CN104283607B - 光纤通讯网络监测保护系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤通讯网络监测保护系统及方法，它包括光路传输设备和监测保护设备，其改进在于：光路传输设备还包括光切换单元，光切换单元实时监测光功率数据，判断光路故障状态，进行相应的光路倒换，监测中心接收光功率采集单元和光切换单元的监测数据、信息，对线路状态进行综合分析；其方法为：A、光功率采集单元和光切换单元均对光功率实时监测，光路发生故障时，光切换单元完成相应切换，并通过网络向监测中心上报监测数据及信息，B、监测中心进行分析，判断光切换单元切换是否正确，进行如下操作：B1、若不正确，监测中心向光切换单元发送返回原状态命令，B2、若正确，启动故障点测试，确定发生故障的地理位置，本发明可靠性强且稳定性高。

Description

光纤通讯网络监测保护系统及方法

【技术领域】

本发明涉及电通信技术，尤其涉及使用GPRS无线通信技术的一种光纤通讯网络监测保护方法及系统。

【背景技术】

近年来，随着光网络设备与技术的发展，尤其是现在世界范围内的光纤通信和光电子产业进入了一个新的时期，基于先进光器件和光信号处理技术的全光通信网络技术与设备得到了较为广泛的应用。

目前，伴随着光缆应用的飞速发展，光缆的维护与管理问题也日渐突出。随着使用时间的增加，光纤自己会慢慢劣化，从而产生故障和隐患，光缆线路的故障次数会增加。

因此，实施对光缆线路的实时监测、管理，动态观察光缆线路传输性能的劣化情况，及时发现和预报光缆隐患，以降低光缆阻断的发生率，压缩光缆的故障历时，显得至关重要。

现有的光纤通讯网络监测保护系统如图1所示，包括光路传输设备和监测保护设备。

如图1所示，光路传输单元包括位于对端的光纤分配架2和多个发送/接收端1，以及光功率采集单元3、光波用复用器20和光滤波器5，位于对端的光纤分配架2通过光纤相连，多个处于对端的发送/接收端1的光纤通路中设置相应的光功率采集单元3，与光纤分配架2则连接一个相应的光滤波器5和光波用复用器20。

如图1所示，监测保护设备包括程控光开关单元6和光时域反射仪7，以及通过通讯网络14和路由器8传输数据、命令的监测客户端9、资源管理客户端10和监控中心11，其中，监测客户端9、资源管理客户端10和监控中心11分别包含地理信息平台90、100、110，监控中心11与无线调制解调器12、告警单元13相连，在图1中，功能模块之间的实线连接代表光路路由连接，功能模块之间的虚线连接代表GPRS无线网络或者有线网络路由连接。

光功率采集单元3对光路传输设备中的光信号进行实时采集，并且对采集的数据进行分析，将故障线路的信息通过路由器8或者通过内部的GRPS模块通过GPRS无线网络上报给监控中心11，同时，光功率采集单元3内部集成分光器具有分光功能，将光纤通路中的光信号的用户数据信号传输至光纤分配架2的小部分(例如，3％的光信号)耦合出来用于实时监测的采集。监控中心11主要负责完成与光功率采集单元3、程控光开关单元6和光时域反射仪7的通讯，以及数据的管理，实时传输控制命令，以及告警数据的处理，报表管理等。

光时域反射仪7根据监控中心11的命令，产生测试光并通过程控光开关单元6、光波用复用器20和光滤波器5传输至光路传输设备，完成对光纤的长度、特性的测试，以及对光纤故障定位。

程控光开关单元6根据监控中心11的指令，进行光路的切换，将检测光发送至光波用复用器20，光波用复用器20将用户数据光信号和测试光信号进行复用传输至光滤波器5，光滤波器5将测试光过滤，这样，测试光就不影响正常的光纤通信。

监测客户端9、资源管理客户端10和监控中心11中的地理信息平台90、100、110将光缆空间信息转化为地理信息，能够在地图上直观地显示准确的光缆地理位置来，通过资源管理客户端10对光缆地理信息数据的录入，上传到监控中心11上，监测客户端9通过访问数据库信息可以对光缆的信息在地图上直观的表现出来，并且给出准确的位置，使用户能够及时、方便地对光缆进行维护和管理。

