光纖鏈路的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及故障點(diǎn)的定位

           據(jù)最近消息，光纖通信技術(shù)的應(yīng)用越來越廣，制造光纖的原料的品種越來越多，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(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，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(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境。

　　隨著光纖通信技術(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、同軸電纜）相比，最大優(yōu)勢(shì)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(zhǎng)、抗干擾能力強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)可靠性高、節(jié)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(yīng)用越來越廣，制造光纖的原料的品種越來越多，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(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，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(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境。所以對(duì)于光纖鏈路進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試是十分必要的。

1.光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的目的

　　光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試是安裝和維護(hù)光纖網(wǎng)絡(luò)的必要部分，是確保電纜支持您計(jì)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(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)光纖系統(tǒng)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(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

　　目前光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)分為兩大類：光纖系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。

（1）光纖系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)

　　光纖系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是獨(dú)立于應(yīng)用的光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于不同光纖系統(tǒng)，它的測(cè)試極限值是不固定的，它是基于電纜長(zhǎng)度、適配器和接合點(diǎn)的可變標(biāo)準(zhǔn)。目前大多數(shù)光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試使用這種標(biāo)準(zhǔn)。世界范圍內(nèi)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)主要有：北美地區(qū)的EIA/TIA—568—B標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的ISO/IEC11801標(biāo)準(zhǔn)等。

（2）光纖應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)

　　光纖應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是基于安裝光纖的特定應(yīng)用的光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。每種不同的光纖系統(tǒng)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是固定的。常用的光纖應(yīng)用系統(tǒng)有：100BASE—FX、1000BASE—SX等。

3.光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

　　對(duì)于光纖系統(tǒng)需要保證的是在接收端收到的信號(hào)應(yīng)足夠大，由于光纖傳輸數(shù)據(jù)時(shí)使用的是光信號(hào)，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(duì)NEXT等參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，所以光纖系統(tǒng)的測(cè)試不同于銅導(dǎo)線系統(tǒng)的測(cè)試。

　　在光纖的應(yīng)用中，光纖本身的種類很多，但光纖及其系統(tǒng)的基本測(cè)試參數(shù)大致都是相同的。在光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，主要是對(duì)光纖的光學(xué)特性和傳輸特性進(jìn)行測(cè)試。光纖的光學(xué)特性和傳輸特性對(duì)光纖通信系統(tǒng)的工作波長(zhǎng)、傳輸速率、傳輸容量、傳輸距離、和信號(hào)質(zhì)量等有著重大影響。但由于光纖的色散、截止波長(zhǎng)、模場(chǎng)直徑、基帶響應(yīng)、數(shù)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(yīng)由光纖制造廠家進(jìn)行測(cè)試,不需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

　　在EIA/TIA—568—B中規(guī)定光纖通信鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試所需的單一性能參數(shù)為鏈路損失（衰減）。

（1）光功率的測(cè)試

　　對(duì)光纖工程最基本的測(cè)試是在EIA的FOTP-95標(biāo)準(zhǔn)中定義的光功率測(cè)試，它確定了通過光纖傳輸?shù)男盘?hào)的強(qiáng)度，還是損失測(cè)試的基礎(chǔ)。測(cè)試時(shí)把光功率計(jì)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(cè)試

　　光纖系統(tǒng)的光學(xué)連通性表示光纖系統(tǒng)傳輸光功率的能力。光纖系統(tǒng)的光學(xué)連通性是對(duì)光纖系統(tǒng)的基本要求，因此對(duì)光纖系統(tǒng)的光學(xué)連通性進(jìn)行測(cè)試是基本的測(cè)試之一。通過在光纖系統(tǒng)的一端連接光源，在另一端連接光功率計(jì)，通過檢測(cè)到的輸出光功率可以確定光纖系統(tǒng)的光學(xué)連通性。當(dāng)輸出端測(cè)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(shù)值時(shí)，則認(rèn)為這條鏈路光學(xué)不連通。進(jìn)行光學(xué)連通性的測(cè)試時(shí)，通常是把紅色激光或者其他可見光注入光纖，并在光纖的末端監(jiān)視光的輸出。如果在光纖中有斷裂或其他的不連續(xù)點(diǎn)，在光纖輸出端的光功率就會(huì)下降或者根本沒有光輸出。

