本发明涉及一种基于sfp模块的ddm功能的光纤链路管理系统及使用寿命预估方法，属于光纤通信领域，特别属于光纤链路使用寿命的检测方法。
背景技术：
现有的光纤链路系统中，涉及光纤链路使用情况或者老化的检测均使用otdr设备，将该otdr设备接入光纤链路中，进行光链路断路情况或断路位置的检测。
otdr即为光时域反射仪，是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表，它被广泛应用于光缆线路的维护、施工之中，可进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。其基本原理是当光脉冲在光纤内传输时，会由于光纤本身的性质，连接器，接合点，弯曲或其它类似的事件而产生散射，反射。其中一部分的散射和反射就会返回到otdr中。返回的有用信息由otdr的探测器来测量，它们就作为光纤内不同位置上的时间或曲线片断。
在已有的光纤以太网中，运营商往往需要需要在以太网中搭建若干otdr设备从而保证以太网络的正常使用，并同时保证以太网络中光纤链路断路或者老化情况得到实时的监控；而采用otdr设备每年都会投入大量的成本和人力、物力，因此，目前缺少一种能够不使用otdr设备对光纤使用情况进行检测的系统或方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于，解决上述问题设计了本发明，克服现有技术中必须使用otdr设备才能进行光纤链路维护和检测的不足，本发明不使用otdr设备，无需对现有的光纤以太网络进行大幅度硬件改造，也无须建设昂贵的专用光缆维护系统，即可实现光纤资源维护管理的功能，从而有效的降低光纤网络的维护成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明公开一种基于sfp模块的ddm功能的光纤链路管理系统，包括：
通信节点一，该通信节点一通信连接于光纤网络中并用于光信号接收或/和发送，该通信节点一能诊断监测其发送功率或/和接收功率；
通信节点二，该通信节点二通过光纤链路与通信节点一通信连接并用于光信号的接收或/和发送，该通信节点二能诊断监测其发送功率或/和接收功率；
网络管理器，该网络管理器获取同一光信号的发送功率和接收功率，网络管理器根据该光信号的接收功率或/和损耗功率与对应设定阈值的比较判断是否告警。
以上管理系统中相比于传统光纤管理系统的优点在于，不采用otdr设备,可以利用现有的光纤链路网络架构，实现光纤链路维护管理；由于通信节点一和通信节点二可以为具有光信号发送或接收功能的设备，比如交换机或路由器，而且现有的部分交换机或路由器具有的ddm功能，因此，本发明中的利用网络管理器同时获取通信节点一和二的发送功率和接收功率，从而完整的记录光信号的发送功率、接收功率、以及损耗功率；并且在网络管理通过软件安装，能够将以上参数与设定阈值比较从而告警；因此，本发明克服必须使用otdr进行光缆性能维护和监控的思维误区，针对部分符合条件的以太网络，实现零硬件改造的升级，其纯软件升级的方式，有效的降低了设备维护的成本，提高光纤网络管理的推广性和普及性。
进一步，告警的条件至少为以下之一：
条件1：发送功率与接收功率之差即为损耗功率，损耗功率达到设定损耗阈值；
条件2：接收功率降至设定接收阈值，设定接收阈值根据光线链路的光灵敏度设定；
条件3：发送功率与损耗功率之差将至设定接收阈值。
以上告警条件中，不同的告警阈值表达不同的光纤性能，其条件一和条件二表达光纤链路的老化情况或断路情况，条件三排出发送功率波动对光纤链路判断的影响。
进一步，网络管理器按时间记录发送功率、接收功率或/和损耗功率，并对应生成发送功率-时间曲线、接收功率-时间曲线或/和损耗功率-时间曲线；网络管理器根据对应曲线的变化规律预估光纤链路的使用时间。以上方案中，在判断光纤性能衰减时，损耗功率-时间曲线分别应当呈线性递增变化，利用该原理，能够有效的推断出光纤达到使用年限的时间，从而能够通过网络管理器进行倒计时计数，这种倒计时的方式相比于告警的方式，可以方便于用户把握更换或维护光纤链路的提前量，进而防止应对不及时对以太网使用的影响。
进一步，预估光纤链路的使用时间至少为以下方式之一：
