光纤在线监测系统用户手册

1、fiberwardfiberward 光纤在线监测系统光纤在线监测系统 用户手册用户手册 北京世纪瑞尔技术股份有限公司北京世纪瑞尔技术股份有限公司 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 1 century real 目目 录录 目目 录录.1 第一部分第一部分 系统介绍系统介绍.4 第一章 概述.4 一、 概况.4 第二部分第二部分 系统组成及功能系统组成及功能.7 第二章 系统的组成及模块介绍.7 一、系统的组成.7 三、管理测试中心（mtc）.15 四、四、光耦合模块（fcu）.16 第三章 系统结构.18 一、系统典型结构.18 二、监测站结构.18 三、跨

2、接站结构.19 四、端站结构.19 五、测试波长.23 六、系统的扩展.23 第四章 系统技术指标.24 第五章 系统功能.25 一、rtu功能.25 二、mtc功能.29 第三部分第三部分 测试原理测试原理.37 第六章 测试原理.37 1、otdr 的测试原理.37 2、测试距离.46 第四部分第四部分 系统软件操作方法系统软件操作方法.48 第七章 系统进入和退出(rtu).48 第八章 系统参数设置(rtu).49 一、通信参数设置.49 二、其它参数设置.50 三、测试参数设置.50 第九章 光纤测试(rtu).51 一、自动测试.51 二、手动测试.51 第十章 光纤数据分析(rt

3、u).53 第十一章 光纤数据管理(rtu).55 一、光纤数据导入.55 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 2 century real 二、光纤曲线存储.55 第十二章 测试日志(rtu).56 一、查看日志.56 二、测试日志文件内容.56 第十三章 其它功能(rtu).57 一、显示当前测试状态.57 二、中止当前测试.58 第十四章 进入和退出系统(mtc) .60 一、进入系统.60 二、退出系统.62 第十五章 系统参数设置(mtc) .62 一、设置事件门限和设定签名.62 二、测试站设置.64 三、中心站设置.65 四、光缆设置.65 五、标

4、杆设置.66 六、颜色设定.67 七、设定告警门限.67 八、设置存储路径.69 第十六章 通信检测(mtc) .69 第十七章 光纤测试(mtc) .70 一、点名测试.70 二、任务测试.71 第十八章 光纤数据分析(mtc) .72 一、设定签名曲线.72 二、历史曲线（趋势曲线）分析.73 三、事件列表.73 四、波形调整.74 第十九章 对象列表(mtc) .75 一、中心站定位.75 二、测试站定位.75 三、光纤定位.76 四、节点定位.76 第二十章 告警管理(mtc) .77 一、告警显示.77 二、告警细节.77 第二十一章 日志管理(mtc) .79 一、测试日志.79

5、二、操作日志.79 三、告警日志.80 第二十二章 图形管理(mtc).80 第二十三章 其它功能(mtc) .81 一、切换系统网络图和波形图.81 二、告警声音.81 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 3 century real 三、系统复位.82 四、启动中心站互联.82 五、窗口功能.83 六、版本内容.83 第五部分第五部分 光纤事件类型曲线表光纤事件类型曲线表.84 第二十四章第二十四章 光纤事件类型及曲线分析列表光纤事件类型及曲线分析列表.84 第六部分第六部分 系统使用注意事项系统使用注意事项.90 第二十五章光纤监测系统应用时需注意的事项.

6、90 综述系统特点.90 第七部分第七部分 附录附录.93 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 4 century real 第一部分第一部分 系统介绍系统介绍 第一章第一章 概述概述 一、 概况 随着现代通信产业的发展，光缆这种传输介质已大量 应用于通信传输。对光缆网络的监测，传统是采用监测传 输误码率值的形式，也就是当误码率值超过门限值时，便 关闭通信系统，然后进行抢修。但是仅仅依据误码率值是 否超过门限值来断定，还不足以确定故障是在传输设备中 还是在光纤网络上。所以要确定故障原因，不仅要对传输 设备监测，还要对光纤网络进行监测，这对于以人工方式 测试维护是

7、十分费时费力的。并且在通信光缆媒体设备大 幅度增加的情况下，要求以原有的维护人员，保障光缆传 输线路的畅通无阻是远远不够的，所以就必需实现对通信 光缆线路的自动监测和管理。 由北京世纪瑞尔公司推出的fiberward光纤在线监测系 统可对各种通信光缆网络自动监测，作为光缆网络维护的 新手段，确保光缆网络的安全高效运行。 fiberward光纤在线监测系统可远程、在线、自动地监 测整个光缆网络，实时监测光纤特性的变化及变化趋势， 有效地减少和预防光缆故障，准确确定光缆故障位置。它 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 5 century real 可以自动在线监测光

