利用OTDR自动监测光缆网络

利用OTDR自动监测光缆网络

2008-6-5

随着福建移动全省光缆基础网络的规模迅速扩大，光缆中断事件也逐年增加。为了保障通信，相应要求投入更多的维护力量，增强维护手段，提高维护水平。

光缆维护面临的突出问题

目前的光缆维护主要采用分散式、被动式的手工维护手段，难以达到更高的维护要求。以下便是实际所面临的突出问题。

1) 现有维护手段不能满足维护体制变革的需要

由于中国移动光缆建设的时间较短，在线路维护上和中国电信有着很大的不同。中国移动大量采用代维的方式，出于维护成本的考虑，无法做到像电信一样具备从省到市、从市到县的完备的各级线务部门，而是采用了代维单位集中设置的方法，在一个地市往往只有1－2个办事处，出现线路故障时由办事处赶向故障点，往往花费大量的路途时间，无形中延长了故障历时。

由于目前的机房大多数为无人机房，在一干、二干和异地机房传输系统需要界定线路故障和设备故障时，经常出现机房无人配合的问题，导致部分故障无法确切判断，维护效率低下。

随着集中维护体制改革的进一步深化，现场维护人员的技术力量相对比较薄弱，对仪表操作不够熟练，对线路故障的判断往往依赖代维单位进行，影响了对故障的判断。

目前的维护体制主要是通过代维单位进行故障的判断，而由于各方面因素的限制，传输资源管理系统不能和代维单位充分共享，对故障的判断也主要依赖纸质资料进行查找，在故障定位的时限和准确性方面不能保障，而且也无法做到故障信息的自动派发。

据统计，目前线路故障占全网故障的80－90％，原有的维护体系对线路的考核缺乏有效的判断依据，导致对线路考核结果存在很大的争议。 2) 难以有效地进行主动光缆维护

光缆的日常维护不能只采用“亡羊补牢”的被动式管理方法，需要预防性地发现光纤的劣化趋势并及时排除隐患。目前在我们的代维体制下，多采用人工巡检和定期用OTDR抽测备纤的维护方式，光缆维护效果并不理想，难以真正及时地发现光缆上存在的隐患。

人工巡检只能大致根据光缆路由上比较明显的物理环境的变化来判断故障，无法细致探测光缆内部的损坏；而定期用OTDR抽检备纤，其效果不理想，原因在于：

● 将大量人工和物力（OTDR、车辆等）分散到各个地点，成本很高。因此测试次数相当有限，每年只能抽测一到二次，难以及时发现问题；

● 操作者需要较多的OTDR经验和了解实际被测光缆情况；

● 缺乏可参考的资料，无法比较光缆上各个关键点的劣化趋势，可能漏掉一些故障事件； ● 维护数据的记录和更新缺乏管理； ● 无法进行光缆性能长期变化趋势分析。 3)光缆故障的定位慢、抢修时间长

需要较长时间才能确定是SDH设备故障还是线缆故障；

部门间缺乏有效的配合，移动公司人员需到现场与代维单位配合，耗费大量的人力和时间。从监控人员发现故障到通知代维单位到达现场的时间至少需要45分钟，定位故障可能花掉一个小时的时间。

缺乏能快速而准确地定位故障点位置的手段。随着集中维护手段的进一步丰富，传输网络的综合网

管、传输资源管理系统、线路巡检系统、短信网关等手段逐渐开始普及，目前的光缆维护手段无法实现系统间的联合应用，从而保障全网的集中监控和集中维护。 4) 如何有效地使用和考核代维单位

代维机制的初衷之一是通过分工合作，提高维护效率。但是目前的情况往往在光缆故障时仍然需要移动公司人员在现场配合，没有真正减小移动公司工程师的工作量，而且对于代维质量也缺乏客观准确的考核手段。目前移动公司的维护人员非常紧张，随着集中维护体制改革的进一步深化，越来越多的维护工作逐渐由省公司完成，省公司的维护任务日益加重，迫切需要部分工作由系统自动完成。

