蔣凱明

（國(guó)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(zhuān)用光纖通道2種，使用的光波長(zhǎng)是1 310nm 或1 550nm。復(fù)用2 M 通道可以通過(guò)通信光網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)光設(shè)備或光纖發(fā)生故障時(shí)，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(huì)及時(shí)通知相應(yīng)的設(shè)備維護(hù)班組進(jìn)行處置。保護(hù)專(zhuān)用光纖通道是通信部門(mén)提供兩芯光纖，由保護(hù)設(shè)備運(yùn)維部門(mén)直接將光纖接入保護(hù)裝置，光纖無(wú)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(shí)，通信網(wǎng)管不會(huì)發(fā)出告警，通信調(diào)度不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，只能通過(guò)變電站運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)保護(hù)設(shè)備告警來(lái)申報(bào)，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(yùn)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(shí)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(shí)間延長(zhǎng)。

波分復(fù)用（wavelength division multiplexing，WDM）是將一系列載有信息、但波長(zhǎng)不同的光信號(hào)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(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)分開(kāi)的通信技術(shù)。保護(hù)專(zhuān)用光纖在線監(jiān)測(cè)，是利用WDM 裝置，通過(guò)在站端增加相應(yīng)的設(shè)備，有效解決保護(hù)專(zhuān)用光纖不能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)管實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的問(wèn)題。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在A 站通過(guò)WDM 將監(jiān)測(cè)光源發(fā)出的1 625nm 光信號(hào)耦合入光纖，在B站通過(guò)WDM將1 625nm 光信號(hào)分出光纖，通過(guò)光功率計(jì)對(duì)此光信號(hào)的功率進(jìn)行探測(cè)，從探測(cè)到的光功率變化判斷被監(jiān)測(cè)光纖是否中斷，并將探測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)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(cè)系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)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(cè)方案采用“特殊光源＋WDM 裝置＋光功率計(jì)”的技術(shù)方案部署，利用光信號(hào)的波分復(fù)用原理，將主系統(tǒng)的1 310nm 或1 550nm 波長(zhǎng)信號(hào)與光源的特殊波長(zhǎng)（目前采用1 625nm 波長(zhǎng)）信號(hào)通過(guò)WDM 合波后在同一根光纜纖芯中傳輸，并在對(duì)端通過(guò)WDM 將2個(gè)波長(zhǎng)的信號(hào)進(jìn)行分離，1 310nm 或1 550nm 波長(zhǎng)的主系統(tǒng)信號(hào)傳送至主系統(tǒng)處理，1 625nm 波長(zhǎng)信號(hào)分離至光纖在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的光功率計(jì)（OPM）監(jiān)控處理，實(shí)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(shí)光纖在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的部署，也實(shí)現(xiàn)了光纖性能的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦被監(jiān)測(cè)光纖出現(xiàn)劣化，能及時(shí)通過(guò)中心機(jī)房的網(wǎng)管系統(tǒng)預(yù)警，通信調(diào)度可及時(shí)發(fā)現(xiàn)光纖隱患，安排維護(hù)人員處理，防患于未然，增強(qiáng)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(guò)對(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)光纜中斷后的第一時(shí)間斷點(diǎn)智能定位，全面實(shí)現(xiàn)光纜性能監(jiān)測(cè)＋斷點(diǎn)智能定位功能，并將斷點(diǎn)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(shí)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(jì)分別部署于被監(jiān)測(cè)光纜的兩端，保護(hù)專(zhuān)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(zhǎng)信號(hào)與光源的1 625nm 波長(zhǎng)信號(hào)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(hào)中的不同波長(zhǎng)信號(hào)進(jìn)行分離，1 625nm 波長(zhǎng)的監(jiān)測(cè)信號(hào)被分離至OPM 來(lái)進(jìn)行探測(cè)，以探測(cè)到的光功率變化來(lái)判斷光纖的狀態(tài)，另外一根光纖同理。因此，監(jiān)測(cè)2個(gè)站點(diǎn)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(jì)和4個(gè)WDM 裝置。

