测试方法发展下的光纤通信论文

摘要：众所周知，当今社会是一个信息化社会，新时代是一个信息时代。伴随着科技的进步、社会的发展，信息化已成为世界经济发展的主流，是世界各行业工作人士研究重点。在这种时代背景下，通信传输的高效、及时、安全、准确越来越受到人们的重视，由此也引发了许多新问题。本文就通信传输的常见问题做了探讨，提出了相关预防和处理策略。以下是小编精心整理的《测试方法发展下的光纤通信论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

测试方法发展下的光纤通信论文 篇1：

化繁为简：提升ＮＧＩ服务质量

下一代互联网(NGI)对高速高效的交换和服务质量保障提出了很高的要求，传统的网络体系结构中数据链路层已逐渐失去了存在的意义。将物理层和数据链路层化繁为简，形成单物理层传输结构，能有效提升NGI服务质量。

“三网合一”的NGI

有关NGI的讨论，可以追溯至上世纪九十年代中期IPv6的出现。此后，人们便普遍地把以IPv6为基础的网络视为NGI。美国政府支持的NGI项目、IETF基于IPv4网络进行IPv6包装试验（Encapsulation）的项目6-bone、美国和欧洲合作的大型IPv6试验网Moonv6，以及目前中国下一代Internet (CNGI)项目都属于这一类活动。上述NGI活动的基点是在现有的Internet体系结构中用IPv6取代IPv4，探讨从IPv4向IPv6的平滑过渡技术与实践。尽管相关研究工作在一定程度上也涉及服务质量保证问题和网络安全问题，但始终是在现有的Internet体系结构框架内的活动。事实上，新的研究工作表明必须重新审视并简化传统Internet的体系结构才能适应未来“三网合一”的需要。

近年来，光纤通信中的密集波分复用(DWDM)技术的发展，已经把单波长的数据传输率提高到40/80 Gbps，很快将达到160 Gbps，进而将单根光纤的数据传输率提高到Tbps (1012 bps) 数量级。这一传输能力意味着单根光纤能够同时传输1562.5万路未压缩的普通话路(64Kbps/路)、7142套未压缩的有线电视节目(140Mbps/套)，或者1000套未压缩的高清晰度电视(1.04Gbps/套)。换言之，单根光纤的传输能力把当今计算机网络的干线吞吐率（如10Gbps）提高了两个数量级，已经足以支持大、中城市的总话路数和有线电视节目传输的需要。这就使人们开始考虑能否将传统由物理上独立的三种网络（有线电视网络、电话交换网络和计算机网络）提供的服务集成到单个物理网络中，即通常所说的“三网合一”。

由于在过去的30多年中，Internet在全球获得了广泛的应用并取得极大的成功，实际上形成了“一切通过IP” (Everything Over IP) 的网络互联格局，因此，人们自然地把未来实现综合业务数字网或“三网合一”的希望寄托于Internet技术。

资源预留难解“高效之渴”

高速、高效交换与服务质量保障给Internet带来了巨大挑战。

Internet是在通信线路数据传输速率较低（几Kbps至数十Kbps）、误码率较高（10－5～10－6）、以传输文本数据为主的应用背景下出现的技术，因此，其体系结构必然打上了这一历史的烙印。在以文本数据传输为主的低速网络交换环境中，Internet通信子网（Sub-network）的用户数据传输与交换平台的“三层结构”（物理层、数据链路层、网络层）并未显现出明显的不足。但是，随着网络干线速率的提高（从Kbps提高到Gbps数量级，并正迈向Tbps）以及多媒体数据在Internet应用数据中所占比重的增加，三层用户数据传输与交换平台以及IP的无连接服务方式明显地表现出处理效率低下、不适应高速交换需要的缺点，并且难以保障实时音、视数据流的服务质量。

音、视频数据流对网络传输与交换的服务质量要求与文本数据的要求有很大的区别: 它们对传输内容的正确性要求低于文本数据，但在传输速率(Data Rate)和传输数据抖动(jitter)等方面的要求则远高于文本数据。例如，典型MPEG-II压缩的影像节目的传输速率为1.4 Mbps，可容忍的端到端的传输时延变化（抖动）为5～10毫秒，而可容忍的分组丢失率为0.1%; VoIP可容忍的抖动为40ms，分组丢失率为4％。由于实时性要求较高，比特错或分组丢失很难用端到端重传的方式来弥补。而文本数据通常没有固定的传输速率要求，可容忍秒级、甚至数十秒级的时延和抖动，只是对文本内容正确性的要求相对较高。但是，由于文本数据的实时性要求低，即使在误码率较高的通信环境中也可以采用端到端检错（比特错或丢失）重传的方式来满足内容正确性的要求。

过去的10多年来，Internet学界和工业界一直试图通过在IP层之上预留所需要的资源的方式，为单个数据流提供所谓的“集成服务”(Integrated Service)，或为一类数据流提供所谓的“区分服务”(Differentiated Service)来改进Internet的服务质量。然而，由于多数可量化的服务质量参数本质上是物理层通信性能的度量值，在Internet的多层用户数据传输与交换的IP平台上进行资源预留，在IP层除了预留缓存并利用数据链路层和物理层提供的服务质量保障机制外，尚不能直接控制相关服务质量参数值。

