2021年冗余光纖通信質(zhì)量監(jiān)測(cè)研究論文

1、冗余光纖通信質(zhì)量監(jiān)測(cè)研究論文 ：本文是研究如何通過技術(shù)手段提高冗余光纖通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行維護(hù)保障能力，實(shí)現(xiàn)快速發(fā)現(xiàn)冗余光纖通信質(zhì)量問題、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)判光纜被挖斷或彎曲過大 _、提前預(yù)警冗余光纖光衰問題、智能搜尋推薦最優(yōu)冗余光纖芯功能等等。 ：光纜故障檢測(cè)；冗余光纖通信質(zhì)量監(jiān)測(cè)；故障預(yù)警 光纖具有信息容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、成本低等很有優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信的重要連接介質(zhì)，應(yīng)用越來越廣泛。但是在光纖的日常使用中，常常會(huì)遇到各種建設(shè)施工或者其它外力導(dǎo)致光纜被挖斷拉斷破損、光纖年久老化、光纖彎曲過大、連接點(diǎn)斷裂等等 _的發(fā)生，導(dǎo)致光纜不能正常使用，進(jìn)而影響業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。本文研究的系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)

2、測(cè)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(shù)據(jù)，有效的監(jiān)測(cè)光纖的通信質(zhì)量。采用數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)分析光衰數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)光纖故障前的預(yù)警功能，同時(shí)也為故障后的案件分析提供有效的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)監(jiān)控軟件采用可視化數(shù)據(jù)圖形界面，便于操 _對(duì)光纖通信質(zhì)量的了解。 整個(gè)系統(tǒng)的硬件由嵌入式設(shè)備和監(jiān)控計(jì)算機(jī)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(shè)備由 _采集模塊和控制處理模塊構(gòu)成。 _采集模塊負(fù)責(zé)發(fā)射控制模塊送過來的調(diào)制 _和接收光纖返回的光 _并進(jìn)行 _調(diào)理后送回控制處理模塊進(jìn)行 _處理?？刂铺幚砟K由數(shù)據(jù)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(gòu)成。數(shù)據(jù)處理負(fù)責(zé)處理接收的

3、光纖衰減 _和測(cè)試 _及計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件交互的控制 _，完成光纖通信質(zhì)量的初步監(jiān)測(cè)。控制電路用于控制各個(gè) _采集模塊的 _采集及整機(jī)的在線自檢。顯示電路完成顯示設(shè)備的運(yùn)行情況和光纖的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的狀態(tài)以及操作菜單。輸入電路用戶采集用戶的操作控制 _。接口電路負(fù)責(zé)各個(gè) _采集模塊和控制處理模塊之間的通信連接及嵌入式設(shè)備和監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的通信連接。計(jì)算機(jī)用于 _監(jiān)控軟件，通過監(jiān)控軟件能夠更好的完成數(shù)據(jù)分析處理和可視化數(shù)據(jù)等等功能。監(jiān)控軟件由八大功能模塊組成。 光衰檢測(cè)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(qū)動(dòng)放大器用于放大控制處理模塊送過來的檢測(cè) _，放到后送到激光發(fā)射頭進(jìn)行

4、發(fā)射。為了提高發(fā)射光功率的穩(wěn)定度，電路增加了溫度補(bǔ)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(cè) _。首先由光敏接收頭把光 _轉(zhuǎn)換成 _號(hào)，然后由前置低噪聲放大器對(duì)采集的微弱 _進(jìn)行初步放大，再由帶AGC功能的驅(qū)動(dòng)放大電路對(duì) _進(jìn)行進(jìn)一步放大。最后通過A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字 _送控制處理模塊進(jìn)行處理。通過發(fā)射不同功率的光 _，在接收端就能接收到不能功率的光 _。然后通過輸入與輸出之間的傳遞函數(shù)就能算出光纖的衰減值。 系統(tǒng)共有兩個(gè)等級(jí)的質(zhì)量監(jiān)測(cè)功能，第一個(gè)是嵌入式設(shè)備可以對(duì)冗余光纖通信質(zhì)量進(jìn)行初級(jí)監(jiān)測(cè)，第二個(gè)是計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件對(duì)冗余光纖通信質(zhì)量進(jìn)行高級(jí)監(jiān)測(cè)。嵌入式設(shè)備的初級(jí)監(jiān)測(cè)不斷的采集光

