光纤芯在线测试和远程切换的研究及在电力通信中的应用

唐玉萍

（青海省电力公司信息通信公司，青海 西宁810003）

电力通信网，是电力公司生产、经营、管理等各个系统的承载通信网，同时也是电网继电保护业务的专用承载通道，直接影响着电网的安全稳定运行。近些年，随着电网建设的飞速发展以及电力系统设备自动化程度的不断提升，电力通信网也得到了前所未有的发展，电力通信系统管理运维已迈进了智能化管理模式。各级通信站点的光缆覆盖率已达到100%，而作为通信传输的基础承载网络——光缆网络，其运行维护工作还处在原始的人工维护检修模式，其工作的烦碎，低效率，受制于地理环境等因素已严重地影响了通信调度对通信网络快速，安全，简捷可靠的要求。

0 概况

传统的光缆跳接、性能参数的测试以及光配信息的收集方式，极大制约故障处理速度的同时也大大增加了日常维护的工作量。光纤芯在线测试及远程交换的研究旨在解决当前光通信行业在运维过程中费时、费力的维护难题，解决光纤网络从纯人工维护的原始模式向光缆网络的远程运行维护、资源智能管理的转变。通过远程切换缩短故障处理时间、提高工作效率，从而最大限度的保证电网安全可靠运行。

1 光纤芯在线测试及远程切换系统需要实现功能

1.1 光缆纤芯远程资源管理

光缆纤芯的远程测试；通过光缆自配终端把光缆纤芯的损耗参数，跳接资料，业务用途等等实时的上传到服务器，建立光缆资源数据库，使光缆资源资料更精确，完善，方便调用。

1.2 光缆资源远程资源调配

通过光纤芯自动切换系统（OASS系统）对通信节点上的光缆自配终端的远程控制实现光纤芯的远程跳接，解链或者测试等，迅速实现光缆的远程运行维护。

2 光纤芯在线测试及远程纤芯切换系统的设计

光纤芯在线测试及远程切换系统是结合计算机通信、自动控制、光传输及测试技术。光纤芯自动切换系统OASS由子站交换系统和主站端网络控制系统两大部分组成。其中子站交换系统完成光纤芯的接入、纤芯交换动作执行、信息采集、指令实现等功能，光纤芯的测试由光测试模块完成。主站端网络控制系统完成光纤交换的指令发送、确认和告警处理，以及光缆路由信息的管理、配置、维护等功能。

2.1 系统构成

图1 子站交换系统结构图

远程切换系统由子站交换系统和主站端网络控制系统组成。

2.1.1 子站交换系统

子站交换系统结构如图1所示，共由六个模块组成，主体为中央处理器和交换模块构成。在本端通信接口模块上可用PC登陆（受权限管制）控制纤芯交换和查看纤芯交换数据。通过通信接口模块和主站端进行数据交换以实现主站端的控制数据下传和本地端的实时数据上传。

通过通信模块的通信端口和相邻子站连接实现相邻子站间的数据交换，测试模块完成相邻子站间的光缆纤芯的测试功能，然后保存和上传主站数据库。

基于我们现有的ODF光纤配线架模式，ODF架能满足我们电力所需求的光缆矩阵和插入损耗等交换参数，但不能实现自动切换，远程切换和系统数据的实时更新和远程查询。理论上实现ODF在机械伺服下完成纤芯的跳接交换完全可行，而市面上由德福科技研发的光缆自配终端就是一种自动ODF终端。基于这种终端，提出应用需求，设计开发光缆自配终端。光缆自配终端是集合纤芯测试、机械伺服纤芯跳接、远程通信和控制为一体的光纤配线架，用于代替传统的配线架，实现更多的功能。其中完成纤芯测试功能的光测试模块可选择OTDR模式和光源光功率模式实现。

2.1.2 主站端网络控制系统

主站端网络控制系统如图2所示，其主体由主站服务器，主站端通信接口模块和主站端服务器组成。服务器操作系统通过利用SDH光传输网建立的2M网络通道和子站端通信模块连接，主站端的操作指令下传到相应子站来实现子站端的交换操作功能，并把子站端的操作完成数据保存到服务器。

