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基于OTDR的EPON在线监测和保护系统的研究

作　者: 肖天雷
导　师: 郭薇
学　校: 上海交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 以太无源光网络在线监测光时域反射仪备份保护
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

近年来，随着智能电网、远程医疗和云计算等技术的发展，“光进铜退”已经成为一个必然趋势。无源光网络(PON)，特别是以太无源光网络(EPON)，以其带宽高、抗干扰能力强、可靠性高、成本低等特点，已经成为各大运营商解决“最后一公里”问题的最佳选择之一。根据调查数据显示，光网络中大部分故障都发生在光链路上，而这些故障会影响用户的网络体验，甚至造成经济损失。随着用户维权意识的提高和相关行业标准的完善，运营商会为EPON网络故障付出越来越高的代价。所以，有效地对链路进行监测和故障定位，以及为链路配备合理的备份保护方案，以提高网络的可靠性和减小维护成本，就成为了业界所关注的一个重要课题。目前，关于基于OTDR的EPON在线监测系统的研究成果都没有同时解决曲线混叠、测试信号衰减和暗纤监测的问题。因此，本文通过改进现有的研究成果，先提出了一种结合OTDR的EPON在线监测和保护系统，并在GE Smallworld PNI的基础上开发了配套的GIS管理系统，从而形成了一套可以进行快速链路故障定位的在线监测和保护系统。该系统将在线监测与备份保护相结合，同时避免了曲线混叠、测试信号衰减和暗纤监测的问题，并采用了单位成本较低的只对馈线保护的方案。然而实验结果证明，系统虽然可以实现在线监测，但由于将OTDR作为故障侦测的手段，检测链路的时间较长，所以无法实时地发现故障，实现快速的保护切换。针对这一问题，本文提出了一套与网管系统相结合的EPON在线监测和保护系统。该系统通过EPON网管程序进行链路监测，利用SNMP协议传递告警信息，从而实现对链路故障的实时侦测。实验证明系统在继承前一个系统优点的基础上，可以实现快速的保护切换，从而解决了前一个系统中保护切换时间较长的缺点。最后，本文对研究过程中开发的GIS管理系统做了详细的说明，主要包括故障标记模块、事件管理模块和OTDR测试模块所实现的功能、算法和工作流程，并通过软件测试证明该管理系统可以响应网管告警，从而实现保护切换、故障告警等功能。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-13
图录  13-15
表录  15-16
第一章绪论  16-23
  1.1 课题背景  16-18
  1.2 以太无源光网络EPON  18-19
  1.3 0TDR技术  19-21
    1.3.1 0TDR工作原理和主要性能指标  19-20
    1.3.2 曲线分析  20-21
  1.4 本文的研究内容  21-22
  1.5 本章小结  22-23
第二章现有研究成果的分析  23-30
  2.1 传统监测方法和链路保护方式  23-24
    2.1.1 EPON传统检测方法存在的问题  23
    2.1.2 EPON 常用的链路备份保护方式  23-24
  2.2 融入OTDR的PON网络监测模式  24-25
    2.2.1 P2MF 监测模式  24-25
    2.2.2 P2P监测模式  25
  2.3 对现有研究成果的分析  25-29
    2.3.1 运用B-OTDR的监测方案  25-26
    2.3.2 利用光开关的P2P监测方案  26-27
    2.3.3 利用可调谐OTDR的监测方案  27-28
    2.3.4 带有保护功能的P2P监测方案  28-29
    2.3.5 几种方案的比较和结论  29
  2.4 本章小结  29-30
第三章结合OTDR的EPON在线监测和保护系统  30-46
  3.1 设计目的  30
  3.2 系统链路保护方案的选择  30-33
  3.3 系统架构设计  33-35
  3.4 系统的主要特点  35-36
  3.5 GIS管理系统的软件设计  36-38
    3.5.1 功能需求  36-37
    3.5.2 软件组成  37
    3.5.3 整体工作流程的设计  37-38
  3.6 实验分析  38-45
    3.6.1 实验目的  38-39
    3.6.2 针对光纤断裂故障的0TDR测试  39-40
    3.6.3 不同分光器下的0TDR测试  40-41
    3.6.4 系统对网络通信性能的影响实验  41-43
    3.6.5 系统保护切换时间的测量  43-45
    3.6.6 实验结果的总结与思考  45
  3.7 本章小结  45-46
第四章与网管系统相结合的EPON在线监测和保护系统  46-55
  4.1 设计目的  46
  4.2 网络管理系统与SNMF的协议概述  46-47
    4.2.1 网络管理系统  46-47
    4.2.2 简单网络管理协议  47
  4.3 系统架构的设计和改进  47-48
  4.4 系统的主要特点  48-49
  4.5 GIS管理系统的设计和改进  49-52
    4.5.1 控制中心SNMP单元的设计  49
    4.5.2 保护切换流程  49-50
    4.5.3 数据库组织结构的改进设计  50-51
    4.5.4 整体工作流程的设计和改进  51-52
  4.6 实验分析  52-54
    4.6.1 概述  52-53
    4.6.2 系统保护切换时间的测量  53-54
  4.7 本章小结  54-55
第五章基于GE SMALL wORLD的软件实现  55-67
  5.1 概述  55
  5.2 故障标记模块的设计和实现  55-56
  5.3 事件管理模块的设计和实现  56-57
  5.4 0TDR测试模块的设计和实现  57-63
    5.4.1 功能结构  57-58
    5.4.2 0TDR测试结果分析算法  58-60
    5.4.3 网络分析功能  60-61
    5.4.4 TCP／IP连接  61-62
    5.4.5 光开关控制界面和工作过程  62-63
  5.5 软件功能测试  63-66
    5.5.1 0TDR测试结果分析和曲线绘制功能的测试  63-64
    5.5.2 GIS管理系统的综合测试  64-66
  5.6 本章小结  66-67
第六章全文总结  67-69
  6.1 主要工作  67-68
  6.2 研究工作展望  68-69
参考文献  69-72
致谢  72-74
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  74

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