專利名稱：光纜網絡監測系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種通信線路監測系統，特別是指一種光纜網絡監測系統及方法。包括一個光纜網絡監測中心和至少一個線路監測分系統。其中，監測中心由接收各監測終端發送的數據的通信終端和將通信終端輸出的數據進行處理的顯示管理裝置組成；線路監測分系統包括信號發送裝置，信號接收裝置，具有全程通斷信息處理和將處理數據發送到通信網絡的監測終端和至少一個能接收本監測段前各監測段通斷信息、加入本監測段通斷信息并將通斷信息向下一監測段發送的中繼監測器。其方法為將光纜網絡劃分為若干條監測線路，每條監測線路劃分為若干個監測段；線路的起始點設置信號發送裝置，未端設置信號接收裝置和監測終端，監測段其它端點各設置一個中繼監測器；中繼監測器以接力方式將本監測段和前方各監測段的通斷信息向后傳送。信號接收裝置和監測終端將接收的被監測線路各監測段通斷信息處理后，通過通信網絡發送給監測中心。監測中心的通信終端接收各線路監測終端的通斷信息數據后，由顯示管理裝置接收、記錄數據并判斷線路通斷情況，通過顯示設備顯示各條被監測線路的通斷情況。
背景技術：
光纜線路通信容量大、中繼距離長，光纖通信是目前使用最廣的有線通信方式，光纜線路縱橫交錯，形成了龐大的光纜網絡。在光纜網絡維護管理中，對線路實施實時監測和故障點定位，是保證光纜線路可靠運行和及時搶通的重要保證。目前，光纜網絡和光纜線路監測主要有四種方式一種是采用傳輸設備自帶的監測系統對在用線路進行監測，當線路中斷后設備告警，維護人員再用OTDR(光時域反射儀)判斷光纜中斷點；這種方式雖然可實現對光纜網絡的監測，但只適用于同一廠家的設備和物理上相連的線路，無法監測沒有安裝設備和暫時沒有使用的線路；通過OTDR判斷中斷點距監測點的光纖距離，只能推斷中斷點的地理區間。一種是在監測點設置發光和收光裝置，利用余纖在遠端環回，通過監測環回的收光功率判斷光纜線路通斷情況，若發現光纖中斷再用OTDR判斷光纜中斷點；這種方式只能監測某一段線路的情況，不能實現網絡監控，中斷點的地理區間也是由測出的中斷點光纖距離推斷。一種是用OTDR監測余纖對線路進行監測，并通過OTDR確定光纜中斷位置，如發明專利申請03116282.7中公開的光纜線路實時監測系統及其方法，這種方式造價高，使用壽命短，無法實現網絡監測。一種是設置監測中心和監測站，之間通過通信網聯接，監測站設置光信號發生器和光功率檢測器，利用余纖將光信號環回至光功率檢測器，判斷光纖通斷情況并將信息發送到監測中心；這種方式雖可以實現多條線路監測，但監測系統成本很高，特別是監測長距離線路(如100公里以上)成本極高；同時，受收、發光器件性能的限制，無法監測150公里以上的線路。可見監測設備成本高、故障區間定位不準、網絡監測實現困難、無法監測長距離線路、使用方式不靈活、對供電要求高等是現有光纜網絡監測系統存在的主要問題。
發明內容
為了克服現有技術不足之處而提出一種光纜網絡監測系統及方法，由監測中心和線路監測分系統組成。其中，線路監測分系統由信號發送裝置，信號接收裝置，具有通斷信息處理和將處理數據發送到通信網絡的監測終端和至少一個能接收前方各監測段的通斷信息、加入本監測段通斷信息并將通斷信息向下發送的中繼監測器組成；監測中心由接收監測終端發送的數據的通信終端和對數據進行處理、管理和顯示的顯示管理裝置組成。
其實現方法包括如下步驟1)將光纜網絡按區域和結構劃分為若干條監測線路，每條監測線路劃分為若干個監測段。
2)每條監測線路起始端設信號發送裝置，未端設信號接收裝置和監測終端，監測段其它端點設中繼監測器；中繼監測器和信號接收裝置分別監測前方相鄰的監測段的通斷情況。
3)信號發送裝置由定時器控制，定期向第一個中繼監測器發送一定時間長度的監測信號，然后進入待機狀態以節約電能。
