雙端假纖光纖測試在工程應(yīng)用中的技術(shù)優(yōu)勢分析

◆黃廣山

（山西省郵電建設(shè)工程有限公司 山西 030012）

1 前言

有線通信的光通信系統(tǒng)主要由傳輸設(shè)備、光傳輸介質(zhì)（光纖）、連接器（ODF）等組成。目前制約100G/400G 技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的重要因素是光衰耗的影響，以及偏振模色散PMD、色度色散CD 的精確補償。由于光通信系統(tǒng)的質(zhì)量不光取決于傳輸設(shè)備，光纖作為傳輸介質(zhì)也影響著設(shè)備系統(tǒng)的配置和在線指標(biāo)性能。而光纜光纖測試指標(biāo)的精準(zhǔn)度影響著新建工程維護富余度的預(yù)留、設(shè)備板卡的投資等。當(dāng)前100G干線傳輸系統(tǒng)中偏振模色散和色度色散可以利用設(shè)備器件補償，幾乎可以忽略其對系統(tǒng)開通的影響；因而，光纜光纖衰減指標(biāo)成為決定傳輸系統(tǒng)指標(biāo)的一個重要因素。如何提高光纜光纖測試技術(shù)水平、提高測試數(shù)據(jù)精度、減少誤差是值得探究的一個課題。

2 光纜光纖測試的方法及原理

通常提取光纜光纖的衰減指標(biāo)有3 種測試方式：截斷法、插入損耗法、后向散射法。

2.1 截斷法

截斷法是測試光纖衰減特性的基準(zhǔn)測試方法，其具體方式是在不改變注入條件時測出通過光纖兩橫截面的光功率，從而直接得到光纖衰減。該方法一般采用單端單向測試方法，該方法在實驗室采用居多，在工程中并不采用。

2.2 插入損耗法

插入損耗法是測試光纖衰減特性的替代測試方法，原理上類似于截斷法，但光纖注入端的光功率是注入系統(tǒng)輸出端的出射光功率。測得的光纖衰減中包含了連接器裝置的衰減，因此必須分別用附加連接器損耗和參考光纖段損耗對測試結(jié)果加以修正。該方法一般采用單端單向測試方法，在工程中得以大量使用，能較好地反映線路實際值，其常用的測試設(shè)備有光源及光功率計。

2.3 后向散射法

后向散射法是測試光纖衰減特性的替代測試方法，該方法從光源端測試在光纖中不同點后向散射至該光纖始端的后向散射光功率。通常這是一種單端雙向測試方法，常用的測試設(shè)備有光時域反射儀（OTDR）。

3 實際工程應(yīng)用中光纜光纖衰耗測試方法的對比分析

在工程中我們通常采用插入損耗法和后向散射法來進行光纜光纖衰耗測試。插入損耗法操作簡單，但通過多年來工程測試中我發(fā)現(xiàn)該測試方法誤差較大、穩(wěn)定性較差。首先光源光功率計器件受本身精度、氣溫等影響，測試結(jié)果可能有較大偏差；其次測試用的測試尾纖與ODF 架連接器（法蘭）也會影響測試的準(zhǔn)確度。常規(guī)的后向散射法測試因為OTDR 的測試盲區(qū)也無法保證測試精度和準(zhǔn)確性。而我研究的“雙端假纖測試”方法，是基于常規(guī)的后向散射法改進而來，改進后的測試方法更精確，技術(shù)優(yōu)勢更明顯。

下面我們對插入損耗法、光時域反射儀（OTDR）傳統(tǒng)測試方法與光時域反射儀（OTDR）雙端假纖測試方法進行分析比較：

3.1 插入損耗法測試

圖1 中，根據(jù)描述的需要，除光纜光纖及 ODF 連接器之外我定義了一個介入損耗區(qū)，這個介入損耗區(qū)是在測試時不可避免的會被人為引入的；另外還定義了4 個耦合點A、B、C、D 以及6 個事件點。圖1 中框起部分信息，插入損耗法是看不見的，這里只是表達實際測試時這部分事件是存在的，誤差就是因為看不見而產(chǎn)生的，下面細細分析。

圖1 插入損耗法測試方框圖

（1）A、B、C、D 點只要有1 個點存在異常的光損耗，操作者就無法知道插入損耗誤差是哪個點帶入的，更無法知道誤差的大小，即A 點至D 點之間全程均為事件盲區(qū)、損耗盲區(qū)，造成測試誤差不可控。

（2）假設(shè)我們要獲取光纜段B、C 兩點間的損耗值，我們是無法精確獲得的，因為存在2 個介入損耗區(qū)，而又沒法直接獲取介入插損區(qū)損耗大小，所以無法快速精準(zhǔn)獲取光纜段的光損耗。

（3）假如光纜中間存在事件3 和事件4 損耗這2 個故障事件，而這2 個故障事件嚴(yán)重影響了光纜段的指標(biāo)，光源及光功率計無法獲取事件點位置和事件損耗大小。對于光纜的故障整治僅能判斷光纜通或不通、提供全程損耗數(shù)據(jù)大小，對故障點維護而言便無能為力了。

