基于光线路监测器的PON 网络在线光缆监测

朱家胡

（中国移动通信集团广东有限公司中山分公司，中山 528403）

1 引言

目前，光纤通信在全国以及广泛领域已得到迅速发展，成为干线网、城域核心网、接入网等几乎所有网络主要的通信方式。传统的光纤线路维护管理模式在断纤故障的查找方面时间长，难以保障通信网的正常运行，并且前期大规模空余光缆的建设，使得本身为无源的空余光纤管理起来非常困难，缩短光缆的故障历时，增强通信系统的可靠性，成为光缆运行维护的当务之急。

1.1 国内外研究状况

OTDR（光时域反射仪）作为一种常规的光纤测试工具，主要用以测量光纤衰耗曲线和确定故障点位置。此项技术已经十分成熟，但目前OTDR 的应用主要是线路维护人员保管设备，在光纤出问题时将设备带至相应的机房进行测试，没有形成一个快速响应的系统化的使用方式。国外主要进行的是OTDR 设备的研发和制造，少有在此基础上进行再创造，形成一套基于OTDR的光缆监测系统；国内部分公司已经在研发这类光缆监测系统，其中，烽火通信科技股份有限公司已经自主研发出了一套有效的解决方案，它将光功率监测，OTDR，多功能告警系统，智能故障定位等各种功能集合在一起，目前在各种使用案例中取得了很好的效果，是一种实用性非常高的光缆监测解决方案。

1.2 创新点

本文研究了如何集成光功率监测，OTDR，多功能告警系统，智能故障定位等各种功能的方案，能够对目前在用的光缆状况进行实时监控，在光缆发生损坏时快速精确的实现故障的定位，并且通过多种告警方式将故障情况提交给相应负责人，为光缆状况监测和故障处理提供了一套行之有效的解决方案。

主要创新在于改变传统的OTDR 的使用方式，将其集成到统一的智能化平台上，结合网管系统管理所有的光缆资源，使得光缆资源更加清晰；结合光开关的切换，实现OTDR 测试的有序化，使得人不用到场就可以使用OTDR 快速测试所有连入监测系统的光缆，大大提升了OTDR 的使用效率。具有Web GIS 功能，客户端可以用过Web 浏览器方便的查看光缆监测系统各项报表，并且用户可访问生产指挥中心GIS 地图（google earth 方式）和光缆监测网管GIS 地图（google map 方式），系统能够在地图上显示所有光缆段和监测站，如果当前光缆发生故障，可以在地图上标注出断点位置并查看断点信息。

此方案大大提高了监测精度，有助于快速的排查故障，恢复通信。使得运维效率巨幅提高。

2 系统搭建及理论分析

2.1 备配置说明（举例）

（1）中心端

（2）远端：

设备名称 配置数量 备注光源 1 远端设备

（3）系统连接图如下所示

图1 系统连接图

2.2 改造的实施条件、具体方法、工艺要求、技术参数（对比）

通过研究光纤监测基本原理、技术标准、发展趋势、监测方式，并对电力系统应用场景分析，展开了整体系统架构研究。通过研究建立了系统架构模型，进行了应用体系架构设计。

通过对全网主干线路各站点传输方式、传输设备、光缆资源情况、机房配套设施等方面的研究，设备安装与连接方式与方法的研究，光纤资源紧张的站点安装技术与方法研究工作进行了组网设计技术的研究。

通过网管工作机理研究以及维护管理平台的需求展开了这方面的研究工作。

确定故障点的位置、类型和告警级别。光缆自动监测系统的基本工作原理如示意图1所示。

图2 光缆自动监测系统工作原理示意图

当系统确实发生故障时，可采用声光告警信息运行维护人员，并可用短信，电话，传真，Email 等多种方式远程通知相关人员。

在光缆自动监测系统中，光时域反射仪 （OTDR：Optical Time Domain Reflectometer）是其关键设备。作为测量光纤特性的仪表设备，OTDR 的工作原理类似雷达，它将窄的光脉冲注入光纤端面作为探测信号，在光脉冲沿着光纤传播时，各处瑞利散射的背向散射部分将不断返回光纤入射端，当光信号遇到裂纹时，就会产生菲涅尔反射，其背向反射光也会返回光纤入射端。通过合适的光耦合和高速响应的光电检测器检测到输入端的背向光的大小和到达时间，就能定量的测量出光纤的传输特性、长度及故障点等。

