光缆自动化监测系统

        摘要: 介绍了远程光纤监测系统(RFTS)的结构、测试方法及其与电信管理网(TMN)的结合情况,并列举出一些典型的RFTS系统以阐明其应用和发展趋势。同时,还讨论了影响光时域反射仪(OTDR)测试精度的要素和消除测试误差通常采用的对策。

        Abstract: This paper introduces the structure, test method of remote fiber monitoring system (RFTS) andits combination circumstances with telecommunications management network (TMN), and outlines some typical RFTS systems to clarify its application and development trends. At the same time, it discusses the elements influencing the test accuracy of optical time domain reflectometer (OTDR) and measures for eliminating test error.

        关键词: 远程光纤监测系统;光时域反射仪;光纤测试方法;测试误差

        Key words: remote fiber monitoring system;optical time domain reflectometer;fiber testing methods;test error

        中图分类号:TP315文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)26-0153-01

        

        0引言

        光缆线路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试技术,对光纤传输网进行远程分布式实时监测,并将光缆线路的状态信息集中收集、处理和存储的自动化测控系统。光缆线路自动监测系统有两种:一种是对光缆线路的金属钢带或铝带的破损情况进行监测;另一种是对光缆线路的纤芯进行检测,是目前推广使用的方法.本文仅讨论后者。

        1远程光纤监测系统(RFTS)

        RFTS是用光时域反射仪(OTDR)来监测光纤网络的一套智能型、模块化、分布式监测系统。该系统通过远程测试单元(RTU,Remote TestUnit),在预定的时间里,对被监测光纤网络进行OTDR测量。测量结果与基准测量值比较,如果偏移超过阀值,则实时告警并传送到RFTS中心局的控制部分。由于应用了开放式通信协议,因而易于集成在用户的网络系统之中。

        1.1 系统组成RFTS由中央监测台、RTU、光路测试切换装置(OTAU)及光纤耦合模块(FCM)四个子系统组成,除了FCM是被动设备外,其它三项子系统均具有自我诊断与维护功能。

        1.1.1 中央监测台(TSC)TSC是系统的操作中心,监测各机房RTU的测试资料。通过它监视各子系统,也可进一步通过连线上的RTU,针对特定光纤进行更仔细的测试。提供FAX、传呼机等多种告警方式。

        1.1.2 远程测试单元(RTU)RTU可根据管理人员预先设定的程序或操作,24h测量光纤网络品质。RTU还配有新式的OTDR,具有高的动态测试范围,低的事件盲区。提供1.31、1.55、1.625μm的测试波长,满足目前业界对离线测试或在线测试的需求。

        1.1.3 光路测试切换装置(OTAU)在星状与树状结构的光纤网络中,OTAU可将RTU的测试信号切换到不同的受测光纤上。

        1.1.4 光纤耦合模块(FCM)FCM是在线测试应用中的一个专用子系统,提供受测光纤与RTU测试光波的耦合与分解,并具有高隔离度、低损失、低反射的特性。FCM采用模块化单体设计,可以内装不同的光分波多功能单元(WDW)和光滤波器等光纤被动单元。

        1.2 测试方法使用RFTS进行光纤链路的自动测试,主要有三种方法:第一种是暗光纤离线测试。即只测试光缆内的空闲(备用)光纤。该方法只能监测影响整个光纤的灾难性故障,而不提供每根工作光纤芯线的信息,不能用于一级干线。第二种是利用WDM技术对工作光纤进行有源光纤在线测试,提供每根在用光纤的质量和可用性信息,检测机械应力或化学损伤引起的缓慢恶化,并作预防性修理.该方法断线判断准确。第三种是测试中断业务的工作光纤。该方法仅需一台可综合系统信号和测量信号的设备(一个与波长无关的耦合器或是一个光交换模块)。业务可以通过另一个环路迂回,工作波长可等于传输波长,比较适合于双向环结构。

        1.3 RFTS与电信管理网(TMN)的结合ITU-T已经规定了TMN的全球标准。光纤本身是一个完全的无源网元,不能直接按照TMN的含义进行管理。为将光纤纳入TMN框架,RFTS将完全综合于一个标准的TMN环境中,与RTU和光纤一起构成能被管理的网元。作为网元管理器,操纵和控制所有RTU的TSC经Q3接口与其它的网络管理机构对话。Q3接口不仅规定通信用协议和消息,还包括管理信息库(MIB)和与信息有关的对象结构。

        2典型的光缆自动化监测系统

        目前运用最多的光缆自动化监测系统是HP系列的RFTS。以下将分代论述。

        2.1 RFTS100RFTS100是HP81700系列的第一代产品,包括一至多个OTDR、一个光交换模块(用于多纤共享OTDR)和一台控制用PC机。使用调制解调器通过普通电话网可接入几个OTDR,故障定位快速、准确,并可用作日常维护。还可通过自动周期性测量分析长期退化。

        2.2 HP第二代RFTS系统由TSC、RTU、告警接口单元(AIU,Alarm Interface Unit)和相应的系统软件组成,采用模块化、分布式体系结构,通过开放式通信协议可以非常方便地集成到网络中。它可监测整个光缆网的运行状态,及时发现线路劣化趋势并做预防性维护。作为一个网元管理系统,它符合TMN架构,具备了Q3标准接口,可与其它网管系统在Q3上实现互联,避免了将来建设TMN的重复投资。

        2.3 最新发展HP公司新一代光缆网络管理系统Access Fiber,它以数据库为核心,采用客户/服务器结构,提供基于Windows NT的图形用户界面,是集网络规划、维护和管理于一身的网络信息管理系统。一个中心数据库可连接多台图形用户终端,便于数据共享和不同的维护需求。

        3光时域反射仪(OTDR)

        OTDR是RFTS不可缺少的测试设备,其精度受各种因素的影响。

        3.1 OTDR的测试误差及其原因分析OTDR通常测试的基本参数为:距离、光纤损耗、事件损耗、链路损耗、回波损耗和链路回波损耗.这里仅谈距离测试。距离测试指两点间的光学距离。

        影响距离测试误差的原因有:①光纤长度与光缆皮长不同。②直埋光缆的长度与地面长度存在误差。③架空光缆与杆路长度之间存在着偏差。④单向测量误差。⑤仪表操作员对光纤折射率取值不对产生偏差。⑥仪表操作员本身会产生误差。

        3.2 消除测试误差所采取的对策要消除或尽量减小光纤测试误差,应做到以下几点:①建立完整、准确的竣工资料。②认真做好“光纤长度累计”及“光纤衰减”的测试工作。③保持与原始资料参数的一致性。④熟悉技术资料进行双向测试。

        3.3 OTDR的最新发展目前OTDR对故障探测的距离分辨率为10～100m,但光纤到家(FTTH,Fiber To TheHome)则要求故障定位精度达到1m。据报导,为能实现更高分辨率、更广的动态范围,日本正在研究光频域反射仪(OFDR)技术,定位精度可达到米量级,实现90dB以上的动态范围。