CN102195707B - 一种级联型光缆自动监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种级联型光缆自动监测系统，它包括监控主机和光时域反射仪，所述监控主机通过计算机网络连接多台光时域反射仪，每台光时域反射仪通过一根短光纤连接到交叉型光学矩阵开关的输入口，交叉型光学矩阵开关的输出口连接被测光缆。本发明的优点是：1)通过多级光学矩阵开关切换控制，光时域反射仪的使用不再局限于本地使用，提高了OTDR的使用效率，极大地降低了时间成本，扩展了光缆的测量范围。2)监控主机能够通过SNMP通信协议实时监控光缆的远程终端设备，监测目标光缆，即时上报故障情况。3)使用交叉型光学矩阵开关，使多台OTDR可以并行工作或轮换休息，解决OTDR利用率和发热之间的矛盾。
Description
技术领域
本发明涉及一种级联型光缆自动监测系统，属于通信光缆监测领域。
背景技术
由于光纤通信具有容量大、传送信息质量高、传输距离远的特点。随着国民经济的快速发展，国内近几年的光缆（光缆：用多根光纤组成缆芯，外加保护套，用于光信号的长距离传输）应用呈现爆发式增长。常规光缆监测工具普遍存在监测范围小，发现故障不及时，自动化程度低等缺陷。随着光缆网络的不断扩建，传统监测技术已经无法满足大规模光缆的监测要求。
OTDR（Optical Time Domain Reflectometer）光时域反射仪是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表，它被广泛应用于光缆线路的维护、施工之中，可进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。OTDR一般都有网络接口，能够通过网络输出被测光纤的衰减曲线。
如图1所示，传统的OTDR为一手持设备（比较昂贵），可以随时测量一根光缆的通断情况或折弯等损伤，能够显示故障点的距离。如需要测试多根光缆，只能依靠人工逐个更换光纤接头。一般情况下，维护人员是收到用户保修资料后才会对相应光缆进行测试，这种情况一般需要在测试前查询资料以确认被测光缆为众多光缆中的哪一根。如果光缆数量庞大，查询资料非常耗时。如图2所示，如果在接到报修后，诊断主干光缆正常的情况下，需要前往二级机房，进行二级光缆的测试，这种方式非常耗时。
还有个问题是OTDR在连续使用后会发热，如果不让其适时冷却将影像测试效果，严重时可能损坏OTDR或缩短其使用寿命。
发明内容
本发明的目的是解决目前几个棘手的问题，提供一种级联型光缆自动监测系统，做到：①故障发生后，能够自动测试故障光缆（远程触发）；②遥控测试二级光缆，而不需要前往二级机房（二级扩展）；③OTDR在大任务测试期间可自动控制器冷却，又不影响测试效率（自动冷却）。
按照本发明提供的技术方案，所述级联型光缆自动监测系统包括监控主机和光时域反射仪，所述监控主机通过计算机网络连接多台光时域反射仪，每台光时域反射仪通过一根短光纤连接到交叉型光学矩阵开关的输入口，交叉型光学矩阵开关的输出口连接被测光缆。
所述监控主机、光时域反射仪和交叉型光学矩阵开关位于主控机房，所述交叉型光学矩阵开关连接主干光缆作为被测光缆；主干光缆连接二级机房中的光学矩阵开关，所述光学矩阵开关连接二级光缆，二级光缆再与远程的光缆数据信号的收发设备连接。所述光缆数据信号的收发设备指光发射机、光接收机、光交换机、光纤收发器。
系统在监测前需要预先进行配置，建立内部受控对象：光缆、OTDR、光学矩阵开关、远程终端设备；每根光缆被绑定到与其相连的光学矩阵开关端口，通过光缆对象搜索到关联的矩阵开关。
