1、嵌入式 OTDR 单板光缆集中监测系统在油田专网的应用研究高莉摘 要在日常维护中，光缆采用传统的 OTDR 仪表进行人为手动的光纤测试，全网内所有光纤做一次维护测试，人力和时间耗费大。嵌入式 OTDR 单板监测系统利用 OTN 传输网络和光开关技术，将传输网络中的光纤纳入光缆监测系统中，系统自动管理传输设备嵌入式 OTDR 单板，自动完成分析处理、判断、显示、数据生成等，自动监测光纤质量，进行实时告警和光纤性能劣化分析，维护人员可以完成全网光纤各项操作并查看各种测试结果。关键词OTN;嵌入式 OTDR;集中监测系统doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2020.12.033
2、中图分类号TP315;TN98文献标识码A文章编号1673-0194（2020）12-00-020引 言油田的传输网络结构横跨陕西省、甘肃省、宁夏回族自治区、内蒙古自治区，在地理位置上具有分散性，光缆大量铺设难度大、成本高，导致光纤网络中光缆资源紧张，光缆维护人员赶到现场用 OTR（Optical Time-domainReflectometer，光时域反射仪）仪器测试，判断故障点，进行故障定位，赶往现场处理故障，不能迅速解决光缆中断造成的问题，增加了光缆在日常维护、实时监测、分析和管理工作的困难。1嵌入式 OTDR 单板光缆集中监测系统概述油田的传输网横跨陕西省、甘肃省、宁夏回族自治区、内蒙
3、古自治区，共计 3000 千米，承载着油田数字化、智能化建设的高宽带数据业务，支撑油田生产建设语音业务、生产和办公数据业务，因此光缆线路在油田传输网中发挥了重要作用。2嵌入式 OTDR 单板光缆集中监测系统在油田专网的应用现状2018 年，油田 OTN（Optical Transport Network，光传送网）传输网改造项目完成，部署了一张完整的 100 Gbps OTN Mesh 网（网状网）。光缆中断后，传输网管上报某站点输入光功率越线告警，网管不自动上报光缆中断情况、断点地点，人为手动对嵌入式 OTDR（Optical Time Domain Reflectometer，光时域反射仪
4、）单板参数设置，进行数据采集分析后得到光纤的性能情况。尽管嵌入式 OTDR 单板支持网管系统实时查询和检测，但是必须人工手动参与设置，嵌入式 OTDR 单板才能完成实施检测、数据采集和分析工作，不能自动完成光纤运行质量测试。每个 OTN 传输站点都配置了嵌入式 OTDR 单板，管理上比较分散，光缆中断时，需人为在传输网管上进行测试，再通知光缆维护人员进行处理。3嵌入式 OTDR 单板光缆集中监测系统在油田专网的应用需求OTDR 作为光缆维护和监测的测试仪表，采用分散式、被动式的手工维护手段，很难达到光缆实时维护，需要提前预防，确保光缆安全可靠;当出现光缆中断时，人工维护的响应速度、故障点的准确
5、定位都不能达到维护要求。OTN 传输设备嵌入式 OTDR 单板支持光纤长度、光纤衰减、接头衰减、光纤断点故障定位测试，同时由于部分传输段光纤资源紧张，无法采用传统的光缆监测方案，因此，需要采用革新的光缆在线监测方案解决。4光缆集中监测系统的应用4.1OTN 嵌入式 OTDR 单板的应用嵌入式 OTDR 支持离线和在线两种配置方式。离线配置方式，如图 1 所示。如果有同路由或同缆的备用光纤，可以通过监测备用光纤间接反映主用光纤的质量，这种配置方式的优点是可以在不间断业务的情况下在系统中构建 OTDR 监测系统。在线配置方式，如图 2 所示。OTDR 使用工作波长带外的波长，利用合分波器件将 OT
