光缆网物理线路状况分析

林初善 凌艳香 廖晓闽

光缆网物理线路状况分析

林初善 凌艳香 廖晓闽

各种光缆架设方式都有可能受到来自外界的干扰，通过搭建Sagnac光纤干涉实验系统，采用LabVIEW建模方法，可以很好地分析出光缆网物理线路的一些基本状况，从而为网络运营与维护提供必要的参考。

光缆线路路由架设方式有直埋、架空、管道等方式，每种方式都有其优点和不足，因此各有其适用场合。在实际网络运行中，各种架设方式可能引入的外界干扰不尽相同，但是都会对用户信号产生一定的影响。

实验系统

实验系统采用Sagnac光纤干涉仪结构，如图1所示。该结构主要由光源、传感光路、光电转换模块、数据采集卡和数据分析处理系统构成。

光源发出的光被3dB耦合器分为两路，分别沿顺时针方向和逆时针方向进入传感光纤环，由于两束光符合频率相同、振动方向相同和相位差不变的干涉条件，当它们环回到耦合器时，将在其输出端发生干涉。通过分析干涉光强的变化就可以知道光纤环是否受到外界扰动，从而判断光缆线路的状况。

实验数据分析

实验数据分析我们采用LabVIEW建模来实现，通过设计和调用LabVIEW软件中的多个子模块搭建完成数据分析系统，直观呈现光缆线路状况。

无干扰条件下的数据分析

实验条件:光源选用多纵模光源，波长1310nm，功率-0.88dBm，线路长度约4.75km，线路损耗约-12dBm，天阴，温度2℃。监测时间约1h，采样率设为25KHz，单次采集时间5s，共采集554组数据。其中有552组数据没有超限有2组数据超限，但由于线路状态总体检测指标过小而没有触发报警，有0次误报。光缆线路正常条件下，系统界面图如图2所示。

从系统界面图上可以看出:当线路没有受到干扰时，波形显示在0V值上下轻微抖动，这基本符合理论分析结果。轻微抖动是普通自然环境下存在诸如温度、振动、风吹等非常多的不可避免的干扰因素造成的，不可避免。

图1 基于Sagnac干涉原理的分布式光纤安全监视预警系统结构图

图2 无干扰时的实验数据

图3 有一般性人为干扰时的实验数据

图4 有恶意人为干扰时的实验数据

有恶意干扰条件下的数据分析

实验条件:光源选用多纵模光源，波长1310nm，功率-0.88dBm，线路长度约4.75km，线路损耗约-12dBm，天阴，温度2℃。采集时间约0.5h，采样率设为25KHz，单次采集时间5s，并设3min内出现3次可疑恶意干扰时判定为恶意干扰（这两个阈值可根据实际情况调整），系统共采集276组数据。采集过程中在实验光缆上模拟开剥光缆、弯曲光纤一次。其中，系统共触发恶意扰动报警7次，光缆受到恶意干扰时系统界面图如图4所示。

从系统界面图上可以清楚的观测到:当线路受到恶意干扰时，干涉信号光强峰值变化不是很大，但也已经超过了上下阈值门限，且线路状态总体检测指标较大，出现多次可疑恶意入侵，并触发了恶意报警。在实际应用中，可适当的调整相关阈值参数，从而使在出现恶意干扰时仅触发恶意报警一次。

有一般性人为干扰条件下的数据分析

实验条件:光源选用多纵模光源，波长1310nm，功率-0.88dBm，线路长度约4.75km，线路损耗约-12dBm，天阴，温度2℃。采集时间约1h，采样率设为25KHz，单次采集时间5s，共采集554组数据。采集过程中触碰光缆10次、拉提光缆10次、敲击光缆10次。其中，系统共触发报警29次，正确报警29次，漏报1次，误报0次，漏报率为3.3%。光缆受到拉提时系统界面图如图3所示。

从系统界面图上可以清楚的观测到:当线路受到人为扰动（猛烈、快速的拉提）时，信号幅度很大，且持续的时间较长，这时可以触发一般性人为扰动报警。

林初善 凌艳香 廖晓闽西安通信学院

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.07.001