干線光纜的光纖測試問題淺析

劉東文 王會義

【摘要】 結合實際工程中高速光纖通信系統建設時的問題，對工程設計中的光纖測試工作進行分析，主要討論了高速波分系統建設時的光纖測試指標的不同要求，并對實際光纖測時經常遇到的光纖光纜終端的機械活接頭測量問題和光纜線路中的常見問題進行了分析，給出具體的測試樣圖和處理方法。

【關鍵詞】 光是與分析儀（OTDR） 波分系統 維護余量

從2002年中國電信建設了第一個10Gb/s 高速波分復用系統開始[1，2]，至2013年中國移動、中國電信、中國聯通又開始部署各自的100Gb/s高速波分復用系統，并且隨著100Gb/s商用產品成本的降低，高速光纖通信系統的部署將會迎來又一次的加速。然而，高速波分系統建設離不開光纖基礎數據的測試[3]，這對于整個光纖通信網絡的規劃和設計具有重要的意義。實際光纖測試方法有采用光纖光功率計和光接收器的雙端測試方法，也有采用光時域分析儀（OTDR）的單端測試方法。雖然光纖光功率計和光接收器測試方法可以迅速的得知光纖的衰耗信息，但其測試時所記錄的光纖信息較簡單，所以實際波分系統設計時為更為全面的獲得光纜纖芯的信息常采用OTDR作為光纖測試的主要工具。

文章結合實際10Gb/s、40Gb/s和100Gb/s高速波分系統對于光纖通信系統中的光纖鏈路指標的不同要求進行了對比，重點對便攜式光時域分析儀（OTDR）不同場景下的光線測試時出現的相關問題進行分析，并討論對于色散偏振模分析儀（PMD CD）測試的影響。例如，光纜終端損耗過大問題、光纜線路衰耗過大和光纖指標無法測試的幾種情況進行了討論，并給出了實際的光纖衰耗測試曲線樣圖和處理方法。

一、光纖測試的需求分析

針對實際10Gb/s、40Gb/s和100Gb/s高速波分系統建設時對于光纖測試指標的不同需求，結合實際商用產品的特點表1總結了這三種高速率波分系統工程建設時對于光纖衰耗要求、光纖殘余色散要求、光纖偏振模色散要求和光纖非線性容忍的要求程度（其中10Gb/s為直接接收系統， 40Gb/s分為非相干和相干系統，100Gb/s為相干接受系統）。

通過表1可知40Gb/s（非相干）高速率波分系統對于光纖殘余色散和光纖偏振模色散要求很高，這符合實際40Gb/s（非相干）波分系統建設時采用色散補償模塊總體補償后對每個信道再分別進行電域上的光纖色散補償的特點[4]。同時40Gb/s（非相干）波分系統也對光纖偏振模色散要求很高，導致也必須在系統設計時考慮。然而，40Gb/s（相干）、100Gb/s（相干）由于在接收端采用了DSP算法技術使得光纖色散和偏振模色散可以得到較好的補償，所以在相干波分系統建設時可以不考慮光纖色散和偏振模的影響。所以在波分系統前期建設論證時，對于光纜的光纖測試指標顯得尤為重要。

二、實際光纖測試常見問題

本文結合高速波分系統設計和建設的實際工程經驗，通過對于真實環境下光纖光纜終端局站的測試情況給出了幾種采用便攜式儀表（OTDR、PMD CD）的光纖實測情況。常規的OTDR測試過程中不便發現光纜兩端的機械活接頭衰耗，所以測試過程中采用2km跳接光纖作為OTDR的跳纖使用，以便發現光纜線路側法蘭盤機械接頭問題。如圖1所示給出光纖測試OTDR曲線圖（A：沒有加2km光纖的OTDR光纖測試圖；B：加入2km光纖后的OTDR后的光纖測試圖：C：OTDR測試光纖在某處損耗過大曲線）。

采用OTDR常規方式測試光纖時，可以方便的獲得的光纜光纖的長度、平均損耗、總損耗等光纖質量的情況，如圖1（A）所示。但由于OTDR本身存在測試盲區，使得光纜成端的機械活接頭損耗信息不能夠較為準確的在曲線中反映。所以采用了2km光纖作為OTDR的跳纖，如圖1（B）中所示的多次測試結果，可以判斷采用額外的光跳纖能夠測試出光纜終端側法蘭盤機械活接頭的平均損耗為0.453dB。同時，與采用光纖光功率計的多次測試結果對比發現誤差很小。所以該方法可以作為一種快速的判斷光纜兩端的機械活接頭是否符合標準要求[5]的一種簡易方法。考慮到實際的光纜光纖可能受到外界或自身的影響[6]，導致OTDR曲線偶爾會出現圖1（C）中的現象，并從多次實際測試結果分析，此時很有可能導致正向的光纖色散和偏振模色散均無法測試（對比PMD CD儀表提示“在8.67km處存在非反射斷面或非UPC斷面”，并與OTDR測試的故障點距離基本一致）。所以，實際工程中應該在該問題光纖對端對光纖再次進行測試，并做好記錄報給維護相關單位或人員。尤其在40Gb/s（非相干）波分系統建設時需要特別注意，如不能夠改用其它非反射式PMD CD，則建議盡量測試其余剩余纖芯，以避免后期問題的出現。同時，對于圖2所示光纖測試OTDR曲線，在11.30km處的損耗為4.981dB，此時應順便測試該光纜的其余空余纖芯，以便于排除是光纜出現故障還是僅該纖芯出現問題，并需及時提示現場維護人員對光纜進行整治。此時測光纖的色度色素和偏振模色散時該光纖的兩段的PMD CD無法測試的問題。

三、結論

考慮到高速波分系統建設和承載高速波分系統的光纜情況，尤其是中國電信和中國聯通的部分干線光纜的使用年限已接近或超過20年，部分光纜資源不可避免會存在光纜纖芯質量劣化的情況，所以實際光線測試人員應該及時的發現光纜終端損耗過大、光纜線路衰耗過大和光纖指標無法測試等這些問題，避免出現由于光線測試基礎數據有誤或光線測試發現的問題未能及時反饋導致波分系統建設延誤的問題。同時，由于導致光纖光纜產生的故障的因素很多（接頭盒進水、應力導致的微彎、光纜光纖自身老化等），所以應加強光纖測試人員的培訓，使其掌握多種光纖測試的方法和實際光纖測試問題的分析手段，從而減少或避免操作上的失誤所導致測試有誤的問題出現。