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光纖全光鏈路在線監測管理系統
    發布時間: 2019-01-02 15:40    

光纖網絡是現代通信的重要載體,光纖網絡的建設和維護是構建堅強、可靠光纖通信網絡的基礎。目前,光纖網絡的日常維護和管理存在以下方面問題 :

一、 現狀

全光鏈路網絡是由光纜跳纖光纖配線等組成的,承載著通信業務的傳輸載體。長期以來全光鏈路網的絡系統運行維護、資源統計、實時監測等均存在不能滿足現有光纖通信管理需要,其主要存在問題如下:

1、 光纜資源缺乏系統管理

光纖通信的高速發展促使光纜數量的劇增,城市化建設使得光纜路徑的屢次變遷,以往人工記錄光纜資源使得光纜資源凌亂等,光纜資源系統化管理的缺失,造成現有光纜資源管理滯后,不能滿足細節化和平面化管理模式,同時給光纖通信帶來巨大隱患,也造成了光纜資源的巨大浪費。

2、 光纜故障地理定位技術滯后

光纖通信發展至今,其光纜故障監測仍然依賴于“OTDR測量+人工巡查”,其OTDR技術存在光纜長度與光纜地面投影長度的誤差隨距離遞增,尤其表現為光纜越長誤差越大,且缺乏穩定可識別的參照點,OTDR固有的很多缺陷嚴重制約了光纖通信運行維護的效率。

3、 光纖鏈路處于“黑盒子”狀態

光纖的物理特性決定其無法被直觀的進行管理,它平時處于一種“黑盒子”狀態,我們對其的運行狀態是無從得知的,也就是說全光鏈路所經過的各個環節,都處于一種“盲管”的狀態,光鏈路的資源管理和監測更是無從談起。長期以來主要依靠人為附加標簽、電子標簽等方式,實現人工干預的識別能力,對人工配合度依賴大,其識別可靠性嚴重降低。而且,不管是電子標簽還是紙質標簽,其本質都是一樣的,都無法對光鏈路進行全覆蓋管理,都存在管理盲區。

4、 光纖網絡系統缺乏統一的系統管理

長期以來光纖網絡系統按照各自分工分為傳輸、線路、光配等獨立的管理單元,相互之間缺乏有效的溝通技術手段,各自獨立的管理、運行和監測所屬領域,這種缺乏統一的管理系統的運行模式嚴重降低光纖網絡系統的管理水平。


二、 智能光纖網絡管理系統介紹

1、技術原理

智能光纖網絡監測管理系統光鏈路所有單元節點內置光纖編碼為基礎將光纖編碼作為一個識別管理監測于一體的管理單元,實現光纖跳纖尾纖光纜接頭盒光纜等光鏈路單元的獨立識別管理監測實現其各單元組成的光纖通信鏈路物理層面的識別管理和監測進而實現光纖傳輸業務、全光鏈路以及綜合地理位置信息相結合的三維一體的管理系統 

2、系統組成

如圖所示智能光纖網絡監測管理系統由管理中心監測站擴展盤智能配線柜(智能配線盤,其內為智能光纖尾纖)、智能光纖跳纖以及智能光纜故障定位器組成,其覆蓋光纜、光纖配線、跳纖等光纖網絡組成部件,實現光纖網絡組成部件的光纖編碼化,實現光纖網絡系統的立體、細節化的智能識別、管理、監測以及故障診斷。



2.1智能光纖網絡監測站

通過對光纖編碼的讀取和分析,實現全光鏈路中各組成單元的遠程識別、管理和監測。以各組成單元為監測點,在線實時監測、故障診斷及精確定位。故障診斷結果涵蓋多種類型故障,光纜故障地理位置可定位至±25米范圍內,光配故障位置可精確至端口或配線部件,故障診斷時間小于20秒。 

