光纤光缆网络管理系统--完整的光缆监测系统解决方案

2.2.2
光缆监测方案之光开关+OTDR
光功率监测方案可以监测光纤的总损耗，但不能反应光纤的损耗性能，也不能发现光缆出故障的位置。而 OTDR 能很好解决测试光纤的损耗性能，通过分析 OTDR 曲线可以准确地找出光纤故障的类型与距离。之所以需要光开关来切 换不同的光纤链路，是因为 OTDR 成本比较高，通过多路光纤链路来平摊 OTDR 成本，使整个系统的成本降低。光开关 +OTDR 监测方案的结构示意图如图 6 所示。
聚联科技的光功率计的技术指标：
波长范围：850nm～1650nm
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输入光功率范围：-70dBm～+0dBm 分辨率：0.ldB 稳定度：±O.ldB 电信号转换时间：≤25ms（相邻信道间）; 回波损耗：≥45dB 监测光通道数按需选择 1 至 64 个光通道，可根据用户需要进行配置。 MTBF：≥30 年 工作温度：O℃～＋50℃ 相对湿度：＋30℃时不大于 90％（无冷凝） 贮存温度：-20℃～＋70℃
被测光纤1 被测光纤2 被测光纤2
O T D R _N
被测光纤N
图 8 多通路 OTDR 方案
采用多通路 OTDR 光缆监测方案系统结构简单，配置灵活，适用不同监测光缆数量的要求。由于每根被测光纤都
有独立的 OTDR 进行监测，因此可以做到极高的实时性，光纤监测的完整性。同时可支持对多条光纤的点名测试及其它
测试。多通路 OTDR 缺点在于 OTDR 的成本，但是聚联科技是 OTDR 系列产品的制造商，可以有效地控制系统中 OTDR 的
成本。可以根据客户的需求设计出符合要求的多通路 OTDR 光缆监测方案。
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2.2.5
光缆监测方案之 PON 网络监测
随着光纤到楼，光纤到户的发展，PON 网络监测与维护已被电信运营商或专网用户提到议事日程。聚联科技为 PON 监测研制出高采样精度、针对 PON 网络监测专业 OTDR 模块。并且研制出配套的 ONU 反射器，增加末端反射。PON 网络 监测方案的结构示意图如图 9 所示。
(2)点名测试
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是根据客户临时的需要，用客户临时的测试参数进行单次 OTDR 测试，实现对被测光缆线路的监测与分析。
(3)光纤段统计测试 根据客户设置的光纤段，每次 OTDR 测试时返回该段的损耗值，以便长期统计被测光纤段的损耗渐变情况。
OTDR 的技术指标： 中心波长：13l0nm±20nm，1550nm±20nm 或 1625nm±20nm 事件盲区：≤5m（PW＝10ns，回波损耗≥35dB 时） 衰减盲区：≤10m（PW＝10ns，回波损耗≥35dB 时） 动态范围在 PW=2.56μs 或 5.12μs、SNR=1 时，根据被监测光缆线路中光纤通道的全程传输损耗（dB）、需
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1X N
光
O TDR
开
关
控制单元
被测光纤1 被测光纤2 被测光纤3
被测光纤N
光功率计 光功率计 光功率计 光功率计 图 7 光功率计+光开关+OTDR 监测方案 光功率计+光开关+OTDR 监测方案的工作流程：光功率计实时监测被测光纤的总损耗情况，如果有发现异常则通知 控制单元启动并切换至异常被测光纤，进行 OTDR 光纤性能测试，通过 OTDR 曲线分析得到告警类型与告警点位置。在 光功率计测试无异常的情况下，控制单元也可以控制 OTDR 与光开关进行周期性测试与点名测试。但是该方案在多根被 监测光纤出现异常时，还是存在 OTDR 轮询带来的及时性不够好的问题。
光纤光缆网络管理系统是聚联科技针对光缆监测及光缆资源管理为一体的完整解决方案。具体内容包括：基于光 功率计的光纤损耗监测；基于 OTDR 技术的光纤性能分析；基于光弹效应的光缆振动监测；光缆告警分级处理；光缆资 源管理与调度；GIS 资源与告警显示；告警移动告知等。
