冗余光纖通信質量監測研究論文

時間：2024-07-23 01:03:22 通信工程畢業論文我要投稿

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冗余光纖通信質量監測研究論文

　　摘要：摘要：本文是研究如何通過技術手段提高冗余光纖通信網絡的運行維護保障能力，實現快速發現冗余光纖通信質量問題、實時監測和預判光纜被挖斷或彎曲過大事件、提前預警冗余光纖光衰問題、智能搜尋推薦最優冗余光纖芯功能等等。關鍵詞：光纜故障檢測；冗余光

冗余光纖通信質量監測研究論文

　　關鍵詞：光釬通信論文

　　摘要：本文是研究如何通過技術手段提高冗余光纖通信網絡的運行維護保障能力，實現快速發現冗余光纖通信質量問題、實時監測和預判光纜被挖斷或彎曲過大事件、提前預警冗余光纖光衰問題、智能搜尋推薦最優冗余光纖芯功能等等。

　　關鍵詞：光纜故障檢測；冗余光纖通信質量監測；故障預警

　　光纖具有信息容量大、傳輸距離遠、抗干擾能力強、成本低等很有優點，是現代網絡通信的重要連接介質，應用越來越廣泛。但是在光纖的日常使用中，常常會遇到各種建設施工或者其它外力導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生，導致光纜不能正常使用，進而影響業務的正常運行。本文研究的系統通過實時監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據，有效的監測光纖的通信質量。采用數據庫來存儲分析光衰數據，實現光纖故障前的預警功能，同時也為故障后的案件分析提供有效的數據。系統監控軟件采用可視化數據圖形界面，便于操作者對光纖通信質量的了解。

　　1系統結構

　　整個系統的硬件由嵌入式設備和監控計算機組成，尾纖盒為光纜的末端接口一般都已經連接好了。嵌入式設備由信號采集模塊和控制處理模塊構成。信號采集模塊負責發射控制模塊送過來的調制信號和接收光纖返回的光信號并進行信號調理后送回控制處理模塊進行信號處理。控制處理模塊由數據處理、控制電路、顯示電路、輸入電路、通信接口電路等五大部分構成。數據處理負責處理接收的光纖衰減信號和測試信號及計算機監控軟件交互的控制信號，完成光纖通信質量的初步監測。控制電路用于控制各個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備的運行情況和光纖的實時監測的狀態以及操作菜單。輸入電路用戶采集用戶的操作控制信號。接口電路負責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備和監控計算機之間的通信連接。計算機用于安裝監控軟件，通過監控軟件能夠更好的完成數據分析處理和可視化數據等等功能。監控軟件由八大功能模塊組成。

　　2光衰檢測

　　光衰檢測由光發射電路和光接收電路兩大部分組成，如圖2所示。在光發射電路中，驅動放大器用于放大控制處理模塊送過來的檢測信號，放到后送到激光發射頭進行發射。為了提高發射光功率的穩定度，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射電路送出去的檢測信號。首先由光敏接收頭把光信號轉換成電信號，然后由前置低噪聲放大器對采集的微弱信號進行初步放大，再由帶AGC功能的驅動放大電路對信號進行進一步放大。最后通過A/D轉換變成數字信號送控制處理模塊進行處理。通過發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就能算出光纖的衰減值。

　　3冗余光纖通信質量監測

　　系統共有兩個等級的質量監測功能，第一個是嵌入式設備可以對冗余光纖通信質量進行初級監測，第二個是計算機監控軟件對冗余光纖通信質量進行高級監測。嵌入式設備的初級監測不斷的采集光衰信號，通過滑動濾波器進行濾波。連續取N個采樣值看成一個循環序列，隊列的長度固定為N，每次采樣到一個數據放入隊尾，并且扔掉原來隊首的一個數據（先進先出原則），濾波器每次輸出的數據總是當前隊列中的N個數據的算數平均值。該算法對周期性干擾有良好的抑制作用平滑度高。系統通過監測光衰產生如下表1所示的告警結果。計算機監控軟件采集分析當前與存儲的歷史數據，除了能夠完成嵌入式設備的所有初級監測功能外，還提供了高級的故障預警功能，能提前預判冗余光纖可能會出現的故障問題。原理是，監控計算機在初次采集該冗余光纖時會歸一化采集數據，每次采集的有效數據都會存儲起來。在分析采集到的光衰時，會從存儲的數據庫中提取歷史數據，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。通過分析數值的變化，當光衰值慢慢變大，到達一定的臨界值時就會觸發光纖老化預警或是光纖彎曲過大預警或是部分光纖被挖斷預警，進而可以提醒光纖維護人員在光纖通信故障之前早做準備，使故障處于可控范圍，避免發生大問題。同時，監控軟件還提供數據可視化界面，讓維護工作人員對所管轄的光纖通信質量有個直觀的了解。

　　4硬件設計

　　系統的嵌入式設備需要做硬件設計。為了使該系統能夠廣泛應用于各種通信機房，嵌入式設備采用標準的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計，一個模塊含有8個光端口，用戶可以根據冗余光纖的容量自行選擇模塊數量。嵌入式設備和計算機監控設備采用RJ45網絡接口，方便多臺設備組網監控。

　　5軟件設計

　　系統軟件包含嵌入式設備軟件設計和監控軟件設計。嵌入式軟件通過下載到嵌入式設備的程序存儲芯片里，完成嵌入式設備的正常運行。設備開機時進行初始化，完成各個模塊的初始化配置。初始化通過之后進行在線自檢，自檢通過后對注冊的模塊進行數據采集和數據監測，如有異常都交異常告警程序塊處理，最后回到在線自檢，不斷循環之前的步驟。計算機監控軟件結構如圖1系統結構中監控軟件所示。在監控軟件中，主要是對數據進行高級分析處理。包括故障預警、數據可視化、當某根光纖出問題時能自動識別并提示最優通信質量光纖芯、數據存儲與查詢等等，同時為了使系統更能安全穩定運行，監控軟件增設了用戶權限管理和數據庫備份等功能。

　　6結語

　　由于光纖網絡自身的優勢明顯、越來越多的重要部門都采用光纖冗余網絡，冗余光纖網絡維護變得越來越重要。尤其是當光纖通過基建開發的地段時，非常容易遭到外力破壞，給業務部門的安全穩定運行帶來很大壓力。本文所研究的系統能夠提供一套低成本高性能的監控工具，為冗余光纖維護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。

　　參考文獻

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