不幸的是，Internet中的主流数据链路层协议并不具备足够的服务质量支持机制。例如: 点到点协议（PPP）只能够为网络层提供一个共享的数据链路信道，对数据服务也未定义任何优先级别; 无连接Ethernet MAC协议，尽管后来增加了8级数据优先级别，但并未界定应当由谁来和如何确定优先级别。即使数据链路层具有相关的机制，最终还是取决于物理层是否具备控制相关参数的机制。这就是为什么迄今为止，基于资源预留的集成服务与区分服务都收效甚微，最多只能在轻负载情况下部分地改进服务质量的原因。

MPLS: 并非万精油

MPLS在服务质量保障问题上与IP面临同样困难。

IETF借用了综合业务数字网（B-ISDN）和帧中继所采用的 “带外信令控制”(Out-band Signaling) 的思想，在CISCO公司提出的Tag Switching的基础上制订了多协议标签交换（MPLS - Multi-Protocol Label Switching）技术文本。MPLS将Internet的网络层及高层功能限制于通信子网的“信控、管理平台”（Signaling & Management platform, 简称S&M平台）内，即传输控制信息（与呼叫、路径有关信息）和管理信息的协议平台，以保持与Internet的互通，而将用户数据的传输与交换平台（User-data transfer & switching platform, 简称U平台）简化为增强型的两层结构（数据链路层之上增加标签交换子层），在一定程度上提高了交换效率。MPLS为用户提供面向连接的服务，其S&M平台利用Internet中的IP寻址和路径信息交换协议，为一对或多对用户间的数据流建立一条端到端的（独享或共享）通路; 这条通路将被映射为U平台上的标签交换通路（LSP － Label Switched Path），由节点间的标签（Label）来标识。

MPLS隐含了“标签子层之下的数据链路层具备提供类似于区分服务的传输与交换能力”的假定并将该能力划分为多个“前传等效类”（FEC－Forward Equivalence Class），认为只要将标签与FEC挂钩，即可给该标签交换通路（LSP）上的数据流提供相应类别的服务。

迄今为止， MPLS在ATM+SDH通信子网之上应用相当成功。事实上，即使没有MPLS，ATM+SDH本身已经具有良好服务质量保障机制，因此，这一成功很难归功于MPLS。而如果将MPLS应用于点到点协议（PPP）和园区网中使用率高于95％的Ethernet MAC之上，由于数据链路层和物理层都不具备相应的服务质量保障机制，除非首先改进数据链路层的服务之来年国保障支持机制，否则效果很难达到预期的目的。以服务质量参数吞吐率（Throughput）为例，在ATM之上应用MPLS之时，标签被映射为ATM信元头中的虚通路标识符（VPI）和/或虚电路标识符（VCI）; 由于其物理层的SDH(同步数字体系结构)采用时分复用（TDM）技术，只要为该VPI/VCI标识的数据流分配足够的时槽（Timeslot）数，对应的标签所标识的数据流就能够获得要求的数据吞吐率。

事实上，在ATM之上实现MPLS时，是将标签映射为ATM信元中的VPI或VCI。从这种意义上讲，ATM之上的MPLS子层既未增加任何新的服务特征，又在一定程度上增加了节点的处理强度，降低了效率。至于其他服务质量参数，如传输时延、抖动和数据丢失率等，主要取决于交换节点采用的交换机制、仲裁机制与队列调度算法，而与是否采用MPLS并无直接的关系。从这种意义上讲，MPLS本身并不具备改善服务质量保障的能力，它所面临的难点与Internet中IP层之上的资源预留和集成/区分服务没有本质的区别。

IETF和ITU试图将MPLS进一步推广为通用的交换机制，覆盖包括分组交换、波长交换在内的物理通信子网，以屏蔽各类通信子网的差异，这就是通用MPLS (GMPLS)。可以预见，针对不同实际通信子网交换机制，由于服务质量保障措施以及传输与交换粒度的差异，GMPLS在服务质量的保障问题上将面对更为严峻的挑战。

从上面简单的讨论可以看出: MPLS在服务质量保障问题上，除了对用户数据平台有所简化外，由于MPLS自身并无直接控制服务质量的机制，必须依靠现有数据链路层和物理层的服务质量保障机制，因此，它在服务质量保障方面所面对的问题与IP在Internet的三层U平台上解决相关问题的难度几乎相同。

数据链路层: 能否简化？

Internet的IP与标签子层均不具备直接控制许多表征物理层性能的服务质量参数的能力，而只能利用数据链路层和物理层提供的支撑机制间接地控制。这就给人们提出一个问题: 能否对U平台进一步简化以直接获得控制服务质量参数能力，以便提供服务质量能够得到保障的、高效的传输与交换服务？

ISO的开放式系统互联参考模型（OSI/RM）设置数据链路层的初衷是: 首先，在通信误码率较高的历史条件下，为了避免因传输错误而重传整个文件，通过分帧减少重传的数据量; 其次，以帧为基础为网络层的多个用户提供对物理传输信道进行复用的机制。采用两层U平台交换结构时，数据链路层“以帧为基础”实现对物理信道的复用，并在交换节点内以帧为基础进行交换。

