由于光纖通信具有容量大、傳送信息質(zhì)量高、傳輸距離遠(yuǎn)、性能穩(wěn)定、防電磁干擾、抗腐蝕能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而得到了人們的青睞。特別是在近十年里，隨著人們對(duì)寬帶業(yè)務(wù)需求的不斷提高，光纖通信得到了大力發(fā)展。

目前，中國電信已基本完成了以網(wǎng)狀網(wǎng)為組網(wǎng)方式，連接全國３１個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）的"八縱八橫"光纜傳輸網(wǎng)的建設(shè)，全國光纜總長(zhǎng)度超過９３萬ｋｍ。加上有線電視網(wǎng)、各專用網(wǎng)所用的光纜，估計(jì)全國光纜的總長(zhǎng)度達(dá)１６８萬ｋｍ。另一方面，隨著光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)（ＳＤＨ）和密集波分復(fù)用（ＤＷＤＭ）技術(shù)的飛速發(fā)展，光纖的傳輸容量也在以前所未有的速度發(fā)展著。各大國內(nèi)外商家，如朗訊科技、阿爾卡特、 大唐電信和華為科技等紛紛推出各自的８０～４００ Ｇｂｉｔ／ｓ的 ＤＷＤＭ光傳輸系統(tǒng)。據(jù)有關(guān)預(yù)測(cè)２００１年后，我國干線容量要求超過１０ Ｇｂｉｔ／ｓ的線路約占１５％，到２０１０年超過１０ Ｇｂｉｔ／ｓ的線路約占４３％，容量要求超過２０ Ｇｂｉｔ／ｓ的約占１３％。

但與此同時(shí)，光纜的維護(hù)與管理問題也日漸突出。隨著光纜數(shù)量的增加以及早期敷設(shè)光纜的老化，光纜線路的故障次數(shù)在不斷增加。傳統(tǒng)的光纜線路維護(hù)管理模式的故障查找困難，排障時(shí)間長(zhǎng)，影響通信網(wǎng)的正常工作，每年因通信光纜故障而造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大。因此，實(shí)施對(duì)光纜線路的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與管理，動(dòng)態(tài)地觀察光纜線路傳輸性能的劣化情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)報(bào)光纜隱患，以降低光纜阻斷的發(fā)生率，縮短光纜的故障歷時(shí)顯得至關(guān)重要。

光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和光電技術(shù)為一體，具備遠(yuǎn)端實(shí)時(shí)、定期測(cè)試、遇不良情況自動(dòng)告警及數(shù)據(jù)綜合分析等多項(xiàng)功能。同時(shí)，通過定期測(cè)試，光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能及時(shí)判斷光纜接頭盒進(jìn)水進(jìn)潮情況，迅速準(zhǔn)確地判斷光纜障礙，縮短障礙歷時(shí)，及早發(fā)現(xiàn)光纜劣化情況，提高長(zhǎng)途光纜的維護(hù)質(zhì)量。

根據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象的不同，一般將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為兩大類：對(duì)光纜金屬護(hù)套對(duì)地絕緣電阻的測(cè)試和對(duì)光纖后向散射系數(shù)的測(cè)試，前者也稱光纜護(hù)套對(duì)地絕緣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，后者稱光纖自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。下面分別加以說明。

一、光纜護(hù)套對(duì)地絕緣電阻自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

光纜護(hù)套對(duì)地絕緣電阻自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過遠(yuǎn)程測(cè)量直埋光纜金屬外護(hù)層對(duì)大地構(gòu)成回路的完整性來實(shí)現(xiàn)對(duì)光纜監(jiān)測(cè)的目的。它利用遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)對(duì)安裝于直埋光纜接頭盒內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行充電，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集和分析，產(chǎn)生告警信號(hào)。

