第一章光纤通信系统基础简介

1、2011届毕业设计（论文）题目 _学生姓名 学 号 指导教师 专 业 班 级 系 别 陕西电子信息职业技术学院 二一一年五月 日陕西电子信息职业技术学院毕业设计(论文)诚信承诺书本人慎重承诺和声明：所撰写的 是在指导老师的指导下自主完成，文中所有引文或引用数据、图表均已注解说明来源，本人愿意为由此引起的后果承担责任。本毕业设计(论文)的研究成果归学校所有。 学生(签名)： 年 月 日 陕西电子信息职业技术学院 毕业设计（论文）任务书 一、设计（论文）任务及要求： 学生姓名 指导教师签名 年 月 日二、指导教师评语： 指导教师签名 年 月 日三、答辩组评审意见： 答辩组长签名 年 月 日四、成绩

2、： 毕业设计指导小组组长签名 年 月 日目录第一章 光纤通信系统基础简介1.1 起源1.2 发展1.3 系统组成1.4 光纤通信系统概述第二章 光纤线路故障的定位2.1光缆线路的故障定位2.2如何才能更精确的判断障碍点的准确位置2.3提高光缆线路故障定位准确性的方法第三章 利用OTDR自动监测光缆网络3.1光缆维护面临的问题3.2 OTDR自动光缆监测系统3.3 系统设计方案3.4 系统主要功能3.5 系统的特点第四章光纤通信技术的现状及发展趋势4.1 我国光纤光缆发展的现状4.2 光纤通信技术的发展趋势第一章 光纤通信系统基础简介1.1 起源: 1966年，美籍华人高锟博士（C.K.Kao）

3、和霍克哈姆（C.A.Hockham）发表论文，预见了低损耗的光纤能够应用于通信，敲开了光纤通信的大门。从此光纤在通信中的应用引起了人们的重视，很快在1970年8月，美国康宁公司首次研制成功损耗为20dB/ km的光纤，光纤通信的时代由此开始了。 1.2 发展： 广纤通信系统的传输容量从1980年到2000年这20年间增加了近一万倍，传输速度在过去的10 年中大约提高了100 倍。目前我国长途传输网的光纤化比例已超过80%，预计到2010年，全国光缆建设长度将再增加约105km，并且将有11个大城市设10G以上的大容量光纤通信网路。 1.3 系统组成 数字光纤传输系统的主要组成部分为光发送机、光

4、纤信道和光接收机。对于高速率长距离数字元光通信系统，此时多采用外调制方式，其组成框图如图所示。 1.4 光纤通信系统概述 近代光通信的真正发展则只是近三四十年的事，其中起主导作用的是激光器和光纤的诞生。首先是1960年Maiman发明了红宝石激光器，激光器产生的强相干光为现代光通信提供了可靠的光源。这种单波长的激光具有普通无线电波一样的特性，可对其调制而携带信息。利用激光的早期光通信也是通过大气传输的。但很快发现，许多因素如雾、雨、云，甚至一队偶然飞过的鸟，都会干扰光波的传播，因而只能作短距离通信用c显然，需要一种像射频或微波通信的电缆或波导那样的光波通信传输线，以克服这些影响，实现信息的长距

5、离稳定传输。 1965年，E.Miller报导了出金属空心管内一系列透镜构成的透镜光波导可避免大气传输的缺点，但田其结构太复杂且精度要求太高而不能实用。而另一方面，光导纤维的研究正在扎实进行。早在1951年就发明了医疗用玻璃纤维，但这种早期的光导纤维损耗太大(大于1000dB/km)，也不能作为光通信的传输媒质.1966年，CK.Kao和GA.Hockman发表了对光纤通信发展具有历史意义的著名论文。他们在分析了造成光纤传输损耗高的主要原因后指出，如能完全除去玻璃中的杂质，损耗就可降到20dBkm相当于同轴电缆的水平，那么，光纤就可用来进行光通信。在这种预想的鼓舞下，Corning公司终于在1

6、970年制出了20dB/km损耗的光纤，从而为光纤通信的发展铺平了道路。对光纤谱特性的研究发现，它有3个低损耗的传输窗口，即850nm的短波长窗口和1300nm、1500nm的长波长窗口。而后，随着新的制造方法的出现及工艺水平的不断提高，光纤损耗不断降低。到1979年，单模光纤在1550nm波长的损耗已降到0.2dBkm，接近石英光纤的理论损耗极限,而且光波频率高，光纤的带宽资源亦十分可观，是任何其它传输媒质无法比拟的。可以这样说，光纤是通信工作者梦寐以求的理想传输媒质，有近乎完美的质量： 几乎是无限的带宽； 几乎是零的损耗： 几乎为零的信号失真 几乎为零的功率消耗 几乎为零的材料消耗 几乎为

