通信光纜線路的監測和保護

1光纜線路監測簡述

光纖是由很脆弱的玻璃制成，通常其外徑為125um單模光纖的纖芯只有7-8um，多模光纖的纖芯也僅為50um，雖然光纜本身利用FBT加強芯、油膏和塑料外護套等保護光纖，使光纜具有了一定的抗外力強度。但由于大建設時期伴隨的野蠻施工、強烈的外力的沖擊、加之光纜自身的原因如接頭盒的開裂、進水、腐蝕和光纜自然老化等因素，還會常常導致光纜傳輸系統的故障。

光纜通信的中斷不但給通信運營企業造成直接的經濟損失，而且還將造成極大的社會影響，給人民生活帶來不便。因此，保證光纜通信的暢通至關重要，搶修維護光纜在通信中具有十分重要的意義。

傳統人工光纜維護方式基本的流程如下：故障發生后，光端機發出告警，機務值班人員通知光纜維護單位，光纜維護人員驅車至故障局所機房，用OTDR測試，判斷大概障礙位置，驅車趕至故障地點，現場確定故障點，最后進行搶修。

可以看出，傳統人工維護方式比較原始、比較落后，其缺點主要表現為：

A、由于機房值班人員只能從端機上得知系統有障礙，但無法判斷故障點，具體故障點必須等到線務人員趕到機房用OTDR進行測試以后才能確定故障點，造成故障歷時過長；

B、由于光端機告警不能判斷是設備障礙還是線路障礙，因此，常常發生誤告警，增加了光纜維護人員無謂的勞動；

C、不能預防故障的產生，特別是對光纖的逐步劣化，傳統的維護方式根本沒辦法發現。

目前我國信息容量的90%以上是通過光纜線路傳送的。隨著光纜數量的增加以及早期敷設光纜的老化，光纜線路的故障次數在不斷增加，傳統的光纜線路維護管理模式的故障查找困難，排障時間長，影響網絡的正常工作。雖然現有環網保護技術可在一定程度上能繼續保證業務的暢通，但可以看出，由于線路維護仍然采取傳統的方式維護搶修，線路故障恢復歷時均較長，出現業務故障的隱患仍然存在。因此，實施對光纜線路的實時監測與管理，動態地觀察光纜線路傳輸性能的劣化情況，及時發現和預報光纜隱患，以降低光纜阻斷的發生率，縮短光纜的故障歷時顯得越來越重要。

光纜線路監測的目的和過程，監測就是通過對設備狀態信息進行采集，將采集的數據進行匯總與分析，并對設備運行狀況進行有效評價，從而發現設備的故障與潛在故障的全過程。監測是維護的基本行為，有了監測才能對設備進行科學的維護。監測包含以下三個過程：其一，信息采集。獲取足夠的信息是對被監測對象所處狀態進行了解的第一步，沒有信息采集過程，監測就無法進行。信息采集可以是定時的，也可以是連續的、不間斷的。其二，信息數據的匯總與分析。如果只進行數據的采集而不進行統計和分析，就不可能揭示各種現象的本質，就不可能發現問題與規律，也就很難真正實現監測的目的。其三，對設備運行狀況進行有效的評價和診斷。監測是維護的基本行為，維護所追求的中心目標就是診斷。診斷是以監測為基礎，同時診斷也應該是監測行為的一個組成部分。有效評價和診斷是建立在數據統計與分析基礎之上的，如果沒有一個科學的分析和評價體系，就很難對故障進行有效判別，特別是對于潛在故障的判定。因此，監測一定是包含了數據采集、分析、評價和診斷的一個全過程，其目的是發現設備的故障與潛在故障。

2光纜線路監測的發展概況

2.1三個歷史階段

光纜監測發展的歷程、現狀光纜監測技術發展經歷了三個歷史階段：

第一階段在20世紀80年代，當時光纖剛剛大規模應用，由于都是新上的光纖網絡，出現問題的機率不是很多，大部分光纜故障和隱患是人為故障和破壞。因此，當時光纜監測系統剛剛提出理論，方式還比較原始，只能依靠光端機的事后無光告警，采用手提光時域反射儀（Optical Time Domain Reflectometer，簡稱OTDR）或采用OTDR巡檢的技術來進行光纜監測。其主要缺點是：TDR的磨損太快。

第二階段在20世紀80年代末到20世紀90年代末，隨著光纖技術的飛速發展和大規模應用，這幾年光纜用量以30%的速度遞增，與此同時，原來較早的一部分光纖由于劣化以及人為故障等原因，光纜故障開始變得比較突出。這時，光纖監測技術開始成熟，采用光功率計（Optical Power Meter，簡稱OPM)實時監控+OTDR測試方式，實現了實時監控。但缺乏在線、跨段測試能力。

第三階段在20世紀末到21世紀初期，隨著全光網絡設備與技術的發展，尤其是現在世界范圍內的光纖通信和光電子產業進入了一個新的時期，基于先進光器件和光信號處理技術的全光通信網絡技術與設備，徹底改變了整個有線通信網絡的面貌。這時，采用波分復用（Wavelength Division Multiplexing，簡稱WDM）和密集波分復用（Dension Wavelength Division Multiplexing簡稱DWDM）等技術與OTDR技術相結合對光纖進行監控，它克服了前二代的缺點。在經歷了這三個階段后，光纜監測技術逐漸成熟。