1) 自動進行光纜故障診斷,光纜故障地理定位精度±25米。

2) 故障區段光纜長度精度±5米。

3) 光纖編碼識別精度±0.1nm。

4) 接頭盒測距精度±5米。

5) 接頭盒位置數據精度小于10米。

6) 末端故障診斷裝置測距精度±10米。

7) 系統能自動進行光纜路由錄入,并支持經衛星地圖進行實時呈現。

8) 光纜監測模式下,監測站能同時接入16條光纜進行實時監測。

9) 光鏈路監測模式下,監測站能同時對256條光鏈路實時監測。

10) 實現光纖通信物理鏈路的自動識別和邏輯連接。

11) 實現光纖網絡系統的圖形化、邏輯化展現。

12) 光配故障可直接定位至具體端口或部件。


2.2擴展盤

實現光纖通信波長與實時在線監測波長的波分復用,以及增加智能光纖網絡監測站端口,每個擴展盤支持16個監測端口。 


2.3智能光纖配線盤

所有尾纖內置光纖編碼,支持自動識別端口插拔的光纖配線盤。


2.4智能光纖跳纖

內置光纖編碼的跳纖。


2.5智能尾纖

內置光纖編碼的尾纖。


2.6管理中心

管理中心提供各類業務應用功能模塊,實現整個系統功能的集中呈現,全光網絡各組件的集中識別、管理、監測和故障管控。監測中心符合電網TMS系統設計三級結構及規范,同層由縱向接口實現與上下級通訊管理系統數據交換,同級系統由橫向接口與本級公司信息系統實現數據交換,可實現與TMS系統無縫對接。

1 監測中心能同時支持不少于50臺監測站;

2 監測中心可對區域內光纖網絡可視化呈現和監測。

3 系統能夠保存運維歷史數據,并提供調用、統計、分析等功能。



三、 應用場景介紹

1、光纜狀態預警及故障地理精準定位

在室外光纜接頭盒中融入有光纖編碼的故障定位器,通過光纜在接頭盒處光纖編碼的唯一識別,實現光纜以接頭盒為光學分界點的分段識別、分段管理、分段監測以及分段故障診斷定位。監測站對光纖網絡的管理資源信息、運行狀態進行在線實時監測,在故障發生時快速準確地理定位。監測站依托人工標定、PDA輸入等方式進行光纜資源信息管理,利用光纖編碼解調儀等終端設備進行光纜實時數據分析,當故障發生時,結合系統內置算法確定光纜故障點,最終以GIS地圖形式顯示光纜故障地理信息,同時將故障點的詳細信息(故障類型、發生時間、實際位置等)顯示在界面對話框里。故障診斷結果涵蓋多種類型故障,光纜故障可定位至±25米范圍內,故障診斷時間小于20秒。 

2、通信機房內光配智能化 

機房內主要采用嵌入光纖編碼的智能光纖跳纖以及智能光纖配線,實現機房內各連接點及連接線的智能識別、管理、監測,利用光纖編碼的可識別、監測特性實現光纖跳纖、光纖配線等部件的分段識別、管理以及故障診斷。智能配線盤可自動監測光端口狀態,實時上傳光端口的狀態及其編碼信息;監測站通過掃描每條光業務通道上的光纖編碼信息,可準確識別出光鏈路上的每個配線組件及其拓撲連接關系,從而實現光鏈路的自動識別和智能化管理。監測站還可對每條光鏈路進行在線實時監測和故障診斷,診斷結果涵蓋多種類型故障,故障位置可精確至端口或配線部件,故障診斷時間小于20秒。

 

智能光纖配線系統示意圖



3、全光鏈路管理

光纜、光纖、光纖跳線、法蘭等光鏈路單元編碼化,實現光纖網絡系統各單元的光纖編碼識別、監測,以各單元為監測點在線實時監測、故障診斷及精確定位。實時讀取光纖鏈路各組成單元的光纖編碼,實現全光路自動錄入。對光纖網絡系統進行整體集中監控,組建管理中心實現全光網絡各組件的集中識別、智能管理、監測和故障管控。

 

專家系統:

1. 可對光纖網絡未來規模進行預判,規劃時給出擴容資源預留建議;

2. 可對所承載的業務進行光鏈路缺陷排查,尤其是對要求主用路由和備份路由完全隔離的重要業務,自動給出其所經過的光路由是否經過共同的光鏈路單元、是否經過有物理損傷的光鏈路單元;