OTDR自动光缆监测系统

针对以上出现的问题，光纤集中监控应运而生。福建移动采用安捷伦OTDR仪表，配以光通道选择器，结合已建设的传输资源管理系统、电子运维系统、办公自动化系统，引入光缆集中测试的方法，结合光缆监测、告警、故障分析、定位、故障管理、线路维护、线路管理、业务流程与维护体制，为光缆网络的安全高效运行提供保障。让网络管理者及时地知道何地、何时出现了什么问题，并提出光纤网络的故障隐患解决方案。该系统可解决集中维护体制下机房无人值守和需要人员现场配合测试的矛盾，方便地通过网络远程控制多个OTDR仪表对光缆进行自动检测，同时又保持了仪表野外作业的机动性和灵活性，大大提高了维护人员的劳动生产率和网络的维护质量。 目前市场上的光缆自动监测系统多采用RTU（远端测试单元）硬件并结合一整套的测试控制和管理软件来组成。其中RTU包括OTDR测试模块、光开关模块、通信控制模块，固定安装在机架上，布点不灵活，初期投资成本高、风险大。而在我们的方案中，创新地采用OTDR仪表作为远端测试单元，可根据实际需要灵活布点，整个方案满足仪表和监测系统两个层面的应用。相对于传统的光缆监控系统，OTDR光缆监控系统不但建设成本低廉，易于维护，在功能上也丝毫不逊色于传统的光缆监控系统，并可以根据福建移动的实际情况，与现有的资源管理系统、传输网管接口、电子运维系统和短信平台有机结合，扩展功能，发挥最大的功效。

系统设计方案

利用OTDR作为移动式的RTU，仪表的位置可根据实际需要灵活选择，满足仪表（手工测试）和系统（自动监测）二个层面的应用。

整个光缆监测系统采用Client（客户端）和Server（服务器）的工作方式（图1）。各个地市的客户端登录到省公司网管中心的光缆监测中心服务器，由服务器控制各台仪表进行测试，测试数据通过DCN上传到中心服务器自动分析比较,可自动产生告警并形成各种维护报表。这种基于客户端和服务器的方案使用简单、控制有效并便于系统升级。系统服务器采用Oracle大型分布式数据库系统，性能稳定、功能强大。仪表安放在各个地市的中心机房，并内置光开关，以分别监测不同方向的光纤。

监测系统的测试硬件采用安捷伦最新的OTDR N3900A平台，其主机的操作系统为VX-Works并行操作系统，内置LAN口，可分配IP地址，通过DCN网可直接控制主机和各个模块。仪表内置OTDR模块和光开关模块，模块和主机之间支持带电热插拔，并通过背板总线直接相连。 光缆监控系统为一独立的测试系统，但能提供标准上行网络接口（TCP/IP、XML、CORBA）与其它网管系统数据库（如资源管理系统）互通。一方面光缆监控系统能从资源管理系统查询相关的光缆资源信息（如各种地理标识信息、光缆的路由走向等），另一方面资源管理系统也能从光缆监控系统中提取所需的信息（如性能参数、告警信息和报表），通过资源共享和各种应用进一步结合，发挥更大功效。

系统逻辑控制以后台为核心，系统后台应用程序分测试控制模块、告警处理模块、系统管理模块。

数据操作采用消息机制，如图2所示。

消息分发客户端通过TCP/IP协议，提供到消息分发服务端的可靠连接和可靠消息传输功能。其中，消息分发服务端接受消息分发客户端的连接请求，并将消息分发客户端发送来的消息转发到指定的消息分发客户端。仪表通过调用Perl完成具体指令操作，通过数据库传递参数和返回结果。

系统主要功能

该OTDR光缆监测系统集成自动测试、数据库管理、网络控制管理、业务流程控制等技术，全面结合光纤测试、数据管理与维护体制，其主要功能包括： ● 远程OTDR自动测试

