◆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(bǔ)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(cè)試指標(biāo)的精準(zhǔn)度影響著新建工程維護(hù)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(bǔ)償，幾乎可以忽略其對(duì)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(gè)重要因素。如何提高光纜光纖測(cè)試技術(shù)水平、提高測(cè)試數(shù)據(jù)精度、減少誤差是值得探究的一個(gè)課題。

2 光纜光纖測(cè)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(cè)試方式：截?cái)喾?、插入損耗法、后向散射法。

2.1 截?cái)喾?/h3>

截?cái)喾ㄊ菧y(cè)試光纖衰減特性的基準(zhǔn)測(cè)試方法，其具體方式是在不改變注入條件時(shí)測(cè)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(cè)試方法，該方法在實(shí)驗(yàn)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(cè)試光纖衰減特性的替代測(cè)試方法，原理上類似于截?cái)喾ǎ饫w注入端的光功率是注入系統(tǒng)輸出端的出射光功率。測(cè)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(duì)測(cè)試結(jié)果加以修正。該方法一般采用單端單向測(cè)試方法，在工程中得以大量使用，能較好地反映線路實(shí)際值，其常用的測(cè)試設(shè)備有光源及光功率計(jì)。

2.3 后向散射法

后向散射法是測(cè)試光纖衰減特性的替代測(cè)試方法，該方法從光源端測(cè)試在光纖中不同點(diǎn)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(cè)試方法，常用的測(cè)試設(shè)備有光時(shí)域反射儀（OTDR）。

3 實(shí)際工程應(yīng)用中光纜光纖衰耗測(cè)試方法的對(duì)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(jìn)行光纜光纖衰耗測(cè)試。插入損耗法操作簡單，但通過多年來工程測(cè)試中我發(fā)現(xiàn)該測(cè)試方法誤差較大、穩(wěn)定性較差。首先光源光功率計(jì)器件受本身精度、氣溫等影響，測(cè)試結(jié)果可能有較大偏差；其次測(cè)試用的測(cè)試尾纖與ODF 架連接器（法蘭）也會(huì)影響測(cè)試的準(zhǔn)確度。常規(guī)的后向散射法測(cè)試因?yàn)镺TDR 的測(cè)試盲區(qū)也無法保證測(cè)試精度和準(zhǔn)確性。而我研究的“雙端假纖測(cè)試”方法，是基于常規(guī)的后向散射法改進(jìn)而來，改進(jìn)后的測(cè)試方法更精確，技術(shù)優(yōu)勢(shì)更明顯。

下面我們對(duì)插入損耗法、光時(shí)域反射儀（OTDR）傳統(tǒng)測(cè)試方法與光時(shí)域反射儀（OTDR）雙端假纖測(cè)試方法進(jìn)行分析比較：

3.1 插入損耗法測(cè)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(gè)介入損耗區(qū)，這個(gè)介入損耗區(qū)是在測(cè)試時(shí)不可避免的會(huì)被人為引入的；另外還定義了4 個(gè)耦合點(diǎn)A、B、C、D 以及6 個(gè)事件點(diǎn)。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(dá)實(shí)際測(cè)試時(shí)這部分事件是存在的，誤差就是因?yàn)榭床灰姸a(chǎn)生的，下面細(xì)細(xì)分析。

圖1 插入損耗法測(cè)試方框圖

（1）A、B、C、D 點(diǎn)只要有1 個(gè)點(diǎn)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(gè)點(diǎn)帶入的，更無法知道誤差的大小，即A 點(diǎn)至D 點(diǎn)之間全程均為事件盲區(qū)、損耗盲區(qū)，造成測(cè)試誤差不可控。

（2）假設(shè)我們要獲取光纜段B、C 兩點(diǎn)間的損耗值，我們是無法精確獲得的，因?yàn)榇嬖? 個(gè)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(gè)故障事件，而這2 個(gè)故障事件嚴(yán)重影響了光纜段的指標(biāo)，光源及光功率計(jì)無法獲取事件點(diǎn)位置和事件損耗大小。對(duì)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(duì)故障點(diǎn)維護(hù)而言便無能為力了。

