光纖鏈路的現場(chǎng)測試及故障點(diǎn)的定位

光纖通信技術(shù)的應用越來(lái)越廣，制造光纖的原料的品種越來(lái)越多，光纖制作的工藝技術(shù)也有突破性的發(fā)展。光纖的新品種和新結構不斷出現，產(chǎn)品質(zhì)量也不斷的提高。一條完整的光纖鏈路的性能不僅取決于光纖本身的質(zhì)量，還取決于連接頭的質(zhì)量以及施工工藝和現場(chǎng)的環(huán)境。

隨著(zhù)光纖通信技術(shù)的快速發(fā)展，基于FTTH的寬帶網(wǎng)絡(luò )必將成為光纖通信中一個(gè)新的熱點(diǎn)。光纖是迄今為止最好的傳輸媒介，光纖接入技術(shù)與其他接入技術(shù)(如銅雙絞線(xiàn)、同軸電纜)相比，最大優(yōu)勢在于可用帶寬大。光纖接入網(wǎng)還有傳輸質(zhì)量好、傳輸距離長(cháng)、抗干擾能力強、網(wǎng)絡(luò )可靠性高、節約管道資源等特點(diǎn)，是FTTH發(fā)展動(dòng)力之所在。

光纖通信技術(shù)的應用越來(lái)越廣，制造光纖的原料的品種越來(lái)越多，光纖制作的工藝技術(shù)也有突破性的發(fā)展。光纖的新品種和新結構不斷出現，產(chǎn)品質(zhì)量也不斷的提高。但是，一條完整的光纖鏈路的性能不僅取決于光纖本身的質(zhì)量，還取決于連接頭的質(zhì)量以及施工工藝和現場(chǎng)的環(huán)境。所以對于光纖鏈路進(jìn)行現場(chǎng)測試是十分必要的。

1.光纖鏈路現場(chǎng)測試的目的

光纖鏈路現場(chǎng)測試是安裝和維護光纖網(wǎng)絡(luò )的必要部分，是確保電纜支持您計劃采用的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的一種重要方式。它的主要目的是遵循特定的標準檢測光纖系統連接的質(zhì)量，減少故障因素以及存在故障時(shí)找出光纖的故障點(diǎn)，從而進(jìn)一步查找故障原因。

2.光纖鏈路現場(chǎng)測試標準

目前光纖鏈路現場(chǎng)測試標準分為兩大類(lèi)：光纖系統標準和應用系統標準。

(1)光纖系統標準

光纖系統標準是獨立于應用的光纖鏈路現場(chǎng)測試標準。對于不同光纖系統，它的測試極限值是不固定的，它是基于電纜長(cháng)度、適配器和接合點(diǎn)的可變標準。目前大多數光纖鏈路現場(chǎng)測試使用這種標準。世界范圍內公認的標準主要有：北美地區的EIA/TIA—568—B標準和國際標準化組織的ISO/IEC11801標準等。

(2)光纖應用系統標準

光纖應用系統標準是基于安裝光纖的特定應用的光纖鏈路現場(chǎng)認測試標準。每種不同的光纖系統的測試標準是固定的。常用的光纖應用系統有：100BASE—FX、1000BASE—SX等。

3.光纖鏈路現場(chǎng)測試

對于光纖系統需要保證的是在接收端收到的信號應足夠大，由于光纖傳輸數據時(shí)使用的是光信號，因此它不產(chǎn)生磁場(chǎng)，也就不會(huì )受到電磁干擾(EMI)和射頻干擾(RFI)，不需要對NEXT等參數進(jìn)行測試，所以光纖系統的測試不同于銅導線(xiàn)系統的測試。

在光纖的應用中，光纖本身的種類(lèi)很多，但光纖及其系統的基本測試參數大致都是相同的。在光纖鏈路現場(chǎng)測試中，主要是對光纖的光學(xué)特性和傳輸特性進(jìn)行測試。光纖的光學(xué)特性和傳輸特性對光纖通信系統的工作波長(cháng)、傳輸速率、傳輸容量、傳輸距離、和信號質(zhì)量等有著(zhù)重大影響。但由于光纖的色散、截止波長(cháng)、模場(chǎng)直徑、基帶響應、數值孔徑、有效面積、微彎敏感性等特性不受安裝方法的有害影響,它們應由光纖制造廠(chǎng)家進(jìn)行測試,不需進(jìn)行現場(chǎng)測試。

