杨新华

【摘要】随着我国通信信息技术的不断发展，通信光纤传输需求逐渐增大，传输安全性和稳定性要求越来越高，为了更好的实现信号传输稳定，需要定期对通信光缆故障点智能定位检修，避免出现故障点误判或者漏判，本文基于通信光缆线路故障点定位分析，详细分析了OTDR光时域反射仪对故障点的检测，通过小波变换模极大值信号奇异点理论，结合阈值法解决去噪问题，准确找出光缆故障点位置，有效提升通信速度，推动通信事業的发展。

【关键词】通信技术;光缆线路;故障点;定位检测

随着我国光缆通讯技术的不断发展，光纤已经应用到国家建设中，光纤具有传输效率高、稳定、安全的特点，大大方便了工业生产和人们生活，但是，如果光纤设施发生损害，势必会引起通信故障，影响通信的正常传输，因此，在通信光缆线路铺设中一定要做好监察工作，出现故障就能准确找出故障点的位置，及时进行抢修，减少经济损失。目前，光缆在线监测系统中多数采用OTDR（光时域反射仪）进行监测，通过观察返回的曲线进行故障点的检测任务，但是该方法存在一定的弊端，并且信号会出现不同程度的误差，所以，在进行OTDR曲线分析的时候，一定要考虑到噪音的影响，解决的方法就是要对OTDR曲线进行降噪处理，增强监测点的准确性，保留信号本身的特性，本文采用小波变换模极大值方法，对OTDR曲线进行故障点智能定位检测，增强对故障点的识别判断能力，将模极大值和阈值法结合起来，根据模极大值随尺度的变化进行噪音和信号识别，确定合适的阈值，去除噪音对信号的损害，以此来判断故障点的位置。

1. 通信光缆传播原理及监测方式

1.1 传播原理

通信光缆在进行光传播的时候，从摄入角度α进入光纤内，在光纤入射段纤芯处接受光纤容量，可以用数学孔径NA表示，如图-1所示：

在等式中，α0是最大的临界角入射角度，n1和n2分别为光纤芯折射率和包层折射率，光纤大于临界角α0时，无法进行稳定;反之，能够在光纤中稳定性传输，随着信号入射角度的不同，光纤传输是不同的，从一个很小的入射角度入手的信号，可以从另外一个光纤中射出，同时，大入射角进入的信号会从一个很小的角度并且很长的轨道中传输出来，这样就是入射角越大，所传输的距离也越短。

1.2 通信光缆的特性

通信光缆的监测点呈分布式设立。光缆一般深埋或者架高，并且在固定位置会设置一个监测点，对于长距离通信光缆，需设置多个监测点，人工维护难道较大。

其次，通信光缆敷设距离长。长距离的通信光缆传输，需要很长的线路作为载体，其维护费用和线路经过的地点也很高。再次，由于在光纤传输中，线路太长，不可避免的出现线路中断情况，经过的地点环境复杂，自然灾害以及人为破坏的几率是非常大的。此外，受到环境影响大。光纤很脆弱，容易发生断裂，主要是受到不同环境影响会发生变化。

通信电缆一般都设置在室外，其线路长、环境复杂、其自然灾害、社会环境的影响，光缆受到的外在损害非常大，对于不可抗力或者人为损害，检修人员也无法进行预判，不能完全预测到光缆故障的损害情况，目前，维护部门通常采用人工检测监督工作，强化维护管理，提升管理效率，结合当下的检测系统进行日常维护。

1.3 监测方式分析

目前，通信光缆线路故障点的监测方式有以下几种：

①在线监测：利用OTDR（光时域反射仪）和光传输设备工作波长进行在线监测，利用波分复用器（WDM）滤光器（FILTER）和程控光开关（OSW），通过以上几种技术，可以实时对通信光缆线路运行进行在线实时监测;

②备纤监测：通过OTDR（光时域反射仪）对通信光缆中备用光纤运行情况进行实时监测;

③离线监测：在光纤设备整机停用、定期维护以及更换或者离开光缆线路时，该系统可以对被监测光纤运行进行监测;

④跨段检测：一般可以采用光纤设置源设备和无源光器件检测，可以对光缆上的设备点同时进行在线远程监测、离线以及备纤监测。

2. 通信光缆故障检测技术现状评价

光纤通讯监测系统融合通信技术、信息传输技术、检测技术、光学测量技术、地理信息技术以及北斗卫星定位系统等等，系统的综合运用能对通性光缆和被监测光缆传输的特性、故障点、阻断障碍实现分布式远程自动监测。采用TCP/IP通信协议进行互联互通，通信光缆线路引进该系统，能够强化对光纤传输中问题的反馈和及时处理，提升通信光缆的传输性能，随着国家提升通信服务质量，光纤通信传输的数量和质量将有很大提升，传输信息能力也在逐步增强，随之单位时间线路阻断损耗也会加大，因此，通信光缆故障点检测十分必要，这对进一步提高光纤通信可靠性，如何更加合理有效的监控和管理，准确捕捉故障隐患，防止光纤传输中中断具有重要意义。