8、缆的状态，发现故障及时告警，并判 断故障地点，达到压缩故障历时，减轻维护人员工作负担 的目的。 fiberward系统按结构可以分为三个部分，即设在通信 传输机房的远端光纤监测系统（rtu） 、通信网络、设在管 理中心的管理监控中心（mtc） 。rtu由ocm（光纤监测及 控制单元 ） ，osm（光路切换及耦合单元） ，tcm（通信及 组网模块） ，pwm（电源模块）以及配套设备组成。可完成 对光缆光纤的在线监测。通信网络由rtu和mtc的通信模块 以及传输通道组成，实现远端光纤监测系统和管理监控中 心的联接，完成数据及控制命令的传输；mtc由管理主机系 统组成，一般设在一个区域的维护管理中心

9、，完成对分布 系系统统开开发发背背景景 通信的重要性 通信系统的监控 传输设备的监控辅助设备的监控传输媒体的监控 电信网管动力环境的监控光缆在线监测 电缆气路网管 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 6 century real 于光缆沿线的rtu的控制管理。 北京世纪瑞尔有限公司集中了优秀技术人才和管理人才 的高新技术企业。公司拥有强大的技术力量、丰富的专业 经验，在研究开发上的积极投入，以及在产品开发和生产 制造等方面在国内同行中处于领先地位，主要从事计算机、 通信及相关领域的新技术、新产品的研制，工程设计施工 等，特别在边缘领域和交叉领域具有较强的技术实力

10、。 世纪瑞尔公司具有系统设计、工程实施等方面的综合优 势和广泛的用户基础，其中哈大铁路、襄石铁路、新荷铁 路、株六铁路、成昆铁路等多条铁路干线选用我公司的 fiberward 光缆在线监测系统。我公司可根据不同用户的具 体要求，提供最切实可行的技术方案及系统产品，同时以 系系统统的的目目标标 依靠人工自动化 分散进行集中管理 无序系统化 对对光光缆缆网网络络的的维维护护 系系统统应应用用前前系系统统应应用用后后 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 7 century real 最优秀的系统集成技术及系统实现能力，为各界用户提供 最佳的产品和技术服务。 第二部分第

11、二部分 系统组成及功能系统组成及功能 第二章第二章 系统的组成及模块介绍系统的组成及模块介绍 一、系统的组成 fiberward系统按结构可以分为三个部分，即rtu、组网 通信通道、mtc。 光缆传输系统由光传输媒介和传输设备组成，传输设备 设置在通信机房。rtu也必须设在通信机房内，rtu与光测 试仪器的区别是，光测试仪器只在测量时与光缆连接，而 rtu则是与被测光缆长期在线连接。为了区别设置了rtu的 通信机房和未设置rtu的通信机房，下面将设置了rtu的通 信机房称监测站。mtc一般设在一个区域的管理中心或整个 传输系统的管理中心，管理中心本身也可能是通信机房。 下面将设置了mtc的地点

12、称管理站。fiberward系统一般由 多个rtu（也可以是1个）分段对光缆进行监测，各rtu均 通过组网通信通道与mtc联网，管理操作人员可通过mtc实 现对远程的rtu的监控，从而实现对整个光缆网络（线路） 的监测。 系统组成示意图如下所示： fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 8 century real 二、远端测试部分（rtu） 远端测试部分由光纤监测与控制单元（ocm） 、光路切 换及耦合单元（osm） 、组网通信模块（tcm） 、电源模块 pwm sdm ocm osm tcm 系系统统组组成成 通通信信站站 rtu rtu(远端测试部分） 通信网

13、络 pstn、psdn、ddn mtc 通通信信站站通通信信站站通通信信站站通通信信站站 光缆 rturturturtu mtc（管理监测中心） pstn（公众交换网） pstdn（分组交换网） ddn（数字数据网） fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 9 century real （pwm） ，以及不间断电源、机柜等组成。 系统主要采用光时域反射测试技术实现对光纤链路故 障的检测、定位以及定量分析，同时对可能出现的但尚 未对通信系统产生影响的光纤链路的质量劣化实施巡检 监测，及时发现隐患，解决总是在后果产生之前。同时 应用光合波分波技术及光滤波设备实现对实用光

14、纤在线 测试，为通信线路维护人员提供了最具有代表性的测试 数据，并对通信网络的运行状况提供科学的定量分析。 另外，精密光切换技术应用于本系统，以实现光时域反 射测试设备对多路光纤的测试，从而充分发挥其效用， 并降低系统造价。整个系统是架构于计算机系统之上的， 因此系统还采用了各种计算机技术，如计算机通信、远 odf ocm 传输设备 通 信 网 络 mtc (管理监控中心) 实用光纤 备用光纤 rtu (远端测试部分) 光缆线路 osm tcm pwm fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 10 century real 程控制、数据库、数据分析与信息处理等。各个