OTDR测试是整个系统最核心的功能，测试分为周期自动测试和点名测试。前者通过预置的程序自动进行，后者是由网管人员通过口令进行远程测试，以确定光缆上的告警事件。因此，代维人员无需到现场定期抽测光缆，节约了成本并提高了准确率。 ● 快速定位光缆故障位置

传统的光缆抢修一般会经历以下过程：

1) 故障的发现：通过SDH设备网管告警或通过用户投诉等途径； 2) 派抢修单：电话、传真等；

3) 故障确认：传输人员首先通过挂表或其它网管手段确认是否设备问题；线路人员确认是否断纤； 4) 故障定位：OTDR测试，根据经验并查询参考资料定位故障点具体位置； 5) 故障处理：现场熔接，排除故障，测试，消单。

光缆自动监控系统可结合传输网管告警触发，能够在第一时间发现故障，并自动触发OTDR打光测试。测试结果通过关联数据库的GIS地理信息，精确定位出故障点位置；然后系统自动通过E-Mail、手机短信、传真等多种形式自动派单给各相关管理部门和代维人员，代维人员无需携带仪表到机房测试即可根据系统提供的信息直接到现场进行故障处理。因此，从故障的产生到故障点的定位和派单，仅需3分钟，就直接进入故障处理流程，大大减少部门间协调配合时间，相对于传统方式，各个环节节省的时间至少2小时以上！ ● 告警的产生、通知和管理

将OTDR的每次周期测试结果与数据库中的参考曲线比较，当超过预设的性能阈值时会给出不同类别的告警通知，系统可根据工作流程来管理告警的处理过程，从而提供主动维护的手段。 ● 光缆长期劣化性能分析和质量统计

通过长期监测得到光缆劣化趋势报表，统计故障维修情况及评估维修周期，对一般或重大故障进行统计汇总，将光缆维护情况或报表通过OA自动派发到有关部门和领导。

系统的特点

本系统的最大特点是利用OTDR作为光缆监测系统的测试硬件，与其它同类的光缆集中监测系统相比，其特点为：

1) 高性能OTDR保障测量的稳定性和准确度。本系统采用的OTDR硬件是安捷伦公司最新一代OTDR N3900A，仪表内置1×12光开关，最高45dB的动态范围，2米的反射盲区，其测量精度、重复性、稳定性均高于市场上的RTU OTDR测试卡，保障了测试系统的精度。

2) 可以更有效控制仪表的使用寿命，达到或超过一般光缆监控系统的使用寿命。我们采取了2个措施，一个是采用远程电源开关模块对单台OTDR进行电源的开关控制，另一个是根据仪表的性能指标，对仪表的打光次数进行严格把关，保证在8年内仪表的正常使用。

3) 使用灵活，仪表单用和系统监测二个应用层面取得平衡。OTDR光缆监测系统的使用非常灵活，OTDR实际上是可移动的RTU，在任何时候可根据需要，将OTDR从系统中取下用作仪表，也可将仪

表连到系统用于自动监测。

4) 布点方便，易于升级。N3900A OTDR本身具备LAN口，设置IP地址后通过TCP/IP直接控制仪表，组网灵活，系统扩容仅需添加OTDR仪表和分配相应的IP地址即可。

5) 节约成本，减小投资风险。可充分利用已有的OTDR来组建光缆监测系统，提高仪表利用率，减少硬件总投资。而且与市场上光缆监测系统平台级的软件相比，整个OTDR监测系统中软件成本比例小，降低了系统的投资风险。

6) 监控范围易于控制。建成后的系统可以根据现网的需要，方便地选择12开关或更多数量的光开关数，并根据网络的规模监控1－2万公里的重要光缆，而且监控的光缆还可以用来进行系统的紧急调度，确保紧急调度万无一失