光缆故障定位系统

成果上报申请书成果名称光缆故障定位系统关键词索引（35个）光缆 定位 监测对企业现有标准规范的符合度： YDN0101998光缆线路自动监测系统技术条件;本地网光缆线路监测系统技术要求;成果来源：如果该成果来源于研发项目，请填写研发项目年度、名称及类型（按填写说明6）2012年 光缆故障定位系统 省内项目专利情况：如果该成果输出相关专利，请说明专利名称、类型、申请号、状态、是否海外申请等情况。（按填写说明7）一种光缆故障快速定位的方法，发明专利，HE1210006，评审通过。成果简介：简要描述成果目的和意义，解决的问题，取得的社会和经济效益。基于光缆网络这样快速的发展，传输系统本身虽然也具备网络管理或维护机能，但却无法支持对光缆(光纤)特性与品质的监控，在告警方面也只能知道有告警发生，而无法具体定位出故障点。其它各方面关于光缆网络的管理与监测功能，都急需建设一套高监测性能及管理水平的自动化系统。光纤监测系统即提供了满足这些需求的一系列功能。这一系统的应用不仅可以及时准确地报告突发性光缆故障，有效缩短故障历时，而且能够通过对多重门限和数据库资料的分析及时发现隐含的、尚未但将会造成通讯阻断的潜在故障并进行准确的预告，从而做到提前维护，并减少光缆阻断次数，系统还能够通过原始资料的录入和每天基本的周期测量形成一个完整的数据库，为相关部门提供一个有效的光缆网络的管理手段，可以提高光缆的运维和管理水平。省内试运行效果：该项目自去年12月份投入使用以来，对衡水人民路机房-景县龙华站-故城2站的主干光缆实施监控，去年12月24日中午12点25分，我线路维护人员首先接到该系统发送的断缆警示信息，该信息准确地提供了断点的具体位置，我方人员据该信息合理协调距该故障点最近县驻点人员，到达断缆位置完成维修，据以往处理当前断点的经验，至少节约时间半小时到45分钟左右，有效地缩短了障碍历时。目前处于试运行阶段，根据故障现场情况不同，可节省5%30%左右的阻断时长。文章主体（3000字以上，可附在表格后）：随着通讯网络的快速发展与日趋复杂，怎样维护和管理好光缆网络已经是目前通讯建设中的重要课题。基于光缆网络这样快速的发展，传输系统本身虽然也具备网络管理或维护机能，但却无法支持对光缆(光纤)特性与品质的监控，在告警方面也只能知道有告警发生，而无法具体定位出故障点。其它各方面关于光缆网络的管理与监测功能，都急需建设一套高监测性能及管理水平的自动化系统。光纤监测系统即提供了满足这些需求的一系列功能。这一系统的应用不仅可以及时准确地报告突发性光缆故障，有效缩短故障历时，而且能够通过对多重门限和数据库资料的分析及时发现隐含的、尚未但将会造成通讯阻断的潜在故障并进行准确的预告，从而做到提前维护，并减少光缆阻断次数，系统还能够通过原始资料的录入和每天基本的周期测量形成一个完整的数据库，为相关部门提供一个有效的光缆网络的管理手段，可以提高光缆的运维和管理水平。光纤在线监测系统（FAMS）采用先进的光纤测试、高阶运算分析模式、数据库、光纤随路控制、地理信息接口、实时告警监测、INTERNET浏览等技术，将光纤测试、光缆网络管理、分析统计、告警与维护机制全方位整合在本套系统中。FAMS比传统的光纤测试及修缮程序更迅速更经济地自动侦测到光纤断点定位及辨别故障种类。一般而言，传统的光纤测试通常使用光时域反射器(OTDR)作为测试设备，并且是在故障发生后才进行查验与修复。而FAMS 可以自动测试光纤，随时记录细微的变化，作为管理最佳凭证。更可在故障发生后，快速的找出故障地点及原因，作为抢修人员最好的参考。FAMS V4.5是一套系统软件，可作为在操作系统(Operation System, OS)上的应用程序使用。只要在FAMS V4.5和OS之间提供一般接口；例如TCP/IP、SNMP或Q接口，FAMS V4.5即可与OS整合并与所有的系统兼容。因而，此系统的监测中心（MTC）可以安装在办公室中，透过网络联机到远程各机房的监测站（RTU）。一旦RTU检测到光纤发生问题，网管人员可马上找出故障位置及相关属性，并帮助抢修人员在查找光纤问题点时简化程序及解决困难。、系统组成1. 