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一、 現(xiàn)狀

全光鏈路網(wǎng)絡(luò)是由光纜、跳纖、光纖配線等組成的，承載著通信業(yè)務(wù)的傳輸載體。長期以來全光鏈路網(wǎng)的絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)、資源統(tǒng)計、實(shí)時監(jiān)測等均存在不能滿足現(xiàn)有光纖通信管理需要，其主要存在問題如下：

1、 光纜資源缺乏系統(tǒng)管理

光纖通信的高速發(fā)展促使光纜數(shù)量的劇增，城市化建設(shè)使得光纜路徑的屢次變遷，以往人工記錄光纜資源使得光纜資源凌亂等，光纜資源系統(tǒng)化管理的缺失，造成現(xiàn)有光纜資源管理滯后，不能滿足細(xì)節(jié)化和平面化管理模式，同時給光纖通信帶來巨大隱患，也造成了光纜資源的巨大浪費(fèi)。

2、 光纜故障地理定位技術(shù)滯后

光纖通信發(fā)展至今，其光纜故障監(jiān)測仍然依賴于“OTDR測量+人工巡查”，其OTDR技術(shù)存在光纜長度與光纜地面投影長度的誤差隨距離遞增，尤其表現(xiàn)為光纜越長誤差越大，且缺乏穩(wěn)定可識別的參照點(diǎn)，OTDR固有的很多缺陷嚴(yán)重制約了光纖通信運(yùn)行維護(hù)的效率。

3、 光纖鏈路處于“黑盒子”狀態(tài)

光纖的物理特性決定其無法被直觀的進(jìn)行管理，它平時處于一種“黑盒子”狀態(tài)，我們對其的運(yùn)行狀態(tài)是無從得知的，也就是說全光鏈路所經(jīng)過的各個環(huán)節(jié)，都處于一種“盲管”的狀態(tài)，光鏈路的資源管理和監(jiān)測更是無從談起。長期以來主要依靠人為附加標(biāo)簽、電子標(biāo)簽等方式，實(shí)現(xiàn)人工干預(yù)的識別能力，對人工配合度依賴大，其識別可靠性嚴(yán)重降低。而且，不管是電子標(biāo)簽還是紙質(zhì)標(biāo)簽，其本質(zhì)都是一樣的，都無法對光鏈路進(jìn)行全覆蓋管理，都存在管理盲區(qū)。

4、 光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一的系統(tǒng)管理

長期以來光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)按照各自分工分為傳輸、線路、光配等獨(dú)立的管理單元，相互之間缺乏有效的溝通技術(shù)手段，各自獨(dú)立的管理、運(yùn)行和監(jiān)測所屬領(lǐng)域，這種缺乏統(tǒng)一的管理系統(tǒng)的運(yùn)行模式嚴(yán)重降低光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管理水平。

二、 智能光纖網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)介紹

1、技術(shù)原理

智能光纖網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測管理系統(tǒng)以光鏈路所有單元節(jié)點(diǎn)內(nèi)置光纖編碼為基礎(chǔ)，將光纖編碼作為一個識別、管理、監(jiān)測于一體的管理單元，實(shí)現(xiàn)光纖、跳纖、尾纖、光纜接頭盒、光纜等光鏈路單元的獨(dú)立識別、管理、監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)其各單元所組成的光纖通信鏈路物理層面的識別、管理和監(jiān)測，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光纖傳輸業(yè)務(wù)、全光鏈路以及綜合地理位置信息相結(jié)合的三維一體的管理系統(tǒng)。 

2、系統(tǒng)組成

如圖所示，智能光纖網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測管理系統(tǒng)由管理中心、監(jiān)測站、擴(kuò)展盤、智能配線柜（智能配線盤，其內(nèi)為智能光纖尾纖）、智能光纖跳纖以及智能光纜故障定位器組成，其覆蓋光纜、光纖配線、跳纖等光纖網(wǎng)絡(luò)組成部件，實(shí)現(xiàn)光纖網(wǎng)絡(luò)組成部件的光纖編碼化，實(shí)現(xiàn)光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的立體、細(xì)節(jié)化的智能識別、管理、監(jiān)測以及故障診斷。