15、设备模 块可靠协同地动作，各种技术灵活有效地应用，构成了 本系统并实现了本系统的功能。 （一）（一） 、ocm（光纤监测及控制单元）（光纤监测及控制单元） 1、光纤监测单元（、光纤监测单元（otdr） otdr 是对光纤进行测试的设备，本系统采用卡式 otdr 。 otdr 为先进的光纤测试设备，产品具有高品质，高 可靠性，测试性能好，测试结果精度高等特点。 otdr 技术指标： wavelength(nm):1310/1550/1625 dynamic range(db)34/38/40/42 attenuation dead zone(m) 20 event dead zone(m):3

16、distance range(km): 1.25/2.5/5/10/21/40/80/150/240 pluse width(ns):10/30/100/275/1000/2500/10000/20000 linearity db/db 0.05 loss threshold(db)0.01 loss resolution(db)0.001 sampling resolution(m)0.08 to 10 sampling pointsup to 30000 accuracy(1m+0.002%distance) real time refresh 1 second environmental

17、 conditions -5 to 50 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 11 century real otdr 可采用 1310nm/1550nm/1625nm 等波长做为 测试窗口。采用 1625nm 波长可实现对实用光纤（在用 纤）的测试。且在 1625nm 波长下，测试信号对光纤的 微弯、微压、渗水、析氢有着比较敏感的反应，易于在 测试曲线上反映出来。因此采用 1625nm 波长进行测试 是光纤测试的发展趋势。 2、控制模块、控制模块 控制模块，是对 otdr 进行多种控制，并实现人机交 互的设备。采用 pentium 处理器，提供标准接口，可实

18、现对 otdr 的快速检修和维护，通过硬件和软件对 otdr 进行控制，可启动 otdr 测试，中断 otdr 测试， 设置和更改 otdr 测试参数，设置 otdr 测试方式，存 储测试结果。符合工业控制标准，适合在无人机房内使 用。 （二）（二） 、osm（光路切换及耦合单元）（光路切换及耦合单元） 1、 光耦合模块光耦合模块 （wdm） wdm 是实现测试光波与传输光波共行，或将测试光 波与传输光波分离的设备，利用光分波合波器可对实用 光纤进行测试。 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 12 century real 本系统选用的 wdm 采用电介质干涉滤

19、波器技术，在 信道隔离、pdl（polarization dependent loss） 、 pml（polarization mode loss） 、反射损耗等方面具有优 越的特性。 本系统采用的 wdm 为全向型光分波合波器，对光波 的来向没有限制。此 wdm 对传输光波和测试光波具有良 好的分离效果，其信道阻隔能力好，介入衰耗低。 active fiber testing - wdm coupler tx rx otdr 2 1 1 + 2 1 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 13 century real wdm 可分为单向型和全向型功能示意图： w

20、dm 技术指标： wavelength1 1280-1360nm wavelength2 1500-1565nm wavelength3 1615-1690nm loss 10.8db loss 20.8db loss 340db 40db 45db return loss(all ports) 50db directivity 60db polarization sensitivity 0.1db polarization dispersion 0.1psec operating temperature -40 to 70 connectors fc,st,sc port 3 port 1

21、port 2 unidirection 1 2 1+2port 3 port 1 port 2 unidirection 1 2 1+2 port 3 port 1 port 2 universal 3 1,2,3 1,2 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 14 century real 2、光路切换模块、光路切换模块 光路切换模块具备良好的光学性能和高度的可靠性， 具有低介入损耗、较大的反射损耗、高度的信道隔离度， 以及高度可靠的重复切换能力和快速的切换速度等特性。 系统采用光路切换模块可使一个光时域反射器可对多 个光纤通道进行测试，以达到充分利用光纤测试、

22、减少 投资的目的。 光路切换模块为 1n 型，n 的最大数量可达 100，完 全符合北美 ul 和欧洲标准。 技术指标： insertion loss0.4db return loss65db polarization dependent loss0.03db insertion loss stability 0.003db repeatability sequential switching random switching 0.003db 0.01db crosstalk-100db input power-100db switching time one channel each add

23、itional channel 25ms 12ms operating temperature 0 to 55 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 15 century real （三）（三） 、tcm（组网通信模块）（组网通信模块） 组网通信模块是实现 rtu 与 mtc 组网的设备，rtu 与 mtc 之间一般采用点对点连接，为星形网络结构。组 网通信模块有不同的规格型号，以适用于不同的通信通 道，如 pstn、pstdn、ddn 等等。 （四）（四） 、pwm（电源模块）（电源模块） rtu 的各模块均由配套的 pwm 进行供电，供电电 源为 220v（a

24、c） ，为保证供电的可靠性，配置在线式不 间断电源进行供电。对没有 220v（ac）的通信机房，系 统提供 48v（dc）电源模块供选配。 （五）（五） 、机柜及配件、机柜及配件 机柜用于放置 ocm，osm，sdm，pwm，tcm 等 模块，以及不间断电源等设备。机柜为标准 19机柜。 机柜正面示意图见第 10 页图。 三、管理测试中心（mtc） （一）（一） 、管理主机、管理主机 管理主机采用 ibm 微机，其配置标准为：cpu 为 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 16 century real pii 400，内存为 64m，硬盘为 6g，配以 17

