XPON光网络检测方案分析与研究李明

XPON光网络检测方案分析与研究李明

李明

天元瑞信通信技术股份有限公司陕西西安710075

摘要：随着XPON（无源光网络）的大力发展及FTTx（光纤接入）终端用户的与日俱增，如何有效地对配线光缆线路进行实时在线监测、故障诊断与定位，从而提高宽带接入服务质量已成为XPON网络维护与管理中亟待解决的问题。文章从多角度就几种XPON光网络检测方案进行分析研究，通过方案设计对比，提出了一种适合国内现状的全新XPON光网络检测方案。

关键词：服务质量；无源光网络；光分界点监测

1XPON光网络现状

1.1XPON网络应用日益广泛

随着Internet用户数量的快速增长及多媒体业务的涌现，对网络带宽提出了越来越高的要求。XPON作为新一代光纤接入技术，在抗干扰性、带宽特性、接入距离、维护管理等方面均具有巨大优势，其应用得到了全球运营商的高度关注。以北京宽带接入市场为例，笔者从北京联通了解到，到2017年底北京联通光纤入户在全市的覆盖率将达到75%，预计将有100万联通用户可享“光纤入户”。

1.2XPON光网络测试现状

国外运营商光传输网络监测基本通过采用成熟的外置OTDR＋光切换开关的光纤自动监测系统，实现自动定位故障点、实时监测光纤网的运行状况。随着国内近两年FTTx的大力发展，国内运营商在部署XPON网络的同时通过建设PON网管测试系统实现对设备本身业务的检测，尚未部署针对光传输网络故障、传输质量监测的成熟系统。

由此可见，基于国内XPON网络现状及发展、网络管理维护需求等方面考虑，提出并建设XPON光网络监测系统实施方案的必要性和紧迫性。

2XPON光网络检测方案

ODN作为FTTx系统的重要组成部分，是OLT和ONU之间的光传输物理通道。ODN所采用的大损耗无源器件以及用户端光纤敷设环境的复杂性，造成了其故障的多样性，使ODN光纤线路故障的诊断和分类有很大的难度。以上各接入端均需要进行完整的链路检测，方能实现从OLT到ONU的端到端监测。

2.1端到端光模块的光功率监测（OTM）

为实现网络端到端故障准确定位及传输质量分析，可通过监测OLT等设备的性能参数和工作状态，以及ODN各光链路的光功率和光损耗状况完成，网络结构及功能呈现如下：

基于OLT、ONU端口光模块具备符合SFF-8472标准的诊断监测接口，通过与PON网络管理平台的PONEMS北向接口规范（TL1接口形式）或与OLT网元设备的SNMP（简单网络管理协议），可实时采集网元发送光功率、接收光功率、偏置电流，供电电压等参数。结合ODN拓扑结构及其光损耗预算值实现以下功能：一是准确快速定位光链路断纤、劣化的区域，区分主干光缆段、一级分配光缆段、二级分配光缆段、入户光纤段的故障；二是可快速分析ODN当前的光损耗情况、评价ODN的传输质量状况、预检和预警潜在的故障隐患。

2.2外置OTDR检测

利用高质量OTDR，采用测试波长1625nm或1650nm，由外置OTDR测试设备通过测试波分复用器和光开关矩阵，在用户端的高反射低损耗分界器件配合，对ODN的光纤线路进行检测。

通过部署分布式数据分析客户端，操作人员可方便地完成系统的各项操作并查看各种测试结果。系统自定义设定OTDR周期测试和告警测试，实时监测并给出告警和光纤性能劣化分析。光缆监测系统总体架构分为三层。最底层是监控子站层（包括OTDR、光开关等）。

中间层是服务器层，包括监测总中心（PMC）组成，安装电子地图（GIS）服务、数据库服务、后台控制和各类应用服务。后台控制和各类应用服务完成对OTDR、光开关的管理、测试、控制、告警分析、数据存储、转发、消息分发、资源和告警的同步。

最上层是客户端，用户通过客户端连接到光缆监测服务器，将ODN光纤线路端到端光损耗测试数值及各分光支路光纤线路路由快速识别，从而完成对各事件点的精确定位。

2.3内置OTDR检测

内置OTDR测试方法是在OLT侧光模块中和ONU侧光模块中分别内置1490nm波长的接收器和1310nm波长的接收器，利用业务波长1490nm和1310nm产生周期性伪随机比特流并叠加在业务信号中，由分光支路上的光分界点监测器件（DPM）配合，通过接收各分支光纤线路上的反射波进行各分支光纤线路上各事件点的检测和故障点的诊断和定位。

3XPON网络综合管理功能设计

在PON综合网管测试系统平台上可拓展建设一个以资源配置、监视、测试和客户线路和业务质量为中心的PON综合网管测试系统，以提高PON网络的集中管理能力和客户接入业务的监控能力。

测试系统平台通过与PONEMS、资源系统、CRM系统、客服系统等的系统接口互联，按照如图四的系统功能模块设计，实现针对PON设备以及线路质量测试及网络质量故障的及时预知，建立PON上行承载业务的端到端故障预判手段。在测试数据的基础上，实现PON网络测试分析相关数据，形成网络运行质量趋势分析和用户线路档案。借助于PON测试系统，将测试纳入业务开通、修障等生产环节中，保障光缆线路质量。通过定位设备链路信息、用户状态等基本信息，提供测试报告、知识库及相关处理建议，为维护人员提供端到端、全方位的故障预判手段。同时借助测试的相关数据，形成网络或端口的状态分析结果，为网络建设和设备扩容提供数据支撑。

4预期效果

4.1PON综合网管系统的软件架构，降低运营商投资成本。基于软件仿真的测试方案，无需增加外置测试设备，极大节省了用户投资。

4.2测试系统平台可快速准确定位故障，减少无效派单。解决了FTTx运营中常见的故障定位难题，故障定位精确度可以达到85%以上，减少无效派单，降低客户的运营成本。

4.3通过主动性的多种网络监测实施，对ODN网络的光功率主动监控和统计分析，及时发现线路隐患；利用线路优化或故障诊断功能预先消除故障问题，实现用户满意度提升，减少用户流失。

4.4系统架构灵活，可以灵活接入新的设备和业务类型。同时可通过功能和框架拓展实现FTTx的业务管理、电子运维派单等个性化需求。

5结束语

XPON光传输网络测试系统在国外已经有了较为成熟的应用。国内在XPON网络测试方面起步较晚，但是伴随着PON设备产品技术标准化及规范化推进、光器件生产工艺水平的提升，以及国内广阔的FTTx接入用户市场前景预期，一种高效低成本的XPON网络检测系统开发显得尤为重要。

基于OLT内置OTDR的测试系统可在现有PON网络设计方案基础上集成加入相应的测试器件，同时将测试结果数字化进行统筹管理。系统不仅可实现光网络线路检测，同时将测试信息通过与综合资源管理平台北向接口进行资源系统数据共享，从而可实现XPON网络的端到端全业务管理功能。

另外，在XPON光网络系统开发设计中对于测试系统及资源管理平台的系统接口标准化开发，以及光测试器件的标准化及规模化生产方面是需要一定的推动力的；考虑到我国FTTx接入用户的接入前景及日后网络维护需要，相信以上XPON光网络测试方案必将得到更多运营商、设计单位及设备厂商关注，并在网络建设同时加大配套测试系统的建设，共同推动该系统的早日应用。

参考文献：

[1]顾畹仪，张杰.全光通信网[M].北京邮电大学出版社，2001.

[2]胡先志，刘泽恒.光纤光缆工程测试[M].人民邮电出版社，2001.