CN1286281C - 具有光纤光缆监测功能的光传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有光纤光缆监测功能的光传输系统，通过集成方式，将光纤光缆自动监测子系统(OAMS)嵌入传统的传输系统中，统一网管，即实现基于光传输系统平台的嵌入式OAMS，充分实现软硬件共享和信息交流，可以在一定程度上克服独立OAMS系统的上述缺点，可对告警信号及时响应，达到迅速确定故障来源、轻松实现在线监测以及降低成本的效果。

Description

具有光纤光缆监测功能的光传输系统

技术领域

本发明涉及光传输系统及其光纤光缆的监测。

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、性能稳定、防电磁干扰、抗腐蚀能力强等优点，而得到了人们的青睐。特别是在近十年里，随着人们对宽带业务需求的不断提高，光纤通信得到了大力发展。但与此同时，光缆的维护与管理问题也日渐突出。传统的光缆线路维护管理模式都是被动式的，故障(如断线)发生后，才派人维护，且故障点很难找，耗时耗力。因此，实施对光缆线路的实时监测与管理，动态地监测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，缩短光缆的故障历时显得至关重要。

光纤(缆)线路自动监测系统(OAMS：Optical fiber cable lineAutomatic Monitoring Systems)和远程光纤测试系统(RFTS：RemoteFiber Testing Systems)便是为了满足此需求而诞生的(OAMS和RFTS功能基本相同，只是名称不同而已，以下只用OAMS这一名称)，其主要目的就是增强网络可维护性，提高对光纤光缆状况的监测和管理水平。

如图1所示，该系统通过光开关(TAU：Test Access Unit中的核心部件)将光时域反射仪OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)发出的测试光加载到被测光纤中，通过OTDR(RTU：Remote Test Unit中的核心部件)分析光纤中的后向散射信号以检测光纤(缆)性能，同时结合地理信息系统GIS(Geography Information System)，在计算机屏幕上以图形化的方式显示出光缆的路由和故障位置(可根据用户的需求配以全球定位系统GPS：Global Position System以定位故障点的经纬度)并发出报警，使管理人员可以很直观地看到故障点附近的乡镇、街道、明显地标及相关资料，从而使维护人员可以在最短的时间内赶到故障现场处理问题，减少故障所引起的损失。另一方面，可调用数据库中光纤的原始数据，与当前测试数据进行对比分析，以判断光纤品质的劣化以及估计光缆的寿命等，从而可使光纤网络的运营商很容易地制定出光纤网络的升级、更换及维护计划。图1中，TOS为Testing Operations System测试操作系统，TSC/RTU为Test System Controller/Remote Test Unit测试系统控制/远程测试单元，TAP为Test Access Path测试接入路径，TAU为Test AccessUnit测试接入单元，Test Access Link为测试接入链路，Control Link为控制链路。

现有的光纤(缆)线路自动监测系统OAMS是独立的系统，主要由各级监测中心和现场监测站组成。一个监测中心可控制多个监测站，每个监测站由OTDR模块、光开关、电源模块以及告警模块等组成，监测光纤传输损耗的变化。主要的监测方式有定期测试(Routine testing)、点名测试(On-Demand Testing)和障碍告警测试(Fault Alarming Testing)。

如上所述，现有的OAMS系统与光传输系统分别是两个独立的系统，运营商一般从不同的设备制造商处购买，分别完成不同的功能——监测光纤(缆)或者传输业务，两者有各自的网络管理系统，独立运行，有各自的告警系统，产生各自的告警信息。就软硬件而言，两系统间不存在任何共享和联系。从信息的角度来看，两独立系统之间也难以实现互联互通。

