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冗余光纖通信質(zhì)量監(jiān)測研究論文
摘 要：摘要 ：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)的運行維護(hù)保障能力，實現(xiàn)快速發(fā)現(xiàn)冗余光纖通信質(zhì)量問題、實時監(jiān)測和預(yù)判光纜被挖斷或彎曲過大事件、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。 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技術(shù)手段提高冗余光纖通信網(wǎng)絡(luò)的運行維護(hù)保障能力，實現(xiàn)快速發(fā)現(xiàn)冗余光纖通信質(zhì)量問題、實時監(jiān)測和預(yù)判光纜被挖斷或彎曲過大事件、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。
關(guān)鍵詞：光纜故障檢測；冗余光纖通信質(zhì)量監(jiān)測；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、成本低等很有優(yōu)點，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、連接點斷裂等等事件的發(fā)生，導(dǎo)致光纜不能正常使用，進(jìn)而影響業(yè)務(wù)的正常運行。本文研究的系統(tǒng)通過實時監(jiān)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(shù)據(jù)，有效的監(jiān)測光纖的通信質(zhì)量。采用數(shù)據(jù)庫來存儲分析光衰數(shù)據(jù)，實現(xiàn)光纖故障前的預(yù)警功能，同時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，便于操作者對光纖通信質(zhì)量的了解。
1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
整個系統(tǒng)的硬件由嵌入式設(shè)備和監(jiān)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(shè)備由信號采集模塊和控制處理模塊構(gòu)成。信號采集模塊負(fù)責(zé)發(fā)射控制模塊送過來的調(diào)制信號和接收光纖返回的光信號并進(jìn)行信號調(diào)理后送回控制處理模塊進(jìn)行信號處理�？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)處理接收的光纖衰減信號和測試信號及計算機監(jiān)控軟件交互的控制信號，完成光纖通信質(zhì)量的初步監(jiān)測�？刂齐娐酚糜诳刂聘鱾�信號采集模塊的信號采集及整機的在線自檢。顯示電路完成顯示設(shè)備的運行情況和光纖的實時監(jiān)測的狀態(tài)以及操作菜單。輸入電路用戶采集用戶的操作控制信號。接口電路負(fù)責(zé)各個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(shè)備和監(jiān)控計算機之間的通信連接。計算機用于安裝監(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。
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(qū)動放大器用于放大控制處理模塊送過來的檢測信號，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(wěn)定度，電路增加了溫度補償和自動光功率控制。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(zhuǎn)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(qū)動放大電路對信號進(jìn)行進(jìn)一步放大。最后通過A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號送控制處理模塊進(jìn)行處理。通過發(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。然后通過輸入與輸出之間的傳遞函數(shù)就能算出光纖的衰減值。
3冗余光纖通信質(zhì)量監(jiān)測
系統(tǒng)共有兩個等級的質(zhì)量監(jiān)測功能，第一個是嵌入式設(shè)備可以對冗余光纖通信質(zhì)量進(jìn)行初級監(jiān)測，第二個是計算機監(jiān)控軟件對冗余光纖通信質(zhì)量進(jìn)行高級監(jiān)測。嵌入式設(shè)備的初級監(jiān)測不斷的采集光衰信號，通過滑動濾波器進(jìn)行濾波。連續(xù)取N個采樣值看成一個循環(huán)序列，隊列的長度固定為N，每次采樣到一個數(shù)據(jù)放入隊尾，并且扔掉原來隊首的一個數(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)前隊列中的N個數(shù)據(jù)的算數(shù)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(tǒng)通過監(jiān)測光衰產(chǎn)生如下表1所示的告警結(jié)果。計算機監(jiān)控軟件采集分析當(dāng)前與存儲的歷史數(shù)據(jù)，除了能夠完成嵌入式設(shè)備的所有初級監(jiān)測功能外，還提供了高級的故障預(yù)警功能，能提前預(yù)判冗余光纖可能會出現(xiàn)的故障問題。原理是，監(jiān)控計算機在初次采集該冗余光纖時會歸一化采集數(shù)據(jù)，每次采集的有效數(shù)據(jù)都會存儲起來。在分析采集到的光衰時，會從存儲的數(shù)據(jù)庫中提取歷史數(shù)據(jù)，從而可以判斷該冗余光纖的實時光衰變化、一天的光衰變化、一個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)一定的臨界值時就會觸發(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，監(jiān)控軟件還提供數(shù)據(jù)可視化界面，讓維護(hù)工作人員對所管轄的光纖通信質(zhì)量有個直觀的了解。
4硬件設(shè)計
系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備需要做硬件設(shè)計。為了使該系統(tǒng)能夠廣泛應(yīng)用于各種通信機房，嵌入式設(shè)備采用標(biāo)準(zhǔn)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。控制處理模塊采用MC9S12XDG128CAL處理為核心部件。信號采集模塊采用熱插拔模塊設(shè)計，一個模塊含有8個光端口，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)備和計算機監(jiān)控設(shè)備采用RJ45網(wǎng)絡(luò)接口，方便多臺設(shè)備組網(wǎng)監(jiān)控。
5軟件設(shè)計
系統(tǒng)軟件包含嵌入式設(shè)備軟件設(shè)計和監(jiān)控軟件設(shè)計。嵌入式軟件通過下載到嵌入式設(shè)備的程序存儲芯片里，完成嵌入式設(shè)備的正常運行。設(shè)備開機時進(jìn)行初始化，完成各個模塊的初始化配置。初始化通過之后進(jìn)行在線自檢，自檢通過后對注冊的模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)監(jiān)測，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。計算機監(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，主要是對數(shù)據(jù)進(jìn)行高級分析處理。包括故障預(yù)警、數(shù)據(jù)可視化、當(dāng)某根光纖出問題時能自動識別并提示最優(yōu)通信質(zhì)量光纖芯、數(shù)據(jù)存儲與查詢等等，同時為了使系統(tǒng)更能安全穩(wěn)定運行，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。
6結(jié)語
由于光纖網(wǎng)絡(luò)自身的優(yōu)勢明顯、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)光纖通過基建開發(fā)的地段時，非常容易遭到外力破壞，給業(yè)務(wù)部門的安全穩(wěn)定運行帶來很大壓力。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行保障能力。
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