光時域反射儀在光纜網(wǎng)絡(luò)維護(hù)中的使用及常見故障分析

□陳玖根

欄目責(zé)編：肖 月

光時域反射儀（Opticaltimedomainreflectometer，簡稱“OTDR”）是保障光網(wǎng)絡(luò)安全暢通，準(zhǔn)確測量光纖傳輸特性的工具。它能夠測得光鏈路各種參數(shù)并進(jìn)行分析，比如纖長和事件點的位置、光纖的衰減和衰減分布情況、光纖的接頭損耗、光纖全回?fù)p等的測量。

光時域反射儀簡介

OTDR的工作原理類似雷達(dá)，通過激光二極管與脈沖發(fā)生器將光能量入射到光纖內(nèi)，脈沖信號在光纖傳送中遇到斷點、接頭等強(qiáng)反射物時會向OTDR反射很強(qiáng)的回波信號。反射光能量從入射光信號內(nèi)分離出來，并送到光電二極管。光信號被轉(zhuǎn)換為電信號，被放大、采樣并顯示在顯示器上。OTDR的主要指標(biāo)包括動態(tài)范圍、盲區(qū)、分辨率、精度等。

OTDR參數(shù)的設(shè)定對其測試波形曲線及事件的影響

入射電平。入射電平是指OTDR入射到被測光纖內(nèi)的功率電平。入射電平越高，動態(tài)范圍越高；入射電平低，則OTDR波形曲線將會包含噪聲，測量精度將會降低。發(fā)射條件不好是造成入射電平和折射精度降低的主要原因。本人在實踐中得出的結(jié)論是：連接器端面出現(xiàn)灰塵以及光纖尾纖被損壞或者質(zhì)量低是入射電平低的主要原因。特別指出的一點是一個光系統(tǒng)內(nèi)的所有物理鏈接點都要無灰塵，因為在單模光纖系統(tǒng)中，芯徑小于10μm，因此即使是4μm的灰塵點都會引起嚴(yán)重的入射電平的劣化。

OTDR波長。光系統(tǒng)的性能與其傳輸波長直接相關(guān)，不同波長會顯示不同損耗特性。所以，在光網(wǎng)絡(luò)中如果采用的傳輸設(shè)備為1550nm的激光光源設(shè)備，則在OTDR測試中必須選擇1550nm模式進(jìn)行測試。如誤用1310nm模式進(jìn)行測試的話，則不能真實反映該段線路的實際衰減情況，找不出真正的線路故障損耗原因。

脈沖寬度、范圍、平均。選擇的脈寬越小，動態(tài)范圍越小，測試距離越短，盲區(qū)也相應(yīng)變小，分辨率變好。范圍是OTDR能夠獲得數(shù)據(jù)采樣的最大距離，范圍越大，OTDR能夠?qū)⒚}沖沿光纖發(fā)送的距離越長。平均是一個過程，通過此過程，每個讀取點被重復(fù)采樣，結(jié)果被平均，以便提高噪聲比。根據(jù)上述三個參數(shù)，本人在實際操作中通常首先通過OTDR的自動測試功能大概確定被測光纖的長度，然后再調(diào)回手動模式來選擇合適的測試距離和匹配的脈寬及合適的讀取時間或平均數(shù)。通常情況下范圍被設(shè)置為與光纖兩端之間距離的兩倍，如果被測光纖上沒有找到相應(yīng)的衰減點位，可以再增加測試時間或者提高平均數(shù)，因為在隨機(jī)噪聲條件下時間越長或平均數(shù)越高，波形曲線會顯示更多的信號。

折射指數(shù)、后向散射系數(shù)。折射指數(shù)（N）與距離測量直接相關(guān)。目前我們一般均采用1310nm折射率為1.4677，1550nm折射率為1.468325，但采用光纜出廠的折射指數(shù)更能準(zhǔn)確反映光纖長度。后向散射系數(shù)（K）為OTDR提供一個給定光纖的相對后向散射電平。該系數(shù)在出廠時已設(shè)置，我們一般不改。因為改變該系數(shù)將會影響所報告的反射值以及光回?fù)p。

OTDR故障判斷及測試中常見故障分析

一、OTDR常見故障。

1．黑屏或設(shè)備無法開機(jī)，原因是電池電量耗盡。解決辦法是為電池充電或接外接電源。2．啟動后顯示屏幕不清，原因是亮度設(shè)置不正確。解決辦法是進(jìn)入設(shè)置菜單，調(diào)整屏幕亮度。3．開機(jī)無法初始化，原因是現(xiàn)在機(jī)器均為模塊化集成，使用、運輸過程中震松或接觸面被灰塵腐蝕、氧化等。解決辦法是重新拔插相關(guān)模塊或用無水乙醇擦拭接觸端面。4．測試時發(fā)現(xiàn)測試不出、波形不直（鋸齒波）等現(xiàn)象，原因一般是光纖連接問題，如使用不當(dāng)?shù)墓饫w接頭（OTDR內(nèi)置端面一般為UPC端面，不能用有線電視所采用的APC端面的尾纖頭直接測量，要采用APC轉(zhuǎn)UPC端面尾纖頭測試）、連接器清潔不良、連接器老化或連接不可靠、連接器未對準(zhǔn)等。解決的辦法是更換光纖跳線、清潔或更換連接器、重新連接或更換連接器。

