光缆自动监测系统的研究与分析

周东方　李淼

摘要：随着网络通信技术发展，通信光缆向着大容量与高速率方向发展，用户对于通信质量提出了更高的要求。通信网络稳定维护工作也显得日益重要。光缆一旦出现问题，不仅修复需要的时间长，而且影响范围广，由于影响范围广，由此带来的损失也特别大。为了将光缆运行过程中出现问题的概率降低，就需要对光缆运行状态进行监测，因此光缆独立监测技术就成为了工作的重点。本文就光缆自动监测系统的研究与分析作简要阐述。

关键词：光缆；自动监测系统；研究与分析

中图分类号：TN913.33 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）04-0048-02

通信网络建设工作已经取得了一定的成果，如何在现有的基础上保证通信网络质量与安全，从而提升运营商竞争力与生存能力是运营商眼前需要考虑的问题。光缆通信容量巨大，但同时一旦光缆通信出现问题就会影响到社会生活的多个方面。鉴于光缆通信在生活中的重要性。运行故障监测就成为运行工作中重要的方面。现有的监测系统在某些方面还存在不足，必须要开发新的手段。而独立的光缆监测系统具有多方面的优势。

1 光缆及其分类

光缆是将一根、多根光纤或者是光纤束制作成为符合机械，光学，环境特性的结构。其组成部分包括了缆芯，护层，加强芯等。依据不同的方法可以将光缆分为不同的类别。分类的方法可以有使用的环境，敷设方法，结构，加强件配置方法，光纤芯多少，套塑方法，护层材料等。工程中常用的光纤缆可以将其分为以下几个类别，室外、内光缆。软光缆，海底光缆，设备内光缆。

2 光缆故障的主要类型

光缆存在问题主要有以下方面[1]。（1）部分系统阻断故障，该问题的原因是由于光缆老化导致的，光缆老化是一个渐变过程，不容易被发现。也可能是盒内光纤故障。修复工作中，工作人员通常需要和机房人员进行配合，对情况进行判断，在此基础上开展修复工作。如果故障点与接头二者间距离过大，则说明是缆内故障。该类型故障具有较强的隐蔽性。定位难度较大，如果只是盲目查找，则会浪费大量人力与物力。并且对于埋设与架空光缆而言，由于其形式不同，工作的难度也不一样。（2）光缆全阻故障，该类型故障通常是由于外部原因所导致的，常用的查找方法是测量站点与故障点二者间的距离，并结合到相应的维护资料从而判定故障点位置。检查人员需要沿线检查是否有施工情况。对于架空光缆而言，需要检查其是否存在扭曲，拉伤，断点等情况。（3）光纤衰耗所造成的故障，该问题主要是由于弯曲损耗造成的。由于盒内光纤热缩管脱落或者是盘留不当，导致了余纤的曲半径过小。除此之外，接头盒进水也能会导致故障。（4）机房线路终端故障，该问题属于人为故障，造成问题的原因有搬迁，施工，改造，割接等。或者是尾纤，接头老化所至。

3 光缆监测系统建立的必要性

光缆监测系统的建立是为了应对日益增长的光缆应用及多发的光缆问题，监测系统可以对线路进行实时动态监测，从而实现线路监测与管理始终处于可见与可控状态。便于在光缆发生故障时，准确快速的定位并在最短时间内确定故障类型，解决问题。光缆通信发展的速度非常快，各项新技术的应用使得传输容量越来越大。容量增大就导致了检查难度也相应的增大。应对故障的过程需要花费较长时间，对于企业而言，时间就是效益[2]。

監测系统的建立可以对故障起到一定程度的预防作用，对于已经或者是将要出现的故障在造成重大影响前解决问题。某些问题传统方法难以有效解决，如光缆线路老化，老化是一个渐变过程，时间比交较长，如果依靠传统人工方法是不实现的。而自动监测系统则可以有效的解决这个问题，通过对不同时间线路的状态数据记录并分析，能够对线路运行的状态进行判断，并对故障作出相应预测。确保在故障发生前就开展维护工作。光缆自动监测系统的建立也是企业在新的时代环境下发展的必然要求，光缆应用的范围持续扩大，管理工作的内容与难度在持续增加。任何一个细小的问题都可能会带来巨大的影响。同时新技术的发展，企业为了提升竞争力，需要积极应用新技术，为顾客提供更加优质的服务，培养顾客忠诚度，并增加市场份额，从而促进企业长远发展。

4 光缆自动监测系统设计

4.1 监测的原理

监测系统是在不影响与干扰到现有传输、通信设备的基础上，对光缆干线传输进行的实时监测，主要是通过光功率监测来达成目的。监测光端接收机通过对接收到的光值功率变化情况进行判定，当功率变化值超过了限定值时，就会将告警信息传递到CPU，并使之自动控制光开关与OTDR对告警线段进行定位，从而实现实时在线监测目的。实现光功率监测，需要将分光器加装于收光光纤上[3]。

4.2 系统总体设计

系统设计前应该确定需要达到的目标，目标包括了模块化的结构，以便其保持其扩展性与灵活性，在监测过程中满足增加对象的需要。自我诊断功能，对于干扰或者是数据紊乱可以进行自动修复。对于软件故障或者是通信中断等问题能够及时判定并发出告警。系统的界面应友好，支持人机互动。系统监测结果需要达到一定的精度要求，能够准确的判定各监测点具体情况，在监测方法上有选择的余地，支持不同的传输方式，并具有一定的开放性，扩展性与兼容性，安全性有保障。