在EIA/TIA—568—B中規定光纖通信鏈路現場(chǎng)測試所需的單一性能參數為鏈路損失(衰減)。

(1)光功率的測試

對光纖工程最基本的測試是在EIA的FOTP-95標準中定義的光功率測試，它確定了通過(guò)光纖傳輸的信號的強度，還是損失測試的基礎。測試時(shí)把光功率計放在光纖的一端，把光源放在光纖的另一端。

(2)光學(xué)連通性的測試

光纖系統的光學(xué)連通性表示光纖系統傳輸光功率的能力。光纖系統的光學(xué)連通性是對光纖系統的基本要求，因此對光纖系統的光學(xué)連通性進(jìn)行測試是基本的測試之一。通過(guò)在光纖系統的一端連接光源，在另一端連接光功率計，通過(guò)檢測到的輸出光功率可以確定光纖系統的光學(xué)連通性。當輸出端測到的光功率與輸入端實(shí)際輸入的光功率的比值小于一定的數值時(shí)，則認為這條鏈路光學(xué)不連通。進(jìn)行光學(xué)連通性的測試時(shí)，通常是把紅色激光或者其他可見(jiàn)光注入光纖，并在光纖的末端監視光的輸出。如果在光纖中有斷裂或其他的不連續點(diǎn)，在光纖輸出端的光功率就會(huì )下降或者根本沒(méi)有光輸出。

(3)光功率損失測試

光功率損失這一通用于光纖領(lǐng)域的術(shù)語(yǔ)代表了光纖鏈路的衰減。衰減是光纖鏈路的一個(gè)重要的傳輸參數,它的單位是分貝(dB)。它表明了光纖鏈路對光能的傳輸損耗(傳導特性)，其對光纖質(zhì)量的評定和確定光纖系統的中繼距離起到?jīng)Q定性的作用。光信號在光纖中傳播時(shí)，平均光功率延光纖長(cháng)度方向成指數規律減少。在一根光纖網(wǎng)線(xiàn)中,從發(fā)送端到接收端之間存在的衰減越大，兩者間可能傳輸的最大距離就越短。衰減對所有種類(lèi)的網(wǎng)線(xiàn)系統在傳輸速度和傳輸距離上都產(chǎn)生負面的影響，但因為光纖傳輸中不存在串擾、EMI、RFI等問(wèn)題，所以光纖傳輸對衰減的反應特別敏感。

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光功率損失測試實(shí)際上就是衰減的測試，它測試的是信號在通過(guò)光纖后的減弱。光纖比銅纜更能抵制衰減，但即使網(wǎng)絡(luò )沒(méi)有使用非常長(cháng)的光纖傳輸，仍然存在著(zhù)顯著(zhù)的損失，這不是光纖本身的問(wèn)題，而是安裝時(shí)所作的連接的問(wèn)題。光功率損失測試驗證了是否正確安裝了光纖和連接器。

光功率損失測試的方法類(lèi)似于光功率測試，只不過(guò)是使用一個(gè)標有刻度的光源產(chǎn)生信號，使用一個(gè)光功率計來(lái)測量實(shí)際到達光纖另一端的信號強度。光源和光功率計組合后稱(chēng)為光損失測試器(OLTS)。

測試過(guò)程首先應將光源和光功率計分別連接到參照測試光纖的兩端，以參照測試光纖作為一個(gè)基準，對照它來(lái)度量信號在安裝的光纖路徑上的損失。在參照測試光纖上測量了光源功率之后，取下光功率計，將參照測試光纖連同光源連接到要測試的光纖的另一端，而將光功率計連到另一端。測試完成后將兩個(gè)測試結果相比較，就可以計算出實(shí)際鏈路的信號損失。這種測試有效的測量了在光纖中和參照測試光纖所連接的連接器上的損失量。

(4)光纖鏈路預算(OLB)

光纖鏈路預算是你的網(wǎng)絡(luò )和應用中允許的最大信號損失量，這個(gè)值是根據網(wǎng)絡(luò )實(shí)際情況和國際標準規定的損失量計算出來(lái)的。一條完整的光纖鏈路包括光纖、連接器和熔接點(diǎn)，所以在計算光纖鏈路最大損失極限時(shí)，要把這些因素全部考慮在內。

