長途線路割接測試

中國聯(lián)通安徽省分公司運行維護(hù)部 潘道倉

長途光纜線路割接日益頻繁，割接成敗直接關(guān)系網(wǎng)絡(luò)安全，其測試方法也有別與工程測試，主要包括割接前的準(zhǔn)備測試、接續(xù)中的損耗監(jiān)測、割接后的驗證測試等。

接續(xù)前的測試項目主要有：介入纜背向散射曲線和衰耗測試。

接續(xù)中的監(jiān)測主要有：接續(xù)點定位，接續(xù)損耗監(jiān)測，纖序纖芯識別。

割接后的驗證測試，也就是光路全程測試：包括對號，全程背向散射信號曲線測試，全程傳輸損耗測試。

一、儀表設(shè)置

OTDR（光時域反射儀）是光纜線路工程及維護(hù)中不可或缺的測試儀表，可對光纜接頭損耗，光路性能進(jìn)行全面測試，它能將光纖鏈路的完好情況、故障狀態(tài)，以曲線的形式清晰地顯示出來（如圖6.1），獲得長度、損耗、事件等數(shù)據(jù)，供分析參考。割接測試，要及時獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，正確引導(dǎo)割接流程，保證每個環(huán)節(jié)有序、順利、正確實施，儀表參數(shù)設(shè)置合適與否，對測試結(jié)果影響較大。

圖6.1

OTDR測試儀，主要是根據(jù)被測光纖線路，設(shè)置恰當(dāng)?shù)臏y試波長、光纖折射率、脈沖寬度、測試距離、平均化時間，方可得到比較精確的測試數(shù)據(jù)。

1.測試波長，有1310nm和1550nm兩個波長選擇。不管是光纜線路施工還是光纜維護(hù)，用OTDR測試光纜傳輸鏈路進(jìn)行背向曲線測試，通常選用1550nm波長。1310nm和1550nm兩波長測試曲線形狀是一樣的，測得接頭損耗基本相同。如果1550nm測試沒有問題，1310nm測試肯定沒有問題。由于1550nm波長對光纖彎曲損耗，比1310nm敏感得多，選擇1550nm波長測試，可以容易地發(fā)現(xiàn)光纜全程是否存在彎曲過度情況。如果發(fā)現(xiàn)曲線有較大損耗臺階，再用1310nm波長復(fù)測，臺階消失，說明該處有明顯彎曲過度，如果臺階仍然存在，該處光纜存在其它原因造成損耗大，需要排查。

2.光纖折射率。長途光纜線路用基本上都是G652和G655單模光纖光纖，它們的折射率在1.4600-1.4800之間，測試前要根據(jù)廠家提供的參考值來選定。G652光纖，在1310nm波長，一般選擇1.4680，在1550nm波長，一般選擇1.4685。折射率選擇，對測試距離影響較大。

L=CT/2n [6.1.1]

其中,C是光速，T是入射光反射回來所用的時間，n是折射率，L為光纖長度，長度與折射率成反比。

ΔL/L=Δn/n1[6.1.2]

即長度誤差與折射率誤差成正比。折射率每偏差0.001，在1KM長度大約有0.7M的誤差。

3.測試脈寬。光脈沖寬度過大會產(chǎn)生較強的菲涅爾反射，進(jìn)而加大盲區(qū)效應(yīng)。較窄的光脈沖有較小的盲區(qū)效應(yīng)，但光功率過弱，相應(yīng)的背向散射信號也弱，背向曲線起伏不平，測試誤差也大。設(shè)置脈沖寬度既要保證沒有過強的盲區(qū)，又要有足夠的分辨率，看清曲線上每一個點。只有根據(jù)光纖長度先選擇一個適當(dāng)脈寬，測試一兩次后，再調(diào)整，確定一個最佳值。

4.測試距離。即OTDR量程，也即OTDR橫坐標(biāo)能達(dá)到的最大距離，測試時應(yīng)根據(jù)被測光纖的長度選擇量程，最好是被測光纖的1.5倍。使被測曲線占到OTDR顯示屏的70%，較清楚地測試損耗和長度。

一般選擇了長度后，就默認(rèn)了一個脈寬。距離與脈寬對應(yīng)表如表6.1.1。

表6.1.1 量程與脈寬對應(yīng)表

5.平均化時間。由于背向散射光信號極其微弱，一般采用統(tǒng)計平均的方法來提高信噪比。OTDR測試曲線是對每次輸出脈沖后，反射信號的采樣，并把多次采樣做平均化處理得到，以消除一些隨機事件。平均化時間越長，噪聲電平越接近最小值，動態(tài)范圍就越大，測試精度越高。當(dāng)達(dá)到一定程度時，精度不再提高。為了提高測試速度，縮短測試時間，一般測試時間選在0.5-3min。

二、測試方法

以下簡要介紹割接過程中典型測試項目方法。

1.介入光纜反向曲線。在接續(xù)前，必須對新建介入光纜進(jìn)行反向曲線測試，檢查介入纜性能，確保割接后在網(wǎng)性能。介入光纜一般距離不長，因放纜環(huán)境、敷設(shè)技術(shù)沒有保證，或者是利舊光纜，或是拆除光纜等，其性能測試顯得更加重要。測試要在光纜敷設(shè)前和完成后都要進(jìn)行，且采用雙向測試，以避開測試盲區(qū)，防止光纜端頭附近有不良情況，特別是介入光纜在2KM以上時，其盲區(qū)可能達(dá)到5米。測試方法如圖6.2.1。測試該段曲線要平滑、無臺階。

