探讨铁路通信专网光纤在线自动检测系统的应用

裴云毅

摘 要： 本文对铁路通信专网中光纤自动检测系统的组成、功能以及监测方式进行了介绍，对光纤自动检测系统监测范围进行了参数分析和理论计算，对光纤自动检测系统在铁路通信专网中的应用进行了简要阐述，提出了光纤自动检测系统的建设设想，为光纤自动检测系统的建立提供了理论参考和依据。

关键词： 铁路通信专网；光纤自动检测系统； 监测范围； 建设

1 引言

光纤网络已经成为铁路通信专网各种通信业务的主要承载平台，调度MIS管理信息系统、可视会议电话系统、继电保护信息联网系统、调度数据网系统等重要的生产、管理信息业务全部在光纤传输网上运行，光纤网络在生产和管理方面具有十分重要的地位和作用。

如果光缆发生阻断，由于其大容量的特点，所承载的业务很难全部倒换到备用电路，所以在光缆发生阻断时，如何能够及时而且迅速的发现光缆的故障点，缩短恢复时间，将直接关系到铁路通信专网通信网的安全和稳定，直接关系到铁路通信专网的安全。

在日常的运行维护过程中，光缆传输性能下降或者阻断的时候，只有传输设备发生告警、传输设备所承载的业务发生中断的时候才能被运行维护人员发现，然后运行维护人员通过使用OTDR仪表测试结果与光缆的竣工资料对比才能发现故障点，并到现场进行故障的抢修。这种原始的维护光缆的方式存在许多方面的不足：

a） 维护始终处于被动方式，只有光缆发生阻断，影响业务的传送才能被发现并处理。

b） 延长故障定位时间和故障定位不准确，OTDR测试完毕后需要在竣工资料上进行查找换算才能定位。

c） 光缆性能发生缓慢劣化的时候不能够及时发现，造成了性能的继续劣化和范围的扩大，造成维护的被动。

光纤自动检测系统是以OTDR测试技术为基础，结合了计算机技术、软件技术等方面的集成系统，采用先进的光纤测试、高阶运算分析模式、数据库、光纤随路控制、地理信息接口、实时告警监测、INTERNET浏览等技术，将光纤测试、光缆网络管理、分析统计、告警与维护机制全方位整合在系统中。这一系统的应用不仅可以及时准确地报告突发性光缆故障，有效缩短故障历时，而且能够通过对多重门限和数据库资料的分析，及时发现隐含的、尚未但将会造成通信阻断的潜在故障，并进行准确的预告，从而做到提前维护，并减少光缆阻断次数。系统还能够通过原始资料的录入和每天基本的周期测量形成一个完整的数据库，为相关部门提供一个有效的光缆网络的管理手段，可以提高光缆的运维和管理水平。

2 光纤监测系统的组成及功能

2.1 系统组成

光纤自动检测系统是电信管理网（TMN）中传输系统管理子网的一个系统，由监测中心和监测站组成。

监测中心由主机、终端、网络通信设备、数据输出设備和专用管理软件等组成。

监测站包括远程测试站、远程测试转接站和对端站。

监测系统组成如图1所示。

2.2 系统功能

a） 监测中心（MC）功能要求

-设置与修改MS中程控光开关端口的序号与各被监测光缆中继段中被监测光纤序号的一一对应关系；

-设置并管理省内各MS的密码；

-设置与修改并远程下装各监测站在点名测试、定期测试和障碍告警时OTDR模块和程控光开关的参数和状态。

-对MS发出告警信号的响应；

-数据文件回传；

b） 操作维护管理系统（OAM）功能要求

操作维护管理系统对光缆线路中被监测光纤的状况进行监测，而且能方便地构成OSI计算机网络，人机界面友好，具有汉字支持能力，安装容易，使用方便，与多种操作系统兼容，自治运行。并具有如下功能：

-应用功能；

-性能管理功能；

-障碍（维护）管理功能；

-配置管理功能；

-安全管理功能。

3 监测方式的选择

3.1 监测触发方式

按监测触发方式，监测系统主要有点名测试方式、故障告警测试方式几种。

a） 点名测试方式

根据光缆运行状况，由维护人员对某条光缆链路进行测试。

b） 故障告警测试方式

采用光功率监测模块（OPM）检测被测光纤的收光功率，如果收光功率异常，则启动测试。

故障告警测试方式可以备纤监测，即通过光源向备纤发射功率稳定的测试光，检测光功率，也可以在线监测，即采用分光器从业务光纤中提取光功率。备纤监测需要额外占用光纤资源，在线监测的缺点是传输系统增加了光器件（分光器），使传输系统的可靠性有所下降，而且在系统建设时，需要割接业务光纤，会造成业务中断，可操作性差。两种测试方式投资相当。