光纖通信鏈路中光能損耗的起因是由光纖本身的損耗、連接器產(chǎn)生的損耗和熔接點(diǎn)產(chǎn)生的損耗三部分組成的。但由于光纖的長(cháng)度、接頭和熔接點(diǎn)數目的不定，造成光纖鏈路的測試標準不象雙絞線(xiàn)那樣是固定的，因此對每一條光纖鏈路測試的標準都必須通過(guò)計算才能得出。在EIA/TIA—568—B的光纖標準中，規定了光纖在各工作波長(cháng)下的衰減率，每個(gè)耦合器和熔接點(diǎn)的衰減，這樣用以下公式就可以計算出光纖鏈路的衰減極限值：

光纖鏈路衰減=光纖衰減+連接器衰減+熔接點(diǎn)衰減

光纖衰減=光纖衰減系數(dB/km)×光纖長(cháng)度(km)

連接器衰減=連接器衰減/個(gè)×連接器個(gè)數

熔接點(diǎn)衰減=熔接點(diǎn)衰減/個(gè)×熔接點(diǎn)個(gè)數

4.光纖鏈路現場(chǎng)測試工具

(1)光源

目前的光源主要有LED(發(fā)光二極管)光源和激光光源兩種。LED光源雖然造價(jià)比較低，但是由于LED光源的功率及其散射等性能的缺陷，在短距離的局域網(wǎng)中應用較多;而在長(cháng)距離的局域網(wǎng)主干中都使用傳統的激光光源，但是激光光源設備昂貴。為了能夠解決這兩種光源的缺陷，近兩年來(lái)，人們又研制出了一種新型的光源，這就是VCSEL(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser)光源。

VCSEL是指垂直腔體表面發(fā)射激光器，是一種半導體類(lèi)型的微激光二級管。它和目前通信設備上使用的傳統邊沿發(fā)光技術(shù)不同，它是在晶片上垂直地發(fā)光。和傳統的激光光源器件相比，VCSEL激光光源有很多優(yōu)勢：在晶片上的制造效率很高;可以使用標準的制造方法和其它元件一起制造(不需要預先制造);封裝以及測試都是在晶片上完成;傳輸速度高且耗能低，受溫度影響小?？傊?，VCSEL是一種性能好且制造成本低的新型激光光源。由于VCSEL光源的這些特點(diǎn)，它得到了越來(lái)越廣泛的應用，特別是在千兆網(wǎng)中的應用。目前很多網(wǎng)絡(luò )的互連設備，如交換機和路由器，都可以提供VCSEL光源的端口，從而使路由器和交換機的價(jià)格下降。如今使用最為廣泛的是850nm的VCSEL多模激光光源。

(2)光功率計

光功率計是測量光纖上傳送的信號的強度的設備，用于測量絕對光功率或通過(guò)一段光纖的光功率相對損耗。在光纖系統中，測量光功率是最基本的。光功率計的原理非常像電子學(xué)中的萬(wàn)用表，只不過(guò)萬(wàn)用表測量的是電子，而光功率計測量的是光。通過(guò)測量發(fā)射端機或光網(wǎng)絡(luò )的絕對功率，一臺光功率計就能夠評價(jià)光端設備的性能。用光功率計與穩定光源組合使用，組成光損失測試器，則能夠測量連接損耗、檢驗連續性，并幫助評估光纖鏈路傳輸質(zhì)量。

(3)光時(shí)域反射計(OTDR)

OTDR根據光的后向散射原理制作，利用光在光纖中傳播時(shí)產(chǎn)生的后向散射光來(lái)獲取衰減的信息，可用于測量光纖衰減、接頭損耗、光纖故障點(diǎn)定位以及了解光纖沿長(cháng)度的損耗分布情況等。從某種意義上來(lái)說(shuō)，光時(shí)域反射計(OTDR)的作用類(lèi)似于在電纜測試中使用的時(shí)域反射計(TDR)，只不過(guò)TDR測量的是由阻抗引起的信號反射，而OTDR測量的則是由光子的反向散射引起的信號反射。反向散射是對所有光纖都有影響的一種現象，是由于光子在光纖中發(fā)生反射所引起的。