本发明将所述远程的光缆数据信号的收发设备的SNMP参数绑定到与之相连的光缆对象，监控主机通过独立的时钟探测外部的异常，用来快速触发对光缆的监测过程。
本发明的优点是：
1) 通过多级光学矩阵开关切换控制，OTDR光时域反射仪的使用不再局限于本地使用，提高了OTDR的使用效率，极大地降低了时间成本，扩展了光缆的测量范围。
2) 监控主机能够通过SNMP通信协议实时监控光缆的远程终端设备，一旦发现异常情况，将立即调用OTDR和多级光学矩阵开关快速动作，监测目标光缆，即时上报故障情况。
3) 使用交叉型光学矩阵开关，使多台OTDR可以并行工作或轮换休息，解决OTDR利用率和发热之间的矛盾。
附图说明
图1是传统的手持OTDR测量一根光缆的示意图。
图2是主干光缆和二级光缆的扩展示意图。
图3是一种简单的扩展模型。
图4是主控机房光缆监测布局示意图。
图5是二级扩展和远程触发示意图。
图6是控制主机的软件模型。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本监测方法使用了一种分离式结构，主要构成为多台OTDR光时域反射仪、多台光学矩阵开关、一台监控主机。监控主机通过计算机网络连接多台光时域反射仪，每台光时域反射仪通过一根短光纤连接到交叉型光学矩阵开关的输入口，交叉型光学矩阵开关的输出口连接被测光缆。
光学矩阵开关是一种可控的光学器件，能把经过它的光学信号切换到所希望通道或方向上。光学矩阵开关的端口（光纤接口）有一组输入M和一组输出N组成，称为M×N，实际上矩阵开关是支持双向工作的。常用的光学矩阵开关主要为一对多开关（又叫单输入光学矩阵开关），如：1×2，1×4，1×8，1×16等。交叉型光学矩阵开关，即多对多光学矩阵开关，输入和输出端口都大于等于2，一般使用在情况较复杂或要求较高的场合。
图3所示为一种简单的监控扩展，利用单输入光学矩阵开关可以有效地扩展OTDR的测量范围。可以使用简单模型的组合来提高大数量光缆监测效率，但是这种模型有个缺点就是可能造成某些OTDR持续空闲，但是某些OTDR确超负荷工作，这是由于测试任务的随机性形成的。
图4所示为本发明的主控机房光缆监测布局示意，每台OTDR都使用一根短光纤连接到交叉型光学矩阵开关的对应输入口。矩阵开关的输出口连接各主干光缆（主干光缆是指从中心机房连到二级机房的光缆，数量不多但非常重要、价格昂贵，受损后的影响用户面较广）。
这种结构可以使任何一台OTDR和任何一条被测光缆产生连接，在任务繁忙时轮换使用OTDR，既保证了整体测试效率，又避免昂贵的OTDR因过度使用而缩短寿命。监控主机可将他们的使用时间平均分配，解决OTDR利用率和发热之间的矛盾。这种结构还允许自由增加OTDR来动态扩展其测试容量。
图5显示了二级光缆（二级光缆是指从二级机房连接到用户小区的光缆，要求较低但是数量庞大，一般情况下存在重要客户的小区需要监控其二级光缆）监测的扩展模型（少数情况需要扩展到三级光缆，就是用户端末梢的光缆）。所述监控主机、光时域反射仪和交叉型光学矩阵开关位于主控机房，所述交叉型光学矩阵开关连接主干光缆作为被测光缆；主干光缆连接二级机房中的光学矩阵开关，所述光学矩阵开关连接二级光缆，二级光缆再与远程的光缆数据信号的收发设备连接。图中，远程终端即是指光缆数据信号的收发设备，如：光发射机、光接收机、光交换机、光纤收发器等。
矩阵开关被布置到远程的二级机房，对该矩阵开关进行远程控制即可实现二级光缆的切换测试。由于二级光缆数量众多，所以此方法可使监测范围得到极大扩展。
图5显示了一种自动化光缆测试触发模型。在监控主机中登记远程终端的关键工作参数。一般通信设备网管标准协议为SNMP（通信业应用最广泛的网管协议），SNMP协议可以将设备的所有参数分离成名称和值两个字段。