4)中繼監測器以接力方式將本監測段和前方各監測段的通斷信息向下傳送，其方法為中繼監測器監測前方發來的信號，根據能否收到信號判斷本監測段及前方各監測段的通斷情況，并將通斷信息向下傳送；如果在設定的時間內收到信號，保持前方各監測段的通斷信息，并將本監測段的通斷信息置為通，向下一個監測段傳送。如果在定時器設定的時間內未接收到信號，則說明本監測段光纜中斷，將前方各監測段和本監測段的通斷信息設置為斷，向下一監測段發送。中繼監測器完成信息處理、發送后，進入待機狀態以節約電能，由輸入信號或定時器啟動下一個工作周期。
5)信號接收裝置接收最后一個中繼監測器發送的監測信號，根據能否收到信號判斷本監測段及前方各監測段的通斷情況。如果在設定的時間內收到信號，保持前方各監測段的通斷信息，并將本監測段的通斷信息置為通，傳送給監測終端；如果在定時器設定的時間內未接收到信號，則說明本監測段光纜中斷，將前方各監測段和本監測段的通斷信息設置為斷，傳送給監測終端。信號接收裝置完成信息接收、處理、發送后，進入待機狀態以節約電能，由輸入信號或定時器啟動下一個工作周期。
6)監測終端將信號接收裝置發送的通斷信息，按規定的數據格式處理后，通過通信網絡發送給監測中心。
7)監測中心的通信終端接收光纜網絡中各監測終端發送的監測信息數據，送至顯示管理裝置。
8)顯示管理裝置接收、記錄數據并判斷線路通斷情況，通過顯示設備顯示各條被監測線路的通斷情況。
本發明將光纜網絡劃分為監測線路并利用通信網絡傳輸監測數據，可靈活實現對整個光纜網絡的監測；將光纜線路劃分為短距離的監測段，既降低了對元器件的要求，也可準確確定光纜故障點的地理區間；使用非連續的方式對線路進行監測，既滿足了實際需要，也可大大減少耗電，簡化供電方式，延長電源的供電時間；通過中繼監測器的接力傳送，可實現長距離線路的監測。因此，本發明較現有技術有著非常明顯的優點。
圖1為信號發送裝置原理框圖。
圖2為中繼監測器原理框圖。
圖3為信號接收裝置原理框圖。
圖4為光纜網絡中各監測線路及監測段劃分示意圖；圖中將光纜網絡劃分為n條監測線路，每條光纜線路劃分為若干個監測段。
圖5為光纜網絡中信號發送裝置、中繼監測器、信號接收裝置和監測終端，以及監測中心的通信終端和顯示管理裝置設置示意圖。
圖6為一條監測線路中信號發送裝置、中繼監測器、信號接收裝置和監測終端的設置示意圖。
圖7為各定時器定時長度示意圖。其中(a)表示信號發送裝置定時長度，(b1)表示第一個中繼監測器定時長度，(bm)表示最后一個中繼監測器定時長度，(c)表示信號接收裝置定時長度。
圖8為信號發送裝置、中繼監測器、信號接收裝置工作和待機狀態時序圖。(a)表示被監測線路正常時信號發送裝置、各中繼監測器、信號接收裝置的工作和待機狀態時序圖，(b)表示第10個監測段中斷時，其后的中繼監測器、信號接收裝置的工作和待機狀態時序圖。
圖9為使用光纖作為監測信號傳輸線路時，中繼監測器在光纜接頭盒中的安裝連接示意圖。
圖10為使用光纜內導體作為監測信號傳輸線路時，中繼監測器在光纜接頭盒中的安裝連接示意圖。
具體實施例方式
下面結合圖1至圖3具體說明信號發送裝置101、中繼監測器102和信號接收裝置103的實現原理
請參考圖1為信號發送裝置101的電路原理框圖。信號發送裝置101由通斷標志產生電路201、發信號電路202、定時器203和供電電路204組成。通斷標志產生電路201在工作狀態時，產生用于表示線路中各監測段通斷狀態的通斷標志碼；發信號電路202將通斷標志碼進行調制和功率放大后，向中繼監測器102發送；監測信號發送完成后，通斷標志產生電路201輸出復位信號，控制定時器203重新計時。定時器203按照設定的時間周期，重復產生工作信號和待機信號，使信號發送裝置101周期地處于工作和待機狀態，以減少對電能的消耗。
請參考圖2為中繼監測器102的電路原理框圖。中繼監測器102由收信號電路205、通斷標志處理電路206、發信號電路202、通斷標志產生電路201、定時器203和供電電路204組成。
