光缆线路监测管理系统简单化

光缆线路监测管理系统

   光缆线路监测系统是针对光缆线路的集中监控、测试系统。光缆监测系统是电信管理网（TMN）中传输管理子网的一个系统。光缆监测系统实现光缆故障的自动定位，为线路的运行维护人员提供一个自动化的维护与测试平台。更为重要的一点，光缆监测系统通过日常的测试，长期分析光缆网络的运行质量，及时发现网络中存在的隐患，实现光缆的预防式维护。对光缆线路运维的用户来说，一个真正有价值的光缆监测系统，至少需要在经济性、安全性和易用性三个方面都能够满足要求。除此之外，系统还需要具备良好的可扩展性和兼容性，便于系统的维护。

光缆线路监测系统的历史演进



基于轮询的方式


   即周期性测试方案，系统针对监测范围内的光缆网络中的每一条或每一组光缆段，逐一选择相应的光纤测试链路，启动OTDR进行测试，判断当前测试的光缆段是否有故障。轮询方案的优势在于成本低，除了OTDR仪表和光开关，不需要再部署其他硬件，但这种方案的劣势也很明显：

   1）无法及时发现光缆故障，因此也就无法实现故障的实时定位。

   2）OTDR仪表或者光开关的损坏会导致大面积光缆监测失效。





光开关+光源+OPM（光功率计）的方式


  OTDR+光开关+光源＋OPM（光功率计）的方案，是以前采用较为普遍的监测方案：光功率实时监测，把光源放置在在被测光缆的一端，并向光缆中的一根备纤发射功率稳定的测试光，在光纤的对端使用OPM测试光功率，如果光功率异常变化，则切换光开关到相应的监测通道，启动OTDR进行测试。

   这种方案基本上可以实现对光缆故障的实时监测。因为光缆出现异常或者中断时，承载光源的备纤也会同时变化，从而被OPM检测到。这种方案可以实现光缆故障实时监测，但是由此带来了另一些弊端：

   1）光源发出的测试光需要占用光纤资源。

   2）系统中至少存在光源、OPM等硬件，当系统具备一定规模时，维护非常困难，而且系统建设投资会随光缆网络的扩大而急剧增加。





分光器+OPM（光功率计）的方式


  基于OPM和分光器的方案是指在已经承载业务的光纤上放置一个分光器，从光纤业务信号中分出一部分（如总功率的3%）到OPM，由OPM监测被分出的小功率光信号的变化情况。如果OPM监测结果异常，系统则认为该业务光纤对应的光缆段可能发生故障，从而启动OTDR对相关的光缆进行测试。这种方式取消了光源的配置，也减少了备纤的占用，但是也带来了新的问题：

   1）传输业务光纤增加了一个光器件（分光器），也就增加了一个潜在的故障点，使传输系统的可靠性有所下降；而且在系统部署的时候需要大量的割接活动，在每两个传输设备之间都要有一次割接，可操作性极差。

   2）与方案二类似，系统部署时需要配置大量的OPM及分光器等硬件设备，光缆监测系统的建设成本和扩容成本也随之增加，分布放置的OPM和分光器也会增加系统的维护成本。




分布式多通道OTDR的方式


   鉴于上述三种常见方案的弊端，业内专家又提出了分布式光缆自动监测方案：基于多通路OTDR的分布式模块构架，综合光缆监测和光缆资源管理为一体的方案。针对光缆线路配置独立OTDR模块，分布式高性能OTDR模块对光纤链路进行实时在线测试。分布式光缆监测方案取消了分光器、光源光功、光开关的配置。分布式光缆自动监测方案相对传统光缆监测方案有如下优势：

   1）单纤单端测试，节省光缆资源。只需在一端配置OTDR模块对待测光纤进行测试即可。然而，传统方案需要OTDR和光功率监测两根光纤，在远端必须配置光源，随着监测光缆的数量越多，造成的光缆资源浪费越大。

   2）分布式结构，独立监测。分布式光缆监测采用多通路OTDR，各光纤链路独立测试、互不影响。如果一个OTDR损坏只会影响单根光纤的监测；而以上方案中一个OTDR损坏会导致大面积的光纤监测失效。

