通訊系統中光纜監測相關技術分析

魏世鵬

國家廣電總局五五四臺，河南滎陽 450100

0 引言

通信網是一種使用交換設備、傳輸設備，并將地理上分散用戶終端設備連接起來，實現通信和信息交換的網絡信號交換系統。光纜監測系統則是一種對光纜的光功率進行監控、判斷是否存在信號異常并進行告警的系統。其功能和作用是，對光纜線路進行實時監控和實時信號采集，并對數據進行匯總與比對分析，做出正確的評價，當監測出現告警時，系統將采用多種方式對光纜進行測試，以獲取被監測光纜所產生故障點所在的位置，為線路維護提供科學的支撐，以便及時采取對應措施。

一般來說，當前的光纜監測在用系統，主要由3大部分組成，即監測中心、監測站和操作終端，分3個方面，即信息實時采集、數據分析比對、運行情況評價告警。

1 光纜測量技術

1.1 OTDR

OTDR的英文全稱是Optical Time Domain Reflectometer，中文意思為光時域反射儀。OTDR是利用光線在光纖中傳輸時的瑞利散射和菲涅爾反射所產生的背向散射而制成的精密的光電一體化儀表，它被廣泛應用于光纜線路的維護、施工之中，可進行光纖長度、光纖的傳輸衰減、接頭衰減和故障定位等的測量。

1.2 光纜測量技術的基本原理

現行的光纜測量技術，是基于對光纜特性進行測量的技術，是一種光時域反射（OTDR）測量技術的研究。其基本的工作方式是以連續的高能量激光脈波，先射入光纖，然后測量回波強度和時間，再根據計算分析激光脈波在光纖中傳輸的距離。這一點，與雷達的工作方式相似。

具體來說，脈沖發生器發出脈沖驅動激光二極管，經方向耦合器，射入光纖，再經過耦合器進入光電探測器轉換成電信號，信號放大，結果顯示分析。如果出現信號告警，則可以測試出光纖的長度、接頭損耗、斷點位置、連接器等各種參數。

根據公式：d=（c×t）/2（IOR），就能精確測量出距離。

式中：c是光在真空中的速度，而t是信號發射后到接收到信號（雙程）的總時間（兩值相乘除以2后就是單程的距離），IOR是光纖的折射率（這個是廠家測量提供的）。

2 監測系統的技術方案分析

現行的光纜監測系統的技術方案主要分二種，一種是在線監測，另一種是離線監測（也叫備纖監測）。

相比于離線監測，在線監測更為復雜，是一種采用波分復用技術，即將測試波和工作波復合在一起，射入光纖，工作波正常工作，測試波則擔負起監測任務其中，二種波共享一種工作介質，但因波長不同，互不干擾，互不影響。

這種監測技術最明顯的優勢是測試直接反應光纜纖芯的工作狀態，但也還存在明顯的不足：一是需要增加波分復用模塊和OTDR 雜光濾波模塊，工作設計更加復雜且投資明顯增加；二是兩種波長的光波同時運行，需要在光纖中插入光器件，引入了插入損耗和故障點，可能會對在用業務將有直接影響；三是如果對已有系統進行改建，影響太大，對主要干線來說，通信業務會導致中斷或者造成巨大的經濟損失。

鑒于此，在現行的光纜監測中，很多都是采用的離線監測方案，即對同一光纜的備用纖芯進行測試，而不直接對使用光纖測試。因此，通過測試備用光纖就可以基本上能夠反映工作光纖的基本性能，在成本、安全性和可維護性等方面，離線監測系統更容易為各方所接受。

3 監測站點（RTU）與監測路由選擇分析

3.1 監測站點及路由選擇

通信網是一個具有環路相切的網格型網絡結構。由于通訊系統的特殊性，變電站和供電所即為通信的通信站點，而且所有的變電站通信業務都必須具備光纖環路保護，這樣在光纜線路的切點或者是匯接點處正好是設置RTU 的站點，可以采用光開關來實現對盡可能多的方向進行監測，充分發揮監測站的功能。

3.2 復雜網絡結構中分支路由選擇

通信光纖網絡結構并不是簡單的幾個站點組成，而是有幾十或者上百個站點組成的一個巨大且復雜的網絡，分支線路和環路節點多。

在監測中，要對主干線路和分支線路進行全面監測，必須根據網絡拓撲結構配置多個監測站。目前現行的做法是采取備纖迂回法和光開關級聯法。既減少了使用光開關的數量，降低監測成本，又大大降低對外加光開關設備引起的額外線路損耗。

4 光纜地理長度與測試光纖長度的對應變換

在實際施工中，為了保證光纜的斷纜熔接或者以后一些遷移，每隔一定的距離和進站都會采用一段余纜。由于測試長度是按地理緯度換算的，而故障點的出現是在實際的線纜上產生的，這樣一來，測試光纖長度與地理長度就會有不同的差別，即測試路由就與實際的地理路由就不一致，這就要求我們要做對應的變換。

一般情況下有如下的兩種方式：一是按比例縮小測試光纖長度，即對測試光纖整條實際長度與測量的實際距離按比例縮小變換。但如果光纜余纜分布誤差太大，則誤差會很大。二是對余纜點進行特殊處理，在地理長度運算時將余纜的長度也進行運算，并將實現地理長度與測試光纖長度的對應。

當然，在實際的應用中，還有許多存在除余纜外的影響因素，這就要求我們根據實際的情況，結合線路資料進行靈活處理，盡可能減少誤差。

[1]弓偉才.通信網監控系統方案[J].中國科技博覽，2009(32)：112.

[2]王嫣華.光纜測量及熔接[J].黑龍江科技信息，2008(29)：19.