5、衰 _，通過滑動(dòng)濾波器進(jìn)行濾波。連續(xù)取N個(gè)采樣值看成一個(gè)循環(huán)序列，隊(duì)列的長(zhǎng)度固定為N，每次采樣到一個(gè)數(shù)據(jù)放入隊(duì)尾，并且扔掉原來隊(duì)首的一個(gè)數(shù)據(jù)（先進(jìn)先出原則），濾波器每次輸出的數(shù)據(jù)總是當(dāng)前隊(duì)列中的N個(gè)數(shù)據(jù)的算數(shù)平均值。該算法對(duì)周期性干擾有良好的抑制作用平滑度高。系統(tǒng)通過監(jiān)測(cè)光衰產(chǎn)生如下表1所示的告警結(jié)果。計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件采集分析當(dāng)前與存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)，除了能夠完成嵌入式設(shè)備的所有初級(jí)監(jiān)測(cè)功能外，還提供了高級(jí)的故障預(yù)警功能，能提前預(yù)判冗余光纖可能會(huì)出現(xiàn)的故障問題。原理是，監(jiān)控計(jì)算機(jī)在初次采集該冗余光纖時(shí)會(huì)歸一化采集數(shù)據(jù)，每次采集的有效數(shù)據(jù)都會(huì)存儲(chǔ)起來。在分析采集到的光衰時(shí)，會(huì)從存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫中提取歷史數(shù)

6、據(jù)，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。通過分析數(shù)值的變化，當(dāng)光衰值慢慢變大，到達(dá)一定的臨界值時(shí)就會(huì)觸發(fā)光纖老化預(yù)警或是光纖彎曲過大預(yù)警或是部分光纖被挖斷預(yù)警，進(jìn)而可以提醒光纖維護(hù)人員在光纖通信故障之前早做準(zhǔn)備，使故障處于可控范圍，避免發(fā)生大問題。同時(shí)，監(jiān)控軟件還提供數(shù)據(jù)可視化界面，讓維護(hù)工作人員對(duì)所管轄的光纖通信質(zhì)量有個(gè)直觀的了解。 系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備需要做硬件設(shè)計(jì)。為了使該系統(tǒng)能夠廣泛應(yīng)用于各種通信機(jī)房，嵌入式設(shè)備采用標(biāo)準(zhǔn)的19寸1U機(jī)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

7、處理為核心部件。 _采集模塊采用熱插拔模塊設(shè)計(jì)，一個(gè)模塊含有8個(gè)光端口，用戶可以根據(jù)冗余光纖的容量自行選擇模塊數(shù)量。嵌入式設(shè)備和計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)備采用RJ45網(wǎng)絡(luò)接口，方便多臺(tái)設(shè)備組網(wǎng)監(jiān)控。 系統(tǒng)軟件包含嵌入式設(shè)備軟件設(shè)計(jì)和監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)。嵌入式軟件通過下載到嵌入式設(shè)備的程序存儲(chǔ)芯片里，完成嵌入式設(shè)備的正常運(yùn)行。設(shè)備開機(jī)時(shí)進(jìn)行初始化，完成各個(gè)模塊的初始化配置。初始化通過之后進(jìn)行在線自檢，自檢通過后對(duì)注冊(cè)的模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，如有異常都交異常告警程序塊處理，最后回到在線自檢，不斷循環(huán)之前的步驟。計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件結(jié)構(gòu)如圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中監(jiān)控軟件所示。在監(jiān)控軟件中，主要是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高級(jí)分析處理。包括故障

8、預(yù)警、數(shù)據(jù)可視化、當(dāng)某根光纖出問題時(shí)能自動(dòng)識(shí)別并提示最優(yōu)通信質(zhì)量光纖芯、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢等等，同時(shí)為了使系統(tǒng)更能安全穩(wěn)定運(yùn)行，監(jiān)控軟件增設(shè)了用戶權(quán)限管理和數(shù)據(jù)庫備份等功能。 由于光纖網(wǎng)絡(luò)自身的優(yōu)勢(shì)明顯、越來越多的重要部門都采用光纖冗余網(wǎng)絡(luò)，冗余光纖網(wǎng)絡(luò)維護(hù)變得越來越重要。尤其是當(dāng)光纖通過基建 _的地段時(shí)，非常容易遭到外力破壞，給業(yè)務(wù)部門的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來很大壓力。本文所研究的系統(tǒng)能夠提供一套低成本高性能的監(jiān)控工具，為冗余光纖維護(hù)工作帶來了很大的便捷性，提高了冗余光纖的運(yùn)行保障能力。 1JosephC.Palais光纖通信（第五版）M.北京：高等教育出版社，xx. 2朱勇,王江平,盧麟.光通信原理與技術(shù)（第2版）M.北京:科學(xué)出版社,xx. 3康華光,陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京