通過上述3 點，我們不難看出采用光源及光功率計的插入損耗法測試無法找到故障點，并且由于介入損耗區(qū)的問題，光纜段的光損耗測試數(shù)值誤差較大。

3.2 光時域反射儀（OTDR）傳統(tǒng)測試方法

現(xiàn)在光時域反射儀（OTDR）體積小便于攜帶，操作簡單實用，因而在工程中被廣泛使用于維護和工程施工。OTDR 能比較準(zhǔn)確地提供光纜段的衰減指標(biāo)，還能定位故障事件位置、提供故障事件損耗值，這比光源光功率計又增強了不少。OTDR 測試方法見下圖2 光時域反射儀（OTDR）傳統(tǒng)測試方法方框圖。

圖2 光時域反射儀（OTDR）傳統(tǒng)測試方法方框圖

通過圖2 展示的信息可以看出，這種測試方法比光源及光功率計測試方法更直觀，能夠很方便地讀出故障的定位及大小。根據(jù)光時域反射儀（OTDR）的工作原理，OTDR 測試存在事件盲區(qū)和衰減盲區(qū)，這種方法也存在不容忽視的測試誤差，測試精度也無法保證。

下面簡要分析脈寬和盲區(qū)是如何影響讀數(shù)精度的。

（1）讀數(shù)誤差較大

當(dāng)我們要獲取圖2 中B、C 兩點的光纜衰減時，由于OTDR 脈寬展寬后事件盲區(qū)增大而造成A、B 兩點無法分辨，讀數(shù)起始點無法準(zhǔn)確定位，也就無法精準(zhǔn)地讀取B、C 兩點的全程光纜衰減。讀數(shù)只能從1.11 公里之外開始讀數(shù)，這樣的讀數(shù)區(qū)間不準(zhǔn)確，讀數(shù)誤差較大。

（2）容易造成B 點法蘭處耦合時插入損耗丟失和縮短光纜長度衰減區(qū)間，影響光纖衰減質(zhì)量評判。

從實際工程應(yīng)用來看，法蘭處耦合點有可能會產(chǎn)生非常大的損耗。圖2 中B、C 兩點耦合插入損耗可能造成非常糟糕的后果，有時一個耦合點耦合插入損耗可達到 1~3dB，甚至更高。通常耦合良好的情況下衰減也基本都在0.3~0.5dB 左右，所以系統(tǒng)建設(shè)中B、C 兩個耦合點插入損耗通常都會大于1dB；當(dāng)經(jīng)驗不夠豐富的測試人員測試時，如果非刻意降低脈寬就很難發(fā)現(xiàn)耦合不好的情況，這也是這種測試方法容易忽略耦合插入損耗造成測試精度不夠準(zhǔn)確的原因。

3.3 光時域反射儀（OTDR）雙端假纖測試方法

雙端假纖光纖測試方法的工作原理與OTDR 傳統(tǒng)測試原理完全一樣。但通過改進介入衰減區(qū)后可以很好地控制和解決測試誤差。通過圖3 我們來分析改進介入衰減區(qū)后測試方法存在的技術(shù)優(yōu)勢。

（1）實現(xiàn)了端到端測試，降低了誤差

通過對比圖1、圖2、圖3 的不同之處可以發(fā)現(xiàn)，圖3 中介入衰減區(qū)的尾纖已經(jīng)更換成了2.1 公里以上的假纖，在測試端和配合測試端均增加了一個介入衰減區(qū)，這是與前2 種測試方法的最大不同處。加入雙端假纖模擬了傳輸系統(tǒng)建成前線路側(cè)端到端線路側(cè)實際衰減，提高了測試準(zhǔn)確性，減少誤差。

圖3 雙端假纖光纖測試方框圖

（2）移走原有測試盲區(qū)并做可視呈現(xiàn)

在圖3 中，測試端和配合測試端將尾纖均更換成2.1 公里以上假纖盤后，相當(dāng)于將原來另兩種測試方法的測試端的A、B 兩點介入衰減區(qū)間移到了假纖上，使圖1 和圖2 中所有盲區(qū)均暴露在可識別區(qū)，C 點連接盲區(qū)也呈現(xiàn)出來。移走原有盲區(qū)解決了測試中盲區(qū)不可視的困擾。工程和維護測試人員不必多有經(jīng)驗，只要懂操作測試儀表即可甄別光纖端到端的指標(biāo)，測試變得容易可控，降低了人為因素對測試結(jié)果的影響。

（3）提高了測試和讀數(shù)精度

采用雙端假纖OTDR 測試完成的數(shù)據(jù)圖片在讀數(shù)時游標(biāo)可以從B 點反射峰的前沿開始，末端游標(biāo)可以放在C 點下降沿平滑處，這樣測試讀數(shù)界面明確清晰，可以完整地讀取B 和C 點之間全程光纜段長度和衰減值，反映了系統(tǒng)里端到端線路側(cè)真實衰減情況，從而提高了測試精準(zhǔn)度。

通過對3 種測試方法的分析比較，不難發(fā)現(xiàn)OTDR 雙端假纖測試法排除了工程測試中可能存在的連接器耦合度及測試盲區(qū)等測試誤差問題，提高了測試精度。

4 結(jié)語

雙端假纖光纖測試方法測試精度高、無測試盲區(qū)、無事件盲區(qū)、無衰減盲區(qū)、可對測試插入損耗和故障端到端進行監(jiān)控，可以降低人為失誤操作，測試方法優(yōu)點非常明顯。能準(zhǔn)確控制光纖測試數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，為日后系統(tǒng)建成后留有足夠多的系統(tǒng)維護余量，降低新建系統(tǒng)時設(shè)備投資費用。所以說雙端假纖光纖測試方法在工程應(yīng)用中有非常明顯的技術(shù)優(yōu)勢。