2.3 軟件監(jiān)測(cè)

光纖在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)支持集中網(wǎng)管，為此開(kāi)發(fā)了網(wǎng)管監(jiān)測(cè)軟件OLMScape，安裝在中心機(jī)房的網(wǎng)管服務(wù)器上，通過(guò)網(wǎng)管對(duì)所有配置設(shè)備在線監(jiān)測(cè)并實(shí)時(shí)顯示在屏幕上。該軟件具有簡(jiǎn)單、直觀的圖形化操作界面，使用簡(jiǎn)潔方便。通過(guò)網(wǎng)管界面可直接讀取被監(jiān)測(cè)光纖的衰耗信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)在用光纖的實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦光纖的衰耗值大于設(shè)定的門(mén)限，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)進(jìn)行預(yù)警。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)光纜的監(jiān)測(cè)，當(dāng)光纜中斷時(shí)，保護(hù)專(zhuān)用光芯中斷，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)發(fā)出告警與標(biāo)示信息，通信調(diào)度通過(guò)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(cè)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)實(shí)施步驟

光纖在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施主要由設(shè)備安裝、網(wǎng)管系統(tǒng)建立與割接上線3個(gè)步驟。

a.設(shè)備安裝。光纖在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)站點(diǎn)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(diǎn)間可通過(guò)綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)或2 M通道連接。在對(duì)兩端站點(diǎn)的物理設(shè)備實(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)在用纖芯的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

c.割接上線。上述安裝與調(diào)測(cè)工作完成后即可申請(qǐng)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(guò)程中在用系統(tǒng)會(huì)短時(shí)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(cè)系統(tǒng)的部署使用WDM 裝置、光源、光功率計(jì)等器件，其中只有WDM 裝置會(huì)介入主系統(tǒng)光路，而WDM 裝置本身是無(wú)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(yùn)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(jì)，而且這2種器件是獨(dú)立在主業(yè)務(wù)信號(hào)之外的，因此即便其發(fā)生故障也不會(huì)對(duì)主業(yè)務(wù)信號(hào)產(chǎn)生任何影響。

c.設(shè)備本身對(duì)業(yè)務(wù)光信號(hào)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(jì)時(shí)保證接收機(jī)的接收功率在合適的接收范圍，不會(huì)影響在用設(shè)備的可靠運(yùn)行。

4 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試試驗(yàn)

目前，該系統(tǒng)已安裝于國(guó)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(jì)），將光源接SDH 的尾纖斷開(kāi)，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(tái)服務(wù)器，并在服務(wù)器上安裝監(jiān)測(cè)網(wǎng)管系統(tǒng)。

設(shè)備開(kāi)通后，進(jìn)行了2項(xiàng)測(cè)試試驗(yàn)：模擬光纖中斷故障，在站端將其中的1根尾纖斷開(kāi)，監(jiān)測(cè)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(shí)斷開(kāi)，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(bào)警，同時(shí)通信系統(tǒng)網(wǎng)管上發(fā)出LOS（信號(hào)丟失）告警，表示光纖中斷；模擬光源或光功率計(jì)損壞，將WDM 裝置上的光源和光功率計(jì)電源斷開(kāi)，監(jiān)測(cè)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(cè)試證明，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)專(zhuān)用光纖的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

5 結(jié)束語(yǔ)

光纖實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅適用于光纜的監(jiān)測(cè)，更適用于保護(hù)專(zhuān)用光纖和其它需要監(jiān)測(cè)光纖的監(jiān)測(cè)，且不占用空余纖芯資源。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)兼容性強(qiáng)，對(duì)光信號(hào)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(jí)均不需對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行軟、硬件改動(dòng)，可通用于各種通信主系統(tǒng)中。