6、DR 发射的光合入被测光纤。这种配置方式可以直接监测当前的工作光纤，缺点是在线路中加入合分波器件，提高了线路的毁损率。目前，大部分企业采用在线配置方式，用 OTN 传输网利用光缆解决光缆瓶颈问题，缓解光缆资源压力。OTN 系统提供 OFMF 单板检测光脉冲信号与 WDM 设备用光信号的合分波;提供 OFM 单板集成设备内置的 OTDR 模块监测、控制单板光开关切换光接口，完成被测光纤测试和性能分析，该单板集成 14 或 18 光开关模块，能够满足 4 个或 8 个光方向的测试需求。用 OTN 传输网嵌入式 OTDR 单板组成集中在线监测系统，只要传输设备带 OTDR 单板的网元没有脱管，就可以
7、实现实时光纤性能监控和故障定位。这种方式是对传统 OTDR 使用方式和维护体制的变革，同时具有高效的维护水平。4.2光缆集中监测系统的应用系统与 OTDR 单板测试功能、传输网管系统结合，通过硬件模块采用 TCP/IP 进行连接，用网络和数据库技术，组成光缆监测系统，实现与传输设备的告警和性能事件的联动。光缆集中监测系统能在后台服务器上提供标准化的北向接口（TCP/IP，XML，CORBA）与传输网管系统数据库互通。系统又通过传输设备内部管理通道（如：OSC、DCC、GCC 等）回传数据，实现数据采集实时告警管理，实时接收 OTN 传输设备的告警信号，通过传输网管提供的告警，分析告警类型和所在
8、纤芯光缆，为测试模块提供告警触发信号，收到信号后由测试模块做告警测试，提取 OTN 传输设备线路板、光放板上的光功率，经过门限比较和逻辑判断后，确认光缆的运行状态。例如，OTN 传输网管发生告警事件，光缆监测系统接收告警事件自動产生告警并进行区分，如发生光缆中断或者光缆质量下降，系统下发指令给传输网管激活嵌入式 OTDR 单板进行测试，数据采集完成后传输网管将结果回传给光缆监测系统，系统将所有的测试结果自动记录到数据库，进行测试数据分析，通过曲线分析，与参考曲线对比，测试曲线上光缆中断距离、衰减值和所有测试事件点的位置、反射点和非反射点。光缆集中监测系统管理平台对嵌入式 OTDR 单板有管理功
9、能，即时获取嵌入式OTDR 单板运行信息和手动测试嵌入式 OTDR 单板连接是否正常。嵌入式 OTDR 单板测试分为参考测试、告警测试、点名测试和周期测试 4 类，周期测试由系统根据设置的测试周期定时进行测试，测试时与参考测试参数比较，并进行分析，当门限超过指标时，可以根据超出值，在告警窗口自动产生重要或次要告警。系统通过读取嵌入式 OTDR 单板存储记录的方式，将周期巡检中的光纤测试数据收集到系统中，提前了解当前光纤网络性能状况。5结 语利用 OTN 传输设备嵌入式 OTDR、网络技术、数据库技术，实现一个集光纤线路测试、线路性能分析、光纤中断告警、光纤故障点定位功能于一体的光缆网络集中监测
10、系统，在油田骨干传输网上构建智能光纤监测网络，对监控范围的光缆定期进行自动测试，采集测试结果并自动进行分析比较，实时定位、实时监测、动态观察光缆性能劣化情况，及时预警光缆线路中存在的故障，提前预置风险，加强重点保障线路的维护工作，降低光缆风险。主要参考文献1张增恺.光缆在线监测系统在油田专网的应用研究D.西安：西安科技大学，2014.2陈健，徐丽，朱祥华.光纤网络集中监测系统的研究J.电信网技术，1999（3）：28-32.3卢麟，韦毅梅，王荣.基于嵌入式 OTDR 的光缆网自动监测系统J.光通信研究，2005（4）：53-56.4卢麟，韦毅梅，王荣.基于嵌入式 OTDR 的光缆网自动监测系统J.光通信研究，2005（4）：50-53.5汪艳萍.光缆自动监测系统在油田通信中的应用J.信息系统工程，2011（2）：19-20.