當收信號電路205接收到前一監測段發送的監測信號后，輸出工作狀態啟動信號和監測信號中的通斷標志碼，工作狀態啟動信號用于將通斷標志處理電路206和發信號電路202由待機狀態轉換為工作狀態，通斷標志碼送至通斷標志處理電路206，通斷標志處理電路206保持本監測段前各監測段的通斷標志碼狀態，將本監測段標志碼置為通，送至發信號電路202；如果收信號電路205在定時器203設定的時間內無輸出，定時器203輸出控制信號，啟動通斷標志產生電路201、通斷標志處理電路206和發信號電路202由待機狀態轉換為工作狀態，通斷標志產生電路201產生相應的通斷標志碼，替代收信號電路205沒有收到的通斷標志碼，送至通斷標志處理電路206，通斷標志處理電路206將本監測段和前方各監測段的通斷標志碼置為斷，送至發信號電路202；發信號電路202將通斷標志碼進行調制和功率放大后，向下一監測段發送。
監測信號發送完成后，通斷標志處理電路206輸出復位信號，控制定時器203重新計時。定時器203按照設定的時間周期，重復產生工作信號和待機信號，控制中繼監測器102周期地處于工作和待機狀態，以減少對電能的消耗。
請參考圖3為信號接收裝置103的電路原理框圖。信號接收裝置103由收信號電路205、通斷標志處理電路206、通斷標志產生電路201、定時器203和供電電路204組成。收信號電路205、通斷標志處理電路206、通斷標志產生電路210、定時器203和供電電路204的功能同中繼監測器102。
本發明的實現方法為(1)請參考圖4、圖5，按照被監控光纜網絡的結構和地理區域，將光纜網絡劃分為若干條監測線路。將每條監測線路劃分為若干監測段，監測段的長度可根據監測精度要求選擇，一般為2-10公里，太短則需要的中繼監測器102數量增多，成本增加，太長則監測精度變小，對元器件及電源要求也相應增加。
每條監測線路起始端設置信號發送裝置101，未端設置信號接收裝置103和監測終端104，監測段其它端點設置中繼監測器102，中繼監測器和信號接收裝置分別監測前方相鄰的監測段的通斷情況。監測中心設置通信終端105和顯示管理裝置106。
(2)請參考圖6，本例中假設每3公里為一個監測段，若監測線路1全長120公里，則全程共劃分為40個監測段。在線路1的起始點設置信號發送裝置101，未端設置信號接收裝置103和監測終端104，其它監測段端點各設置一個中繼監測器102，共設39個中繼監測器102，負責監測相鄰的前一監測段的通斷情況。信號發送裝置101、信號接收裝置103、中繼監測器102均可安裝于光纜接頭盒里，有條件時，信號發送裝置101、信號接收裝置103也可安裝于機房內。
(3)信號發送裝置101定期向第一個中繼監測器102發送包含通斷標志碼的監測信號。本例中假定每分鐘對線路進行一次通斷監測，則定時器203按60秒的時間周期，產生工作信號和待機信號，以控制通斷標志產生電路201和發信號電路202周期地處于工作和待機狀態。通斷標志產生電路201處于工作狀態時，根據設定的位數(本例中大于或等于40位)，產生相應的通斷標志碼，并全部置為斷狀態，由發信號電路202調制放大后向第一個中繼監測器102發送；監測信號發送完成后，通斷標志產生電路201向定時器203提供復位信號，定時器203重新開始計時，進入下一個定時周期，同時輸出待機信號，除定時器203外，其它電路進入低功耗待機狀態以節省電能。當定時器203計時到60秒后，重新輸出工作信號，啟動信號發送裝置101重復發送監測信號。
(4)請參考圖7，中繼監測器102、信號接收裝置103的定時器203的作用與信號發送裝置101的定時器203相同，產生工作、待機狀態控制信號，定時器203的定時長度沿監測方向依次增加(如信號發送裝置101定時器203的定時長度為60秒，則第一個中繼監測器102的定時長度為61秒，第二個中繼監測器102的定時長度為62秒，……，第39個中繼監測器102的定時長度為99秒，信號接收裝置103的定時長度為100秒)。