7、零的占有空间 几乎为零的价格。 因此，光纤是信息高速公路基础，开创当今信息革命的新纪元。 在光纤损耗不断降低的同时，光源研究的进展亦十分迅速。1962年，GaAs半导体激光二极管(LD)问世，意味着现代光通信有了小体积的高速光源。GaAs-LD的发射波长为870nm，在掺杂铝后移到了光纤的短波长低损耗窗口。后来，GaAs-LD又实现了室温长时间工作。利用四元系合金InGaAsP制造出了1300nm及1550 nm的LD光源。由于LD 昂贵，适合光纤通信的高亮度LED也研制了出来。这样，随着符合光纤传输要求，各种波长、高效率、长寿命、高速率半导体光源的研制成功，光纤通信的实用化及大发展已是水到渠

8、成。 LD输出进入单模光纤的功率约为1mW。在光纤通信中又常用dBm作为功率单位，它是以1mW为基准、用dB表示的相对功率大小。 此外，在光接收机的研究方面，各种波长范围的高效率、高速率半导体光电转换器件(如APD、PIN)也陆续问世。1973年，S.D.Personick发表了有关PCM数字光接收机分析的论文，解决了现代光纤通信系统中光接收机的设计问题。数字接收机的灵敏度是很高的，如25Gb/s的信早时可达-30 dBm(1微瓦)。那未对于似乎很小的1mW发送功率，光纤损耗为0.2dBkm时，仅从损耗而言的传输距离就可达100km以上。此外，为了满足系统应用的需要，各种光无源器件(如光纤活动

9、连接据、光衰减器、光波、分复用器、隔离器及分路器等)及专用仪器设备(如光纤嫁接机、时域反射计、光功率计等)也陆续配套商用。 1974年左右，许多国家进行了各种室内的光纤通信传输实验，1976年后出现了各种实用的光纤通信系统,1980年美国电报电话公司的45Mb/s光纤通信系统FT-3实现商用。从20世纪80年代起进入了光纤通信高速发展的时期，经历了从短波长到长波长、从多模光纤到单模光纤、从低速率到高速率的发展过程。至今，商用光纤通信系统的发展已经历四代，即850nm波长多模光纤的第一代系统(1980-)、1300nm波长单模光纤的第二代系统(1983-)、1550nm单模光纤单频激光器的第三代

10、系统(199l-)及采用光放大器的第四代系统(1995-)。全世界已铺设的光缆总长达几干万公里，我国亦铺设了数十万公里，形成了遍布全国、全世界的陆地及海底光纤网。从2.5-10Gb/s的系统均已实用化并大量应用，40Gb/s的超高速光纤通信技术进展亦十分迅速。图为通信系统容量的发展图，可见只有采用了光纤通信后才实现指数式的增长。 为了充分发挥光纤的带宽潜力，克服光纤损耗及色散的影响、延长中继距离、扩大传输容量及降低成本，一直是光纤通信的发展目标。各种光纤通信新技术不断出现，系统的码速距离积一再提高几乎每4年增加一个数量级。这些新技术包括： 1) 有源及无源光器件、系统端机的集成化与模块化，提高

11、速率与性能简化结构降低成本，是系统发展最主要的技术基础；2) 波分复用(WDM，Wavelength Division Multiplexing)技术，实现单根光纤上超高速、超大容量传输； 3) 光放大器技术，尤其是掺饵光纤放大器(EDFA，Erbium-Doped Fiber Amplifier)及光放大器在长途干线系统以及用户分配系统中的应用； 4) 孤子通信技术； 5) 高速光纤网技术，全光网技术等。 发展这些新技术的宗旨，都是为了更好地满足日益增长的信息需求。其中，WDM技术与光放大器处术的完美结合，极大地提高了光纤通信系统的性能与通信容量，成为现代光通信技术的闪亮明珠，通向全光通信网

12、的桥梁。 数字光纤通信系统的基本结构如上图所示，它包括PCM端机、输入接口、光发送机 (Tx)、光纤线路、光中继器、输出接口及光接收机(Rx)等。 一个典型的点-点光纤通信系统(如上图)主要包括收发信息电端机、光发送接收端机、传输光纤等几部分。从光发送机到光接收机是光信息的传输信道，称为光信道，其任务是把信息可靠有效地从始端传送到终端。各部分的作用如下： (1)PCM电端机 需传输的信息信号包括话音、图像及计算机数据等，电端机就是常规电通信中的载波机、图像设备及计算机等终端设备。对数字通信来说，信号在电端机内要进行A/D及D/A转换，变换成数字信号。 (2)光发送机 包括光源(LD或LED)及

13、其驱动电路，电端机来的电信号经编码后调制光源，产生载有信息的光信号，完成电-光(E/O)转换。 (3)传输光纤或光缆 将光源发射的光信号传送到远处的接收端，它可以是多模光纤或单模光纤。 (4)光接收机 完成光-电(O/E)转换。接收的光信号由光检测器检测转换成电信号，然后放大解调、判决再生，送入电端机恢复出原信号。 在长途光纤通信系统中，每隔一段距离需设置中继器，以把经过长距离传输衰减变得很微弱并畸变的光信号进行光检测变成电信号，经放大整形再生后驱动光源，产生光信号再送入光纤传输，这就是传统的光-电-光中继器(图1.2.2(a)。然而现在，光放大器尤其是EDFA已经成熟，其增益高、输出功率大、

