光纤全光链路在线监测管理系统

一、 现状

全光链路网络是由光缆、跳纤、光纤配线等组成的，承载着通信业务的传输载体。长期以来全光链路网的络系统运行维护、资源统计、实时监测等均存在不能满足现有光纤通信管理需要，其主要存在问题如下：

1、 光缆资源缺乏系统管理

光纤通信的高速发展促使光缆数量的剧增，城市化建设使得光缆路径的屡次变迁，以往人工记录光缆资源使得光缆资源凌乱等，光缆资源系统化管理的缺失，造成现有光缆资源管理滞后，不能满足细节化和平面化管理模式，同时给光纤通信带来巨大隐患，也造成了光缆资源的巨大浪费。

2、 光缆故障地理定位技术滞后

光纤通信发展至今，其光缆故障监测仍然依赖于“OTDR测量+人工巡查”，其OTDR技术存在光缆长度与光缆地面投影长度的误差随距离递增，尤其表现为光缆越长误差越大，且缺乏稳定可识别的参照点，OTDR固有的很多缺陷严重制约了光纤通信运行维护的效率。

3、 光纤链路处于“黑盒子”状态

光纤的物理特性决定其无法被直观的进行管理，它平时处于一种“黑盒子”状态，我们对其的运行状态是无从得知的，也就是说全光链路所经过的各个环节，都处于一种“盲管”的状态，光链路的资源管理和监测更是无从谈起。长期以来主要依靠人为附加标签、电子标签等方式，实现人工干预的识别能力，对人工配合度依赖大，其识别可靠性严重降低。而且，不管是电子标签还是纸质标签，其本质都是一样的，都无法对光链路进行全覆盖管理，都存在管理盲区。

4、 光纤网络系统缺乏统一的系统管理

长期以来光纤网络系统按照各自分工分为传输、线路、光配等独立的管理单元，相互之间缺乏有效的沟通技术手段，各自独立的管理、运行和监测所属领域，这种缺乏统一的管理系统的运行模式严重降低光纤网络系统的管理水平。

二、 智能光纤网络管理系统介绍

1、技术原理

智能光纤网络监测管理系统以光链路所有单元节点内置光纤编码为基础，将光纤编码作为一个识别、管理、监测于一体的管理单元，实现光纤、跳纤、尾纤、光缆接头盒、光缆等光链路单元的独立识别、管理、监测，实现其各单元所组成的光纤通信链路物理层面的识别、管理和监测，进而实现光纤传输业务、全光链路以及综合地理位置信息相结合的三维一体的管理系统。

2、系统组成

如图所示，智能光纤网络监测管理系统由管理中心、监测站、扩展盘、智能配线柜（智能配线盘，其内为智能光纤尾纤）、智能光纤跳纤以及智能光缆故障定位器组成，其覆盖光缆、光纤配线、跳纤等光纤网络组成部件，实现光纤网络组成部件的光纤编码化，实现光纤网络系统的立体、细节化的智能识别、管理、监测以及故障诊断。

2.1智能光纤网络监测站

通过对光纤编码的读取和分析，实现全光链路中各组成单元的远程识别、管理和监测。以各组成单元为监测点，在线实时监测、故障诊断及精确定位。故障诊断结果涵盖多种类型故障，光缆故障地理位置可定位至±25米范围内，光配故障位置可精确至端口或配线部件，故障诊断时间小于20秒。