(5)中繼監測器102的收信號電路205收到前方發來的監測信號后，輸出啟動信號將通斷標志處理電路206和發信號電路202激活，由待機狀態轉為工作狀態，并輸出接收的通斷信息標志碼，通斷標志處理電路206保持前方各監測段通斷標志碼狀態并將本監測段標志碼置為通狀態，由發信號電路202向后發送。若在設定的定時長度內沒有收到前一個監測段的監測信號，說明本監測斷光纖中斷(因為已超過信號到達時間1秒)，則定時器203輸出啟動信號，將通斷標志產生電路201、將通斷標志處理電路206、發信號電路202由待機狀態轉換為工作狀態，通斷標志產生電路201產生新的通斷標志碼(同信號發送裝置101)，由通斷標志處理電路206將本監測段和前方所有監測段的通斷標志置為斷狀態，然后由發信號電路202發送。請參考圖8，(a)表示被監測線路正常時信號發送裝置、各中繼監測器、信號接收裝置的工作和待機狀態時序圖，(b)表示第10個監測段中斷時，該中繼監測器和其后的中繼監測器、信號接收裝置的工作和待機狀態時序圖。
監測信號發送完成后，通斷標志處理電路206向定時器203提供復位信號，定時器203重新開始計時，進入下一個定時周期，同時輸出待機信號，除定時器203外，其它電路進入低功耗待機狀態以節省電能。
(6)信號接收裝置103的收信號電路205收到前方最后一個中繼監測器102的監測信號后，輸出啟動信號將通斷標志處理電路206激活，由待機狀態轉為工作狀態，并將收到的前方各監測段通斷信息送至通斷標志處理電路206，通斷標志處理電路206將本監測段通斷標志置為通狀態，通過與監測終端104相連的線路將通斷標志碼送至監測終端104。
若在設定的定時長度(100秒)內沒有收到最后一個中繼監測器102的監測信號(已超時1秒)，則定時器203輸出啟動信號，將通斷標志產生電路201、通斷標志處理電路206由待機狀態啟動為工作狀態，由通斷標志產生電路201產生新的通斷標志碼(同信號發送裝置101和中繼監測器102)，通斷標志處理電路206將所有監測段通斷標志置為斷狀態，通過與監測終端104相連的線路將通斷標志碼送至監測終端104。
通斷標志碼發送完成后，通斷標志處理電路206向定時器203提供復位信號，定時器203重新開始計時，進入下一個定時周期，同時輸出待機信號，除定時器203外，其它電路進入低功耗待機狀態以節省電能。
(7)監測終端104將通斷標志碼按約定協議處理成監測中心可接受的數據，發送到通信網絡。
(8)監控中心的通信終端105實時接收從通信網絡傳來的包含各條監測線路通斷信息的數據，并將數據送至顯示管理裝置106，顯示管理裝置106接收、記錄數據并判斷線路通斷情況，通過顯示設備顯示整個光纜網絡各條線路的通斷情況。
監測終端104與監測中心可使用多種通信網絡傳輸監測數據，如通過程控電話網、因特網、GSM的GPRS、CDMA的CDMA1X等，實現監測信息傳輸等。
本發明的中繼監測器的安裝使用方式為請參考圖9，線路監測分系統使用光纖403作為監測信號傳輸線路時，中繼監測器102可安裝在光纜接頭盒401中，使用光纜402中的一根光纖403傳送監測信號，收信號電路205、發信號電路202分別與前后兩段光纜402的光纖403相連，傳輸的信號為光信號。
請參考圖10，線路監測分系統使用光纜內導體作為監測信號傳輸線路時，中繼監測器102可安裝在光纜接頭盒401中，利用光纜402的內導體404傳送監測信號，收信號電路205、發信號電路202分別與前后兩段光纜402的內導體404相連，傳輸的信號為電信號。
權利要求
1.一種光纜網絡監測系統，包括監測中心和線路監測分系統，其特征是線路監測分系統由信號發送裝置，信號接收裝置，具有通斷信息處理功能并將處理數據發送到通信網絡的監測終端和至少一個能接收本監測段前一監測段發送的線路通斷信息、加入本監測段通斷信息并將通斷信息向后發送的中繼監測器組成。
2.根據權利要求1所述的線路監測分系統，其特征是線路監測分系統對線路的監測是非連續的，具有工作和待機兩種狀態。
3.根據權利要求1所述的線路監測分系統，其特征是線路監測分系統傳輸的監測信號包含有表示各監測段通斷信息的通斷標志碼。
4.根據權利要求1所述的線路監測分系統，其特征是信號發送裝置的工作和待機狀態由定時器控制，中繼監測器和信號接收裝置的工作和待機狀態由輸入信號和定時器共同控制。