2.2國內外發展狀況

目前國內外的光纜監測幾乎都是采用網絡技術、數據庫技術、地理信息技術來實現對光纖網絡的集中監控及資源管理。在體系結構上，一般采用三級結構，將光纜監測系統劃分為監測站、區域監測中心、總監測中心三個級別。

在光纜監測管理中，通過監控專用的多路光功率計、OTDR設備、光開關結合，實現對光纜的監測。監測方式有備纖監測和在線監測兩種：一是利用光纜中的備用光纖對光纜進行監測，其原理是通過自備的激光光源及分光器將激光分別送入不同光纜的監控備用光纖中，在光纜的另外一端使用專用光功率計實時檢測光纖中光功率的變化情況，當光纜發生劣化或斷裂時光功率會隨之變化，由此實現對光纜的監控。二是使用光纜中的業務纖進行在線監測的方式。系統采用先進的光時域反射儀（OTDR）將測試光通過波分復用器（WDM）和光開關耦合到業務纖中對光纖進行測試。

國內外光纜自動監測系統主要技術特點是：快速故障定位；告警工作流程管理；具有多種測試種類：點名測試、定期測試等。光纜自動監測系統經過長時間的開發、應用和不斷的完善，己經成為我國干線光纜維護工作中重要的故障定位手段，在全國的干線網的維護中發揮著巨大的作用，但由于技術及其他原因，系統本身還存在一定的局限性，主要就是光纜的監測沒有和網絡相結合，監測系統雖然能提供自動告警，但只能被本地的監測站接收，而監測中心無法實時獲知，造成檢修的延誤。另外監測系統沒法實時提供詳細的監測站報告，都需要人工的處理。所以，光纜監測系統尚待完善。

3光纜線路的保護

光纜線路的保護保護是實施各種有效措施以提高光纜線路抵抗各種不安全因素的能力，從而提升線路可靠性的過程。在對光纜實施保護的過程中，對于各種不安全因素的控制主要包括以下幾個方面：

1.對線路周邊環境的保護，避免或盡量降低人為活動、外力施工、自然災害等對線路的影響；

2.對光纜線路的各種設施和資料的保護，包括各種光纜附屬設施、光纜路由圖、標石距離對照表等；

3.對光信號傳輸的保護，通常需要實施光纜路由保護和電路保護等措施來進行加強。光纜路由保護和電路保護系統的實施，通常是一個建設過程，而對線路周邊環境的保護和對光纜設置資料的保護，則是具體的維護措施，屬于維護范疇，因此保護既屬于建設活動同時也是維護活動的具體措施。

光纜線路的保護可以分為基礎性保護、路由保護和電路保護三個層次。

基礎性保護也可以稱為預防性保護，具體包括對光纜線路周邊環境的治理、線路整治、標石整治、線路資料整理、護線宣傳等內容。之所以稱為基礎性保護，是指這一部分保護工作為線路維護的基礎性工作，是確保線路正常運行的必備條件。一切保護工作的開展都要以基礎保護為基本出發點。之所以又稱其為預防性保護，是指通過基礎保護工作，可以有效提高線路正常運行的可靠性指標，并可有效預防故障的發生。

路由保護是指對重要光纜線路進行雙路由備份，當一條路由線路的通信質量劣化到臨界值或發生阻斷時，將其所承載的數據通過備份路由線路進行傳輸，并及時對故障路由線路進行修復。路由保護的重點是主/備路由不能采用同一條光纜線路，否則當整條光纜發生阻斷故障時，就無法起到路由保護的作用。

電路保護是對光纜線路進行雙電路備份，當一條電路的通信質量劣化到臨界值或發生阻斷時，將其所承載的數據通過備份電路進行傳輸，并及時對故障電路進行修復。

4結束語

監測和保護都是維護的基本行為，但是兩者的目的不同，監測是以發現故障和故障隱患為目的的活動，通過監測，盡可能及時發現故障隱患。而保護既是防患于未然而采取的建設活動，同時也是降低故障歷時、確保通信正常而采取的應急措施。預防性保護工作的部署和實施必須建立在對監測數據的統計分析基礎之上，需要根據具體的數據對保護工作進行指導，因此沒有監測就談不上保護。在維護生產活動中，監測是保護的前提條件，保護活動是對監測結果采取的具體維護措施，是監測的延續。監測和保護之間是先監測后保護的關系，兩者在維護中缺一不可。

隨著信息技術的發展和人們對高速數據業務、圖象業務的迫切需求，高速因特網、多媒體視象等寬帶業務的接入，我國的光纖傳輸網將會繼續得到持續快速發展。光纖接入網的建設原則是光纖盡可能接近用戶，即光纖到路邊（FTTC）、光纖到大樓（FTTB）、光纖到小區（FTTZ）、光纖到戶（FTTH），這將使光纜傳輸網發展得更加復雜和龐大。同時，人們對通信質量、服務質量的要求也會越來越高。光通信技術的發展，將使光纖傳輸信息的能力越來越大，單位時間的線路阻斷會造成更大損失。因此，光纜線路監測的重要性將更加突出。如何進一步提高光纖通信的可靠性，如何更及時有效地對光纜線路實施監控與管理，準確地捕捉故障征兆，防止線路阻塞已經成為一個人們關心的話題，也因此使光纜線路監控與管理系統成為通信市場的一個新亮點，而得到空前的發展。