方式一：网络管理器根据损耗功率-时间曲线的损耗变化规律，计算损耗功率达到设定损耗阈值的时间。
方式二：网络管理器根据接收功率-时间曲线的接收变化规律计算接收功率降至设定接收阈值的时间，设定接收阈值根据光线链路的光灵敏度设定；
方式三：网络管理器根据发送功率-时间曲线的发送变化规律和损耗功率-时间曲线的损耗变化规律，计算发送功率与损耗功率的差值降至设定接收阈值的时间。
以上三种预估方式，方式一中的损耗变化规律线性连续性更好，其预测的时间更为准确，方式二的接收功率能够直接反应光纤的信号传递是否不可用，结合发送功率，能够通过接收功率直接反映光纤链路的状态或使用寿命是否完结；方式三利用发送功率与损耗功率的差值计算而得的接收功率，其参数受硬件突变因素的影响更小，三种方式各有优缺点，也可综合判断，从而提高判断准确性。
进一步，各曲线的变化规律包括至少一级变化率，第一级变化率为对应曲线的斜率，后一级变化率为前一级变化率的斜率；各设定阈值分别包括一个或多个，网络管理器比较不同的阈值判断是否进行不同程度告警。以上曲线的变化规律，若其具有线性，那么，该线性的变化，其满足一定的函数规律，根据函数规律，能够有效的预测光纤链路的使用时间倒计时。
进一步，所述通信节点一为交换机或路由器，所述通信节点二为交换机或路由器。由于现有的部分交换机或路由器已具有ddm功能，因此，以交换机或路由器作为通信节点能够更加有效的节约成本。
进一步，通信节点一与通信节点二之间全双工通信，生成损耗功率-时间曲线时选用同一时间光纤链路损耗功率更小的数值。在发生损耗功率时，其光纤链路部分的损耗功率不受光信号传输方向的影响且始终存在，因此，能够选用更小的损耗功率值可以降低光信号传递过程中其他硬件对光线链路损耗计算的影响。
进一步，光纤链路的使用寿命估算方法，包括以下步骤：
步骤一：网络管理器获取通信节点一的发送功率或接收功率以及通信节点二的接收功率或发送功率；
步骤二：网络管理器计算发送功率与接收功率之差以生成损耗功率-时间曲线，或者，根据接收功率生成接收功率-时间曲线；
步骤三：网络管理器计算损耗功率-时间曲线的变化规律，以预估损耗功率达到设定损耗功率阈值的时间，或者，计算接收功率-时间曲线的变化规律以预估接收功率降至光纤链路光灵敏度的时间。
利用以上方法能够估算光纤链路的使用寿命，在网络管理器中采用光纤链路寿命的倒计时的设计，能够有效的帮助用户把握更换光纤链路的提前量，和把握准备时间，相比于告警的方式，其倒计时方式更能提高用户把握的准确性，降低以太网络中断而不能及时处理的概率。
一种基于工业交换机的以太网的光纤链路管理方法,由网络管理器获取光纤链路中同一光信号的发送功率和接收功率并计算获得该光信号的损耗功率，网络管理器比较接收功率或/和损耗功率与对应设定阈值以判断是否告警。
以上基于工业交换机的管理，其原因在于，现有的工业交换机以太网络往往已经按照的sfp模块，具有ddm功能，而无需对光网中的各个设备进行硬件改造。仅仅需要对网络管理器进行软件安装即可，成本低廉，推广性好。
进一步，预估光纤链路使用寿命的方法为：网络管理器生成损耗功率-时间曲线或接收功率-时间曲线；网络管理器计算损耗功率-时间曲线的变化或规律，以预估损耗功率达到设定损耗功率阈值的时间，或者，预估接收功率降至光纤链路光灵敏度的时间。
本发明的有益效果为：
1、本装置的不采用otdr设备进行光纤网络监控，而利用sfp模块实现该光纤管理维护功能，突破了现有技术中必须采用otdr设备进行光纤网络监测的思维误区；由于sfp模块已经被部分路由器或交换机使用，因此用户无需投资建设昂贵的专用光缆维护系统，仅仅在购买使用工业交换机和附带的管理软件即可实现光缆资源维护管理的功能，成本低廉；
2、此外，由于损耗功率的连续性，以及其能够准确的表达光纤的老化或断路情况，因此，能够借助该功能实现光缆资源的预先维护并预测光纤寿命和使用情况；并且本方案中不仅仅采用告警的方式，利用光纤寿命倒计时的方式，能够使用户更加准确的把握更换光纤链路的提前量。
附图说明
图1为本方案中光纤链路管理系统图；
图2为断路情况光损耗功率-时间曲线图；
图3为非断路情况光损耗功率-时间曲线图；
图4为光接收功率-时间曲线图。
