EXFO 光纜在線性能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案

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1 光纜維護(hù)現(xiàn)狀

隨著電力、金融、廣電及電信運(yùn)營(yíng)商通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，承載關(guān)鍵業(yè)務(wù)的通信光纜數(shù)量會(huì)越來越多，覆蓋范圍也會(huì)不斷擴(kuò)大。戶外鋪設(shè)或架空的光纜經(jīng)常在道路改造、樓宇建設(shè)等施工中受損甚至中斷；光纜長(zhǎng)期在地下掩埋或架空日曬雨淋、內(nèi)部光纖自身及其熔接點(diǎn)、接頭的老化、浸水等因素都會(huì)引起衰減增大，影響到關(guān)鍵通信業(yè)務(wù)的正常傳輸。怎樣管理和維護(hù)好關(guān)鍵光纜網(wǎng)絡(luò)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障趨勢(shì)和隱患，定位排除故障，是通信光纜線路維護(hù)部門所關(guān)心的課題。
目前關(guān)鍵光纜維護(hù)中的不足：
Ø 缺少關(guān)鍵光纜鏈路實(shí)時(shí)性能的信息；
Ø 光纜性能劣化情況不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)防排除；如：某段光纖受外力擠壓...
Ø 光纜發(fā)生故障時(shí)不能快速告警及定位；
Ø 保密通信無法保障；
Ø ...

2 EXFO光纜在線監(jiān)測(cè)方案

EXFO公司的光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過在核心通信機(jī)房單端部署監(jiān)測(cè)系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)：
Ø 7*24小時(shí)對(duì)關(guān)鍵光纜性能進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)；
Ø 在光纖性能出現(xiàn)劣化并達(dá)到預(yù)設(shè)門限時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警；
Ø 快速定位故障點(diǎn)，如：斷點(diǎn)、損耗異常點(diǎn)等；
Ø 快速發(fā)現(xiàn)光纜區(qū)段異常趨勢(shì)；
Ø 可對(duì)光纜進(jìn)行在線或備纖監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)光纖性能趨勢(shì)；
Ø 保密通信保障，發(fā)現(xiàn)0.1dB的光纜彎曲事件和距離；
Ø 生成日常的報(bào)告文件，及時(shí)把握光纖資源情況；
Ø ...

3 EXFO光纖在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的部署

光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以有兩種部署方式：?jiǎn)沃鳈C(jī)部署和多主機(jī)系統(tǒng)部署。

3.1 單主機(jī)部署

單主機(jī)部署主要針對(duì)需要監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵光纜鏈路數(shù)量較少，物理位置又相對(duì)集中的情況。是比較經(jīng)濟(jì)的部署方式，只需要配置主機(jī)并根據(jù)需要監(jiān)測(cè)的光纖數(shù)量配置相關(guān)光開關(guān)即可；在以后所需監(jiān)測(cè)的光纜增多后，可以升級(jí)擴(kuò)展為多主機(jī)系統(tǒng)部署模式。

由于XX公司需要監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)光纜還有備用光纖，我們建議采用備纖進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方式。備纖監(jiān)測(cè)有以下幾點(diǎn)好處：
Ø 不必?cái)嚅_現(xiàn)有業(yè)務(wù)的光纖來接入WDM（光復(fù)用）器件；
Ø 一條光纜有多條光纖，備纖和在用光纖有相同的物理特性和環(huán)境，備纖監(jiān)測(cè)可以反映整條光纜的情況；

NQMSfiber系統(tǒng)單機(jī)可實(shí)現(xiàn)：
Ø 通過Web瀏覽器控制主機(jī)，實(shí)現(xiàn)多合一的OTDR測(cè)試和監(jiān)測(cè)功能；
Ø 多用戶管理和多任務(wù)系統(tǒng)；
Ø 自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和預(yù)防功能，安裝調(diào)試非?？旖莺?jiǎn)單；
Ø 可通過短信觸發(fā)測(cè)試功能；
Ø 靈活的告警子系統(tǒng)；
Ø OTDR提供大的測(cè)量范圍和峰值監(jiān)測(cè)；
Ø 與網(wǎng)絡(luò)的安全無縫集成，可以通過連接主機(jī)IP實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理；

3.2 多主機(jī)系統(tǒng)部署

多主機(jī)系統(tǒng)部署主要針對(duì)需要監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵光纜數(shù)量比較多，物理位置又相對(duì)分散的情況。光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可對(duì)多臺(tái)主機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一管理，并可以實(shí)現(xiàn)與其它網(wǎng)管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)接。

多主機(jī)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)：
Ø 所有單機(jī)功能；
Ø 自定義的網(wǎng)元管理服務(wù)器（EMS）；
Ø 多主機(jī)的測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理；
Ø 實(shí)現(xiàn)與其它網(wǎng)管系統(tǒng)的對(duì)接；

