随着光纤传输技术的发展，当前光通信的速率以及通信质量都得到了极大的提高，部分运营商单波道40Gb/s、100Gb/s商用系统已经在建或建成。然而，光纤传输网络中还存在着一些性能的问题。这些问题主要存在于以下几方面：传输网络存在脆弱性、误码性及漂移性等。在传统的光缆维护管理模式下，故障查找困难，排障时间长，影响光传输网的正常运行，每年因通信光缆的故障造成的损失巨大。因此，对于光纤传输系统监测问题的研究具有重要意义。为适应光传输通信的发展趋势，提高光纤通信的自动化检测程度，我们设计了基于双向OTDR测试的光传输网在线监测系统（BORMS）。
系统设计
基于双向OTDR测试的光传输网在线监测系统（BORMS）能在光传输网络发生故障前发出故障预警，在发生故障时及时分析故障原因（判断故障点在传输网络或是传输设备），并能精确定位故障点距离，缩短快速抢修的反应时间。
1架构模型
基于双向OTDR测试的光传输网在线监测系统（BORMS）采用C/S与B/S两种技术实现多终端远程访问。用户通过远程登录可实现光缆、标石、监测设备等资源的管理，可以远程监控监测设备的工作状态和查看测试结果、告警、历史故障等信息。
2双向OTDR测试
随着光放大器、色散补偿等技术的发展，光纤通信系统的传输距离越来越远。然而，受制造工艺的限制，OTDR的测试距离受限于测试仪表的动态范围，无法用于长距离光缆线路的测量，如何对这些长距离的光缆线路的性能进行测量，是需要解决的问题。
为了能够用OTDR实现长距离光缆线路性能的测量，这里提出一种基于双向OTDR测试的长距离光缆线路性能测试方案。其结构示意图如图2所示。
该过程由监测中心与测试设备之间的通信通道所组成。其中，监测中心的主要功能是向监测设备发送测试指令，接收监测设备的测试曲线，进行测试曲线的拟合，以及测试曲线的分析显示；两个监测站放置于被测光缆线路的两端，主要功能是接收监测中心的测试指令，启动测试，采集测试数据，形成测试曲线，并将测试曲线发送至监测中心；通信通道用于在监测中心于监测站之间传送测试指令及测试曲线文件。
为防止监测设备同时启动测试造成对设备的损害，需要在监测中心添加冲突监测机制，分别查询双方的测试状态，确保同一时间内只有一个监测设备在进行测试。同时，为有效提高测试效率，这里提出采用流水线的形式进行任务安排（见图3）。
当数据传输至监测中心后，监测中心进行一系列的操作：双向测试曲线拟合、双向测试曲线定义、生成双向测试曲线文件、双向测试曲线展示等，进而完成数据的处理。
其中，双向测试曲线的拟合是数据处理步骤的关键（见图4）。
通过细致分析双向测试曲线数据，可以在现有OTDR设备以及测试技术的基础上有效地反应出长距离光缆线路的全部性能状况。
3功能设计
根据基于双向OTDR测试的光传输网在线监测系统（BORMS）的功能特性，将其分为以下5个功能模块（见图5）。
系统实现
1检测方案
在线检测利用WDM（光分波/合波器）技术对工作光纤进行有源光纤的在线测试，提供每根在用光纤的质量和可用性信息，检测机械应力或化学损伤引起的缓慢恶化，并作预防性修理。通过分光器件接收光传输系统收光端光纤的光功率值，通过与标准参考资料的对比判断光纤损耗情况，当光纤的光功率衰减变化超过设定的门限值时，光功率监测系统自动向监测中心上报告警。然后，监测中心通过远程程控光开关选择被测光纤，远程OTDR发射不同于通信光波长的检测光，WDM复用监测光到传输网络中。OTDR将测试的曲线上传监测中心，监测中心将测试数据比较分析，确定故障点以及故障类型。系统借助于地理信息系统(GIS)准确地显示出光缆的故障点位置，并以声音、短信的形式通知维护人员。
