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基于GIS的光缆自动监测系统（王晨林 林财兴）
[摘要] 就基于GIS（全球因特网系统）的光缆自动监测系统的开发做一详细介绍，对其中
的一些关键技术进行讨论。
[关键词] 全球因特网系统；远程光线自动监测系统
1 引言
国家南、北沿海光缆干线通信系统建成以后，大大缓解了这些地区快速增长的通信供
需矛盾，为社会和邮电系统带来了显著的经济效益。但是光缆工程竣工以来，沿途省市的
维护部门发现了光缆接头盒渗水，光纤熔接时去除被覆层不规范造成纤芯受损，衰耗随时
间推移而增大等现象。每年干线都不同程度地受到公路施工、建筑挖方、开采岩石、山体
滑坡和其它意外事故造成的光缆中断或损伤。信息传输干道的安全运行问题日益引起运营
主管部门的重视。
2 国内外研究现状
国内外多家公司对基于GIS的光缆自动监测系统进行了研究，其中国外公司有Agilent
Technology和意大利的尼克特拉等，尤其以Agilent公司的AccessFIBER最为出名，其主要
技术特点是：快速故障定位；告警工作流管理；GIS/GPS集成；网络体系的可伸缩性；基于
NT网络；采用Oracle大型数据库；可以通过互联网访问；TMN和SNMP集成。
国内公司有北京长线、山东光科、上海霍普、台湾隆磐等，以北京长线为例，其主要技
术特点是：规范的数据、命令格式和传送文件；多种测试种类：点名测试、定期测试等；基
于Windows NT，在其上运行MS SQL Server；采用TCP/IP连接；采用路由器作为联网设备；
引入GIS/GPS（采用Mapinfo）。
我们在分析国内外技术特点的基础上，既保留了一些优秀的功能，又增加了一些对用户
实用并且用户也比较感兴趣的功能：1）增加移动终端功能，移动用户可以通过拨号连接到拨
号服务器调用测试曲线，完成一些测试功能（如点名测试等），以方便野外工作人员和非工
作时间在家的工作人员或者管理人员进行曲线的实时察看，不必到现场就能知道光缆的测试
情况，同时也避免了误告警引起的不必要的奔波。2）增加语音拨号功能，如果发生告警，则
程序自动拨号，当对方搞机时，特定的语音信息开始播放，使用户方便地知道发生告警的一
些信息，以便组织合适的人员、检修设备、车辆等。
3 系统的组成和关键技术
系统一般由MS（Monitoring Station，监测站）、LMC（Local Monitoring Center，地
区监测中心）、OPM（Optical Monitor，光功率检测）模块等组成。同时，系统具有一定的
可扩充性，根据用户的需求，系统的网络层次可以增加一级或者多级。
测试站，由WDM（波分复用器）、OTDR、OSW（Optical Switch）光开关模块、TAP模块、
OPM、工控机等组成，其主要功能是在接受测试指令后完成光缆故障的定位，并且负责向上传
送测试文件；其中的WDM的主要作用就是复用工作波长和测试波长（两者彼长必须不同）。中
继站是考虑本地网监测的情况，如果是干线监测，一般直接跳接即可，但是在本地网中由于
网络路由的复杂，进站光纤比出站光纤少，直接跳接无法达到一一对应的情况下，就必须要
用到OTAU（Optical Test Access Unit）远端光路切换单元来达到一对多的效果，下面将对
OTAU做一详细介绍；当在线测试时，只要用FILTER（滤波器）滤掉测试波长并使工作波长通
过即可。
考虑到在本地网的监测中，网络路由比较复杂，在中继端通过简单的跳接不能解决问题
，为此我们开发了OTAU，通过切换远地的光开关来解决此类矛盾。
OTAU一般由工控机和光开关模块（光开关采用JDS的产品）组成，通过TCP/IP协议同MS
（或者LMC）相连，接收和处理来自MS（或者LMC）的控制指令，同时根据设定时间定期返回
自身的状态，尽量减少监测系统本身的不稳定性。光开关模块通过标准并口线与工控机的I/O
卡相连接，当通信模块接收到MS（或者LMC）切换光开关的指令后，立即通知I/O卡产生特定
的波形来控制光开关指定端口的切换，同时返回切换的结果。总而言之，其实质就是一个放
在远端的可以控制的光开关。
系统的关键技术之一是如何保证系统的实时性，也就是一旦有故障，能够在最短的时间
内通知相关人员，把工程维护由被动方式转移到主动方式。我们采用的关键技术之一就是应
用OPM（光功率检测模块）。
此模块通过TAP光耦合器从工作光纤中取出少量光，一般为3％或5％，提供给OPM模块，
来检测当前工作光纤的功率值，通过比较告警光功率阈值（用户可以远程设定）来确定是否
需要发送告警信号，如果需要，OPM模块通过RS232接口向MS发送告警信号，MS收到告警信号
后，立即启动OTDR进行测试，测试完毕后测试文件送测试中心。
OPM模块每天24h工作，为了提高可靠性，同时把它做成能够集成在一个标准机箱里，我
们采用了电子盘和无显示器模式，抛弃了传统的硬盘加显示器模式，这样缩小了硬件的体积
，也节约了成本。采用此种方式，一般来说，光缆监测的周期可由现行的每天一次变为30天
一次，30天的周期测试仅为取得光纤特性的缓慢变化，以发现缆、纤、接头的衰耗劣化趋势
，其它模块只是在OPM告警或有特殊需要时才启动。
关键技术之二是采用GIS/GPS集成，使得故障点的显示直观化，同时可以显示人孔、标
石等具体位置，对精确查找故障点的位置有很大的帮助。我们采用了Mapinfo。公司的Map-
info professional 5.5版本来开发，其它开发工具，如VC或者VB可以通过OLE的方式来调用
它，而WebGIS的提出，使得系统结构从C/S（客户/服务器模式）转移到B/S（测览器/服务器
模式）成为可能。
4 结论
远程光缆自动监测系统（RFTS）就是一种实现光缆监测从被动方式转移到主动方式的一
种系统解决方案。其主要的关键技术是使用OPM（光功率检测）模块，其全天24h工作的性质
保证了告警信号的及时传送和GIS/GPS集成，使得故障点的显示直观化、图形化，节约了找
到故障点的时间。
需要指出的是，在实施RFTS的工作中，由于光纤网络的复杂性，特别是在本地网中可能
存在一些光无源器件，此时在线监测可能除了用跳线跳过外，难有其它办法。
光纤网络的飞速发展，使得光纤网络结构日益复杂，管理工作也显得比较重要，可以预
见，今后采用RFTS系统会越来越多。
摘自《光纤与电缆》
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