对现有的多种通信子网的分析还表明: 许多网络中,“分帧”的功能不但出现在数据链路层中，而且也出现在物理层中。例如: ADLS、PDH和SDH都定义了物理帧的格式，并利用物理帧作为复用与解复用的手段向上提供服务。在数据链路层和物理层中分别定义帧造成功能上的重复，由于各层定义帧的出发点不同，造成帧的格式和大小不同，因而不得不在层间进行格式适配（分割与重组）。不难想象: 如果将两层的重复的“分帧”功能合并，就有可能免除在层间不同帧之间进行适配的需要，从而提高数据传输与交换效率。

另一个支持不设独立的数据链路层的理由是: 现代光纤通信技术的误码率比传统电话线的10－6降低了6个数量级（10-12）。而少量的比特出错和少量的数据丢失对实时音、视频数据流的影响较小，因此，按照传统的数据链路层逐级（Hop-by-hop）或端到端检错后重传已经没有必要，OSI/RM中数据链路层的检错重传功能的重要性已经大大降低。事实上，帧中继就是在低误码率的通信条件下放弃数据链路层逐级检错后重传的典型代表。除了文本文件传输中还需要采用TCP检错后进行远程端到端重传外，对音、视频数据流端到端检错重传已经完全失去了实际价值（注: 光波在光纤中的传输速度为20万公里/秒，传输500公里在光纤中的时延为2.5ms,即使不考虑节点处理传输时延，仅正向传输加反向检错通知的双向传输时延即为5ms，超出了实时视像数据容许的传输时延）。对文本数据的传输，在光通信环境中不再逐级检错而仅保留端到端检错重传功既能够满足正确性要求较高场合的需要，也有利于减少节点上的检错处理时延。

从上面的分析可以看出: 光通信环境中对实时音、视频数据的传输的“检错”已经不再重要，因此在未来以光通信为主题的骨干网体系结构中，设置独立的数据链路层的价值已不复存在。如果将数据链路层的“分帧”和对物理信道的复用机制融于物理层之中并进一步将物理层的复用机制与交换机制相结合，就有可能将OSI/RM中下两层合并为单层的用户数据传输与交换平台，而服务质量保障问题也就直接简化为物理层的问题了。

网络底三层“瘦身”

要构建单物理层用户数据传输与交换平台必须将分帧、信道复用与交换功能融于同一协议层次之中。为了适应不同类别（实时音、视频数据流与正确性要求较高的非实时文本数据）的传输服务质量的需要，必须在该平台中嵌入不同服务质量保障机制，以便根据不同服务质量的需求提供不同的服务。该平台必须是高效的交换平台，能够适应数十、甚至上百Gbps的单波长速率的传输与交换的需要。

对恒速率（CBR，Constant Bit Rate）数据，例如未压缩的实时电视节目流，该平台必须具备确保需要的吞吐率的机制，实践表明时分复用技术是在高速信道中提供多粒度复用机制的有效手段; 为了满足实时音、视频数据在传输时延、抖动等方面的要求，交换节点的性能参数必须具有确定性（Deterministic）。对于变速率（VBR，Variable Bit Rate）的实时性数据，在服务提供上应当具有更大的灵活性，以满足承诺的可变速率范围。因此，对多个数据流在界定的传输能力内采用统计复用是一种可行的选择。对于以文本数据为代表的可用速率（ABR，Available Bit Rate）的数据流，类似目前Internet的“尽其所能”的服务方式仍然是一种可用的选择。换言之，下一代Internet的网络体系结构需要一个功能灵活、高效、服务质量能够得到保障的单物理层用户数据传输与交换平台。

ITU目前有关自动交换光网(ASON －Automated Switching Optical Network) 和自动同步光传输网络 (ASTN - Automated Synchronous optic Transport Network)是基于波长交换的标准。由于目前波长速率可高达80 Gbps或160Gbps, 波长交换的粒度太粗，缺少波长速率内的向下复用机制，只能统计复用波长传输能力。

SDH技术是在单光纤、单波长环境中，具有多粒度的时分复用功能的物理层通信技术，可靠性高，但自身结构较为复杂（从上到下由直接提供用户典型业务的电路子层、支持不同电路层的通路子层和负责节点间信息传输和与介质传输功能的传输子层组成），应用于密集波分复用环境中成本较高。此外，其物理帧时槽的“净荷部分”为261字节，与目前95％以上的用户域网采用的以太网MAC帧（最大长度1530字节）接口，需要装拆适配。

光突发数据交换（OBS－Optical Burst Switching）技术曾经受到学术界广泛重视，但是由于光域中缺少处理能力和缓存能力，数据丢失与信道利用率之间的矛盾较难克服。即使采用带外信令控制思想在专用波长信道上经光电转化，利用电控方式提前将需要的输入、输出波长接通，在确保任一时刻相应的输出波长可用方面仍然不能得到保障，因此，仍可能造成突发数据的丢失。如果在传输突发数据前事先建立一条端到端的波长通路，则信道利用率可能大大下降。相关计算表明，在40Gbps的波长速率条件下，端到端传输距离为500公里时，采用事先建立波长通路的方法，即使不考虑该通路成功建设的概率，信道利用率可能降低至8％。