如， 电压（V） ：56
电流（mA） ：45
电平（dBuV） ：63
实际传输中用一串数字来表达名称，使编码规范化，还可避开多国语言的歧义。
如， 1.3.6.1.4.1.33826.1.2 ：56
1.3.6.1.4.1.33826.1.3 ：45
1.3.6.1.4.1.33826.1.4 ：63
总而言之，通过SNMP标准协议可以简单地读出设备的工作参数，而不必关心设备的制造商是哪个公司。因此可通过SNMP进行简单的参数比较，进而判断参数是否处于正常范围。
一旦检测到远程光收设备的参数异常，将立刻启动链路相关设备开始监测（事先需要将远程终端、光缆、光学矩阵开关这三类对象在监控主机中实现关联）。
如果按照周期扫描的方式，每台OTDR按照10分钟使用一次计算，每小时只能监测6条光缆。江苏地区任意一个县市有线电视光网的二级光缆数量就有500条以上，使用巡检的方式监测二级光网络显然效率太低（除非花费巨资购买大量OTDR来装备机房）。
使用远程终端触发方式为解决效率问题提供了新途径，使主干光缆故障被发现的平均时间被压缩到5分钟之内（按照3分钟测试，2分钟延迟判断、过滤转发操作），二级光缆由于存在矩阵冲突（每个机房的二级光缆共享一个矩阵开关输入端口），故障被发现的平均时间也应该在5～10分钟之内。
图6显示了在监控主机中一种典型的光纤监测流程，从外部触发到报警输出全过程，经历了光缆对象的搜索、矩阵开关的控制、OTDR的控制、测试结果的诊断、报警消息的处理几个过程。
软件在测试前需要预先进行配置，建立内部受控对象：光缆、OTDR、光学矩阵开关、远程终端设备。
每根光缆被绑定到与其相连的光学矩阵开关端口，可以通过光缆对象搜索到关联的矩阵开关。
将远程终端设备的SNMP参数绑定到与之相连的光缆对象，监控主机将通过独立的时钟探测外部的异常，用来快速触发对该光缆对象的监测过程。
测量结果的呈现包含向客户端推送监测结果（衰减曲线），客户端可以直接将曲线呈现给用户，也可以使用电子地图显示故障点（利用故障点离开机房的离进行计算）。
本发明的特点有：
1) 通过远程使用的光学矩阵开关，将OTDR光时域反射仪的使用范围扩展到二级光缆。
2) 通过SNMP通信协议，实时监控光缆的远程收发设备，用于触发对光缆的实时监测。
3) 使用交叉型光学矩阵开关，使多台OTDR可以并行工作或轮换休息，解决OTDR利用率和发热之间的矛盾。
Claims (1)
1.一种级联型光缆自动监测系统，包括监控主机和多个OTDR光时域反射仪、交叉型光学矩阵开关和多个光学矩阵开关，其特征是：所述监控主机通过计算机网络连接多台光时域反射仪，每台光时域反射仪通过一根短光纤连接到交叉型光学矩阵开关的输入口，交叉型光学矩阵开关的输出口连接被测光缆；
所述监控主机、光时域反射仪和交叉型光学矩阵开关位于主控机房，所述交叉型光学矩阵开关连接主干光缆作为被测光缆；主干光缆连接二级机房中的光学矩阵开关，所述光学矩阵开关连接二级光缆，二级光缆再与远程的光缆数据信号的收发设备连接；
所述光缆数据信号的收发设备指光发射机、光接收机、光交换机、光纤收发器；
系统在监测前需要预先进行配置，建立内部受控对象：光缆、OTDR、光学矩阵开关、远程终端设备；每根光缆被绑定到与其相连的光学矩阵开关端口，通过光缆对象搜索到关联的矩阵开关；
将所述远程的光缆数据信号的收发设备的SNMP参数绑定到与之相连的光缆对象，监控主机通过独立的时钟探测外部的异常，用来快速触发对光缆的监测过程。
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