一种光缆同路由检测装置和方法

技术领域

本发明涉及光缆同路由的识别技术，具体涉及利用分布式光纤传感的技术进行一种光缆同路由的自动检测的方法和系统。

背景技术

光缆同路由是传输组网当中造成通讯业务中断的一个非常重大的隐患。同路由隐患主要分为同缆同路由(同缆同路由)、同杆(管道)同路由、近杆(管道)同路由几类。由于光缆的无源特性，庞大的光缆“哑资源”无法实现可视化的状态管理。因此，现有资管系统中的路由信息主要依靠人工的数据录入。然而，持续的扩容建设、频发的事故维修导致光缆管线资源数据实时同步的难度越来越大，物理网络和逻辑网络的对应关系偏差也越来越大。尽管光网业务有完善的逻辑链路主备路径保护措施，一旦主备路径处于同一物理光缆，断纤事故造成的业务中断风险概率也将极大增加。但同路由光缆的核查一直缺乏有效的技术手段，多次造成网络通信业务的大面中断。

让光缆“开口说话”，是实现“同路由检测”的关键。基于瑞利后向散射的分布式光纤传感技术，可同时接入主备光缆进行高灵敏度的振动检测，能够准确识别光缆附近施工或车辆经过引发的振动等外界环境的变化，并进行相关性分析，从而自动识别任意两条业务路由是否全部或部分同路由。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种光缆同路由的方法及检测装置，用于解决现有技术存在的同路由检测痛点。本发明提出基于后向瑞利散射的分布式光纤传感技术，通过对主光缆和备份光缆周围的主动或被动的外界振动进行检测分析，用以确定主备光缆的同路由状态。

本发明的技术方案是：一种光缆同路由检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：光缆探测单元实时接收主光缆、备份光缆两条光缆的后向瑞利散射光信号；

步骤2：数据处理单元采集接收后向瑞利散射信号数据后，提取有效振动事件信号区间；在固定该区间，提取同一时间段内，两条光缆(主光缆和备份光缆)有效振动事件信号；

步骤3：对主光缆提取的有效振动事件A,备份光缆提取的有效振动事件B，做相关性分析；

步骤4：持续进行步骤2和步骤3的测试，将相关性分析结果超过同路由判定标准的光缆区间为同路由区间。

步骤5：根据步骤4中的测试结果，与资管系统中的路由数据进行对比匹配，核定同路由区间的物理位置，将主备光缆同路由的起始和结束长度在终端上显示。

本发明还公开了一种光缆同路由检测装置，包括光缆探测单元和数据处理单元；其特征在于：光缆探测单元包含2个探测通道，2个探测通道分别用于获取主光缆、备份光缆的后向瑞利散射光信号；数据处理单元用于接收采集主光缆、备份光缆的后向瑞利散射信号，分析主光缆、备份光缆周围的振动事件，通过对主、备光缆的振动信号的做相关性分析，确认主、备光缆的同路由状态。

根据如上所述的一种光缆同路由检测装置，其特征在于：光缆探测单元包括光源、调制器、光放大器和光探测器1和光探测器2，光源、调制器、光放大器顺序连接后分别与主光缆和备份光缆连接，光探测器1和光探测器2分别连接主光缆和备份光缆。

根据如上所述的一种光缆同路由检测装置，其特征在于：包括终端显示与通信设备，该设备可通过有线和无线方式与数据处理单元连接，显示判定结果并通知用户。

本发明的有益效果是：该发明提出的同路由检测方法及装置操作简单，无需运维人员外出测试，在机房内把光缆接入设备即可，极大提升同路由测试的效率和准确率。将因外界破坏导致主备光缆同时故障的现象，消除在光缆的设计实施阶段；对于已经敷设好的光缆，可进行主、备光缆的快速检测和整改，极大降低因光缆损坏导致的经济损失。