附图标记：1-交换机一，2-交换机二，3-网络管理器。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明公开了一种基于sfp模块的ddm功能的光纤链路管理系统，该系统中包括以下部分；
光纤链路，具有多根光纤线芯，每根光纤线芯之间相互并联，各个光纤线芯传递光信号，并通过光信号的频率变化传递信号；光纤线芯可以具有16芯、24芯等不同数量线芯；
交换机一1，作为光纤通信网络中的一个节点，该交换机一1连接至一个光纤链路的一端，并接收从光纤中输入的光信号a，接收的光信号a的光功率为a1；或者，向光纤中发送光信号b，发出的光信号b的光功率为b1；
交换机二2，作为光纤通信网络中的另一个节点，该交换机二2连接至上述光纤链路的另一端，交换机二2接收从交换机一1发出并经光纤链路传输的频率变化的光信号b，所接收到的光功率为b2，或者，该交换机二2发送频率变化的光信号光功率为a2的光信号a，使交换机一1能够通过光线链路接收到光信号a；a1与a2分别为信号a在光线链路中的发送功率和接收功率，b1与b2也为分别为信号b在光线链路中的接收功率和发送功率。
网络管理器3，能够分别与交换机一1和交换机二2进行通信，交换机一1和交换机二2分别对光信号a的接收功率a1和发送功率a2进行计数，交换机一1和交换机二2与网络管理器3之间通信连接，交换机一1和交换机二2分别将光功率a1和光功率a2的计数实时发送到网络管理器3中，网络管理器3分别根据光功率a1和a2随时间的变化，生成对光信号a的接收光功率-时间变化曲线和发送功率-时间变化曲线。在网络管理器3中，将同一时刻接收的光功率a1与发送的光功率a2求差，其差值的绝对值即为光信号a在光线链路中发生衰减而损失的光功率a3，对a3按时间统计即可获得，光线链路中光功率a3损耗随时间变化的曲线。
同理，当交换机一1和交换机二2分别发出发送光功率为b1和接收光功率为b2的光信号b时，在网络管理器3中对应生成a1和a2的光功率-时间变化曲线，以及损耗光功率b3随时间变化的曲线。
光信号的光功率a3/b3损耗随时间变化的曲线能够反映光纤链路的断路情况或者对光信号的功率损耗情况：
比如：
当发生光信号的损耗值大于设定值x1时，且持续时间大于t1时，网络管理器3则判断为光纤链路发生断路，如图2所示。
当发生光信号的损耗值大于设定值y1、y2和y3时，且持续时间大于t2时，网络管理器3则分别发出提醒告警、一般告警和严重告警，如图3所示。
此外，当光接收功率a1或b2小于设定值z1、z2和z3时，且持续时间大于t3时，网络管理器3则分别发出提醒告警、一般告警和严重告警，如图4所示。
在网络管理器3中设定初始值的时候，x1是根据交换机一1或交换机二2所发出的光信号的光功率设计的，x1的值一般低于b1或a2的值，并高于b1或a2的值与光纤灵敏度数值之差；y1、y2和y3的数值是根据光发出功率b1或a2的值与光纤灵敏度数值之差选定的；z1、z2和z3是根据光纤灵敏度数值选定的且均高于光纤灵敏度的数值。
以上系统中，交换机能够获取光信号的发送功率原理在于：交换机在生产时，就恒定了交换机的光发送功率，即：交换机在使用光通信功能时，sfp模块实时测量输出光信号的发送功率；交换机能够获取光信号的接收功率的原理在于：在交换机的光口处具有带ddm功能的sfp模块是采用数字诊断功能的光电信号的接口器件，sfp模块能够检测交换机的光接收功率。
交换机内具有内部控制器和通信模块，交换机能够由内部控制器控制通过通信模块将光接收接收功率发送至网络管理器3，从而在网络管理器3中生成相应记录曲线。交换机与网络管理器3之间的通信结构及系统属于现有技术，此处不再赘述。
此外，交换机可以替换为路由器、modem等任一可以作为网络光纤链路通信节点的器件，但是，要求路由器、modem等分别具有带ddm功能的sfp模块。
实施例2
在实施例1的系统结构的基础上，基于sfp模块的ddm功能的光纤链路管理方法为：
当交换机一1与交换机二2通过光纤链路进行通信时，交换机一1和交换机二2也实时与网络管理器3进行通信，交换机一1和交换机二2中各自内置的sfp模块分别测量各自交换机光口处的接收功率和发送功率，各交换机的内部控制器分别采集对应sfp模块收集到的光口接收功率和发送功率数据并实时传输至网络管理器3；交换机与网络管理器3之间的通信可以是光纤通信、网线通信、无线通信等方式，并且依照现有的通信协议进行数据传输；按实际需要或者已有的通信方式为准。
