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冗余光纖通信質(zhì)量監測研究論文
摘 要：摘要 ：本文是研究如何通過(guò)技術(shù)手段提高冗余光纖通信網(wǎng)絡(luò )的運行維護保障能力，實(shí)現快速發(fā)現冗余光纖通信質(zhì)量問(wèn)題、實(shí)時(shí)監測和預判光纜被挖斷或彎曲過(guò)大事件、提前預警冗余光纖光衰問(wèn)題、智能搜尋推薦最優(yōu)冗余光纖芯功能等等。 關(guān)鍵詞 ：光纜故障檢測；冗余光
關(guān)鍵詞：光釬通信論文
摘要：本文是研究如何通過(guò)技術(shù)手段提高冗余光纖通信網(wǎng)絡(luò )的運行維護保障能力，實(shí)現快速發(fā)現冗余光纖通信質(zhì)量問(wèn)題、實(shí)時(shí)監測和預判光纜被挖斷或彎曲過(guò)大事件、提前預警冗余光纖光衰問(wèn)題、智能搜尋推薦最優(yōu)冗余光纖芯功能等等。
關(guān)鍵詞：光纜故障檢測；冗余光纖通信質(zhì)量監測；故障預警
光纖具有信息容量大、傳輸距離遠、抗干擾能力強、成本低等很有優(yōu)點(diǎn)，是現代網(wǎng)絡(luò )通信的重要連接介質(zhì)，應用越來(lái)越廣泛。但是在光纖的日常使用中，常常會(huì )遇到各種建設施工或者其它外力導致光纜被挖斷拉斷破損、光纖年久老化、光纖彎曲過(guò)大、連接點(diǎn)斷裂等等事件的發(fā)生，導致光纜不能正常使用，進(jìn)而影響業(yè)務(wù)的正常運行。本文研究的系統通過(guò)實(shí)時(shí)監測多根冗余光纖的光衰情況，采用歸一化、平均濾波等算法分析數據，有效的監測光纖的通信質(zhì)量。采用數據庫來(lái)存儲分析光衰數據，實(shí)現光纖故障前的預警功能，同時(shí)也為故障后的案件分析提供有效的數據。系統監控軟件采用可視化數據圖形界面，便于操作者對光纖通信質(zhì)量的了解。
1系統結構
整個(gè)系統的硬件由嵌入式設備和監控計算機組成，尾纖盒為光纜的末端接口一般都已經(jīng)連接好了。嵌入式設備由信號采集模塊和控制處理模塊構成。信號采集模塊負責發(fā)射控制模塊送過(guò)來(lái)的調制信號和接收光纖返回的光信號并進(jìn)行信號調理后送回控制處理模塊進(jìn)行信號處理�？刂铺幚砟K由數據處理、控制電路、顯示電路、輸入電路、通信接口電路等五大部分構成。數據處理負責處理接收的光纖衰減信號和測試信號及計算機監控軟件交互的控制信號，完成光纖通信質(zhì)量的初步監測�？刂齐娐酚糜诳刂聘鱾�(gè)信號采集模塊的信號采集及整機的在線(xiàn)自檢。顯示電路完成顯示設備的運行情況和光纖的實(shí)時(shí)監測的狀態(tài)以及操作菜單。輸入電路用戶(hù)采集用戶(hù)的操作控制信號。接口電路負責各個(gè)信號采集模塊和控制處理模塊之間的通信連接及嵌入式設備和監控計算機之間的通信連接。計算機用于安裝監控軟件，通過(guò)監控軟件能夠更好的完成數據分析處理和可視化數據等等功能。監控軟件由八大功能模塊組成。
2光衰檢測
光衰檢測由光發(fā)射電路和光接收電路兩大部分組成，如圖2所示。在光發(fā)射電路中，驅動(dòng)放大器用于放大控制處理模塊送過(guò)來(lái)的檢測信號，放到后送到激光發(fā)射頭進(jìn)行發(fā)射。為了提高發(fā)射光功率的穩定度，電路增加了溫度補償和自動(dòng)光功率控制。光接收電路用于采集發(fā)射電路送出去的檢測信號。首先由光敏接收頭把光信號轉換成電信號，然后由前置低噪聲放大器對采集的微弱信號進(jìn)行初步放大，再由帶AGC功能的驅動(dòng)放大電路對信號進(jìn)行進(jìn)一步放大。最后通過(guò)A/D轉換變成數字信號送控制處理模塊進(jìn)行處理。通過(guò)發(fā)射不同功率的光信號，在接收端就能接收到不能功率的光信號。然后通過(guò)輸入與輸出之間的傳遞函數就能算出光纖的衰減值。