2.1智能光纖網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測站

通過對光纖編碼的讀取和分析，實(shí)現(xiàn)全光鏈路中各組成單元的遠(yuǎn)程識別、管理和監(jiān)測。以各組成單元為監(jiān)測點(diǎn)，在線實(shí)時監(jiān)測、故障診斷及精確定位。故障診斷結(jié)果涵蓋多種類型故障，光纜故障地理位置可定位至±25米范圍內(nèi)，光配故障位置可精確至端口或配線部件，故障診斷時間小于20秒。 

1) 自動進(jìn)行光纜故障診斷，光纜故障地理定位精度±25米。

2) 故障區(qū)段光纜長度精度±5米。

3) 光纖編碼識別精度±0.1nm。

4) 接頭盒測距精度±5米。

5) 接頭盒位置數(shù)據(jù)精度小于10米。

6) 末端故障診斷裝置測距精度±10米。

7) 系統(tǒng)能自動進(jìn)行光纜路由錄入，并支持經(jīng)衛(wèi)星地圖進(jìn)行實(shí)時呈現(xiàn)。

8) 光纜監(jiān)測模式下，監(jiān)測站能同時接入16條光纜進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。

9) 光鏈路監(jiān)測模式下，監(jiān)測站能同時對256條光鏈路實(shí)時監(jiān)測。

10) 實(shí)現(xiàn)光纖通信物理鏈路的自動識別和邏輯連接。

11) 實(shí)現(xiàn)光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的圖形化、邏輯化展現(xiàn)。

12) 光配故障可直接定位至具體端口或部件。

2.2擴(kuò)展盤

實(shí)現(xiàn)光纖通信波長與實(shí)時在線監(jiān)測波長的波分復(fù)用，以及增加智能光纖網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測站端口，每個擴(kuò)展盤支持16個監(jiān)測端口。 

2.3智能光纖配線盤

所有尾纖內(nèi)置光纖編碼，支持自動識別端口插拔的光纖配線盤。

2.4智能光纖跳纖

內(nèi)置光纖編碼的跳纖。

2.5智能尾纖

內(nèi)置光纖編碼的尾纖。

2.6管理中心

管理中心提供各類業(yè)務(wù)應(yīng)用功能模塊，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)功能的集中呈現(xiàn)，對全光網(wǎng)絡(luò)各組件的集中識別、管理、監(jiān)測和故障管控。監(jiān)測中心符合電網(wǎng)TMS系統(tǒng)設(shè)計三級結(jié)構(gòu)及規(guī)范，同層由縱向接口實(shí)現(xiàn)與上下級通訊管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換，同級系統(tǒng)由橫向接口與本級公司信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，可實(shí)現(xiàn)與TMS系統(tǒng)無縫對接。

1 監(jiān)測中心能同時支持不少于50臺監(jiān)測站；

2 監(jiān)測中心可對區(qū)域內(nèi)光纖網(wǎng)絡(luò)可視化呈現(xiàn)和監(jiān)測。

3 系統(tǒng)能夠保存運(yùn)維歷史數(shù)據(jù)，并提供調(diào)用、統(tǒng)計、分析等功能。

三、 應(yīng)用場景介紹

1、光纜狀態(tài)預(yù)警及故障地理精準(zhǔn)定位

在室外光纜接頭盒中融入有光纖編碼的故障定位器，通過光纜在接頭盒處光纖編碼的唯一識別，實(shí)現(xiàn)光纜以接頭盒為光學(xué)分界點(diǎn)的分段識別、分段管理、分段監(jiān)測以及分段故障診斷定位。監(jiān)測站對光纖網(wǎng)絡(luò)的管理資源信息、運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時監(jiān)測，在故障發(fā)生時快速準(zhǔn)確地理定位。監(jiān)測站依托人工標(biāo)定、PDA輸入等方式進(jìn)行光纜資源信息管理，利用光纖編碼解調(diào)儀等終端設(shè)備進(jìn)行光纜實(shí)時數(shù)據(jù)分析，當(dāng)故障發(fā)生時，結(jié)合系統(tǒng)內(nèi)置算法確定光纜故障點(diǎn)，最終以GIS地圖形式顯示光纜故障地理信息，同時將故障點(diǎn)的詳細(xì)信息（故障類型、發(fā)生時間、實(shí)際位置等）顯示在界面對話框里。故障診斷結(jié)果涵蓋多種類型故障，光纜故障可定位至±25米范圍內(nèi)，故障診斷時間小于20秒。 

