光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)的應用

作者：王勇

摘要：隨著光纖通信系統(tǒng)的廣泛應用，運營商對光纜的維護和管理都提出了更高的要求。本文介紹了光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)的組成原理，分析了其應用。

1、應用背景
據(jù)統(tǒng)計，我國已敷設光纜的總長度超過了4.05×106km，約7.582×107芯公里，而微波線路長度僅為2×105km，且傳輸容量遠低于光纜線路，可見目前我國信息容量的90%以上是通過光纜線路傳送的。

隨著光纜數(shù)量的增加以及早期敷設光纜的老化，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，影響通信網的正常工作，每年因通信光纜故障而造成的經濟損失巨大。如何更加高效的對光纜進行維護和管理的問題就日益突出。

以中國移動某省公司省內干線2005年6月至2006年6月期間線路故障（包括光纜阻斷和線路劣化）為例，統(tǒng)計情況如表1所示。

表1　統(tǒng)計情況

雖然現(xiàn)有環(huán)網保護技術可在一定程度上能繼續(xù)保證業(yè)務的暢通，但可以看出，由于線路維護仍然采取傳統(tǒng)的方式維護搶修，線路故障恢復歷時均較長，出現(xiàn)業(yè)務故障的隱患仍然存在。

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重要。

2、光纜線路監(jiān)測系統(tǒng)的應用
光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)是電信管理網（TMN）中傳輸網管理域的一個子網，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手段。它利用計算機技術、光纖通信測量等技術，對光纜線路質量、運行等情況進行自動、實時監(jiān)控和測試。

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)。

2.1　光纜護套對地絕緣電阻自動監(jiān)測系統(tǒng)
光纜的核心是光學纖維束，光纖束的外圍是鋁套管，最外層是塑料外護層。長途光纜大部分埋設在地下，外護層難免因各種原因受到損壞，影響通信質量。土壤的水分侵入光纜，進而損壞光纖影響通信。光纜外護套損壞可由光纜鋁套管對大地的絕緣電阻值下降來測定。如每公里光纜對地絕緣電阻不得少于2MΩ，維護人員為此定期來測定，分段的用高阻計檢測光纜的對地電阻。傳統(tǒng)的檢測方式雖花費大量的時間來找破損點，但準確度都不高。光纜護套對地絕緣電阻自動監(jiān)測系統(tǒng)能自動監(jiān)測光纜的對地電阻狀態(tài)，節(jié)省查找故障時間，大大提高維護光纜的效率。

該系統(tǒng)優(yōu)點能在外護套質量受到影響時，提供損傷預警，可及時對受損光纜進行修復；自動進行數(shù)據(jù)采集；系統(tǒng)設備較為簡單（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。

但該系統(tǒng)在應用時，還存在以下缺點。
（1）由于國內直埋光纜施工時，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。

綜合以上分析，由于目前迫切需要應用光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)的干線均已建設成形，改造困難大，故光纜護套對地絕緣電阻自動監(jiān)測系統(tǒng)應用的可行性較差。

2.2　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端測試來實現(xiàn)光纜線路的自動監(jiān)測。已應用于運營商的部分光纜干線上。一般所言的光纜監(jiān)測系統(tǒng)即為光纖監(jiān)測系統(tǒng)。

光纖自動監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)測中心和監(jiān)測站（MS）組成。監(jiān)測中心又可以分為總監(jiān)測中心（GMC）、省監(jiān)測中心（PMC）、區(qū)域監(jiān)測中心（DMC）3個等級。

系統(tǒng)工作原理是對由分光路器所截取的光傳輸網絡收、發(fā)信端的一部分光進行光功率測量，所得到的光功率值將定性地說明光纜線路所處的狀態(tài)及故障現(xiàn)象，一旦確定光纜由故障，監(jiān)測系統(tǒng)會自動啟動OTDR，對接在光開關上的光纖線路進行故障測試，查找故障點。原理圖如圖1所示。

圖1　光纖自動監(jiān)測系統(tǒng)原理圖

根據(jù)不同的需要，現(xiàn)場監(jiān)測站可實現(xiàn)在線監(jiān)測、備纖監(jiān)測、跨段監(jiān)測3種測試方式。

光纖自動監(jiān)測系統(tǒng)近些年的應用和不斷的改進完善，已經成為我國干線光纜維護工作中重要的故障定位手段，在全國的干線網的維護中發(fā)揮著巨大的作用，但由于技術及其它原因，目前系統(tǒng)本身還存在一定的不足之處。

2.2.1　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；利用設備的架告警信號；利用設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局限性。
（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、設備告警等）進行緊急反應，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。

2.2.2　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。

2.2.3　缺乏迅速倒換的功能
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。沒有根本解決即時倒換光路、恢復通信的問題。

2.2.4　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)沒有產生應有的告警信息。

綜合以上分析，光纖自動監(jiān)測系統(tǒng)雖然還存在一定的不足，但在具有完善的光纜竣工基礎資料情況下，應用在干線光纜上是可行的。

3、結束語
對于中國移動而言，線路維護主要采取委托代維方式，沒有專業(yè)的維護機構。應在一級干線和省內二級干線上逐步使用光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)，并結合纖芯自動倒換系統(tǒng)、GPS等現(xiàn)代化手段進一步提高網絡的安全可靠性。

在競爭日益激烈的通信市場中，僅有大容量通信能力是遠遠不夠的，競爭的真正核心是服務質量、是保證每一個客戶的通信暢通無阻。因此，特別是對干線光纖傳輸系統(tǒng)裝備光纖監(jiān)測與保護系統(tǒng)和其它通信網絡監(jiān)控保護技術措施具有非常重大的意義。