目前較為成功的光纜護(hù)套對(duì)地絕緣電阻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由英國雷迪公司研制生產(chǎn)的ＬＭＳ－３ ＡＲＲＭ自動(dòng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)于１９９６年在上海新場(chǎng)中繼站至南匯登陸局間全長(zhǎng)３９ ｋｍ的線路上進(jìn)行了安裝。下面以ＬＭＳ－３ ＡＲＲＭ系統(tǒng)為例，介紹直埋光纜護(hù)套對(duì)地絕緣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

　?。保?系統(tǒng)的組成

光纜護(hù)套對(duì)地絕緣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般由前站、監(jiān)測(cè)站和監(jiān)測(cè)中心組成。

前站是該系統(tǒng)的主要組成部分，安裝于光纜接頭盒處，通過測(cè)量本接頭盒與下一個(gè)接頭盒之間的金屬護(hù)套對(duì)大地的絕緣電阻來監(jiān)測(cè)地下光纜狀況。

監(jiān)測(cè)站為前站提供工作電壓，發(fā)送測(cè)試信號(hào)，收集測(cè)量結(jié)果，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將處理結(jié)果傳送至監(jiān)測(cè)中心。當(dāng)測(cè)試數(shù)據(jù)超過設(shè)定門限值時(shí)，發(fā)出告警信號(hào)。

監(jiān)測(cè)中心分析從監(jiān)測(cè)站傳輸來的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理，以圖形、表格等較為直觀的形式展示出來。也可發(fā)出告警音，還可進(jìn)行周期或定點(diǎn)測(cè)試。

１．２ 系統(tǒng)各部分的功能及工作流程

（1）前站：主要由微處理器、電子開關(guān)、發(fā)射機(jī)、遠(yuǎn)供單元、電阻測(cè)量單元、防雷保護(hù)和傳感器等部分組成。

其主要功能是接收監(jiān)測(cè)站提供的供電電源、指令測(cè)量金屬護(hù)套對(duì)地絕緣電阻、測(cè)量接頭盒內(nèi)濕度并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)測(cè)站。

前站共有常態(tài)、供電、測(cè)量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋磦€(gè)工作狀態(tài)。在常態(tài)時(shí)，前站中的電子開關(guān)處于斷開狀態(tài)，光纜的金屬護(hù)套每２～３ ｋｍ相互絕緣。當(dāng)來自監(jiān)測(cè)站的供電或指令到來時(shí)，電子開關(guān)閉合，前站進(jìn)入供電狀態(tài)。監(jiān)測(cè)站通過金屬護(hù)套對(duì)地構(gòu)成的回路向前站遠(yuǎn)供單元的電容器進(jìn)行充電，電容器中的充電電壓即是前站的工作電壓。充電完畢后，前站中的微處理器啟動(dòng)電阻測(cè)量單元進(jìn)行測(cè)量，然后將數(shù)據(jù)經(jīng)金屬護(hù)套傳送至監(jiān)測(cè)站。

（2）監(jiān)測(cè)站：主要由中央處理單元、通信單元、信號(hào)發(fā)生器、告警單元、供電單元等部分組成。

監(jiān)測(cè)站向前站發(fā)送４００ Ｖ、２０ ｋＡ的瞬時(shí)浪涌電壓，為所有前站提供工作電壓；接收來自前站的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理存儲(chǔ)并通過通信單元實(shí)現(xiàn)與監(jiān)測(cè)中心的數(shù)據(jù)通信。根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)出告警信號(hào)；根據(jù)指令發(fā)送定位信號(hào)和故障查詢信號(hào)（４４０ Ｈｚ、２２０ Ｈｚ、８ ｋＨｚ、９ ｋＨｚ　，供維護(hù)人員利用探測(cè)器進(jìn)行故障定位。

（3）監(jiān)測(cè)中心：由微機(jī)及通信單元組成。

監(jiān)測(cè)中心可發(fā)送指令對(duì)監(jiān)測(cè)站進(jìn)行控制，從監(jiān)測(cè)站接收測(cè)試數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析處理并提供故障及測(cè)試記錄報(bào)告。