EPFTS与SUPANET

西南交通大学四川省网络通信技术重点实验室从2000年开始着手研究下一代Internet的体系结构，即单物理层用户数据传输平面体系结构网络SUPA(Single physical layer User-data transfer & switching Platform Architecture)及其关键交换技术——面向以太网的“物理帧时槽”交换 (EPFTS - Ethernet-oriented Physical Frame Timeslot Switching）技术。SUPANET的服务质量保障体系由U平台与S&M平台的相关机制共同组成。

1．S&M平台的服务质量保障机制

SUPANET为用户提供两类面向连接的服务：永久虚线路（PVL－ Permanent Virtual Line）服务和交换虚线路（SVL－ Switched Virtual Line）服务。前者类似于电视广播服务或电话热线服务，不需要经过连接建立过程即可直接传输数据；后者需要经历建立连接阶段、数据传输阶段和连接拆除三个阶段来完成。其S&M平台的服务质量保障机制包括服务质量协商机制、基于服务质量的波长路由协议、呼叫请求入网控制协议和流量监控与交换协议。

2. U平台的服务质量保障机制

S&M平台的服务质量保障机制是与服务质量相关的宏观调控机制，但用户数据的传输与交换服务质量的保障还必须直接依靠各种服务质量保障机制来具体实现。该平台的服务质量保障机制包括：

● 与吞吐率相关的服务质量保障机制

配额（Quota）机制

对不同数据流的配额机制用于限制单个输出波长上不同服务质量需求的数据流的总吞吐率，其控制算法与策略属于信控、管理平台的机制，服务质量协商阶段将利用该类数据的剩余配额（Residual Quota）是否满足请求的数据吞吐率作为路径选择的依据之一。

用户数据入网控制（UAC－User-data Admission Control）

QoSNP协商结果将包括三个参数（承诺的平均数据传输率CIR、承诺的突发数据率CBR和额外的突发数据率EBR）、相关输出端口的网络拥塞状态字（NCSW－Network Congestion Status Word）和准许入网速率。

● 与传输时延、抖动等服务质量相关的机制

决定单个节点时延、抖动的因素主要取决于交换机的交换结构、仲裁调度机制、排队机制、端口/波长速率与数量以及多端口外部数据到达速率及分布规律。SUPANET的用户数据平台引入了多输入单输出复用直传结构（NISO-MEFS），因此，对每个NISO-MEFS的数据排队与仲裁调度问题得到简化，对传输时延及其变化（即抖动）的控制相对容易。

作者介绍

黄华燊 (hszeng@home.swjtu.edu.cn），英国伦敦大学计算机科学博士，现任西南交通大学信息科学与技术学院教授、博士生导师，计算机应用与信息系统研究所所长，四川省网络通信技术重点实验室主任。

他为英国NPL设计的网关被载入大英图书馆出版的“The Legacy of Tuning”一书; 他提出的穿越测试法(Transverse Test Method)被国际标准化组织ISO在ISO/IEC JTC IS 9646中作为网络中继系统（路由器）的两种标准测试方法之一。

作者：曾华燊

测试方法发展下的光纤通信论文 篇2：

试析通信传输的常见的问题及其技术要点

摘 要：众所周知，当今社会是一个信息化社会，新时代是一个信息时代。伴随着科技的进步、社会的发展，信息化已成为世界经济发展的主流，是世界各行业工作人士研究重点。在这种时代背景下，通信传输的高效、及时、安全、准确越来越受到人们的重视，由此也引发了许多新问题。本文就通信传输的常见问题做了探讨，提出了相关预防和处理策略。

关键词：信息技术；通信传输；信号衰弱；高效

信息产业作为当今社会发展的核心，在整个社会生产中发挥着至关重要的作用，随着信息产业的发展，信息传输的高速、稳定、安全已经被广泛认可，成为业界研究焦点，同时也引发了许多的新问题。为了有效的提高通信技术使用、提高通信功能，让其更好的服务社会、服务大众，这就要求我们对这些问题给予正确的分析和处理，以保证信息传输的高效、稳定和安全，进而为整个经济发展做出应有贡献。

一、通信传输中常见问题

在信号传输的过程中，信号的强度、传输距离存在着一个特殊的关系，也就是信号传输距离越长，信号的强度就越低，这是因为信号的传输的过程中线缆以及其他因素会对信号造成衰减。这种问题是通信领域的一个普遍而又无法避免的问题。理所当然，为了进一步提高信息的传输效率、传输速度和传输安全，技术人员非常重视信号衰弱问题的研究，也提出了许多的研究新思路、心方法。目前的研究中，常见的通信信号处理方法包含了通信信号衰弱、通信信号影响以及干扰。同时，根据当前类型的不同，我们还可以将这些损耗情况做详细的统计和分类，也就是在传输媒介生产、制造之前根据这些损耗分类情况加以处理，从而保证信号传输性能和效率。就当前通信传输中常见问题进行分析，传输问题主要表现在以下几个方面。

