浅谈电力光纤通信设备及其运行维护措施

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【摘 要】本文介绍了光纤通信分类，分析了SDH 设备常见故障与原因、提出了在故障定位及排除的常用方法。

【关键词】电力光钎；通信分类；SDH

1 光纤通信

1.1 光纤通信分类

光纤通信是指利用激光作为载波信号，通过光纤来传播信息的通信系统。是当今社会应用最为广泛的通信系统。单模光纤是指仅允许一个模式传播的光纤通信，传播路径单一，适用于长距离传输。单模光纤芯径小，宽带大，无模间色散，同时需要使用半导体激励器 LD 激励。多模光纤是同时允许多个模式进行传播，传播路径较多。光纤芯径大，可使用发光二极管 LED作为光源。但是由于存在模间色散现象，只适用于短距离传输。

1.2 光纤的传输特性

1.2.1 损耗特征

光纤损耗的原因有吸收损耗、散射损耗和附加损耗等。吸收损耗是指光波通过光纤材料时，有一部分光能会变成热能，造成光功率的损耗。由于光纤的材料、折射率等的缺陷或不均匀，造成光纤中传导的光与微小粒子相碰撞发生散射，引起的损耗称为散射损耗。附加损耗主要有微弯损耗、连续损耗和弯曲损耗等。

1.2.2 色散特征

光纤通信中的信号是通过不同的模式成分携带的，其传输速率也不同，到达光纤端时有时间差异，从而引起的一种波形畸变的现象成为色散。光色散因不同颜色的光折射率不一样、折射角不同而分开。色散又可分为：模间色散、波导色散和材料色散。

1.3 光纤通信的优缺点

1.3.1 容量大

光纤通信路如同宽阔的马路，准许通过的车辆多，运输能力强。通信线路的频带宽，容许传输的信息多，通信量大。

1.3.2 损耗低

石英光纤在 1.55 mm 波长区内的损耗极小，可以低到 0.18Db/km。同轴电缆通信的中继距离只有短短的几公里，而光纤通信系统的最长中继距离已达到数千公里，甚至数万公里，远远优于同轴电缆通信。

1.3.3 保密性强

普通电子通信较容易被人偷听，光纤通信具有很强的保密性能。因为光在光纤的传输过程中不会离开光纤和向外辐射电磁波，即使在拐弯弯度大的地方，漏出包层的光也微乎其微。

1.3.4 抗干扰能力强

光纤属于绝缘体。不怕雷电和高压，电磁源干扰影响小，抗核辐射能力强等原因都使光纤具有强抗干扰能力的特性。

1.3.5 体积小，重量轻

光纤体积小、重量轻、柔软易弯曲，运输、铺设非常方便。1 kg 的高纯度石英玻璃相当于成千上万公里的光钎重量。

1.3.6 光纤材料丰富

普通电线主材主要是铜、铅等有色金属，属于有限资源，受储藏量、开采量的影响。而光主材是普通的石英砂，地壳化学成分有一半是石英砂，储存量大，价格也较低。

1.3.7 其他优点

光纤材料耐腐蚀力强，架在空中、埋于地下都可以。再者，具有较强的耐高温能力。适用范围广，可实现多功能传输、传输多种信息的功能。

1.3.8 光纤通信的缺点

光纤通信也有其缺点，如易折断、连接困难、耐低温性较差、防潮性差。我们在使用光纤的过程中，要努力克服这些困难，将光纤的优点发挥至最大化。

2 光纤通信发展趋势

2.1 收发模块

光纤通信是现代社会信息通信的主要手段。光收发模块作为光纤接入网的核心器件，在推动了光纤网络的配置更加完备合理优化、光纤传输向低成本方向发展等方面起到重要作用。通信设备在不断发展，体积越来越小，要求的接口板包含的接口密度越来越高。为获得利润最大化，要求光纤向低成本、低能耗方向发展。光收发模块未来发展方向是超高频、超高速、超大容量、远距离等。

2.2 真正实现光纤接入（FTTX）

在 FTTX 领域中，我国仍处于起步阶段。发展前景优良。三网融合、光电子器件的进步发展，光收发模块和光纤的价格正在逐步降低等情况都加速了 FTTH 的实用性发展。FTTX 将是光通信市场的主要需求之一。

2.3 新型光纤光缆

为求得更大运输量，更大传输率，发展新型光纤光缆成为光纤传输发展方向之一。现代信息社会已出现两种不同的新型光纤。即非零色散光和无水吸收峰光纤，可适应不同的干线网和城域网的不同发展需求。从长远的发展方向看，XPON 技术是未来宽带接入技术的发展方向。但是当前的技术发展、高成本等情况远远不能满足大面积使用新型光纤。发展新型、低成本、高频率的光纤是光纤通信的发展需求。

2.4 光互联产品

网络链路层为了直接连到高性能路由器的光纤波分复用（WDM）“专用”的互联网被称作光互联网。光互联网可满足用户日益增长的宽带需求和预计网络发展而产生的大容量需求。光互联产品主要有：光发放大器、转换器、光交叉连接器、光交换路由器等。使用光联网具有更大的灵活性。随着光交换和全光路由技术的发展成熟，光互联网会发展越来越广泛。

2.5 全光网络

传统意义的光网络实现了节点间的全光化，但网络结点处仍采用电器件，限制了通信网干线总容量的进一步提高，因此真正的全光网已成为一个非常重要的课题。全光网是光纤通信术发展的最高目标，理想阶段。全光网络是以光节点代替电节点，信息始终以光的形式进行传输与交换，交换机对用户信息的处理不再按比特进行，而是根据其波长来决定路由。减少节点间损耗，提高传输速度。