无线调制解调器12根据监控中心11所发出的数据或命令，完成短信发送功能。

告警单元13根据监控中心11所发出的数据或命令，完成本地告警功能，如声音告警、光告警等。

由以上分析可知：现有的光纤通讯网络监测保护系统缺少对光缆的自动保护功能，只能对故障进行告警和定位，无法自动解决光缆故障，并且，对通讯光缆状态的评估、判断缺少全面、有效的技术手段，总之现有技术的可靠性和稳定性不高；此外，现有的光纤通讯网络监测保护系统使用单一的有线网络，在有线网络出现故障时就会陷入瘫痪。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种可以有效克服上述问题发生，可靠性强且稳定性高的光纤通讯网络监测保护系统及方法。

本发明的目的是这样实现的：一种光纤通讯网络监测保护系统，包括光路传输设备和监测保护设备，所述光路传输设备包括一对光纤分配架及至少一组光传输装置，每组光传输装置包括发送/接收端、光功率采集单元、光滤波器和光波用复用器，所述发送/接收端信号连接于光纤分配架，光功率采集单元及光波用复用器信号连接于其中一光纤分配架，光滤波器连接于另一光纤分配架；所述监测保护设备包括程控光开关单元、光时域反射仪以及通过通讯网络和路由器传输数据、命令的监测客户端、资源管理客户端和监控中心，所述监控中心上信号连接有无线调制解调器及告警单元，所述程控光开关单元与光时域反射仪和光波复用器分别信号连接，程控光开关单元、光时域反射仪及光功率率采集单元均通过GPRS无线网络或有限网络与监控中心信号连接，其改进在于：

所述光路传输设备中的每组光传输装置还包括一对光切换单元，每对光切换单元包括两个光切换单元，所述每对光切换单元设置于对端的发送/接收端的光纤通路的两侧，所述处于光纤通路两侧的光切换单元中，其中一侧的光切换单元与光功率采集单元、光波用复用器及其中一光纤分配架信号连接，相对的另一侧的光切换单元与光滤波器及另一光纤分配架信号连接；所述各光切换单元通过GPRS无线网络或者有线网络路由与监控中心信号连接；每对光切换单元中的两个光切换单元之间信号连接。

所述光切换单元包括主控模块、光功率监测模块、光路切换模块、GPRS无线通信模块和光纤收发模块，所述主控模块与光功率监测模块、光路切换模块、GPRS无线通信模块和光纤收发模块分别相连，光纤收发模块与光功率监测模块和光路切换模块分别相连，主控模块通过GPRS无线网络或有限网络与监控中心信号连接；同一对光切换单元中，其中一光切换单元中的光纤收发模块与光功率采集单元信号连接，光路切换模块与光波用复用器信号连接，另一光切换单元中的光纤收发模块与光滤波器信号连接，两个光切换单元中的光路切换模块之间信号连接。

所述光切换单元中还包括在系统掉电时对该光切换单元进行主动复位的掉电自动保护模块。

一种光纤通讯网络监测保护方法，它包括以下步骤：

A、光功率采集单元和光切换单元均对光功率实时监测，光路发生故障时，光切换单元完成相应切换，并通过GPRS无线网络或者有线网络分别向监控中心上报监测数据、信息；

B、监控中心对所收到监测数据、信息进行综合分析，判断光切换单元切换操作是否正确，进行如下操作：

B1、若光切换单元切换操作不正确，监控中心向光切换单元发送返回原状态命令；

B2、若光切换单元切换操作正确，启动故障点测试，确定发生故障的地理位置。

步骤A包括如下步骤：

A1、若光缆发生衰减异常，但能够正常通信，光路无需切换，光功率采集单元和光切换单元将监测到的光功率数据和确定的故障等级通过GPRS无线网络或有线网络发送至监控中心；