5.根據權利要求1所述的線路監測分系統，其特征是在定時器的定時長度內無監測信號輸入時，中繼監測器、信號接收裝置自行產生監測信號并將通斷狀態加入通斷信息內。
6.根據權利要求1所述的信號發送裝置，其特征是信號發送裝置包括通斷標志產生電路，產生定時器復位信號和用于表示線路中各監測段通斷狀態的通斷標志碼；發信號電路，將通斷標志碼進行調制和功率放大后，向中繼監測器發送；定時器，按照設定的時間周期，產生工作信號和待機信號，控制信號發送裝置周期地處于工作和待機狀態；供電電路。
7.根據權利要求1所述的中繼監測器，其特征是中繼監測器包括收信號電路，接收監測信號，輸出工作狀態啟動信號和監測信號包含的通斷標志碼；通斷標志處理電路，根據收信號電路有無通斷標志碼輸出，判斷本監測段的通斷情況，并將通斷信息寫入通斷標志碼中，送至發信號電路；完成后輸出定時器復位信號；發信號電路，將通斷標志碼進行調制和功率放大后，向下一監測段發送；通斷標志產生電路，受控于定時器，當定時器輸出產生通斷標志碼信號后，產生相應的通斷標志碼，替代收信號電路沒有收到的通斷標志碼；定時器，按照設定的時間周期，產生待機信號和工作信號，與收信號電路共同控制中繼監測器周期地處于工作和待機狀態；供電電路。
8.根據權利要求1所述的信號接收裝置，其特征是信號接收裝置包括收信號電路，接收監測信號，輸出工作狀態啟動信號和監測信號包含的通斷標志碼；通斷標志處理電路，根據收信號電路有無通斷標志碼輸出，判斷本監測段的通斷情況，并將通斷信息寫入通斷標志碼中，送至監測終端；完成后輸出定時器復位信號；通斷標志產生電路，受控于定時器，當定時器輸出產生通斷標志碼信號后，產生相應的通斷標志碼，替代收信號電路沒有收到的通斷標志碼；定時器，按照設定的時間周期，產生待機信號和工作信號，與收信號電路共同控制信號接收裝置周期地處于工作和待機狀態；供電電路。
9.一種光纜網絡監測系統方法，其特征是包括如下步驟(1)將光纜網絡劃分為若干條監測線路，每條監測線路劃分為若干個監測段；(2)每條監測線路起始端設信號發送裝置，未端設信號接收裝置和監測終端，監測段其它端點設中繼監測器；(3)信號發送裝置發送監測信號，中繼監測器以接力方式傳送各監測段通斷信息；(4)信號接收裝置和監測終端接收最后一個中繼監測器發送的通斷信息，進行處理后通過通信網絡發送給監測中心；(5)監測中心的通信終端接收各監測終端發送的通斷信息數據，送至顯示管理裝置；(6)顯示管理裝置接收、記錄數據并判斷整個光纜網絡中各條被監測線路的通斷情況。
10.根據權利要求9所述的接力方式傳送各監測段通斷信息，其方法為(1)中繼監測器監測前方發來的監測信號，如果在設定的時間內收到監測信號，保持監測信號中的其它監測段的通斷信息，將本監測段的通斷信息置為通，向下一個監測段傳送；(2)如果在設定的時間內未接收到監測信號，則說明本監測段光纜中斷，中繼監測器自行產生通斷信息，將前方各監測段和本監測段的通斷信息設置為斷，向下一監測段傳送。
全文摘要
本發明涉及一種光纜網絡監測系統及方法，包括監測中心和線路監測分系統。監測中心由通信終端和顯示管理裝置組成；線路監測分系統由信號發送裝置、信號接收裝置、監測終端和至少一個中繼監測器組成。其方法是1)將光纜網絡劃分為若干條監測線路，每條監測線路劃分為若干個監測段；2)線路起始端設置信號發送裝置，未端設置信號接收裝置和監測終端，監測段其它端點設置中繼監測器；3)信號發送裝置發送監測信號，中繼監測器以接力方式將各監測段通斷信息向后傳送；4)信號接收裝置和監測終端接收最后一個中繼監測器發送的通斷信息，通過通信網絡發送給監測中心；5)監測中心接收、記錄數據并判斷光纜網絡中被監測線路的通斷情況。
文檔編號H04B17/00GK1852056SQ200610081300
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月30日 優先權日2006年5月30日
發明者郭鑄文 申請人:郭鑄文