光纤监测系统建设技术方案.docx
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光纤监测系统建设技术方案
光纤监测系统建设技术方案
1.1光缆人工监测维护现状分析
随着网络宽带需求的E速增长，光纤通信技术在通信领域得到了越来越广泛的应用。
同时光纤故障在通信故障中所占的比例也随之提高，因为对光纤故障、劣化发现以及位置查找的延迟而造成各种损失，以及维护成本的增加等问题正变得口益严重。
尤其是对于长途干线光缆、高速公路和铁路通信，因光缆距离往往比较长，共至于跨省市跨区域。
采用传统人工维护的成本将大大增加，故障处理的时效也难以得到保证。
高速公路光缆人工监测维护的劣势：
1、光缆故障点查找各区域需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；
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。
1.2光缆在线监测系统概述
随着光缆长途传输和本地网规模迅速扩大，为了保障通信，提高光缆的可用率，同时弥补维护力量相对不足的缺点，客观上要求采用集中化的维护手段。
一方面要及时掌握光缆网的运行状况，及时发现劣化趋势，防患于未然；另一方面当出现断纤时，能够快速响应，准确定位，缩短障碍历时。
同时，大量与光缆维护和管理相关的施工、割接、维护等资料信息，都需要利用电子化的手段进行表报记录、处理和查询。
光缆线路自动监测系统利用计算机和通信技术以及光纤特性测试技术，对光纤传输网进行远程分布式实时监测、告警、故障分析、定位于一体，并将光缆线路的状态信息集中收集、处理和存储的白动化测控系统。
四川XXXX依托XXXX集团强大的研发力量和在光领域20余年的专业技术积淀，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、光传感技术的开发与应用。
基于光功率的光纤损耗监测、0TDR技术的光纤性能分析等技术，研发出了HY-UN5001光纤监测系统。
光纤监测系统由监测中心、监测站两部分构成。
适用于对光缆进行标定，确定光缆里程与道路桩号的对应关系，需实际测量主线、上下立交匝道及进出站光缆的长度。
通过把光纤监测系统所发出的测试光脉冲经过耦合注入到被测光纤上,将反射回来的光信号进行解调运算，得到光链路的长度，损耗，接头，故障位置等信息，对在线光纤进行可视化监控而不影响数据传输。
光纤监测系统是光缆线路维护发展的需要，它把光缆线路纳入到实时集中的监测维护当中。
它能实时监测光纤的衰减情况，在出现故障时实时告警，并通过光衰减曲线辅助分析故障的原因，同时配合地理资源系统能精确定位故障点距离,保障及时、快速抢修及维护。
光纤监测系统不仅仅是用自动替代人工，它更是维护水平和维护理念的升华。
为排除故障和隐患提供依据，从而达到减少故障次数、缩短故障时间，提高光缆网的通信可靠性。
1.3光缆在线监测系统组成结构
光缆监控系统的总体架构分为三层。
最底层是OTDR和光开关，完成光缆的测试功能。
中间层是后台服务器层，包括电子地图（GIS）、ORACLE数据库、后台控制程序。
后台服务器完成OTDR的管理、测试控制、告警分析、数据管理、消息分发、资源和告警的同步。
光缆监控系统为一独立的测试系统，能在后台服务器上提供标准化的向上的网络级接口（TCP/IP,XML,CORBA）与其它网管系统数据库（如资源管理系统）互通；一方面光缆监控系统能从资源管理系统查询相关的光缆资源信息（如各种地理标识信息，光缆的路由走向等），另一方面资源管理系统也能从光缆监控系统中提取所需的信息（如性能参数，告警信息和报表），通过资源共亨和各种应用进一步结合，发挥系统的更大功效。
1.3.1系统硬件组成结构
4-系统硬件前视图
1.3.2光缆监测系统组成部分
4光时域反射计OTDR模块
4-程控光开关模块
*光功率监测模块
*WDM
4-滤光器
4-稳定光源
L3.3系统安装组网示意图
曲线分析系统
GIS资源管理系统
1.3.4系统界面
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1.4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儿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。
四川XXXX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。
1.4.1光缆监测方式
1.4.1.1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。
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。
1.4.1.2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來间接观察光缆中其它光纤的损耗情况，如图2所示。
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。
1.4.1.3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。
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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，监测设备监测原來通信光纤,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。
1.4.2光缆监测系统方案
四川XXXXHY-UN5001光纤监测系统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。
1.4.2.1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，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。
I稳定光源I~IX——|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。
采用四川XXXX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lOOKm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
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。
四川XXXX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。
光功率计技术指标:
序号
项目
单位
标准要求
产品要求
1
输入光功率范围
dBm
-65至+5
-65至+5
2
分辨率
dB
0.1
0.1
3
显示单位
dBm、W.dB
dBm、W、dB
4
准确度
dB
±0.5
±0.5
1.4.2.2光缆监测方案之光开关+OTDR
0TDR
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0TDR能很好解决测试光纤的损耗性能，通过分析0TDR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0TDR成本比较高，通过多路光纤链路来平摊0TDR成本，使整个系统的成本降低。
光开关+0TDR监测方案的结构示意图如图6所示。
◎
被測光纤2
o
被测光纤3
（0）
被刘光纤N
（0）被淞光纤1
XN光开关
1
图6光开芜+0TDR监测方案
光开关+0TDR监测方案的工作流程：
控制单元通过控制lxN光开关的切换,启动0TDR轮流测试被测光纤的光纤损耗性能，通过对0TDR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。
0TDR实现的功能（以下包含0TDR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。
（2）点名测试
是根据客户临时的需要，用客户临时的测试参数进行单次0TDR测试，实现对被测光缆线路的监测与分析。
光开关+OTDR技术指标
序号
项目
标准要求
产品要求
光时域反射计OTDR模块
1
中心波长
nm
1550±20
1625±20
1550±20
1625±20
2
群折射率设置范围
/
1.4000-1.6000
1.4000-1.6000
3
动态范围
dB
>35脉宽20us,量程200km,平均次数300,SNR=1
>35
脉宽20us,疑程200km,平均次数300,SNR=1
4
事件盲区
m
W1
5
衰减片区
m
W5
W5
6
最述监测距离
km
$130
$130
7
监测端口发光功率
dBm
W3
W3
8
衰减线性度
dB/dB
£0.05
W0・05
9
定位/测距精度
m
±lm±10A-5
±lm±10A-5
程控光开关模块
10
光通带
nm
1310±20
1550±20
1625±20
1270-1650
11
切换时间
ms
W25
1-10
12
介入损耗
dB
（含光纤连接器）
W1（含光纤连接器）
13
隔离度
dB
M60
260
1.4.2.3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。
光功率计+光开关+OTDR监测方案的工作流程：
光
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