14、噪声低、带宽大、码速穿透，完全可代替光-电-光中继器，正推动着光纤通信技术的革命新一代全光通信技术(图1.2.2(b)。图1.2.2(c)为WDM系统的示意图，几个几百、上千个波长在单根光纤中一起传独，用EDPA中继放大，使传输容量提高几倍几百、上千倍，代表新一代高速大容量光纤通信技术的发展方向与研究热点。 若干个点-点通信系统组合就构成通信网(图1.2.3)，以提供异地用户之间通信。通信网又可分为公共通信网和专用通信网。公共通信网向全社会用户提供通信服务，如电话网及公共数据网等。专用通信网是为特定用户或单位服务的通信网，如铁路、电力、军事等部门的通信网及计算机网、州网等。这些网传统上都采用电

15、缆或微波，但当今通信信息量剧增，它们已难以胜任，采用光纤通信技术已是大势所趋。 光纤通信技术的基本内容有： (1)光纤传物理论与技术、光纤器件； (2)信号传输原理、调制解调方式、信号编码及信道复用等； (3)光源与光发送机； (4)光检测器与光接收机； (5)光纤通信系统的设计、结构及应用； (6)光纤通信技术，如光放大器技术、WDM技术、全光网络技术 第二章 光纤线路故障的定位 随着光缆线路的大量敷设和使用，光纤通信系统的可靠性和安全性越来越受到人们的关注。由于我国幅员辽阔，地形地貌差异很大，对光缆线路可能造成的各种危险因素很多，这包括各种自然因素和人为破坏的光缆线路损毁等。从过往的光缆线

16、路障碍分析中可以出由于光缆本身的质量问题和自然灾害引起的障碍占的比例较少，大部分障碍是属于人为性质的损坏。目前，全国通信业光缆总长度已达到200多万公里，加上有线电视网、各专用网所用的光缆，估计全国光缆的总长度达300多万公里。另一方面，随着光同步数字传输网（）和密集波分复用（）技术的飞速发展，光纤的传输容量也在以前所未有的速度发展着。但与此同时，光缆的维护与管理问题也日渐突出。随着光缆数量的增加以及早期敷设光缆的老化，光缆线路的故障次数在不断增加。所以我们应该采取快而准的方式来对光纤线路的故障进行有效的维护，以达到通信状态保持在良好状态！ 2.1 光缆线路的故障定位 在光传输系统故障处理中故

17、障定位的一般思路为：先外部、后传输，即在故障定位时，先排除外部的可能因素，如光纤断裂、电源中断等，然后再考虑传输设备故障，首先分析光缆线路的常见障碍现象及原因。 2.1.1 线路全部中断：光板出现R-LOS(当A点有R_LOS告警时说明： a 点收不到来自B点的光传输信号 b 出现故障原因：A点可能尾纤故障、A点光传输埠故障、AB间光缆断 c 出现故障原因：B点可能尾纤故障、B点光传输埠故障、AB间光缆断) 告警，可能原因有光缆受外力影响被挖断、炸断或拉断等。 2.1.2 个别系统通信质量下降：a 出现误码告警，可能的原因有光缆在敷设和接续过程中造成光纤的损伤使线路衰耗时小时大，活动连接器未到

18、位或者出现轻微污染，或者其它原因造成适配时好时坏；b 光纤性能下降，其色散和衰耗特性受环境因素影响产生波动；c光纤受侧应力作用，全程衰耗增大；d 光缆接头盒进水；e光纤在某些特殊点受压（如收容盘内压纤）等。 在确定线路障碍后，用OTDR对线路测试，以确定障碍的性质和部位，当遇到自然灾害或外界施工等外力影响造成光缆线路阻断时，查修人员根据测试人员提供的位置，一般比较容易找到。但有些时候不容易从路由上的异常现象找到障碍地点，这时，必须根据OTDR测出障碍点到测试点的距离，与原始测试数据进行核对，查出障碍点处于个哪个区段，再通过必要的换算后，再精确丈量其间的地面距离，直至找到障碍点的具体位置。但往往

19、障碍点与测量计算的位置相差很大，这样既浪费人力物力，更由于光缆线路障碍未能尽快修复造成很大影响或损失。 2 .2 如何才能更精确的判断障碍点的准确位置2.2.1 首先要分析影响光缆线路障碍点准确定的主要因素 a OTDR测试仪表存在的固有偏差 由OTDR的测试原理可知，它是按一定的周期向被测光纤发送光脉冲，再按一定的速率将来自光纤的背向散射信号抽样、量化、编码后，存储并显示出来。OTDR仪表本身由于抽样间隔而存在误差，这种固有偏差主要反映在距离分辩率上。OTDR的距离分辩率正比于抽样频率。 b 测试仪表操作不当产生的误差 在光缆故障定位测试时，OTDR仪表使用的正确性与障碍测试的准确性直接相关