25、寸大屏幕显 示器,具有很好的图形处理能力。 （二）（二） 、外设（打印机、不间断电源）、外设（打印机、不间断电源） 系统配置激光打印机，为保证管理主机供电的可靠 采用不间断电源供电。 （三）（三） 、系统软件、系统软件 光纤监测系统软件是完成 mtc 对 rtu 进行管理、数 据通信、数据处理/存储、系统告警等一系列功能的智能 中心。系统软件由一系列软件模块组成，其模块组成如 下：系统数据库、系统地理及图形支持、数据处理分析、 光缆监测任务控制。 四、四、光耦合模块（fcu） fcu 在 fiberward 光缆在线监测系统中，是使测试光波 跨过通信站继续监测下一段光缆，或使测试光波到达某通

26、信站即停止不再前行。fcu 是由光分波合波器（wdm） 、光 滤波器（filter）等器件组成。 wdm 上面已经介绍，不再重复。 光滤波器的作用是使传输入光波信号通过，而测试光波 信号阻断；光通道中接入滤波器后可以阻止测试光波信号 进入传输设备。高品质的滤波器应具有较低的介入损耗、 对通过波长有良好的导通性，对阻隔波长有良好阻断性。 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 17 century real 本系统选用进口光滤波器，为插头式低通滤波器，是 直接安装在光配线架或传输设备上，具有体积小、安装方 便的特点，具有较好的滤波和选择信号能力。适用于 hpc 或 a

27、pc 抛光的 fc 和 sc 连接。 技术指标： passband wavelength insertion loss return loss 131020nm 1.5db 45db 1310/1550nm 1.5db 45db rejectband wavelength isolation return loss 155020nm 40db 40db 1625nm 25db fp 系列单模光纤 fc/sc 即插式低通滤波器特性曲线 （1310/1550 阻；1625 通） 12001300140015001600 1700 30 15 45 wavelength(nm) insertion

28、loss (db) bandpass transmission characteristic fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 18 century real 第三章第三章 系统结构系统结构 一、系统典型结构 fiberward 光缆监测系统按结构主要可以分为三个部分， 即监测站（rtu） 、管理站（mtc） 、通信通道。但组成一个 光纤监测系统，实现对光缆的监测，往往还需要设置跨接 站（fcu-j） 、端站（fcu-t） ；监测站实施对光缆光纤的测 试，管理站实现对监测站的管理，跨接站使测试光波绕过 传输设备继续前行测试下一段光纤，端站阻止测试光波继 续前行

29、。一个典型的光纤监测系统结构如第 20 页图光缆 在线监测系统结构示意图所示。 二、监测站结构 监测站实现对光缆光纤的监测。监测站需要配置 rtu，由 rtu 实现对实用光纤和备用光纤的测试。监测站内的 rtu 可向 a 端、b 端两个方向测试一段长度的光缆。下图所示： o d f o d f . . 光缆 光纤 光缆 光纤 . . . . b a rtu fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 19 century real 三、跨接站结构 在测试实用光纤的情况下，测试信号是禁止进入传输设 备的，否则将干扰传输系统的正常工作。因此当测试信号 需要经过设有传输设备的

30、通信站继续测试下一段光纤时， 此通信站需要设置为跨接站。跨接站需要配置 fcu-j 模块， 使光测试信号绕过传输设备继续前行，对备用光纤只要用 光跳线将两段光纤连接起来即可。跨接站结构如下图所示： 四、端 站结 构 当测试信号到达某个通信站后，不需要再继续前行， 为了防止测试信号进入传输设备，需要在传输设备之前设 置光滤波设备（fcu-t 模块） ，将测试信号阻断。配置了 fcu-t 模块的通信站称为端站。端站结构示意图如下所示： o d f o d f . . 光纤 光纤 . . . . 1310波长 1625波长 1310+1625 1310+1625 fcu-j o d f . . 光纤

31、 . fcu-t 1310ns+1625ns 1310ns fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 20 century real fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 22 century real 传输 设备 端端站站 跨跨接接站站 管管理理站站 光光缆缆在在线线监监测测系系统统典典型型结结构构示示意意图图 端端站站 s 传输 设备 rtu 端端站站 监监测测站站监监测测站站 光缆 测试方向及距离 组网通信通道 fcu-t 传输 设备 fcu-j 传输 设备 fcu-t s 传输 设备 rtu 传输 设备 fcu-t fiberwa

32、rd 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 23 century real 五、测试波长 光缆监测系统设计时，可有 1310nm/1550nm/1625nm 三种测试窗口供选用。1310nm/1550nm 为光传输系统使用 波长，如测试实用光纤应选用 1625nm 作测试窗口。从测 试性能看 1625nm 窗口测试性能最佳，但 1625nm 窗口的 测试设备有的动态范围较小，随着技术的发展，1625nm 窗 口的测试设备的动态范围已接近 1310nm/1550nm 窗口测 试设备的动态范围，因此目前对光缆的测试趋向于采用 1625nm 波长的测试窗口。 六、系统的扩展 系统采用模块化