3. 可對點對點業務自動給出光路由建議,合理分配使用光鏈路資源。



四、 系統優勢

1、光纖編碼光鏈路單元的唯一身份證

    光纖編碼作為光纖介質本身的一部分,具有和光纖介質相同的壽命;所有光鏈路單元內置光纖編碼后,均具有唯一“指紋”特性,永不改變。光纖編碼為能源行業建立自己的智能光纜行業規范,提供了基礎。 

2、光纖通信鏈路全程管理

以光纖編碼為基本管理單元,將內置有光纖編碼的光纜、光纜接頭盒、尾纖、跳纖等的各光纖單元,以光鏈路的方式全部統一管理起來,實現光纖通信鏈路的全程唯一識別、圖元化管理、實時監測以及故障定位。 

3、圖元與衛星地圖管理相結合的管理界面

將智能光纖配線柜、智能光纖配線盤、智能光纖配線盤端口、智能跳纖、智能光纜故障定位器等以圖元形式呈現可視化的動態信息管理界面,結合衛星地圖的經緯度化的數字管理界面,給用戶提供完善、友好的操作和管理方式。 

 

五、 技術對比

對比項

傳統管理

電子標簽光配系統

全光鏈路智能管理系統

備注

識別方式

紙質標簽和人工記錄

電子標簽,有源設備

光纖編碼,無源內置,身份唯一,永不改變

電子標簽和紙質標簽本質上無區別,均為外置標簽,需要多人工參與,無法保證準確性

使用壽命

易于損壞和遺失

有源設備,故障率高

光纖介質分子固化,與光纖同壽命

紙質標簽和電子標簽壽命期限均遠小于光纖壽命,電子標簽為電子設備,在接近壽命期限后,故障率明顯大幅增大。光纖編碼,經電科院檢測,引起的衰耗≤0.08dB,全壽命周期無變化

適用性

人工填寫費工費時

人工外置附加信息

出廠內置光纖編碼,現場無需任何操作

光纖編碼為逐步建立能源行業的光纖網絡系統管理標準建立了基礎

識別效率

逐級核對記錄資料

人工附加信息聯網匹配

實時自動檢測,編碼自動識別,與通信波段隔離,隔離度60dB

光纖編碼基于光柵波長識別,技術成熟,快速準確

更換效率

更換后人工標注信息

更換后人工標注和套環

直接更換無需其它動作

尾纖、跳纖均出廠帶光纖編碼,更換后,自動識別,提示更新信息

故障診斷

人工排查

人工排查

全光鏈路自動故障診斷和定位

基于光纖編碼,光纜故障定位精度到±25米,機房內故障自動定位到跳纖和尾纖

信息準確性

人工錄入,信息準確無法保證

人工標注、套環以及錄入,信息準確無法保證

無需人力參與,自動編碼檢測識別

每根跳纖、尾纖均需要不同人工參與,人為因素越多,準確性越差。采用拉曼等分布式振動傳感識別噪聲大、準確性差

延伸功能

具備實現高精度、高靈敏的溫度、覆冰、振動傳感功能基礎

利用全光鏈路的光柵,使光鏈路具備高精度溫度、覆冰、振動傳感和地理定位的功能基礎

業務影響

誤動業務風險高

嵌入式改造存在誤動業務風險

采用單個光纖配線盤獨立更換,主備業務分別平移,降低對業務影響

提前集中完成備用光纖鏈路組建,業務平移10分鐘內順利完成

功能應用

單一管理

單一管理

識別、管理、監測、傳感于一體的多功能、全光業務功能;提供基于全光鏈路管理的專家系統

可對全光鏈路自動給出缺陷分析,承載的重要業務給出缺陷分析,對光鏈路給出資源分析



  總體而言電子標簽光配系統相對傳統管理更智能化和系統化,但是由于其電子標簽為光纖外附加的有源設備,需要人為為其附加信息,這在壽命、人力投入、識別效率以及信息準確性上都存在問題,且附加信息的準確性無法判斷。全光鏈路智能管理系統基于光纖編碼技術,在尾纖、跳纖等光纖介質上直接內置光纖編碼,利用波長進行自動識別、監測和故障診斷,這就將傳統的光纜管理、光配管理提升到全光鏈路的統一管理。
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