总结起来，现有的独立OAMS不足之处如下：1、难以与传输设备实现互联互通，两者间必要的信息交换有一定的困难。2、网络故障发生时，难以及时迅速地区分是传输设备故障，还是光纤(缆)故障。3、独立OAMS难以充分利用原传输设备已具备的功能。譬如，某些独立OAMS在各监测站光功率监测模块的采集单元AIU，需分流在用系统3％的光功率，这对于光功率富余度较小的中继段来讲不太可行。而实际上，光功率值是可以直接在传输设备通过软件查询得到，简单而有效。4、难以实现在线监测。若要实现在线监控，就必须在光路中增加波分复用器(WDM)和光滤波器(Filter)等器件，势必造成中继段全程损耗的增加，由于传输系统是另一设备供应商提供，如果系统余量不足，OAMS在线监测方式的应用对在用系统的传输性能会造成一定的冲击，甚至使业务传输系统不可用。5、价格高。安装一套独立的光纤(缆)线路监测系统非常昂贵，因为需要单独的机架、电源、计算机终端、通信链路、通信控制器等设备。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术的上述五个问题，提出一种具有光纤光缆监测功能的光传输系统。

本发明所提出的具有光纤光缆监测功能的光传输系统包括相连的光传输设备、光纤光缆、网管；其特征是：还包括光纤光缆自动监测子系统，它包括远程测试单元和光纤测试接入单元，二者分别与所述光传输设备中的系统通信与控制单元相连；所述网管中嵌入有测试管理模块，该模块通过系统通信与控制单元与远程测试单元相连，用于对远程测试单元下发测试命令；所述远程测试单元(RTU)通过光学测试接入路径与所述光纤测试接入单元相连；所述远程测试单元(RTU)根据接收到的所述的测试命令对光纤进行测试；所述的光纤测试接入单元(OTAU)根据所述的系统通信与控制单元发出的命令，完成光路倒换，以测试不同的光纤。

所述网管中还嵌入有参数设置单元、数据库和地理信息系统，分别用于对远程测试单元配置测试参数、存放历史数据、显示光缆路由和故障位置，它们与所述测试管理模块构成测试操作系统单元的部分或全部。

光传输设备的告警信号输出端与测试管理模块相连，以便将传输设备产生的告警信号作为光纤缆线路自动监测子系统的触发信号，及时启动远程测试单元对相应的光纤链路进行监测。

本发明通过集成方式，将光纤光缆自动监测系统嵌入传统的传输系统中，统一网管，即实现基于光传输系统平台的嵌入式，充分实现软硬件共享和信息交流，可以在一定程度上克服独立系统的上述缺点，可对告警信号及时响应，达到迅速确定故障来源、轻松实现在线监测以及降低成本的效果。

附图说明

图1是现有光纤光缆自动监测系统示意图。

图2是本发明具有光纤光缆监测功能的光传输系统示意图。

图3是本发明具有光纤光缆监测功能的光传输系统功能方框示意图。

图4是本发明实现在线监测的连接示意图。

图5是本发明实现备纤监测的连接示意图。

图6是本发明实现长跨距在线监测示意图。

具体实施方式

图2为本发明嵌入式OAMS的示意图，显示了该嵌入式子系统在整个传输系统中所处的位置。硬件上，在原有传输设备的基础上增加相应功能单元——RTU单元、OTAU单元以及WDM、Filter等，通过系统通信与控制单元实现与其他传输设备功能单元之间的通信以及与网管系统(NM)的通信。软件方面，测试操作系统(TOS)以模块化的方式嵌入传输设备网络管理系统(NM)中，作为NM内部相对独立的一部分，可控制多个RTU和OTAU单元。

图3为嵌入式OAMS的功能框图。用户通过网管上的参数设置、测试管理等模块，对RTU配置测试参数及下发测试命令，以完成故障告警测试、点名测试、周期测试。同时备有数据库以存放历史数据，并依据与历史数据的比较可完成预警的功能。若网管中还配有地理信息系统，可更为方便地显示光缆路由和故障位置。

在传统的传输系统中，一旦传输性能受到的影响超出一定范围，传输设备将会有相应的告警信号产生，但作为传输系统本身是无法准确区分是设备故障还是线路故障，更无法判断光纤(缆)中故障点的准确位置。然而在本发明中，实现了光传输设备与光纤(缆)监测子系统的统一网络管理，可将传输设备产生的告警信号如收无光告警、10^-6误码告警或者光功率监测模块的告警信号等，OAMS子系统产生的各类与光纤光缆性能相关的告警信息，诸如光纤断裂、链路总损耗增加等，被纳入原传输系统告警库，作为光纤(缆)测试功能的触发信号，及时启动RTU对相应的光纤链路进行监测，以迅速判断故障源是设备还是线路。如果是光纤(缆)故障，可迅速准确地定位故障点位置及故障性质，如某点光纤断裂、某点光纤接头损耗值增大或者链路总损耗增加等。

