海底通信光纤在线监测方法
【专利摘要】本发明公开了一种海底通信光纤在线监测方法，本发明将海底光缆的备用光纤迂回串接在一起，在海底光缆登陆点之一的变电站上加设一光发送接收单元，并将迂回串接在一起的海底光纤通过陆地光纤与光发送接收单元相连，以形成一个光虚拟监测回路，并通过电力系统内部的网络与通信网络管理系统相连，同时在电力公司通信机房的通信网络管理系统中还配置了虚拟海底光纤监测远程网元，并配置相关海底光纤远程监测槽位模块和相应的拓朴图界面，实现对海底光纤运行情况实时监测管理。
【专利说明】 海底通信光纤在线监测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种通信光纤在线监测方法，特别是一种海底通信光纤在线监测方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]光电复合海底电缆在输送电能的同时，还作为电力通信通道传输调度自动化等电网实时运行信息。相对陆地光缆海底电缆光纤运行环境更为恶劣，海底电缆横穿海坛海峡，水深流急，航道繁忙，海况复杂；随着海洋开发利用活动的日益增加，海域内的养殖、渔网、船锚等对海缆运行的影响不容忽视；传统方式下，受落锚、抛锚、渔业捕捞、船只拖拽、岸基作业等对复合海缆，特别是相对脆弱的海底光缆更容易造成损坏，施工敷设及运行中纤芯中断情况时有发生，仅靠每半年一次的检测周期，无法及时了解宝贵海底备用纤芯的实际状态，当运行中光路故障抢修需使用备用纤芯时，却碰上备用纤芯中断的情况，将危及电网通信安全畅通。
[0004]
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供一种能够对海底光缆备用光纤进行适时监测的海底通信光纤在线监测方法。
[0006]一种海底通信光纤在线监测方法，其特征在于:1、将海底光缆两登陆点之间的备用光纤迂回串接在一起，2、将串接在一起的光纤的两端与光通信传输设备上的光发送接收单元相连，3、而后将光通信传输设备通过通信网络与光通信网络管理系统相连，通过光通信网络管理系统中设置的虚拟海底光纤监测远程网元及虚拟通信链路实时监测程序，并配置相关海底光纤远程监测槽位模块和相应的拓朴图界面，对虚拟海底光纤监测远程网元上设置的自发自收的虚拟通信链路进行实时监听，当海底光纤异常或中断时，发出告警信号。
[0007]迂回串接指的是将两登陆点之间的海底光缆的备用光纤串接在一起，也就是说由于一根的海底光缆内设置有多根的光纤，其中只有少数的根数在使用，其有大部分的光纤是备用的，本发明就是利用此备用的光纤进行在线监测的，将备用光纤迂回串接就是将海底光缆内多根备用并列设置的光纤(如有N根的备用光纤，每一光纤的长度为L)以第一根与第二根的尾端相连，第二根与第三根的首端相连，再将第三根的尾端与第四根的尾端相连，第四根的首端与第五根的首端如此依次将多根的备用光纤相连的方式进行连接的方式进行，从而将多根的备用光纤串接成一条长度为N*L长的光纤。
[0008]所述的光通信传输设备为海底光缆登陆点附近的变电站内的光通信传输设备。
[0009]所述的光通信网络管理系统为与变电站对应的电力中心机房的光通信网络管理系统。
[0010]光发送接收单元的选择为:根据海底光缆两登陆点之间的海底电缆所含有的光纤数量、光纤的长度得出光路所需的最大传输长度，在保证传输光路末端有足够的光功率储备的情况下选择合适的光发送接收单元。
[0011]可串接的备用光纤的数量的选择为:由光发送接收单元，根据每百公里光损耗技术指标，并结合光发送接收单元的接收灵敏度，计算出包括登陆点到变电站陆地光纤在内的所能接入的光纤总长度，再由海底光缆两登陆点之间的光纤长度计算出可以迂回串接的海底光缆光纤的数量。