A2、若光路衰减不能满足正常光通讯的需要或者光缆断开，光切换单元立即进行光路切换，光功率采集单元将监测到的光功率数据和相应的故障等级通过GPRS无线网络或有线网络发送至监控中心，光切换单元将监测到的光功率数据和切换事件信息通过GPRS无线网络或有线网络发送至监控中心。

下面对以上技术方案作进一步阐述：

所述步骤A1之前还包括如下步骤A0：

A0、所述的监控中心向光功率采集单元和光切换单元传递功率阀值设置，所述功率阀值设置包括两级或两级以上的功率阀值，并分别与相应的故障等级相对应。

所述步骤A1之后还包括如下步骤A1/：

A1/、监控中心启动系统告警，向管理者发送线路衰减告警信息。

所述步骤A2之后还包括如下步骤A2/：

A2/、监控中心启动系统告警，向管理者发送线路故障切换告警信息。

所述的步骤B2包括如下步骤：

B21、若光切换单元切换操作正确，监控中心通过GPRS无线网络或有线网络向程控光开关单元和光切换单元发出测试命令，将测试光通路切换到产生故障的光纤通路的通道中；

B22、程控光开关单元和光切换单元通过GPRS无线网络或有线网络向监控中心返回切换成功信息后，监控中心通过GPRS无线网络或有线网络向光时域反射仪发出测试运行命令；

B23、光时域反射仪运行测试程序，向故障光路发出测试光，并根据光路反射回来的测试光信息，取得测试数据与信息；

B24、监控中心读取光时域反射仪的测试数据和信息，并且根据测试数据与信息进行分析，结合地理信息平台，判断故障类型和出现故障的地理位置。

本发明的有益效果在于：其一、在本发明中，所述光路传输设备中还包括光切换单元，所述的光切换单元设置于对端的发送/接收端的光纤通路的两侧，光切换单元实时监测光功率数据，根据监测到的光功率或者根据监控中心的控制指令，进行相应的光路倒换，监控中心接收到通过GPRS无线通信网络或者其他有线网络传送来光功率采集单元和光切换单元的监测数据、信息，对线路状态进行综合分析，根据分析结果通过GPRS无线通信网络或者其他有线网络向光切换单元、程控光开关单元或光时域反射仪发送控制指令，使得本发明具备自动切换功能，实现了故障迅速定位、线路即时恢复，确保在故障发生很短的时间内(几百毫秒)恢复网络通信，尽可能减少用户的损失，本系统在进行监测的基础上，可以实现通信快速恢复，对于用户体验来说，不会察觉到线路的中断，而且，本发明通过光功率采集单元和光切换单元同时对光路进行监测，监控中心根据两者的监测数据、信息进行综合分析，可以大大提高分析结果的准确性，尽可能地减少误判，因此，本发明相对于现有技术，本发明大大提高了光纤网络系统的稳定性和可靠性。其二、本发明采用模块化的设计，每个模块都能独立完成相应的功能，用户可以根据实际情况选用不同的模块配置系统。例如选用监控中心和光功率采集单元可以组成光纤采集模组，选用监控中心和光切换单元组成光纤保护模组，选用监控中心和光功率采集单元以及程控光开关单元和光时域反射仪可组成光纤监测模组，选用监控中心和程控光开关单元和光时域反射仪可组成光纤测试模组等等，这对于本发明应用的针对性和可扩展性具有相当的优越性和实用性。其三、本发明中的光切换单元和光功率采集单元都具有采用GPRS无线网络和有线通信能力，可以独立的使用GPRS无线网络或者有线网络与监控中心进行联接。两种通信方式进行相互备份，在任何一种网络出现问题的情况下都保证系统能够正常运行，其可靠性得到了保障。

