光纖芯在線測試和遠程切換的研究及在電力通信中的應用

唐玉萍

（青海省電力公司信息通信公司，青海 西寧810003）

電力通信網，是電力公司生產、經營、管理等各個系統的承載通信網，同時也是電網繼電保護業務的專用承載通道，直接影響著電網的安全穩定運行。近些年，隨著電網建設的飛速發展以及電力系統設備自動化程度的不斷提升，電力通信網也得到了前所未有的發展，電力通信系統管理運維已邁進了智能化管理模式。各級通信站點的光纜覆蓋率已達到100%，而作為通信傳輸的基礎承載網絡——光纜網絡，其運行維護工作還處在原始的人工維護檢修模式，其工作的煩碎，低效率，受制于地理環境等因素已嚴重地影響了通信調度對通信網絡快速，安全，簡捷可靠的要求。

0 概況

傳統的光纜跳接、性能參數的測試以及光配信息的收集方式，極大制約故障處理速度的同時也大大增加了日常維護的工作量。光纖芯在線測試及遠程交換的研究旨在解決當前光通信行業在運維過程中費時、費力的維護難題，解決光纖網絡從純人工維護的原始模式向光纜網絡的遠程運行維護、資源智能管理的轉變。通過遠程切換縮短故障處理時間、提高工作效率，從而最大限度的保證電網安全可靠運行。

1 光纖芯在線測試及遠程切換系統需要實現功能

1.1 光纜纖芯遠程資源管理

光纜纖芯的遠程測試；通過光纜自配終端把光纜纖芯的損耗參數，跳接資料，業務用途等等實時的上傳到服務器，建立光纜資源數據庫，使光纜資源資料更精確，完善，方便調用。

1.2 光纜資源遠程資源調配

通過光纖芯自動切換系統（OASS系統）對通信節點上的光纜自配終端的遠程控制實現光纖芯的遠程跳接，解鏈或者測試等，迅速實現光纜的遠程運行維護。

2 光纖芯在線測試及遠程纖芯切換系統的設計

光纖芯在線測試及遠程切換系統是結合計算機通信、自動控制、光傳輸及測試技術。光纖芯自動切換系統OASS由子站交換系統和主站端網絡控制系統兩大部分組成。其中子站交換系統完成光纖芯的接入、纖芯交換動作執行、信息采集、指令實現等功能，光纖芯的測試由光測試模塊完成。主站端網絡控制系統完成光纖交換的指令發送、確認和告警處理，以及光纜路由信息的管理、配置、維護等功能。

2.1 系統構成

圖1 子站交換系統結構圖

遠程切換系統由子站交換系統和主站端網絡控制系統組成。

2.1.1 子站交換系統

子站交換系統結構如圖1所示，共由六個模塊組成，主體為中央處理器和交換模塊構成。在本端通信接口模塊上可用PC登陸（受權限管制）控制纖芯交換和查看纖芯交換數據。通過通信接口模塊和主站端進行數據交換以實現主站端的控制數據下傳和本地端的實時數據上傳。

通過通信模塊的通信端口和相鄰子站連接實現相鄰子站間的數據交換，測試模塊完成相鄰子站間的光纜纖芯的測試功能，然后保存和上傳主站數據庫。

基于我們現有的ODF光纖配線架模式，ODF架能滿足我們電力所需求的光纜矩陣和插入損耗等交換參數，但不能實現自動切換，遠程切換和系統數據的實時更新和遠程查詢。理論上實現ODF在機械伺服下完成纖芯的跳接交換完全可行，而市面上由德福科技研發的光纜自配終端就是一種自動ODF終端。基于這種終端，提出應用需求，設計開發光纜自配終端。光纜自配終端是集合纖芯測試、機械伺服纖芯跳接、遠程通信和控制為一體的光纖配線架，用于代替傳統的配線架，實現更多的功能。其中完成纖芯測試功能的光測試模塊可選擇OTDR模式和光源光功率模式實現。

2.1.2 主站端網絡控制系統

主站端網絡控制系統如圖2所示，其主體由主站服務器，主站端通信接口模塊和主站端服務器組成。服務器操作系統通過利用SDH光傳輸網建立的2M網絡通道和子站端通信模塊連接，主站端的操作指令下傳到相應子站來實現子站端的交換操作功能，并把子站端的操作完成數據保存到服務器。

