光纤传输网实时监测系统

2011年第1

期

光纤传输网实时监测系统

中文核心期刊

摘要：随着光纤网络的迅猛发展，光网络的维护和管理面临巨大的挑战，为此设计光纤传输网实时监测

系统。该系统基于先进光器件、光信号处理技术、网络技术和O

TD R 技术实现对光纤传输网的自动实时监测，实现了光纤中断故障的自动精确定位。

关键词：光纤传输；故障检测方案；测试流程中图分类号：TN247

文献标识码:A

文章编号：1002-5561(2011)01-0018-04

周永红1，林怀清2

（1.海军工程大学电气与信息学院，武汉430033；2.海军工程大学电子工程学院，武汉430033）Real-time monitoring system for optic fiber network

ZHOU Yong-hong 1,LIN Huai-qing 2

(1.College of Electrical and Information Engineering,Naval University of Engineering,Wuhan 430033,China;2.College of Electronic Engineering,

Naval University of Engineering,Wuhan 430033,China )

Abstract:The rapid development of optic fiber network provides the big challenge in maintaining and manag-ing optic fiber network.The real-time monitoring system for fiber network is designed for this.Based on the advanced optic device,optic signal treatment technology,network technology and OTDR technology,the sys-tem can monitor the optic fiber network real-time and locate the fault automatically and accurately.Key words :optical fiber transmission;fault detection scheme;testing process

0引言

伴随我国信息化的发展、电信体制改革出现的多网络竞争以及光纤应用领域从干线网向接入网的转移，高速宽带通信网、本地网、接入网和有线电视分配网的建设规模逐步扩大。“光纤到路边”、“光纤进家庭”的各项宏伟计划正在紧锣密鼓地实施。然而，光缆的维护与管理问题也日渐突出。从年度全国一级干线电缆、光缆故障的分析中得知：已验收投产的光缆长度仅占总设备的33%,而全阻次数却占64%。可以看出，光缆的维护存在着许多薄弱环节，而一旦这些环节出现故障，将给运营企业带来巨大的损失。传统光缆线路维护管理模式的故障查找困难，排障时间长，影响通信网的正常工作，每年因通信光缆故障而造成的经济损失巨大。因此。对光纤传输系统的监测问题的研究[1,2]具有重要意义。为适应光纤通信的发展的形势，提高光纤传输网的自动化检测程度，我们设计出光纤传输网实时监测系统。

1光纤传输网实时监测系统(OFNRTMS)

1.1监测原理

光纤传输网实时监测系统能在出现传输故障前发出故障预警，出现故障时及时分析故障的原因（是传输网络还是传输设备），并能精确定位故障点距离，缩短快速抢修的反应时间。监测系统的主要检测设备包括：光时域反射计（Optical Time Domain Reflec -

tometer ，OTDR ）；光功率监测单元（AIU ）；程控光开关（OSU ）。

OTDR 作为一种能够准确测量光纤传输特性的工

具得到了广泛的应用[3]。OTDR 测试是通过发射光脉冲到光纤内，然后在OTDR 端口接收返回的信息来进行。当光脉冲在光纤内传输时，会由于光纤本身的性质、连接器、接合点、弯曲或其它类似的事件而产生散射、反射。其中有一部分会沿光纤轴反向传输到输入端形成瑞利散射光，其波长与入射光的波长相同，光功率与散射点的入射光功率成正比。测量沿光纤轴向返回的背向瑞利散射光功率可获得沿光纤传输损耗的信息，从而测得光纤的衰减。光纤的几何缺陷或断裂面（活连接点和冷接点）会使折射率突变，产生菲涅

收稿日期：2010-09-26。

作者简介：周永红（1978-）（女），硕士，讲师，主要研究方向为电子信息、通信。

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周永红，林怀清：光纤传输网实时监测系统

尔反射。OTDR 将返回的后向散射信号根据回达时间、区域差别和光功率变化情况进行抽样收集、量化处理后，以几何平面形式在示波器上显示出被测光纤反向散射曲线。当光遇到故障或光纤断点时，会产生一个尖锐的反射信号叠加到后向散射信号上，反应在示波器上的后向散射曲线有较大的突变。测试时只要将示波器的游标设置在曲线的末端点上，仪表就可显示出被测光纤故障或断点与测试端的距离。