二、測試參數(shù)設(shè)置問題。

1．軌跡曲線顯示過短，測量時間過長，原因是設(shè)置的測試距離過長。解決辦法是根據(jù)光纖實際長度或自動測量模式測得的長度，設(shè)置合適的長度范圍。2．測量事件不全，原因是脈寬太大。解決辦法是選擇小一級的脈寬量程，并適當(dāng)增加測試時間。3．軌跡顯示不全，測試失敗，原因是設(shè)置的測試距離過短。解決辦法是將測試距離設(shè)置為大于或等于光纖的實際長度，一般短距離時設(shè)置長度為實際長度的兩倍。4．軌跡噪聲太大，原因是脈寬太小，掃描時間不夠。解決辦法是適當(dāng)增大脈寬，將平滑功能設(shè)置為高。

三、需要注意的問題。

1．通過OTDR波形顯示可以簡單判斷光纖質(zhì)量的優(yōu)劣。正常情況下，單盤或幾盤光纜斜率基本一致且波形平滑下降，光纖質(zhì)量嚴(yán)重劣化時曲線波形則為不規(guī)則形狀（呈鋸齒狀），斜率起伏較大，彎曲或呈弧狀。

2．波長的選擇和單雙向測試。目前有線電視網(wǎng)絡(luò)常用的波長一般為1310nm和1550nm，其中1550波長測試距離更遠(yuǎn)，1550nm比1310nm光纖對彎曲更敏感，1550nm比1310nm單位長度衰減更小，1310nm比1550nm測的熔接或連接器損耗更高。在實際的光纜維護(hù)工作中一般對兩種波長都進(jìn)行測試、比較。對于正增益現(xiàn)象和超過距離線路均須進(jìn)行雙向測試分析計算（一般熔接點實際衰減為[a+b]/2），才能獲得較為真實的測試結(jié)論。

3．接頭清潔。光纖活接頭接入OTDR前，必須認(rèn)真清潔，包括OTDR的輸出接頭和被測接頭，否則插入損耗太大，測量不準(zhǔn)、曲線噪音多甚至不能測量，還有可能損壞OTDR、磨花尾纖頭。避免用無水乙醇以外的其他清洗劑或折射率匹配液清洗，因為它們可使光纖連接器（尾纖頭）內(nèi)粘合劑溶解。

4．折射率與散射系數(shù)的校正。就光纖長度測量而言，折射系數(shù)每0.01的偏差會引起每公里約7米的誤差，因此對于較長的光纜，應(yīng)采用光纜廠家提供的折射率值。

5．鬼影的識別與處理。在OTDR曲線上的尖峰有時是由于離入射端較近（一般是被測長度范圍設(shè)置不正確）且強(qiáng)的反射引起的回波，這種尖峰被稱之為鬼影。識別鬼影：曲線上鬼影處未引起明顯損耗；沿曲線鬼影與始端的距離是強(qiáng)反射事件與始端距離的倍數(shù)，成對稱狀。消除鬼影：選擇短脈沖寬度，在強(qiáng)反射前端(如OTDR輸出端)中增加衰減。若引起鬼影的事件位于光纖終結(jié)，可“打小彎”以衰減反射回始端的光。

6．正增益現(xiàn)象處理。在OTDR曲線上可能會產(chǎn)生正增益現(xiàn)象。正增益是由于在熔接點之后的光纖比熔接點之前的光纖產(chǎn)生更多的后向散光而形成的。事實上，光纖在這一熔接點上是熔接損耗的。常出現(xiàn)在不同模場直徑或不同后向散射系數(shù)的光纖的熔接過程中，因此，需要在兩個方向測量并對結(jié)果取平均作為該熔接損耗。在實際的光纜維護(hù)中，也可采用≤0.08dB即為合格的簡單原則。

7．假纖的使用。假纖是一段用于連接OTDR與待測光纖、長約300～1000m不等（可根據(jù)需要選擇長度）的光纖，其主要作用為：前端盲區(qū)處理和終端連接器插入測量。一般來說，OTDR與待測光纖間的連接器引起的盲區(qū)最大。在光纖實際測量中，在OTDR與待測光纖間加接一段過渡光纖，使前端盲區(qū)落在過渡光纖內(nèi)，而待測光纖始端落在OTDR曲線的線性穩(wěn)定區(qū)。光纖系統(tǒng)始端連接器插入損耗可通過OTDR加一段過渡光纖來測量。如要測量首、尾兩端連接器的插入損耗，可在每端都加一過渡光纖。

8．切勿將負(fù)載信號光纖連接至OTDR端口，強(qiáng)度超過-30dBm的任何外來信號都會影響OTDR的取樣，并對OTDR造成永久損害。

四、有線電視網(wǎng)絡(luò)中特有的成端現(xiàn)象區(qū)分。

由于目前廣電的干線傳輸一般采用的成端跳線是FC/UPC頭，而本地有線接入網(wǎng)必須是APC頭，所以在使用OTDR測試時，一般要注意兩個問題。一是測試跳線一定要采用匹配的UPC轉(zhuǎn)APC跳線；二是判斷末端成端反射峰尖時一般UPC頭比APC頭要高出一倍多，且UPC反射的典型值為-55dB，APC為-65dB（ITU標(biāo)準(zhǔn)）。