　　１．３ 系統(tǒng)評(píng)價(jià)

（1）優(yōu)點(diǎn)：該系統(tǒng)在外護(hù)套質(zhì)量受到影響時(shí)，提供損傷預(yù)警，可及時(shí)對(duì)受損光纜進(jìn)行修復(fù)；自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；系統(tǒng)設(shè)備較為簡(jiǎn)單（與光纖監(jiān)測(cè)相比較）；提供定量的故障定位信號(hào)，縮短障礙歷時(shí)。

（2）缺點(diǎn)：①由于國內(nèi)直埋光纜施工時(shí)在金屬外護(hù)層對(duì)地絕緣電阻方面存在較多的問題，而該系統(tǒng)在安裝前要求對(duì)地絕緣電阻必須符合規(guī)定，因此前期改造的工作量很大；②前站安裝傳感器時(shí)，必須打開接頭盒，對(duì)已開通電路的線路來講，危險(xiǎn)性大；③由于該系統(tǒng)利用直埋光纜金屬外護(hù)層與大地構(gòu)成的回路來進(jìn)行測(cè)試和傳輸數(shù)據(jù)，不適用于架空光纜線路。

二、光纖自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

　　 光纖自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是利用對(duì)光纖后向散射曲線的遠(yuǎn)端測(cè)試來實(shí)現(xiàn)光纜線路的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。目前較為成功的有惠普公司的ＨＰ８１７００系統(tǒng)，山東省光科光纖通信公司研制的ＦＯＷ２０００系統(tǒng)、北京長(zhǎng)線技術(shù)公司開發(fā)的ＧＬ２０００系統(tǒng)等產(chǎn)品。其中ＦＯＷ２０００已應(yīng)用于中國電信的杭-福-貴-成干線和湖南、黑龍江省網(wǎng)；ＧＬ－２０００已安裝于西-蘭-烏魯木齊、京漢廣、京九廣光纜干線。一般所言的光纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)即為光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。下面以ＧＬ－２０００為例加以說明。

２．１ 系統(tǒng)的組成

光纖自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由總監(jiān)測(cè)中心（ＧＭＣ）、省監(jiān)測(cè)中心（ＰＭＣ）、區(qū)域監(jiān)測(cè)中心（ＤＭＣ）、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站（ＭＳ）組成。

２．２ 系統(tǒng)工作原理及功能

監(jiān)測(cè)站（ＭＳ）的光功率監(jiān)測(cè)模塊的采集單元（ＡＩＵ）對(duì)被測(cè)光纖的光功率進(jìn)行監(jiān)測(cè)采集，并將采集的數(shù)據(jù)傳報(bào)到光功率控制單元（ＡＣＵ），光功率控制單元對(duì)監(jiān)測(cè)的光功率數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，將超過告警門限的光功率數(shù)據(jù)及時(shí)傳報(bào)給監(jiān)測(cè)中心（ＤＭＣ），監(jiān)測(cè)中心對(duì)各光功率控制單元傳報(bào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)，對(duì)發(fā)生超門限值的光功率變化進(jìn)行告警，統(tǒng)計(jì)、判斷出發(fā)生故障的光纜段，自動(dòng)快速地啟動(dòng)監(jiān)測(cè)站的光時(shí)域反射測(cè)試儀（ＯＴＤＲ）和程控光開關(guān)（ＯＳＷ）對(duì)故障光纜段進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試后所得的曲線數(shù)據(jù)上傳監(jiān)測(cè)中心，監(jiān)測(cè)中心將測(cè)試曲線與參考曲線進(jìn)行比較分析，確定故障點(diǎn)的位置、類型和告警級(jí)別，可采用多種方式告警。