监测中心（MTC）：从各地的远程监测站（RTU）收集资料，并为使用者整理成有用的信息表格。监测中心通常安设在使用者的网络管理中心(Network Management Center)以便于监测控制整个系统。2. 监测站（RTU）：安装在设备室或机房中，操纵OTDR联机并监测所有的受测光纤。其外型精简，很容易安装在任何的设备机房中。在RTU中可配置OPM模组，实现对光纤的实时光功率检测，提供及时的故障告警。3. 远程光路切换器Optical Test Access Unit (OTAU)：帮助RTU切换远程分歧的光纤路由，由RTU通过LAN、WAN或光纤进行控制。OTAU可充分利用RTU的功能，监测更多的光缆路由。4. 光纤耦合模块（WDM）：用于在线测试的模式下，与RTU一起安装。包含光纤无源，如波分复用器(WDM)和滤波器(Filter)。5. 便携监测台：使用安装有监测软件的电脑笔记本，通过通信网络（LAN、WAN等）与系统相连，即可根据权限对系统进行监控。1.2系统组网FAMS的各个子系统并不是完全独立，必须要有完整的数据传输网络(Data Communication Network)，才能使测试资料、告警信息、作业指令等重要信息相互传送。通过数据网络，每个RTU可将测试数据传回监测中心MTC，而使用者也能在监测中心掌握所有光纤的状态。换言之，数据网络必须稳定且完整，FAMS系统才能发挥功能。FAMS在研发设计时，即加入了联网的功能。目前，可以使用业界通用的网络传输媒体与协议，进行联机与光纤监测。FAMS系统使用标准的TCP/IP协议作为数据网络的通讯协议，因此可以适用于各种数据网络上。以数据网络的架构来看，FAMS可以通过路由器(Router)及数据转换设备作路由选择与信号转换，使各子系统互连。一般而言，可在下列几常见数据网络上进行联机与传输：1. 局域网络(Local Area Network， LAN)；例如：最常用的以太网络(Ethernet)。在采用LAN联网时，系统本身的10/100M Ethernet网络接口，无需增加额外的联网设备。2. 高速传输网络的E1/2M专线，并以ITU-T G.703所定义的标准接口连接。由于光纤网络的传输系统以SDH/PDH为主，因此，采用SHD/PDH提供的E1专线经常用于OAMS的联网。采用E1联网时，在MC和MS端一般增加协议转换设备，将Ethernet协议转换为E1协议进行传输。依据本标书要求，本方案规划监测中心与监测站RTU采用2M的方式进行通信。3. 公众电话网络(Public Switch Telephone Network， PSTN)；例如：V.24、V.34+、V.90等拨接线路。由于PSTN联网传输带宽较低，一般用于备用路由。考虑数据的传送速度，不建议采用此通信方式。由于FAMS系统的组网是建立在TCP/IP基础之上，因此，系统规模不受限制。在整个系统中，可根据需要配置多台MTC和多台RTU。MTC和RTU之间可配置为1:N （1台MTC对N台RTU），也可配置为M:N（M台MTC对N台RTU）。因此系统的组网十分灵活，满足用户的各种需要。1.3系统功能1.3.1监测中心Monitoring Test Controller (MTC)使用者通常花最多的时间在监测中心工作。MTC可从现场的RTU端收集光纤测试的数据并组织成有用的信息给网管人员，同时也对有测试数据不良的光纤发出告警。另一方面，MTC是运维网管人员与受测光纤网络间的最佳操作接口。无论网络的规模多大，所有的RTU监测站都可接受MTC的命令并正确的执行测试、对比、记录与储存等动作。而使用者不需要离开他们的办公室；甚至是桌前，即可监控所有的光纤网络。 目前MTC使用MS-Windows作业平台，最佳版本为MS-Windows Win Server 2008 Professional以上的版本。在Windows xp的环境中也可使用。采用ORACLE数据库，支持ODBC规格；另外，MTC也可另行选购如DAT磁带机、MO光驱、RAID磁盘阵列等设备作为储存媒体，以便容纳长期且大量的测试资料。