当前，通信光缆故障点的检测技术主要依赖于光纤检测系统，该系统能远程、实时对被监测光纤进行监测，及时发现线路的故障和安全隐患，检测的种类分为：定期测试、点名测试以及故障警告测试等。在通信光缆日常运行过程中，需要进行定期检修，检测光纤或者某一条指定光纤传输损耗、长度以及传输数据以及接口连接参数等等，一旦发现光纤出现损害的时候，系统会进行预警，并实时对光纤故障点判断，通过标准化流程体系发出告警信号，准确、迅速找出故障点问题，并通知相关检修人员检修。在光纤检测中，监测站点自动检测模块通过采集设备单元检测光功率数据采集，不断将收集的信息传输到光功率控制单元上，另外，光功率控制单元对检测数据进行比对分析，如果发现数据异常会告警并将异常数据传输到监测中心上，监测中心再对比对数据进行统计和分析，对发生的警告限值光功率变化实时警告，判断是哪一段光缆出现故障。同时，远程实时自动快速启动监测站的光时城反射测试仪和光开光对故障电缆和光纤进行故障告警测试，将测试异常数据实时传输到分析中心，进行综合比对后，确定故障点的位置、告警信息以及类型，采取相应的告警方式。

3. 通信光缆线路结构及影响故障点的因素

3.1 通信光缆线路主要结构

通信光缆线路主要结构由缆芯、护层组成，缆芯是通信光缆的核心，是最重要的部分，它包括光导纤维、绝缘铜导线以及加强芯等，光导纤维就是光纤，用于信号的传输，信息会从一点传输到另一点;加强芯主要是钢绞线，主要起到强化光缆的拉力作用;绝缘铜带线主要是方便维护和操作等，传输不会中断;护层主要保护整个光缆不受到外力及自然力的损害，保护并覆盖整个缆芯外面。

3.2 影响光缆线路故障点准确性的因素

3.2.1 故障点产生原因

对通信光缆线路故障点的处理，首先，要确定外部点位是否有损伤，比如：光纤断裂、电源中断情况等等，还应该考虑传输设备故障问题，光缆线路的故障主要原因可以分为：

①光板侧发出R-Los警告，可判断出光缆受到外力影响，比如查看光缆是否挖断、拉断情况;②系统发出误码的告警，这是因为光缆在敷设过程中，光缆线路不稳定、通信中断或者轻微污染导致的。③光纤周期使用过长，不加以维护和修理，必然会导致性能下降，衰耗指数、色散特性受到影响，光纤会出现中断，另外，光纤受到外力影响，也会造成衰耗周期增加。

因此，只有确定通信光缆线路故障点，运用PTDR对其整体检修，才能判断故障点位置以及性质，在受到自然灾害、线路测试的时候，光缆会出现告警，这就需要检修人员及时检查点位位置，快速处理解决。

3.2.2、故障点查找的准确度影响

精准找到通信光缆线路故障点位置，必须提前将各个光缆线路、卡扣做出详细了解，由于OTDR自身存在一定偏差，其主要工作原理是根据周期内被检测光纤发出光脉冲，依据设置的速率对光纤背向散射信号执行抽样、编码等，将信息进行分析摄取，OTDR仪表存在一定的误差，误差主要在分辨率上存在，对通信光缆继续故障点定位，如果采用OTDR仪表，其使用参数定位不准、为恰当采用里程范围、光标定位不准等，极易造成误差，所以，OTDR仪表与故障点的检测结构密切相关。

另外，不同厂家生产的仪器设备，因生产工艺和配置参数不同，所检测的光纤故障点定位也存在一定差异，这就需要在使用OTDR仪表时，要充分了解仪器性能和功能特性，做好提前规划，首先设定合理的仪表参数，折射率是一个重要的参数，如果在通信光缆线路故障点检测存在差异，可通过分段法，减少因为折射率导致误差，OTDR仪表一般设置检测距离分辨率为1米，表示图形放大到水平刻度25米/格下，可以顺利实现。这样仪表设置为每25格代表1满格，在这样的背景下，光标每次移动一步，表示移动为1米，读出响应分辨率，如果设置为分辨率为2公里一格的话，光标每次移动一步，距离会产生80米的偏差，所以，具体测量检查的时候，所选择的范围越大，测试结果差别越大，针对此种情况，OTDR曲线要通过采集不同的参数，多次采样，计算出执行平均数，有效减小误差。

