光纤光缆线路维护技术 第3部分：基于光传感技术的光缆识别 征求意见稿

1GB/TXXXXX.3—XXXX光纤光缆线路维护技术第3部分：基于光传感技术的光缆识别本文件规定了光纤光缆线路维护中光缆识别技术的术语和定义、系统构成、工作原理、分类和性能要求。本文件适用于通信网络中的光纤光缆线路建设和维护，其它场景光纤光缆线路也可参照使用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T9771(所有部分)通信用单模光纤3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1光缆识别cableidentification通过光纤传感技术从包含有较多光缆的条件下识别出目标光缆。4缩略语下列缩略语适用于文件。APC斜角物理接触（AngledPhysicalContact）CO中心局房（CentralOffice）DAS分布式声学传感（DistributedAcousticSensing）ODF光纤配线架（OpticalDistributionFrame）5基本需求及系统构成5.1基本需求在共享电杆、管道、隧道、导管、维护孔和手孔等电信基础设施中，光缆识别技术对于光纤光缆线路的建设和维护至关重要，可以在众多光缆中快速找到目标光缆，大大减少交付和不可用时间，同时避免在用光缆的错误操作，实现光纤光缆网络的高效建设和维护。2GB/TXXXXX.3—XXXX在光缆识别中，位于中心局房（CO）的光学传感设备操作员，监测现场工作人员故意施加的振动事件。光缆识别基本要求应包括：——通过分析从暗光纤接收到的光信号来测量振动，从而识别目标光缆；——能够监测现场施加到目标光缆的振动，并且能够消除现场工作人员处理其它光缆时产生的虚假振动；——使用目标光缆的暗光纤作为传感光纤；——在光缆识别过程中，应不对同一根光缆中有业务光纤上的业务造成性能劣化。5.2系统构成基于光传感技术的光缆识别，系统构成如图1所示，中心局房内操作人员将光信号连接至ODF架上目标光缆的某一个暗光纤上，现场操作人员在待识别光缆上施加振动，传感设备捕获和分析振动信号，有意引入的振动信号可以很清楚的在中心局房里观察到，从而在不影响业务的情况下识别出目标光缆。通常基于光传感技术测试振动时，在短时间内会记录到大量数据。为了减少测试时间，传感设备操作人员和现场操作人员可借助通信手段来保证同步敲击光缆和记录振动。用于光缆识别的传感光纤应该是采用星形或环形拓扑。图1光缆识别系统构成示意5.3适用类型应适用于地下、架空和室内等不同应用场景。应支持不同的光缆类型，包括管道光缆、架构光缆和室内光缆。应支持不同的光纤类型，包括GB/T9771(所有部分)中规定的通信用单模光纤。5.4光缆识别过程使用光学传感进行光缆识别的过程如下，中心局房中的传感设备操作员将传感设备连接到目标光缆中的暗光纤上，并将测试光直接发射到光纤中进行振动监测。现场工作人员选定目标光缆并准备施加人为振动。如有必要，可将相邻的光缆适当分开，以防止振动在不同光缆之间传递。中心局房中的操作员和现场工作人员相互沟通，以同步振动和监测。当明确捕捉到人为振动时，从而识别出目标光缆。为了进一步确认，可敲击相邻的光缆以检查是否捕获到振动。当需要追踪确认目标光缆的路由时，可在不同的位置重复上述步骤，进行确认。3GB/TXXXXX.3—XXXX6工作原理及分类6.1工作原理光纤传感技术对于光缆识别非常有用，它可以实时检测到远处光缆上的人为振动。当现场操作人员在待识别光缆上施加有意振动时，由于光弹效应，振动会导致光纤双折射，从而引起识别光信号的相位扰动或相移。被扰动的识别光信号（识别光信号的散射）在远端反射、光纤环回或者瑞利散射等作用下，被光学传感设备接收，并对振动信号进行分析。如有必要，接收到的噪声（环境振动）可以通过滤波器（低通或高通滤波器）消除。光学传感设备判断振动信号与人为振动是否一致。根据工作原理，光缆识别技术分为基于干涉的光缆识别和基于反射的光缆识别。6.2基于干涉的光缆识别基于光学干涉的测量技术是光缆识别的一种候选方法。光缆识别主要利用三种效应，即光纤的双折射（由光弹性效应引起）、菲涅耳反射和光纤干涉。在识别光信号是由远端反射时，应该考虑光纤终端的端面；考虑到光纤断面或者斜角物理接触（APC）的弱反射会降低传感设备的灵敏度，可以使用反射镜来提升识别性能和能力。基于干涉的光缆识别优势在于高灵敏度和快速响应，因为接收到的识别光信息是直接检测分析的。此外，基于干涉的光缆识别传感设备也相对简单。