RTU单元根据接收到的命令进行测试，结果的处理可有以下两种方式。其一，通过通信与控制单元将测试数据回传给网管，由网管进行分析以定位及诊断线路问题。其二，RTU单元可以有存储，分析比较，及告警功能，因此可直接由RTU单元完成测试曲线的分析对比，将分析后的结果通过通信与控制单元传递给网管。一旦检测出线路故障后，RTU单元中的告警单元会及时发出告警信息并通知网管。

OTAU单元根据接收到的命令，完成光路的倒换，以测试不同的光纤。

图4、5给出了在线监测和备纤监测时在网元处光纤(缆)测试接入示意图，两者在结构上的差别就是在线监测时在光纤链路中要在适当位置加入WDM，根据实际器件技术指标及系统传输性能，在网元与WDM之间可适当加入filter。如图4所示，RTU与OTAU相连，OTAU再与WDM相连，将RTU发出的测试光接入被测光纤。filter一般放置在被测光纤末端，以滤除测试光，减小测试光对远端网元(NE)的影响。

如图4所示，在某网元处通过OTAU的倒换，RTU可对相邻的两个跨段进行监测，不需每个网元均配置监测设备，从而降低了监测成本。同时，对于超过RTU单元最大测试距离的跨段，可以在该跨段两端配置监测设备，从两端进行监测，如图6所示。对于跨段较长的光纤(缆)链路，可以采用双向测试方法，以确保整个链路光纤性能可完整监测到。图4、5和6中给出的是在一个网元上监测功能接入的示意图，对网络中的其他网元可同样配置。

从以上描述可以看出，本发明具有如下几个突出的实质性特点：

1、在传输系统中增加新特性：光纤(缆)线路监测功能。从硬件的角度说，就是将光纤(缆)监测系统以子系统的方式嵌入到现有的光传输系统中去，而该子系统即为基于光传输系统平台的嵌入式OAMS；软件方面，将OAMS测试操作系统嵌入原传输设备网管系统，使原传输设备及新增嵌入式OAMS子系统两者实现统一的网络管理；

2、该嵌入式OAMS具备的光纤(缆)监测功能包括但不限于：光纤断裂、光纤老化、光纤损耗变化、接续损耗增加、光纤弯曲损耗、回波损耗、反射、外界环境变化对光纤(缆)性能引起的变化等，并准确定位线路故障点；

3、监测功能实现方式：在线监测、离线监测以及备纤监测；

4、在长跨距监测时，可采用双向监测法；

5、在线监测时，在被测光纤链路中加入WDM、Filter器件；

6、在线监测时加入的WDM器件，用于将OTDR发出的测试光与系统信号光合波以进入被测光纤；在被测光纤链路中加入Filter器件，用于在适当位置滤除测试光，以避免影响传输设备性能；

7、监测功能可完成周期测试(Routine testing)、点名测试(On-Demandtesting)、故障告警测试(Fault Alarming testing)；

8、故障告警测试的触发源可以是传输设备产生的告警信号，如收无光告警、10^-6误码告警或者光功率监测模块的告警信号等；OAMS子系统产生的各类与光纤光缆性能相关的告警信息，诸如光纤断裂、链路总损耗增加等，被纳入原传输系统告警库，从而使传输系统的告警种类更为完备，既能反映系统故障信息，又能反映线路故障信息；

9、在系统通信与控制单元上可以添加与周期测试相关的控制，保证在网管失效的情况下，RTU也能完成周期测试功能；

10、RTU单元有存储，分析比较，及告警功能；可直接由RTU单元产生告警信息；

11、应用范围：各类光传输系统，包括但不限于波分复用系统、SDH系统、城域光传输系统、海底光传输系统等。

本光纤(缆)线路监测子系统除了具备光缆线路监测功能，及时发现和定位线路故障、预报光缆隐患外，通过软硬件的集成，使原本分立的光传输系统和光纤(缆)监测系统实现统一。