1) 自动进行光缆故障诊断，光缆故障地理定位精度±25米。

2) 故障区段光缆长度精度±5米。

3) 光纤编码识别精度±0.1nm。

4) 接头盒测距精度±5米。

5) 接头盒位置数据精度小于10米。

6) 末端故障诊断装置测距精度±10米。

7) 系统能自动进行光缆路由录入，并支持经卫星地图进行实时呈现。

8) 光缆监测模式下，监测站能同时接入16条光缆进行实时监测。

9) 光链路监测模式下，监测站能同时对256条光链路实时监测。

10) 实现光纤通信物理链路的自动识别和逻辑连接。

11) 实现光纤网络系统的图形化、逻辑化展现。

12) 光配故障可直接定位至具体端口或部件。

2.2扩展盘

实现光纤通信波长与实时在线监测波长的波分复用，以及增加智能光纤网络监测站端口，每个扩展盘支持16个监测端口。

2.3智能光纤配线盘

所有尾纤内置光纤编码，支持自动识别端口插拔的光纤配线盘。

2.4智能光纤跳纤

内置光纤编码的跳纤。

2.5智能尾纤

内置光纤编码的尾纤。

2.6管理中心

管理中心提供各类业务应用功能模块，实现整个系统功能的集中呈现，对全光网络各组件的集中识别、管理、监测和故障管控。监测中心符合电网TMS系统设计三级结构及规范，同层由纵向接口实现与上下级通讯管理系统数据交换，同级系统由横向接口与本级公司信息系统实现数据交换，可实现与TMS系统无缝对接。

1 监测中心能同时支持不少于50台监测站；
2 监测中心可对区域内光纤网络可视化呈现和监测。
3 系统能够保存运维历史数据，并提供调用、统计、分析等功能。

三、 应用场景介绍

1、光缆状态预警及故障地理精准定位

在室外光缆接头盒中融入有光纤编码的故障定位器，通过光缆在接头盒处光纤编码的唯一识别，实现光缆以接头盒为光学分界点的分段识别、分段管理、分段监测以及分段故障诊断定位。监测站对光纤网络的管理资源信息、运行状态进行在线实时监测，在故障发生时快速准确地理定位。监测站依托人工标定、PDA输入等方式进行光缆资源信息管理，利用光纤编码解调仪等终端设备进行光缆实时数据分析，当故障发生时，结合系统内置算法确定光缆故障点，最终以GIS地图形式显示光缆故障地理信息，同时将故障点的详细信息（故障类型、发生时间、实际位置等）显示在界面对话框里。故障诊断结果涵盖多种类型故障，光缆故障可定位至±25米范围内，故障诊断时间小于20秒。

2、通信机房内光配智能化

机房内主要采用嵌入光纤编码的智能光纤跳纤以及智能光纤配线，实现机房内各连接点及连接线的智能识别、管理、监测，利用光纤编码的可识别、监测特性实现光纤跳纤、光纤配线等部件的分段识别、管理以及故障诊断。智能配线盘可自动监测光端口状态，实时上传光端口的状态及其编码信息；监测站通过扫描每条光业务通道上的光纤编码信息，可准确识别出光链路上的每个配线组件及其拓扑连接关系，从而实现光链路的自动识别和智能化管理。监测站还可对每条光链路进行在线实时监测和故障诊断，诊断结果涵盖多种类型故障，故障位置可精确至端口或配线部件，故障诊断时间小于20秒。

智能光纤配线系统示意图


3、全光链路管理

对光缆、光纤、光纤跳线、法兰等光链路单元编码化，实现光纤网络系统中各单元的光纤编码识别、监测，以各单元为监测点在线实时监测、故障诊断及精确定位。实时读取光纤链路各组成单元的光纤编码，实现全光路自动录入。对光纤网络系统进行整体集中监控，组建管理中心，实现全光网络各组件的集中识别、智能管理、监测和故障管控。

专家系统：
1. 可对光纤网络未来规模进行预判，规划时给出扩容资源预留建议；
2. 可对所承载的业务进行光链路缺陷排查，尤其是对要求主用路由和备份路由完全隔离的重要业务，自动给出其所经过的光路由是否经过共同的光链路单元、是否经过有物理损伤的光链路单元；
3. 可对点对点业务自动给出光路由建议，合理分配使用光链路资源。