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

3.2 光時(shí)域反射儀（OTDR）傳統(tǒng)測(cè)試方法

現(xiàn)在光時(shí)域反射儀（OTDR）體積小便于攜帶，操作簡單實(shí)用，因而在工程中被廣泛使用于維護(hù)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(jì)又增強(qiáng)了不少。OTDR 測(cè)試方法見下圖2 光時(shí)域反射儀（OTDR）傳統(tǒng)測(cè)試方法方框圖。

圖2 光時(shí)域反射儀（OTDR）傳統(tǒng)測(cè)試方法方框圖

通過圖2 展示的信息可以看出，這種測(cè)試方法比光源及光功率計(jì)測(cè)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(shí)域反射儀（OTDR）的工作原理，OTDR 測(cè)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(cè)試誤差，測(cè)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(diǎn)的光纜衰減時(shí)，由于OTDR 脈寬展寬后事件盲區(qū)增大而造成A、B 兩點(diǎn)無法分辨，讀數(shù)起始點(diǎn)無法準(zhǔn)確定位，也就無法精準(zhǔn)地讀取B、C 兩點(diǎn)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(diǎn)法蘭處耦合時(shí)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(píng)判。

從實(shí)際工程應(yīng)用來看，法蘭處耦合點(diǎn)有可能會(huì)產(chǎn)生非常大的損耗。圖2 中B、C 兩點(diǎn)耦合插入損耗可能造成非常糟糕的后果，有時(shí)一個(gè)耦合點(diǎn)耦合插入損耗可達(dá)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(gè)耦合點(diǎn)插入損耗通常都會(huì)大于1dB；當(dāng)經(jīng)驗(yàn)不夠豐富的測(cè)試人員測(cè)試時(shí)，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(cè)試方法容易忽略耦合插入損耗造成測(cè)試精度不夠準(zhǔn)確的原因。

3.3 光時(shí)域反射儀（OTDR）雙端假纖測(cè)試方法

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

（1）實(shí)現(xiàn)了端到端測(cè)試，降低了誤差

通過對(duì)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(cè)試端和配合測(cè)試端均增加了一個(gè)介入衰減區(qū)，這是與前2 種測(cè)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(shí)際衰減，提高了測(cè)試準(zhǔn)確性，減少誤差。

圖3 雙端假纖光纖測(cè)試方框圖

（2）移走原有測(cè)試盲區(qū)并做可視呈現(xiàn)

在圖3 中，測(cè)試端和配合測(cè)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(cè)試方法的測(cè)試端的A、B 兩點(diǎn)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(shí)別區(qū)，C 點(diǎn)連接盲區(qū)也呈現(xiàn)出來。移走原有盲區(qū)解決了測(cè)試中盲區(qū)不可視的困擾。工程和維護(hù)測(cè)試人員不必多有經(jīng)驗(yàn)，只要懂操作測(cè)試儀表即可甄別光纖端到端的指標(biāo)，測(cè)試變得容易可控，降低了人為因素對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。

（3）提高了測(cè)試和讀數(shù)精度

采用雙端假纖OTDR 測(cè)試完成的數(shù)據(jù)圖片在讀數(shù)時(shí)游標(biāo)可以從B 點(diǎn)反射峰的前沿開始，末端游標(biāo)可以放在C 點(diǎn)下降沿平滑處，這樣測(cè)試讀數(shù)界面明確清晰，可以完整地讀取B 和C 點(diǎn)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(shí)衰減情況，從而提高了測(cè)試精準(zhǔn)度。

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

4 結(jié)語

雙端假纖光纖測(cè)試方法測(cè)試精度高、無測(cè)試盲區(qū)、無事件盲區(qū)、無衰減盲區(qū)、可對(duì)測(cè)試插入損耗和故障端到端進(jìn)行監(jiān)控，可以降低人為失誤操作，測(cè)試方法優(yōu)點(diǎn)非常明顯。能準(zhǔn)確控制光纖測(cè)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(hù)余量，降低新建系統(tǒng)時(shí)設(shè)備投資費(fèi)用。所以說雙端假纖光纖測(cè)試方法在工程應(yīng)用中有非常明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。