（3）光功率損失測(cè)試

　　光功率損失這一通用于光纖領(lǐng)域的術(shù)語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(shù),它的單位是分貝(dB)。它表明了光纖鏈路對(duì)光能的傳輸損耗（傳導(dǎo)特性），其對(duì)光纖質(zhì)量的評(píng)定和確定光纖系統(tǒng)的中繼距離起到?jīng)Q定性的作用。光信號(hào)在光纖中傳播時(shí)，平均光功率延光纖長(zhǎng)度方向成指數(shù)規(guī)律減少。在一根光纖網(wǎng)線中,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?shù)淖畲缶嚯x就越短。衰減對(duì)所有種類的網(wǎng)線系統(tǒng)在傳輸速度和傳輸距離上都產(chǎn)生負(fù)面的影響，但因?yàn)楣饫w傳輸中不存在串?dāng)_、EMI、RFI等問題，所以光纖傳輸對(duì)衰減的反應(yīng)特別敏感。

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

　　光功率損失測(cè)試的方法類似于光功率測(cè)試，只不過是使用一個(gè)標(biāo)有刻度的光源產(chǎn)生信號(hào)，使用一個(gè)光功率計(jì)來測(cè)量實(shí)際到達(dá)光纖另一端的信號(hào)強(qiáng)度。光源和光功率計(jì)組合后稱為光損失測(cè)試器（OLTS）。

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

（4）光纖鏈路預(yù)算（OLB）

　　光纖鏈路預(yù)算是你的網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用中允許的最大信號(hào)損失量，這個(gè)值是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況和國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的損失量計(jì)算出來的。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(jì)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(nèi)。

　　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(zhǎng)度、接頭和熔接點(diǎn)數(shù)目的不定，造成光纖鏈路的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)不象雙絞線那樣是固定的，因此對(duì)每一條光纖鏈路測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)都必須通過計(jì)算才能得出。在EIA/TIA—568—B的光纖標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了光纖在各工作波長(zhǎng)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(jì)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(shù)（dB/km）×光纖長(zhǎng)度(km)

連接器衰減=連接器衰減/個(gè)×連接器個(gè)數(shù)

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

4．光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(yīng)用較多；而在長(zhǎng)距離的局域網(wǎng)主干中都使用傳統(tǒng)的激光光源，但是激光光源設(shè)備昂貴。為了能夠解決這兩種光源的缺陷，近兩年來，人們又研制出了一種新型的光源，這就是VCSEL（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）光源。

　　VCSEL是指垂直腔體表面發(fā)射激光器，是一種半導(dǎo)體類型的微激光二級(jí)管。它和目前通信設(shè)備上使用的傳統(tǒng)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(tǒng)的激光光源器件相比，VCSEL激光光源有很多優(yōu)勢(shì)：在晶片上的制造效率很高；可以使用標(biāo)準(zhǔn)的制造方法和其它元件一起制造（不需要預(yù)先制造）；封裝以及測(cè)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)，它得到了越來越廣泛的應(yīng)用，特別是在千兆網(wǎng)中的應(yīng)用。目前很多網(wǎng)絡(luò)的互連設(shè)備，如交換機(jī)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(jī)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(jì)

　　光功率計(jì)是測(cè)量光纖上傳送的信號(hào)的強(qiáng)度的設(shè)備，用于測(cè)量絕對(duì)光功率或通過一段光纖的光功率相對(duì)損耗。在光纖系統(tǒng)中，測(cè)量光功率是最基本的。光功率計(jì)的原理非常像電子學(xué)中的萬用表，只不過萬用表測(cè)量的是電子，而光功率計(jì)測(cè)量的是光。通過測(cè)量發(fā)射端機(jī)或光網(wǎng)絡(luò)的絕對(duì)功率，一臺(tái)光功率計(jì)就能夠評(píng)價(jià)光端設(shè)備的性能。用光功率計(jì)與穩(wěn)定光源組合使用，組成光損失測(cè)試器，則能夠測(cè)量連接損耗、檢驗(yàn)連續(xù)性，并幫助評(píng)估光纖鏈路傳輸質(zhì)量。

（3）光時(shí)域反射計(jì)（OTDR）

　　OTDR根據(jù)光的后向散射原理制作，利用光在光纖中傳播時(shí)產(chǎn)生的后向散射光來獲取衰減的信息，可用于測(cè)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(zhǎng)度的損耗分布情況等。從某種意義上來說，光時(shí)域反射計(jì)(OTDR)的作用類似于在電纜測(cè)試中使用的時(shí)域反射計(jì)（TDR），只不過TDR測(cè)量的是由阻抗引起的信號(hào)反射，而OTDR測(cè)量的則是由光子的反向散射引起的信號(hào)反射。反向散射是對(duì)所有光纖都有影響的一種現(xiàn)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現(xiàn)象及原因有：線路全部中斷———光板出現(xiàn)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(tǒng)信號(hào)質(zhì)量下降———出現(xiàn)誤碼告警，線路可能的原因有光纜在敷設(shè)和接續(xù)過程中，造成光纖的損傷使線路損耗時(shí)小時(shí)大。