四、 系统优势

1、光纤编码—光链路单元的唯一身份证
    光纤编码作为光纤介质本身的一部分，具有和光纤介质相同的寿命；所有光链路单元内置光纤编码后，均具有唯一“指纹”特性，永不改变。光纤编码为能源行业建立自己的智能光缆行业规范，提供了基础。
2、光纤通信链路全程管理

以光纤编码为基本管理单元，将内置有光纤编码的光缆、光缆接头盒、尾纤、跳纤等的各光纤单元，以光链路的方式全部统一管理起来，实现光纤通信链路的全程唯一识别、图元化管理、实时监测以及故障定位。

3、图元与卫星地图管理相结合的管理界面

将智能光纤配线柜、智能光纤配线盘、智能光纤配线盘端口、智能跳纤、智能光缆故障定位器等以图元形式呈现可视化的动态信息管理界面，结合卫星地图的经纬度化的数字管理界面，给用户提供完善、友好的操作和管理方式。

五、 技术对比

对比项	传统管理	电子标签光配系统	全光链路智能管理系统	备注
识别方式	纸质标签和人工记录	电子标签，有源设备	光纤编码，无源内置，身份唯一，永不改变	电子标签和纸质标签本质上无区别，均为外置标签，需要多人工参与，无法保证准确性
使用寿命	易于损坏和遗失	有源设备，故障率高	光纤介质分子固化，与光纤同寿命	纸质标签和电子标签寿命期限均远小于光纤寿命，电子标签为电子设备，在接近寿命期限后，故障率明显大幅增大。光纤编码，经电科院检测，引起的衰耗≤0.08dB，全寿命周期无变化
适用性	人工填写费工费时	人工外置附加信息	出厂内置光纤编码，现场无需任何操作	光纤编码为逐步建立能源行业的光纤网络系统管理标准建立了基础
识别效率	逐级核对记录资料	人工附加信息联网匹配	实时自动检测，编码自动识别，与通信波段隔离，隔离度60dB	光纤编码基于光栅波长识别，技术成熟，快速准确
更换效率	更换后人工标注信息	更换后人工标注和套环	直接更换无需其它动作	尾纤、跳纤均出厂带光纤编码，更换后，自动识别，提示更新信息
故障诊断	人工排查	人工排查	全光链路自动故障诊断和定位	基于光纤编码，光缆故障定位精度到±25米，机房内故障自动定位到跳纤和尾纤
信息准确性	人工录入，信息准确无法保证	人工标注、套环以及录入，信息准确无法保证	无需人力参与，自动编码检测识别	每根跳纤、尾纤均需要不同人工参与，人为因素越多，准确性越差。采用拉曼等分布式振动传感识别噪声大、准确性差
延伸功能	无	无	具备实现高精度、高灵敏的温度、覆冰、振动传感功能基础	利用全光链路的光栅，使光链路具备高精度温度、覆冰、振动传感和地理定位的功能基础
业务影响	误动业务风险高	嵌入式改造存在误动业务风险	采用单个光纤配线盘独立更换，主备业务分别平移，降低对业务影响	提前集中完成备用光纤链路组建，业务平移10分钟内顺利完成
功能应用	单一管理	单一管理	识别、管理、监测、传感于一体的多功能、全光业务功能；提供基于全光链路管理的专家系统	可对全光链路自动给出缺陷分析，承载的重要业务给出缺陷分析，对光链路给出资源分析

  总体而言电子标签光配系统相对传统管理更智能化和系统化，但是由于其电子标签为光纤外附加的有源设备，需要人为为其附加信息，这在寿命、人力投入、识别效率以及信息准确性上都存在问题，且附加信息的准确性无法判断。全光链路智能管理系统基于光纤编码技术，在尾纤、跳纤等光纤介质上直接内置光纤编码，利用波长进行自动识别、监测和故障诊断，这就将传统的光缆管理、光配管理提升到全光链路的统一管理。