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摘 要： 文章介绍了光缆线路自动监测系统组成、功能及光缆自动监测系统的设计方案，对三种实时 故障告警的解决方案进行了详细的比较分析。
关键词：光缆监测；OTDR；传输网络；光纤通信
中图分类号：TN915.63 文献标识码：A 文章编 号：1007—6921(2009)11—0096—02
由于光纤通信具有容量大、传送信息质量高、传输距离远、性能稳定、防电磁干扰、抗腐蚀 能力强等优点，因此光纤通信得到了大力发展。
光纤通信传输系统本身虽然有网络管理保护倒换功能，但并不支持对光纤特性的监控。随着 光纤网络规模的扩大，网络复杂性的增加，要求具有更高水平的监测和管理系统，能及时、 准确地监测全网络各光缆段可能发生的阻断位置，以便及时、有效地组织人员抢修，大幅度 地降低和压缩故障历时，变被动式维护为主动式维护。光缆自动监测系统应运而生。光缆自 动监测系统是一种利用计算机和通信技术以及光纤特性测量技术，对光纤传输网进行远程分 布式的实时监测，并将光缆线路的状况信息集中收集、处理和存储的自动化监测系统。通过 对光纤的实时自动监视、告警信息的自动分析，自动启动相应的测试，对故障进行自动定位 、自动派修，从而压缩障碍历时，把用户的损失降到最低。
1 光缆自动监测系统组成及功能
1.1 系统的组成
光缆线路自动监测系统(OAMS)是电信管理网（TMN）中传输系统管理子网的一个系统。光缆 线路自动监测系统由监测中心(MC)和监测站(MS)组成。
监测中心由主机、终端、网络通信设备、数据输出设备和专用管理软件组成。负责对各监测 站进行控制，是采集和处理数据的中心。
监测站由控制模块、电源模块、光时域反射模块、光开关模块、光功率模块、光源模块等前 端设备组成。负责对光缆线路进行远程自动监测，跟踪光纤传输损耗的变化。
1.2 系统的功能
光缆线路自动监测系统OAMS以段内的或跨段的监测方式，对光缆线路中被监测光纤的状况进 行监测，而且能方便地构成OSI(开放系统互联)计算机网络，人机界面友好，具有汉字支持 能力，安装容易，使用方便，与多种操作系统兼容。系统的功能应满足YDN 010-1998《光缆 线路自动监测系统技术条件》有关规定。
2 光缆自动监测系统建设方案
2.1 建设原则
2.1.1 贯彻通信网“完整性、统一性、先进性”和“经济、高效、安全”的基本原则，执 行我国现行相关网路技术体制、进网要求、技术标准规定。
2.1.2 能远程、实时、在线地对光缆线路中被监测光纤的运行状况进行监测，预防光缆线 路的障碍隐患。
2.1.3 当光缆线路中被监测光纤发生障碍时，能迅速、准确地确定断纤点的位置，并立即 向监测中心传报。
2.1.4 监测设备应符合《光缆线路自动监测系统技术条件》和相关技术体制的要求，并能 适应将来建立网管系统的需要。主机设备进行配置时，应能满足3～5年业务发展的需要。
2.1.5 监测中心应选择高可靠性能的计算机和其他标准化的配套设备。计算机系统除满足 本工程外，还要能满足3～5年业务发展的需要。
2.1.6 当系统设备介入被监测的光缆线路后，必须保证在用的光传输系统的传输性能指标 （包括在用系统的升级）。
2.1.7 操作系统应采用实时多任务系统。监测系统应采用实时多任务系统。
2.2 建设方案
2.2.1 城域光缆网特点：①光缆网拓扑结构复杂；②相对长途网各传输局之间的光缆段距离很短；③传输局相对较多，导致光纤跳接点多。
鉴于以上特点，城域网光缆自动监测系统要求每个OTDR测试光路应尽可能由多段光纤组成， 尽可能让OTDR的测试范围覆盖整个城市光缆网。
2.2.2 光缆自动监测系统实现方案
光缆自动监测系统按连接光路的连接方式分为：在线监测方式、离线监测方式和备纤监测方 式。
2.2.2.1 在线监测。OTDR模块的工作波长与在用光传输设备（OTE）的工作波长不同，它能实时地对被监测光纤 的运行状况进行监测。信号提取方式如下：
采用分光器将光传输设备的工作光分出3％，接入告警采集模块中，对工作光进行实时监测 ，实时地反映光纤的传输特性，并及时地发现传输质量的变化。每个光功率监测通道的门限 可以进行设定，当被监测光纤出现断纤，工作光功率下降到某一门限值，或出现较大的衰减 时，产生即时告警，系统立即激活OTDR测试该光纤，进行精确的故障判断与定位。在这种监 测方式中，采用波分复用（WDM）技术和相应器件可以实现在一根光纤中同时传输通信光源 与OTDR测试光源。目前常用的通信光波长为1 310nm和1 550nm，因此在这种监测方式中OTDR 的测试光波长应选用1 625nm。
