549_Sovremennye_problemy_telekommunikatsij_

Мониторинг разветвлѐнных оптических сетей

И.В. Зуева

Мониторинг–это систематический сбор и обработка информации, которая может быть использована для улучшения процесса принятия решения, с целью выявления его соответствия желаемому результату или первоначальным предположениям. В данной работе рассматривается структура мониторинга и еѐ составляющие–методы тестирования оптических волокон при помощи оптического рефлектометра, прогнозирование и контроль оптического кабеля, профилактические работы и методы определения стойкости. Структура мониторинга является многоуровневой, где каждый уровень имеет свои задачи и цели. В настоящее время идѐт совершенствование систем управления и автоматического мониторинга состояния линий и каналов связи с целью предупреждения длительных простоев.

Ключевые слова: мониторинг, оптическое волокно, рефлектометр.

1. Введение

Одним из основных направлений современного научно–технического прогресса является всестороннее развитие волоконно-оптических систем связи, обеспечивающих возможность доставки на значительные расстояния чрезвычайно большого объѐма информации с наивысшей скоростью. Уже сейчас имеются волоконно-оптические линии передачи большой информационной ѐмкости с длиной регенерационных участков до 200 километров и более. Столь интенсивный прогресс волоконно-оптических телекоммуникационных технологий невозможен без высокоточных средств измерений, как при выходном контроле оптических компонентов, так и в процессе эксплуатации волоконно-оптических систем передачи.

В представляемой монографии изложены основные понятия и теоретические основы методов контроля и измерения параметров волоконно-оптических линий передачи. Рассмотрены принципы построения и метрологического обеспечения данных средств измерений, приводятся методики измерений, а также методы и средства удаленного тестирования линий передачи.

2. Структура мониторинга

Система мониторинга строится по иерархическому принципу, состоящему из 4 уровней. Каждый следующий уровень имеет более высокую степень обобщения, чем предыдущий– информация о состоянии объектов контроля на предыдущем уровне поступает наверх, где фильтруется, обобщается и служит для формирования характеристик понятий более высокого уровня (участок сети, район контроля, область контроля и т.п.).

Первый уровень осуществляет контроль над состоянием элементов, включая в себя саму сеть связи. Где в качестве сетевых элементов могут рассматриваться коммутационные станции, системы передачи, мультиплексоры, комплекты тестового оборудования, датчики, контролирующие состояние кабелей или внешней среды на объектах инфраструктуры и т.д. Задачей этого уровня является контроль, отображение параметров работы, техническое обслуживание, тестирование и конфигурирование отдельных элементов.

297

Второй уровень осуществляет контроль над состоянием сети, где средства системы мониторинга охватывают не только состояние всей сети, но и определяют в целях контроля логические подмножества сетевых элементов в их взаимосвязи между собой.

Третий уровень системы мониторинга обеспечивает эффективное управление бизнес– процессами по устранению неисправностей и проведению профилактических ремонтов. На данном уровне принимаются решения по предоставлению и прекращению услуг, осуществляется ведение соответствующего планирования, учѐта и т.п. Средства системы мониторинга на этом уровне позволяют контролировать ход выполнения бизнес–процессов с различной степенью автоматизации и оптимально сочетать автоматизированные и ручные процедуры в рамках одного бизнес–процесса в зависимости от конкретных

условий функционирования разных подразделений. Ключевым фактором данного уровня является обеспечение качества обслуживания.

Четвёртый уровень обеспечивает административное управление, где система мониторинга предоставляет руководителям среднего и верхнего звена удобный инструмент для аналитической обработки данных, собранных с других уровней системы. На этом уровне используются современные информационные технологии Data Warehousing, OLAP и Data Mining, позволяющие в интерактивном режиме выполнять отображение, сортировку и поиск информации по произвольным параметрам, визуализировать результаты в наглядной форме (графики, диаграммы и т.п.), проводить генерацию различных отчетов, выявлять скрытые закономерности.

3.Функции систем мониторинга

Тестирование оптических кабелей и обслуживание оптических сетей обеспечивает:

-среднее время локализации и идентификации неисправности волоконно- оптической линии связи не превышающее 10 минут, в то время как при традиционном способе оно измеряется часами;

-отображение обнаруженной неисправности на географической карте, что благодаря базе данных топологии оптической сети, упрощает обслуживание последней;

-прогноз возможных неисправностей сети, так как осуществляется систематическое накопление результатов измерений оптических элементов, анализ которых способствует предупреждению ошибок;

-возможность сравнения базы данных результатов измерений с результатами текущих измерений, что гарантирует подлинность накопленных данных;

-возможность проведения испытаний сети одним квалифицированным пользователем, что повышает эффективность обслуживания большой сетевой зоны при меньшем количестве персонала;

-значительное сокращение парка оборудования, необходимого для обслуживания участков сети, что устраняет проблемы, свойственные использованию этого оборудования;

-упрощение проектирования, строительства и сдачи в эксплуатацию новых сетей благодаря стандартизованной документации используемой совместно с накопленным опытом эксплуатации системы.

Таким образом, данные системы обеспечивают автоматическое обнаружение, точную локализацию и индикацию на географической карте возникшей неисправности волоконно- оптической линии связи, что позволяет немедленно направить ремонтную бригаду для проведения восстановительных работ и минимизировать проблемы.