33、设计和模块化结构，易于实现系统的扩展， 系统还可以随着光缆网络的扩展而逐步扩展。 北北京京创创业业数数据据工工程程公公司司 9 99 9. . 3 3 光光纤纤监监测测窗窗口口 1310nm1550nm1625nm 测试效果 测试距离 光缆监测系统可以采用 1310nm、1550nm、1625nm窗口进行测试， 对于不同的测试窗口系统的差异见上图。 1625nm窗口的光缆监测系统对于光纤的细微变化如微压、微弯、渗水、析氢 具有最敏感的反应，预计在今后会有较大的发展。 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 24 century real 扩展的方式： 测试光通道的增

34、加：当光缆网络扩展后，监测站现有监测 光通道不能满足测试需要时，可以增加测试光通道数量， 通过更换或增加光路切换及耦合设备，即可实现对测试光 通道的扩展。 监测站的增加：当光缆网络扩展后，现有监测站不能履盖 时，可通过监测站（rtu）的增加来增加履盖范围。增加 rtu 后，只要在 mtc 增加通信模块，并对管理系统进行重 新设置即可实现系统的扩展。 第四章第四章 系统技术指标系统技术指标 测试窗口1310/1550/1625nm rtu 监测光纤通道数8-100，最大可扩至 800 rtu 允许接入 otdr 模块数2 个 测试最小事件盲区3m 测试最小损耗盲区20m 测试精度1m 动态范围

35、i 型 ii 型 iii 型 iv 型 34db 38db 40db 42db 系统组网通道pstn, pstdn,ddn,lan,wan 任务测试测试周期0.5-48h（可自行设定） 指定测试测试时间无限制 系统可监测 rtu 数48 系统对传输系统的影响1.5-3db 系统兼容 otdr 类型卡式 otdr 系统软件平台windows 95/ windows98/windows nt rtu 机柜外形尺寸 5656002000mm rtu 功率300w fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 25 century real 第五章第五章 系统功能系统功能 一、r

36、tu 功能 手动对光缆线路中被监测光纤进行测试 操作人员可以在监测站直接控制系统对光纤进行测试， fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 26 century real 操作人员可以选择被测试光纤，配置测试参数，即时对光 纤进行测试。自动对光缆线路中被监测光纤进行测试 rtu 接收 mtc 下达的测试任务表，按照任务表的时间、参数、 光纤号，自动执行对光纤进行测试的任务，任务完成后自 动停止，等待下一次测试。测试时系统显示测试状态。 告警测试 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 27 century real fiberward 光缆

37、在线监测系统提供与传输系统告 警输出的接口，可以接受传输系统发出的告警信息。 当 rtu 接到告警信息时，立即启动对相关光纤进行测 试并同时发出告警信息；系统自动对告警测试结果进 行处理，发现故障再次告警。 fiberward 光缆在线监测系统提供与光功率计的接 口，根据测行的光功率的大小，确定是否发出告警； 告警后立即启动对相关光纤的测试；系统自动对告警 测试结果进行处理，发现故障再次告警。在实现系统 时，用户可根据需要选择不同的光功率计测试方式： 光功率计主动式测试方式：系统配置测试光源，由 mtc 控制测试光源发出测试光波，光功率计接收测试 光波并进行分析，以确定传输系统是否发生故障。

38、光功率计被动式测试方式：系统配置光耦合器，传 输光波通过光耦合器分出很小一部分光波，光功率计 接收此光波并进行分析，以确定传输系统是否发生故 障。 与 mtc 通信，实现数据传递 rtu 可将测试数据，告警信息等按设置传送到 mtc， 并接收 mtc 下达的命令、任务。通过 rtu 可对系统 通信参数进行设置，以保证通信的畅通。 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 28 century real 系统安全管理 系统安全管理包括系统日志管理和系统口令管理，只 有用户名和口令均输入正确，才能进入系统进行操作。 以防止非操作人员对系统的误操作。 系统记录全部的操作过程

39、，形成系统日志，以备对系 统运行的历史进行查看。 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 29 century real 二、mtc 功能 远程控制 rtu 对光纤进行测试 在 mtc 可远程控制多个监测站对光纤进行实时测试、定 时测试、任务测试。rtu 收到传输系统的告警信息，自动 启动告警测试。 实时测试实时测试 操作人员直接控制对光纤测试，实时监视测试结果，操 作人员可以直接监视测试的进程。 任务测试任务测试 由操作人员预先设置任务表，系统按照任务表自动进行 测试。任务表可以选择以 48 小时为一时间周期，在此周期 fiberward 光纤在线监测系统 北京世

