基于波分復(fù)用技術(shù)的保護(hù)專用光纖實時在線監(jiān)測系統(tǒng)

蔣凱明

（國網(wǎng)河北省電力公司石家莊供電分公司，石家莊 050051）

1 概述

目前，光纜上傳輸保護(hù)信息使用的通道有復(fù)用2M 通道和保護(hù)專用光纖通道2種，使用的光波長是1 310nm 或1 550nm。復(fù)用2 M 通道可以通過通信光網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)光設(shè)備或光纖發(fā)生故障時，網(wǎng)管系統(tǒng)可準(zhǔn)確判斷出是設(shè)備故障還是光纖故障，并發(fā)出告警，通信調(diào)度會及時通知相應(yīng)的設(shè)備維護(hù)班組進(jìn)行處置。保護(hù)專用光纖通道是通信部門提供兩芯光纖，由保護(hù)設(shè)備運維部門直接將光纖接入保護(hù)裝置，光纖無法接入通信網(wǎng)管系統(tǒng)。當(dāng)保護(hù)設(shè)備或光纖發(fā)生故障時，通信網(wǎng)管不會發(fā)出告警，通信調(diào)度不能及時發(fā)現(xiàn)，只能通過變電站運行人員發(fā)現(xiàn)保護(hù)設(shè)備告警來申報，但通信調(diào)度不能準(zhǔn)確判斷是光纖的故障還是保護(hù)設(shè)備的故障，只能等保護(hù)設(shè)備運維人員去站端處置后，才能反饋是否為光纖故障，如是光纖故障，這時通信調(diào)度才能派出通信人員處理光纖故障，導(dǎo)致故障處理時間延長。

波分復(fù)用（wavelength division multiplexing，WDM）是將一系列載有信息、但波長不同的光信號合成一束，沿著單根光纖傳輸，在接收端再用某種方法，將各個不同波長的光信號分開的通信技術(shù)。保護(hù)專用光纖在線監(jiān)測，是利用WDM 裝置，通過在站端增加相應(yīng)的設(shè)備，有效解決保護(hù)專用光纖不能實現(xiàn)網(wǎng)管實時監(jiān)測的問題。

監(jiān)測系統(tǒng)在A 站通過WDM 將監(jiān)測光源發(fā)出的1 625nm 光信號耦合入光纖，在B站通過WDM將1 625nm 光信號分出光纖，通過光功率計對此光信號的功率進(jìn)行探測，從探測到的光功率變化判斷被監(jiān)測光纖是否中斷，并將探測結(jié)果實時傳送到通信調(diào)度網(wǎng)管中心的監(jiān)控服務(wù)器上，明確了是否由于光纖中斷引起保護(hù)顯示故障，保證了保護(hù)裝置故障的正確處理。

2 在線監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)實現(xiàn)

2.1 技術(shù)方案

WDM 為成熟技術(shù)，目前已在光通信領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。該在線監(jiān)測方案采用“特殊光源＋WDM 裝置＋光功率計”的技術(shù)方案部署，利用光信號的波分復(fù)用原理，將主系統(tǒng)的1 310nm 或1 550nm 波長信號與光源的特殊波長（目前采用1 625nm 波長）信號通過WDM 合波后在同一根光纜纖芯中傳輸，并在對端通過WDM 將2個波長的信號進(jìn)行分離，1 310nm 或1 550nm 波長的主系統(tǒng)信號傳送至主系統(tǒng)處理，1 625nm 波長信號分離至光纖在線監(jiān)測系統(tǒng)的光功率計（OPM）監(jiān)控處理，實現(xiàn)了傳輸系統(tǒng)纖芯故障與保護(hù)設(shè)備故障的有效甄別。

同時光纖在線監(jiān)測系統(tǒng)的部署，也實現(xiàn)了光纖性能的實時監(jiān)測，一旦被監(jiān)測光纖出現(xiàn)劣化，能及時通過中心機(jī)房的網(wǎng)管系統(tǒng)預(yù)警，通信調(diào)度可及時發(fā)現(xiàn)光纖隱患，安排維護(hù)人員處理，防患于未然，增強通信系統(tǒng)的可靠性。

技術(shù)上預(yù)留有OTDR 接口，后續(xù)可通過對現(xiàn)有系統(tǒng)的改造擴(kuò)容將內(nèi)置OTDR 模塊的工控機(jī)進(jìn)行集中式部署，實現(xiàn)對光纜中斷后的第一時間斷點智能定位，全面實現(xiàn)光纜性能監(jiān)測＋斷點智能定位功能，并將斷點的位置信息以網(wǎng)管、郵件、短信等多種方式發(fā)送至光纜維護(hù)人員，有效縮短光纜故障處置時間，極大提升了光纜維護(hù)效率。

2.2 系統(tǒng)原理

系統(tǒng)的工作原理如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)工作原理示意

光源和光功率計分別部署于被監(jiān)測光纜的兩端，保護(hù)專用光纖的2根光纖以其中的A 站發(fā)B站單根光纖為例，在A 站ODF 前的位置部署1 套WDM 裝置，將SDH 主 系 統(tǒng) 的1 310nm 或1 550 nm 波長信號與光源的1 625nm 波長信號合波后在同一根光纜纖芯中傳輸至B 站，在B 站ODF 后部署1套反向放置的WDM 裝置，將合波信號中的不同波長信號進(jìn)行分離，1 625nm 波長的監(jiān)測信號被分離至OPM 來進(jìn)行探測，以探測到的光功率變化來判斷光纖的狀態(tài)，另外一根光纖同理。因此，監(jiān)測2個站點間2根在用纖芯，共需要1套雙光口的發(fā)送光源和接收光功率計和4個WDM 裝置。

