以網(wǎng)狀網(wǎng)為組網(wǎng)方式，連接全國31個省（自治區(qū)、直轄市）的"八縱八橫”光纜傳輸網(wǎng)的建設(shè)，全國光纜總長度超過93萬km。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168萬km。另一方面，隨著光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)（SDH）和密集波分復(fù)用（DWDM）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)展大唐電信和華為科技等紛紛推出各自的80?著。各大國內(nèi)外商家，如朗訊科技、阿爾卡特、400Gbit/s的DWDM光傳輸系統(tǒng)。著。各大國內(nèi)外商家，如朗訊科技、阿爾卡特、據(jù)有關(guān)預(yù)測2001年后，我國干線容量要求超過10Gbit/s的線路約占15%，到2010年超過10Gbit/s的線路約占43%,容量要求超過20Gbit/s的約占13%。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(yù)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。光纜監(jiān)測系統(tǒng)集計算機技術(shù)、通信技術(shù)和光電技術(shù)為一體，具備遠(yuǎn)端實時、定期測試、遇不良情況自動告警及數(shù)據(jù)綜合分析等多項功能。同時，通過定期測試，光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)能及時判斷光纜接頭盒進水進潮情況，迅速準(zhǔn)確地判斷光纜障礙，縮短障礙歷時，及早發(fā)現(xiàn)光纜劣化情況,提高長途光纜的維護質(zhì)量。

根據(jù)監(jiān)測對象的不同，一般將監(jiān)測系統(tǒng)分為兩大類：對光纜金屬護套對地絕緣電阻的測試和對光纖后向散射系數(shù)的測試，前者也稱光纜護套對地絕緣自動監(jiān)測系統(tǒng)，后者稱光纖自動監(jiān)測系統(tǒng)。下面分別加以說明。光纜護套對地絕緣電阻自動監(jiān)測系統(tǒng)光纜護套對地絕緣電阻自動監(jiān)測系統(tǒng)是通過遠(yuǎn)程測量直埋光纜金屬外護層對大地構(gòu)成回l=J路的完整性來實現(xiàn)對光纜監(jiān)測的目的。它利用遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)對安裝于直埋光纜接頭盒內(nèi)的設(shè)備進行充電，并進行數(shù)據(jù)的收集和分析，產(chǎn)生告警信號。過遠(yuǎn)程測量直埋光纜金屬外護層對大地構(gòu)成回l=J目前較為成功的光纜護套對地絕緣電阻監(jiān)測系統(tǒng)是由英國雷迪公司研制生產(chǎn)的LMS—3ARRM自動遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)于1996年在上海新場中繼站至南匯登陸局間全長39km的線路上進行了安裝。下面以LMS—3ARRM系統(tǒng)為例，介紹直埋光纜護套對地絕緣自動監(jiān)測系統(tǒng)。

1.1系統(tǒng)的組成光纜護套對地絕緣自動監(jiān)測系統(tǒng)一般由前站、監(jiān)測站和監(jiān)測中心組成。前站是該系統(tǒng)的主要組成部分，安裝于光纜接頭盒處，通過測量本接頭盒與下一個接頭盒之間的金屬護套對大地的絕緣電阻來監(jiān)測地下光纜狀況。監(jiān)測站為前站提供工作電壓，發(fā)送測試信號，收集測量結(jié)果，并進行數(shù)據(jù)處理，將處理結(jié)I三」果傳送至監(jiān)測中心。當(dāng)測試數(shù)據(jù)超過設(shè)定門限值號，收集測量結(jié)果，并進行數(shù)據(jù)處理，將處理結(jié)I三」監(jiān)測中心分析從監(jiān)測站傳輸來的數(shù)據(jù)，并進行處理，以圖形、表格等較為直觀的形式展示出來。也可發(fā)出告警音，還可進行周期或定點測試。1.2系統(tǒng)各部分的功能及工作流程1前站：主要由微處理器、電子開關(guān)、發(fā)射機、遠(yuǎn)供單元、電阻測量單元、防雷保護和傳感器等部分組成。其主要功能是接收監(jiān)測站提供的供電電源、指令測量金屬護套對地絕緣電阻、測量接頭盒內(nèi)濕度并將測量數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)測站。前站共有常態(tài)、供電、測量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)?個工作狀態(tài)。在常態(tài)時，前站中的電子開關(guān)處于斷開狀態(tài)，光纜的金屬護套每2?3km相互絕緣。當(dāng)來自監(jiān)測站的供電或指令到來時，電子開關(guān)閉合，前站進入供電狀態(tài)。監(jiān)測站通過金屬護套對地構(gòu)成的回路向前站遠(yuǎn)供單元的電容器進行充電，電容器中的充電電壓即是前站的工作電壓。充電完畢后，前站中的微處理器啟動電阻測量單元進行測量，然后將數(shù)據(jù)經(jīng)金屬護套傳送至監(jiān)測站。2監(jiān)測站：主要由中央處理單元、通信單元、信號發(fā)生器、告警單元、供電單元等部分組成。監(jiān)測站向前站發(fā)送400V、20kA的瞬時浪涌電壓，為所有前站提供工作電壓；接收來自前站的數(shù)據(jù)，進行處理存儲并通過通信單元實現(xiàn)與監(jiān)測中心的數(shù)據(jù)通信。根據(jù)所測數(shù)據(jù)發(fā)出告警信號；根據(jù)指令發(fā)送定位信號和故障查詢信號（440Hz、220Hz、8kHz、9kHz定位。，供維護人員利用探測器進行故障3監(jiān)測中心：由微機及通信單元組成。監(jiān)測中心可發(fā)送指令對監(jiān)測站進行控制，從監(jiān)測站接收測試數(shù)據(jù)，進行分析處理并提供故障及測試記錄報告。1.3系統(tǒng)評價1優(yōu)點：該系統(tǒng)在外護套質(zhì)量受到影響時，提供損傷預(yù)警，可及時對受損光纜進行修復(fù);自動進行數(shù)據(jù)采集；系統(tǒng)設(shè)備較為簡單（與光纖監(jiān)測相比較）；提供定量的故障定位信號，縮短

