图３

图２

图1

　　内容提要：本文通过对各种光纤通讯质量监测系统的技术性能的较为透彻分析，论述了光纤通讯质量监测系统的发展过程和未来的发展趋势，充分展示了各个时期的光纤通讯质量监测系统的不同之处和其优、缺点，从而对光纤通讯质量自动监测系统有了较为完整、充分的认识。 

　　关键词：光纤、监测、OTDR、光电转换器、插入损耗 

　　一、概述 

　　光纤传输系统需要质量监测，这已经被广泛地接受了，因为第一，光纤传输速度极高，可达40Gb/s，一旦中断，会丢失大量的信息；第二，光纤传输现在已不仅应用在通讯上，而且已经广泛地应用在商务(如电子商务，E-business),控制(如飞行器，船只，军舰的控制系统)，如果因故障而中断，会造成很大的经济，民事和军事上的损失。 

　　根据可靠性理论，绝对无故障的系统是不存在的，关键是极早发现故障的隐患，将其排除在尚未形成故障之前。正因为如此光纤通讯质量监测系统也就应运而生了，而且随着光纤传输系统的发展而不断发展。至今对于光纤通讯质量监测系统的技术要求和理论也日趋完整和成熟。 

　　自从上世纪八十年代光纤被应用于通讯系统以来，光纤通讯的质量监测系统已经历了四个阶段的发展： 

　　第一代是以OTDR为基础的光纤通讯的质量监测系统。 

　　第二代是以测量光功率为基础的光纤通讯的质量监测系统。 

　　第三代是以测量光信号幅度为基础的光纤通讯的质量监测系统。 

　　第四代是以测量光波长漂移为基础的光纤通讯的质量监测系统。 

　　每一个发展阶段都和当时的光纤传输的发展紧密地联系在一起的。下面首先简单地介绍一下光纤通讯质量监测系统的基本技术要求。 

　　二、光纤通讯质量监测系统的基本技术要求 

　　为叙述的方便把光纤通讯质量监测系统简称为QS系统。一个合格的QS系统应能满足下列的技术要求： 

　　1.全面性：一个光纤传输系统基本上由两部分组成，光端机和光纤网。因此一个QS应具有完整、全面地监测和管理这两部分的能力。 

　　2.定量性：作为一个QS系统必须要确定一个或几个传输参数，用它作为光信号的传输质量参数。这样QS能通过对该质量参数的测量和分析，来定量地显示信息传输的质量状态，诸如该质量参数的即时值与初始值比较，衰减的程度，与允许最低极限值的差额等。这样光纤通讯的质量监测与管理就基于这一个扎扎实实的定量数据的基础之上了，而不是简单的指示“正常”或“故障”。 光纤传输质量参数应当易于测量和处理，理想的参数应当是一个数据就能指示一个通道的传输质量。这个参数还应当具有通用性，即其它信息质量参数也可以从这个参数被推断出来。 

　　3.实时性：QS应能始终地、时时刻刻地、连续不断地监测光纤传输系统的运行状况，而不是断续地、即时地监测光纤传输系统。这样才能在光纤传输系统出现故障时，及时发现。 

　　4.在线性：QS应能在线地监测光纤传输的质量，这一点是光纤传输的属性决定的，由于光纤传输的保密性能较好，不能用离线或旁路的方式采集出其传输信号，因此只能用在线的方式。但在线监测不能给其传输带来任何不良的影响，而且要使光纤传输系统内，将QS引入的插入损耗降到最小。 

　　5.可靠性：QS必须满足两个可靠性要求。第一，QS本身故障率应当远远低于光纤传输系统的故障率；第二，万一QS产生了故障，这些故障对光纤传输系统不应造成影响或将影响应减小到最低的程度。换句话来讲，这就要求QS中插入光纤传输系统的光学元件数量应减到最少。 

　　6.及时性：这包含两方面的内容。第一，在正常运行过程中，QS能快速及时地指示光纤传输系统质量状况；第二，当发生故障时，QS能快速地反映并及时地检测出故障，快速地找出引发故障的原因并及时地发出报警信号。 

　　7.准确性：QS应准确地判定故障发生是在光端机的收、发端还是光纤网络。如是光端机故障，应能准确无误地判定其端口；如是光纤网络应能准确地判定发生故障的光纤，并准确地找出光缆故障点的位置。 

　　8.预警性：QS应可设置数个预告警门限值，当通讯质量参数下降到这个门限值，且尚未达到引起通信中断的情况下，QS将发出预警信号，以要求维护或作其它处理，防患于未然之间。 

　　9.预见性：根据通信质量参数的累计记录和质量退化趋势,QS就能分析每个光通道的变化和光纤的裂化、熔接点的渗漏等，预见将在何时可能会发生故障。这样可提前采取措施，防止故障发出。 

　　10.独立性：实际上这是对任何一个监测系统的基本要求，这一点也是很容易理解的：一个质量监测系统必需独立于被监测系统。同样QS也必需独立于光纤传输系统之外，在不受光纤传输系统的影响下对其进行监测。 

　　三、第一代以OTDR为基础的QS 

　　OTDR是测量光纤后向反射和散射特性的仪器。它的工作原理是向被测的光纤中发出一系列光脉冲，测量光脉冲在沿光纤向前行进时会发生后向反射和散射，把这些反射和散射信号用曲线的形式显示出来。在曲线上可得到光纤的衰减特性，熔结点和接头的位置及插入损耗，光纤终点的位置等。由于它是在时域上测量，当光纤有微弯或折断是，它可显示出其衰耗和断点的位置。