（一）外界的影响

地面和大气效应经常都会让信号在空间传播的过程中产生负面影响。在通信传输的时候，难以避免的会接触到空气、传输媒介中的杂质、尘埃等物质，这些物质如果得不到有效的处理，那么在通信设施的连接方面必然会给线路造成影响，同时少量的杂物还会给线缆、光缆等基础设施造成腐蚀性威胁。当信号沿着这条线路传播的时候，受到这些杂物、腐蚀性因素的影响必然会造成信号损耗，从而给信号传输功率造成威胁。因此在目前的研究中我们必须要做好接头的清理工作，将线路中存在的尘埃、杂物等问题及时的给予处理。由此所产生的氧化杂质、杂物也需要及时的进行控制。

（二）缆线的接续造成的影响

根据目前已经存在的工作研究成果分析，有些因素是可以避免的，如线路断面的切割不整齐、质量控制不严格等。这些问题我们通常都能采用线路持续不均匀点进行管理，从而使得线路内部的光纤散射问题得到控制，但是反之，如果这类问题得不到有效的控制，那么整个信号损耗就会变得更加容易，让其中的短线技术发生更明确的质量隐患。经过实践证明，无论是采用什么样的工具、技术，断面都不可能保证完全整齐，多多少少都会产生一定的质量问题，但是如果我们采用质量较好的管材，且严格按照有关标准进行操作，那么其线缆的连续质量隐患就能得到有效的控制。

（三）通信线缆的本身因素造成衰减

通信线缆在通信传输的过程中主要包含了传递基础，是通过制作过程中材料、安装等原因构成的，其在生产的过程中涉及到的通信线缆是不可避免的，这也难以避免的会产生一定的损耗。根据目前常见的损耗原因进行分析，其出现主要是因为以下几方面造成的：线缆折射率不均匀、缆芯与其外部包层不同轴、线缆缆芯失圆等等。在这个过程中，我们很难有效的对线缆操作中存在的质量问题加以控制，同时这些因素一旦得不到有效的控制，必然会给线缆的连续性、均匀性产生影响。信号传输的理论告诉我们，如果线缆连接的均匀性、连续性得不到有效的控制，那么其必然会产生较为薄弱的环节，给信号传输质量造成影响。但是，如果我们能采用优质的溶解设备，那么这种质量损耗就可以得到控制。

二、通信传输过程中技术要点

（一）应对选用产品的质量进行严格的控制

缆线的材料或多或少都会存在着一些质量缺陷，如缆线折射率不均匀等等，这些缺陷对连接点有很大的影响，会造成色散、吸收等等各种各样的损耗。在信号传输过程中经常出现信号不能同时到达输出端的问题，这主要是因为信号的频率不同，在缆线中的传播速度也有很大差异，这一问题甚至导致波形在输出时变形严重，这也是损耗的一种。其中波长是损耗产生的一个重要影响因素。因此选用质量优良的材料具有重要的意义。

（二）尽可能的改善通信缆线的原始特性

在施工过程中，先进的技术手段和检测仪器可以帮助我们在线路开盘前对线路进行逐一检测，这一步骤可以更好的保证通信线路没有质量问题。在具体的配盘过程中，匹配核对缆线的型号生产厂家等信息，也是非常关键的一步，只有做好了这些才能使缆线接续时产生的损耗降至最低，从而更好的保证通信线路的质量。

（三）降低通信缆线的弯曲程度

研究表明，弯曲损耗与通信线缆的弯曲程度是成正比的，当弯曲小到一定程度时，其造成的损耗就基本上可以忽略不计。而实际的施工过程会产生很多随机因素，造成缆线的严重弯曲，从而造成巨大损耗。如果我们在施工过程中多多研究施工手段，注意线路的接头工艺，就能更好的减少弯曲带来的损耗。

（四）改进断面技术与接续技术

一方面，在通信缆线接续的实际施工过程中，有很多因素会影响续接过程，如外观上的形状、尺寸、直径偏差过大等等，从而不可避免的会发生不合规定的接续，这些都会影响到接续的质量，从而产生通信损耗。所以，如果运用先进的仪器和先进的接续技术，就可以减少外形尺寸及直径偏差等因素造成的负面影响。并且我们也要也要保证线缆的清洁，尽力清除污染，从而保证不会因此产生散射和吸收等等损耗。另一方面，为了使缆线断面的质量较高，我们的相关操作人员必须具备高水平的技术和操作这样的的素质。如果相关技术人员能够对通信线路的传输过程的原理及通信线路的构造很熟悉，那么对接续过程的测试方法就能更熟练的掌握，从而在遇到的实际问题时能够做出科学预测，并且能够做到尽力的避免问题出现，以避免操作过程中产生不必要的损耗。

三、结束语

总之，通信传输是当今社会极其重要的信息传送方式，这就要求我们认真的去发现和思考在通信传输过程中所产生的各种各样的相关问题，探讨这些问题出现的原因，进而从各个角度去思考解决问题的方法。通信线路的断面和接续过程是通信传输的问题多发处，也是改进技术的瓶颈所在，攻克了断面和接续工艺，则能很好的减少传输损耗，保证传输质量。