40、纪瑞尔技术股份有限公司 30 century real 内系统自动定时启动对光缆进行测试，在一周期内操作人 员可以设置对某号光纤进行一次测试或多次测试，系统按 照周期规律自动执行测试任务。在任务测试时，系统可以 自动响应立即测试、定时测试、告警测试，当响应的测试 完成后，继续执行任务测试。 告警测试告警测试 当传输系统配置告警模块，并将告警模块输出接入光缆 监测系统；或光缆监测系统配置了光功率计测试及告警模 块时。当 rtu 接到告警信息时，立即启动对有关光纤进行 测试并同时发出告警信息；系统自动对告警测试结果进行 处理，发现故障再次告警。 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技

41、术股份有限公司 31 century real 告警 系统对测试数据自动进行处理，与签名事件进行比较， 当发现事件点、损耗、劣化等出现异常时（超过门限值时） ， 即发出告警信息，告警分为一般告警和严重告警，告警信 息的类型可由系统操作人员设定。判断是否告警的门限值 也可由系统操作人员设定。 当系统接到传输系统的告警信号时即发出告警，同时自 动对告警光纤进行测试，发现故障将再次发出告警。 告警时系统发出声音并出现告警提示界面，系统提供多 种告警声音选择，供不同操作环境和区分不同告警类型的 需要。也可根据用户需要增加其它告警通知的手段，如告 警信息自动呼机通知，告警信息自动电话通知等。 fiber

42、ward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 32 century real 对数据进行分析处理 形成测试事件表和测试曲线形成测试事件表和测试曲线 对 otdr 测试的数据进行处理，形成测试事件表和测试 曲线供操作人员查看。操作人员可对测试曲线进行无级缩 放，以查看分析事件点的细节。 测试结果自动处理测试结果自动处理 系统可自动将测试结果与预置的标准数据进行比较，超 过门限值即产生告警。 测试结果人工处理测试结果人工处理 操作人员也可随时查看测试结果，同时调出标准数据或 曲线与测试数据和曲线，进行进一步分析判断。 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司

43、33 century real 光纤劣化趋势分析光纤劣化趋势分析 通过对一定时期内所测光纤的事件点和整体的损耗特性 的比较，分析出该光纤损耗特性的变化趋势，以判断该光 纤的劣化趋势是否大于平均水平，如果大于平均水平或经 验数值，系统发出告警。 故障地点判定 系统发现故障后，系统通过预先输入的光纤相关资料， 结合地理图形支持系统自动判定故障地点，并通过图形显 示和距基准点距离两种方式给出故障位置，帮助维护人员 迅速排除故障。 数据统计 对故障原因进行统计对故障原因进行统计 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 34 century real 系统可对故障的原因、地点

44、等多项条件进行统计，为管 理人员提供决策帮助。 对告警原因进行统计对告警原因进行统计 系统可对告警的原因、类型等进行统计。 存储数据 保存告警信息保存告警信息 系统可以长期保存所有告警信息，供操作人员查看、统 计。 保存测试数据保存测试数据 系统可保存一年以上的的测试数据，供操作人员查看。 对于过期数据，操作人员可选择备份或删除。 重要数据备份重要数据备份 对于系统的重要数据，如测试优化参数、签名事件等， 系统提供数据备份和恢复功能。 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 35 century real 安全管理 多重用户、口令、权限管理多重用户、口令、权限管理

45、系统提供多用户、多口令和三重权限管理，系统操作人 员可对不同用户设定不同的口令，不同的权限。高级权限 可对系统所有参数进行设置，查看系统全部信息；中级权 限只能对系统部分参数进行设置、查看系统部分信息；低 级权限不能设置系统的参数，只能进行部分操作。中级、 低级权限的范围由高级权限设置。 北北京京创创业业数数据据工工程程公公司司 9 99 9. . 3 3 系系统统功功能能- -完完备备的的数数据据库库系系统统 管管理理站站监监测测站站 v 基础数据库 v 基础数据库 v 基础数据库 光纤标准数据库 地理信息数据库 光缆数据 芯线数据 实时测试数据 基本数据 定时测试数据 v 基础数据库 v

46、备份数据库 v 实时数据库 基本数据 用户数据 光缆数据 芯线数据 定时测试数据 异常时数据 备份数据 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 36 century real 系统操作日志系统操作日志 系统逐项记录全部的操作情况，如用户、操作时间，操 作内容等；系统管理人员可通过查看系统操作日志了解系 统的运行情况。 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 37 century real 第三部分第三部分 测试原理测试原理 第六章第六章 测试原理测试原理 1、otdr 的测试原理 光时域反射测试技术是在分析光于光纤中传输时反射 回能量的时

47、域分布规律的基础上，实现对光纤的光传输性 能的定量（衰耗、距离）测试。反射测试技术目前已广泛 应用于光、电、电磁波、声等测试领域。 激光在光纤中传输时绝大部分能量由发射端传送至接 收端，但仍有一小部分损耗在光纤链路中，造成激光传输 损耗。损耗主要是由两个物理效应造成的，分别是瑞利散 射效应和费尼尔反射效应。 瑞利散射效应是由于纤芯中微小杂质及不均匀性造成的 光的散射而产生的，由于杂质及不均匀性的分布在光纤中 的均匀连续的，导致这种效应在光纤中是连续产生的。 发送接收 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 38 century real 由上图可见，从发送端发出的激

