申 虹，沈世奎，石志堅(jiān)

（1.中國通信建設(shè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京100079；2.中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院，北京100048；3.中國聯(lián)通四川省分公司，四川成都，610000）

0 前言

光纖成為當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)普遍應(yīng)用的通信媒介，隨著“寬帶中國”戰(zhàn)略的深入實(shí)施，F(xiàn)TTx和移動(dòng)用戶急劇增加，光纖網(wǎng)絡(luò)也在大量建設(shè)；面對(duì)海量光纖資源，如何提升光纖網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)能力和手段，加快業(yè)務(wù)開通速度和網(wǎng)絡(luò)故障定位，是業(yè)內(nèi)關(guān)注的熱點(diǎn)。

1 光纖識(shí)別技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展

在光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)中，現(xiàn)場(chǎng)工程師需要在眾多光纖中找到目標(biāo)光纖，同時(shí)能夠辨別出光纖是暗光纖還是帶業(yè)務(wù)光纖，且不影響業(yè)務(wù)光纖的傳輸性能。因此光纖識(shí)別技術(shù)成為光纖網(wǎng)絡(luò)維護(hù)中的重要手段，其基本要求包括：

a）通過不同測(cè)試方法能夠從眾多光纖中找到目標(biāo)光纖。

b）不能對(duì)測(cè)試光纖造成損壞，降低其可靠性。

c）不能影響帶業(yè)務(wù)光纖的系統(tǒng)傳輸性能。

d）在有業(yè)務(wù)信號(hào)干擾的情況下，也能定位辨別出目標(biāo)光纖。

e）攜帶方便且易于操作。

光纖識(shí)別技術(shù)可以基于不同原理實(shí)現(xiàn)，包括宏彎效應(yīng)和彈光效應(yīng)等，本文重點(diǎn)介紹基于宏彎效應(yīng)的光纖識(shí)別技術(shù)。該方法利用光纖中無損的宏彎效應(yīng)，光信號(hào)在目標(biāo)光纖中傳輸時(shí)，光纖識(shí)別器彎曲目標(biāo)光纖，目標(biāo)光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)由于宏彎效應(yīng)而發(fā)生泄漏，識(shí)別器中的探測(cè)器檢測(cè)出泄露的光信號(hào)。

ITU-T L.314（光纖識(shí)別技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)）由SG15 Q17制定并于2018年10月修訂完成［1］，修訂的L.314補(bǔ)充了日本和中國的行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

目前L.314在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)、廣電網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)絡(luò)代維公司有較多應(yīng)用，但是暫無相應(yīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

2 光纖識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)

宏彎效應(yīng)是光纖的重要特性，在光纖彎曲半徑小于某些特定值時(shí)，光信號(hào)發(fā)生較多泄露，從而降低信號(hào)質(zhì)量，影響系統(tǒng)傳輸性能，因此在光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中要盡量避免出現(xiàn)宏彎效應(yīng)。針對(duì)不同光纖，在ITU-T G.652中規(guī)范了允許的最小彎曲半徑和最大宏彎損耗指標(biāo)［2］。

光纖識(shí)別技術(shù)正是利用宏彎效應(yīng)中的光信號(hào)泄露，對(duì)光纖進(jìn)行識(shí)別和檢測(cè)。不同工作波長(zhǎng)的彎曲特性不同。

光纖識(shí)別器適用于局房?jī)?nèi)、室內(nèi)和室外應(yīng)用場(chǎng)景，且為了滿足不同光纖識(shí)別需求，識(shí)別器中彎曲部分也需支持不同的光纖光纜類型，包括：

a）裸光纖（直徑典型值250μm或200μm）。b）緊套光纖/松套光纖（直徑900μm）。

c）帶狀光纖（典型到12纖）。

d）芳綸紗加強(qiáng)光纜（直徑典型值到3.0 mm）。

針對(duì)不同直徑的光纖/光纜，光纖識(shí)別器需配置不同的夾具，或同一夾具自適應(yīng)不同直徑。對(duì)于彎曲不敏感的G.657光纖［3］，需要進(jìn)一步研究。

2.1 暗光纖識(shí)別

通過光纖識(shí)別器直接檢測(cè)是否有泄露光，可以辨別被測(cè)光纖為暗光纖還是帶業(yè)務(wù)光纖，如圖1所示，單人操作即可完成。

圖1 識(shí)別暗光纖和帶業(yè)務(wù)光纖

2.2 預(yù)置耦合器在線光纖識(shí)別

在區(qū)分出暗光纖和帶業(yè)務(wù)光纖后，下一步需要在帶業(yè)務(wù)光纖中識(shí)別目標(biāo)光纖，采用在線光纖識(shí)別技術(shù)，在不影響光纖中傳輸業(yè)務(wù)的前提下識(shí)別光纖。圖2示出了基于預(yù)置耦合器的在線光纖識(shí)別技術(shù)，通過在機(jī)房ODF預(yù)置的耦合器，將識(shí)別光信號(hào)耦合進(jìn)光纖，在遠(yuǎn)端利用光纖識(shí)別檢測(cè)泄露的識(shí)別光，而不檢測(cè)業(yè)務(wù)光信號(hào)。