4. 故障点定位检测技术的运用

4.1 光时域反射仪的作用

对通信光缆故障点检测时，可通过光时域反射仪，能够清楚的找到故障点位置，为后续的维修工作开展提供便利，工作人员能便于检修，通过光时域反射仪对光敏性、瑞利散射以及菲涅尔反射特性的检测，对通信传输过程发射应用到激光脉冲信号，实现光时域反射和检测光缆新路的链接，进行相应的数据分析和编码处理，从而得出故障点信息。

4.2 光时域反射仪的运用方法

4.2.1 参数设置要点

在实际故障点定位检测工作中，工作人员可根据仪器特性，保障儀器检测数据参数的规范性，因为，受到环境和人为因素的影响，其检测参数设置会有一定的误差，影响准确性，其参数主要包括折射率、分辨率以及光标，这就需要专业人员对其进行分段式定位和检测，避免误差，分辨率控制在1米，光标定位为20步为一个满格。

4.2.2 去噪处理要点

通信光缆线路故障点智能定位检测中，噪声污染是一个重要因素，为了能够准确获取故障点数据，避免因为噪声对光信号的不利影响，就需要对光源信号进行去噪处理，采用小波段变换方法对仪器曲线数据进行计算，获得不同尺度下小波段系数对应的模块数值，再进行阈值处理，对小波段重构，最终完成去噪。

在实际工作中，专业技术人员要多了解光时域反射仪的功能和使用方法，强化对仪器的测试控制，缩短检测时间，降低噪音影响。

4.2.3 奇异信号处理要点

使用光时域反射仪时，对可识别信号和异常信号做好处理，其中可供模式下的识别信息都会出现在仪器中，就是异常状态下的事变信号或者瞬态信号，进行检修过程中，对奇异信号的运用能提高检测准确率和工作效率，为工作人员检修提供便利，在工作中，如果发现可微性表述的信号函数出现中断或者导数没有连续，说明存在奇异点，所以，在进行去噪处理的时候，通过计算Lipschitz指数α，准确找出故障点定位。

5. 通信光缆故障点修复对策

5.1 OTDR技术的使用

通信光缆线路故障点检测中，OTDR技术起到了关键性作用，这对前期检测工作十分必要，OTDR可以检测光纤长度、距离、衰耗、链接质量等等，通过光纤发射光脉冲，利用端口进行信息接收、确定信息质量，在光脉冲传输中，光纤性质、弯曲度、结合点等进行反射、散射。通过反馈传输到OTDR上，随后后台会根据数据进行测量，检测光纤测试熔点值和弯曲情况，这些都会造成光能损耗，OTDR检测散射强度降低，如果脉冲遇到了连接器、光纤远端就会产生反射，根据反射光的实际情况即可得出损耗量和故障距离。

5.2 OTDR曲线分析处理

当通信光缆线路出现故障的时候，OTDR曲线会显示异常，并且提前做出告警，系统可判断故障点位置，如果曲线没有什么变化，则表示光纤故障出现在盲区中，盲区位置为10米到20米，这就要准确找出故障点的位置，对室内ODF进行检查，要检查终端盒的卡扣、尾纤盘留半径、尾纤挤压状态、拉拽情况等等，采用红笔头继续断点检查，出现了尾纤、法兰问题纪要及时更换，确保露天线缆的安全稳定。

5.3 曲线远端和实际长度不符

曲线远端和实际长度不符一个重要的原因是光纤损耗过大或者光纤断裂，在实际智能定位检测工作中，要准确找到这些故障点，对于光纤断裂情况要检测接头位置，一旦发现接头没接好，就需要打开接头盒，进行仔细排查，如果接头没有问题，就要将光纤缠绕在手指上，对光纤型号衰减测试，如果出现信号异常情况，就要找到故障点的位置，如果还有异常信号，还需要缠绕手指，直到检查出故障点，在检查的时候，要格外的仔细，按照规范操作流程来，及时将熔断点或者断裂点，及时修复，保障通信光纤线路畅通安全。

6. 总结

综上所述，通信光缆线路中故障点智能定位检测对保障信号传输至关重要，光时域反射仪作为重要的检测工具，值得推广应用，通过本文的分析，在实际故障点定位检修中，通信专业技术人员要学会运用光时域反射仪数据参数，通过小波变化模极大值进行光信号处理，实现光脉冲信号的不失真，从而准确找出故障点，做出及时处理，保障通信光缆线路传输畅通。

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