光纖光纜線路維護(hù)技術(shù) 第3部分：基于光傳感技術(shù)的光纜識(shí)別 征求意見稿

1GB/TXXXXX.3—XXXX光纖光纜線路維護(hù)技術(shù)第3部分：基于光傳感技術(shù)的光纜識(shí)別本文件規(guī)定了光纖光纜線路維護(hù)中光纜識(shí)別技術(shù)的術(shù)語和定義、系統(tǒng)構(gòu)成、工作原理、分類和性能要求。本文件適用于通信網(wǎng)絡(luò)中的光纖光纜線路建設(shè)和維護(hù)，其它場(chǎng)景光纖光纜線路也可參照使用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T9771(所有部分)通信用單模光纖3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1光纜識(shí)別cableidentification通過光纖傳感技術(shù)從包含有較多光纜的條件下識(shí)別出目標(biāo)光纜。4縮略語下列縮略語適用于文件。APC斜角物理接觸（AngledPhysicalContact）CO中心局房（CentralOffice）DAS分布式聲學(xué)傳感（DistributedAcousticSensing）ODF光纖配線架（OpticalDistributionFrame）5基本需求及系統(tǒng)構(gòu)成5.1基本需求在共享電桿、管道、隧道、導(dǎo)管、維護(hù)孔和手孔等電信基礎(chǔ)設(shè)施中，光纜識(shí)別技術(shù)對(duì)于光纖光纜線路的建設(shè)和維護(hù)至關(guān)重要，可以在眾多光纜中快速找到目標(biāo)光纜，大大減少交付和不可用時(shí)間，同時(shí)避免在用光纜的錯(cuò)誤操作，實(shí)現(xiàn)光纖光纜網(wǎng)絡(luò)的高效建設(shè)和維護(hù)。2GB/TXXXXX.3—XXXX在光纜識(shí)別中，位于中心局房（CO）的光學(xué)傳感設(shè)備操作員，監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)工作人員故意施加的振動(dòng)事件。光纜識(shí)別基本要求應(yīng)包括：——通過分析從暗光纖接收到的光信號(hào)來測(cè)量振動(dòng)，從而識(shí)別目標(biāo)光纜；——能夠監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)施加到目標(biāo)光纜的振動(dòng)，并且能夠消除現(xiàn)場(chǎng)工作人員處理其它光纜時(shí)產(chǎn)生的虛假振動(dòng)；——使用目標(biāo)光纜的暗光纖作為傳感光纖；——在光纜識(shí)別過程中，應(yīng)不對(duì)同一根光纜中有業(yè)務(wù)光纖上的業(yè)務(wù)造成性能劣化。5.2系統(tǒng)構(gòu)成基于光傳感技術(shù)的光纜識(shí)別，系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，中心局房?jī)?nèi)操作人員將光信號(hào)連接至ODF架上目標(biāo)光纜的某一個(gè)暗光纖上，現(xiàn)場(chǎng)操作人員在待識(shí)別光纜上施加振動(dòng)，傳感設(shè)備捕獲和分析振動(dòng)信號(hào)，有意引入的振動(dòng)信號(hào)可以很清楚的在中心局房里觀察到，從而在不影響業(yè)務(wù)的情況下識(shí)別出目標(biāo)光纜。通常基于光傳感技術(shù)測(cè)試振動(dòng)時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)會(huì)記錄到大量數(shù)據(jù)。為了減少測(cè)試時(shí)間，傳感設(shè)備操作人員和現(xiàn)場(chǎng)操作人員可借助通信手段來保證同步敲擊光纜和記錄振動(dòng)。用于光纜識(shí)別的傳感光纖應(yīng)該是采用星形或環(huán)形拓?fù)?。圖1光纜識(shí)別系統(tǒng)構(gòu)成示意5.3適用類型應(yīng)適用于地下、架空和室內(nèi)等不同應(yīng)用場(chǎng)景。應(yīng)支持不同的光纜類型，包括管道光纜、架構(gòu)光纜和室內(nèi)光纜。應(yīng)支持不同的光纖類型，包括GB/T9771(所有部分)中規(guī)定的通信用單模光纖。5.4光纜識(shí)別過程使用光學(xué)傳感進(jìn)行光纜識(shí)別的過程如下，中心局房中的傳感設(shè)備操作員將傳感設(shè)備連接到目標(biāo)光纜中的暗光纖上，并將測(cè)試光直接發(fā)射到光纖中進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)場(chǎng)工作人員選定目標(biāo)光纜并準(zhǔn)備施加人為振動(dòng)。