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光纤是有线通信的主要载体,随着5G技术的发展,光纤还将在其前传、后传网络中发挥更加重要的作用。在通信过程中,一旦因为意外事件造成传输中断,将会产生巨大的社会影响和经济损失。因此,对光纤可能发生的意外损害进行预警和定位,保障通信网的稳定安全传输十分重要。其中光纤在线监测就是解决该问题的关键技术之一。在光纤在线监测方案中,探测光与业务信号光要使用同一个波长,不占用额外的波长资源,而且监测功能集成在传送设备中。在保证业务信号正常传输的同时,对光纤的弯折、断裂等情况进行监测、预警和定位。目前在线监测方案还主要存在着两个不足:一是动态范围不够大,在线监测性能受到业务信号的影响,动态范围和空间分辨率受限,难以实现长跨段的光纤性能监测;二是探测信号对业务信号传输时延和传输质量存在的影响过大。本论文围绕光纤线路在线监测方法及相关关键技术进行深入研究与设计,主要研究设计工作如下。1、针对光纤在线监测的基本需求,本课题提出了一种基于双向IB_OTDR的光纤在线监测方案。该方案在业务信号上叠加IB_OTDR直流探测信号,并在接收端利用两者的频率差别使用滤波器将两种信号分离,保证探测信号与业务信号之间互不影响。正反双向的IB_OTDR的探测信号错开发送,可使监测的光纤距离加倍。通过该方案,能够实现光纤在线监测的大动态范围和高空间分辨率,同时能较好保证业务信号的传输质量。2、根据双向IB_OTDR在线监测方案,完成了 DSP处理算法的设计。算法流程包括平均、滤波、做差和事件处理四个模块。针对光纤在线监测系统中事件监测范围受限问题,提出了一种基于“局部相关增强”的事件处理算法。仿真和离线实验结果表明所设计的DSP算法在能够实现大动态范围的同时,提高事件监测范围。3、采用Matlab编程完成了光纤链路在线监测仿真系统的搭建。对IB_OTDR在线监测方案所涉及的关键参数对监测性能的影响进行了仿真分析。采用VPI仿真软件仿真了探测信号对业务信号传输质量的影响,验证了 IB_OTDR光纤在线监测方案的可行性。仿真结果表明,所设计的IB_OTDR光纤在线监测方案在典型条件下能够实现双向36dB的动态范围,20m的空间分辨率。4、完成了 IB_OTDR在线监测离线实验系统的实施方案设计及搭建,实验验证了关键参数对方案性能的影响,对IB_OTDR探测信号对业务信号传输质量的影响进行了实验分析。实验结果证明,方案在实验室现有条件下能够实现双向36dB的动态范围和20m的空间分辨率。