光传输系统收光功率的监控管理分析

徐 茹 魏文彬

（国网宁夏电力信息通信公司，宁夏 银川750000）

0 引言

电力通信已与电网安全经息息相关，而“智能电网”战略的推进，对电力通信网的稳定、可靠运行提出了更高的要求。提高运行维护效率，及时发现并消除网络隐患，缩短故障处理历时，提升企业良好的服务形象，更好地为电网安全生产提供通信支撑，是电力通信部门的重要研究方向和课题。在计算机和通信技术高速发展的时代，前述工作人工劳动效率过低，因此，有必要对马可尼传输网设备的收光功率进行接口研究与分析，以便对传输网元的收光功率进行实时监测，实现对传输网中光纤线路的运行质量监视及性能数据分析处理，提高通信服务水平，为通信运维工作提供技术支撑手段，提高工作效率。

1 光功率监控管理的需求分析

1．1 总体需求

宁夏电力通信光纤传输网主要采用的是Marconi SDH设备，该专业网管系统的北向接口不支持传输网元光板的收光电平的数据接口，只能对光口当前的收光电平进行查看，无法以软件的方式从SDH专业网管实时获取光口收光电平数据，不能进行历史数据分析，不能进行标准值比较。在这种情况下，要想对传输网光口收光电平进行监测，只有通过人工方式实现，工作效率极低，主要体现在：（1）维护人员需要在专业网管上点击需要查看的光口，等待较长的响应时间才能查看到一个端口的即时收光功率。宁夏电力通信三级网目前约有500个光口，需要花费大量时间查看，两个专业人员要花费2～3天的时间才能对上述光口进行一次数据记录，由于工作量大，重复枯燥劳动，效率低下，容易出错。（2）专业网管上不能设置收光功率的标准值，不能设置门限，因此很难看到收光功率值正常与否，不能及时发现收光功率的问题。（3）专业网管上不能保存历史数据，因此无法进行历史数据对照，不能及时发现收光电平衰耗的变化，从而预先发现传输网络中的隐患。（4）对于光纤的衰耗，只能通过人工进行计算判断，费时费力。因此，建设一套传输网收光功率的监控管理系统，实现收光功率的自动采集及告警管理，能从根本上解决设备的监控管理问题。

1．2 系统功能需求

（1）数据采集功能。系统配置数据采集接口模块，实现对传输设备各光口的光功率数据的采集，采集方式灵活，可以连续采集，也可以设置离散的时间点，进行定时采集。（2）超门限告警功能。光功率超门限告警管理功能能够实现光功率的门限阈值管理，具体功能包括：1）可以根据实际线路的情况，设置光端口收光功率的告警阈值，对于不同的光纤接口，可以单独设置不同的阈值。2）对于超过设置值的光功率信号，在拓扑图中将以不同的颜色显示。3）对于已经越限的光口节点，系统支持多种方式的告警通知，包括不同颜色的显示、语音通知、推屏通知、短信通知等方式。（3）趋势告警分析提示。系统提出了一种用于监控传输网收光功率数据的趋势分析方法，通过线性回归算法和指数回归算法预测光功率的未来值。根据趋势分析结果和事先设定的报警阈值确定是否预先报警，绘制该指标变化的周期性曲线。该方法能够实现光纤传输网络中各个光接口的收光功率指标在发生越限前预先报警，自动生成收光功率的变化周期性曲线，为光功率的监控管理系统增加了趋势分析功能。（4）网络拓扑图形展示。光纤网络的拓扑管理功能包括：1）支持光纤网络拓扑展示，根据光纤传输网络的结构特点，以环网的方式展示传输网络的整体架构。2）以不同颜色的连接线标识当前光纤的可用程度（相对于光纤的劣化程度而言）。3）能够快速进行定位故障，找到故障影响的设备和业务范围。4）具备拓扑的人工维护功能，可以对拓扑图在线进行编辑处理。（5）报表统计。报表统计支持Web远程访问，并可根据用户的需求变化自定义不同的报表模版，提供报表打印及Excel格式的数据导出。报表统计包括资产报表、性能报表、事件报表，具体如下：1）资产报表：主要是对系统中的设备及配置进行统计；2）性能报表：对指定的各光纤接口的收光功率数据进行统计；3）事件报表：对系统发生的告警、预警等信号进行统计。（6）基础数据管理。实现对传输网络中的局站、传输设备、板卡、端口、光缆及其连接信息进行管理，为系统的各种管理功能提供服务。

