專利名稱：通信網絡光纖故障監(jiān)測和定位系統(tǒng)及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及基于光纖的通信網絡，特別涉及通信網絡光纖故障監(jiān)測和定位技術。
背景技術：
光纜由于頻帶寬、速率高，做為電訊行業(yè)的高速公路，正廣泛的應用于電信、廣電、聯(lián)通、鐵路、電力和軍隊的傳輸網中，形成了國家的神經系統(tǒng)，使各行各業(yè)的信息能夠得以及時感知。因此，一旦線路出現(xiàn)問題，就會造成巨大損失。作為這些大大小小的網絡管理者，都希望能及時的知道何時、何地會出現(xiàn)什么問題，并提出解決方案。對于光纜網來說，它不僅有突發(fā)事件發(fā)生，還因為光纖是一種會逐漸劣化的媒體，必須要知道它的過去和現(xiàn)在的運行狀況，并分析出未來的趨勢，才能作出整改方案。因此，建立光纜監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)實時、在線自動地監(jiān)測通信光纜光纖傳輸特性變化，監(jiān)測光纜光纖故障位置，可以有效地預防和壓縮光纜故障，保證光纜網優(yōu)質、高效、安全、穩(wěn)定的運行。
光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)(Optical fiber cable line Automatic MonitoringSystem，簡稱“OAMS”)是通過分布在光纜線路中大量的數據采集點的光器件，將光纖傳輸性能的大量基礎數據，如光功率等指標，傳遞到各級監(jiān)測中心及監(jiān)測站，并對其數據進行分析和處理，及時、準確地將光纜系統(tǒng)運行情況反饋給維護人員，使維護人員能及時發(fā)現(xiàn)和修復故障。OAMS系統(tǒng)將現(xiàn)代網絡通信、計算機通信、光學測量技術融合在一起，同時利用地理信息系統(tǒng)等技術為線路信息、故障定位提供可靠的保證，對光纜中纖芯傳輸衰耗特性的變化及光纖阻斷故障等情況，可以實現(xiàn)分布式實時、在線的自動監(jiān)測，且不影響在用光傳輸系統(tǒng)的傳輸性能，達到服務與維護兩不誤的目的。
OAMS主要由監(jiān)測中心、區(qū)域監(jiān)測中心、現(xiàn)場監(jiān)測站組成。監(jiān)測中心負責對各監(jiān)測站進行控制，是采集和處理數據的中心，由數據傳輸網將各檢測站組建成網。監(jiān)測站負責對光纜線路進行遠程遙控自動監(jiān)測，跟蹤光纖傳輸損耗的變化，由告警監(jiān)測模塊、光時域反射計(Optical Time DomainReflectometer，簡稱“OTDR”)模塊、控制模塊、電源模塊、光開關、波分多路復用(Wavelength Division Multiplexing，簡稱“WDM”)、濾光器、數據傳輸模塊等及相應的軟件(含OTDR仿真軟件)組成。
OAMS能夠對光纜性能劣化的監(jiān)視、故障自動準確定位、提高維護效率等起到一定的作用。它不僅能夠及時處理已發(fā)生的障礙，大大縮短障礙歷時，同時能夠預先發(fā)現(xiàn)障礙事故苗頭，及時處理，消除隱患，有效地預防惡性障礙的發(fā)生。