[0012]两登陆点之间的海底光缆所需要配备的光发送接收单元的数量确定:通过可能迂回串接的海底光缆光纤的数量确定并扣除以使用的通信通道所占用的光纤数量确定两登陆点之间海底光缆所需要光发送接收单元的数量。
[0013]本发明监测海底通信光纤的在线监测方法，将海底光缆两登陆点之间的光缆备用纤芯按预定方案迂回串联绕接，并与陆地OPGW光纤组成闭环光纤回路，就近接入登陆点附近的通信传输设备的光发送接收单元。根据每百公里光损耗等技术指标、光发送接收单元的最大发送光功率和接收灵敏度，计算光纤接入总长度。在海底光缆登陆点现场试验调整接入海底光纤的芯数，使光信号发送接收单元达到临界收光告警状态，即保持应有的光功率储备，又满足适当的监测灵敏度要求。当海底光纤出现异常光损耗增大以至中断时，光传输设备就会第一时间发出接收光信号损耗增大或中断的告警信号(告警灯闪烁、发出告警声讯)。为了便于通信人员及时发现海底光缆异常故障，通过电力通信网络将变电站通信设备的光信号发送接收单元告警信号，传送到变电站对一位的电力调度通信机房网络管理系统，实现远程监测管理。并在通信管理系统显示屏上建立相应的海底光纤监测拓朴图，可方便直观显示海底光纤运行状态，达到对海底光缆运行情况远程不间断的在线实时监测的预期成果。
[0014]一种海底通信光纤的在线监测装置，其结构要点在于，包括迂回串接在一起的两登陆点之间的海底光缆的备用光纤，以及与串接在一起的备用光纤两端或直接相连或通过陆地光纤相连的光传输设备，光传输设备通过其上的光发送接收单元与光纤相连，光传输设备则与海底光纤远程监测装置相通信连接，所述的海底光纤远程监测装置包含有自发自收通信链路模块、海底光纤监测远程网元模块、告警模块、数据处理显示单元模块，自发自收通信链路模块、海底光纤监测远程网元模块通过适配接口与数据处理显示单元模块及告警模块相通信连接，在海底光纤远程监测装置中还设置有用于对海底光缆远行情况进行直观监测的与数据处理显示单元相通信连接的海底光缆监测拓扑图模块。
[0015]本发明将两登陆点之间的海底光缆的备用光纤迂回串接在一起，并将串接在一起的光纤的两端与设置在登陆点之一附近的光传输设备上的光发送接收单元相连，并通过光传输设备与海底光纤远程监测装置相通信连接，通过海底光纤远程监测装置实现对海底光缆的在线监测。
[0016]所述的光传输设备为直接利用登陆点之一附近变电站内的光传输设备。
[0017]直接利用变电站内的光传输设备，可充分利用到现有的电力资源，以最少的投入收到最大的效果。
[0018]所述的海底光纤监测远程网元模块为虚拟的海底光纤监测远程网元模块。
[0019]所述的自发自收通信链路模块为虚拟的自发自收通信链路模块。
[0020]所述的海底光纤远程监测装置为利用与变电站通信连接的相应的光通信网络管理系统，所述的自发自收通信链路模块、海底光纤监测远程网元模块为直接利用光通信传输网络管理系统开发的自发自收通信链路模块、海底光纤监测远程网元模块，所述的数据处理显示单元模块及告警模块为利用光通信传输网络管理系统自带，还利用了光通信传输网络管理系统中的公共服务组件、开发和维护管理工具，在人机接口部分设置了海底光纤远程监测槽位模块和相应的海底光缆监测拓扑图模块。
[0021]海底光缆的备用光纤设置有一条以上的迂回串接回路，在登陆点附近的变电站光传输设备上设置有与迂回串接回路相对应的一个以上的光发送接收单元。
[0022]所述的安装在光传输设备上的光发送接收单元为在光传输设备的槽内插入光板。所述的海底光缆备用光纤的迂回串接为通过光纤接入单元箱进行连接。
