关于光缆远程监测系统

随着社会信息化程度的不断提高，机房光传输系统的数量与日俱增，其配套的光缆也日益增多，光缆的质量直接影响到通信系统的运行稳定和可靠。因此，对机房光缆的实时监控就显得尤为重要。     光缆自动监测系统主要是对机房通信光缆进行光功率实时监测，自动或手动OTDR测试，自动或手动光通道选择，监测系统资源的控制和管理。在中心服务器上对光缆监测数据进行分析，对监测设备进行管理。通过上述功能的结合，实现对光缆的自动监测和物理特性的资源管理。     从传统意义上说，可以压缩障碍历时，预防障碍发生。从现实意义上说，可以实现光缆线路资源的可控管理；实现对维护质量的可视化管理；降低维护工作的强度，减少维护对人员的依赖；提升光缆的维护水平。 u  光缆自动监测管理系统 FAMMS ( Fiber Auto Monitoring Manage System)光缆自动监测管理系统是一套针对光缆网络管理和维护的智慧系统，由多个不同的遥控测试单元、中央监测服务器、与相关的软 件界面等组成，可用以进行完整性的光缆损耗无人监测、远程监测与管理、光纤特性分析与 预测等工作。可由 TCP/IP 网络进行光纤实时关联告警测试与周期性测试，光缆监测周期性 测试提供自定义时间自由设定(如 30分钟/每小时/每日定期测试 1次) ，并及时将分析 之光纤状态回报给中央系统，并由中央系统立即发送告警讯息等自动化的光纤维护管理功 能。同时提供对 RTU  之参数设置与修改功能。 FAMMS 光缆监控管理系统采用“模块化设计、插槽式、双电源热备份”的结构 ，所 有模块均支持热插拔 ，在系统维护与扩充性，提供极大的便利性。RTU 监测站系统采用嵌 入式实时系统，系统具有效率高、稳定性佳、安全性高等优点。   FAMMS 光缆监控管理系统，有在线监控、离线监控及混合型监控三种方式，组成要件 包括光缆监测中心(TSC)、远端光纤测试站(RTU)、终端机(客户端业务主机)。 FAMMS 光纤监测软件包含数据库软件、 服务器软件，客户端软件，节点配置软件， 电子地图，提供 Google Map。 u  远程监测设备（RTU Remote Test Unit） RTU 远程监测站的基本组 成包括：主控制模块(MCU) 、 电源模块(POWER)、光时域反 射仪实时监测模块(OTDR)、短 信发送模块(GSM)、合波滤波模 块(WDM)等。 u  RTU  远程监测站特点 采用 32位嵌入式处理器系统,不易受病毒入侵安全性高； 集中式网络架构：采用单一服务中心以节省建置与维护成本； 高度整合式结构：采用目前最盛行、实用的 ARM9 及 ARM7 嵌入式架构； 按需设计的理念：可依据客户需求增减硬件； 插槽式结构设计：具有高扩充性与维修方式的便利性； TCP/IP- based 管理系统提供远端更新功能、查看各 RTU  模块状态及 RTU  参数修改功能。 监测中心可通过 TCP/IP 网络，同时管理多台 FAMMS  远程监测主机 RTU，如图光缆 自动监测管理系统结构图 u  光缆自动监测管理系统解决方案 多通路 OTDR 监测是旭杰电子依靠自主知识产权开发的新型光缆监测方案，相对传统光缆监测方案有如下优势： 1.只需单纤监测，而传统光缆监测需要 OTDR 与光功检测两根光纤 2.只需单端监测，而传统光缆监测需要远端有光源发射 3.一个OTDR设备的损坏只影响单根光缆的监测；而在传统光缆监测中一个 OTDR 设备的损 坏可能导致大面积光缆监测失效。 u  在线监测方式 将与工作波长不同的测试波长，通过 WDM 设备合波在同一根光缆中传送，远端则利 用滤波器将测试波长滤除而让工作波长通过。 u  离线监测方式 使用备纤，易于建立光缆监测系统且安全性高，成本较低；测试波长可以与工作波长一样，系统架构简单明了，易于维护。 u  光缆自动监测管理系统软件特点 视觉化的操作与管理 光缆自动监测管理系统为视觉化操作与管理，所有的系统管理、OTDR 曲线显示与地图显示等功能均在一个客户端软件上进行，并提供 GIS 电子地图信息，当光缆发生故障时可自动显示事件地点及所在位置附近之地图等讯息。 完整的光缆测试方案 OTDR启动测试提供点名测试、周期测试与告警测试三种测试方式。点名测试也可称作“手动测试” ，通过远端指定待测试的光缆，完成测试动作并得到测试结果，可以随时掌握光缆的传输特性。周期测试：利用光时域反射器实时监测模块(OTDR)以周期性监测光缆质量，并通过用户端设备连网对机房内的远端监测单元进行资料之收集、分析处理与报表打印及资料储存。告警测试：OTDR 自动实时监测模块实时监测光缆损耗变化，当光缆的损耗发生异常时，取得测试结果，与参考曲线历史资料做比较，分析并定位故障点。 