圖2 主站端網絡控制系統結構圖

2.2 硬件結構

主站端服務器、光纜自配終端ASOD、2M協議轉換器。以三個站點為例搭建平臺進行測試，如圖3硬件連接示意圖所示。

2.3 系統功能實現

光纖芯在線測試及遠程交換應用系統通過軟件和硬件系統的有機結合，收集各種智能化模塊實時采集的數據，下發相關指令來實現故障纖芯和備用纖芯之間的自動切換，并可實時監測纖芯的性能質量，上報各級網管中心，從而完成對光纜線路及接入配線部分的立體運行、管理和維護。

當光纖芯在線測試及遠程交換應用系統發現光纜故障時迅速通過網管系統發出告警信息，同時可自動（或手動）啟動纖芯備用切換預案，從而實現最短時間內恢復系統的運行，并提供精準的線纜故障信息，使維護人員準確排除光纜線路故障，從而有效地壓縮了故障時間；同時，也可以預報傳輸系統物理線路的故障隱患，通過統計分析光纜性能，為管理人員提供決策依據。

通過開發的纖芯自動交換系統軟件，實現各接入站點光纖拓撲查詢，拓撲圖編輯功能，光纖資源表在線監測功能，光纖斷開和鏈接、測試功能，軟件調試硬件設備和原點校準功能。

圖3 硬件連接示意圖

3 在電力通信系統中應用場景分析及應用實驗

3.1 在電力通信中應用測試

選擇四級電力通信網西寧城區的三個站點，西寧供電公司中心傳輸站，公園變，小橋變，三個站點之間光纜已成環，在其站點的原有的ODF架上對接安裝上光纜自配終端，將三個站備用纖芯中的8芯接入光纜自配終端。在西寧供電公司傳輸中心站和公園變SDH設備上配置一條155M光路，纖芯是利用8芯備用芯中的2芯。

在西寧供電公司傳輸中心站安裝管理服務器及其管理軟件，通過現成的光通信通道組成專網，完成系統構架，進行本項目的系統測試和試驗。重點對網絡纖芯通道實現備用通道的切換，通過對測試數據分析，論證可行性和實用性。

圖4 模擬測試截圖

通過人為模擬不同的纖芯中斷或光纜中斷，在系統上進行遠程切換操作。安裝在3個通信站點的每套光纖芯遠程交換設備累計操作百余次，每次操作均成功完成，設備未見任何故障。光纖芯遠程交換鏈接速度快，一條光路無論經過幾個節點，均可在短時間內完成鏈接。光纜性能參數測試靈活，可以在任何時候對接入光纖芯遠程交換設備的光纜進行性能參數測試，且時間非常短，僅需3分鐘，即可完成對百公里外的光纜性能測試。同時設備還具備輪巡測試和實時上報功能，使通信運維人員能夠在任何時間掌握到最新的光纜性能數據。具體纖芯切換見圖5所示。

圖5纖芯切換流程圖

3.2 測試結果

3.2.1 光纜纖芯遠程資源管理

通過光纜自配終端隊光纜纖芯的損耗進行測試，并通過已建成的通信網將光纜纖芯的損耗參數，跳接資料，業務用途等等實時的上傳到服務器，使光纜資源資料更精確，完善，方便調用。

2.2.2 光纜資源遠程資源調配

通過工作站對通信節點上的光纜自配終端的遠程控制實現光纖芯的測試、遠程切換，能迅速實現光纜故障情況下的的運行維護。

3.3 應用場景分析

根據光纖芯在線測試及遠程切換系統可實現功能，確定其在電力系統的應用場景，光纜路由受外力破壞嚴重段、重要光纜段、交通不暢的偏遠光纜段均可應用。

4 結語

通過光纖芯在線測試及遠程切換的研究，并在電力通信網中應用測試后，實現了預期的功能。解決了當前電力通信行業中光纜運維過程中費時、費力的維護難題，解決了光纖網絡從純人工維護的原始模式向光纜網絡的遠程運行維護、資源智能管理的革命性轉變。極大地縮短了故障處理時間、提高了工作效率，從而最大限度的保證電網安全可靠運行。