参考文献

[1] 张树群. 光纤通信的传输特性及应用探析[J]. 科技资讯. 2011（24）

[2] 杨莉，郭红英. 浅谈光纤通讯传输的常见问题与解决方法[J]. 数字技术与应用. 2011（06）

[3] 姜树森，姜剑锋，高伟. 浅谈通信传输的常见问题与技术要点[J]. 数字技术与应用. 2011（03）

作者：李海能

测试方法发展下的光纤通信论文 篇3：

浅谈光缆的监测技术及其保护

目前我国信息容量的90%以上是通过光缆线路传送的。随着光缆数量的增加以及早期敷设光缆的老化，光缆线路的故障次数在不断增加，传统的光缆线路维护管理模式的故障查找困难，排障时间长，影响网络的正常工作。虽然现有环网保护技术可在一定程度上能继续保证业务的畅通，但可以看出，由于线路维护仍然采取传统的方式维护抢修，线路故障恢复历时均较长，出现业务故障的隐患仍然存在。因此，实施对光缆线路的实时监测与管理，动态地观察光缆线路传输性能的劣化情况，及时发现和预报光缆隐患，以降低光缆阻断的发生率，缩短光缆的故障

历时显得越来越重要。

光缆线路监测的目的

和过程

监测就是通过对设备状态信息进行采集，将采集的数据进行汇总与分析，并对设备运行状况进行有效评价，从而发现设备的故障与潜在故障的全过程。监测是维护的基本行为，有了监测才能对设备进行科学的维护。监测包含以下三个过程：其一，信息采集。获取足够的信息是对被监测对象所处状态进行了解的第一步，没有信息采集过程，监测就无法进行。信息采集可以是定时的，也可以是连续的、不间断的。其二，信息数据的汇总与分析。如果只进行数据的采集而不进行统计和分析，就不可能揭示各种现象的本质，就不可能发现问题与规律，也就很难真正实现监测的目的。其三，对设备运行状况进行有效的评价和诊断。监测是维护的基本行为，维护所追求的中心目标就是诊断。诊断是以监测为基础，同时诊断也应该是监测行为的一个组成部分。有效评价和诊断是建立在数据统计与分析基础之上的，如果没有一个科学的分析和评价体系，就很难对故障进行有效判别，特别是对于潜在故障的判定。因此，监测一定是包含了数据采集、分析、评价和诊断的一个全过程，其目的是发现设备的故障与潜在故障。

光缆线路自动监测系统

光缆线路自动监测系统OAMS（Optical fiber cable line Automatic Monitoring System）是针对光缆的集中监控、测试系统。是有效压缩全阻障碍历时和及时发现光缆线路隐患的重要技术手段。它利用计算机技术、光纤通信测量等技术，对光缆线路质量、运行等情况进行自动、实时监控和测试。对运营商来说，一个真正有价值的光缆监测系统，至少需要在经济性、安全性和易用性三个方面都能够满足要求。除此之外，系统还需要具备良好的可扩展性和兼容性，便于系统的维护。

１、光缆线路自动监测系统的工作原理及技术特点

光缆线路自动监测系统（OAMS）是通过分布在光缆线路中大量的数据采集点的光器件，将光纤传输性能的大量基础数据，如光功率、光脉冲北向散射等，传递到各级监测中心及监测站，并对其数据进行分析和处理，及时、准确地将光缆系统运行情况反馈给维护人员，使维护人员能及时发现和修复故障。

系统将现代网络通信、计算机通信、光学测量技术融合在一起，同时，利用地理信息系统（GIS）以及全球卫星定位系统（GPS）等技术为线路信息、线路定位提供可靠的保证，对光缆中光纤的传输衰耗特性变化及光纤阻断故障等情况，可以实现远程分布式实时、在线的自动监测，且不影响在用光传输系统的传输性能，实现服务（为客户提供优质电路）与维护（为线路提供先进维护手段）两不误。

２、光缆线路自动监测系统的组成和功能

光缆线路自动监测系统主要由省监测中心PMC、区域监测中心LMC、现场监测站MS组成。

负责对各监测站进行控制，是采集和处理数据的中心，由控制器（服务器、客户机、工作站）、路由器、集线器/交换型集线器、网络适配器、MODEM、打印机及相应的软件等组成。PMC一般采用主备用方式。监测站负责对光缆线路进行远程遥控自动监测，跟踪光纤传输损耗的变化，由告警监测模块、OTDR模块、控制模块、电源模块、程控光开关、WDM（波分复用器）、滤光器、MODEM、路由器、网络适配器及相应的软件（含OTDR仿真软件）等组成，通常安装于传输机房用的标准机架内。OAMS采用模块化、分布式多级体系机化，有效地预防和减少光缆障碍，为光缆传输构，实现多级监测网络互联。