事实上，整套OAMS系统建置完成时，PMC/LMC即已依照网管人员所需要的功能，设定好测试程序、测试周期、芯线群组、监视门限等资料。一旦受测光纤网络有任何异常，PMC/LMC自动将告警资料显示于工作画面，并同时经由传真、移动电话等个人通信设备，告知负责的网管人员。网管人员无需随时坐在监测中心，即可随时了解光纤网络的告警信息。监测中心MTC的主要功能：l FAMS光纤监测控制中心,控制各机房监测站的测试资料l 完备的监测功能(点名测试/周期测试/障碍告警测试)l 内建地图对应及 GIS平台，能精确的告警定位l 同时提供多样化缆线布线管理功能l 事件分析及老化预警，全面掌握光纤品质l 多样的统计分析及测试报表l 资料自动更新备份，可透过ODBC连接大型数据库l 使用TCP/IP协议，支持LAN、 WAN、E1/T1(SDH)等各种网络l Windows NT/Server 2008图形操作接口，易于操作l 远程更新及设定功能，维护简便l 多重告警回报通道l 可透过WWW浏览器(Web Browser)随处上网浏览系统资料l 多层次监控管理架构l 远端更新及设定功能，维护简便1.3.2监测站Remote Test Unit(RTU)监测站（RTU）适合安装于电信设备室机房的室内环境中，并且与机房内光纤配线架(ODF)距离最近的位置。RTU设备应用软件中具有内建数据库，记载着受测光纤特性、传输路径与结构、监视地图、原始测试资料及其它相关资料。数据库需要网管人员逐笔建立。在使用及操作上，RTU会依照MTC端所设定的测试方式、测试周期、对比方式等控制命令而运作。RTU会将测试光波“注”入到受测光纤中。然后开始收集并储存所有由受测光纤中反射回来的信号变化。此变化量会与系统内建的资料作比较，一旦变化量到达预设的告警门限时，RTU即通知MTC中央监控台并发出告警。主控制模块（MCU）MCU主控模块是监测站RTU的核心模块。l 主控制模块采用稳定的嵌入式系统。l 设计具10/100Base-T及RS-232接口。l 具备自我诊断与自动回复功能，系统运作稳定。l 可设定及查询系统控制参数。光切换开关模块（OSW） 光时域放射模块（OTDR）l 可提供4/8/16/32。l 具备低损耗、低反射衰减量及高隔离度多种优良特性。l 信道切换速度快，耗电量低。l Hot-Swap设计，模块更换无须关机。l 具有SC、FC、LC等多种光接头型式。 l 提供最完整的1310nm, 1550nm,1625nm三种测试波段。l 动态范围最高可达43dB，测量距离长。l 硬件运算回路，处理速度快、水平分辨率高，测量资料最精确。 监测站的主要功能：l 24小时自动监测光纤的品质与性能l 设备的硬件系统基于32位嵌入式微处理器，具有结构精炼、低功耗、寿命长等优点。l 完整超强的测试功能(周期测试/局部分析测试/高阶测试)l 使用TCP/IP协议，支持LAN、 WAN、E1/T1(SDH)等各种网络l 自动告警及回报l 具备自我诊断功能，迅速得知系统状态l 多功能面板，状态指示清楚l Watch Dog自动重新激活并修复RTU的错误l 外形轻巧，可安装于EIA-310机架(19英寸/ 23英寸)l 模块式架构，具备高弹性扩充能力l 一台可容纳126芯线监测，可延伸扩充多个机框，最高可扩充至600芯线l 具有三种测试波长的OTDR模块可供选择l 1310 nm/1550nm (动态范围 31/40dB)l 1625 nm (动态范围 29/40dB)l 电器接头具前插式及后背式可供选择l 同时可接两组直流(-36v-72vDC)电源l 提供光功率告警模块及光终端机告警模块，达到实时告警功能l 具备长线测试架构，可应用于长途干线的测试系统功能及特点系统提供GIS地图中基本的图形操作，放大、缩小、整图、漫游、选择等操作状态；Windows人机交互界面、全中文界面。远程、实时、在线地进行光缆线路中被监测光纤运行状况的监测，预防光缆线的故障隐患。与传输线路资源数据松耦合对接，解决文档资料与网管系统分离的问题，便于查找和更新，以此检验资管系统数据的准确性。对于突发性故障，迅速准确地确定故障点地理位置，自动将故障点地理位置及资料派发到管理及抢修人员。