1. 光缆监测系统建设背景
据统计，我国已敷设光缆的总长度超过了 4.05×106km，约 7.582×107 芯公里，而微波线路长度仅为 2×105 km，
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光纤光缆网络管理系统介绍
——桂林聚联科技有限公司
桂林聚联科技有限公司位于风景秀丽，山水甲天下的桂林。系中国电子科技集团公司第三十四研究所（桂林激光 通信研究所）为贯彻落实“以军为本，以民为主”的精神，为了更好地发展壮大 34 所的民品产业, 由 34 所全额出资 成立的产业公司，是 34 所全面发展民品产业的先锋力量。公司定位于物联网产业，是一家从事物联网相关产品研发 、 生产、销售和服务的高科技型企业。
光纤离线监测
光纤离线监测是把通信设备中断后，把监测信号注入通信用光纤，通过监测信号的损耗情况来直接观察原来通信 光纤的损耗情况，如图 3 所示。
通信设备 监测设备
通信光纤
通信设备 监测设备
图 3 光纤离线监测 光纤离线监测是在通信设备中断工作的状态下，监测设备监测原来通信光纤，因此不需要滤波器等无源器件，可 以有效地减少系统的安装工序与系统成本，缺点是需要中断通信设备。
2.1.2
光纤备纤监测
光纤备纤监测是把监测信号注入备用光纤，通过监测备纤的损耗情况来间接观察光缆中其它光纤的损耗情况 ，如
图 2 所示。
监测设备
备纤
监测设备
图 2 光纤备纤监测 由于监测信号走备用光纤，因此不需要滤波器等光无源器件，可以有效地减少系统的安装工序与系统成本。
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2.1.3
光缆维护面临的突出问题，目前的光缆维护主要采用分散式、被动式的手工维护手段，难以达到更高的维护要求。 以下便是实际所面临的突出问题。
1. 光缆铺设的各个区域需要配置大量的人工与设备资源。 2. 光缆人工检测频率低，难以及时发现潜在故障。 3. 维护人需要较高的 OTDR 经验。 4. 无法进行光缆性能的纵向历史比较。
通信设备
分
通信设备
光
器
光功率计
图 5 通信设备光源与光功率计方案
使用通信设备的光源的好处是不需要稳定光源，可以降低点成本。缺点是通信设备不能中断，需要增加分光器 ，
由于分光器还需要考虑通信设备的富余度，不能因此影响通信设备的正常工作。聚联科技提供针对该方案设计的低功
率的光功率计，可以解决即不影响通信设备的正常通信，又要保证对光缆的正常监测的矛盾。
且传输容量远低于光缆线路，可见目前我国信息容量的 90%以上是通过光缆线路传送的。
随着光缆数量的增加以及早期敷设光缆的老化，光缆线路的故障次数在不断增加。传统的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。如何更加高效 的对光缆进行维护和管理的问题就日益突出。
聚联科技依托 34 所强大的研发力量，在光领域 40 年的专业技术积淀，将研发成果转化成实用型科技产品，着力 于光通信系统、光网络技术、光端机、光无源器件、光通信仪器仪表、光传感技术的开发与应用，产品集光、电、软 件于一体，涵盖光通信、光检测、光传感三大领域。聚联科技已经通过 ISO9001 质量管理体系认证、ISO14001 环境管 理体系认证、职业健康安全管理体系认证，拥有自己的软件著作权证书。
2.1 光缆监测方式
2.1.1
光纤在线监测
光纤在线监测是把监测信号与通信信号共同注入同一根光纤，通过监测信号来观察光纤的损耗情况，如图 1 所示。
通信设备 监测设备
合波器
通信光纤
滤波器
通信设备 监测设备
图 1 光纤在线监测 由于监测信号与通信信号走同一根光纤 ，因此能直接客观地反应通信光纤的损耗情况 。而且可以不中断通信设备 工作的情况下进行光纤损耗的测量，但需要增加相应的滤波器等相关光无源器件。
O TDR 控制单元
被测光纤1
被测光纤2 1X N
光
被测光纤3
开
关
被测光纤N