20、，仪表参数设定和准确性、仪表量程范围的选择不当或游标设置不准等都将导致测试结果的误差 （1）设定仪表的折射率偏差产生的误差 不同类型和厂家的光纤的折射率是不同的。使用OTDR测试光纤长度时，必须先进行仪表参数设定，折射率的设定就是其中之一。当几段光缆的折射率不同时可采用分段设置的方法，以减少因折射率设置误差而造成的测试误差。 （2）量程范围选择不当 OTDR仪表测试距离分辩率为1米时，它是指图形放大到水平刻度为25米/格时才能实现。仪表设计是以游标每移动25步为1满格。在这种情况下，游标每移动一步，即表示移动1米的距离，所以读出分辩率为1米。如果水平刻度选择2公里/每格，则游标每移动一步，距离

21、就会偏移80米。由此可见，测试时选择的量程范围越大，测试结果的偏差就越大。 （3） 脉冲宽度选择不当 在脉冲幅度相同的条件下，脉冲宽度越大，脉冲能量就越大，此时OTDR的动态范围也越大，相应盲区也就大。 （4） 平均化处理时间选择不当 OTDR测试曲线是将每次输出脉冲后的反射信号采样，并把多次采样做平均处理以消除一些随机事件，平均化时间越长，噪声电平越接近最小值，动态范围就越大。平均化时间越长，测试精度越高，但达到一定程度时精度不再提高。为了提高测试速度，缩短整体测试时间，一般测试时间可在0.53分钟内选择。 （5） 游标位置放置不当 光纤活动连接器、机械接头和光纤中的断裂都会引起损耗和反射，

22、光纤末端的破裂端面由于末端端面的不规则性会产生各种菲涅尔反射峰或者不产生菲涅尔反射。如果游标设置不够准确，也会产生一定误差。 c 计算误差 计算光缆线路障碍点涉及到的因素有很多，计算过程中的关键数据与实际不符等，都将引起较大的距离偏差。 2.3提高光缆线路故障定位准确性的方法2.3.1要完全的了解监测原理与系统组成a监控原理 光缆线路自动监控是借助一套由计算机、OTDR仪及系统软件组成的系统来测量自动光发射机以后至光接收机之间的所有光纤及所经过的跳线光缆的光功率、衰减变化等细节。 光缆线路自动监控系统的监控原理是通过分布在光缆线路中的各数据采集点的光器件，将光纤中传输的光功率，向后散射等信息传

23、递到各级监测中心，进行资料分析和处理，同时作出功能性的判断和指令，使光缆线路的运行、维护人员能够及时准确发现故障，迅速果断的排除，保证光缆网线路运行安全、可靠。b系统组成光缆线路自动监测系统主要由中央监控台、远程测试单元、光路测试转换器和光纤耦合模块四大部分组成。 中央监控台是从光缆线路中的各个远程测试单元收集的光纤测试数据并整理成有用的信息给网络管理人员，同时也对测量数据不良的光纤发出告警。中央监控台是网络管理人员与测量光缆线路之间的最佳操作接口。无论网络规模大小，所有的远程测试单元都可以接收到中央监控台的指令，并正确的执行测试、对比、记录与储存等功能，达到用户不需离开办公室，甚至桌面，就可

24、以进行光缆线路的自动监控。事实上，光缆线路自动监控系统配置完成后，中央监控台即会按照网络人员所需要的功能，设定好测试程序、测试周期、光纤群组、监控门限等资料。一旦被测光缆线路中有任何异常，监控台将告警信息显示于作画面，并及时经传真、移动电话等通信设备，告知光缆线路维护及网管人员，故中央监控台是光缆线路管理的最佳监控平台。远程测试单元软件中具有内建数据库，记载着被测光纤性能、传输路由与结构、监视地图、原始测试数据及其它相关数据。在实际使用中，远程测试单元会按照中央监控平台所设定的测试方式、测量周期、对比方式等控制指令而运作。远程测试单元会将测量信号注入被测光纤中，然后远程测试单元开始收集并储存所

25、有由被测光纤中反射回来的信号变化；将信号变化量与系统内建的预先设定值作比较，一旦变化量到达预先设定值的告警门限时，远程测试单元即告中央监控平台并发出告警。 光路测试转换器只是一个光路转换器件。它们可以接受远程测试单元的指令，并将其送来的测试信号转换到不同的被测光纤中。在某些特殊的光缆网络拓扑中，当所用的被测光纤数被测光纤总数时，必须用光路测试装换器进行光路转换。 光纤耦合模块是光缆线路自动监控系统在线测试应用中的不可缺少的子系统，光纤耦合模块包含了如波分复用或滤波器等光纤无源器件，并可将远程测试的测试信号加入传输使用中的被测光纤中。而离线测试就不需要光纤耦合模块。在线测试时，光纤耦合模块是利用