自动监测系统只是管理系统中的一个子系统。因此该系统在运行时，其前提是不会影响到现有系统的正常运行。监测中心组成包括了服务器，工作站，多媒体设备，打印机，通信接口卡，管理软件包，测试软件包等。监测中心的作用在于对全区范围内的线路进行监测与控制。并将监测信息提供给网管中心。监测中心的功能体现在，配置功能，故障管理，安全管理，报表管理等。作为自动监测系统的重要组成部分，现场监测站的功能包括了数据文件回传，应急测试，定期自检，故障警告功能等。现场监测站的组成包括了光功率警告采集与光纤远程测试单元两个部分。分别实现了故障定位与光功率警告功能。

自动监测系统主要的监测方式有三种。首先是光功率在线监测，利用分光器将传输设备的功率分出一部分，并接入告警模块，实现工作光的定时监测，并反映出光纤传输特性。光功率监测通道可以对其门限进行设定，当光功率下降到某一门限值时，系统就会作出相应的判定，并决定是否发出告警。告警时，系统激活OTDR对芯线进行测试，从而对故障进行判定。其次是光功率备纤监测，该方法是在离线测试方式下对备用光纤进行监测。由于备纤没有传输设备信号源。采用该方法时必须要在监测路由末端加入光源，发送光信号，在测试端进行检测。当线路存在异常时，系统就会激活OTDR对其进行检测，从而对故障进行判定。最后一种是光端机告警监测，该方法是通过对设备故障各告警进行分析，并滤除与告警无关的信息。对于可能存在故障的线路利用OTDR进行测试。系统硬件设计包括了OTDR模块设计，光开关模块设计，告警监测模块设计，通信模块设计，WDM复用器设计，电源模块设计等方面。

5 数据传输网络设计

5.1 设计的原则与目标

网络系统设计是整体设计工作的核心，其具体的目标包括了主干网的高性能，桌面应用支持，信息网络安全性，为维护系统开发提供平台，系统网络组建，资源共享与其它的网络服务等[4]。

5.2 网络设备的选择

路由器作用在于将逻辑上分开的网络连接到一起。路由器只是应用层的互联设备，接收其它的路由器或者是源站信息。路由选择方式包括了动态路由与静态路由两个方面。前者是指存在于网络中的路由器相互之间通信并传输信息，利用已收到的路由信息更新路由器表。能够实时适应网络结构变化。如果网络出现了变化，路由选择软件就会重新计算，并更新路由表对各自的网络拓朴变化进行动态反映。动态路由的特点体现在规模大，结构复杂。静态路由是设置固定的路由表，一般不会发生变化，除过管理员干预。静态路由无法对网络变化作出反映，应用的对象通常是规模較小的网络，并且拓朴结构也比较稳定。静态路由的特点体现在高效，可靠，简单，优先级最高。当动态与静态二者发生冲突时，以静态路由作为标准。路由协议可以将其分为外部与内部路由协议[5]。前者应用范围通常是不同的自适应系统中用于路由信息交换。后者的目的通常进应用于一般自适应系统中。

5.3 传送网络选择与数据配置

传统通信方法采用的是电交换，是预先对传输宽带进行分配。正式通话开始前，需要申请一条物理通路。在通路建立之后二者才可以开始通信。通信系统存在的问题是数据传输是突发式与间歇性的，而用户费用则是依据占用线路的时间来计算的，浪费了线路资源。并且该种方式传输速率低，可靠性也较差。而认光缆为主体的数字电路，可以为用户提供大容量的数据通信平台，由于减少了网络节点，传输效率得以大大提升。

6 光缆自动保护功能的实现

光缆自动保护系统组成包括了两个部分，光电器件与光电软件，应用于光纤传输系统的干线与光纤线路之间。通过对光纤传输衰减变化，建立保护与监测系统，系统可以是独立的，也可以是与现有保护与监测系统结合到一起。监测中心对收光功率的变化即时点名测试，能够在极短时间内切换线路，而对通信影响的时间非常短。光缆自动保护的实现原理是，将采集到的光功率值与限定门门值进行比较，当前者低于后者的某个限定值时，就会向主控单元发出切换光路请求。主控单元依据OTDR测试结果决定是否切换。在备用通道正常的情况下，主控单元通过光路进行切换，两个光开关同时动作，直通模式变化为交叉模式。OTDR依据主控单元命令，对通道上进行故障点测试。测试的结果由主控单元上报至监控中心。监控中心通知工作人员进行故障抢修，并通过直观方式在系统显示界面表明故障情况。当备用通道也发生故障时，业务恢复交由上层完成。当主通道修复完毕后，由监控中心发出指令，恢复光路。

7 结语

光纤技术在发展的同时，线路设备也在逐渐增多，光缆维护工作依靠人工方式已经无法适应时代发展要求。并且光缆运行过程中出现问题会影响到社会多个方面，鉴于这样的背景，需要研发新的技术，为通信正常运行提供保证。光缆监测系统效果明显，并且能够提升管理工作效率，对企业竞争力提升也有一定促进作用。

参考文献

[1]姚元平.光缆自动监测系统分析[J].电信技术，2012（8）：87-88.

[2]李耀荣.现代光缆传输网自动监测系统技术及实现分析[J].科技创新与应用，2016（15）：83.

[3]王福.光缆监测系统在通信专网中的应用[J].内蒙古科技与经济，2016（15）：114-115.

[4]祖梦宇.光缆自动监测技术的实现与应用[J].新媒体研究，2016（2）：22-23.

[5]王时吉.光缆传输网自动监测系统应用的关键技术分析[J].信息通信，2015（7）：164-165.