光纜網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計

許濤

【摘 要】本文主要討論了光纜監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計，分析了常見光纜監(jiān)測模式的特點及適應(yīng)場景；系統(tǒng)采用C/S模式，對光纜監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計從中心監(jiān)控站和遠(yuǎn)程監(jiān)測站點兩個方面展開，介紹了主要設(shè)計思路并進(jìn)行了詳細(xì)功能設(shè)計，實現(xiàn)了在不影響正常通信情況下對光纜網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能和工作情況進(jìn)行實時監(jiān)控。

【關(guān)鍵詞】光纜，監(jiān)測，網(wǎng)絡(luò)管理

【中圖分類號】 TN915.07【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A【文章編號】1672-5158（2013）07-0020-02

1.引言

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對帶寬的需求也迅猛增長，因此容量大、抗干擾能力強的光纖通信技術(shù)得到了越來越廣泛地應(yīng)用。但隨之而來的，光纜故障在通信故障中所占的比例也逐年提高，使用傳統(tǒng)的人工巡線方式，顯然不能有效預(yù)防故障發(fā)生，故障產(chǎn)生后也很難及時排除，因此越來越多的運維單位開始重視對光纜故障的有效監(jiān)測[1]。

目前部分外國光通信設(shè)備提供商已開始提供一些較為成熟的光纖在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案，但這些系統(tǒng)往往價格昂貴，引進(jìn)成本極高，而且用戶后期維護(hù)升級也帶來不少困難。因此各運維單位急需一套能適合其線路維護(hù)需求、使用方便、維護(hù)簡單、成本相對較低的光纜監(jiān)測系統(tǒng)。

2.常見監(jiān)測模式

2.1在線監(jiān)測

在線監(jiān)測是采用波分復(fù)用技術(shù)，通過波分復(fù)用器、濾光器以及光開關(guān)等器件來實現(xiàn)對工作中的光纖的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。光傳輸設(shè)備發(fā)出的1550nm的工作光首先發(fā)送到光功率檢測單元，然后通過分光器把光源發(fā)出的工作光分出百分之三輸入到告警監(jiān)測模塊，從而實時反映出光纖的傳輸特性，并能及時掌握傳輸質(zhì)量的變化[2]。

這種監(jiān)測方式能夠準(zhǔn)確反映被監(jiān)測光纖的狀態(tài)，但由于與通信光源使用的是同一根光纖，并且引入了WDM和FILTER等器件，因此整個系統(tǒng)的可靠性會有所降低，但會使成本有所提高。

2.2備纖監(jiān)測

備纖監(jiān)測是利用光纜中富余的光纖實施監(jiān)測，因為備纖上沒有光信號，若要實時監(jiān)測光功率必須提供光源，給測試備纖提供光信號；光源可以采用光端機富余的光源模塊，也可以使用專門的光源設(shè)備[2]。這種方式由于不需要介入正在運行的設(shè)備和線路，因此其可靠性較高，成本較低；但由于測試的是備纖，因此并不能完全反映在線光纖的真實狀態(tài)。

2.3跨段監(jiān)測

一般OTDR的測試距離在100km左右，而實際的光纜傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，比如市話網(wǎng)，兩局間距離一般不超過20km，并且相互串接等等。而OTDR是比較昂貴的激光發(fā)生和后向散射光分析器件，為了充分利用其長距離測試性能，可以在設(shè)計上利用WDM進(jìn)行跨段連接[3]。

3.設(shè)計思路

一套完整的光纜監(jiān)測管理系統(tǒng)，應(yīng)該能對通信網(wǎng)中每一條光纜都能實時監(jiān)控，對于各種故障信息應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的故障等級分類，發(fā)生故障時在監(jiān)控中心屏幕上發(fā)出聲光報警，并在電子地圖上突出顯示故障點的具體位置，同時自動呼叫值班電話或給執(zhí)勤人員發(fā)送短信，進(jìn)而由監(jiān)控中心通知維護(hù)人員立即排除故障。采用該系統(tǒng)能大大地壓縮故障持續(xù)時間，預(yù)報線路隱患，分析網(wǎng)絡(luò)性能，為上級管理部門提供決策依據(jù)。

由于該系統(tǒng)的受眾對象較少，使用人員一般都具備較專業(yè)的計算機、網(wǎng)絡(luò)知識，因此系統(tǒng)軟件考慮采用C/S架構(gòu)，其中監(jiān)測中心端即Server端主要完成數(shù)據(jù)的處理、存儲、下發(fā)以及管理轄區(qū)內(nèi)所有監(jiān)測站；而各監(jiān)測站即Client端主要完成數(shù)據(jù)的采集及其他簡單命令，各站點按照監(jiān)測中心所設(shè)置的監(jiān)測模式、監(jiān)測周期等控制指令運行，可實現(xiàn)實時監(jiān)測、定時監(jiān)測以及人工監(jiān)測等各類監(jiān)測需求。

4.功能設(shè)計

系統(tǒng)主要分即監(jiān)測中心端和各監(jiān)測站點端兩部分：

4.1監(jiān)測中心功能

監(jiān)控中心功能模塊劃分如圖1所示：

（1）地理信息顯示功能：以圖形化操作方式，在電子地圖上按光纜級別分層顯示各類線路信息，突出顯示故障點位置和告警段光纜，可對圖上元素進(jìn)行查詢、編輯等操作。