[0023]虚拟海底光纤远程监测系统的监测流程为，虚拟网元发送测试信号到监测的通信链路，同时监听进程启动，等待接收在自发自收的虚拟通信链路上环回的测试信号，若在正常时延范围内未收到测试信号，或收到的测试信号误码率过大，则判定监测的海底光纤通道异常，系统发出相应的告警信息及音响提示；否则系统认为通道运行正常，程序返回初始阶段，虚拟网元重新发送测试信号以对监测链路继续进行监听。
[0024]综上所述的，本发明相比现有技术如下优点:
本发明将海底光缆的备用光纤迂回串接在一起，在海底光缆登陆点之一的变电站上加设一光发送接收单元，并将迂回串接在一起的海底光纤通过陆地光纤与光发送接收单元相连，以形成一个光虚拟监测回路，并通过电力系统内部的网络与通信网络管理系统相连，同时在电力公司通信机房的通信网络管理系统中还配置了虚拟海底光纤监测远程网元，并配置相关海底光纤远程监测槽位模块和相应的拓朴图界面，实现对海底光纤运行情况实时监测管理。本发明基于已有条件，因地制宜充分利用现有的网络和通信资源，具有投产省、见效快、实施方便特点，具有很强的创新性和独特性，事半功倍，成绩突出，在实用应用取得显著成果。
[0025]
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是本发明实施例的海底通信光纤实时监测装置的系统框图。
[0027]图2是本发明光通信网络管理系统分层组件化软件系统结构示意图。
[0028]图3是虚拟海底光纤远程监测系统的监测流程图。
[0029]
【具体实施方式】
[0030]下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。
[0031]实施例1
一种监测海底通信光纤的在线监测方法，1、首先根据海底光缆两登陆点之间的海底电缆所含有的光纤数量、光纤的长度得出光路所需的最大传输长度，在保证传输光路末端有足够的光功率储备的情况下选择合适的光发送接收单元，2、由光发送接收单元，根据每百公里光损耗技术指标，并结合光发送接收单元的接收灵敏度，计算出包括登陆点到变电站陆地光纤在内的所能接入的光纤总长度，再由海底光缆两登陆点之间的光纤长度计算出可以迂回串接的海底光缆光纤的数量，通过可能迂回串接的海底光缆光纤的数量确定并扣除以使用的通信通道所占用的光纤数量确定所需要光发送接收单元的数量3、在海底光缆两登陆点附近之一的变电站的光通信传输设备中增设所需要光发送接收单元，4、将每一光发送接收单元所包含的海底光纤迂回串接后、将串接在一起的光纤的两端分别通光陆地光纤接入光发送接收单元，5、在变电站对应的通信网络管理系统中增设虚拟海底光纤监测远程网元及虚拟通信链路实时监测程序，并配置相关海底光纤远程监测槽位模块和相应的拓朴图界面，虚拟通信链路实时监测程序，对虚拟海底光纤监测远程网元上设置的自发自收的虚拟通信链路进行实时监听，当海底光纤异常或中断时，发出告警信。
[0032]如图1-3所示的海底通信光纤的在线监测装置，包括迂回串接在一起的海底电缆两登陆点之间的多根的备用光纤，以及安装在海底光缆两登陆点之一的光传输设备上的一个以上的光发送接受单元，串接在一起的海底光缆光纤的两端通过陆地光纤连接到光发送接受单元形成一个以上的监测回路，同时在与变电站对应的光通信网络管理系统中设置虚拟海底光纤远程监测系统，所述的海底光纤远程监测系统包括在光通信网络管理系统中设置的虚拟海底光纤监测远程网元组件及自发自收的虚拟通信链路组件，并编制相应的与光通信网络管理系统内的已有组件进行通信的适配接口，在光通信网络管理系统人机接口部分配置海底光纤远程监测槽位模块的相应的拓扑图界面。所述的安装在光传输设备上的光发送接收单元为在光传输设备的槽内插入光板。虚拟海底光纤远程监测系统的监测流程为，虚拟网元发送测试信号到监测的通信链路，同时监听进程启动，等待接收在自发自收的虚拟通信链路上环回的测试信号，若在正常时延范围内未收到测试信号，或收到的测试信号误码率过大，则判定监测的海底光纤通道异常，系统发出相应的告警信息及音响提示；否则系统认为通道运行正常，程序返回初始阶段，虚拟网元重新发送测试信号以对监测链路继续进行监听。[0033]本实施例未述部分与现有技术相同。
