EXFO 光缆在线性能监测系统方案

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1 光缆维护现状

随着电力、金融、广电及电信运营商通信传输网络的快速发展，承载关键业务的通信光缆数量会越来越多，覆盖范围也会不断扩大。户外铺设或架空的光缆经常在道路改造、楼宇建设等施工中受损甚至中断；光缆长期在地下掩埋或架空日晒雨淋、内部光纤自身及其熔接点、接头的老化、浸水等因素都会引起衰减增大，影响到关键通信业务的正常传输。怎样管理和维护好关键光缆网络，及时发现故障趋势和隐患，定位排除故障，是通信光缆线路维护部门所关心的课题。
目前关键光缆维护中的不足：
Ø 缺少关键光缆链路实时性能的信息；
Ø 光缆性能劣化情况不能及时发现和预防排除；如：某段光纤受外力挤压...
Ø 光缆发生故障时不能快速告警及定位；
Ø 保密通信无法保障；
Ø ...

2 EXFO光缆在线监测方案

EXFO公司的光缆监测系统，通过在核心通信机房单端部署监测系统即可实现：
Ø 7*24小时对关键光缆性能进行连续监测；
Ø 在光纤性能出现劣化并达到预设门限时及时发出报警；
Ø 快速定位故障点，如：断点、损耗异常点等；
Ø 快速发现光缆区段异常趋势；
Ø 可对光缆进行在线或备纤监测，监测光纤性能趋势；
Ø 保密通信保障，发现0.1dB的光缆弯曲事件和距离；
Ø 生成日常的报告文件，及时把握光纤资源情况；
Ø ...

3 EXFO光纤在线监测系统的部署

光纤监测系统可以有两种部署方式：单主机部署和多主机系统部署。

3.1 单主机部署

单主机部署主要针对需要监测的关键光缆链路数量较少，物理位置又相对集中的情况。是比较经济的部署方式，只需要配置主机并根据需要监测的光纤数量配置相关光开关即可；在以后所需监测的光缆增多后，可以升级扩展为多主机系统部署模式。

由于XX公司需要监测的关键业务光缆还有备用光纤，我们建议采用备纤进行监测的方式。备纤监测有以下几点好处：
Ø 不必断开现有业务的光纤来接入WDM（光复用）器件；
Ø 一条光缆有多条光纤，备纤和在用光纤有相同的物理特性和环境，备纤监测可以反映整条光缆的情况；

NQMSfiber系统单机可实现：
Ø 通过Web浏览器控制主机，实现多合一的OTDR测试和监测功能；
Ø 多用户管理和多任务系统；
Ø 自动发现和预防功能，安装调试非常快捷简单；
Ø 可通过短信触发测试功能；
Ø 灵活的告警子系统；
Ø OTDR提供大的测量范围和峰值监测；
Ø 与网络的安全无缝集成，可以通过连接主机IP实现远程对系统进行管理；

3.2 多主机系统部署

多主机系统部署主要针对需要监测的关键光缆数量比较多，物理位置又相对分散的情况。光纤监测系统可对多台主机进行统一管理，并可以实现与其它网管系统实现对接。

多主机系统可实现：
Ø 所有单机功能；
Ø 自定义的网元管理服务器（EMS）；
Ø 多主机的测试数据统一管理；
Ø 实现与其它网管系统的对接；

4 EXFO方案优势

Ø 易于扩展：单主机可以独立运行，并可以实现测试、告警和报告等用户所需的功能；同时可以扩展为多主机部署模式，保护用户的前期投资。
Ø Web B/S管理界面，用户可以通过IE浏览器管理系统，方便易用；
Ø 即插即用的优势：自动发现功能与参考数据管理功能；
Ø 除了点故障外，还可以发现区段故障；如：100公里光缆中有5公里发生性能劣化时可以及时报警；
Ø 多种测试：手动测试、条件触发测试、预设测试、实时监测测试等；
Ø OTDR高达10万工作小时；光开关达1千万次寿命，可升级到10亿次；
Ø 可以按照时间设定，自动学习被测光纤参考曲线，并自动设定告警阈值，省却繁琐的人工设置过程，又减少误告警的情况；
Ø 告警阈值可以达到0.1dB，是保密通信的有力保障；
Ø 告警可以通过短信、E-Mail等方式发送给相关维护人员；
Ø 5到15秒快速测试；
Ø 超长距离光纤监测，可达200公里；
Ø 与GIS系统快速集成；