在長途傳輸設備中集成光纖光纜自動監(jiān)控系統(tǒng)，長途系統(tǒng)跨越的地理環(huán)境十分復雜，設備配置不均，一旦傳輸光纜老化、破損，將對業(yè)務傳送造成無法預計的影響。光纜斷裂將直接造成所有業(yè)務中斷，后果非常嚴重。光纜修復過程中，故障點的定位也需要專門儀器進行測定，如光時域反射計等。傳輸光纖的這些潛在故障大大增加了運營商的維護人員配備和維護儀表投資。OAMS系統(tǒng)利用OTDR技術，通過測試傳輸光纖路徑上不同距離處的反射譜，獲得光纖線路的損耗、光連接器損耗特性及其歷史變化趨勢，提供光纖老化預警。如存在光纖故障，OAMS系統(tǒng)可發(fā)出相應告警并精確定位光路中斷點位置和斷點類型，方便光纖線路維護和監(jiān)控。傳輸系統(tǒng)中內嵌OAMS特性可進一步完善傳輸設備的告警性能，變被動維護為主動維護，增強了傳輸網絡的可維護性。
網絡管理系統(tǒng)(Network Manager system，簡稱“NMS”)對網絡的監(jiān)測和維護，起著重要的作用。它可以通過網元發(fā)送的告警信息，對光網絡進行網絡故障管理和異常事件的分析和處理。在光纖通信系統(tǒng)中，各種光纜故障是影響光通信系統(tǒng)服務質量集系統(tǒng)正常運行的主要問題。為了使網絡有更高程度的監(jiān)視和管理水平，提高全網的服務水平和競爭能力，同時，為了能夠迅速方便地從光纜設計、施工到維護管理階段積累的大量原始數據和資料中獲得相關的信息，進而對這些原始數據進行再加工和分析利用，滿足未來網絡管理更高層次的要求，建立一個集監(jiān)測、網管和文檔管理于一體的全面的光纜網絡管理系統(tǒng)是十分有必要的。該系統(tǒng)的建成，能夠從根本上改善目前光纜線路的被動維護局面，使光纜網絡的維護從傳統(tǒng)維護轉變?yōu)橹悄芫S護。系統(tǒng)能夠廣泛應用于光纜監(jiān)測及光網絡維護領域，在光纜監(jiān)測設備之上建立統(tǒng)一的管理平臺，提供全面的針對基礎網絡建設、監(jiān)測及維護管理的計算機支持手段，完成對網絡故障及時處理、網絡性能狀況分析、網絡運維成本核算等任務，實現(xiàn)光纖網絡維護管理的計算機化和智能化，使管理者對維護工作的展開狀況一目了然，并在此基礎之上，進一步完成網絡建設規(guī)劃決策等更高層次的網絡管理工作。
光傳輸設備由于傳輸的信息量大，距離遠，光功率很大，導致光器件的損耗較大，尤其在遠程傳輸系統(tǒng)中，傳輸設備在正常工作幾年后會由于損耗，其功率范圍和OTDR測試出來的曲線都有所變化。因此，維護人員需要對設備進行例行檢查，在必要時要對一些參數作調整。并存儲新的測試曲線，作為之后一段時間的測試參考曲線。
現(xiàn)有的光網絡設備故障管理技術中，由NMS管理光纖傳輸設備，設備或光纖出現(xiàn)故障時，都會向NMS發(fā)送告警信息，由于NMS無法區(qū)分這兩種故障，只有借助專門的設備來進行測試以定位原因。目前常用的是利用OTDR設備及其管理軟件來定位故障，將OTDR接在光纖和設備的接口處，通過OTDR的測試管理軟件來判斷是否是光纖的問題，若是，則顯示出光纖的故障部位，否則還必須到原NMS網管上判定是哪個網元出現(xiàn)了故障。
在實際應用中，上述方案存在以下問題光網絡設備故障管理需要兩套管理設備，協(xié)調起來比較麻煩；問題出現(xiàn)時需要用兩套設備分別進行手動分析以定位故障，費時費力，使得網絡平均恢復時間較長，業(yè)務中斷時間較長，影響用戶正常使用；OTDR系統(tǒng)無法將其所發(fā)現(xiàn)的光纖劣化的情況及時上報給NMS系統(tǒng)，NMS系統(tǒng)只有在業(yè)務中斷時才能發(fā)現(xiàn)問題；若要實現(xiàn)實時監(jiān)測，需另外加上獨立的功能模塊，成本高，且不能有效的使用資源。