图 6 光开关+OTDR 监测方案 光开关+OTDR 监测方案的工作流程：控制单元通过控制 1xN 光开关的切换，启动 OTDR 轮流测试被测光纤的光纤损 耗性能，通过对 OTDR 的测试曲线进行分析达到监测光缆的目的。该方案的缺点是当光开关路数较多时，同一根被测光 纤两次测试的间隔时间长，对故障报告的及时性差。OTDR 实现的功能（以下包含 OTDR 方案的都在该功能）有： (1)定期测试 定期测试是用户根据光缆实际情况与维护需求，对每条测试光纤设置独立的测试计划，测试周期客户可以定制 。 定期测试可以长期跟踪线路的光纤损耗特性，及时发现光缆劣化等问题。
图 9 PON 网络监测方案 如图 6 所示，绿色标注表示 ONU 用户，两个用户之间的距离可以小于 3M。聚联科技研制开发的系统软件可以实 时管理 ONU 的光纤损耗性能。
2.2.6
光缆监测方案之光缆振动监测
光缆振动监测不是前面以光纤损耗为原理的光缆监测方案 ，而是以光弹效应为原理的光缆监测方案 。聚联科技根 据掌握的光缆振动监测核心技术开发的光缆监测方案，能够及时感知光缆受振动的强弱，给出相应的告警信息，在故 障发生前提供给值勤人员一种预警。可以有效地减少光缆的意外破坏。光缆振动监测的结构示意图如图 10 所示。
测量精度及富余度（dB）来选择,最高动态可达 40dB，可监测的光缆长度可达 150Km。 测距精度：±lm±10-5*选用的测试量程±取样点间距（不包括群折射率设置的误差） 衰减读出分辨率：0.01dB 线性度：≤0.05dB/dB 群折射率设置范围：1.4000～1.6000 光纤连接器：SC/PC 型、FC/PC 型可定制
2.2.4
光缆监测方案之多通路 OTDR
多通路 OTDR 光缆监测方案是聚联科技首创的实时性最高的光缆监测方案。多通路 OTDR 光缆监测方案是依托聚联
科技强大的 OTDR 自主知识产权技术，全新开发的光缆监测系统。多通路 OTDR 光缆监测方案的结构示意图如图 8 所示。
O T D R _1 O T D R _2 O T D R _3
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5. 故障定位复杂，不能及时判断是设备故障还是光缆故障。 6. 故障事后响应时间慢。 7. 无法预判光缆的事前损害。 8. 没有完整的数据记录与管理。
2. 光缆监测系统建设方案
对光缆的监测是通过对光缆内某一根光纤或是几根光纤的监测来实现整个条光缆的间接监测。根据被监测光纤的 使用状态可以分为：在线监测、备纤监测、离线监测三种监测方式。根据监测原理可以分为：光功率监测、OTDR 光纤 损耗性能监测、光缆振动监测及以上三种方法的混合监测等监测方案。聚联科技完整提供以上各种方式的光缆监测系 统，可根据客户需求合理规划出最优的光缆监测解决方案。
自发光源与光功率计组合的光功率监测方案的结构示意图如图 4 所示。
稳定光源
备纤
光功率计
图 4 自发光源与光功率计方案 使用稳定光源的好处是能保证光功率计接收的光信号是可控的 ，且不受通信设备的影响。采用聚联科技自主研发 的稳定光源与光功率计，集成度高，监测的光缆长度可达 200Km 以上。 通信设备光源与光功率计组合的光功率监测方案的结构示意图如图 5 所示。
光
光 缆 振 动 探 测_1
缆
振
光 缆 振 动 探 测_2
动 告
光 缆 振 动 探 测_3
警
输
出
光 缆 振 动 探 测_N
被测光纤1 被测光纤2 被测光纤2
被测光纤N
2.2 光缆监测方案
下面讨论的光缆监测方案都可以使用 2.1 所介绍的三种光缆监测方式之一。聚联科技提供完整的光缆监测方案， 包括传统的光功率监测、光开关+OTDR 监测、多路 OTDR 同时监测、光缆振动监测等。
2.2.1
光缆监测方案之光功率监测
光功率监测是传统的光缆监测方案之一。光功率监测按照光源不同可以分为自发光源与通信设备光源，
光开关的技术指标： 光通带：1310nm±30nm 或 155Onm±50nm 分光比：3%:97％至 5%:95% 附加损耗：≤1dB 光纤连接器藕合损耗：≤1dB 光纤连接器回波损耗：≥45dB 年故障率：≤0.1/1000 只
2.2.3
光缆监测方案之光功率计 +光开关+OTDR
光功率+光开关+OTDR 监测方案可以有效地解决光开关+OTDR 方案对故障报告及时性差的问题，光功率计+光开关 +OTDR 监测方案的结构示意图如图 7 所示。