26、波分复用耦合器及光滤波器等光纤无源器件，将远程测试单元测试光波和原传输设备光波合在一起，即注入到被测光纤中。同时，可在每根被测光纤的最末端，即在光信号接收前，将远程测试单元测试光波滤掉，以免影响原传输设备的运作。2.3.2正确、熟练掌握仪表的使用方法 a 正确设置OTDR的参数 使用OTDR测试时，必须先进行仪表参数设定，其中最主要设定是测试光纤的折射率和测试波长。只有准确地设置了测试仪表的基本参数，才能为准确的测试创造条件。 b 选择适当的测试范围檔 对于不同的测试范围檔，OTDR测试的距离分辩率是不同的，在测量光纤障碍点时，应选择大于被测距离而又最接近的测试范围檔，这样才能充分利用仪表的本

27、身精度。 c 应用仪表的放大功能应用OTDR的放大功能就可将游标准确置定在相应的拐点上，使用放大功能键可将图形放大到25米/格，这样便可得到分辩率小于1米的比较准确的测试结果。2.3.3 建立准确、完整的原始数据 准确、完整的光缆线路数据是障碍测量、定位的基本依据，因此，必须重视线路数据的收集、整理、核对工作，建立起真实、可信、完整的线路数据。在光缆接续监测时，应记录测试端至每个接头点位置的光纤累计长度及中继段光纤总衰减值，同时也将测试仪表型号、测试时折射率的设定值进行登记，准确记录各种光缆余留。详细记录每个接头坑、特殊地段、S形敷设、进室等处光缆盘留长度及接头盒、终端盒、ODF架等部位光纤盘

28、留长度，以便在换算故障点路由长度时予以扣除。 2.3.4保持测试条件的一致性 障碍测试时应尽量保证测试仪表型号、操作方法及仪表参数设置等的一致性，使得测试结果有可比性。因此，每次测试仪表的型号、测试参数的设置都要做详细记录，便于以后利用。 2.3.5 灵活测试、综合分析 障碍点的测试要求操作人员一定要有清晰的思路和灵活的问题处理方式。一般情况下，可在光缆线路两端进行双向故障测试，并结合原始数据，计算出故障点的位置，再将两个方向的测试和计算结果进行综合分析、比较，以使故障点具体位置的判断更加准确。当故障点附近路由上没有明显特征，具体障碍点现场无法确定时，可采用在就近接头处测量等方法。 2.3.6

29、 举例说明a 尾纤和光跳障碍查修出现系统障碍后，若用OTDR从局端测试，确定障碍点在局端或中间跳接局内的尾纤或光跳在线，首先要仔细检查尾纤和光跳有无异常现象，活动连接器是否松动，进一步还可用红光发生器检测尾纤和光跳故障。如跳线有故障，更换即可。若是尾纤有故障，修复比较麻烦一些。要先把中断的传输系统通过其它光纤临时倒跳通，待尾纤修复后再复原。b 接头盒里光纤障碍查修 对于光缆接头损耗增大或断裂等造成的系统障碍，熟悉光缆线路情况的维护人员用OTDR测试可以很容易地确定障碍点。对于这种障碍，要先仔细检查接头两边的光缆有无伤痕，把余留光缆理顺后看障碍是否消除，然后考虑打开接头盒检查光纤。千万不要未经检

30、查就贸然打开接头盒。虽然OTDR测试显示障碍点在接头盒里，但由于OTDR存在测试误差，也可能出现障碍点不在接头盒外二三米范围内的可能情况。 注意，要设法及时把中断的系统倒跳通，然后再查找障碍。查找光缆接头盒里光纤障碍一般要求在夜间进行。因为，开启接头盒操作存在着碰坏光纤的危险。夜间操作要安排机务配合，以防意外情况的发生。 所谓的隐含断纤是指某条光缆的某些备用纤芯阻断而不能及时察觉的障碍。各城乡建设（尤其是市政建设）施工部门的一些小而简单的施工，施工方往往不与通信部门联系，事先也没有任何施工迹象，并且一般都是在夜间进行，光缆线路的日常巡护很难发现。这种施工碰断某条光缆的非占用纤芯的1芯或数芯的情

31、况比较多，从而造成隐含的障碍。若是碰断在用纤芯，机务传输和光缆线路维护人员很快就能查出障碍并修复光缆，而这种障碍很有可能很长时间不得知晓。 光缆备用纤芯的定期、不定期测试是发现隐含的光缆纤芯阻断障碍的重要手段。非占用纤芯的阻断在大多数情况下只能通过定期、不定期的备纤测试来发现。备用光纤的不定期测试不指有时传输要占用某纤，通过测试发现有故障，不能用，是其它原因需要对光纤进行测试，结果以发现了故障。备用纤芯每年至少进行一次背向散射信号曲线测试。只要做到对备用光芯的背向散射信号曲线测试时，最好双向测试，这可顺便检测到末纤存在的问题 架空光缆线路的纤芯故障多为枪击，雷击，鸟的击坏，车辆拉挂、碰撞等造成