造成這種情況的主要原因在于，目前OTDR和NMS是兩套獨立的管理系統(tǒng)，兩者內部的信息不能夠共享，這使得光纖故障的發(fā)現(xiàn)及處理的效率較低，同時測試過程需要人工手動完成，沒有實現(xiàn)自動化。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種通信網絡光纖故障監(jiān)測和定位系統(tǒng)及其方法，使得光通信系統(tǒng)的自動告警、自動測試以及故障定位得以實現(xiàn)。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種通信網絡光纖故障監(jiān)測和定位系統(tǒng)，包含至少一個光纖測試單元，用于檢測光纖的性能和故障位置；光纖監(jiān)測對應關系模塊，用于記錄所述光纖測試單元與其所監(jiān)視的所述通信網絡中通信設備的端口的對應關系；網絡管理子系統(tǒng)，用于根據來自所述通信設備的告警信號，從所述光纖監(jiān)測對應關系模塊中查詢對應的光纖測試單元，啟動該光纖測試單元進行測試，并根據測試結果對故障進行分析和定位。
其中，所述光纖測試單元是插板形式或獨立設備形式的光時域反射計。
所述光纖監(jiān)測對應關系模塊在所述網絡管理子系統(tǒng)中。
所述網絡管理子系統(tǒng)還用于對整個通信網絡的管理，以及周期性地啟動所述光纖測試單元對所述通信網絡中的光纖進行輪詢測試。
所述告警信號可以是遠端信號丟失或遠端幀丟失信號或用戶指定的任何必要的告警信號。
所述網絡管理子系統(tǒng)通過點名測試命令啟動光纖測試單元進行測試。
本發(fā)明還提供了一種通信網絡光纖故障監(jiān)測和定位方法，包含以下步驟網絡管理子系統(tǒng)接收來自所述通信網絡中通信設備的告警信號；根據所述告警信號從光纖監(jiān)測對應關系模塊中查詢對應的光纖測試單元，并啟動該光纖測試單元進行測試；對測試結果和所述通信網絡中通信設備的狀態(tài)進行分析，獲得故障定位結果。
其中，還包含以下步驟將所述故障定位結果上報給網絡管理員。
所述告警信號可以是遠端信號丟失或遠端幀丟失信號或用戶指定的任何必要的告警信號。
通過比較可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的技術方案與現(xiàn)有技術的區(qū)別在于，將原先獨立的NMS和OTDR管理系統(tǒng)集成到了一個系統(tǒng)中，信息共享，并且增加了光纖監(jiān)測對應關系模塊，從而實現(xiàn)了故障的自動監(jiān)測和故障定位，能夠對逐漸劣化的光纖進行預警。
這種技術方案上的區(qū)別，帶來了較為明顯的有益效果，即通過對故障的自動化檢測和定位縮短了設備故障平均修復時間，節(jié)省了人力，提高了故障處理效率；對逐漸劣化的光纖的預警可以預防一些故障的發(fā)生，提高了通信網的可靠性。


圖1是根據本發(fā)明的一個實施例的集成式通信網絡光纖故障監(jiān)測和定位系統(tǒng)結構圖；圖2是根據本發(fā)明的一個實施例的網絡管理子系統(tǒng)中的光纖監(jiān)測對應關系模塊中保存的對應關系表；圖3是根據本發(fā)明的一個實施例的通信網絡光纖故障監(jiān)測和定位方法的流程圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細描述。
如圖1所示，本實施例的集成式通信網絡光纖故障監(jiān)測和定位系統(tǒng)由網絡管理子系統(tǒng)10和設備20組成，其中，設備20由傳輸設備21和OTDR光纖測試單元22組成，即OTDR做為設備的一個模塊被集成到了系統(tǒng)之中。