【附图说明】

图1为现有技术光纤通讯网络监测保护系统的结构示意图

图2为本发明的光纤通讯网络监测保护系统的结构示意图

图3为本发明中光切换单元的结构示意图

图4为本发明光纤通讯网络监测保护方法的流程图

图5为本发明具体实施例的流程图

【具体实施方式】

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

参照图2所示，本发明揭示了一种光纤通讯网络监测保护系统，它包括光路传输设备和监测保护设备，所述光路传输设备包括一对光纤分配架2(两个光纤分配架)及至少一组光传输装置，每组光传输装置包括发送/接收端1、光功率采集单元3、光滤波器5和光波用复用器20，所述发送/接收端1信号连接于光纤分配架2，即一组光传输装置中有两个发送/接收端1，分别连接于两个光纤分配架2上，光功率采集单元3及光波用复用器20信号连接于其中一光纤分配架2，光滤波器5连接于另一光纤分配架2；所述监测保护设备包括程控光开关单元6、光时域反射仪7以及通过通讯网络14和路由器8传输数据、命令的监测客户端9、资源管理客户端10和监控中心11，所述监控中心11上信号连接有无线调制解调器12及告警单元13，所述程控光开关单元6与光时域反射仪7连接，程控光开关单元6、光时域反射仪7及光功率采集单元3均通过GPRS无线网络或有限网络与监控中心11信号连接，图中，功能模块之间的实线连接代表光路路由连接，功能模块之间的虚线连接代表网络路由连接。

还是参照图2，光路传输设备中的每组光传输装置还包括一对光切换单元，每对光切换单元包括两个光切换单元4，每对光切换单元设置于对端的发送/接收端1的光纤通路的两侧，所述处于光纤通路两侧的光切换单元4中，其中一侧的光切换单元4与光功率采集单元3、光波用复用器20及其中一光纤分配架2信号连接，相对的另一侧的光切换单元4与光滤波器5及另一光纤分配架2信号连接；所述各光切换单元4通过GPRS无线网络或者有线网络路由与监控中心11信号连接；每对光切换单元中的两个光切换单元4之间信号连接，程控光开关单元6通过光波复用器20与光切换单元4信号连接。所述光切换单元4实时监测光功率数据，判断光路故障状态，根据监测到的故障状态或者根据监控中心11的控制指令，进行相应的光路倒换；所述监控中心11接收光功率采集单元3和光切换单元4的监测数据、信息，对线路状态进行综合分析，根据分析结果向光切换单元4、程控光开关单元6或光时域反射仪7发送控制指令。监测客户端9、资源管理客户端10和监控中心11中的地理信息平台90、100、110将光缆空间信息转化为地理信息，能够在地图上直观地显示准确的光缆地理位置来，通过资源管理客户端10对光缆地理信息数据的录入，上传到监控中心11上，监测客户端9通过访问数据库信息可以对光缆的信息在地图上直观的表现出来，并且给出准确的位置，使用户能够及时、方便地对光缆进行维护和管理。无线调制解调器12根据监控中心11所发出的数据或命令，完成短信发送功能。告警单元13根据监控中心11所发出的数据或命令，完成本地告警功能，如声音告警、光告警等。通讯网络14可采用PSTN/ISDN/X.25/FR/E1/TCP/IP/INTRANET/EXTRANET/INTERNET等等。

参照图3所示，光切换单元4包括主控模块41、光功率监测模块42、光路切换模块43、GPRS无线通信模块和光纤收发模块44，所述主控模块41与光功率监测模块42、光路切换模块43、GPRS无线通信模块和光纤收发模块44分别相连，光纤收发模块44与光功率监测模块42和光路切换模块43分别相连；同一对光切换单元中，其中一光切换单元4中的光纤收发模块44与光功率采集单元3信号连接，光路切换模块43通过光波用复用器20与程控光开关单元6信号连接，另一光切换单元4中的光纤收发模块44与光滤波器5信号连接，两个光切换单元4中的光路切换模块43之间信号连接。所述光切换单元4中还包括在系统掉电时对该光切换单元4进行主动复位的掉电自动保护模块45。所述主控模块41与路由器或GPRS无线通信模块与监控中心11信号连接，完成数据、命令或信息的接收或发送，对光功率监测模块42、光路切换模块43和光纤收发模块44进行控制，以及对数据接收和故障状态的判断；光功率监测模块42由光纤收发模块44采集信号，实时监测光功率数据，并将监测数据、信息发送至主控模块41，主控模块41将信息打包为数据包并且通过GPRS无线通信模块或者路由器上传给监控中心11；光路切换模块43根据主控模块1的切换命令或者程控光开关单元6的切换命令，通过光波用复用器20复用后，切换对端光纤通路的通道，位于对端的两个光切换单元4中的两个光路切换模块43之间通过光纤通路传输光纤数据信号，该光路切换模块43主要由1X2或2X2光开关、光耦合器和光放大器构成，完成在主、备用光通道之间的切换操作。所述光纤收发模块44根据主控模块41的控制指令，完成光路切换模块43与光功率采集单元3、光滤波器5之间的光纤数据信号的传输；掉电自动保护模块45在系统掉电时对光切换单元4进行主动复位，避免系统因突然断电而产生损坏。