2、通信機(jī)房內(nèi)光配智能化 

機(jī)房內(nèi)主要采用嵌入光纖編碼的智能光纖跳纖以及智能光纖配線，實(shí)現(xiàn)機(jī)房內(nèi)各連接點(diǎn)及連接線的智能識別、管理、監(jiān)測，利用光纖編碼的可識別、監(jiān)測特性實(shí)現(xiàn)光纖跳纖、光纖配線等部件的分段識別、管理以及故障診斷。智能配線盤可自動監(jiān)測光端口狀態(tài)，實(shí)時上傳光端口的狀態(tài)及其編碼信息；監(jiān)測站通過掃描每條光業(yè)務(wù)通道上的光纖編碼信息，可準(zhǔn)確識別出光鏈路上的每個配線組件及其拓?fù)溥B接關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)光鏈路的自動識別和智能化管理。監(jiān)測站還可對每條光鏈路進(jìn)行在線實(shí)時監(jiān)測和故障診斷，診斷結(jié)果涵蓋多種類型故障，故障位置可精確至端口或配線部件，故障診斷時間小于20秒。

 

智能光纖配線系統(tǒng)示意圖

3、全光鏈路管理

對光纜、光纖、光纖跳線、法蘭等光鏈路單元編碼化，實(shí)現(xiàn)光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中各單元的光纖編碼識別、監(jiān)測，以各單元為監(jiān)測點(diǎn)在線實(shí)時監(jiān)測、故障診斷及精確定位。實(shí)時讀取光纖鏈路各組成單元的光纖編碼，實(shí)現(xiàn)全光路自動錄入。對光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行整體集中監(jiān)控，組建管理中心，實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)各組件的集中識別、智能管理、監(jiān)測和故障管控。

 

專家系統(tǒng)：

1. 可對光纖網(wǎng)絡(luò)未來規(guī)模進(jìn)行預(yù)判，規(guī)劃時給出擴(kuò)容資源預(yù)留建議；

2. 可對所承載的業(yè)務(wù)進(jìn)行光鏈路缺陷排查，尤其是對要求主用路由和備份路由完全隔離的重要業(yè)務(wù)，自動給出其所經(jīng)過的光路由是否經(jīng)過共同的光鏈路單元、是否經(jīng)過有物理損傷的光鏈路單元；

3. 可對點(diǎn)對點(diǎn)業(yè)務(wù)自動給出光路由建議，合理分配使用光鏈路資源。

四、 系統(tǒng)優(yōu)勢

1、光纖編碼—光鏈路單元的唯一身份證

    光纖編碼作為光纖介質(zhì)本身的一部分，具有和光纖介質(zhì)相同的壽命；所有光鏈路單元內(nèi)置光纖編碼后，均具有唯一“指紋”特性，永不改變。光纖編碼為能源行業(yè)建立自己的智能光纜行業(yè)規(guī)范，提供了基礎(chǔ)。 

2、光纖通信鏈路全程管理

以光纖編碼為基本管理單元，將內(nèi)置有光纖編碼的光纜、光纜接頭盒、尾纖、跳纖等的各光纖單元，以光鏈路的方式全部統(tǒng)一管理起來，實(shí)現(xiàn)光纖通信鏈路的全程唯一識別、圖元化管理、實(shí)時監(jiān)測以及故障定位。 

3、圖元與衛(wèi)星地圖管理相結(jié)合的管理界面

將智能光纖配線柜、智能光纖配線盤、智能光纖配線盤端口、智能跳纖、智能光纜故障定位器等以圖元形式呈現(xiàn)可視化的動態(tài)信息管理界面，結(jié)合衛(wèi)星地圖的經(jīng)緯度化的數(shù)字管理界面，給用戶提供完善、友好的操作和管理方式。 

 