4.Методы тестирования оптических волокон

Внастоящее время основными измерительными приборами, используемыми для инсталляции и технического обслуживания линий передачи со структурой точка-точка является оп-

298

тический рефлектометр. Данные приборы обеспечивают телекоммуникационным операторам следующие возможности:

измерение только с одного конца оптического кабеля

обнаружение нарушений и определение параметров компонентов волоконно– оптической линии передачи по всей длине волокна

наглядное представление состояния линии связи

Методы тестирования многоточечных сетей основаны на поочерѐдном подключении волокон к оптическому рефлектометру через управляемый коммутатор (оптический переключатель), сводя тестирование многоточечных сетей, к тестированию по схеме точка-точка.

Различают следующие методы тестирования:

одновременного тестирования волокон многоточечных сетей;

разновременного тестирования волокон многоточечных сетей, а также, тестирование оптических кабелей может проводиться по волокну, обеспечивающему или не обеспечивающему передачу данных, выделив методы тестирования:

по свободному ("темному") волокну;

по активному волокну.

Автоматизированные системы администрирования волоконно-оптического кабеля состоят из RFTS-системы удалѐнного контроля оптических волокон, базы данных оптических компонентов, критериев, результатов контроля, а также из программы привязки топологии сети к географической карте местности. Ядром всей системы является RFTS, в ней сосредоточены аппаратные средства. Остальные составные компоненты системы–это программные средства ввода, хранения, обработки и отображения полученных данных. Дистанционный контроль оптических волокон выполняется оптическим импульсным рефлектометром, диагностирующим состояние волокна по обратному рассеянию световой волны при введении в

волокно зондирующих импульсов. При этом система позволяет производить мониторинг, как свободных, так и занятых волокон. Метод обратного рассеяния основан на введении в волокно оптического излучения и последующем анализе той малой части светового потока, которая возвращается на приемник в результате обратного рассеяния и отражений распространяющейся в волокне световой волны. Данный метод позволяет производить множество измерений, необходимых для диагностики волоконно-оптической линии:

определять распределение потерь вдоль ВОЛП и выявлять дефектные участки или элементы линии связи.

определять точное расположение обрывов или дефектных участков ВОЛП.

оценивать полные потери в волоконно-оптической линии связи при приемке линии и периодическом тестировании.

измерять средние потери оптического волокна на катушках, равномерность распределения потерь в волокне и выявлять наличие локальных дефектов при производстве волокна.

измерять потери в механических и в сварных соединениях

измерять коэффициент отражения и коэффициент помех для встречного направления.

обнаруживать постепенное или внезапное ухудшение качества волокна путем сравнения его характеристики с результатами более ранних измерений.

5.Прогнозирование и контроль надѐжности оптического кабеля

5.1. Причины возникновения повреждений оптического кабеля

Для обеспечения долголетней работы необходимы соответствующие условия и отсутствие механических напряжений в волокне. Повышенное натяжение волокна в кабеле вызы-

299

вает деградацию его прочностных характеристик, что в конце концов приводит к разрыву волокна. Даже незначительное натяжение волокна может привести к многократному уменьшению его срока службы. Поэтому надежность волоконно-оптических линий связи невозможно оценить, не имея достоверной информации о натяжении волокна в кабеле. Обычные оптические рефлектометры не в состоянии определить натяжение волокна, поскольку величина оптических потерь при возникновении напряжений в волокне, как правило, остается в пределах нормы вплоть до момента наступления необратимых изменений в волокне.

Причинами появления механических напряжений внутри оптического волокна могут послужить:

нарушение технологического процесса производства оптоволоконного кабеля

нарушение норм, регулирующих процессы прокладки оптического кабеля

суточные перепады температуры окружающей среды

различного рода деформации грунта

просаживание канализационных ходов телефонной линии

обледенение подвесных кабелей

просаживание фундаментов высотных зданий, мостов, эстакад и прочих инженерных сооружений

5.2.Профилактические работы на волоконно-оптических линиях передач

Планово-профилактические работы являются составной частью технического обслуживания волоконно-оптических линий передач. Они проводятся периодически в соответствии с планом и включают в себя мероприятия, целью проведения которых является своевременное выявление и устранение возникающих отклонений оптических и электрических характеристик линейно-кабельных сооружений от установленных норм.

Планово-профилактические работы включают в себя:

-измерение параметров передачи незадействованных оптических волокон на волокон- но-оптических линиях передач (целесообразно проводить в автоматическом режиме при оснащении эксплуатационного предприятия системой автоматического мониторинга оптического кабеля);

-измерение в ручном режиме характеристик активных оптических волокон на воло- конно-оптических линиях передач при наличии WDM мультиплексоров и фильтров (в автоматическом режиме измерения проводится при оснащении эксплуатационных предприятий системами автоматического мониторинга оптического кабеля);

-измерение сопротивления изоляции пластмассовой оболочки оптического кабеля, содержащего металлические конструктивные элементы (выполняется по участкам линии, между оптическими муфтами, оборудованными контроль- но-испытательными приборами);

-контроль состояния заземлений на необслуживаемых регенерационных пунктах контейнерного типа (установленных непосредственно в грунт) и контроль заземлений вводов оптического кабеля с металлическими конструктивными элементами в помещениях обслуживаемых пунктов;

-принятие дополнительных мер защиты оптического кабеля при изменениях на трасе, влияющих на грозозащищенность линейно-кабельных сооружений (установка новых опор линий связи, линий электропередачи и др. вблизи трассы, вырубка леса вблизи трассы и т.д.);

-контроль глубины залегания оптического кабеля и уточнение картограмм прохождения трассы волоконно-оптических линий передач. Периодичность контроля глубины залегания оптического кабеля и выбор проверяемых участков трассы устанавливается эксплуатационным предприятием.

300