它的劣势在于，接收到的光信号通常不带有距离信息，所以在光缆上环境振动引入的噪声，很难被轻易清除掉。(a)单光纤测试配置(b)双光纤测试配置图2基于干涉的光缆识别基于干涉测量的光缆识别方法在网络维护中可用于快速光缆识别，当光缆被敲击时，敲击声可以通过干涉测量信号传输给中心局房中的维护人员。如图2（a）所示的单光纤场景中，信号从干涉仪发射到目标光缆的光纤中，在光缆的远端反射回来，最终被干涉仪检测到。当光缆被敲击时，检测到的干扰信号会因敲击而变化，因此可以识别目标光缆。也可以使用同一光缆中的两根光纤，如图2（b）所示。对于单光纤方法，远端的反射非常重要，有时可能需要反射器来增强信号反射。在同一根光缆中使用两根远端互连的光纤可以避免这个问题。4GB/TXXXXX.3—XXXX光缆识别装置的信号波长可以在不同的频带中工作，而C波段是首选，因为该波段光缆中光纤损耗较低，例如1550nm。检测到的长度取决于识别装置的输出功率和灵敏度，包括室外和室内应用。光缆识别装置要求如下：——中心波长：1310nm或1550nm——光输出功率：≥-5dBm；——测距范围：≥10km。光缆识别装置的输出识别结果可以是音频或图像。对于单光纤方法，光纤链路期间不应有较大的反射，这会影响识别性能。光缆上的敲击可以通过不同的方式产生，包括锤子、手持电机等。当光缆彼此靠得太近时，就会发生串扰，因此，敲击时，目标光缆应与其他光缆保持一定距离。该方法适用于不同的光缆安装环境，包括管道、架空和隧道，并适用于不同光纤。6.3基于反射的光缆识别基于反射的技术是光缆识别另一种候选方法，如图3所示，通过比较接收到测试光的瑞利散射的强度或相位来分析任何点的振动。如果大致知道到振动施加位置的距离，则可以基于距离信息消除不必要点的环境振动。采用基于反射的光缆识别技术，除了振动分析外，还可以通过参考距离信息进行多维分析，从而更准确地进行光缆识别。此外，该技术适用于单个暗光纤配置，不需要远端反射或光纤环回。缺点是该方法灵敏度相对较低，检测设备复杂。图3基于反射的光缆识别图4显示了基于反射技术的具有分布式声传感（DAS）系统的光缆识别配置。在中心局房中，DAS系统连接到光配线架中的目标光缆的光纤。现场工作人员通过敲击假定沿着光缆线路的维护孔盖来施加人为振动。通过分析人为振动数据，可以获得从中心局房到目标维护孔的实际布线路线和距离。在该测量中，即使维护孔被淹没，也可以检测到振动。采用振动识别，无需打开维护孔盖，即可轻松识别维护目标光缆。5GB/TXXXXX.3—XXXX图4基于反射技术的光纤振动传感实现光缆识别脉冲作为测试光输出，相干检测接收来自目标光缆中光纤的反向散射光，当对光缆施加振动时，反向散射光的相位和强度会发生变化。中心机房到振动点的距离可通过背散射光的相位或强度变化的接收时间来测量。当使用相干检测的DAS系统分析在维护孔盖产生的振动数据时，输入光需要15dBm或更高。在寻找经过20公里以上距离或交通噪声较大道路附近的光缆线路时，可通过采用峰值功率约25dBm的光脉冲，以提高信噪比。光脉冲宽度应小于100ns，才可以获得必要的空间分辨率，以便与目标光缆附近被影响的其他光缆区分开来。由于现场工作人员撞击维护孔盖时声音引起的光缆轻微振动，预计不会干扰正在使用的链路。但是，如果用金属锤敲击金属维修孔盖，会对周围环境造成噪音污染，因此，建议使用橡胶锤。6.4性能要求6.4.1识别工作距离识别距离范围是沿光纤从传感设备开始的最大距离，在该距离内，可以在指定条件下以足够的性能识别出振动信号。室外光缆识别的距离范围应至少为10km。注：由于测量距离范围因振动条件、环境噪声、光缆安装地点等而异，因此最好由客6.4.2识别光信号识别光信号注入通常在局房光纤端面注入。由于使用暗光纤，可以选择任意波长作为识别光信号；考虑到1550nm波长的低损耗、在同样注入光功率下支持更远工作距离，优选1550nm波长。识别光信号的输出功率和信噪比决定识别工作距离和识别能力。6.4.3光回损沿暗光纤的多个反射将会在接收到的光信号中产生噪声，暗光纤连接处的光回损应高于40dB。光缆识别设备与ODF间的光回损将会导致盲区，通常在几百米。6.4.4与其它光缆振动间的干涉在光缆上人为引入振动，应尽可能减小对光缆中承载业务的影响，也应避免对光缆的永久性损伤。现场操作人员在待识别光缆上引入振动时，要尽量分离开相邻的光缆，以避免振动传递到其它相邻光缆中。采用与环境振动（通常由交通或风引起）不同频段的、一定调制频率的有意振动，更容易被检测到。因此有意