（2）故障告警功能：光纜發(fā)生故障時，光功率監(jiān)測單元能夠及時、精確定位故障點位置，遠(yuǎn)端監(jiān)測站點啟動OTDR對告警光纖進(jìn)行測試并將測試結(jié)果上報監(jiān)測中心，監(jiān)測中心在收到遠(yuǎn)端監(jiān)測站點上傳的測試數(shù)據(jù)后，及時完成故障分析，精確定位故障點位置，并自動記錄故障的發(fā)生時間及簡要故障情況，發(fā)出本地及遠(yuǎn)程告警，通知值班室并打印故障通知單。

（3）數(shù)據(jù)處理、存儲和下發(fā)功能：接收各監(jiān)測站點上傳的光功率超限報警、OTDR測試曲線，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總處理、保存，并將產(chǎn)生報警的光功率數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供今后分析使用。

（4）網(wǎng)元管理功能：支持對各類網(wǎng)元的詳細(xì)信息可視化顯示，即在網(wǎng)絡(luò)管理拓?fù)鋱D中，這些對象只是用簡單的圖標(biāo)來表示，而把其整個復(fù)雜結(jié)構(gòu)隱藏起來，同時準(zhǔn)確反映出各網(wǎng)元的相關(guān)屬性。

（5）系統(tǒng)管理功能：包括用戶管理、日志管理以及數(shù)據(jù)的備份與恢復(fù)：

①用戶登陸系統(tǒng)需要輸入正確的用戶名及密碼，密碼在數(shù)據(jù)庫中采用密文存儲；考慮到系統(tǒng)用戶的需求及系統(tǒng)安全，系統(tǒng)將置用戶級別，不同等級的用戶擁有不同的操作權(quán)限，普通用戶只擁有瀏覽的權(quán)限，操作員可以進(jìn)行網(wǎng)元管理，超級管理員用戶才具有系統(tǒng)全部權(quán)限。②日志管理主要是記錄用戶登陸后所進(jìn)行的所有操作，以便系統(tǒng)管理員掌握系統(tǒng)的使用情況。③數(shù)據(jù)的備份與恢復(fù)主要是提供對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行定期自動備份或由管理員手動備份，用戶可選擇數(shù)據(jù)庫完全備份和增量備份的方式。

4.2監(jiān)測站點功能

監(jiān)測站點包括遠(yuǎn)程終端控制單元、OTDR模塊、光功率監(jiān)測模塊以及光開關(guān)模塊。

監(jiān)測站點的主要功能及部分指標(biāo)如下：

（1） 遠(yuǎn)程控制功能：該功能通過遠(yuǎn)程控制單元實現(xiàn)，可接收來自監(jiān)測中心的控制指令，執(zhí)行參數(shù)配置、線路測試等操作。

（2）光功率采集功能：通過光功率采集單元獲取光功率數(shù)據(jù)，并分析判斷光纜狀態(tài)，若數(shù)值超過預(yù)設(shè)門限值則進(jìn)行告警并啟動OTDR進(jìn)行線路測試。一個光功率單元最多可同時采集32路光功率數(shù)據(jù)，對0.5db～5db的光功率實現(xiàn)三級門限預(yù)警，采集速率可調(diào)，告警門限也可更改。

（3）故障定位功能：能對大于0.05db的光功率變化進(jìn)行精確定位，分辨精度可達(dá)米級。

（4）告警監(jiān)測、上報功能：若采集到的光功率變化超過預(yù)設(shè)門限，遠(yuǎn)程控制單元將通過OTDR自帶的接口程序?qū)崿F(xiàn)對OTDR的控制，包括測試啟動、數(shù)據(jù)接收等；測試完成后，初步判斷故障原因和類型并進(jìn)行故障定位，同時向監(jiān)測中心上傳告警數(shù)據(jù)，并自動撥打值班電話或發(fā)送短消息通知值班人員。

（5）受控測試功能：各站點按預(yù)設(shè)周期定時采集光功率數(shù)據(jù)，分析光纖運行情況，建立光纖特性檔案，并與參考曲線進(jìn)行比對，提前發(fā)現(xiàn)潛在的故障點。

（6）系統(tǒng)自檢功能：監(jiān)測中心按預(yù)設(shè)周期定期對監(jiān)測站點

的軟硬件情況及網(wǎng)絡(luò)連接情況進(jìn)行自檢，若發(fā)現(xiàn)有軟件故障可遠(yuǎn)程復(fù)位或遠(yuǎn)程升級，若發(fā)現(xiàn)硬件故障則向用戶發(fā)出設(shè)備故障告警。

5.總結(jié)

本系統(tǒng)能夠?qū)饫w網(wǎng)絡(luò)的運行情況進(jìn)行實時自動監(jiān)測，方便了運維信息的管理以及運行參數(shù)配置，能夠?qū)€路故障實現(xiàn)快速定位，并根據(jù)OTDR提供的測試曲線給出測試結(jié)果并進(jìn)行定量分析，通過GIS地圖可以直觀地展示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及故障點位置。但系統(tǒng)仍存在一些問題有待解決，比如突發(fā)大量告警的應(yīng)對以及系統(tǒng)長時間運行后海量數(shù)據(jù)的處理等，這些都需要我們在今后的運維工作實踐中逐步尋求解決方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 張引發(fā)、王宏科、鄧小鵬，光纜線路工程設(shè)計施工與維護(hù)，2002. 8

[2] 尹婧，光纜監(jiān)測系統(tǒng)的三種監(jiān)測方式.山東通信技術(shù)2001.4

[3] 吳聰華，光纜在線監(jiān)測系統(tǒng).光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù)，2004.6