光缆综合监测系统介绍

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1 概述
    光缆综合监测系统是江苏中北通信息技术有限公司根据用户对光缆网络多方面的需求，开发出的最新一代光缆网络综合监测的系统级产品。   
    光缆综合监测系统集实时监控、测试、告警、信息处理、业务管理、网络资源管理于一体。系统实现了对光缆通信网络的24小时不间断监控；光缆一旦发生故障，系统能及时准确地发出告警，并在电子地图上显示相应故障点的位置，发送故障信息到维修人员手机，有效缩短了排障的时间；能及早发现光缆隐患，提高光缆网络运营质量；系统提供了全面的光缆资源管理功能、强大的测试功能和数据统计分析功能等，协助用户轻松实现光缆网络的开通、运营和维护。

1.1 名词解释
    OTDR——光时域反射仪
    OSW——光开关
    OPM——光功率计
    LD——激光源
    WDM——合波器
    Filter——滤波器
    Splitter——分光器

1.2 光缆综合监测系统的特点
    光缆综合监测系统监测与管理的对象是主干网、城域网、接入网、入户网、专线等各种光缆传输线路。系统对光缆系统运营商、管理者、维护者是一个有力的支撑，使他们随时掌握光缆线路的状态及性能，预测可能发生的故障，提前采取措施，防患于未然。在光缆发生故障时，及时发现故障、分析故障原因并对故障进行准确定位，缩短障碍历时。另外，光缆综合监测系统可为运营商和管理/维护者提供各种光缆的动态、静态数据，满足他们运行、管理、维护的需要。系统具有以下基本特点：
1) 光缆线路监测、光缆线路故障管理、线路维护管理、光缆网络资源等管理集于一体；
2) 友好的人机操作界面，用户可以方便地编辑数据、查看数据；
3) 系统提供高效的分析功能。
4) 便捷的网络OPM和网络OSW，节省测试用的纤芯。
5) 兼容多种厂商的设备。
6) 适用范围广，适用于主干网、城域网、接入、入户、专线等的监测。
7) 功能强大的地理信息系统，在地图上，故障位置可以通过短信发送到手机；事件、故障与地理位置同步显示。

1.3  OTDR基本原理
    OTDR（Optical Time Domain Reflectometer 光时域反射仪）是一种非破坏性的光纤特性单端检测设备。测试过程是：OTDR的光脉冲按照预置好的参数（波长、脉冲宽度、测试时间、距离范围等）通过定向耦合器注入到被测光纤内，在OTDR端口接收来自该光纤返回的信息。当光脉冲在光纤内传输时，由于光纤本身的性质、光纤连接器、光纤接合点、弯曲或其它类似的事件等将产生散射或反射。其中返回到OTDR始端的散射和反射信号，经过定向耦合器的隔离器进入探测器，从而OTDR探测器接收到的这些信号包含了光纤内不同位置上的时间对应的功率值（或曲线片断）等信息。经过信号处理，最后在屏幕上给出以距离（km）为横坐标、以光功率值（dB）为纵坐标的一条负斜率曲线。随着散射、反射信息能量的不同，反映的事件形状及状态也不同。由此人们可以清晰而方便地看到，沿着光纤长度对应的事件内容，并通过系统提供的分析模块对其进行详细的分析与测量，获得更为精确的光缆运行数据。

1.3.1 距离的测量
    依据发射信号到返回信号所用的时间、光在玻璃物质中的速度，就可以计算出被测光纤的距离。以下的公式就说明了OTDR是如何测量距离的。
L = -(c×t)/(2(IOR))
    在这个公式里，c是光在真空中的速度3×108米/秒，而t是信号发射后到接收到信号（双程）的总时间（两值相乘除以2后就是单程的距离）。因为光在玻璃中要比在真空中的速度慢，所以为了精确地测量距离，被测的光纤必须要指明折射率（IOR）。IOR值由光纤生产商给出。

1.3.2 衰减特性及故障定位
    OTDR的测试是利用光学的瑞利散射和菲涅尔反射来表征光纤的特性。瑞利散射是由于光信号在光纤中沿光纤产生无规律的散射现象，其特点是散射光的波长与入射光的波长一致，散射功率与距离成4次方反比。通过测试瑞利散射光，可得到一条光纤随距离变化的特性，即OTDR曲线（也称OTDR轨迹），表明光纤的衰减（损耗/距离）程度以及接续点等情况，OTDR轨迹是一条向下的曲线，说明了背向散射的功率随距离的增加而不断减小，原因是经过一段距离的传输后发射背向散射的信号都有所损耗。给定了光纤参数后，瑞利散射的功率就可以得出来，如果波长已知，它就与信号的脉冲宽度成比例，脉冲宽度越大，背向散射功率就越强。瑞利散射的功率还与发射信号的波长有关，波长较短则功率较强。也就是说用1310nm信号产生的轨迹会比1550nm信号所产生的轨迹的瑞利背向散射要高。
    菲涅尔反射是离散的反射，它是由整条光纤中的个别点而引起的，这些点是由造成反向系数改变的因素组成，例如玻璃与空气的间隙。在这些点上，有很强的背向散射光被反射回来。因此，OTDR就是利用菲涅尔反射的信息来定位连接点，光纤终端或断点。

2 系统组成与结构
    光缆综合监测系统系统由监测站和管理中心站两部分组成。每个部分又有不同的软、硬件组成。  
    （1）管理中心站系统主要包括应用服务器、数据库服务器、通信设备。
    （2）监测站由OPM采集模块、OTDR测试模块、通信模块组成。按照中心站的指令，完成对光缆（光纤）数据的采集与各类信息的处理。

2.1 监测方式
    监测可以自动或人工的方式进行，主要的方式包括在线测试（对在用通信光纤的测试）、离线测试（在OTE停用或离开光缆时，对光纤进行监测）和备纤测试（对空闲纤芯的测试）。
    （1）在线测试：利用合波器（WDM），把测试波和业务波合并，测试波长必须与业务波长不一样，所以测试波长一般采用1625nm或者1650nm。通过滤波器滤去测试波，使测试不干扰正常的通信。

    （2）离线测试：中断通信后，使用OTDR进行测试。

    （3）备纤测试：在光纤富余的情况下，利用备纤进行测试。

3 系统功能
    光缆综合监测系统以高性能的计算机网络通信处理系统为支撑，以监测软件为核心，提供完整、先进的光缆线路集中监测与综合管理功能。功能主要包括：

（1）参数配置

（2）测试管理

（3）告警管理

（4）网络资源管理

（5）设备管理

（6）电子地图

（7）统计报表管理

（8）公司管理

（9）用户权限管理