本发明上述实出的实质性特点使得本发明与现有技术相比具有如下显著的进步：

1、嵌入式OAMS子系统与传输设备实现统一网管，易于管理；

2、有效利用传输设备已有的功能及信息，诸如光功率查询、告警信号等。故障发生时，可迅速启动OAMS测试，直接在传输系统上迅速区分故障来源(传输设备故障还是光纤线路故障)；

3、易于实现在线监测功能。传输设备与光纤(缆)监测系统的供应商为同一家，在工程设计时，可同时考虑系统在线监测时所需的系统余量，这样既充分发挥光纤(缆)监测性能的功能，又确保在线监测时系统的传输性能不受影响；

4、价格低廉。嵌入式OAMS子系统，可充分利用原传输设备软硬件资源，诸如机架、终端、电源、通信控制器等，减少重复建设，进而大幅度降低成本；

5、安装简单，节省空间。硬件上只需在原传输系统子架中插入相应的功能模块，软件上，对网管及系统通信与控制板的软件进行升级即可；

6、使传输设备的功能更为完备，除了完成原传输设备所有功能，还能进行光纤(缆)线路性能的监测；

7、使传输设备的告警种类更为完备，既能反映系统故障信息，又能反映线路故障信息。

Claims (9)

1、一种具有光纤光缆监测功能的光传输系统，包括相连的光传输设备、光纤光缆、网管NM；其特征是：还包括光纤光缆自动监测子系统OAMS，它包括远程测试单元RTU和光纤测试接入单元OTAU，二者分别与所述光传输设备中的系统通信与控制单元相连；所述网管NM中嵌入有测试管理模块，该模块通过系统通信与控制单元与远程测试单元RTU相连，用于对远程测试单元RTU下发测试命令；所述远程测试单元RTU通过光学测试接入路径与所述光纤测试接入单元相连；所述远程测试单元RTU根据接收到的所述的测试命令对光纤进行测试；所述的光纤测试接入单元OTAU根据所述的系统通信与控制单元发出的命令，完成光路倒换，以测试不同的光纤。

2、如权利要求1所述的具有光纤光缆监测功能的光传输系统，其特征是：所述网管NM中还嵌入有参数设置单元、数据库和地理信息系统，分别用于对远程测试单元RTU配置测试参数、存放历史数据、显示光缆路由和故障位置，它们与所述测试管理模块构成测试操作系统单元TOS的部分或全部。

3、如权利要求1或2所述的具有光纤光缆监测功能的光传输系统，其特征是：光传输设备的告警信号输出端与测试管理模块相连，以便将传输设备产生的告警信号作为光纤光缆线路自动监测子系统OAMS的触发信号，及时启动远程测试单元RTU对相应的光纤链路进行监测。

4、如权利要求1或2所述的具有光纤光缆监测功能的光传输系统，其特征是：所述远程测试单元RTU中设置有光时域反射仪OTDR，用于发出测试光加载到被测光纤中，并分析光纤中的后向散射信号以检测光纤光缆性能。

5、如权利要求1或2所述的具有光纤光缆监测功能的光传输系统，其特征是：所述远程测试单元RTU中设置有告警模块，用于在检测出线路故障后发出告警信息并通知网管NM。

6、如权利要求1或2所述的具有光纤光缆监测功能的光传输系统，其特征是：在被测光纤链路中，加入有波分复用器WDM，所述波分复用器WDM与光纤测试接入单元OTAU相连，将测试光接入被测光纤，实现在线监测。

7、如权利要求6所述的具有光纤光缆监测功能的光传输系统，其特征是：在被测光纤链路中，还加入有滤波器Filter，所述滤波器Filter设在被测光纤末端，用于滤除测试光。

8、如权利要求3所述的具有光纤光缆监测功能的光传输系统，其特征是：所述光传输设备的告警信号包括原有的设备告警信号及光纤性能告警信号。

9、如权利要求1所述的具有监测功能的光传输系统，其特征是：所述光传输系统为波分复用系统、SDH系统、城域光传输系统或海底光传输系统。

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