光缆线路自动监测系统主要功能：

（1）、远程、实时、在线地进行光缆路中被监测光纤运行状况的监测，预防光缆线路的障碍隐患；

（2）、.按规定的周期，分别向本地网络管理中心（LNMC）和省网路管理中心（PNMC）传报被监测光缆线路状况的数据文件；

（3）、当光缆线路中被监测光纤发生障碍时，LMC（或MS）迅速，准确地确定障碍点的位置，并立即向PMC、LNMC或PNMC传报，及向区域光缆维护监测中心和省光缆维护监测中心传报；

（4）、配合光缆线路障碍的抢修，压缩障碍历时。

光缆监控方式

前面已经提到过，光缆监测系统的工作包括监控和测试两个部分。监控就是发现光缆故障，而测试是定位光缆故障的具体位置，这两个步骤缺一不可。首先研究一下监控光缆故障的几种方式：

1、基于轮询的方案

即周期性测试方案，系统针对监测范围内的光缆网络中的每一条或每一组光缆段，逐一选择相应的光纤测试链路，启动OTDR进行测试，判断当前测试的光缆段是否有故障。轮询方案的优势在于成本低，除了OTDR仪表和光开关，不需要再部署其他硬件，但这种方案的劣势也很明显：无法及时发现光缆故障，因此也就无法实现故障的实时定位。

2、光源＋OPM（光功率计）的方案 把光源放置在在被测光缆的一端，并向光缆中的一根备纤发射功率稳定的测试光，在光纤的另一端使用OPM测试光功率，如果光功率异常，则产生事件通过与控制平面的接口上传。这种方案基本上可以实现对光缆故障的实时监测。因为光缆中断时，承载光源的备纤也会中断，从而被OPM检测到异常。这种方案可以实现光缆故障实时监测，但是由此带来了另一些弊端：

（1）、光源发出的测试光需要占用光纤资源；

（2）、系统中至少存在光源、OPM等硬件，当系统具备一定规模时，维护非常困难，而且系统建设投资会随光缆网络的扩大而急剧增加。

3、分光器＋OPM（光功率计）的方案

基于OPM和分光器的方案是指在已经承载业务的光纤上放置一个分光器，从光纤业务信号中分出一部分（如总功率的3%）到OPM，由OPM监测被分出的小功率光信号的变化情况。如果OPM监测结果异常，系统则认为该业务光纤对应的光缆段可能发生故障，从而启动OTDR对相关的光缆进行测试。这种方式取消了光源的配置，也减少了备纤的占用，但是也带来了新的问题：

（1）、传输业务光纤增加了一个光器件（分光器），也就增加了一个潜在的故障点，使传输系统的可靠性有所下降；而且在系统部署的时候需要大量的割接活动（在每两个传输设备之间都要有一次割接），可操作性极差。

（2）、与方案2类似，系统部署时需要配置大量的OPM及分光器等硬件设备，光缆监测系统的建设成本和扩容成本也随之增加，分布放置的OPM和分光器也会增加系统的维护成本；

4、基于传输告警启动测试的方案 鉴于上述三种常见方案的弊端，业内一些专家又提出了新的光缆监测实现方案：采用业务设备告警作为启动OTDR测试条件的方案。由于光缆上承载了大量的业务设备，这些业务设备在光缆出现中断或劣化等问题后，往往会产生特定的告警，譬如对于传输网络来说，光缆中断会导致与这根光缆相连接的设备端口产生R-LOS、R-LOF、B1-OVER等RS层相关的告警。如果定义清楚业务设备端口和光缆的对应关系，就可以通过告警发生的端口号和单板号感知到是哪一段光缆发生了故障，进而再启动OTDR进行测试。这种方案比起之前的种种方案，优势不言而喻：成本大幅度降低，安全性提高，系统对光缆故障的响应也更加灵敏。

从产品硬件组成上来看，这种方案与旧有的OPM方案差别似乎很大，其实传输设备产生的光口告警与OPM产生的告警都是启动测试的条件，光源、分光器和OPM完全可以等效为传输设备的发光口和收光口，成为光纤业务平面的一部分。从这个角度来看，传统的OPM方案不过是新的监控方式的一种特例罢了。因此，新的监控方式完全可以兼容之前介绍的轮询、光源＋OPM以及分光器＋OPM三种监控方式。

光缆监测系统的测试方案

上面所阐述的是光缆监测系统感知光缆故障的几种方式。在感知到光缆故障后，系统下一步工作就是启动OTDR对目标光缆段进行测试，进一步确定故障点的具体位置。光缆监测系统的测试方式有完全不同的两种方案：在线测试和备纤测试。

1、在线测试———利用波分复用的技术，使测试波长与工作波长复合到一起，共享物理介质（光纤）来进行测试的一种方法。这种测试方法的优势在于可以直接反映在用纤芯的情况，对于接头故障，部分断纤的情况都可以测出来。但这种方式的弊端也非常明显：

（1）、需要增加WDM模块分合波，同时还要在设备之前增加FILTER模块滤掉OTDR的杂光，这些光器件会使系统成本大大增加

（2）、增加的光器件给系统引入了插损和故障点，对传输性能和可靠性有潜在影响，而当OTDR启动测试时，大功率的OTDR测试光和业务信号在同一介质中传输，对在用业务有直接影响