完备的历史资料查询 可对历史资料进行查询，可查询光缆的历史资料，取得光缆测试记录、参考曲线等各项资料，也可打印功能、将资料保存或运用。 实时的失效告警功能 光缆自动监测管理系统提供了多种的故障告警功能，可在极短的时间内及时反应故障讯息。并于事件告警讯息视窗中提 供栏位供使用者输入该事件相关信息，如故障原因及处理状态 等等。 主动维护预先告警 系统于侦测光缆质量后，可显示分析结果报告。通过光缆历史资料的汇总分析，可发现光缆缓慢劣化，实现光缆故障预警功能，及时发现故障，及时维修，由被动维护转变为主动维护，提前对质量衰减之光路进行维护处理，预防光缆断线。 当发现光缆故障时，该系统自动显示断线路段告警，并以红色告警，当光缆修复后，该红色告警消失。 此外系统采模块式热插拔设计，当光缆修复后或系统重新启动后，系统可自我测试是否正常运作。 实时服务与回报 当机房 RTU产生告警讯号时，自动将告警讯息以XML 或其他格式回报给中心光缆监测软件，再统一通过中心系统发送手机简讯。此外提供告警讯息之联络人群组设定，包含设定简讯联络人群组名单。 系统界面开放与网管整合，支持二次开发与设备定制 系统具备开放式界面，以供网管系统之整合。 完整式的图资管理功能 系统具有支持光缆路径之规划能力，使用者可在 GIS 电子地图上直接以绘图方式，规划光缆的铺放路径，记录机房、人手孔等地理位置，同时可将光缆的相关资料记录于数据库中。可纳入现况光缆及人手孔资料,并检查验证该原工程管道及缆线施作范围资料是否正确， 且不足部分经调查后建入。光缆监测电子地图光缆路径绘制，可依人手孔及机房之 GIS  坐 标绘制，并与 OTDR  实际测试结果相互调整，以使光缆路径图较符合实际现况光缆路径。 全面的光缆状态分析 通过监测软件让机房远端监测单元自动收集光缆讯息并储存，长期监测光缆品质，提供告警讯息及打印功能提醒维修人员维修处理。提供失效种类统计、失效原因统计、光缆事件分析及光缆劣化分析等多种功能，使管理人员能掌握光缆变化，提早预防改善，提升光缆传 输质量。 u  远程监测站（RTU）技术参数 远程监测站（RTU）是利用计算机技术、通信技术，以及光纤特性测量技术把 OTDR 通过工业控制技术集成的设备系统，是光缆监测系统的“神经末梢”。RTU 设备在满配置 情况下，第 12、11 槽位用于安装电源模块，第 10 槽位安装主控模块，第 1 槽位至第 9 槽位 安装功能模块（包括 OTDR 模块，WDM 模块等其它功能）。RTU 采用 19 英寸标准机箱，高度为4U （ 177mm ） , 可安装于19英寸机架 。 RTU外形尺寸为 ：318mm(深)X483mm(宽)X177mm（高 4U），RTU 满配质量小于 20kg。 u  电源模块（PWU） 功能概述 电源模块在设计上为提高可靠性和稳定性，融入了供电稳定、过载保护、短路保护等技术，便于系统运行状态下替换板卡。 此外，为了保护系统安全，我们并特别设计了保护电路，以免由于机房供电不良导致系统意外损坏。 模块参数 输入电压范围：-36～-72(DC)或 220V(AC)； 工作温度参数：0°C~50°C； 工作湿度：80% ； 功率范围：≤75W； 交流 AC220V 电源板卡        直流 DC-48V 电源板卡 电源模块有两种分别是：DC-48V 与 AC220V。特点是一个机框可以只配一块电源模块 可以是 DC-48V 或 AC220V；一个机框可以配两块电源模块可以全是 DC-48V或 AC220V； 一个机框可以配两块电源是 DC-48V 与 AC220V 各一块；开关是防误碰设计；其中 DC-48V 的输入接口是防正负接反设计。PWU 指示灯说明 名称 正常状态 故障状态 说明 220V 绿灯 熄灭 熄灭时，表示无 AC220 电源输入 -48V 绿灯 熄灭 熄灭时，表示无 DC-48V 电源输入 12V 绿灯 熄灭 熄灭时，表示电源转化有问题，无 12V 电源 输出 u  主控模块（MCU） 功能概述 控制模块用于管理监测站各个板卡，并且与监测中心服务器通信。将监测站状态上报给监测中心，或执行监测中心下发配置和操作指令。使用嵌入式控制系统，结构精炼，功耗低，体积小巧。具有通信灵活，数据存储稳定，维护方便等特点。 指示灯说明： 名称 正常状态 故障状态 说明 POWER 常亮 熄灭 提示是电源故障 RUN 闪 不闪或熄灭 ALARM 熄灭 常亮黄色 提示设备总告警 接口与按键说明： 名称 功能 备注 LAN 内部以太网接口 机框内部局域网连接，仅调试用。 WAN 外部以太网接口 上位机对机框的网络连接 ALARM OUTPUT 告警输出接口 有告警时，开关量是闭合；无告警时，开关量是断开 COM 串口输出 输出 MCU 处理器状态信息，仅调试用。 