48、光束在光纤的任一点 均产生散射，这些散射光中的一部分又返回至发送端，同 时在反射过程中又在返途中的各点产生散射。假设发射端 发出一个窄光脉冲，该脉冲在向前传输时于光纤中的每一 点均会产生瑞利散射，其中一部分能量会又传回至发射端， 于是发射端发送完光脉冲后，在一定时间内会收到连续的 逐渐减弱的反射能量，经复杂的折算后这一时域的反射能 量信号可以反映出光纤各点对光传输的衰耗情况，由该能 量信号构成的时域曲线称为背向散射曲线。曲线的特点是 逐渐递减的。 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 39 century real 背向散射曲线如下图所示： 若光纤是连续非熔接的，

49、则曲线是线性的，且曲线的斜 率就是此光纤对测试光的平均衰耗（attenuation） 。如果在 光纤链路中有熔接点存在，因熔接点的散射效应更严重， 则光脉冲经过该点后产生散射回传时，会又被散射掉较多 的能量，于是反映在曲线上会出现一个台阶，台阶前后的 能量差，反映了该点对光的衰减程度，称为事件损耗 （loss） 。非机械连接的光纤背向散射曲线就是由以上两种 事件波形构成。 非机械连接光纤背向散射如下图所示: a-b平均衰耗:attab=_ ea eb ab0距离(时间) 背向散射曲线示意图 能量 (db) b - a ea-eb 连续光纤段 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技

50、术股份有限公司 40 century real 费尼尔反射效应是由光纤链路中的折射率突变点产生 的，类似于镜面反射。发射端发送的光脉冲经一段时间的 传输至折射率突变点产生反射，又返回至发射端，于是会 在发射端接收到的背向散射曲线上叠加上一个除幅度外与 发出的脉冲几乎相同的脉冲波形。这种现象往往会发生在 机械连接点、终结点、光纤微断裂及非良好熔接点。在这 些折射率突变点，反射光能量与入射光能量的比值称为反 射系数，取对数后以 db 为单位表示。 反射脉冲 e d 有反射点的背向散射曲线示意图 熔接点 ea eb 事件衰耗 =ea-eb 非机械连接光纤背向散射曲线示意图 fiberward 光纤在

51、线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 41 century real 由此可见，利用光纤对光传输产生损耗的两种物理效 应，可以实现对光纤链路传输特性的定量测量，即通过研 究背向散射曲线的特征可以得知逐如连续光纤段的平均衰 耗、反射点（可能是故障点，可能是机械接点等）的反射 系数、介入损耗、非反射点（可能由挤压变形，也可能是 熔接点等）的介入损耗、光纤长度、各事件的位置（可通 过光传播速度把时域变换成距离域）等光纤链路特性以及 可能对传输产生影响的参数指标。 可以想象，由以上两种主要的物理效应（还有其它一 些物理效应，但可忽略）产生的光的反射能量是极其微弱 的，并伴随较大的噪声干扰，仅利用单

52、个光脉冲的反射能 量是难以实现准确的定量分析，甚至可能得不到一个稳定 的背向散射曲线。通过研究发现，反射信号中的噪声干扰 是平稳的，且期望值为零，于是可以利用多次平均的方法 抑制噪声干扰，使噪声收敛至或接近于零，由概率理论可 知，平均次数的成倍增长，噪声信号的方差将成倍降低， 但平均次数的成倍增大意味着测试时间将以二的幂次增加， 因此不宜将平均次数取得过大，一般平均时间不超过三分 钟。 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 42 century real 光时域反射测试设备的原理可参见下图： 脉冲发生器产生一个窄脉冲控制激光器发出一个光脉 冲，通过耦合器（12）发

53、送至被测光纤链路，光脉冲在 光纤链路传输时产生散射和反射部分能量又返回至耦合器 2 端，该耦合器的特性为允许光由 1 传至 2 及由 2 传至 3， 其它路由是抑制的。由 2 端进入耦合器的反射信号被送至 3 端，进而由光接收器把光信号转变为电信号，同时进行取 样数字化，并进行信号处理从而得到一个光脉冲的背向散 射信号。采集一定时间后，将发出第二个光脉冲，并采集 第二个脉冲的背向散射信号，采集一定数量的背向散射数 据取平均即可绘制出收敛的背向散射曲线，同时根据该曲 线数据分析出各个特征事件。 综上所述，光时域反射测试技术是根据光纤传输中所 2 3 otdr 原理方框图 1 耦合器 被测光纤 激