（3）、在系统部署时，需要大量割接承载有业务的光纤，对于承载了重要业务的光纤来说，这种频繁割接几乎是运营商所无法接受的。

2、备纤测试———测试链路独享物理介质，即测试光与传输业务在同一根光缆的不同纤芯中传输，测试光与业务光物理上隔离。这种方式的优势在于成本低，部署方便，安全性高。弊端在于：（1）、测试结果无法直接反映在用纤芯的情况。（2）、测试光需要占用被测光缆中的一根备纤 。

在谈到备纤测试的时候，有必要先了解一个事实：从理论上来说，一根光缆里的所有纤芯，不论是否使用，其受环境影响的程度和物理特性的变化大致相同，例如：外力作用、湿气渗透、线路受潮或线路断损等，所表现出的性能数据的改变情况基本相同。因此通过测试备纤的性能基本上可以反映整根光缆包括工作光纤的性能。根据Bell core的测试结果，大约有90％的光缆故障会影响光缆中的所有纤芯。因此测试了光缆中的一根纤芯，就基本上可以间接反映出整根光缆的情况。这个结论非常重要，因为它是光缆监测系统的理论基础。

第2种方案毫无疑问要更有竞争力，毕竟光缆监测系统是一个光缆辅助维护系统，目的是减少传输故障时间，如果这个系统又为传输系统新引入了故障点，恐怕就有些得不偿失了。而且备纤测试方案的建设成本和部署成本比在线测试低的多，同样的投资预算，采用备纤测试方案可以监控更大范围的光缆。总之，通过备纤测试的方式不论是在成本，还是在安全性、可维护性方面，都要远远优于在线测试。

光缆线路的保护

保护是实施各种有效措施以提高光缆线路抵抗各种不安全因素的能力，从而提升线路可靠性的过程。在对光缆实施保护的过程中，对于各种不安全因素的控制主要包括以下几个方面：

１.对线路周边环境的保护，避免或尽量降低人为活动、外力施工、自然灾害等对线路的影响；

２.对光缆线路的各种设施和资料的保护，包括各种光缆附属设施、光缆路由图、标石距离对照表等；

３.对光信号传输的保护，通常需要实施光缆路由保护和电路保护等措施来进行加强。

光缆路由保护和电路保护系统的实施，通常是一个建设过程，而对线路周边环境的保护和对光缆设置资料的保护，则是具体的维护措施，属于维护范畴，因此保护既属于建设活动同时也是维护活动的具体措施。

光缆线路的保护可以分为基础性保护、路由保护和电路保护三个层次。

基础性保护也可以称为预防性保护，具体包括对光缆线路周边环境的治理、线路整治、标石整治、线路资料整理、护线宣传等内容。之所以称为基础性保护，是指这一部分保护工作为线路维护的基础性工作，是确保线路正常运行的必备条件。一切保护工作的开展都要以基础保护为基本出发点。之所以又称其为预防性保护，是指通过基础保护工作，可以有效提高线路正常运行的可靠性指标，并可有效预防故障的发生。

路由保护是指对重要光缆线路进行双路由备份，当一条路由线路的通信质量劣化到临界值或发生阻断时，将其所承载的数据通过备份路由线路进行传输，并及时对故障路由线路进行修复。路由保护的重点是主/备路由不能采用同一条光缆线路，否则当整条光缆发生阻断故障时，就无法起到路由保护的作用。

电路保护是对光缆线路进行双电路备份，当一条电路的通信质量劣化到临界值或发生阻断时，将其所承载的数据通过备份电路进行传输，并及时对故障电路进行修复。

监测和保护都是维护的基本行为，但是两者的目的不同，监测是以发现故障和故障隐患为目的的活动，通过监测，尽可能及时发现故障隐患。而保护既是防患于未然而采取的建设活动，同时也是降低故障历时、确保通信正常而采取的应急措施。预防性保护工作的部署和实施必须建立在对监测数据的统计分析基础之上，需要根据具体的数据对保护工作进行指导，因此没有监测就谈不上保护。在维护生产活动中，监测是保护的前提条件，保护活动是对监测结果采取的具体维护措施，是监测的延续。监测和保护之间是先监测后保护的关系，两者在维护中缺一不可。

随着信息技术的发展和人们对高速数据业务、图象业务的迫切需求，高速因特网、多媒体视象等宽带业务的接人，我国的光纤传输网将会继续得到持续快速发展。光纤接入网的建设原则是光纤尽可能接近用户，即光纤到路边（FTTC）、光纤到大楼（FTTB）、光纤到小区（FTTZ）、光纤到户（FTTH），这将使光缆传输网发展得更加复杂和庞大。同时，人们对通信质量、服务质量的要求也会越来越高。光通信技术的发展，将使光纤传输信息的能力越来越大，单位时间的线路阻断会造成更大损失。因此，光缆线路监测的重要性将更加突出。如何进一步提高光纤通信的可靠性，如何更及时有效地对光缆线路实施监控与管理，准确地捕捉故障征兆，防止线路阻塞已经成为一个人们关心的话题，也因此使光缆线路监控与管理系统成为通信市场的一个新亮点，而得到空前的发展。

作者：陈文琪