圖2 預(yù)置耦合器的在線光纖識(shí)別技術(shù)原理圖

該方法需要識(shí)別光光源配合使用，通常將識(shí)別光進(jìn)行特殊頻率的調(diào)制，常用頻率有270、1、2 kHz等，光纖識(shí)別需支持低頻信號(hào)檢測(cè)，這樣能保證識(shí)別器可以從信號(hào)光和識(shí)別光中辨別出識(shí)別光。識(shí)別光光源的波長(zhǎng)，取決于目標(biāo)光纖中的工作波長(zhǎng)，在L.301標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)規(guī)范［4］。

為了降低光纖識(shí)別過程對(duì)帶業(yè)務(wù)光纖中傳輸業(yè)務(wù)性能的影響，對(duì)光纖識(shí)別器的性能要求如表1所示。

表1 預(yù)置耦合器在線光纖識(shí)別技術(shù)性能要求

2.3 無預(yù)置耦合器在線光纖識(shí)別

部分光纖網(wǎng)絡(luò)在建設(shè)中并未預(yù)置耦合器，承載業(yè)務(wù)后，無法再從外部注入識(shí)別光用于在線識(shí)別，需采用無預(yù)置耦合器的光纖識(shí)別技術(shù)。由于無法注入識(shí)別光，只能檢測(cè)到泄露的業(yè)務(wù)光，通過信號(hào)發(fā)生器在業(yè)務(wù)光上引入較小幅度的周期性信號(hào)，遠(yuǎn)端的識(shí)別器可以檢測(cè)出泄露的業(yè)務(wù)光中攜帶的周期性信號(hào)，從而在線識(shí)別出目標(biāo)光纖，如圖3所示。

該方法不需要識(shí)別光光源配合，但是需要信號(hào)發(fā)生器配合，信號(hào)發(fā)生器采用低頻率小幅度的調(diào)制，常用幾赫茲的低頻率。為了降低光纖識(shí)別過程對(duì)帶業(yè)務(wù)光纖中傳輸業(yè)務(wù)性能的影響，對(duì)光纖識(shí)別器（含信號(hào)發(fā)生器）的性能要求如表2所示。

圖3 無預(yù)置耦合器的在線光纖識(shí)別技術(shù)原理圖

表2 無預(yù)置耦合器在線光纖識(shí)別技術(shù)性能要求

3 光纖識(shí)別技術(shù)在光纖網(wǎng)絡(luò)維護(hù)中的應(yīng)用

光纖識(shí)別技術(shù)在光纖網(wǎng)絡(luò)維護(hù)中得到廣泛應(yīng)用，包括城域網(wǎng)、PON網(wǎng)絡(luò)以及移動(dòng)前傳網(wǎng)等，可用于局房?jī)?nèi)以及局房至室外光交箱和分纖箱等場(chǎng)景。

3.1 單纖單向系統(tǒng)應(yīng)用

城域網(wǎng)絡(luò)中普遍采用單纖單向傳輸。為了驗(yàn)證無預(yù)置耦合器在線識(shí)別技術(shù)的性能，對(duì)2個(gè)廠家的儀表在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試配置如圖4所示，采用100 km光纖，PM-16QAM的200G信號(hào)，鏈路中配置了前置放大器（OBA）和預(yù)放大器（OPA）。

從測(cè)試結(jié)果來看，在C波段，2個(gè)儀表的引入損耗分別為1.2 dB和2.8 dB，可以識(shí)別出目標(biāo)光纖，且移去儀表后，鏈路衰減恢復(fù)初始值；另外將信號(hào)發(fā)生器放置在OBA前，光纖識(shí)別器放置于OPA后，在線光纖識(shí)別也可正常工作，表明該識(shí)別技術(shù)可以跨越光放大器工作。

3.2 單纖雙向系統(tǒng)應(yīng)用

PON網(wǎng)絡(luò)主要采用單纖雙向傳輸，包括EPON、GPON、XG（S）-PON等。隨著城域網(wǎng)絡(luò)中光纖資源限制，尤其是城域接入段，以及業(yè)務(wù)對(duì)鏈路傳輸時(shí)延對(duì)稱性等要求的提出，單纖雙向應(yīng)用也越來越多，尤其是5G網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)前傳網(wǎng)絡(luò)。

對(duì)于單纖雙向工作波長(zhǎng)在同一波段的應(yīng)用，例如同在O波段［5］，或同在C波段［6］，無預(yù)置耦合器在線識(shí)別技術(shù)可以適用；由于不同波長(zhǎng)的宏彎損耗特性不同，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，光纖宏彎損耗也越敏感，越易檢測(cè)；因此對(duì)于工作波長(zhǎng)相差較大的單纖雙向應(yīng)用，會(huì)存在長(zhǎng)波長(zhǎng)方向可以工作，短波長(zhǎng)方向無法工作的問題，有待進(jìn)一步驗(yàn)證測(cè)試。

4 結(jié)論

通信運(yùn)營(yíng)商建設(shè)和維護(hù)著無處不在的光纖光纜網(wǎng)絡(luò)，擁有海量光纖光纜資源，如何提升無源資源的管理和維護(hù)能力，是運(yùn)營(yíng)商當(dāng)前面臨的難題。快速的業(yè)務(wù)開通和故障定位是優(yōu)質(zhì)業(yè)務(wù)服務(wù)能力的保證，光纖識(shí)別技術(shù)為現(xiàn)場(chǎng)工程師光纖維護(hù)提供了一種很高效的手段。

圖4 單纖單向測(cè)試驗(yàn)證配置