2.3 軟件監(jiān)測

光纖在線監(jiān)測系統(tǒng)支持集中網(wǎng)管，為此開發(fā)了網(wǎng)管監(jiān)測軟件OLMScape，安裝在中心機(jī)房的網(wǎng)管服務(wù)器上，通過網(wǎng)管對所有配置設(shè)備在線監(jiān)測并實時顯示在屏幕上。該軟件具有簡單、直觀的圖形化操作界面，使用簡潔方便。通過網(wǎng)管界面可直接讀取被監(jiān)測光纖的衰耗信息，實現(xiàn)對在用光纖的實時監(jiān)控，一旦光纖的衰耗值大于設(shè)定的門限，系統(tǒng)會及時進(jìn)行預(yù)警。同時，實現(xiàn)了對光纜的監(jiān)測，當(dāng)光纜中斷時，保護(hù)專用光芯中斷，監(jiān)測系統(tǒng)會發(fā)出告警與標(biāo)示信息，通信調(diào)度通過該系統(tǒng)網(wǎng)管和通信網(wǎng)管系統(tǒng)的綜合判斷，可準(zhǔn)確的判定是單芯故障還是光纜中斷故障。

3 在線監(jiān)測系統(tǒng)的功能實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)實施步驟

光纖在線監(jiān)測系統(tǒng)的實施主要由設(shè)備安裝、網(wǎng)管系統(tǒng)建立與割接上線3個步驟。

a.設(shè)備安裝。光纖在線監(jiān)測系統(tǒng)站點設(shè)備為緊湊型1U 機(jī)框，安裝方便，節(jié)省空間，可就近安裝在SDH 主設(shè)備機(jī)柜或附近機(jī)柜內(nèi)。支持2路－48V電源接入。

b.網(wǎng)管系統(tǒng)建立。網(wǎng)管系統(tǒng)OLMScape設(shè)立在網(wǎng)管中心，與各站點間可通過綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)或2 M通道連接。在對兩端站點的物理設(shè)備實現(xiàn)連接與正常管理后，再在網(wǎng)管上建立纖芯系統(tǒng)的邏輯關(guān)系，即可實現(xiàn)對在用纖芯的實時監(jiān)測。

c.割接上線。上述安裝與調(diào)測工作完成后即可申請進(jìn)行系統(tǒng)的割接上線，由于必須介入在用主系統(tǒng)，因此割接入網(wǎng)過程中在用系統(tǒng)會短時通信中斷，以完成所有的尾纖重連與系統(tǒng)介入。

3.2 安全控制措施

a.光纖在線監(jiān)測系統(tǒng)的部署使用WDM 裝置、光源、光功率計等器件，其中只有WDM 裝置會介入主系統(tǒng)光路，而WDM 裝置本身是無源器件，不需供電工作，可靠性高，發(fā)生故障的概率極小，可有效保證在用系統(tǒng)的運行安全。

b.系統(tǒng)采用高可靠性和高穩(wěn)定性的光源及光功率計，而且這2種器件是獨立在主業(yè)務(wù)信號之外的，因此即便其發(fā)生故障也不會對主業(yè)務(wù)信號產(chǎn)生任何影響。

c.設(shè)備本身對業(yè)務(wù)光信號完全透明，在主系統(tǒng)的發(fā)射端和接收端之間引入的附加損耗最大值為3 dB，在設(shè)計時保證接收機(jī)的接收功率在合適的接收范圍，不會影響在用設(shè)備的可靠運行。

4 在線監(jiān)測系統(tǒng)的測試試驗

目前，該系統(tǒng)已安裝于國網(wǎng)河北省電力公司石家莊供電分公司地調(diào)主站與維明變電站之間。在維明變電站和地調(diào)各布置了1 套WDM 裝置（該WDM 裝置中集成了光源和光功率計），將光源接SDH 的尾纖斷開，并接入WDM 裝置的輸入端，輸出端接1根尾纖至SDH，另1根光纖同理布置。在地調(diào)安裝1臺服務(wù)器，并在服務(wù)器上安裝監(jiān)測網(wǎng)管系統(tǒng)。

設(shè)備開通后，進(jìn)行了2項測試試驗：模擬光纖中斷故障，在站端將其中的1根尾纖斷開，監(jiān)測網(wǎng)管上尾纖監(jiān)視狀態(tài)由正常的綠色變?yōu)榧t色，并發(fā)出聲音告警，將2根尾纖同時斷開，2根尾纖監(jiān)視狀態(tài)均由綠色變?yōu)榧t色，并發(fā)出聲音報警，同時通信系統(tǒng)網(wǎng)管上發(fā)出LOS（信號丟失）告警，表示光纖中斷；模擬光源或光功率計損壞，將WDM 裝置上的光源和光功率計電源斷開，監(jiān)測網(wǎng)管上尾纖監(jiān)視狀態(tài)由正常的綠色變?yōu)榧t色，并發(fā)出聲音告警，而通信網(wǎng)管上并未發(fā)出告警，表示光纖通道正常。測試證明，該系統(tǒng)可實現(xiàn)對保護(hù)專用光纖的實時在線監(jiān)測。

5 結(jié)束語

光纖實時在線監(jiān)測系統(tǒng)不僅適用于光纜的監(jiān)測，更適用于保護(hù)專用光纖和其它需要監(jiān)測光纖的監(jiān)測，且不占用空余纖芯資源。該監(jiān)測系統(tǒng)兼容性強，對光信號透明傳輸，兼容不同廠家、不同速率的光通信系統(tǒng)，主系統(tǒng)容量、速率升級均不需對監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行軟、硬件改動，可通用于各種通信主系統(tǒng)中。