图3 OTDR工作原理示意图

OTDR 通过收集反射回来的信号，得出反射的时间，利用时间乘以光在光线中的传播速度就可以算出距离值，即是d=（c*t）/2（IOR），c 为光速，t 为发射到接收的时间差，折射率为（IOR）.

这样，OTDR 就可以显示出反射光信号的相对强度与距离之间的关系曲线。可以根据这一曲线在确定被测光纤中的以下各重要特性：

距离：被测光纤上各特征点，光纤尾端或断裂处的位置。

损耗：诸如一个单个熔点或整根光纤端到端的衰耗。

反射：诸如连接器等事件点反射（或回波损耗）的大小。

3 实际测试数据详述

实验阶段进行了相关测试，如下：（1）1x64网络穿透测试（接ONU）

测步试骤123...连选测接择试设测并备试记参录数OT：D量R曲程线5 k和m时；间脉解宽析5 n结s；果波.长1650nm；平均化次数30预结期果123...O反事T射件D事位R曲件置线解和上析实所结际有果相光正符分确.路；器和光纤后端面的反射均能在OTDR曲线上找到；实际通道?15点名测试：结果说明：以上所有PON口测试都穿透一级分光器，能准确测量出OLT到一级分光器之间距离，并能判断出一级分光器后面的反射事件点信息。

（2）断纤位置发现测试

1.连接设备，如图CH1通道ODN8-1和CH2通道拓扑，CH2后接一根长度为X m的断测试 纤，90＞X＞10；步骤2.选择测试参数：量程5km；脉宽5ns；波长1650nm；平均化次数30 3.测试并记录OTDR曲线和事件解析结果.预结期果123...O断事T纤件D反位R曲射置线事和上件实断解际纤析相反正符射确.事；件能被识别；实际通通道道1 1点6点?名名测测试试：：结果说明：从?曲线上看，通道1和通道16都已测量出一级分光器的反射事件点，但一级分光器末端曲线却直接掉落，可判断出一级分光器末端没有接纤。（3）设备故障告警上报场景测试目的 设备故障告警上报1.根据现有拓扑，获取拓扑线路的测试曲线，并配置用户事件生成逻辑拓扑测试内容2.制造ODN或者ONU收发模块故障，系统自动测试并判断告警3.生成告警列表，上传设备告警信息预期结果 实现设备故障告警的判断，并可上报告警实际结果ODN丢失?告警：出现红色告警，ODN丢失事件通知。

4 结束语

通过进行了OLM 光缆检测系统研究，将PON-OLM 系统与OLT 部署规划紧密结合，我们得到如下结论：

（1）光纤监测技术的大规模应用，可减少维护人员的工作强度，并能大大提高维护效率。

（2）光缆监测系统的应用提升了光缆线路的实时监测与管理能力，动态地观察光缆线路传输性能的劣化情况，及时发现和预报光缆隐患，实现了光缆维护由粗放型向集约型的转变，实现了向智能化的迈进。

（3）可建立光纤监测技术的应用模型，改进了传输维护效率，节约维护费用。

（4）可形成一套较完整的光纤监测系统组网方案和系统性能测评方案。

（5）可形成一套较完整的光纤监测系统规划设计、设备选型、工程方案设计、系统配置、业务应用等方面的技术保证体系。

（6）可形成一套光纤监测系统工程实施建设中的技术方案、工程措施和建设参考标准依据。

（7）可制定一套运维体系基本要求及运维流程方案，为运维管理措施和规程的制定提供了可靠的依据。

（8）可以提供一个集成的智能化平台，实时监测所有接入监测系统的光缆情况，并且实现OTDR 使用的有序化和切换的快速化。