　　在確定線路故障后，用OTDR對(duì)線路進(jìn)行測(cè)試，以確定故障的性質(zhì)和部位。必須根據(jù)OTDR測(cè)出的故障點(diǎn)到測(cè)試點(diǎn)的距離，與原始測(cè)試資料進(jìn)行核對(duì)，查出故障點(diǎn)處于個(gè)哪個(gè)區(qū)段，再通過必要的換算后，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。

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

１.正確掌握儀表的使用方法

（1）正確設(shè)置的OTDR參數(shù)

　　使用OTDR測(cè)試時(shí)，必須先進(jìn)行儀表參數(shù)設(shè)定，其中最主要是設(shè)定測(cè)試光纖的折射率和測(cè)試波長(zhǎng)。只有準(zhǔn)確地設(shè)置了測(cè)試儀表的基本參數(shù)，才能為準(zhǔn)確的測(cè)試創(chuàng)造條件。

（2）選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)試范圍檔

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

（3）應(yīng)用儀表的放大功能

　　應(yīng)用OTDR的放大功能就可將光標(biāo)準(zhǔn)確置定在相應(yīng)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(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果。

2.建立準(zhǔn)確、完整的原始資料

　　準(zhǔn)確、完整的光纜線路資料是障礙測(cè)量、定位的基本依據(jù)。因此，必須重視線路資料的收集、整理、核對(duì)工作，建立起真實(shí)、可信、完整的線路資料。在光纜接續(xù)監(jiān)測(cè)時(shí)，記錄測(cè)試端至每個(gè)接頭點(diǎn)位置的光纖累計(jì)長(zhǎng)度及中繼段光纖總衰減值，同時(shí)也將測(cè)試儀表型號(hào)、測(cè)試時(shí)折射率的設(shè)定值進(jìn)行登記。準(zhǔn)確記錄各種光纜余留。詳細(xì)記錄每個(gè)接頭坑、特殊地段、進(jìn)室等處光纜盤留長(zhǎng)度及接頭盒、終端盒等部位光纖盤留長(zhǎng)度，以便在換算故障點(diǎn)路由長(zhǎng)度時(shí)予以扣除。

3.保持測(cè)試條件的一致性

　　故障測(cè)試時(shí)應(yīng)盡量保證測(cè)試儀表型號(hào)、操作方法及儀表參數(shù)設(shè)置等的一致性，使得測(cè)試結(jié)果有可比性。因此，每次測(cè)試儀表的型號(hào)、測(cè)試參數(shù)的設(shè)置都要做詳細(xì)記錄，以便于以后利用。

4.靈活測(cè)試、綜合分析

　　故障點(diǎn)的測(cè)試要求操作人員一定要有清晰的思路和靈活的處理問題的方法。一般情況下，可在光纜線路兩端進(jìn)行雙向故障測(cè)試，并結(jié)合原始資料，計(jì)算出故障點(diǎn)的位置。再將兩個(gè)方向的測(cè)試和計(jì)算結(jié)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(zhǔn)確。當(dāng)故障點(diǎn)附近路由上沒有明顯特征、具體故障點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)無法確定時(shí)，可采用在就近接頭處測(cè)量等方法，可在初步測(cè)試的故障點(diǎn)處開挖，端站測(cè)試儀表處于實(shí)時(shí)測(cè)量狀態(tài)。

　　隨著光纖的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是FTTH的發(fā)展，對(duì)于短距離的光纖鏈路的綜合測(cè)試要求也也就日益強(qiáng)烈了。

　　為此，誕生了新一代的短鏈路光纖測(cè)試OTDR。這類OTDR不但能完成傳統(tǒng)OTDR的測(cè)試，更是由于其專為短鏈路設(shè)計(jì)的一些特性，使光纜布線系統(tǒng)的維護(hù)的測(cè)試有了向銅纜布線測(cè)試一樣的便捷和集成。新的TIATSB-140的光纜現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的規(guī)范也為這種應(yīng)用起到了良好的促進(jìn)作用。