参照图4所示，本发明还涉及一种光纤通讯网络监测保护方法，它包括以下步骤：

A、光功率采集单元3和光切换单元4均对光功率实时监测，光路发生故障时，光切换单元完成相应切换，并通过GPRS无线网络或者有线网络分别向监控中心11上报监测数据、信息；

B、监控中心11对所收到监测数据、信息进行综合分析，判断光切换单元4切换操作是否正确，进行如下操作：

B1、若光切换单元4切换操作不正确，监控中心11向光切换单元4发送返回原状态命令；

B2、若光切换单元4切换操作正确，启动故障点测试，确定发生故障的地理位置。

参照图5所示，为本发明具体实施例的流程图，它包括以下步骤：

1)、监控中心11向光功率采集单元3和光切换单元4传递功率阀值设置，功率阀值设置包括两级或两级以上的功率阀值，并分别与相应的故障等级相对应。

2)、光功率采集单元3和光切换单元4根据监测到的光功率数据与设定的功率阀值，判断光路故障状态，进行如下操作：

21)、若光缆发生衰减异常，但能够正常通信，无需切换，进行如下操作：

211)光功率采集单元3和光切换单元4将监测到的光功率数据和确定的故障等级发送至监控中心11；

212)监控中心11通过无线调制解调器12和告警单元13进行线路衰减告警，然后，返回上述步骤2)。

22)、若光路衰减不能满足正常光通讯的需要或者光缆断开，进行如下操作：

221)光切换单元4进行光路切换，主控模块41向光路切换模块43发送切换命令，光路切换模块43完成光路切换，将光路转换至备用光通道；

222)光功率采集单元3将监测到的光功率数据和相应的故障等级发送至监控中心11，光切换单元4中的主控模块41通过路由器8和通讯网络14将监测到的光功率数据和切换事件信息发送至监控中心11。

223)监控中心11通过无线调制解调器12和告警单元13进行线路故障切换告警。

3)、监控中心11对所收到监测数据、信息进行综合分析，判断光切换单元4切换操作是否正确，进行如下操作：

31)、若光切换单元4的切换操作正确，则进行如下操作：

311)监控中心11向程控光开关单元6和光切换单元4发出测试命令，将测试光通路切换到产生故障的光纤通路的通道中(这时，用户数据光通讯通道不用切换)。

312)程控光开关单元6和光切换单元4向监控中心11返回切换成功消息后，监控中心11向光时域反射仪7发出测试运行命令。

313)光时域反射仪7运行测试程序，依照光时域反射仪7→程控光开关单元6→光波用复用器20→光切换单元4→光滤波器5的光信号传输途经，向故障光路发出测试光，并根据光路反射回来的测试光信息，取得测试数据与信息，测试数据与信息主要包括测试事件曲线，测试事件曲线由一系列的事件点组成，每个事件点都包含事件点序号、事件点位置、事件类型、接合损耗、反射损耗、累积损耗、功率等数据。

314)监控中心11根据测试数据与信息进行分析，从事件点数据中，可以获取某点的光功率异常，然后与历史基准曲线数据(原线路完好时测试的曲线)对比，如果偏差在设置的范围之外，可以认为该点出现故障，根据该点光功率的大小，按照预先设置阈值就可以判断出该点的故障是断缆还是老化或者其中异常，从而判断出故障类型，因每个事件点都有事件点数据，从事件点数据与光纤数据以及空间地理数据相结合，就可以定位出故障点在数字地图上的位置了，这样，结合地理信息平台110，可以判断出现故障的地理位置。