4 EXFO方案優(yōu)勢(shì)

Ø 易于擴(kuò)展：?jiǎn)沃鳈C(jī)可以獨(dú)立運(yùn)行，并可以實(shí)現(xiàn)測(cè)試、告警和報(bào)告等用戶所需的功能；同時(shí)可以擴(kuò)展為多主機(jī)部署模式，保護(hù)用戶的前期投資。
Ø Web B/S管理界面，用戶可以通過IE瀏覽器管理系統(tǒng)，方便易用；
Ø 即插即用的優(yōu)勢(shì)：自動(dòng)發(fā)現(xiàn)功能與參考數(shù)據(jù)管理功能；
Ø 除了點(diǎn)故障外，還可以發(fā)現(xiàn)區(qū)段故障；如：100公里光纜中有5公里發(fā)生性能劣化時(shí)可以及時(shí)報(bào)警；
Ø 多種測(cè)試：手動(dòng)測(cè)試、條件觸發(fā)測(cè)試、預(yù)設(shè)測(cè)試、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)測(cè)試等；
Ø OTDR高達(dá)10萬工作小時(shí)；光開關(guān)達(dá)1千萬次壽命，可升級(jí)到10億次；
Ø 可以按照時(shí)間設(shè)定，自動(dòng)學(xué)習(xí)被測(cè)光纖參考曲線，并自動(dòng)設(shè)定告警閾值，省卻繁瑣的人工設(shè)置過程，又減少誤告警的情況；
Ø 告警閾值可以達(dá)到0.1dB，是保密通信的有力保障；
Ø 告警可以通過短信、E-Mail等方式發(fā)送給相關(guān)維護(hù)人員；
Ø 5到15秒快速測(cè)試；
Ø 超長(zhǎng)距離光纖監(jiān)測(cè)，可達(dá)200公里；
Ø 與GIS系統(tǒng)快速集成；

5 EXFO系統(tǒng)簡(jiǎn)介

5.1 光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括兩層子系統(tǒng)：上層的EMS子系統(tǒng)、下層的FG-750遠(yuǎn)程測(cè)試子系統(tǒng)如下圖所示：

5.2 EMS子系統(tǒng)

上層子系統(tǒng)是EMS子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)收集各地光纖網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)信息，包括WEB服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等等。同時(shí)，在EMS系統(tǒng)可以對(duì)各個(gè)地點(diǎn)的FG進(jìn)行配置、控制。此外，EMS系統(tǒng)還可以包括GIS地理信息系統(tǒng)，和所監(jiān)測(cè)的光纜線路相對(duì)應(yīng)，地理信息系統(tǒng)可以精確反應(yīng)各個(gè)熔接點(diǎn)、連接器、端局、光纖配線架FDB、光纖配線盒ODB等等的位置。另外，還可對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)單元出具監(jiān)測(cè)報(bào)告。
EMS包含操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫軟件與監(jiān)測(cè)軟件。具備安全管理、數(shù)據(jù)管理、設(shè)備網(wǎng)管、障礙異常告警、劣化比對(duì)分析、遠(yuǎn)程遙控測(cè)量、電子地理圖資、表格打印等主要功能。提供光纖劣化分析、告警事件、故障種類和故障因素，預(yù)估可能故障之光纜給管理人員，做事前的預(yù)防及改進(jìn)。
EMS另外的功能是用戶管理和用戶權(quán)限管理。每個(gè)用戶都可以設(shè)定相應(yīng)的瀏覽、修改權(quán)限，并能在指定的地域進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
系統(tǒng)管理的WEB終端，對(duì)PC機(jī)性能要求不高，只要能支持IE、FireFox等瀏覽器和Java功能即可。

5.3 FG-750遠(yuǎn)程測(cè)試子系統(tǒng)

下層子系統(tǒng)是FG-750遠(yuǎn)程測(cè)試子系統(tǒng)，包括FG-750遠(yuǎn)程測(cè)試單元、本地WEB訪問終端。下層子系統(tǒng)可以是多個(gè)，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)各個(gè)不同地點(diǎn)的光纖網(wǎng)絡(luò)，將收集的光纖、光纜鏈路的性能信息，通過Internet反饋到上層EMS子系統(tǒng)。
FG 750是一個(gè)模塊化的光纖監(jiān)測(cè)設(shè)備，高僅僅2U，支持機(jī)架安裝。如下圖所示：