5 EXFO系统简介

5.1 光纤监测系统

光纤监测系统包括两层子系统：上层的EMS子系统、下层的FG-750远程测试子系统如下图所示：

5.2 EMS子系统

上层子系统是EMS子系统，负责收集各地光纤网络的监测信息，包括WEB服务器、数据库服务器等等。同时，在EMS系统可以对各个地点的FG进行配置、控制。此外，EMS系统还可以包括GIS地理信息系统，和所监测的光缆线路相对应，地理信息系统可以精确反应各个熔接点、连接器、端局、光纤配线架FDB、光纤配线盒ODB等等的位置。另外，还可对各个监测单元出具监测报告。
EMS包含操作系统、数据库软件与监测软件。具备安全管理、数据管理、设备网管、障碍异常告警、劣化比对分析、远程遥控测量、电子地理图资、表格打印等主要功能。提供光纤劣化分析、告警事件、故障种类和故障因素，预估可能故障之光缆给管理人员，做事前的预防及改进。
EMS另外的功能是用户管理和用户权限管理。每个用户都可以设定相应的浏览、修改权限，并能在指定的地域进行监测。
系统管理的WEB终端，对PC机性能要求不高，只要能支持IE、FireFox等浏览器和Java功能即可。

5.3 FG-750远程测试子系统

下层子系统是FG-750远程测试子系统，包括FG-750远程测试单元、本地WEB访问终端。下层子系统可以是多个，负责监测各个不同地点的光纤网络，将收集的光纤、光缆链路的性能信息，通过Internet反馈到上层EMS子系统。
FG 750是一个模块化的光纤监测设备，高仅仅2U，支持机架安装。如下图所示：

OTM测试头包括了光开关和嵌入式OTDR，光开关可以在线叠加扩展，达到到96口；同时若采用光开关外置连接的方式，光开关总数可达到1024个，即能扫描1024路光纤、光缆。
测试头控制器，控制光开关和OTDR的运作，内置Win的操作系统，支持WEB访问。支持两个100M网口，前置网口支持本地访问；后置网口支持远程访问，USB口支持GSM Modem，用于手机的无线远程控制。
同样，FG远程测试子系统中包含操作系统、数据库软件与监测软件。具备用户安全管理、数据管理、设备网管、障碍异常告警、劣化比对分析、远程遥控测量、报告打印等主要功能。提供光纤劣化分析、告警事件、故障种类和故障因素，预估可能故障之光缆给本地管理人员，做事前的预防及改进。
用户可以通过WEB方式，直接访问各个FG-750单元。用户可以使用不同的URL访问多个不同的FG，对FG所连接的光纤、光缆进行配置和监测；若有光缆断开、光纤劣化、连接点衰耗异常等信息，可以在本地产生报警，工作人员可相应的采取措施。所以，下层单机子系统可以长期独立工作，这是EXFO系统的一大特点。

5.4 光纤监测-在线和离线

光纤监测系统光纤的监测分为在线监测和离线监测两种方式。两者都是采用OTDR通过光开关阵列，对光纤通过光开关阵列，进行巡回监测。在FG控制器或网管服务器中，预设置各路光纤的OTDR的标准参考曲线。每路OTDR巡回测试的结果，和该路参考曲线进行对比，若发现衰耗异常，则发出报警。如下图所示：

两者不同的是监测的光纤种类不同，在线监测使用的是目前工作状态的光纤；离线监测的是备用光纤，又称暗光纤。
Ø 在线监测
光纤监测系统能同时监测在线光纤，这需要设备中提供合波器/分波器（FWDM），从而监测波长可以装载、卸下。如下图所示：λ1为交换机的工作波长，λ2为监测设备的监测波长，FWDM为分波器/合波器。发送端λ1经过合波器和λ2合在一起传输，经中间网元时，通过分波器分开，监测波长不会干扰网元的业务。通过中间网元、放大器等器件后，再经过合波器将两个波长合在一起传输，到接受端时，再经过分波器FWDM分开。

在线监测的优点是测试准确，所测试的光纤为在线光纤。但由于需要分波器、合波器（FWDM）参与工作，成本会略高，部署的工作量稍大，同时FWDM本身存在衰耗（损耗≦1dB/FWDM），测试距离会相对的短。
另外，由于在线监测采用的波长一般要避开1550nm波长，因为1550nm波长传输距离远，一般用作工作波长。这样监测只能采用1650nm或1625nm的工作波长，测试距离在使用FWDM的基础上会更小。
Ø OTDR离线监测（推荐）
离线监测一般采用同一根光缆中的备纤来进行监测。如下图所示：

离线监测不需要分波器、合波器的参与，成本和工作量会降低，衰耗比在线监测更小，测试的距离更长；
同时由于离线监测采用备纤的方式，可利用1550nm波长，这样监测的距离会更长。
从理论上来说，一根光缆里的所有纤芯，不论是否使用，其受环境影响的程度和物理特性的变化大致相同，例如：外力作用、湿气渗透、线路受潮或线路断损等，所表现出的性能数据的改变情况基本相同。因此通过测试备纤的性能基本上可以反映整根光缆包括工作光纤的性能。根据Bell core的测试结果，大约有90％的光缆故障会影响光缆中的所有纤芯。因此测试了光缆中的一根纤芯，就基本上可以间接反映出整根光缆的情况。这个结论是光缆监测系统的理论基础。
综上所述，离线监测为光纤监测的最常用的手段。除非对监测的要求特别的高，不采用在线监测的方式。