其中，網絡管理子系統(tǒng)10用于進行光纖網絡管理，包括根據告警信號和OTDR光纖測試單元22的測試結果對故障進行分析和定位。本發(fā)明中的光網絡管理子系統(tǒng)10與已有的網絡管理系統(tǒng)不同的是，它集成了原有的NMS管理系統(tǒng)的功能以及OTDR管理系統(tǒng)的功能。用戶能夠直接在網絡管理子系統(tǒng)10上通過對OTDR光纖測試單元22設置實現(xiàn)對其的控制，從而實現(xiàn)光傳輸設備的自動監(jiān)測和對故障的自動分析和預警。
設備20用于完成設備的功能，同時集成了OTDR的測試功能。同時在出現(xiàn)故障時，向NMS發(fā)送告警信號，例如RLOS、RLOF等。設備20由傳輸設備21和OTDR光纖測試單元22組成。
傳輸設備21用于完成設備的傳輸等功能。同時有一個端口與網絡管理子系統(tǒng)10進行通信，可將告警信號發(fā)送給網絡管理子系統(tǒng)10。
OTDR光纖測試單元22用于完成傳輸功能和光纖的測試功能。OTDR是光時域反射計，是用來測量光纖性能的儀表。OTDR利用光在光纖中傳播時產生的后向散射光來獲取衰減的信息，可用于測量光纖衰減、接頭損耗、光纖故障點定位以及了解光纖沿長度的損耗分布情況等。已有商用的芯片可以完成主要功能。在本發(fā)明的實施例中，OTDR可以做為傳輸設備20的一個單板，被內嵌到設備20中，即為OTDR光纖測試單元22，它接在傳輸設備21和光纖的光口之間，同時有一個與NMS通信的端口，用于NMS向OTDR下發(fā)測試命令。OTDR光纖測試單元22還可以是一個獨立的設備，只需提供一個由NMS下發(fā)測試命令和上報測試結果的端口即可。OTDR有兩種測試命令，自動測試功能和點名測試功能。自動測試命令用于周期性定時測試，點名測試命令在以前的技術中主要用于手工下發(fā)測試命令。在本發(fā)明中，網絡管理(Network Management，簡稱“NM”)和OTDR使用一個管理系統(tǒng)，即網絡管理系統(tǒng)NMS?？梢杂蒒MS在需要時對OTDR下發(fā)點名測試命令，實現(xiàn)了在出現(xiàn)故障時可以由系統(tǒng)及時的啟動OTDR測試，從而縮短了故障平均修復時間，提高了系統(tǒng)效率。
本系統(tǒng)的發(fā)明點就是NMS和OTDR的結合，在本實施例中，即是指網絡管理子系統(tǒng)10和OTDR光纖測試單元22的結合。在本發(fā)明中，在網絡管理子系統(tǒng)10中有一個光纖監(jiān)測對應關系模塊，如圖2所示。這個光纖監(jiān)測對應關系模塊中記錄有將監(jiān)視光纖的兩端網元的光口與對應的監(jiān)視設備對應起來的信息，這種對應關系是在工程施工過程前的設計圖中就可以確定下來的。一個OTDR設備可以監(jiān)測一條光纖的通訊正常與否，而如果一旦光纖通訊失效，其兩端網元的對應接收端端口上都會有遠端信號丟失(Remote Loss OfSignal，簡稱“RLOS”)、遠端幀丟失(Remote Loss Of Frame，簡稱“RLOF”)等告警。因此每個OTDR端口則必須與兩端網元上的端口都對應起來。如圖2所示，當網絡管理子系統(tǒng)10從設備20上收到RLOS、RLOF等預先定義的異常事件時，則程序自動查詢光纖監(jiān)測對應關系模塊中的信息，從中找到相應的OTDR光纖測試單元22，并自動下發(fā)點名測試命令，啟動相關的OTDR光纖測試單元22進行測試。而在現(xiàn)有技術中，當用戶從NMS接收到設備的RLOS、RLOF等告警信號時，則需要人工去使用OTDR測試儀來進行測試。而在本發(fā)明中，光纖監(jiān)測對應關系模塊的應用，使得告警和測試結合起來，實現(xiàn)了自動化。