（1）全國及省監(jiān)測(cè)中心（ＧＭＣ、ＰＭＣ）

負(fù)責(zé)對(duì)全網(wǎng)的ＤＭＣ和ＭＳ進(jìn)行技術(shù)管理，實(shí)時(shí)掌握整個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)；通過模擬告警功能檢查ＤＭＣ和ＭＳ軟、硬件的運(yùn)行狀態(tài)，通過ＦＴＰ協(xié)議對(duì)ＤＭＣ和ＭＳ軟件進(jìn)行遠(yuǎn)端維護(hù)和升級(jí)；具有網(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理及對(duì)ＤＭＣ所有的測(cè)試分析和告警功能。能提供維護(hù)管理報(bào)表、統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表和綜合信息查詢等功能。

（2）地級(jí)監(jiān)測(cè)中心（ＤＭＣ）

可進(jìn)行點(diǎn)名、定期和模擬告警測(cè)試；對(duì)采集到的曲線進(jìn)行綜合分析，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)光纜劣化和精確定位光纜障礙點(diǎn)；具有告警接收功能，結(jié)合參考曲線數(shù)據(jù)可對(duì)光纜障礙性質(zhì)進(jìn)行自動(dòng)判斷，并將障礙信息代碼通過傳呼機(jī)或手機(jī)通知搶修人員；可與ＰＭＣ進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)（如：曲線、告警、報(bào)告、狀態(tài)文件等）傳輸。

（3）現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站（ＭＳ）

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站主要由工控機(jī)、ＯＴＤＲ卡、光開關(guān)、光功率采集單元、光功率控制單元、通信模塊及ＷＤＭ構(gòu)成。ＭＳ可按中心指令完成點(diǎn)名、周期、模擬告警測(cè)試功能；仿真ＯＴＤＲ分析功能；收無光和光功率超門限應(yīng)急測(cè)試功能，并可進(jìn)行數(shù)據(jù)的比較和回傳；自動(dòng)尋呼功能。

根據(jù)不同的需要，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站可實(shí)現(xiàn)以下幾種測(cè)試方式：

● 在線監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)站中光時(shí)域反射測(cè)試儀（ＯＴＤＲ）采用與光傳輸設(shè)備工作波長(zhǎng)不同的測(cè)試光進(jìn)行測(cè)試，利用波分復(fù)用器（ＷＤＭ）、濾光器（ＦＩＬＴＥＲ）、程控光開關(guān)（ＯＳＷ），通過波分復(fù)用技術(shù)，可實(shí)時(shí)地對(duì)被在用光纖的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

● 備纖監(jiān)測(cè)。對(duì)被監(jiān)測(cè)光纜線路中備用光纖的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

● 跨段監(jiān)測(cè)。通過配置有源設(shè)備和無源光器件（主要是ＷＤＭ和ＦＩＬＴＥＲ），對(duì)一個(gè)光纜段以上的光纜線路進(jìn)行遠(yuǎn)程的在線、離線或備纖監(jiān)測(cè)?？缍伪O(jiān)測(cè)一般用于本地網(wǎng)及農(nóng)話等中繼段較短、成網(wǎng)較復(fù)雜的光纜線路。

２．３ 技術(shù)特點(diǎn)

系統(tǒng)可進(jìn)行定期（周期）測(cè)試、點(diǎn)名測(cè)試和障礙告警測(cè)試。當(dāng)被監(jiān)測(cè)光纖發(fā)生障礙時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行障礙告警測(cè)試，并對(duì)光纖障礙性質(zhì)進(jìn)行自動(dòng)判斷，按規(guī)定的告警級(jí)別發(fā)出告警信息。并迅速、準(zhǔn)確地確定故障點(diǎn)的位置。

該系統(tǒng)通常融合了網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、光學(xué)測(cè)量技術(shù)、地理信息系統(tǒng)（ＧＩＳ）以及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（ＧＰＳ）等技術(shù)，對(duì)光纜中光纖傳輸衰耗特性變化及光纖阻斷故障實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分布式實(shí)時(shí)、在線的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