如有必要，可將相鄰的光纜適當(dāng)分開，以防止振動(dòng)在不同光纜之間傳遞。中心局房中的操作員和現(xiàn)場(chǎng)工作人員相互溝通，以同步振動(dòng)和監(jiān)測(cè)。當(dāng)明確捕捉到人為振動(dòng)時(shí)，從而識(shí)別出目標(biāo)光纜。為了進(jìn)一步確認(rèn)，可敲擊相鄰的光纜以檢查是否捕獲到振動(dòng)。當(dāng)需要追蹤確認(rèn)目標(biāo)光纜的路由時(shí)，可在不同的位置重復(fù)上述步驟，進(jìn)行確認(rèn)。3GB/TXXXXX.3—XXXX6工作原理及分類6.1工作原理光纖傳感技術(shù)對(duì)于光纜識(shí)別非常有用，它可以實(shí)時(shí)檢測(cè)到遠(yuǎn)處光纜上的人為振動(dòng)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)操作人員在待識(shí)別光纜上施加有意振動(dòng)時(shí)，由于光彈效應(yīng)，振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致光纖雙折射，從而引起識(shí)別光信號(hào)的相位擾動(dòng)或相移。被擾動(dòng)的識(shí)別光信號(hào)（識(shí)別光信號(hào)的散射）在遠(yuǎn)端反射、光纖環(huán)回或者瑞利散射等作用下，被光學(xué)傳感設(shè)備接收，并對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析。如有必要，接收到的噪聲（環(huán)境振動(dòng)）可以通過濾波器（低通或高通濾波器）消除。光學(xué)傳感設(shè)備判斷振動(dòng)信號(hào)與人為振動(dòng)是否一致。根據(jù)工作原理，光纜識(shí)別技術(shù)分為基于干涉的光纜識(shí)別和基于反射的光纜識(shí)別。6.2基于干涉的光纜識(shí)別基于光學(xué)干涉的測(cè)量技術(shù)是光纜識(shí)別的一種候選方法。光纜識(shí)別主要利用三種效應(yīng)，即光纖的雙折射（由光彈性效應(yīng)引起）、菲涅耳反射和光纖干涉。在識(shí)別光信號(hào)是由遠(yuǎn)端反射時(shí)，應(yīng)該考慮光纖終端的端面；考慮到光纖斷面或者斜角物理接觸（APC）的弱反射會(huì)降低傳感設(shè)備的靈敏度，可以使用反射鏡來提升識(shí)別性能和能力?；诟缮娴墓饫|識(shí)別優(yōu)勢(shì)在于高靈敏度和快速響應(yīng)，因?yàn)榻邮盏降淖R(shí)別光信息是直接檢測(cè)分析的。此外，基于干涉的光纜識(shí)別傳感設(shè)備也相對(duì)簡(jiǎn)單。它的劣勢(shì)在于，接收到的光信號(hào)通常不帶有距離信息，所以在光纜上環(huán)境振動(dòng)引入的噪聲，很難被輕易清除掉。(a)單光纖測(cè)試配置(b)雙光纖測(cè)試配置圖2基于干涉的光纜識(shí)別基于干涉測(cè)量的光纜識(shí)別方法在網(wǎng)絡(luò)維護(hù)中可用于快速光纜識(shí)別，當(dāng)光纜被敲擊時(shí)，敲擊聲可以通過干涉測(cè)量信號(hào)傳輸給中心局房中的維護(hù)人員。如圖2（a）所示的單光纖場(chǎng)景中，信號(hào)從干涉儀發(fā)射到目標(biāo)光纜的光纖中，在光纜的遠(yuǎn)端反射回來，最終被干涉儀檢測(cè)到。當(dāng)光纜被敲擊時(shí)，檢測(cè)到的干擾信號(hào)會(huì)因敲擊而變化，因此可以識(shí)別目標(biāo)光纜。也可以使用同一光纜中的兩根光纖，如圖2（b）所示。對(duì)于單光纖方法，遠(yuǎn)端的反射非常重要，有時(shí)可能需要反射器來增強(qiáng)信號(hào)反射。在同一根光纜中使用兩根遠(yuǎn)端互連的光纖可以避免這個(gè)問題。4GB/TXXXXX.3—XXXX光纜識(shí)別裝置的信號(hào)波長(zhǎng)可以在不同的頻帶中工作，而C波段是首選，因?yàn)樵摬ǘ喂饫|中光纖損耗較低，例如1550nm。檢測(cè)到的長(zhǎng)度取決于識(shí)別裝置的輸出功率和靈敏度，包括室外和室內(nèi)應(yīng)用。光纜識(shí)別裝置要求如下：——中心波長(zhǎng)：1310nm或1550nm——光輸出功率：≥-5dBm；——測(cè)距范圍：≥10km。光纜識(shí)別裝置的輸出識(shí)別結(jié)果可以是音頻或圖像。對(duì)于單光纖方法，光纖鏈路期間不應(yīng)有較大的反射，這會(huì)影響識(shí)別性能。光纜上的敲擊可以通過不同的方式產(chǎn)生，包括錘子、手持電機(jī)等。當(dāng)光纜彼此靠得太近時(shí)，就會(huì)發(fā)生串?dāng)_，因此，敲擊時(shí)，目標(biāo)光纜應(yīng)與其他光纜保持一定距離。