交换机与网络管理器3之间的通信可以通过单独的线路进行通信；还可以通过现有的通信链路进行通信，比如现有的光纤链路。
例：当交换机通过现有的光纤链路进行通信时，交换机一1将通过sfp模块采集的前一发送功率数据和/或前一接收功率数据加入本身待传递数据中并通过光纤链路发送至交换机二2，并通过交换机二2转发至网管服务器，同时交换机二2将通过通过sfp模块采集的对应接收功率和发送功率发送至网络管理器3。
交换机一1和交换机二2分别将接收功率和发送功率的数据发送至网络管理器3后，网络管理器3按照时间顺序生成接收功率-时间曲线和发送功率-时间曲线，此外，网络管理器3还将同一时刻进行通信的交换机一1和交换机二2的发送功率与接收功率之差按照时间顺序生成损耗功率-时间曲线。
网络管理器3根据指定时间段t1的损耗功率和设定阈值x1进行比较，从而判断光纤是否发生断路情况。
网络管理器3根据指定时间段t2的损耗功率和设定阈值y1，y2，y3进行比较，并发出对应等级的报警，从而配合报警时刻的环境温湿度、人员操作、或光纤投用时间，判断光纤机械损伤、意外接触不良、或光纤老化等等原因。
网络管理器3根据指定时间段t3的光接收功率和设定阈值z1，z2，z3进行比较,并发出对应等级的报警，判断光纤机械损伤、意外接触不良、或光纤老化等等原因。
在网络管理器3中能够生成数据总表，包括安装时的初期链损，使用时的当期链损，计算获得的链损变化值，靠近报警阈值时的边缘线段，达到报警阈值时的告警线段；此外，网络管理器3根据损耗功率-时间曲线的变化斜率以及其斜率的变化规律估算对应光纤的寿命并确定和显示更换光纤链路的时间。
实施例3
基于实施例1中的结构和实施例2中的方法，当交换机一1与交换机二2之间进行全双工通信时，由于交换机一1与交换机二2生产、安装、使用时的差异性以及环境因素的影响，由交换机一1发送的信号b与交换机二2发送的信号a计算而得的功率损耗具有差异性；而这差异性大多数是由sfp模块的电子器件受各种干扰因素造成的，因此，在生成损耗功率-时间曲线时可以同时生成两个曲线，也可以生成一个曲线；若只生成两个损耗功率-时间曲线，则选用光信号a与b之中光损耗更小的数值作为对应时刻交换机一1与交换机二2之间光纤链路损耗功率；因为，光纤链路本身对光功率的损耗不受光信号传递方向的影响。
实施例4
基于实施例1中的结构和实施例2中的方法，当交换机一1与交换机二2之间进行全双工通信时，由于光纤链路达到使用寿命或达到一定损耗功率后并且由于路由器的发送功率不稳定等因素，容易造成路由器之间的间歇性通信，随能在一定程度上正常使用，但是造成严重的网络延迟或网络中断的情况，严重影响用户的通信体验；因此，当网络管理器3根据指定时间段t2的损耗功率和设定阈值y1，y2，y3进行比较，并发出对应等级的报警，网络管理器3根据报警时刻的环境温湿度、人员操作、或光纤投用时间，匹配设定的报警等级，然后可以人为判断光纤机械损伤、意外接触不良、或光纤老化等等原因。当网络管理器3根据指定时间段t3的光接收功率和设定阈值z1，z2，z3进行比较并发出对应等级的报警后，根据报警等级，网络管理器3对光纤链路进行不同次数的标记，比如分别与z1，z2，z3比较并分别一次、二次、四次的标记，当光纤链路被标记的次数大于设定标记次数时，网络管理器对交换机发出锁定指令，交换机接收该锁定指令后，交换机或路由器不再通过对应光纤链路所连接的sfp模块发出或接收通信信号，其实现手段包括控制器的内部程序控制，还包括sfp模块是否供电的控制，使该光纤链路不再通信，从而避免通信间断进而维修人员的惰性，造成的用户量损失。
在路由器或交换机的sfp模块电源输入端串联有三极管，三极管的控制极通过导线与路由器或交换机内部自带的cpu电连接，当如上述情况需要路由器或交换机的cpu接收到锁定信号时，cpu通过该三极管断开对应sfp模块的供电回路。
上述实施例仅仅是为了清楚的说明所做的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围内。