3冗余光纖通信質(zhì)量監測
系統共有兩個(gè)等級的質(zhì)量監測功能，第一個(gè)是嵌入式設備可以對冗余光纖通信質(zhì)量進(jìn)行初級監測，第二個(gè)是計算機監控軟件對冗余光纖通信質(zhì)量進(jìn)行高級監測。嵌入式設備的初級監測不斷的采集光衰信號，通過(guò)滑動(dòng)濾波器進(jìn)行濾波。連續取N個(gè)采樣值看成一個(gè)循環(huán)序列，隊列的長(cháng)度固定為N，每次采樣到一個(gè)數據放入隊尾，并且扔掉原來(lái)隊首的一個(gè)數據（先進(jìn)先出原則），濾波器每次輸出的數據總是當前隊列中的N個(gè)數據的算數平均值。該算法對周期性干擾有良好的抑制作用平滑度高。系統通過(guò)監測光衰產(chǎn)生如下表1所示的告警結果。計算機監控軟件采集分析當前與存儲的歷史數據，除了能夠完成嵌入式設備的所有初級監測功能外，還提供了高級的故障預警功能，能提前預判冗余光纖可能會(huì )出現的故障問(wèn)題。原理是，監控計算機在初次采集該冗余光纖時(shí)會(huì )歸一化采集數據，每次采集的有效數據都會(huì )存儲起來(lái)。在分析采集到的光衰時(shí)，會(huì )從存儲的數據庫中提取歷史數據，從而可以判斷該冗余光纖的實(shí)時(shí)光衰變化、一天的光衰變化、一個(gè)月甚至幾年的光衰變化。通過(guò)分析數值的變化，當光衰值慢慢變大，到達一定的臨界值時(shí)就會(huì )觸發(fā)光纖老化預警或是光纖彎曲過(guò)大預警或是部分光纖被挖斷預警，進(jìn)而可以提醒光纖維護人員在光纖通信故障之前早做準備，使故障處于可控范圍，避免發(fā)生大問(wèn)題。同時(shí)，監控軟件還提供數據可視化界面，讓維護工作人員對所管轄的光纖通信質(zhì)量有個(gè)直觀(guān)的了解。
4硬件設計
系統的嵌入式設備需要做硬件設計。為了使該系統能夠廣泛應用于各種通信機房，嵌入式設備采用標準的19寸1U機殼。采用AC/DC雙電源功能。顯示模塊采用LED1602液晶顯示屏�？刂铺幚砟K采用MC9S12XDG128CAL處理為核心部件。信號采集模塊采用熱插拔模塊設計，一個(gè)模塊含有8個(gè)光端口，用戶(hù)可以根據冗余光纖的容量自行選擇模塊數量。嵌入式設備和計算機監控設備采用RJ45網(wǎng)絡(luò )接口，方便多臺設備組網(wǎng)監控。
5軟件設計
系統軟件包含嵌入式設備軟件設計和監控軟件設計。嵌入式軟件通過(guò)下載到嵌入式設備的程序存儲芯片里，完成嵌入式設備的正常運行。設備開(kāi)機時(shí)進(jìn)行初始化，完成各個(gè)模塊的初始化配置。初始化通過(guò)之后進(jìn)行在線(xiàn)自檢，自檢通過(guò)后對注冊的模塊進(jìn)行數據采集和數據監測，如有異常都交異常告警程序塊處理，最后回到在線(xiàn)自檢，不斷循環(huán)之前的步驟。計算機監控軟件結構如圖1系統結構中監控軟件所示。在監控軟件中，主要是對數據進(jìn)行高級分析處理。包括故障預警、數據可視化、當某根光纖出問(wèn)題時(shí)能自動(dòng)識別并提示最優(yōu)通信質(zhì)量光纖芯、數據存儲與查詢(xún)等等，同時(shí)為了使系統更能安全穩定運行，監控軟件增設了用戶(hù)權限管理和數據庫備份等功能。
6結語(yǔ)
由于光纖網(wǎng)絡(luò )自身的優(yōu)勢明顯、越來(lái)越多的重要部門(mén)都采用光纖冗余網(wǎng)絡(luò )，冗余光纖網(wǎng)絡(luò )維護變得越來(lái)越重要。尤其是當光纖通過(guò)基建開(kāi)發(fā)的地段時(shí)，非常容易遭到外力破壞，給業(yè)務(wù)部門(mén)的安全穩定運行帶來(lái)很大壓力。本文所研究的系統能夠提供一套低成本高性能的監控工具，為冗余光纖維護工作帶來(lái)了很大的便捷性，提高了冗余光纖的運行保障能力。
參考文獻
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