备纤检测只测试光缆内的备用（空闲）光纤。统计表明，所有光纤故障的80%90%会影响到整个光缆，因此，该方法可以识别整条光缆的绝大部分故障。备纤检测完全不会影响到正常通信业务，是一种最佳的接入方式。备纤监测时，监测中心对各光功率控制单元上报的数据进行分析、统计，对发生超出门限值的光功率变化进行告警，并统计、判断出发生故障的光缆段，自动快速地启动监测站的光时域反射测试仪(OTDR)和程控光开关（OSU）对故障光缆段进行测试。测试后所得的曲线数据上传监测中心，监测中心将测试曲线与参考曲线进行比较分析，确定故障点的位置、类型和告警级别，当确实发生故障时，可采用声光告警信息运行维护人员。借助于地理信息系统(GIS)可在监控屏幕上以地图的形式准确地显示出光缆的路由和故障点位置。
在线检测不需要使用空闲光纤资源，在原有的业务光纤上可以进行监测，节省了光纤资源，可直接反映在用纤芯的状态，但在线监测会引入较小的插损，对业务线路会有影响，并且施工时会中断通信线路，这对已建的重要干线影响较大。备纤检测备纤接入不会影响现有业务线路，因此在监测时不会造成系统的附加损失。此方案的缺点是需要占用空闲的光纤资源。由于本系统需要用于已建光纤网络，不希望检测系统影响原有业务的运行，因此采用备纤检测方案。
2系统组成
监测中心：主要负责完成与检测设备的通信、数据的管理、各种测试启动、实时数据传输、控制命令下达、告警数据的处理、报表管理、测试事件的处理、监测设备通信设置、测试路由设置以及资源管理等各种处理。监测中心使用先进的软件设计技术，实现强大的网络管理、自动监控流程管理、自动故障分析管理、自动告警管理、自动报表管理等功能，彻底将管理人员从繁冗的日常事物中解放出来。系统具有管理员安全管理，严格授权认证的特点。监测中心由Web服务、监测服务和数据库服务三大部分组成。其中，Web服务是监测中心面向用户的前端服务。监测服务是系统的核心业务服务，主要包括自动告警、光缆测试、故障分析、检测设备的监控、网络分析等功能。WEB服务通过调用监测服务的接口执行用户的业务请求。数据库服务维护资源信息数据的一致性，支持测试任务的管理，向WEB服务和监测服务提供数据服务接口。
监测站：监测站在系统中只是一个逻辑资源。监测站主要由OTDR、OSU、AIU以及一些辅助通信设备组成。
客户端：客户端是一种通用型浏览器，与GIS技术集成，方便地管理和维护通信网络的空间资源。提供多种平台接口，易与其他系统集成，增强了系统的可扩展性。根据业务划分，客户端分为资源管理客户端和监测客户端，资源管理客户端主要用于对系统资源信息的维护和管理，而监测客户端主要是负责对整个监测网络的监测业务管理。
3测试结果
此次测试设备采用Agilent公司的E6000系列OTDR，设置了1310nm以及1550nm两种波长分别进行监测，采集测试结果后将数据上传至监测中心。通过双向OTDR测试所得的曲线比单向测试的结果更加精确，事件更加完整。
数据到监测中心进行拟合分析后，将分析结果与GIS服务器进行整合，得出告警的地形地貌，以便维护人员进行现场勘察和及时处理，实现光纤通信系统故障的自动精确定位。
结语
本文介绍了一种基于双向OTDR测试的光传输网在线监测系统（BORMS），该系统通过采用先进光器件、光信号处理技术、网络技术等对光纤通信系统进行自动实时的监测，实现了光纤中断故障的自动精确定位。通过采用双向OTDR测试技术，使得经过拟合分析的曲线能够更加细致地反应光缆的性能状况，并结合GIS技术进行整合，用户可以直观地从GIS地图上了解通信光缆的地形地貌，为维护人员进行现场勘察和及时处理提供了便利。
下一步工作中，BORMS将在GIS服务器中加入结合地形的最优路径算法，形成抢修路线示意图，使抢修人员能够快速地抵达事故地点，节省抢修时间。