圖6.2.1 介入光纜測試圖

2.纖號識別。長途光纜線路兩終端纖號是一一對應(yīng)，但不能保證說明線路中間接續(xù)不存在錯纖、鴛鴦纖。線路局部割接，即使按照預(yù)先設(shè)計的纖序接續(xù)，也難免出現(xiàn)原先終端纖序不一致，或因色譜不相同、或因松套纖芯不同、或因割接段中間有一個或多個接頭被去除等，這就要求割接前能準(zhǔn)確判明接續(xù)點原先纖芯的纖序。在割接有限的時間內(nèi)，要采用各種有效方法，準(zhǔn)確弄清楚纖序，避免恢復(fù)電路前，纖芯亂序而需對終端進(jìn)行繁雜調(diào)序。纖芯對號，一般有三種方法。

第一種是紅光發(fā)生器測試法?？梢杂迷?-15KM光纜纖序識別。從終端活動連接器送光，或與明示纖序點臨時連接送光，在接續(xù)點的纖頭直接看到紅光，辨別纖號。

第二種是微彎損耗識別測試法。在接頭盒或裸纖處把纖芯微彎，插入損耗，終端OTDR掃描反向曲線的變化，有明顯臺階者為所找光纖。采用這種方法，一定要選擇1550nm波長，該波長對彎曲損耗非常敏感。測試法如圖6.2.2。

圖6.2.2 彎曲損耗識別測試法

第三種是介入光纖測試法，如圖6.2.3所示。該方法在斷點處，臨時介入一段測試導(dǎo)纖，通過光纖長度的變化，來確定纖號。這種方法，需要一塊簡易儀表來判定臨時連接的好壞，費時費工。在臨時連接完好后，一定要斷開儀表，再通知終端掛表對纖，防止兩塊儀表之間互相送光，損壞儀表。

圖6.2.3 介入測試導(dǎo)纖識別法

圖6.2.4 最小二乘法

接續(xù)損耗測試。光纜工程接續(xù)，通常要求平均接續(xù)損耗在0.08dB以下，線路割接平均接續(xù)損耗小于0.1 dB。測試方法是OTDR儀表直接連接到ODF架，首先定位接續(xù)點，選用最小而懲罰或五點法精測插入損耗，測試精度都比較高，折射率、量程、脈寬、光標(biāo)定位等調(diào)整到最佳狀態(tài)。

表二

表三

最小二乘近似方法按如下的原則確定直線：標(biāo)識之間的所有測量數(shù)據(jù)到該直線的距離總偏差為最小。

如上圖所示，直線L的方程為y=a+bx，并且n個數(shù)據(jù)點（x1，y1），（x2，y2）…（xn，yn）到直線L的距離總偏差應(yīng)為最小。首先計算各點到該直線L的距離偏差（δ1,δ2,δ3,…），各偏差的表達(dá)式中包含了變量a和b，然后使各偏差的平方和E為最小，就可以求出變量a和b值，從而確定直線L。

在上述方程中，E最小化的充分必要條件見表二：

解表二方程，可得到如表三所示的變量a，b的表達(dá)式：

五點法與最小二乘法原理相同，采用五點分段統(tǒng)計直線，如圖6.2.5。

圖6.2.5 五點法

采取事件直讀測試接續(xù)損耗是錯誤的，當(dāng)測試時存在正增益情況和反射峰損耗，要正確分析和計算。

正增益損耗，即OTDR測試時，在背向散射曲線上出現(xiàn)上升的臺階，這是說明連接點之后的光纖比連接點之前的光纖產(chǎn)生更多的背向散射。事實上，光纖在連接點肯定是有損耗的，不可能有真正的正增益。如果連接的兩根光纖的背向散射系數(shù)不同或者纖芯模場直徑不同，就有可能在散射曲線上出現(xiàn)上升的臺階。遇到這種情況，應(yīng)采用雙向測試取平均值。

對于光纖連接某點（冷連接，毛細(xì)管連接）存在反射峰，說明在連接點存在菲涅爾反射。這時測試損耗的方法是，采用兩點法。即第一游標(biāo)定在反射峰前某點a，第二游標(biāo)置于反射峰后某點b,然后把OTDR顯示該兩點的損耗減去兩點之間光纖長度損耗，得到接續(xù)損耗。

其中，Sb、Sa分別是a、b點損耗，Lb、La分別是a、b點長度，Sab為a、b點兩段光纖衰耗。

3.背向散射曲線測試。接續(xù)前后，均要對全程線路進(jìn)行背向散射曲線測試，并對比前后變化，確保割接后的性能優(yōu)于割接前，或優(yōu)于割接設(shè)計指標(biāo)。測試連接圖如圖6.2.6。直接把OTDR接到ODF架，選擇合適設(shè)置（具體見上節(jié)，儀表設(shè)置），即可，一般只需單向測試。

圖6.2.6 散射曲線測試連接圖

4.全程傳輸損耗測試。全程損耗測試方法如圖6.2.7。該方法采用光源、光功率計來測試損耗，即工程竣工測試，雙向測試平均值是全程損耗的最終值。

割接測試，獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，諸如線路變動具體位置、長度，線路衰耗、曲線變化，對電路恢復(fù)的影響等，及時變更線路維護(hù)圖、線路路由圖，測試數(shù)據(jù)庫（資料），要完整地反應(yīng)到長途光纜線路維護(hù)資料中，作為后期維護(hù)、更改、檢修、大修的重要依據(jù)，這也是割接后容易忽視的一項工作。