3.2 监测光路连接方式

按监测光路的连接方式，监测系统主要有在线监测方式和备纤监测方式。

a） 在线监测方式

在线监测利用波分复用技术，将测试波同工作波复用到一起，利用光纤传输复用波来进行测试的一种方法。

在线监测的优点是可以直接反映使用纤芯的情况，缺点是：

-增加WDM模块分合波，同时还要在设备之前增加FILTER模块滤掉OTDR的杂光，这些光器件会使系统成本增加；

-增加的光器件会给系统引入插损和故障点，对传输系统的性能和可靠性有潜在影响。同时，当OTDR启动测试时，大功率的OTDR测试光和业务信号在同一介质中传输，对在用业务有直接影响；

-建设光纤监测系统时，需要割接承载业务的光纤，会中断电路业务。

b） 备纤监测方式

备纤监测是对光缆中不承载用户业务的光纤进行测试，进而达到对整根光缆的性能进行监测的一种方法。测试链路独享物理介质，即测试光与传输业务在同一根光缆的不同纤芯中传输，测试光与业务光物理上隔离。

备纤监测的优点是成本低，组建方便，安全性高。缺点是：

-测试结果无法直接反映在用纤芯的情况；

-测试光需要占用被测光缆中的备纤。

3.3 监测触发方式的选择

光纤自动检测系统应同时具备点名测试、故障告警测试和定期测试三种监测触发方式。

正常情况下采用备纤的故障告警测试方式，光缆链路故障时触发监测。同时，采用定期的轮询测试方式，以监测光缆的运行状况，并上传光缆性能指标，测试周期根据光缆网络的性能状况确定，并可以调整。此外，需要时，可以对个别光缆链路的性能进行点名测试。

4 光纤自动检测系统性能指标计算

根据信息产业部YD/T 5066-2005《光缆线路自动检测系统工程设计规范》，光纤自动检测系统的监测长度按下式计算：

式中 L 自动检测系统最大监测光路长度（km）；

P OTDR的动态范围（dB）；

Ac 监测光路中的介入器件损耗，包括WDM的接入损耗，光开关的接入损耗，跳线活接头的接入损耗等（dB）；

MC 光缆线路富余度（dB）；

Ma 监测系统OTDR测试精度富余度（dB）；

Af 被测光纤平均衰减系数（dB/km）；

As 被测光纤的接头平均衰减系数（dB/km）。

一般情况下，被测光纤及接头的平均衰减系数按0.25dB/km计算（1550nm波长），光缆富余度指标，光缆长度75km以内为3dB，75km～125km为5dB，OTDR测试精度富余度取3～5dB，介入器件损耗需根据介入器件的数量和单个损耗大小叠加考虑。

根据以上计算公式及参数取值，可求出典型的OTDR动态范围内的最大监测光路长度，详见表1。

最大监测光路长度计算表

表1

随着铁路通信专网的发展，电力光纤网络将更加庞大和复杂，为提高光缆网络维护的自动化水平，缩短网络恢复时间，光纤自动检测系统将逐渐的推广应用。

5 结束语

光纤自动检测系统作为一种先进的、自动化水平比较高的光缆维护手段，不仅可以及时准确地报告突发性光缆故障，有效缩短故障历时，而且能够通过对多重门限和数据库资料的分析，及时发现隐含的、尚未但将会造成通信阻断的潜在故障，并进行准确的预告，从而做到提前维护，以减少光缆阻断次数，提高光缆的运维和管理水平。考虑到光纤自动检测系统初期投资较高，因此建议先建立试点，然后根据运行情况和光纤监测效果，并視资金情况，逐步建立光纤自动检测系统。

参考文献：

[1] 郑亚娟等.基于OTDR技术的光纤式输油管道安全预警系

统[J].化工自动化及仪表，2008，（2）：45-49.

[2] 李秋明.光纤在线自动检测系统在电力通信专网中的应用[J].电力建设，2006，27（1）：60-62.

[3] 吴聪华.光缆在线监测系统[J].光纤与电缆及其应用技术，2004（6）：26-28