網絡管理子系統(tǒng)10對OTDR光纖測試單元22的測試結果進行一定的分析處理，并將最終結果上報用戶。例如，若OTDR測試發(fā)現(xiàn)光纖正常，則對網元進行必要的檢查，并將結果上報用戶。這樣用戶分析問題時就可以排除光纖中斷的影響，有利于更快的找到故障原因；若OTDR結果與測試基準曲線比較發(fā)現(xiàn)光纖中斷，則直接將光纖中斷位置上報用戶，比如將故障信息通過短消息方式通知給網絡管理員，網絡管理員甚至可以不需要趕回機房進行處理，而是直接根據具體的故障信息通知相關維護人員去相應的地點進行維護工作。這樣就可以有效地提高對故障的響應速度。
網絡管理子系統(tǒng)10還可以對OTDR設置輪詢測試，當OTDR發(fā)現(xiàn)光纖有劣化的跡象時，就上報NMS，NMS通過程序自動從光纖監(jiān)測對應關系模塊中查詢相應的端口，進而可以查到這些端口上的所有業(yè)務信息，對相關業(yè)務進行自動預警。還可以自動存儲光纖正常工作時的曲線，做為此后一段時間內的測試基準曲線。
還有一個替代方案，即OTDR光纖測試單元22和網絡管理子系統(tǒng)10仍然使用原有的各自的管理系統(tǒng)，OTDR在此處可以是一個獨立的設備，但在NM管理系統(tǒng)中10中增加與OTDR管理系統(tǒng)通信的機制，當異常事件發(fā)生時，NM主動向OTDR管理系統(tǒng)下發(fā)測試命令，OTDR管理系統(tǒng)將測試結果上報給NM管理系統(tǒng)，NM根據返回結果進行下一步處理。NM管理系統(tǒng)中仍然需要原方案中的光纖監(jiān)測對應關系模塊。這樣與原方案相比，只是浪費了一些資源，即多了一個管理系統(tǒng)，并且多了一個程序之間的通信機制。取得的技術效果是一樣的。
圖3示出了一種通信網絡光纖故障監(jiān)測和定位方法的流程圖。
在步驟100中，網絡管理子系統(tǒng)10接收來自設備20的告警信號。告警信號可以是RLOS、RLOF或用戶指定的任何必要的告警信號。
此后進入步驟110，網絡管理子系統(tǒng)10根據告警信號從光纖監(jiān)測對應關系模塊中查詢對應的OTDR光纖測試單元22，并啟動該OTDR光纖測試單元22進行測試。例如告警信號指示傳輸設備B的左向接口發(fā)生RLOS故障，在圖2所示的光纖監(jiān)測對應關系模塊中可以查到對應的OTDR光纖測試單元22是OTDR板A，于是啟動OTDR板A檢測光纖的性能和故障位置。
此后進入步驟120，網絡管理子系統(tǒng)10對測試結果和通信網絡中設備20(也稱作網元)的狀態(tài)進行分析，獲得故障定位結果。例如告警信號指示傳輸設備B的左向接口發(fā)生RLOS故障，但是對應的OTDR板A通過檢測發(fā)現(xiàn)光纖是正常的，而網絡管理子系統(tǒng)10的其他信息指示設備20的狀態(tài)不正常，則可以初步得到是設備20發(fā)生故障的結論。這一結論完全由系統(tǒng)自動得到，不需要網絡管理員的參與。
此后進入步驟130，網絡管理子系統(tǒng)10將故障定位結果上報給網絡管理員。上報的方式可以有多種，例如在圖形界面中彈出告警對話框，同時還可以發(fā)出聲光報警，又如通過短信將簡要的故障定位結果發(fā)送到系統(tǒng)管理員的手機等等。在本發(fā)明的一個較佳實施例中，還同時將故障定位結果記錄到系統(tǒng)的日志中。
雖然通過參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實施例，已經對本發(fā)明進行了圖示和描述，但本領域的普通技術人員應該明白，可以在形式上和細節(jié)上對其作各種各樣的改變，而不偏離所附權利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權利要求