2 光功率监控管理系统的设计及实现

2．1 总体结构

（1）网络结构。监控系统采用快速以太网交换机构建成局域网络，通过防火墙／路由器与传输网管、用户局域网进行接口，实现采集模块与传输网管的通讯、用户工作站与系统的通讯，如图1所示。

（2）功能结构。系统软件采用传统的B／S架构的三层网络结构：用户界面层、应用服务层、数据服务层，系统的功能逻辑主要在应用服务层实现（数据采集除外）。功能结构如图2所示。

2．2 功能设计与实现

图1 网络结构图

图2 功能结构图

（1）实时监控。系统可以实时展示整个传输网的总体运行情况，实时显示传输设备所在位置及当前状态，包括收光功率、承载的业务、光口对端设备名称等。（2）配置管理。配置管理功能包括配置系统参数、用户信息、站点信息、设备信息、传输网管信息、业务信息、节点收光功率的初值、拓扑资料等。（3）通知管理。对于新生成的告警事件，系统具有多样化的通知机制，包括不同告警等级的语音提示、不同颜色提示、短信通知等方式，相关管理、维护人员都能收到通知。（4）数据查询。通过查询可以快速查询系统的实时状态、历史数据，给管理者决策提供帮助。可以对数据进行横向比较，也可以对历史数据进行分析。（5）拓扑管理。支持光纤网络拓扑展示，以不同颜色的连接线标识当前光纤的劣化程度。（6）数据采集。通过数据采集模块，完成对传输网管系统的收光功率的数据采集。（7）趋势分析。通过对传输网设备收光功率的数据采集及趋势分析，能够实现在监控指标发生越限前预先告警，并自动生成光功率指标变化的曲线。首先预先设定收光功率的预测分析参数，再利用所采集到的收光功率数据进行计算分析，在预测分析中采用指数回归算法算出预测值，然后将预测值与系统预定阈值进行比较，得出光接口的预测结论。（8）报表管理。有多种报表统计分析模型，能智能提取监控系统中的各种数据信息及相关告警信息，以便于管理者及时掌控整个系统的运行情况。设备的报表类型主要包括资产报表、性能报表、事件报表、日志报表。（9）用户及安全管理。系统提供统一的用户身份管理平台，采用统一的用户安全验证方式。用户管理包括对用户的添加、删除、修改、权限分配和权限控制。没有授权的用户不能查看系统；系统数据传输采用密文传输方式，保证系统安全性；支持系统的安全性恢复，支持数据备份，保证系统安全可靠。系统自动在数据库中保存用户的登录／登出记录以及用户操作记录。

3 监控系统模拟测试结果验证

由图3我们可以看到离监测开始终端511m的3号位置处有一明显的菲涅耳反射峰，实验布局为在监控系统OTDR出口接了一长为10m的跳线，然后再接一段500m的光纤。在10dB衰减器的接头位置存在较强的菲涅耳反射，在光纤末端也同样存在。很显然，测试结果与实际事实基本吻合，误差仅为1m，而软件也基本实现了结果测试和显示的操作功能。利用本系统我们可通过GUI上监控的RX－Power和每个光口单独设置阈值后实际模块接收的光功率进行对比，验证监控的精确度。在该方案中，一般情况下，由光端机附近的分光器（分光比发射端为99∶1，接收端为97∶3）和光功率监测单元对光端机的发射光功率和信道光功率进行实时监测，如光功率异常则产生告警信号，并通过通讯接口传给A端的主控计算机，实现对光纤通信网运行状态的实时监控。

图3 系统模拟软件分析结果

4 结语

本文提出的用于光纤传输网系统的收光功率监控管理系统（每个光口单独设置阈值），可以提高传输系统的故障响应速度和处理效率，特别是使用了收光功率的预测分析算法，可以有效防止由于光纤老化、光纤接头不好、光纤弯曲受压等情况发生的收光功率逐步变小导致的由隐患变成故障。

［1］Marconi SPA．Service On Fusion for Optical TMF 814Northbound Interface r．1．3Description［Z］．2009：1－82．