通讯系统中光缆监测相关技术分析

魏世鹏

国家广电总局五五四台，河南荥阳 450100

0 引言

通信网是一种使用交换设备、传输设备，并将地理上分散用户终端设备连接起来，实现通信和信息交换的网络信号交换系统。光缆监测系统则是一种对光缆的光功率进行监控、判断是否存在信号异常并进行告警的系统。其功能和作用是，对光缆线路进行实时监控和实时信号采集，并对数据进行汇总与比对分析，做出正确的评价，当监测出现告警时，系统将采用多种方式对光缆进行测试，以获取被监测光缆所产生故障点所在的位置，为线路维护提供科学的支撑，以便及时采取对应措施。

一般来说，当前的光缆监测在用系统，主要由3大部分组成，即监测中心、监测站和操作终端，分3个方面，即信息实时采集、数据分析比对、运行情况评价告警。

1 光缆测量技术

1.1 OTDR

OTDR的英文全称是Optical Time Domain Reflectometer，中文意思为光时域反射仪。OTDR是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表，它被广泛应用于光缆线路的维护、施工之中，可进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。

1.2 光缆测量技术的基本原理

现行的光缆测量技术，是基于对光缆特性进行测量的技术，是一种光时域反射（OTDR）测量技术的研究。其基本的工作方式是以连续的高能量激光脉波，先射入光纤，然后测量回波强度和时间，再根据计算分析激光脉波在光纤中传输的距离。这一点，与雷达的工作方式相似。

具体来说，脉冲发生器发出脉冲驱动激光二极管，经方向耦合器，射入光纤，再经过耦合器进入光电探测器转换成电信号，信号放大，结果显示分析。如果出现信号告警，则可以测试出光纤的长度、接头损耗、断点位置、连接器等各种参数。

根据公式：d=（c×t）/2（IOR），就能精确测量出距离。

式中：c是光在真空中的速度，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），IOR是光纤的折射率（这个是厂家测量提供的）。

2 监测系统的技术方案分析

现行的光缆监测系统的技术方案主要分二种，一种是在线监测，另一种是离线监测（也叫备纤监测）。

相比于离线监测，在线监测更为复杂，是一种采用波分复用技术，即将测试波和工作波复合在一起，射入光纤，工作波正常工作，测试波则担负起监测任务其中，二种波共享一种工作介质，但因波长不同，互不干扰，互不影响。

这种监测技术最明显的优势是测试直接反应光缆纤芯的工作状态，但也还存在明显的不足：一是需要增加波分复用模块和OTDR 杂光滤波模块，工作设计更加复杂且投资明显增加；二是两种波长的光波同时运行，需要在光纤中插入光器件，引入了插入损耗和故障点，可能会对在用业务将有直接影响；三是如果对已有系统进行改建，影响太大，对主要干线来说，通信业务会导致中断或者造成巨大的经济损失。

鉴于此，在现行的光缆监测中，很多都是采用的离线监测方案，即对同一光缆的备用纤芯进行测试，而不直接对使用光纤测试。因此，通过测试备用光纤就可以基本上能够反映工作光纤的基本性能，在成本、安全性和可维护性等方面，离线监测系统更容易为各方所接受。

3 监测站点（RTU）与监测路由选择分析

3.1 监测站点及路由选择

通信网是一个具有环路相切的网格型网络结构。由于通讯系统的特殊性，变电站和供电所即为通信的通信站点，而且所有的变电站通信业务都必须具备光纤环路保护，这样在光缆线路的切点或者是汇接点处正好是设置RTU 的站点，可以采用光开关来实现对尽可能多的方向进行监测，充分发挥监测站的功能。

3.2 复杂网络结构中分支路由选择

通信光纤网络结构并不是简单的几个站点组成，而是有几十或者上百个站点组成的一个巨大且复杂的网络，分支线路和环路节点多。

在监测中，要对主干线路和分支线路进行全面监测，必须根据网络拓扑结构配置多个监测站。目前现行的做法是采取备纤迂回法和光开关级联法。既减少了使用光开关的数量，降低监测成本，又大大降低对外加光开关设备引起的额外线路损耗。

4 光缆地理长度与测试光纤长度的对应变换

在实际施工中，为了保证光缆的断缆熔接或者以后一些迁移，每隔一定的距离和进站都会采用一段余缆。由于测试长度是按地理纬度换算的，而故障点的出现是在实际的线缆上产生的，这样一来，测试光纤长度与地理长度就会有不同的差别，即测试路由就与实际的地理路由就不一致，这就要求我们要做对应的变换。

一般情况下有如下的两种方式：一是按比例缩小测试光纤长度，即对测试光纤整条实际长度与测量的实际距离按比例缩小变换。但如果光缆余缆分布误差太大，则误差会很大。二是对余缆点进行特殊处理，在地理长度运算时将余缆的长度也进行运算，并将实现地理长度与测试光纤长度的对应。

当然，在实际的应用中，还有许多存在除余缆外的影响因素，这就要求我们根据实际的情况，结合线路资料进行灵活处理，尽可能减少误差。

[1]弓伟才.通信网监控系统方案[J].中国科技博览，2009(32)：112.

[2]王嫣华.光缆测量及熔接[J].黑龙江科技信息，2008(29)：19.