RESET 系统复位键 重新启动 MCU。 u  OTDR 监测板卡（OTDR） 功能概述 OTDR 基本测试时，由脉冲发生器产生的脉冲，驱动 LD 产生光脉冲，经方向耦合器射入待测光纤。射入光纤之光脉冲，因光纤内部含有杂质，气泡等发生散射，其中部分向后散射称为后方散射光（BACK SCATTERING LIGHT），连同遇不平整光纤端面所产生的 FRESENL 反射光，一同反射回耦合器、射入光电二极管，转换成电脉波。此项反射光，因极微弱，故反复传送，收集，迭加、放大，平均处理后，再将波形显示于 CRT 上。具有高动态范围、体积小、高水平分辨率的特点。 通过 OTDR 来确定光纤事件点的物理位置. 模块参数 工作波长（wave lenth）：1310nm15501625nm±25nm）； 动态范围（Dynamic range）：26 dB~40dB (at 25°C)； 脉冲宽度（Pulse width）：10ns, 40ns, 80ns, 160ns, 1us,     2us, 5us,10us,20us 等； 事件盲区（Event deadzone）：10 m ； 衰减盲区 Attenuation deadzone：20m； 线性度（Linearity）：±0.05 dB； 测量精度（Reflectance measurements accuracy）： ±(1 m + 5×10-5×距离+取样间距)  ； 接口类型（Optical connectors）：FC/UPC，SC/UPC； 工作温度（Operating Temperature）：0°C to +50°C； 保存温度（Storing Temperature）：-40°C to +70°C； 湿度要求（Humidity）：≦  85%; 指示灯说明 名称 正常状态 故障状态 说明 POWER 常亮 熄灭 熄灭表示电源模块有问题 RUN 闪 熄灭 熄灭表示程序没有正常运行 ALARM 熄灭 常亮黄色 常亮表示光纤线路有故障 注：目前提供 1、2、4 三种监测通道数的型号。 u  短信发送模块（GSM） 功能概述 短信发送模块用于系统将系统产生的告警信息及时地通过短信息方式发送给相应的维护人员。 指示灯说明： 名称 正常状态 故障状态 说明 POWER 常亮 熄灭 熄灭表示电源模块有问题 RUN 闪 不闪或熄灭 熄灭表示程序没有正常运行 ALARM 熄灭 常亮黄色 提示设备告警 接口与按键说明： 名称 功能 备注 SIM 手机卡插槽 RESET 系统复位键 重新启板卡。 合波滤波模块（WDM） 功能概述 在线监测方式下，用于合波与滤波的功能模块，是完全无源的。 接口与按键说明： 名称 功能 备注 T1 第一通道监测光 S1 第一通道业务光 C1 第一通道复合光 T2 第二通道监测光 S2 第二通道业务光 C2 第二通道复合光 u  附录 监测站RTU的OTDR选用原则 相应的监测距离由以下算法确定： 1、OTDR 光源打到光缆的最末端时 S/N=1，此时末端曲线已经受噪声影响而变得不平滑， 测试和分析精度较低。为了提高监测精度，系统规划考虑以 S/N=3dB 来确定监测距离。即 在 OTDR  提供商的动态范围中减去 3dB。 2、头端光衰耗的计算方法： 光连接器（Adapter）的插入损耗＝0.3dB（典型值） WDM 的插入损耗=0.3dB（典型值） 滤波器 Filter 的插入损耗=1.0dB（典型值） 熔接点 Fusion  的插入损耗=0.1dB（典型值） 光开关（OCS）的插入损耗＝1.2（典型值）+2Adapter＝1.8dB 离线周期头端光损耗（Head-End Loss）=1 OCS+2Adapter＝2.4dB 1550nm 的光传输损耗＝0.25dB/km（典型值） 3、末端插入损耗的计算方法: 离线末端总损耗 =0 dB 4、系统的监视距离与下列各因素相关： 1) OTDR  之测试光波与动态范围(Dynamic Range)。 2)  现存光缆网络之耗损值(Loss)本次方案设计假设光缆传输 1550nm波长光的每公里衰耗为 0.25dB。 3)  各光缆接点之耗损值；包含接头(Adapter)及熔接(Fusion)二种耗损. 依照 OTDR  的测试特性与光缆传输的基本原理，则上述各项目可以整理成一个计算公 式，公式如下： 其中的各项代号为： 1) DR：动态范围(Dynamic Range)，单位为 dB。 2) HELoss：头端点的耗损，单位为 dB。 3) RT：中继点(Re-Transmitter)的数量。 4) RTLoss：每一个中继点的耗损，单位为 dB。 TXLoss：光缆对测试波长的传输耗损(Transmission Loss)，单位为 dB。