RTU接受监测中心TSC的控制，并按规定的周期向中心传报被监测光缆线路运行状况的数据文件，而监测中心可对RTU通信参数进行设置，以确保监测站RTU与监测中心的通信畅通。当光缆线路中被监测光纤发生障碍时， RTU迅速、准确地确定故障点的位置，并立即向一个或多个监测中心传报数据。配合光缆线路障碍的抢修，生成相应的施工指导单，压缩故障历时。数据管理和分析系统可以根据不同时期，不同线路的情况设置不同的障碍分析参数，查询RTU的光缆运行数据文件，自动分析所监测光缆线路劣化的趋势。系统对每次测试的数据自动或手动与预先设置的测试数据（签名测试数据）进行比较、分析，判断光纤性能的变化。多种测试功能1) 点名测试：TSC的操作人员选择并遥控某RTU对某被监测光缆线路中某被监测光纤进行即时测试。2) 定期测试： RTU按照远程下装的测试周期、测试的起止时刻和测试参数等设置要求，对被监测光缆线路中各被测光纤进行周期性的自动测试。3) 障碍告警测试：当被监测的光纤发生障碍时、光纤受到挤压、光纤线路损耗变大或光纤连接器变松动，接收光功率低于设定门限值时，或分析过滤与被监测光缆线路相连接的光传输设备（OTE）的网管系统或监控系统所提供的告警信息并判明可能是光缆线路的障碍时，TSC即时启动RTU对该被监测光纤进行测试，并接收回传的测试数据。多种监测模式1) 在线监测：RTU中OTDR模块的工作波长与在用OTE的工作波长不同，它能实时地对被监测光纤的运行状况进行监测。2) 离线监测：RTU中OTDR模块的工作波长与在用OTE的工作波长相同或不同，它能在OTE停用或OTE离开光缆线路时，对被监测光纤的运行状况进行监测。当OTE在用时，它不对被监测光纤进行监测。3) 备纤监测：RTU中OTDR模块的工作波长与在用OTE的工作波长相同或不同，它对被监测光缆线路中备用光纤的运行状况进行监测。4) 跨段监测：通过配置有源设备和无源器件后，它对一个光缆段以上的光缆线路进行远程的在线监测、离线监测或备纤监测。告警处理1) RTU传送至TSC的各类讯息，是按照告警级别的优先原则、接受监测中心的指令的时间为机制。2) 告警回报可排定回报的日程，设定不同的时间回报不同的维护人员；3) 告警回报的多种途径：电话语音播放、短信息、EMAIL等；通信功能1) 监测站(RTU)具有RS-232物理接口，监测站RTU本身含Ethernet通信接口。2) 监测站(RTU)可通过TCP/IP与网管中心（TSC）联网；3) 进行数据通信时，采用TCP/IP协议，确保监控网络设备互通。支持并发TCP连接，以支持多路同时告警。系统自检功能RTU可以接受本地访问及监控中心的控制进行系统自检，即对组成系统各硬件模块进行自检，当检测到故障后，将数据上传监控中心。监测中心TSC功能管理所有的光缆监测站RTU，RTU都可接受监测中心TSC的命令并正确的执行测试、比对、记录与储存等动作。在监测中心可以设置RTU参数，完成系统自检，自检包括RTU系统软件、硬件模块自检和通信通道检测，并把自检结果上报监测中心。设置系统通信参数及RTU传递测试数据的时间表等。数据库管理功能本系统采用ORACLE数据库，可对系统的数据库进行初始化，对系统的数据库进行动态更新（增、删、改），对数据库全部数据或部分数据进行备份和恢复等功能。图形化管理利用GIS平台系统，实现光缆、管道、人孔、机楼等资源的可视管理，可清晰显示定位所有的光缆网络资源状态，并能够通过空间元素查询轻易了解到想要各种资源信息。历史数据查询可通过操作人员的权限对历史数据进行查询，获得芯线每日的测试记录、历史参考资料等各项数据，并可以报表的形式打印和保存。缆线管理功能缆线布线管理功能配合GIS地理信息系统，FAMS 3000光缆自动监测系统给线路维修人员提供了一个实用的管理查询工具。系统提供了光缆路由走向，对光缆、光交接箱、光分线盒、光接头盒等设备信息的编辑查询等功能，并能自动生成光设备的展开图、光缆网络图、路由图及熔接图。对于光缆可根据纤芯颜色的设置自动生成光缆截面图，并可显示每根光纤的使用情况和相关业务信息，还提供了光路通道的调度与管理，从而大大提高企业运维效率。