AIU 光功率监测单元通过采集通信光功率然后

分析通信光功率（光功率门限值比较），然后送至监控中心（MC ）分析处理，实现光功率动态变化的告警监测。

监控中心(MC)接收到AIU 光功率监测单元的告警之后，分析所发生告警的监测路由。然后监测中心

(MC)选择被测光纤，控制OTDR 发射检测光，监测中心(MC)接收到OTDR 的测试曲线数据之后进行分析，

计算故障点位置等数据。最后由GIS (Geographic In -

formation System ，GIS)定位，并通过声音等多种形式进

行故障通知。

1.2系统组成

OFNRTMS 系统集成了C/S 和B/S 两种框架技术

实现，支持多终端远程访问。用户通过远程登录可实现光缆、地标、监测设备等物理资源的管理，以及通过

GIS 、TOPO 等图形界面执行多种测试功能和查看测试

结果、告警、历史故障等信息。另外通过客户端可以远程监控监测设备（OTDR 、AIU 、OSU 等）的工作状态，并且可以进行设备远程操作。系统组成如图1所示。

1.3监控中心（MC ）

MC 主要负责完成与检测设备的通讯、数据的管

理、各种测试启动、实时数据传输、控制命令下达、告警数据的处理、报表管理、测试事件的处理、监测设备通讯设置、测试路由设置以及资源管理等各种处理。

MC 使用先进的软件设计技术，实现强大的网络管理、

自动监控流程管理、自动故障分析管理、自动告警管理、自动报表管理等功能，彻底将管理人员从繁冗的日常事物中解放出来。系统具有管理员安全管理，严格授权认证。

MC 由WEB 服务、监测服务和数据库服务三大部

分组成。

WEB 服务采用JAVA 技术，具有跨平台的特性，

支持WlNDOWS 、UNlX 、LINUX 等主流操作平台；提供通用的RPC(Remote Procesdure Call)接口，支持HTTP 协议访问；通过SOCKET 接口与监测服务通信，支持访问多种数据库（MS SQLServer 、Oracle 等）。WEB 服务是MC 面向用户的前端服务。监测服务是系统的核心业务服务，主要包括自动告警、光缆测试、故障分析、检测设备的监控、网络分析等功能。

WEB 服务通过调用监测服务的接口执行用户的

业务请求。数据库服务采用MS SQL Server 2000数据库，维护资源信息数据的一致性，支持测试任务的管理，向WEB 服务和监测服务提供数据服务接口。用户通过客户端连接MC 的WEB 服务,实现各种日常管理和启动测试任务。监测设备与监测服务通过TCP/IP 协议进行通讯，监测服务实时监控监测设备的状态，启动光纤测试时控制监测设备执行操作。

1.4监测站

监测站在系统中只是一个逻辑资源。MS 主要由

OTDR 、OSU 、AIU 以及一些辅助通信设备组成。一个MS 站中也可以只包含OTDR 、OSU 、AIU 中任何一个

监测设备，或是一个RTU （远程监测单元），安放在传输机房和长途线路中继站，可实现无人值守。

1.5客户端

客户端采用C++、TCL 等多种软件技术，是一种通用型浏览器，利用HTTP 协议访问WEB 服务，并提供强大的文件上传下载功能。与GlS 技术集成，方便地管理和维护通信网络的空间资源。提供多种平台接口，易与其他系统集成，增强了系统的可扩展性。

在PC 终端启动客户端平台，可以在任何地方通过网络访问监测中心服务器。根据业务划分，客户端

分为资源管理客户端和监测客户端，资源管理客户端主要用于对系统资源信息的维护和管理，而监测客户端主要是负责对整个监测网络的监测业务管理。

2典型测试方案

常用测试方案有两种：在纤检测和备纤检测。

图1

系统组成结构图

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