五、 技術(shù)對比

對比項	傳統(tǒng)管理	電子標(biāo)簽光配系統(tǒng)	全光鏈路智能管理系統(tǒng)	備注
識別方式	紙質(zhì)標(biāo)簽和人工記錄	電子標(biāo)簽，有源設(shè)備	光纖編碼，無源內(nèi)置，身份唯一，永不改變	電子標(biāo)簽和紙質(zhì)標(biāo)簽本質(zhì)上無區(qū)別，均為外置標(biāo)簽，需要多人工參與，無法保證準(zhǔn)確性
使用壽命	易于損壞和遺失	有源設(shè)備，故障率高	光纖介質(zhì)分子固化，與光纖同壽命	紙質(zhì)標(biāo)簽和電子標(biāo)簽壽命期限均遠(yuǎn)小于光纖壽命，電子標(biāo)簽為電子設(shè)備，在接近壽命期限后，故障率明顯大幅增大。光纖編碼，經(jīng)電科院檢測，引起的衰耗≤0.08dB，全壽命周期無變化
適用性	人工填寫費(fèi)工費(fèi)時	人工外置附加信息	出廠內(nèi)置光纖編碼，現(xiàn)場無需任何操作	光纖編碼為逐步建立能源行業(yè)的光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理標(biāo)準(zhǔn)建立了基礎(chǔ)
識別效率	逐級核對記錄資料	人工附加信息聯(lián)網(wǎng)匹配	實(shí)時自動檢測，編碼自動識別，與通信波段隔離，隔離度60dB	光纖編碼基于光柵波長識別，技術(shù)成熟，快速準(zhǔn)確
更換效率	更換后人工標(biāo)注信息	更換后人工標(biāo)注和套環(huán)	直接更換無需其它動作	尾纖、跳纖均出廠帶光纖編碼，更換后，自動識別，提示更新信息
故障診斷	人工排查	人工排查	全光鏈路自動故障診斷和定位	基于光纖編碼，光纜故障定位精度到±25米，機(jī)房內(nèi)故障自動定位到跳纖和尾纖
信息準(zhǔn)確性	人工錄入，信息準(zhǔn)確無法保證	人工標(biāo)注、套環(huán)以及錄入，信息準(zhǔn)確無法保證	無需人力參與，自動編碼檢測識別	每根跳纖、尾纖均需要不同人工參與，人為因素越多，準(zhǔn)確性越差。采用拉曼等分布式振動傳感識別噪聲大、準(zhǔn)確性差
延伸功能	無	無	具備實(shí)現(xiàn)高精度、高靈敏的溫度、覆冰、振動傳感功能基礎(chǔ)	利用全光鏈路的光柵，使光鏈路具備高精度溫度、覆冰、振動傳感和地理定位的功能基礎(chǔ)
業(yè)務(wù)影響	誤動業(yè)務(wù)風(fēng)險高	嵌入式改造存在誤動業(yè)務(wù)風(fēng)險	采用單個光纖配線盤獨(dú)立更換，主備業(yè)務(wù)分別平移，降低對業(yè)務(wù)影響	提前集中完成備用光纖鏈路組建，業(yè)務(wù)平移10分鐘內(nèi)順利完成
功能應(yīng)用	單一管理	單一管理	識別、管理、監(jiān)測、傳感于一體的多功能、全光業(yè)務(wù)功能；提供基于全光鏈路管理的專家系統(tǒng)	可對全光鏈路自動給出缺陷分析，承載的重要業(yè)務(wù)給出缺陷分析，對光鏈路給出資源分析

  總體而言電子標(biāo)簽光配系統(tǒng)相對傳統(tǒng)管理更智能化和系統(tǒng)化，但是由于其電子標(biāo)簽為光纖外附加的有源設(shè)備，需要人為為其附加信息，這在壽命、人力投入、識別效率以及信息準(zhǔn)確性上都存在問題，且附加信息的準(zhǔn)確性無法判斷。全光鏈路智能管理系統(tǒng)基于光纖編碼技術(shù)，在尾纖、跳纖等光纖介質(zhì)上直接內(nèi)置光纖編碼，利用波長進(jìn)行自動識別、監(jiān)測和故障診斷，這就將傳統(tǒng)的光纜管理、光配管理提升到全光鏈路的統(tǒng)一管理。