54、光器 光接收器 脉冲 发生器 信号处理 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 43 century real 具有的两种物理效应，利用大功率激光器，高精度光耦合 技术，高灵敏度光感技术，高速、高稳定度信号采样及信 号处理部件以及信号特征分析等处理手段。实现对反射信 号的采样、处理及分析，从而得出光纤链路的传输特性数 据的一种高精尖技术。 从光时域反射测试设备测得的光纤背向散射曲线中可 以定量得出（或计算出）以下可能对光通信产生影响的几 个参数： 1、 连续光纤段的平均衰耗（连续光纤段的平均衰耗（attenuation） 此参数表示一段无接点的均匀光纤段的单位公里衰

55、耗 （db/km）,反映了光纤的传输性能以及可能存在的劣化。 2、 非反射事件点的介入损耗（非反射事件点的介入损耗（insert loss）及位置及位置 此参数表示该事件点的存在对光纤链路产生的附加损 耗，单位是 db 大部分的熔接接点，光纤的弯曲、浸水等均 会在曲线中表现为非反射事件点，同时产生介入损耗。 3、 反射事件点的反射系数反射事件点的反射系数(reflectence)，介入损耗，介入损耗 反射事件点的反射程度越大，则会对光通信产生两个 影响，一是强烈的反射脉冲会对发射端激光器产生不良效 应影响；二是反射的增大必然导致光信号能量通过该事件 点后的能量减少。一般机械接点、光纤的微断裂、

56、终结点 会产生反射。通过反射系数和介入损耗可以了解是否机械 接点连接不良及可能存在的故障。 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 44 century real 4、 光纤链路总损耗、总光回波损耗（光纤链路总损耗、总光回波损耗（orl） 光纤链路的总损耗是链路的损耗总和，是对光通信产 生影响最直接的参数，光纤链路的质量劣化，直接反映为 总损耗的增加。光回波损耗的定义为链路中 ab 两点间所有 的回波信号的能量与 a 点入射能量的比值，一般取对数表 示，在有些光通信应用中对该参数是关注的。 5、 光纤链路中两点间的损耗及平均衰耗等光纤链路中两点间的损耗及平均衰耗等

57、此参数可以通过对背向散射数据的测量计算得到，反 映两个位置点间对光传输的损耗影响。该参数有两种计算 方法：一是两点法（2-point） ，即直接计算两点的损耗差值； 另一是均方误差最小化拟合法（lsa） ，用于去除噪声干扰 的影响。拟合法往往用于两点均在一连续光纤段中的测量 计算。在上述几个参数的计算中也使用了这种有效抑制噪 声干扰的算法。 在光时域反射测试中，测试光脉冲宽度、测试距离范 围、平均时间等测试参数是可根据实际情况设定的，有时 测试波长也是可选的，是否有效地设置这些参数直接关系 到测试结果的可用性。 测试光脉冲的宽度对测试结果有两个影响，盲区和测 试动态范围。理想的测试脉冲应是冲激

58、信号类型，即脉宽 无限窄，能量无穷大，这样即可以避免由于脉冲宽度的存 在导致较近的相邻事件的不可分辨，亦可提供足够的能量 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 45 century real （反射能量）用以可靠地检测，以保证宽的动态范围。实 际应用中，欲提高事件分辨率应减小脉冲宽度，以减小盲 区。欲增大动态范围应加大脉冲宽以提高发送能量。具体 地讲，一般 otdr 的标称动态范围是以 10us 测试脉宽给出 的，但 10us 脉宽时，盲区为 1000 米以上，有时是难以满 足要求的，所以在测试时应根据实际情况具体确定。盲区 （事件盲区） 、动态范围与测试脉宽的关

59、系为： d ior cp dd t 2 t n n p p drdrlg10 2 1 其中： dd: 盲区距离 pt : 测试用脉冲宽度 c: 光的真空速度 ior：光纤对测试光的折射率 d: 拖尾对盲区的影响，小脉宽时对盲区影响较大，大 脉宽时可忽略。 dr： 测试的动态范围。 drn: 标称动态范围 pn： 标称动态范围所用脉宽，一般为 10us。 注：动态范围除与脉宽有关外，还与平均时间有关，同时 fiberward 光纤在线监测系统 北京世纪瑞尔技术股份有限公司 46 century real 若测试设备近端出口不良亦会难以分辨地造成可用动态范 围的减少。 测试距离范围是指对回波信号的

60、采样持续时间，与相 邻两次测试脉冲的发送间隔、采样样点间隔及样点数等有 关。不足的测试距离范围可以导致背向散射曲线不能延伸 至被测光纤的终点或关注目标点。 平均时间的提高， 一方面可以提高信噪比增大动态范 围，另一方面则会延长测试结果获得时间。otdr 标称动态 范围是以三分钟为指标给出的，实际测试若不使用 3 分钟 这一参数，动态范围的公式应调整为下式： 动态范围与测试脉宽的关系： t n t n n t t p p drdrlg10 2 1 lg10 2 1 tn：标称动态范围所用平均时间，一般是 3 分钟。 tt：测试时所用平均时间。 测试波长的选择应本着：一、错开通信用波长，尤其 对在