[0034]下面为本发明在实际生产中的应用。
[0035]( I)光发送接收单元的选取
福清可门港至平潭刀架岛光电复合海底电缆长度为3.5km。海底电缆A、B、C三相每相复合16芯光纤，共计48芯。若将海缆A、B、C三相内所有光纤往返串接，则长度可达:
16 * 3 * 3.5km = 168km
刀架岛至前进变OPGW长度为14km。将迂回串接的海底电缆48根光纤与刀架岛至前进变OPGW首尾连接，则得到最大传输光路长度:
168km + 2 * 14km = 196km
海底电缆内复合的光纤为G.652型单模光纤。波长为1310nm和1550nm的光波在此类光纤中传播的光衰减特性系数如下:
光纤衰减系数:al ￡ 0.34dB/km 1310nm (平均值)； a2 ￡ 0.36dB/km 1310nm (最大值)； al ￡ 0.20dB/km 1550nm (平均值)； a2 ￡ 0.21dB/km 1550nm (最大值)。
[0036]接头衰减系数:￡ 0.05dB/个(双向平均值)
由于本项目研制的海底光纤实时监测系统旨在通过监测光路的通断来判断光纤的状态，在使用的光路中并无具体业务数据的传输，因而光传输时产生的色散大小对系统的正常工作没有明显的影响。而光衰耗作为决定光功率储备的一个重要因素，需要重点考虑。监测光路的最大传输长度为196km，应尽量选择光衰耗较小、中继距离较长的光波，以保证传输光路末端能有足够的光功率储备。波长为1550nm的光波符合以上条件。
[0037]平潭110千伏前进变内已配置有华为0SN2000 SDH光传输设备。为保证长距离传输光路末端足够的光功率储备，应选用长距离光板。监测光路中不传输业务数据，对带宽没有要求，因而传输速率为155Mbps的光板已足够使用。L1.2型光板为155Mbps带宽，1550nm波长窗口的长距板，发光功率为O~_5dBm，光接收灵敏度为_30dBm，可满足以上需求。
[0038](2)迂回串接光纤芯数理论计算
已选定在平潭110千伏前进变SDH光传输设备0SN2000上新增的光发送接收单元型号为L1.2，现可根据每百公里光损耗技术指标，并结合光单元的接收灵敏度，计算出包括陆地部分刀架岛至前进变OPGW光纤在内的所能接入光纤总长度，以确定迂回串接光纤的芯数。
[0039]福清可门港至平潭刀架岛海缆长度为3.5km,刀架岛至前进变OPGW长度为15km。考虑到光纤成缆及施工工艺造成的损耗，光纤规格为G.652,波长为1550nm的光每百公里光衰减按0.25dB计。每个珐琅头处光衰减按0.05dB计。在前进变配置的光发送接收单元发光功率为 _5dBm，接收灵敏度为-28dBm。则可迂回串接光纤的芯数η的计算公式为:
(3.5km * n + 15km * 2)* 0.25dB/km + ( η + I) * 0.05dB/km < 28dBm - 5dBm
计算得n ≤ 17，则可迂回串接光纤的最大纤芯数量理论值为17根。
[0040](3)光接收灵敏度调整
在海底光缆两侧登陆点:福清可门港与平潭刀架岛的海底光纤监测单元接入箱，以及110千伏前进变的光传输设备上，综合使用光源、光功率计，OTDR及网管系统进行现场测试、联调，以确定最佳接入纤芯数量。