32、。另外，风吹日晒雨淋，冬夏的温度变化等都可使接头盒松动，光缆的PVC外护套缓慢形变拉出接头盒，光缆因此扭动而弄断光纤的情况也会发生。架空光缆受到超高车辆或其它重物拉挂或碰撞，严重者会造成全阻障碍。由于在光缆与电杆的绑扎处光缆受力，除了光缆被拉挂碰撞点外，在其它处很可能还有断纤，抢修时要仔细检查拉挂碰撞点两边一定范围内光缆的受力情况，必要时，要对光缆障碍点的断纤用OTDR向两边测试，或用红光发生器从成端测试。 第三章 利用OTDR自动监测光缆网络随着全国光缆基础网络的规模迅速扩大，光缆中断事件也逐年增加。为了保障通信，相应要求投入更多的维护力量，增强维护手段，提高维护水平,光缆维护面临着突出问题

33、。3.1光缆维护面临的问题目前的光缆维护主要采用分布式、被动式的手工维护手段，难以达到更高的维护要求。以下便是实际所面临的突出问题。3.1.1 现有维护手段不能满足维护体制变革的需要 由于中国移动光缆建设的时间较短，在线路维护上和中国电信有着很大的不同。中国移动大量采用代维的方式，出于维护成本的考虑，无法做到像电信一样具备从省到市、从市到县的完备的各级线务部门，而是采用了代维单位集中设置的方法，在一个地市往往只有12个办事处，出现线路故障时由办事处赶向故障点，往往花费大量的路途时间，无形中延长了故障历时。 由于目前的机房大多数为无人机房，在一干、二干和异地机房传输系统需要界定线路故障和设备故障

34、时，经常出现机房无人配合的问题，导致部分故障无法确切判断，维护效率低下。 随着集中维护体制改革的进一步深化，现场维护人员的技术力量相对比较薄弱，对仪表操作不够熟练，对线路故障的判断往往依赖代维单位进行，影响了对故障的判断。 目前的维护体制主要是通过代维单位元进行故障的判断，而由于各方面因素的限制，传输资源管理系统不能和代维单位充分共享，对故障的判断也主要依赖纸质数据进行查找，在故障定位的时限和准确性方面不能保障，而且也无法做到故障信息的自动派发。 据统计，目前线路故障占全网故障的8090，原有的维护体系对线路的考核缺乏有效的判断依据，导致对线路考核结果存在很大的争议。3.1.2 难以有效地进行

35、主动光缆维护 光缆的日常维护不能只采用“亡羊补牢”的被动式管理方法，需要预防性地发现光纤的劣化趋势并及时排除隐患。目前在我们的代维体制下，多采用人工巡检和定期用OTDR抽测备纤的维护方式，光缆维护效果并不理想，难以真正及时地发现光缆上存在的隐患。 人工巡检只能大致根据光缆路由上比较明显的物理环境的变化来判断故障，无法细致探测光缆内部的损坏；而定期用OTDR抽检备纤，其效果不理想，原因在于：1）将大量人工和物力（OTDR、车辆等）分散到各个地点，成本很高。因此测试次数相当有限，每年只能抽测一到二次，难以及时发现问题；2）操作者需要较多的OTDR经验和了解实际被测光缆情况；3） 缺乏可参考的数据，

36、无法比较光缆上各个关键点的劣化趋势，可能漏掉一些故障事件；4）维护数据的记录和更新缺乏管理；5) 无法进行光缆性能长期变化趋势分析。3.1.3 光缆故障的定位慢、抢修时间长 需要较长时间才能确定是SDH设备故障还是线缆故障；部门间缺乏有效的配合，移动公司人员需到现场与代维单位配合，耗费大量的人力和时间。从监控人员发现故障到通知代维单位到达现场的时间至少需要45分钟，定位故障可能花掉一个小时的时间。 缺乏能快速而准确地定位故障点位置的手段。随着集中维护手段的进一步丰富，传输网络的综合网管、传输资源管理系统、线路巡检系统、短信网关等手段逐渐开始普及，目前的光缆维护手段无法实现系统间的联合应用，从而

37、保障全网的集中监控和集中维护。3.1.4 如何有效地使用和考核代维单位 代维机制的初衷之一是通过分工合作，提高维护效率。但是目前的情况往往在光缆故障时仍然需要移动公司人员在现场配合，没有真正减小移动公司工程师的工作量，而且对于代维质量也缺乏客观准确的考核手段。目前移动公司的维护人员非常紧张，随着集中维护体制改革的进一步深化，越来越多的维护工作逐渐由省公司完成，省公司的维护任务日益加重，迫切需要部分工作由系统自动完成。3.2 OTDR自动光缆监测系统 针对以上出现的问题，光纤集中监控应运而生。福建移动采用安捷伦OTDR仪表，配以光通道选择器，结合已建设的传输资源管理系统、电子运维系统、办公自动化