   3）简化系统结构，降低故障隐患。分布式监测方案不用配置光开关、光源、OPM、分光器，省略了光功率告警作为启动OTDR测试条件的方案。那么，系统整体的故障隐患较少，便于系统的运行维护。因为，配套附属配件越多，故障隐患就越多。





选项对比


  一直以来，光缆监测系统核心部件OTDR模块的价格高是光缆监测系统建设成本居高不下的主要原因。各厂商为了降低价格，就要尽量减少OTDR模块数量。以上方案，通过光开光切换多条链路的方式共享OTDR，引入了光源光功的切换监测等方式，以减少OTDR模块的数量。但是，以上方案是以缩减核心部件OTDR为代价的，不可避免的带来了光纤资源浪费、系统故障隐患增多、光开关级联过多等缺陷。

   光缆监测技术日新月异，随着OTDR模块的价格越来越低和实时监测性能越来越高，使得分布式光缆自动监测方案不仅成本下降，而且性能更优越。







监测方式介绍

   光缆线路监测管理系统的监测方式按照监测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。在线监测：监测方式的一种，在不影响正常通信的情况下，能同时对光纤进行监测；离线监测：监测方式的一种，在通信业务中断的情况下，对故障光纤进行测监测；备纤监测：监测方式的一种，对光缆中无业务光纤进行监测。

   光缆线路监测管理系统的监测方式应根据工程情况和维护体制等因素综合考虑选择。在目前，在线监测和备纤测试是业界主流的监测方式：

   


在线监测方式

   在线监测方式：利用波分复用的技术，使测试波长与工作波长复合到一起，共享物理介质（光纤）来进行测试的一种方法。这种测试方法的优势在于可以直接反映在用纤芯的情况，对于接头故障，部分断纤的情况都可以测出来。但这种方式的弊端也非常明显：

   1) 需要增加WDM模块分合波，同时还要在设备之前增加FILTER模块滤掉OTDR的杂光，这些光器件会使系统成本大大增加

   2) 增加的光器件给系统引入了插损和故障点，对传输性能和可靠性有潜在影响，而当OTDR启动测试时，大功率的OTDR测试光和业务信号在同一介质中传输，对在用业务有直接影响

   3)在系统部署时，需要大量割接承载有业务的光纤，对于承载了重要业务的光纤来说，这种频繁割接几乎是运营商所无法接受的。






   



备纤监测方式

   备纤监测是监测方式的一种，对光缆中无业务光纤进行监测。在谈到备纤监测方式的时候，有必要先了解一个事实：从理论上来说，一根光缆里的所有纤芯，不论是否使用，其受环境影响的程度和物理特性的变化大致相同，例如：外力作用、湿气渗透、线路受潮或线路断损等，所表现出的性能数据的改变情况基本相同。因此通过测试备纤的性能基本上可以反映整根光缆包括工作光纤的性能。根据Bell core的测试结果，大约有96％的光缆故障会影响光缆中的所有纤芯。因此测试了光缆中的一根纤芯，就基本上可以间接反映出整根光缆的情况。这个结论非常重要，因为它是光缆监测系统的备纤监测方式的理论基础。

   备纤监测在测试光纤链路中独享物理介质，即测试光与传输业务在同一根光缆的不同纤芯中传输，测试光与业务光物理上隔离。这种方式的优势在于成本低，部署方便，安全性高。弊端在于：1) 测试结果无法直接反映在用纤芯的情况。2) 测试光需要占用被测光缆中的一根备纤。



图片

图 在线测试方式和备纤测试方式


监测方式对比

   备纤监测方式毫无疑问更有竞争力，毕竟光缆监测系统是一个光缆辅助维护系统，目的是减少传输故障时间，如果这个系统又为传输系统新引入了故障点，恐怕就得不偿失了。而且备纤监测方式的建设成本和部署成本比在线监测方式低的多，同样的投资预算，采用备纤测试方案可以监控更大范围的光缆。总之，通过备纤测试的方式不论是在成本，还是在安全性、可维护性方面，都要远远优于在线测试。






方案优势






单纤单端测试，节省光缆资源：只需在任一端配置OTDR模块对光纤进行测试即可；

分布式结构，独立监测：分布式光缆监测采用多通路OTDR，各光纤链路独立测试、互不影响；

简化系统结构，降低故障隐患：分布式监测方案不用配置光开关、光源、OPM、分光器；