该方式由于和通信光源共用同一根光纤，并且引入了WDM、滤光器和分光器等器件，使得整 个系统的可靠性有所降低。对原有的光纤通信设备和光纤连线方式需要做大的改造，实施复 杂度大。
2.2.2.2 离线监测。OTDR模块的工作波长与在用光传输设备（OTE）的工作波长相同或不同，它能在OTE停用时或 OTE离开光缆线路时，对被监测光纤的状况进行监测。当OTE在用时，它不对被监测光纤进行 监测。信号提取方式如下：
利用告警采集模块上提供的设备告警采集接口，可以收集光传输设备上产生的故障告警。经 过分析过滤，滤除与线路告警无关的信息，然后启动OTDR对可能引起告警的光缆线路进行 测试。每个告警采集端口均可以通过软件进行配置，可以接入例如开关量、电压量和电流量 等告警信号。每个通道告警的门限可以独立进行配置，以适应不同厂家的传输设备的接口要 求。
该方式能够反应在用光纤的运行状况，但由于只有在OTE停用或离开光缆线路时才对被监测 光纤的状况进行监测，因此实时性较差。
2.2.2.3 备纤监测。OTDR模块的工作波长与在用光传输设备（OTE）的工作波长相同或不同，它能对被监测光缆 线路中备用光纤的状况进行监测。信号提取方式如下：
同样采用光功率告警模块，监测备用光纤，以实现光功率实时告警监测。由于监测备纤，所 以没有来自传输设备的信号源，故此种测试方式必须在监测路由的末端加入一个光源，向备 纤发送光信号，然后在测试端进行光功率检测。需要指出的是在这里加入的光源可选用1 31 0nm、1 550nm和1 625nm三种波长中的任一波长，并且这种方式下不需要WDM设备。当光纤异 常 时光源信号会被阻断或减弱，系统立即激活OTDR测试该光纤，进行精确的故障判断与定位。
该方式具有以下三个特点：第一，不需在传输设备的工作光纤中插入器件，完全不影响传输 设备工作，减少了系统故障隐患；第二，对每一根被监测光纤均为实时监测，保证故障告警 的实时性；第三，能适应复杂的网络状况，对于光缆段短的线路，可以实现跨段监测而无需 额外增加设备。在实施上，只需在发端增加一个光源，而对原有的光纤通信设备和光纤连线 方式不需要做大的改造，实施复杂度最小。
光缆自动监测系统监测方式比选：
①在告警反映实时性上，在线和备纤监测方式要优于离线监测方式；在系统的可靠性上， 备纤监测方式由于不介入通信设备与线路，因此其系统可靠性最高；在实施上，备纤监测方 式难度最小；
②备纤监测通过MS所安装的主机框（RTU）中的光功率模块和光源模块进行实时监测。在完 成系统所需功能的前提下，采用光功率的备纤监测方式是一种较为合适的方案。
2.2.2.4 光缆监测系统建设方案。①根据光缆网络拓扑图和现有光缆监测技术，为了避免占用较多的光缆纤芯资源，在满足 监测需求的前提下，以节约投资为原则，在考虑监测光缆路由时，主要考虑主干光缆和大部 分远程接入点监测的需求，对离汇接点较近的末端光缆采取了主干实时监测，末端放弃的方 法进行监测；②采用离线监测，综合节约光纤资源、保证监测有效可靠的原则，选用单纤和双纤完成实 时监测；③本着节约光缆资源的原则OPM监测尽量采用远端光源单芯光纤测试的方法。对于一段只有 一端有监测机的光缆，只能采用近端光源两芯光纤环回的方法；④考虑到以后升级和异于传输波长的考虑，城域网光缆自动监测系统OTDR优先选用的测试 波长是1625nm，以达到更好的监测效果。
2.2.2.5 光缆线路自动监测系统监测范围的确定。光缆线路自动监测系统监测范围应根据OTDR模块动态范围、测试时所需脉冲宽度、光缆衰减 系数、监测光路上各种元器件的介入损耗以及测试精度富余度进行计算。
光缆自动监测系统的最大监测长度的计算，应首选最坏值设计法计算。当衰减受限时，自动 监测长度按下式计算：
L=(P-Ac-Mc-Ma)/(Af+As)
式中：L——自动监测系统最大监测光路长度（km）；
P——OTDR的动态范围（dB)；
Ac——介入损耗，包括WDM的介入损耗，光开关的介入损耗，跳线活接头的介 入损耗等（dB）；
Af——光缆平均衰减系数（dB/km）；
As——光接头平均衰减系数（dB/km）；
Mc——光缆线路富余度（dB）；
Ma——测试精度富余度（dB）。
当最坏值设计不能满足要求时，可采用联合设计法，必要时亦可采用统计设计法。
采用高动态范围OTDR模块以增加监测覆盖区域与增设监测站以增加监测覆盖区域，两种方案 都能满足工程监测范围的要求。方案的选择应通过技术经济比较确定。
通常OTDR模块动态范围选取42～45dB，最大监测长度控制在150km以内。当监测光纤长度不 足150km时，可采用跨段监测方式，但总长度不得超过150km。