即时故障告警FAMS 3000光缆自动监测系统提供完整的即时故障告警方式，设置告警门限和级别，并可弹性配置，系统可即时反映故障信息，并能通过短信、Email和现场声光等多种告警方式在第一时间通知相关维护人员。线测试功能FAMS 3000光缆自动监测系统可提供点名测试（手动测试）、定期测试（自动测试）、告警测试（自动测试）等多种监测模式；对被监测的芯线均可进行点名测试，对于重要芯线和特殊芯线建议设置定期测试；当光功率OPM产生告警，会即刻触发OTDR按照预先设定的参数对光纤进行告警测试；三种测试模式会按照不同的方式对预先设置的时间、参数和光纤号自动执行对光纤测试的任务。任务完成后自动停止，等待下一次测试，并将数据上传监测中心并存储，系统进行测试时，设备会通过指示灯显示测试状态。故障定位功能当系统精度定位故障点后，系统会根据光缆路由上的节点（如人孔、管杆等）距离及光缆绕线冗长，辅以数学运算缩减误差，准确定位出故障点位于那两个节点之间，对故障点在整个资源网络中所影响的其他相关资源情况，系统将以列表形式呈现。提供故障抢修最直接具体的信息。决策支持信息提供芯线劣化分析、事件劣化分析、故障种类及原因统计等多项决策支持功能，让管理人员提早预估问题光纤或故障原因，并可通过系统对相关纤芯进行调度以达到及早预防及改善、提升光纤传输品质。光缆性能的统计分析，预警，资源数据准确性核查报表，变光缆维护被动为主动。扩容能力FAMS光缆自动监测系统完全采用模块化设计，具有热插拔的功能，光开关的扩展可以通过级联实现，新增加的路由只需增加相应的模块，新模块的加入对原有的系统无影响，扩容时也不会影响原有系统的监测功能。本地管理(访问)RTU 监测站RTU本身的主控制模块含RS232和Ethernet接口，操作人员可以在本地（RTU所在机房）连接RTU进行直接操作和控制管理。系统保护系统硬件支持热插拔，系统运行中发生无法处理故障，系统将重启，自恢复系统功能。当外界条件不满足系统运行条件时，RTU可能会出现停滞，一旦外界条件恢复正常，RTU将可以自启动以恢复运行。监控系统的可靠性系统硬件平均故障时间（MTBF）大于100,000h系统硬件平均故障修复时间（MTTR）小于0.5h监控系统应具有比被监控设备更高的安全可靠性，即被监控设备的故障不应影响到监控设备的正常运行。系统故障相应时间监测到故障后，从故障发生至上报到监测中心网管理，报警时限为3min（段内）或5min（跨段）（不含信号传输时间）光功率OPM告警相应时间系统OPM监测是实时性的接收光信号，其时间间隔为5秒，即从光纤衰减变大到网管上显示告警，其相应时间在15秒内。总线设计监测设备的总线结构设计严格按照国际通行标准，严格执行信息产业部发布邮电技术规定YDN0101998光缆线路自动监测系统技术条件及附录。严格执行中国邮电电信总局技术规定2000年2月本地网光缆线路监测系统技术要求及附录所设计。远程管理 FAMS光缆自动监测系统提供客户端平台，可远程对监控中心进行查看和管理。系统安全管理系统具有多重权限管理，如可设置为：一级权限可以对整个系统设置，二级权限只能对系统部分参数设置，三级权限只能操作。通过权限级别管理对系统所形成的log日志和系统口令。测试曲线显示及报表管理 FAMS光缆自动监测系统显示测试光缆的光纤的全程传输损耗及光纤的光学长度，光纤的接头损耗，两接头之间的光纤衰减系数，分析测试结果，并能以表格形式显示所有测试结果。对故障原因进行统计：系统可对故障的原因、地点等多项条件进行统计，为管理人员提供决策帮助。根据需要对统计结果形成各种图表，便于分析对比。远程维护可以通过网管远程上下载设备数据库、设备操作系统程序和设备应用程序；能够通过网管远程查询所有板卡的运行状态和硬件版本、软件版本、序列号和生产日期等信息；板卡出现故障、板卡被拔出时，或者当监测中心与监测站通信中断时，中心能够向维护人员发送短信进行告警。“成果上报申请书”的填写说明：1、“成果专业类别”指：核心网、无线、传输、IP、网管、业务支撑、管理信息系统、市场研究、数据业务、数据网络、通信电源、空调、其他。2、“成果研究类别”指：超前研究、新产品开发、相关网络解决