附图说明

图1为本发明装置的示意图。

图2为本发明事件判断的示意图。

图3为本发明装置的详细示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1至图3所示，本发明的一种光缆同路由检测装置，包括：光缆探测单元、数据处理单元和显示与通信设备；光缆探测单元包含2个探测通道，可以同时接入两条待测光缆，用于获取主光缆、备份光缆(或称为待测光纤1、待测光纤2)的后向瑞利散射光信号；数据处理单元用于接收采集所述的主、备光缆的后向瑞利散射信号，分析主、备光缆周围的振动事件，振动信号包含汽车、工程机械、敲击等，振动信号不限于被动源产生，也可是人为制造敲击信号，通过对主、备光缆的振动信号的做相关性分析，即可确认主、备光缆的同路由状态。本发明还可包括显示与通信设备，显示设备与数据处理单元连接，用于显示处理结果并通知终端用户。

如图3所示，本发明的光缆探测单元包括光源、调制器、光放大器和光探测器1和光探测器2，光源、调制器、光放大器顺序连接后分别与主光缆和备份光缆连接，光探测器1和光探测器2分别连接主光缆和备份光缆，这样通过光放大器输出相同光源至主光缆和备份光缆，并通过光探测器1和光探测器2获取主光缆、备份光缆的后向瑞利散射光信号。当外界扰动作用于传感光纤时,会改变传感光纤的折射率,使瑞利散射光产生强度和相位调制,通过解调光纤中后向瑞利散射光脉冲信号的强度或相位信息即可对光缆沿线的振动事件进行分布式监测。

本发明还公开了一种光缆同路由检测方法，包括以下步骤：

步骤1：记录静态环境下，主光缆的信号C1和备份光缆的信号C2，然后利用自然环境的被动源的振动或人为制造敲击的振动信号，光缆探测单元实时接收主光缆、备份光缆两条光缆的后向瑞利散射光信号，接收的主光缆信号定义为X，备份光缆的信号定义为Y；

步骤2：以主光缆的振动事件信号提取为例，数据处理单元接收后向瑞利散射信号数据后。对比分析信号X与C1的能量和平均频率差异。其中能量可选取某一时间段内，信号强度的均值标识，平均频率以同一段时间内信号的过零率标识。选取差异较大的区间，获得该区间某一时间段的时域变化信号，即为光缆的有效振动信号A。对备份光缆执行同样的操作，得到有效振动信号B。

需要知道：强度的均值和过零率是本实施例中选取的特定参数，使用其他类似的能量或者频率差异进行信号提取，应当视为不脱离本发明实质的变形和组合，这些变形和组合仍在本发明的保护范围内。

步骤3：对主光缆的振动事件A与备份光缆的振动事件B做相关性分析。具体地，首先提取振动信号的持续时间TA和TB，求取比值，然后提取信号的时频域结构特征，包含波形，和线谱等特征，然后计算这些的特征的Pearson相关系数。对持续时间，波形相关系数和线谱特征相关系数赋予不同的权重，在本实施例中分别为【0.1,0.6,0.3】，计算得到最终的相似值S，当S大于0.9时，认定A与B为同一振动事件，可判定主光缆和备光缆具有同路由区间。

Pearson相关系数运算公式如下：

其中μA和σ分别是A的均值和标准差，μB和σB是B的均值和标准差，N为A和B事件数据数量。

步骤4：持续进行步骤2和步骤3测试5小时，通过上述相关性分析方法判定相关结果为强相关的光缆区间为同路由；由于利用外界振动来作为激励源，持续时间越长，整条光缆上获取的外界振动事件样本越多，对光缆的检测也就越完整，同路由判断的准确性和定位精度越高。

根据互相分析的结果显示，事件1与事件3持续时间、波形、线谱特征均不相关，综合相似值S趋于0，事件2与事件3持续时间、波形、线谱特征相关系数均大于0.9，综合相似值趋于1，判定主光缆L1-L2与备份光缆L3-L4为同路由区间，将光缆长度位置L1-L2、L3-L4发送至终端显示。

步骤5：可根据步骤4中测试结果，与资管系统数据匹配，如资管系统中无主、备光缆的GIS地图记录，可进一步通过人工敲击确定同路由区间的物理位置。