38、系统，引入光缆集中测试的方法，结合光缆监测、告警、故障分析、定位、故障管理、线路维护、线路管理、业务流程与维护体制，为光缆网络的安全高效运行提供保障。让网络管理者及时地知道何地、何时出现了什么问题，并提出光纤网络的故障隐患解决方案。该系统可解决集中维护体制下机房无人值守和需要人员现场配合测试的矛盾，方便地通过网络远程控制多个OTDR仪表对光缆进行自动检测，同时又保持了仪表野外作业的机动性和灵活性，大大提高了维护人员的劳动生产率和网络的维护质量。 目前市场上的光缆自动监测系统多采用RTU（远程测试单元）硬件并结合一整套的测试控制和管理软件来组成。其中RTU包括OTDR测试模块、光开关模块、通信控

39、制模块，固定安装在机架上，布点不灵活，初期投资成本高、风险大。而在我们的方案中，创新地采用OTDR仪表作为远程测试单元，可根据实际需要灵活布点，整个方案满足仪表和监测系统两个层面的应用。相对于传统的光缆监控系统，OTDR光缆监控系统不但建设成本低廉，易于维护，在功能上也丝毫不逊色于传统的光缆监控系统，并可以根据福建移动的实际情况，与现有的资源管理系统、传输网管接口、电子运维系统和短信平台有机结合，扩展功能，发挥最大的功效。3.3 系统设计方案 利用OTDR作为移动式的RTU，仪表的位置可根据实际需要灵活选择，满足仪表（手工测试）和系统（自动监测）二个层面的应用。 整个光缆监测系统采用Clien

40、t（客户端）和Server（服务器）的工作方式（图1）。各个地市的客户端登录到省公司网管中心的光缆监测中心服务器，由服务器控制各台仪表进行测试，测试数据通过DCN上传到中心服务器自动分析比较,可自动产生告警并形成各种维护报表。这种基于客户端和服务器的方案使用简单、控制有效并便于系统升级。系统服务器采用Oracle大型分布式数据库系统，性能稳定、功能强大。仪表安放在各个地市的中心机房，并内置光开关，以分别监测不同方向的光纤。监测系统的测试硬件采用安捷伦最新的OTDR N3900A平台，其主机的操作系统为VX-Works并行操作系统，内置LAN口，可分配IP地址，通过DCN网可直接控制主机和各个模

41、块。仪表内置OTDR模块和光开关模块，模块和主机之间支持带电热插拔，并通过背板总线直接相连。 光缆监控系统为一独立的测试系统，但能提供标准上行网络接口（TCP/IP、XML、CORBA）与其它网管系统数据库（如资源管理系统）互通。一方面光缆监控系统能从资源管理系统查询相关的光缆资源信息（如各种地理标识信息、光缆的路由走向等），另一方面资源管理系统也能从光缆监控系统中提取所需的信息（如性能参数、告警信息和报表），通过资源共享和各种应用进一步结合，发挥更大功效。 系统逻辑控制以后台为核心，系统后台应用程序分测试控制模块、告警处理模块、系统管理模块。数据操作采用消息机制。消息分发客户端通过TCP/I

42、P协议，提供到消息分发服务端的可靠连接和可靠消息传输功能。其中，消息分发服务端接受消息分发客户端的连接请求，并将消息分发客户端发送来的消息转发到指定的消息分发客户端。仪表通过调用Perl完成具体指令操作，通过数据库传递参数和返回结果。3.4 系统主要功能 该OTDR光缆监测系统集成自动测试、数据库管理、网络控制管理、业务流程控制等技术，全面结合光纤测试、数据管理与维护体制，其主要功能包括：3.4.1 远程OTDR自动测试OTDR测试是整个系统最核心的功能，测试分为周期自动测试和点名测试。前者通过预置的程序自动进行，后者是由网管人员通过口令进行远程测试，以确定光缆上的告警事件。因此，代维人员无需

43、到现场定期抽测光缆，节约了成本并提高了准确率。3.4.2 快速定位光缆故障位置传统的光缆抢修一般会经历以下过程：1) 故障的发现：通过SDH设备网管告警或通过用户投诉等途径；2) 派抢修单：电话、传真等；3) 故障确认：传输人员首先通过挂表或其它网管手段确认是否设备问题；线路人员确认是否断纤；4) 故障定位：OTDR测试，根据经验并查询参考资料定位故障点具体位置；5) 故障处理：现场熔接，排除故障，测试，消单。 光缆自动监控系统可结合传输网管告警触发，能够在第一时间发现故障，并自动触发OTDR打光测试。测试结果通过关系数据库的GIS地理信息，精确定位出故障点位置；然后系统自动通过E-Mail、

44、手机短信、传真等多种形式自动派单给各相关管理部门和代维人员，代维人员无需携带仪表到机房测试即可根据系统提供的信息直接到现场进行故障处理。因此，从故障的产生到故障点的定位和派单，仅需3分钟，就直接进入故障处理流程，大大减少部门间协调配合时间，相对于传统方式，各个环节节省的时间至少2小时以上！3.4.3 告警的产生、通知和管理 将OTDR的每次周期测试结果与数据库中的参考曲线比较，当超过预设的性能阈值时会给出不同类别的告警通知，系统可根据工作流程来管理告警的处理过程，从而提供主动维护的手段。3.4.4 光缆长期劣化性能分析和质量统计通过长期监测得到光缆劣化趋势报表，统计故障维修情况及评估维修周期，