图2 主站端网络控制系统结构图

2.2 硬件结构

主站端服务器、光缆自配终端ASOD、2M协议转换器。以三个站点为例搭建平台进行测试，如图3硬件连接示意图所示。

2.3 系统功能实现

光纤芯在线测试及远程交换应用系统通过软件和硬件系统的有机结合，收集各种智能化模块实时采集的数据，下发相关指令来实现故障纤芯和备用纤芯之间的自动切换，并可实时监测纤芯的性能质量，上报各级网管中心，从而完成对光缆线路及接入配线部分的立体运行、管理和维护。

当光纤芯在线测试及远程交换应用系统发现光缆故障时迅速通过网管系统发出告警信息，同时可自动（或手动）启动纤芯备用切换预案，从而实现最短时间内恢复系统的运行，并提供精准的线缆故障信息，使维护人员准确排除光缆线路故障，从而有效地压缩了故障时间；同时，也可以预报传输系统物理线路的故障隐患，通过统计分析光缆性能，为管理人员提供决策依据。

通过开发的纤芯自动交换系统软件，实现各接入站点光纤拓扑查询，拓扑图编辑功能，光纤资源表在线监测功能，光纤断开和链接、测试功能，软件调试硬件设备和原点校准功能。

图3 硬件连接示意图

3 在电力通信系统中应用场景分析及应用实验

3.1 在电力通信中应用测试

选择四级电力通信网西宁城区的三个站点，西宁供电公司中心传输站，公园变，小桥变，三个站点之间光缆已成环，在其站点的原有的ODF架上对接安装上光缆自配终端，将三个站备用纤芯中的8芯接入光缆自配终端。在西宁供电公司传输中心站和公园变SDH设备上配置一条155M光路，纤芯是利用8芯备用芯中的2芯。

在西宁供电公司传输中心站安装管理服务器及其管理软件，通过现成的光通信通道组成专网，完成系统构架，进行本项目的系统测试和试验。重点对网络纤芯通道实现备用通道的切换，通过对测试数据分析，论证可行性和实用性。

图4 模拟测试截图

通过人为模拟不同的纤芯中断或光缆中断，在系统上进行远程切换操作。安装在3个通信站点的每套光纤芯远程交换设备累计操作百余次，每次操作均成功完成，设备未见任何故障。光纤芯远程交换链接速度快，一条光路无论经过几个节点，均可在短时间内完成链接。光缆性能参数测试灵活，可以在任何时候对接入光纤芯远程交换设备的光缆进行性能参数测试，且时间非常短，仅需3分钟，即可完成对百公里外的光缆性能测试。同时设备还具备轮巡测试和实时上报功能，使通信运维人员能够在任何时间掌握到最新的光缆性能数据。具体纤芯切换见图5所示。

图5纤芯切换流程图

3.2 测试结果

3.2.1 光缆纤芯远程资源管理

通过光缆自配终端队光缆纤芯的损耗进行测试，并通过已建成的通信网将光缆纤芯的损耗参数，跳接资料，业务用途等等实时的上传到服务器，使光缆资源资料更精确，完善，方便调用。

2.2.2 光缆资源远程资源调配

通过工作站对通信节点上的光缆自配终端的远程控制实现光纤芯的测试、远程切换，能迅速实现光缆故障情况下的的运行维护。

3.3 应用场景分析

根据光纤芯在线测试及远程切换系统可实现功能，确定其在电力系统的应用场景，光缆路由受外力破坏严重段、重要光缆段、交通不畅的偏远光缆段均可应用。

4 结语

通过光纤芯在线测试及远程切换的研究，并在电力通信网中应用测试后，实现了预期的功能。解决了当前电力通信行业中光缆运维过程中费时、费力的维护难题，解决了光纤网络从纯人工维护的原始模式向光缆网络的远程运行维护、资源智能管理的革命性转变。极大地缩短了故障处理时间、提高了工作效率，从而最大限度的保证电网安全可靠运行。