1.一種通信網絡光纖故障監(jiān)測和定位系統(tǒng)，其特征在于，包含至少一個光纖測試單元，用于檢測光纖的性能和故障位置；光纖監(jiān)測對應關系模塊，用于記錄所述光纖測試單元與其所監(jiān)視的所述通信網絡中通信設備的端口的對應關系；網絡管理子系統(tǒng)，用于根據來自所述通信設備的告警信號，從所述光纖監(jiān)測對應關系模塊中查詢對應的光纖測試單元，啟動該光纖測試單元進行測試，并根據測試結果對故障進行分析和定位。
2.根據權利要求1所述的通信網絡光纖故障監(jiān)測和定位系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖測試單元是插板形式或獨立設備形式的光時域反射計。
3.根據權利要求1所述的通信網絡光纖故障監(jiān)測和定位系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖監(jiān)測對應關系模塊在所述網絡管理子系統(tǒng)中。
4.根據權利要求1所述的通信網絡光纖故障監(jiān)測和定位系統(tǒng)，其特征在于，所述網絡管理子系統(tǒng)還用于對整個通信網絡的管理，以及周期性地啟動所述光纖測試單元對所述通信網絡中的光纖進行輪詢測試。
5.根據權利要求1所述的通信網絡光纖故障監(jiān)測和定位系統(tǒng)，其特征在于，所述告警信號可以是遠端信號丟失或遠端幀丟失信號或用戶指定的任何必要的告警信號。
6.根據權利要求1所述的通信網絡光纖故障監(jiān)測和定位系統(tǒng)，其特征在于，所述網絡管理子系統(tǒng)通過點名測試命令啟動光纖測試單元進行測試。
7.一種通信網絡光纖故障監(jiān)測和定位方法，其特征在于，包含以下步驟網絡管理子系統(tǒng)接收來自所述通信網絡中通信設備的告警信號；根據所述告警信號從光纖監(jiān)測對應關系模塊中查詢對應的光纖測試單元，并啟動該光纖測試單元進行測試；對測試結果和所述通信網絡中通信設備的狀態(tài)進行分析，獲得故障定位結果。
8.根據權利要求7所述的通信網絡光纖故障監(jiān)測和定位方法，其特征在于，還包含以下步驟將所述故障定位結果上報給網絡管理員。
9.根據權利要求7所述的通信網絡光纖故障監(jiān)測和定位方法，其特征在于，所述告警信號可以是遠端信號丟失或遠端幀丟失信號或用戶指定的任何必要的告警信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于光纖的通信網絡，公開了一種通信網絡光纖故障監(jiān)測和定位系統(tǒng)及其方法，使得光通信系統(tǒng)的自動告警、自動測試以及故障定位得以實現(xiàn)。這種通信網絡光纖故障監(jiān)測和定位系統(tǒng)集成了現(xiàn)有技術中網絡管理系統(tǒng)和光纖故障定位系統(tǒng)，并且增加了光纖監(jiān)測對應關系模塊，該模塊用于記錄光纖測試單元與其所監(jiān)視的通信網絡中通信設備的端口的對應關系；當收到來自通信設備的告警信號時，從光纖監(jiān)測對應關系模塊中查詢對應的光纖測試單元，啟動該光纖測試單元進行測試，并根據測試結果對故障進行分析和定位。
文檔編號H04B10/08GK1665173SQ200410008319
公開日2005年9月7日 申請日期2004年3月3日 優(yōu)先權日2004年3月3日
發(fā)明者曾建國, 徐慧穎 申請人:華為技術有限公司