該方法適用于不同的光纜安裝環(huán)境，包括管道、架空和隧道，并適用于不同光纖。6.3基于反射的光纜識(shí)別基于反射的技術(shù)是光纜識(shí)別另一種候選方法，如圖3所示，通過比較接收到測(cè)試光的瑞利散射的強(qiáng)度或相位來分析任何點(diǎn)的振動(dòng)。如果大致知道到振動(dòng)施加位置的距離，則可以基于距離信息消除不必要點(diǎn)的環(huán)境振動(dòng)。采用基于反射的光纜識(shí)別技術(shù)，除了振動(dòng)分析外，還可以通過參考距離信息進(jìn)行多維分析，從而更準(zhǔn)確地進(jìn)行光纜識(shí)別。此外，該技術(shù)適用于單個(gè)暗光纖配置，不需要遠(yuǎn)端反射或光纖環(huán)回。缺點(diǎn)是該方法靈敏度相對(duì)較低，檢測(cè)設(shè)備復(fù)雜。圖3基于反射的光纜識(shí)別圖4顯示了基于反射技術(shù)的具有分布式聲傳感（DAS）系統(tǒng)的光纜識(shí)別配置。在中心局房中，DAS系統(tǒng)連接到光配線架中的目標(biāo)光纜的光纖?，F(xiàn)場(chǎng)工作人員通過敲擊假定沿著光纜線路的維護(hù)孔蓋來施加人為振動(dòng)。通過分析人為振動(dòng)數(shù)據(jù)，可以獲得從中心局房到目標(biāo)維護(hù)孔的實(shí)際布線路線和距離。在該測(cè)量中，即使維護(hù)孔被淹沒，也可以檢測(cè)到振動(dòng)。采用振動(dòng)識(shí)別，無需打開維護(hù)孔蓋，即可輕松識(shí)別維護(hù)目標(biāo)光纜。5GB/TXXXXX.3—XXXX圖4基于反射技術(shù)的光纖振動(dòng)傳感實(shí)現(xiàn)光纜識(shí)別脈沖作為測(cè)試光輸出，相干檢測(cè)接收來自目標(biāo)光纜中光纖的反向散射光，當(dāng)對(duì)光纜施加振動(dòng)時(shí)，反向散射光的相位和強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化。中心機(jī)房到振動(dòng)點(diǎn)的距離可通過背散射光的相位或強(qiáng)度變化的接收時(shí)間來測(cè)量。當(dāng)使用相干檢測(cè)的DAS系統(tǒng)分析在維護(hù)孔蓋產(chǎn)生的振動(dòng)數(shù)據(jù)時(shí)，輸入光需要15dBm或更高。在尋找經(jīng)過20公里以上距離或交通噪聲較大道路附近的光纜線路時(shí)，可通過采用峰值功率約25dBm的光脈沖，以提高信噪比。光脈沖寬度應(yīng)小于100ns，才可以獲得必要的空間分辨率，以便與目標(biāo)光纜附近被影響的其他光纜區(qū)分開來。由于現(xiàn)場(chǎng)工作人員撞擊維護(hù)孔蓋時(shí)聲音引起的光纜輕微振動(dòng)，預(yù)計(jì)不會(huì)干擾正在使用的鏈路。但是，如果用金屬錘敲擊金屬維修孔蓋，會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成噪音污染，因此，建議使用橡膠錘。6.4性能要求6.4.1識(shí)別工作距離識(shí)別距離范圍是沿光纖從傳感設(shè)備開始的最大距離，在該距離內(nèi)，可以在指定條件下以足夠的性能識(shí)別出振動(dòng)信號(hào)。室外光纜識(shí)別的距離范圍應(yīng)至少為10km。注：由于測(cè)量距離范圍因振動(dòng)條件、環(huán)境噪聲、光纜安裝地點(diǎn)等而異，因此最好由客6.4.2識(shí)別光信號(hào)識(shí)別光信號(hào)注入通常在局房光纖端面注入。由于使用暗光纖，可以選擇任意波長(zhǎng)作為識(shí)別光信號(hào)；考慮到1550nm波長(zhǎng)的低損耗、在同樣注入光功率下支持更遠(yuǎn)工作距離，優(yōu)選1550nm波長(zhǎng)。識(shí)別光信號(hào)的輸出功率和信噪比決定識(shí)別工作距離和識(shí)別能力。6.4.3光回?fù)p沿暗光纖的多個(gè)反射將會(huì)在接收到的光信號(hào)中產(chǎn)生噪聲，暗光纖連接處的光回?fù)p應(yīng)高于40dB。光纜識(shí)別設(shè)備與ODF間的光回?fù)p將會(huì)導(dǎo)致盲區(qū)，通常在幾百米。6.4.4與其它光纜振動(dòng)間的干涉在光纜上人為引入振動(dòng)，應(yīng)盡可能減小對(duì)光纜中承載業(yè)務(wù)的影響，也應(yīng)避免對(duì)光纜的永久性損傷?，F(xiàn)場(chǎng)操作人員在待識(shí)別光纜上引入振動(dòng)時(shí)，要盡量分離開相鄰的光纜，以避免振動(dòng)傳遞到其它相鄰光纜中。采用與環(huán)境振動(dòng)（通常由交通或風(fēng)引起）不同頻段的、一定調(diào)制頻率的有意振動(dòng)，更容易被檢測(cè)到。因此有意