目前，全光网络的发展仍处于初期发展阶段，但它已显示出了良好的发展前景。从发展趋势上看，形成一个真正的、以WDM 技术与光交换技术为主的光网络层，建立纯粹的全光网络，消除电光瓶颈已成为未来光通信发展的必然趋势，更是未来信息网络的核心，也是通信技术发展的最高级别，更是理想级别。

3 SDH 设备常见故障与原因

3.1 故障定位原则

故障定位一般应遵循“先外部，后传输；先单站，后单板；先线路，后支路；先高级，后低级”的原则。

3.1.1 先外部，后传输

在确定故障时，应先排除外因造成的故障，例如检查光缆连接是否完好、网管系统是否正常、是否是交换故障等。

3.1.2 先单站，后单板

排查故障时，首先要准确判断故障是出自哪个站，然后再具体定位故障是出在该站的哪一块板。

3.1.3 先线路，后支路

在 SDH 设备中，线路板的故障经常会引起支路板的异常告警。在故障定位时，需要遵循“先线路，后支路”的原则。

3.1.4 先高级，后低级

定位故障时，先分析告警级别，首先处理高级别的告警（如危急告警、主要告警），因为这些告警已经严重影响通信，所以应马上处理；然后再分析较低级别的告警（如次要告警和一般告警）。

3.2 在运行维护工作中故障定位及排除的常用方法

一般情况下，当故障发生时，首先可通过登录 SDH 设备的网管系统进行查看，对告警事件、性能数据和信号流向分析，初步判断设备故障范围。笔者将常见的设备故障检查方法归纳为 6 种：告警性能分析法、环回法、替换法等。

3.2.1 告警性能分析法

告警性能分析法是通过 SDH 设备的网络管理系统获取告警和性能信息，分析信息数据，进行故障定位。此方法可以全面了解全网设备的当前或历史告警信息；一般告警灯常有红、黄、绿三色，红色表示紧急告警及重要告警；黄色表示次要告警及一般告警；绿色表示系统正常运行。也可通过机柜顶部指示灯和单板告警信息，定位故障。将故障分级，及时处理高级告警。

3.2.2 环回法

环回法是 SDH 设备故障定位最常用的方法之一。环回法有多种方式，例如：内环回与外环回、线路环回与之支路回环、远端环回与本地环回等。维护人员进行回环操作时，应先进行环回业务通道采样工作。从多个有故障的站点中选择一个站点，再从所选站点的多个有故障的业务通道中选择其中一个。画出所采业务的路径图。图中需表明业务源、通道所经站点等，最后逐段环回，定位故障站点或单板。

3.2.3 替换法

当维护人员不确定某一器件是否有故障时，可用一个正常工作的器件替换它。得以定位故障，排除故障。本文所说的器件可以是模块、芯片，甚至是一段光纤。该方法较适用于排除外部因素。如光纤中断、交换故障等问题。故障定位到站时，可用替换法排除单板的问题。

3.2.4 配置数据分析法

分析设备当前的配置数据，例如：时隙配置、板位配置、复用段的节点参数、线路板和支路板通道的环路设置、支路通道保护属性等，分析以上的配置数据是否正常，来定位故障。若配置的数据有误，需进行重新配置。

3.2.5 仪表测试法

仪表测试法顾名思义，是指采用各种仪表、光功率计、光反射造仪、SDH 分析仪等来定位故障。例如：用 2 M 误码仪测试业务通断、误码；用万用表测试供电电压，检查电压过高或过低问题。

3.2.6 经验处理法

在一些特殊的情况下，通过复位单板、单站的掉电重启、重新下发配置等手段可有效及时地排除故障，恢复业务。但建议此方法应尽量少用，因为该方法不利于故障原因的彻底清查。遇到这种情况，除非情况紧急，一般还应尽量使用前面介绍的几种方法或请求支援，尽可能地将故障定位出来，以消除设备内外隐患。

4 光纤通信设备维护内容

SDH 光传输系统的维护内容，包括光缆设备、电源、配线架等附属设备的维护。具体要求如下：

4.1 保证设备工作条件

保证通信设备的正常工作环境。例如供电条件、传输设备工作的直流电压――48V±20%，允许的电压范围――38.4～-57.6V。SDH 网管监控系统和本地维护终端用的计算机是专属设备，禁止挪用，以免病毒侵害。

4.2 故障排除

判断处理系统故障。根据告警指示和故障现象，进行排除，故障地位，找出故障原因。在最短时间内解决故障，确保通信设备正常运行。

4.3 集中维护

通信设备维护常采用集中维护方式，可成立维护中心，将维护人员和必要的维护仪表集中在一个主要站，设备较少的站可不设值日维护人员。

5 运行维护人员工作要求

光纤系统的运行维护是一项细心缜密的工作，要求维护人员严格按照规定操作。

5.1 做好安全、清洁工作

处理光接口信号时，不得将光发送器的尾纤端面或其上面的活动连接器的端面对着眼睛，并注意尾纤端面和连接器的清洁。

5.2 做好防静电工作

在操作机盘前，必须戴上防静电手腕，同时保证其有良好的接地。更换机盘时，也需要戴上防静电手腕。将换下的机盘及时装入防静电塑料袋，并置于防静电环境。

5.3 加强操作技能

熟练掌握工作人员所维护传输设备的基本操作。熟练掌握组网拓扑情况、保护属性、业务分配情况、时隙配置情况等。做好设备日常巡视工作，最大化地保证设备安全运行。

参考文献

1 唐占远、苏子康、秦毓顺.浅谈光纤通信[J].大科技・科技天地，2011（01）

2 郝丹、闫柏旭.光纤通信概述[J].中国科技信息，2010（11）

3 刘立亮.SDH 光纤设备故障的分析和排除[J].江西电力，2009（33）