采用ＴＣＰ／ＩＰ進(jìn)行系統(tǒng)互連，可使監(jiān)測(cè)中心和監(jiān)測(cè)站同時(shí)處理多個(gè)連接，并可遠(yuǎn)程進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)及軟件升級(jí)，還具有較好的安全性和較高的可靠性，符合全國電信管理網(wǎng)（ＴＭＮ）的要求。

２．４ 需要解決的幾個(gè)問題

光纖自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的開發(fā)、應(yīng)用和不斷的完善，已經(jīng)成為我國干線光纜維護(hù)工作中重要的故障定位手段，在全國的干線網(wǎng)的維護(hù)中發(fā)揮著巨大的作用，但由于技術(shù)及其他原因，系統(tǒng)本身還存在一定的局限性。

（1）告警信號(hào)的提取

目前，光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提取告警信息大致有３種方式：利用分光器提取３％的在用光，通過ＡＩＵ、ＡＣＵ進(jìn)行分析；利用機(jī)務(wù)設(shè)備的架告警信號(hào)；利用設(shè)備中繼光盤的收無光告警信號(hào)。但這３種方式都存在一定的問題：①利用ＡＩＵ方式時(shí)，需分流在用系統(tǒng)３％的光功率，這對(duì)于光功率富余度較小的中繼段來講不太可行；②利用架告警信號(hào)時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將對(duì)該機(jī)架所有的告警信號(hào)（包括電源告警、設(shè)備告警等）進(jìn)行緊急反應(yīng)，易形成誤告警；③由于不同廠家的中繼光盤具有不同數(shù)據(jù)格式的收無光告警信號(hào)，故該方法較難實(shí)現(xiàn)，且成本較高。

（2）系統(tǒng)介入的衰耗

由于系統(tǒng)需要介入ＷＤＭ、ＦＩＬＴＥＲ等無源光器件，會(huì)影響在用系統(tǒng)的收光功率。

（3）缺乏迅速倒換的功能。

目前的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只有測(cè)試、分析和告警的功能，在光纜發(fā)生障礙后仍需等待維護(hù)人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行緊急搶修。沒有根本解決即時(shí)倒通光路、恢復(fù)通信的問題。

（4）監(jiān)測(cè)光纖的數(shù)目較少

目前，我國一級(jí)光纜干線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般采用雙向四纖監(jiān)測(cè)，即在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站（ＭＳ）向兩個(gè)方向各監(jiān)測(cè)兩纖，被監(jiān)測(cè)光纖在光纜中所占比例較小，當(dāng)光纜發(fā)生非全阻障礙時(shí)，往往因?yàn)樽钄喙饫w不是監(jiān)測(cè)光纖而使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)沒有產(chǎn)生應(yīng)有的告警信息。

三、發(fā)展前景

一個(gè)完整的光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)包含光纖自監(jiān)測(cè)和光纜護(hù)套對(duì)地絕緣自動(dòng)監(jiān)測(cè)兩個(gè)方面，光纖的監(jiān)測(cè)和護(hù)套對(duì)地絕緣監(jiān)測(cè)各有其不同含意和作用，二者是互為補(bǔ)充相輔相成的。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)寬帶業(yè)務(wù)、通信質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量要求的不斷提高，我國的光纖傳輸網(wǎng)將會(huì)持續(xù)快速發(fā)展。同時(shí)，如何進(jìn)一步提高光纖通信的可靠性，如何更及時(shí)有效地對(duì)光纜線路網(wǎng)實(shí)施監(jiān)控與管理，準(zhǔn)確地捕捉故障征兆，防止線路阻斷已經(jīng)成為一個(gè)人們關(guān)心的話題，光纜線路監(jiān)測(cè)的重要性將更加突出，也使光纜線路監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)成為一個(gè)新亮點(diǎn)而得到空前的發(fā)展。我們相信，隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)本身的局限將最終被解決。