OTM測(cè)試頭包括了光開關(guān)和嵌入式OTDR，光開關(guān)可以在線疊加擴(kuò)展，達(dá)到到96口；同時(shí)若采用光開關(guān)外置連接的方式，光開關(guān)總數(shù)可達(dá)到1024個(gè)，即能掃描1024路光纖、光纜。
測(cè)試頭控制器，控制光開關(guān)和OTDR的運(yùn)作，內(nèi)置Win的操作系統(tǒng)，支持WEB訪問。支持兩個(gè)100M網(wǎng)口，前置網(wǎng)口支持本地訪問；后置網(wǎng)口支持遠(yuǎn)程訪問，USB口支持GSM Modem，用于手機(jī)的無線遠(yuǎn)程控制。
同樣，F(xiàn)G遠(yuǎn)程測(cè)試子系統(tǒng)中包含操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫軟件與監(jiān)測(cè)軟件。具備用戶安全管理、數(shù)據(jù)管理、設(shè)備網(wǎng)管、障礙異常告警、劣化比對(duì)分析、遠(yuǎn)程遙控測(cè)量、報(bào)告打印等主要功能。提供光纖劣化分析、告警事件、故障種類和故障因素，預(yù)估可能故障之光纜給本地管理人員，做事前的預(yù)防及改進(jìn)。
用戶可以通過WEB方式，直接訪問各個(gè)FG-750單元。用戶可以使用不同的URL訪問多個(gè)不同的FG，對(duì)FG所連接的光纖、光纜進(jìn)行配置和監(jiān)測(cè)；若有光纜斷開、光纖劣化、連接點(diǎn)衰耗異常等信息，可以在本地產(chǎn)生報(bào)警，工作人員可相應(yīng)的采取措施。所以，下層單機(jī)子系統(tǒng)可以長(zhǎng)期獨(dú)立工作，這是EXFO系統(tǒng)的一大特點(diǎn)。

5.4 光纖監(jiān)測(cè)-在線和離線

光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)光纖的監(jiān)測(cè)分為在線監(jiān)測(cè)和離線監(jiān)測(cè)兩種方式。兩者都是采用OTDR通過光開關(guān)陣列，對(duì)光纖通過光開關(guān)陣列，進(jìn)行巡回監(jiān)測(cè)。在FG控制器或網(wǎng)管服務(wù)器中，預(yù)設(shè)置各路光纖的OTDR的標(biāo)準(zhǔn)參考曲線。每路OTDR巡回測(cè)試的結(jié)果，和該路參考曲線進(jìn)行對(duì)比，若發(fā)現(xiàn)衰耗異常，則發(fā)出報(bào)警。如下圖所示：

兩者不同的是監(jiān)測(cè)的光纖種類不同，在線監(jiān)測(cè)使用的是目前工作狀態(tài)的光纖；離線監(jiān)測(cè)的是備用光纖，又稱暗光纖。
Ø 在線監(jiān)測(cè)
光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能同時(shí)監(jiān)測(cè)在線光纖，這需要設(shè)備中提供合波器/分波器（FWDM），從而監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)可以裝載、卸下。如下圖所示：λ1為交換機(jī)的工作波長(zhǎng)，λ2為監(jiān)測(cè)設(shè)備的監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)，F(xiàn)WDM為分波器/合波器。發(fā)送端λ1經(jīng)過合波器和λ2合在一起傳輸，經(jīng)中間網(wǎng)元時(shí)，通過分波器分開，監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)不會(huì)干擾網(wǎng)元的業(yè)務(wù)。通過中間網(wǎng)元、放大器等器件后，再經(jīng)過合波器將兩個(gè)波長(zhǎng)合在一起傳輸，到接受端時(shí)，再經(jīng)過分波器FWDM分開。

在線監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試準(zhǔn)確，所測(cè)試的光纖為在線光纖。但由于需要分波器、合波器（FWDM）參與工作，成本會(huì)略高，部署的工作量稍大，同時(shí)FWDM本身存在衰耗（損耗≦1dB/FWDM），測(cè)試距離會(huì)相對(duì)的短。
另外，由于在線監(jiān)測(cè)采用的波長(zhǎng)一般要避開1550nm波長(zhǎng)，因?yàn)?550nm波長(zhǎng)傳輸距離遠(yuǎn)，一般用作工作波長(zhǎng)。這樣監(jiān)測(cè)只能采用1650nm或1625nm的工作波長(zhǎng)，測(cè)試距離在使用FWDM的基礎(chǔ)上會(huì)更小。
Ø OTDR離線監(jiān)測(cè)（推薦）
離線監(jiān)測(cè)一般采用同一根光纜中的備纖來進(jìn)行監(jiān)測(cè)。如下圖所示：

離線監(jiān)測(cè)不需要分波器、合波器的參與，成本和工作量會(huì)降低，衰耗比在線監(jiān)測(cè)更小，測(cè)試的距離更長(zhǎng)；
同時(shí)由于離線監(jiān)測(cè)采用備纖的方式，可利用1550nm波長(zhǎng)，這樣監(jiān)測(cè)的距離會(huì)更長(zhǎng)。
從理論上來說，一根光纜里的所有纖芯，不論是否使用，其受環(huán)境影響的程度和物理特性的變化大致相同，例如：外力作用、濕氣滲透、線路受潮或線路斷損等，所表現(xiàn)出的性能數(shù)據(jù)的改變情況基本相同。因此通過測(cè)試備纖的性能基本上可以反映整根光纜包括工作光纖的性能。根據(jù)Bell core的測(cè)試結(jié)果，大約有90％的光纜故障會(huì)影響光纜中的所有纖芯。因此測(cè)試了光纜中的一根纖芯，就基本上可以間接反映出整根光纜的情況。這個(gè)結(jié)論是光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。
綜上所述，離線監(jiān)測(cè)為光纖監(jiān)測(cè)的最常用的手段。除非對(duì)監(jiān)測(cè)的要求特別的高，不采用在線監(jiān)測(cè)的方式。