障礙歷時。liiJ缺點：①由于國內(nèi)直埋光纜施工時在金屬外護層對地絕緣電阻方面存在較多的問題，而該系統(tǒng)在安裝前要求對地絕緣電阻必須符合規(guī)定，因此前期改造的工作量很大；②前站安裝傳感器時，必須打開接頭盒，對已開通電路的線路來講，危險性大；③由于該系統(tǒng)利用直埋光纜金屬外護層與大地構(gòu)成的回路來進行測試和傳輸數(shù)據(jù)，不適用于架空光纜線路。liiJ2光纖自動監(jiān)測系統(tǒng)光纖自動監(jiān)測系統(tǒng)是利用對光纖后向散射曲線的遠(yuǎn)端測試來實現(xiàn)光纜線路的自動監(jiān)測。目前較為成功的有惠普公司的HP81700系統(tǒng)，山東省光科光纖通信公司研制的FOW2000系統(tǒng)、北京長線技術(shù)公司開發(fā)的GL2000系統(tǒng)等產(chǎn)品。其中FOW2000已應(yīng)用于中國電信的杭-福-貴-成干線和湖南、黑龍江省網(wǎng)；GL-2000已安裝于西-蘭-烏魯木齊、京漢廣、京九廣光纜干線。一般所言的光纜監(jiān)測系統(tǒng)即為光纖監(jiān)測系統(tǒng)。下面以GL-2000為例加以說明。2.1系統(tǒng)的組成光纖自動監(jiān)測系統(tǒng)主要由總監(jiān)測中心（GMC）、省監(jiān)測中心（PMC）、區(qū)域監(jiān)測中心（。MC）、現(xiàn)場監(jiān)測站（MS）組成。2.2系統(tǒng)工作原理及功能監(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（DMC）,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，可采用多種方式告警。1全國及省監(jiān)測中心（GMC、PMC）負(fù)責(zé)對全網(wǎng)的DMC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)；通過模擬告警功能檢查DMC和MS軟、硬件的運行狀態(tài)，通過FTP協(xié)議對DMC和MS軟件進行遠(yuǎn)端維護和升級；具有網(wǎng)絡(luò)維護管理及對DMC所有的測試分析和告警功能。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（DMC）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，并將障礙信息代碼通過傳呼機或手機通知搶修人員；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?，F(xiàn)場監(jiān)測站（MS）現(xiàn)場監(jiān)測站主要由工控機、OTDR卡、光開關(guān)、光功率采集單元、光功率控制單元、通信模塊及WDM構(gòu)成°MS可按中心指令完成點名、周期、模擬告警測試功能；仿真OTDR分析功能；收無光和光功率超門限應(yīng)急測試功能，并可進行數(shù)據(jù)的比較和回傳；自動尋呼功能。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：?在線監(jiān)測。監(jiān)測站中光時域反射測試儀（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(fù)用器（WDM）、濾光器（FILTER）、程控光開關(guān)（OSW）,通過波分復(fù)用技術(shù)，可實時地對被在用光纖的運行狀況進行監(jiān)測。?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。?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(yuǎn)程的在線、離線或備纖監(jiān)測?？缍伪O(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(fù)雜的光纜線路。2.3技術(shù)特點系統(tǒng)可進行定期（周期）測試、點名測試和障礙告警測試。當(dāng)被監(jiān)測光纖發(fā)生障礙時，系統(tǒng)進行障礙告警測試，并對光纖障礙性質(zhì)進行自動判斷，按規(guī)定的告警級別發(fā)出告警信息。并迅速、準(zhǔn)確地確定故障點的位置。該系統(tǒng)通常融合了網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、光學(xué)測量技術(shù)、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)，對光纜中光纖傳輸衰耗特性變化及光纖阻斷故障實現(xiàn)遠(yuǎn)程分布式實時、在線的自動監(jiān)測。采用TCP/IP進行系統(tǒng)互連，可使監(jiān)測中心和監(jiān)測站同時處理多個連接，并可遠(yuǎn)程進行系統(tǒng)維護及軟件升級，還具有較好的安全性和較高的可靠性，符合全國電信管理網(wǎng)（TMN）的要求。2.4需要解決的幾個問題光纖自動監(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)及其他原因,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，通過人IU、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：①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；②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；③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缺乏迅速倒換的功能。liiJ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。沒有根本解決即時倒通光路、恢復(fù)通信的問題。liiJ4監(jiān)測光纖的數(shù)目較少目前，我國一級光纜干線監(jiān)測系統(tǒng)一般采用雙向四纖監(jiān)測，即在現(xiàn)場監(jiān)測站（MS）向兩個

方向各監(jiān)測兩纖，被監(jiān)測光纖在光纜中所占比例較小，當(dāng)光纜發(fā)生非全阻障礙時，往往因為阻斷光纖不是監(jiān)測光纖而使監(jiān)測系統(tǒng)沒有產(chǎn)生應(yīng)有的告警信息。3發(fā)展前景一個完整的光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)包含光纖自監(jiān)測和光纜護套對地絕緣自動監(jiān)測兩個方面，光纖的監(jiān)測和護套對地絕緣監(jiān)