32)、若光切换单元4的切换操作不正确，则监控中心11通过路由器8和通讯网络14向光切换单元4发送返回原状态命令，光切换单元4执行复原操作，将光路复原至主用通道。然后，返回上述步骤2)。

在本发明中，每个模块都能独立完成相应的功能，用户可以根据实际情况选用不同的模块配置系统。例如，选用监控中心11和光功率采集单元3可以组成光纤采集模组，选用监控中心11和光切换单元4组成光纤保护模组，选用监控中心11和光功率采集单元3以及程控光开关单元6和光时域反射仪7可组成光纤监测模组，选用监控中心11和程控光开关单元6和光时域反射仪7可组成光纤测试模组等等，这对于本发明应用的针对性和可扩展性具有相当的优越性和实用性，其具体操作过程与以上所述相同或相似，此处不再赘述。

综上所述，尽管本发明的基本结构、原理、方法通过上述实施例予以具体阐述，在不脱离本发明要旨的前提下，根据以上所述的启发，本领域普通技术人员可以不需要付出创造性劳动即可实施多种变换/替代形式、组合或控制流程，此处不再赘述。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (6)

1.一种光纤通讯网络监测保护方法，其特征在于，它包括以下步骤：

A、光功率采集单元和光切换单元均对光功率实时监测，光路发生故障时，光切换单元完成相应切换，并通过GPRS无线网络或者有线网络分别向监控中心上报监测数据、信息；

B、监控中心对所收到监测数据、信息进行综合分析，判断光切换单元切换操作是否正确，进行如下操作：

B1、若光切换单元切换操作不正确，监控中心向光切换单元发送返回原状态命令；

B2、若光切换单元切换操作正确，启动故障点测试，确定发生故障的地理位置。

2.根据权利要求1所述的光纤通讯网络监测保护方法，其特征在于：步骤A包括如下步骤：

A1、若光缆发生衰减异常，但能够正常通信，光路无需切换，光功率采集单元和光切换单元将监测到的光功率数据和确定的故障等级通过GPRS无线网络或有线网络发送至监控中心；

A2、若光路衰减不能满足正常光通讯的需要或者光缆断开，光切换单元立即进行光路切换，光功率采集单元将监测到的光功率数据和相应的故障等级通过GPRS无线网络或有线网络发送至监控中心，光切换单元将监测到的光功率数据和切换事件信息通过GPRS无线网络或有线网络发送至监控中心。

3.根据权利要求2所述的光纤通讯网络监测保护方法，其特征在于：所述步骤A1之前还包括如下步骤A0：

A0、所述的监控中心向光功率采集单元和光切换单元传递功率阀值设置，所述功率阀值设置包括两级或两级以上的功率阀值，并分别与相应的故障等级相对应。

4.根据权利要求2所述的光纤通讯网络监测保护方法，其特征在于：所述步骤A1之后还包括如下步骤A1/：

A1/、监控中心启动系统告警，向管理者发送线路衰减告警信息。

5.根据权利要求2所述的光纤通讯网络监测保护方法，其特征在于：所述步骤A2之后还包括如下步骤A2/：

A2/、监控中心启动系统告警，向管理者发送线路故障切换告警信息。

6.根据权利要求1所述的光纤通讯网络监测保护方法，其特征在于：所述的步骤B2包括如下步骤：

B21、若光切换单元切换操作正确，监控中心通过GPRS无线网络或有线网络向程控光开关单元和光切换单元发出测试命令，将测试光通路切换到产生故障的光纤通路的通道中；

B22、程控光开关单元和光切换单元通过GPRS无线网络或有线网络向监控中心返回切换成功信息后，监控中心通过GPRS无线网络或有线网络向光时域反射仪发出测试运行命令；

B23、光时域反射仪运行测试程序，向故障光路发出测试光，并根据光路反射回来的测试光信息，取得测试数据与信息；

B24、监控中心读取光时域反射仪的测试数据和信息，并且根据测试数据与信息进行分析，结合地理信息平台，判断故障类型和出现故障的地理位置。