光纜鏈路故障點(diǎn)的定位

光纜鏈路的故障常見(jiàn)現象及原因有：線(xiàn)路全部中斷———光板出現R-LOS告警，可能原因有光纜受外力影響被挖斷、炸斷或拉斷等;個(gè)別系統信號質(zhì)量下降———出現誤碼告警，線(xiàn)路可能的原因有光纜在敷設和接續過(guò)程中，造成光纖的損傷使線(xiàn)路損耗時(shí)小時(shí)大。

在確定線(xiàn)路故障后，用OTDR對線(xiàn)路進(jìn)行測試，以確定故障的性質(zhì)和部位。必須根據OTDR測出的故障點(diǎn)到測試點(diǎn)的距離，與原始測試資料進(jìn)行核對，查出故障點(diǎn)處于個(gè)哪個(gè)區段，再通過(guò)必要的換算后，再精確丈量其間的地面距離，直至找到故障點(diǎn)的具體位置。

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有時(shí)故障點(diǎn)與測量計算的位置相差很大。下面是提高光纜線(xiàn)路故障定位準確性的方法：

1.正確掌握儀表的使用方法

(1)正確設置的OTDR參數

使用OTDR測試時(shí)，必須先進(jìn)行儀表參數設定，其中最主要是設定測試光纖的折射率和測試波長(cháng)。只有準確地設置了測試儀表的基本參數，才能為準確的測試創(chuàng )造條件。

(2)選擇適當的測試范圍檔

對于不同的測試范圍檔，OTDR測試的距離分辨率是不同的，在測量光纖障礙點(diǎn)時(shí)，應選擇大于被測距離而又最近的測試范圍檔，這樣才能充分利用儀表的本身精度。

(3)應用儀表的放大功能

應用OTDR的放大功能就可將光標準確置定在相應的拐點(diǎn)上，使用放大功能鍵可將圖形放大到25米/格，這樣便可得到分辨率小于1米的比較準確的測試結果。

2.建立準確、完整的原始資料

準確、完整的光纜線(xiàn)路資料是障礙測量、定位的基本依據。因此，必須重視線(xiàn)路資料的收集、整理、核對工作，建立起真實(shí)、可信、完整的線(xiàn)路資料。在光纜接續監測時(shí)，記錄測試端至每個(gè)接頭點(diǎn)位置的光纖累計長(cháng)度及中繼段光纖總衰減值，同時(shí)也將測試儀表型號、測試時(shí)折射率的設定值進(jìn)行登記。準確記錄各種光纜余留。詳細記錄每個(gè)接頭坑、特殊地段、進(jìn)室等處光纜盤(pán)留長(cháng)度及接頭盒、終端盒等部位光纖盤(pán)留長(cháng)度，以便在換算故障點(diǎn)路由長(cháng)度時(shí)予以扣除。

3.保持測試條件的一致性

故障測試時(shí)應盡量保證測試儀表型號、操作方法及儀表參數設置等的一致性，使得測試結果有可比性。因此，每次測試儀表的型號、測試參數的設置都要做詳細記錄，以便于以后利用。

4.靈活測試、綜合分析

故障點(diǎn)的測試要求操作人員一定要有清晰的思路和靈活的處理問(wèn)題的方法。一般情況下，可在光纜線(xiàn)路兩端進(jìn)行雙向故障測試，并結合原始資料，計算出故障點(diǎn)的位置。再將兩個(gè)方向的測試和計算結果進(jìn)行綜合分析、比較，以使故障點(diǎn)的具體位置的判斷更加準確。當故障點(diǎn)附近路由上沒(méi)有明顯特征、具體故障點(diǎn)現場(chǎng)無(wú)法確定時(shí)，可采用在就近接頭處測量等方法，可在初步測試的故障點(diǎn)處開(kāi)挖，端站測試儀表處于實(shí)時(shí)測量狀態(tài)。

隨著(zhù)光纖的應用越來(lái)越廣泛，尤其是FTTH的發(fā)展，對于短距離的光纖鏈路的綜合測試要求也也就日益強烈了。

為此，誕生了新一代的短鏈路光纖測試OTDR。這類(lèi)OTDR不但能完成傳統OTDR的測試，更是由于其專(zhuān)為短鏈路設計的一些特性，使光纜布線(xiàn)系統的維護的測試有了向銅纜布線(xiàn)測試一樣的便捷和集成。新的TIATSB-140的光纜現場(chǎng)測試的規范也為這種應用起到了良好的促進(jìn)作用。