45、对一般或重大故障进行统计汇总，将光缆维护情况或报表通过OA自动派发到有关部门和领导。3.5 系统的特点 本系统的最大特点是利用OTDR作为光缆监测系统的测试硬件，与其它同类的光缆集中监测系统相比，其特点为：3.5.1 高性能OTDR保障测量的稳定性和准确度。本系统采用的OTDR硬件是安捷伦公司最新一代OTDR N3900A，仪表内置112光开关，最高45dB的动态范围，2米的反射盲区，其测量精度、重复性、稳定性均高于市场上的RTU OTDR测试卡，保障了测试系统的精度。3.5.2 可以更有效控制仪表的使用寿命，达到或超过一般光缆监控系统的使用寿命。我们采取了2个措施，一个是采用远程电源开关模块

46、对单台OTDR进行电源的开关控制，另一个是根据仪表的性能指针，对仪表的打光次数进行严格把关，保证在8年内仪表的正常使用。3.5.3 使用灵活，仪表单用和系统监测二个应用层面取得平衡。OTDR光缆监测系统的使用非常灵活，OTDR实际上是可移动的RTU，在任何时候可根据需要，将OTDR从系统中取下用作仪表，也可将仪表连到系统用于自动监测。3.5.4 布点方便，易于升级。N3900A OTDR本身具备LAN口，设置IP地址后通过TCP/IP直接控制仪表，组网灵活，系统扩容仅需添加OTDR仪表和分配相应的IP地址即可。3.5.5 节约成本，减小投资风险。可充分利用已有的OTDR来组建光缆监测系统，提高

47、仪表利用率，减少硬件总投资。而且与市场上光缆监测系统平台级的软件相比，整个OTDR监测系统中软件成本比例小，降低了系统的投资风险。3.5.6 监控范围易于控制。建成后的系统可以根据现网的需要，方便地选择12开关或更多数量的光开关数，并根据网络的规模监控12万公里的重要光缆，而且监控的光缆还可以用来进行系统的紧急调度，确保紧急调度万无一失 第四章 光纤通信技术的现状及发展趋势- 20多年的使用历史,这段历史也就是光通信技术的发展史和光纤光缆的发展史。光纤通信因其具有的损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点,备受业内人士青睐,发展非常迅速。目前,光纤光缆已经进入了有

48、线通信的各个领域,包括邮电通信、广播通信、电力通信、石油通信和军用通信等领域。本文主要综述我国光纤通信研究现状及其发展。 光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。近年来,光纤通信技术得到了长足的发展,新技术不断涌现,这大幅提高了通信能力,并使光纤通信的应用范围不断扩大。 4.1 我国光纤光缆发展的现状 4.1.1 普通光纤 普通单模光纤是最常用的一种光纤。随着光通信系统的发展,光中继距离和单一波长信道容量增大,G.652.A光纤的性能还有可能进一步优化,表现在1550rim区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低衰减系数和零色散点不在同一区域。符合ITUTG.654规定的截止波长位移单模光

49、纤和符合G.653规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进。 4.1.2 核心网光缆 我国已在干线(包括国家干线、省内干线和区内干线)上全面采用光缆,其中多模光纤已被淘汰,全部采用单模光纤,包括G.652光纤和G.655光纤。G.653光纤虽然在我国曾经采用过,但今后不会再发展。G.654光纤因其不能很大幅度地增加光纤系统容量,它在我国的陆地光缆中没有使用过。干线光缆中采用分立的光纤,不采用光纤带。干线光缆主要用于室外,在这些光缆中,曾经使用过的紧套层绞式和骨架式结构,目前已停止使用。 4.1.3 接入网光缆 接入网中的光缆距离短,分支多,分插频繁,为了增加网的容量,通常是增加光纤芯数。特别是在

50、市内管道中,由于管道内径有限,在增加光纤芯数的同时增加光缆的光纤集装密度、减小光缆直径和重量,是很重要的。接入网使用G.652普通单模光纤和G.652.C低水峰单模光纤。低水峰单模光纤适合于密集波分复用,目前在我国已有少量的使用。 4.1.4 室内光缆 室内光缆往往需要同时用于话音、数据和视频信号的传输。并目还可能用于遥测与传感器。国际电工委员会(IEC)在光缆分类中所指的室内光缆,笔者认为至少应包括局内光缆和综合布线用光缆两大部分。局用光缆布放在中心局或其它电信机房内,布放紧密有序和位置相对固定。综合布线光缆布放在客户端的室内,主要由用户使用,因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑。 4.1.5 电力线路中的通信光缆 光纤是介电质,光缆也可作成全介质,完全无金属。这样的全介质光缆将是电力系统最理想的通信线路。用于电力线杆路敷设的全介质光缆有两种结构:即全介质自承式(ADSS)结构和用于架空地在线的缠绕式