[0041]以计算得到的往返串接最大纤芯数量理论值为起始数量，逐次递减接入监测系统的海底光纤的芯数。通过多次的反复试验和调整，发现，当接入系统的纤芯数量大于12根时，监测系统光路末端的光功率储备不足。光接收单元收到的光衰耗随着海水潮流等外界情况的变化而波动，监测系统易出现误告警的现象，设备工作不稳定。当接入系统的纤芯数量小于12根时，检测系统光路末端的光功率储备过大，光路出现异常时由于监测系统收光功率仍留有一定的冗余度，无法及时告警。综上可得，兼顾光功率储备和接收灵敏度要求的最佳接入纤芯数量为12根。
[0042]( 4 )海底光纤监测网元配置
选择前进变内已有的光传输设备华为0SN2000作为光纤监测的接入网元。配置2块L1.2型光板，分别插入第9、10槽内，作为光发送接收单元，来分别对上述的海底光纤监测环回I路与海底光纤监测环回2路进行光纤监测。在平潭县调主站的中心机房，通过传输网管对前进变的设备进行配置。
[0043]为方便通信维护人员就近对海底光纤运行情况进行监测管理，本项目在网络管理系统中，开发虚拟海底光纤监测远程网元，连接至前进变传输设备上，配置相关海底光纤网元监测槽位模块和相应的拓扑图界面。并对已开发好的虚拟监测远程网元，按表1方式配置自发自收回路。
【权利要求】
1.一种监测海底通信光纤的在线监测方法，其特征在于:1、将海底光缆两登陆点之间的备用光纤迂回串接在一起，2、将串接在一起的光纤的两端与光通信传输设备上的光发送接收单元相连，3、而后将光通信传输设备通过通信网络与光通信网络管理系统相连，通过光通信网络管理系统中设置的虚拟海底光纤监测远程网元及虚拟通信链路实时监测程序，并配置相关海底光纤远程监测槽位模块和相应的拓朴图界面，对虚拟海底光纤监测远程网元上设置的自发自收的虚拟通信链路进行实时监听，当海底光纤异常或中断时，发出告警信号。
2.根据权利要求1所述的监测海底通信光纤的在线监测方法，其特征在于:所述的光通信传输设备为海底光缆登陆点附近的变电站内的光通信传输设备。
3.根据权利要求2所述的监测海底通信光纤的在线监测方法，其特征在于:所述的光通信网络管理系统为为与变电站对应的电力中心机房的光通信网络管理系统。
4.根据权利要求3所述的监测海底通信光纤的在线监测方法，其特征在于:光发送接收单元的选择为:根据海底光缆两登陆点之间的海底电缆所含有的光纤数量、光纤的长度得出光路所需的最大传输长度，在保证传输光路末端有足够的光功率储备的情况下选择合适的光发送接收单元。
5.根据权利要求4所述的监测海底通信光纤的在线监测方法，其特征在于:可串接的备用光纤的数量的选择为:由光发送接收单元，根据每百公里光损耗技术指标，并结合光发送接收单元的接收灵敏度，计算出包括登陆点到变电站陆地光纤在内的所能接入的光纤总长度，再由海底光缆两登陆点之间的光纤长度计算出可以迂回串接的海底光缆光纤的数量。
6.根据权利要求5所述的监测海底通信光纤的在线监测方法，其特征在于:两登陆点之间的海底光缆所需要配备的光发送接收单元的数量确定:通过可能迂回串接的海底光缆光纤的数量确定并扣除以使用的通信通道所占用的光纤数量确定两登陆点之间海底光缆所需要光发送接收单元的数量。
【文档编号】H04B10/077GK103916182SQ201410077447
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2011年12月26日 优先权日:2011年12月26日
【发明者】吴飞龙, 徐杰, 杨力帆, 郑小莉, 陈隐 申请人:国家电网公司, 国网福建省电力有限公司, 国网福建省电力有限公司福州供电公司