光通信系统中光缆线路的监测技术

张永强

【摘 要】光纤通信网络已经成为目前不可替代的技术了，并且也得到了广泛的应用，同时光缆线路的通信质量也越来越重要，本文就几种光缆线路的监测技术逐一做了分析。

【关键词】光缆线路 监测系统

【中图分类号】TN818 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0175-02

光纤通信网络具有无可比拟的优越性。但是，相对于日益提高的数字传输设备的可靠性来说，光纤、光缆线路本身造成的重大故障的比例则越来越高，光纤线路本身的故障率高，故障排除时间长，影响面大，因此已逐渐成为通信网中最为薄弱的环节。由于光纤线路的中继距离长，日常人工维护周期长，一旦发生故障或全阻，故障排除时间长，由此所造成的电信业务量损失很大，即使是网络已精心设计了线路的冗余配置，电信部门仍希望维护人员能够立即发现问题，最好能赶在事件发生还没有严重影响到网络性能、客户利益前，维护部门能够尽快检测修复为好，把损失降到最低程度。

为了保证光通信系统的性能，在出现指标恶化时及时发现故障原因并进行处理，发展了多种光缆线路的监测技术。本文就总结光通信中光缆线路的一些性能监测案例，如充气型光缆气压监测法、充油型光缆湿度和绝缘自动监测系统、光缆护套对地绝缘电阻自动监测系统。

光缆自动监测系统是利用计算机和通信技术以及光纤特性测量技术，对光纤传输网进行远程分布式的实时监测，并将光缆线路的状况信息集中收集、处理和存储的一种自动化监测系统。

光缆自动监测系统利用计算机软件的智能和数据库保存的历史信息，对实时、定时或发生故障告警时远端测量模块采集来的光缆线路数据信息进行诊断、检索、比较、分析和记录，做到对光缆进行实时、全面、综合地监测。通过掌握、跟踪传输系统的变化以及光纤的劣化情况，就能及时发现光缆的故障征兆，在发生光缆线路事故之前预先做好维护工作，提高光纤通信网的传输质量和可用性。并且在发生线路故障时，可以及时、准确地判断出故障点的位置，大大缩短历时，减少由此造成的电信业务损失。光缆线路自动监测系统有两种类型：

1早期对光缆线路的金属钢带或者铝带的破损情况进行监测；

2目前对光缆线路的纤芯进行检测。

早期的光缆线路自动监测系统，主要是对光缆周围环境进行监测，及时发现线路障碍隐患，进行处理，不致于影响正常的通信。主要包括将在本节介绍的下面一些具体应用方案。目前，光缆线路自动监测系统主要是采用先进的告警、测试、数据库、网络控制、业务流程控制和地理信息系统等技术，将光纤测试、网管告警与维护体制全面地结合起来，通过对光缆的实时自动监视、告警信息的自动分析，自动启动相应的测试，对光纤、光缆故障进行自动定位、自动派修，从而压缩障碍历时，把用户的损失降到最低。

一、充气型光缆气压监测法

光缆气压监测系统实际是电缆气压监测系统的应用扩展。我国最早使用的光缆多为充气型的，内部可充有一定气压的干燥气体，在光缆沿途放置气压传感器以监测漏气情况，一旦外皮破损或者光缆断裂，则气压监测系统即可根据监测气压的变化及时发现。气压监测法要求采用干式光缆，光缆要具有足够的导气率，光缆接头盒与成端部分应当有较好的密封性。这种方法是一种主动的维护方法，可以确保光缆及其接头盒不进水，使光纤处于干燥环境中，且可以及时发现光缆外皮的损伤或光缆断裂并确定其位置，具有一定的实时性。另外，该方法可以纳入现有电缆气压监测系统，可以降低成本。这种方法的弱点是只对外皮监测，不能确切了解光纤本身的运行状况，因此不能完全信赖这个系统，仍然需要维持相当数量的维护人员和OTDR设备才能进行正常的维护工作。此外，这种方法只能对出局主干光缆进行监测，对用户分支光缆不能监测。

系统的主要构成包括线路设备和监测中心两部分，如图1所示

线路设备是由沿光缆线路安装的气压传感器和安装在局内的采集器组成。传感器一般是由光缆中的铜线对或者LAP护层、加强芯连接到采集器的，可把光缆中的气压值转变为电信号，传送到监测中心，采集器则向传感器提供工作电压，每个采集器有16个通道（可扩展到32个），每个通道可带127只传感器，同时每个采集器还分配一个电话号码，使监测中心能通过电话网对采集器进行控制。监测中心设立了计算机单元，用以监视、显示和打印光缆中的气压值，即根据各传感器提供的气压值，自动给出气压分布的曲线，当气压低于设定的门限值时，可自动告警。

二、充油型光缆湿度和绝缘自动监测系统

室外地下光缆由于各种原因受到损伤，使接头渗水或者湿度过大，导致光缆电绝缘指标下降，使通信受到影响，甚至会降低光缆的使用寿命，因此需要及时地发现、修补光缆的损伤。这种方案比较适用于充油型光缆。在充油型光缆的接头处装上湿度传感器（MS），在光缆线路的某一终端安装终端传感器（TS），用以进行湿度和电绝缘的自动监测。其原理与充气型光缆对气压的监测类似。

如图2所示，系统的采集器可向传感器提供工作电压，传感器位于接头盒内，接在光缆的监测铜线对上（无铜线对就跨接在加强芯和金属外护层上）。终端传感器可终接整个监测回路并提供精确的环路电阻，使监测环路保持连续和完整。系统的运行主要是利用金属的外护层，形成一个导体监测回路。当光缆的塑料外皮破裂，绝缘受到破坏时，金属外护层则在外皮破裂处对地形成故障环路，产生故障环路电流，监测系统可以根据环路电流的变化而触发告警器件，产生告警。

由于监测系统是用光缆金属外护层作监测线，光缆的任何损坏都能被监测得到，因而监测系统会期光缆刚刚损坏还未涉及光纤及引起通信中断的时候发出告警，同时也会自动向光缆受损的部位提供阴极保护电流，防止在修复前受到化学腐蚀。对于这种系统，通过对告警传感器进行地址编码，还可以进行故障定位，方便对故障的修复。

三、光缆护套对地绝缘电阻自动监测系统

这种系统通过远程测量直埋光缆金属外护层对大地构成回路的完整性来实现对光缆监测的目的。它利用远程供电系统对安装于直埋光缆接头盒内的设备进行充电，并进行数据的收集和分析，产生告警信号。

系统由前站、监测站和监测中心组成。前站是主要组成部分，安装于光缆接头盒处，通过测量本接头盒与下一个接头盒之间的金属护套对大地的绝缘电阻来监测地下光缆状况，还可以测量接头盒内湿度，并传送数据到监测站。

监测站为前站提供工作电压，发送测试信号，收集测量结果，进行数据处理，将处理结果传送至监测中心。当测试数据超过设定门限值时，发出告警信号。