OTDR 的测试方法与实际应用 1O T D R 测试方法与实际应用 孔 令 利 中国网通集团有限公司上海市分公司 2 0 1 2 0 3 2 0 0 5 - 3 - 2 0 OTDR 的测试方法与实际应用 2O T D R 测试方法与实际应用 孔 令 利 中国网通集团有限公司上海市分公司 2 0 1 2 0 3 摘 要O T D R是光纤通信中不可缺少的测试仪器在光纤通信网络中用途极为广泛如能正确应用发挥特有功能则在光纤线路的施工与维护中会起到关键性的作用本人根据多年的教学与工程经验向工程技术人员运行维护人员介绍几种 O T D R 比较实用的测试方法 关键词衰耗 折射率 瑞利散射 波长 测试 引言 光时域反射计( O T D R ) 是一种测试通讯网络中光纤状态的功能强大的仪器根据 O T D R 测 试数据它可以测定整个连接损耗接合点和机械连接的位置和状态也可以测量影响长波 长传输或有可能导致可靠性下降的弯曲的位置和程度如果光纤损伤或者断裂了可以用 O T D R迅速找出损坏的位置并检验修复是否得当好多人可能在单盘光缆测试的时候得心应 手当用到实际工程中就有点力不从心了本人根据长期的教学及工程经验结合 O T D R 原理把在具体实际的案例中使用 O T D R 方法介绍一下 O T D R测试原理 O T D R主要是根据光学原理以及瑞利散射和菲涅尔反射理论制成的仪表的激光源发出 一定强度和波长的光束至被测光纤 由于光纤本身的缺陷 制作工艺和石英玻璃材料组分的 不均匀性 使光在光纤中传输将产生瑞利散射 由于机械连接和断裂等原因将造成光在光纤 中产生菲涅尔反射由光纤沿线各点反射回的微弱的光信号经光定向耦合器到仪器的接收 端通过光电转换器低噪声放大器数字图象信号处理等过程实现图表曲线扫迹在屏 幕上显现如下图 1 图 1 O T D R的实际应用 一用 O T D R 通过测试线段比较法在光缆线路中障碍定位 OTDR 的测试方法与实际应用 3当线路发生断管断纤大台阶等地表无明显迹象的障碍后在端站利用 O T D R 很快就 能测试出障碍点纤长但由于光缆在敷设无论是直埋管道还是架空中除制造中产生的 扭绞系数和光缆在沟里杆档中弯曲引起的敷设系数造成的影响外尚有诸如局内尾纤 局内予留人孔内余长接头盒内盘纤及盘纤长度差等八种予留及余长因素无法全部准确检 算针对这一问题我曾做过专题调查一段大约 1 0 K M 长的光缆线路其实测纤长与竣工 资料累计路由段长差额在 6 0 07 0 0 米约为该段长的 5 %6 % 这就给光缆障碍点的最 后判定带来难以克服的困难 为解决这一难题 我根据历年来处理此类障碍积累的经验 总结出一种测量障碍点至最 近接头点的段长的方法 从而排除了从测试点到障碍点间上述不明因素的干扰 仅考虑障碍 点到接头点间短段光缆线路上几种因素从而大大提高了无明显迹象障碍点的测试判定精 度对这种方法我称之为测试线段比较法我曾在吉林省四平市用备用光缆进行了模 拟线路障碍测试 也在长春市郊区移动机站光缆传输线路上进行了断管障碍实测 无论是模 拟线路或现役线路其测试误差均能控制在1 0米之内取得了明显效果这对与直埋光 缆线路有着更大的意义 2 0 0 1末年本人在吉林省鹏程通信公司做技术指导时在吉林省长春地区对移动基站在 线使用的一条光缆障碍点进行测试实测结果如下 光缆障碍实测结果 M 项 目 第一组 第二组 第三组 第四组 第五组 距最近接头 点 1 4 7 . 2 0 1 4 1 . 7 5 1 4 4 . 3 1 1 3 9 . 3 4 1 4 5 . 7 4 误 差 8 . 2 0 2 . 7 5 5 . 3 7 0 . 3 4 6 . 7 4 注点测试距离实长为 1 3 9 M 培训教学其间还模拟现场进行了测试各学员小组先测一盘光缆长度然后断去一段 各学员小组再测测得断去光缆长度其结果如下 光缆长度测试 M 项 目 第一组 第二组 第三组 第四组 第五组 测试长度 1 4 . 1 8 1 5 . 1 7 1 7 . 3 8 1 2 . 6 7 1 5 . 5 8 误 差 0 . 4 4 0 . 5 5 2 . 7 6 1 . 9 5 0 . 9 6 注实断缆长为 1 4 . 6 2 M 测试结果表明模拟测试误差在 2 . 7 6 M 内实际障碍测试误差在 1 0 M 范围内说明此法 是可行的 所谓测试线段比较法即是根据数学上恒等式X = ( X + X ) - X 的原理 图 2 测试线段比较法图示 如图 2 所示如果我们只想求出X 值的话那么 X 段长仅仅作为一种参照值而已其 数值大小或其内含什么因素均不对X 值起任何作用 应用这一原理 根据测试点 障碍点 就近接头 3 者位置关系不同以两种情况分别介绍 1 测试点障碍点就近接头 3者位置关系 OTDR 的测试方法与实际应用 4障碍点在测试点与就近接头中间如图 3 所示 图 3 障碍点在测试点与就近接头点之间 在这种情况下我们可把测试点到障碍点间测试段长设为 X 把测试点至接头间测试段 长设为 X + X 根据现场及竣工资料 x 已知两者相比较测得X 值后仅考虑该区间诸 如单侧盒内盘纤长 坑内予留长度及特殊予留后 即可根据扭绞及敷设系数换算后判定障碍 点 而不在考虑测试点到障碍点之间各种予留因素影响 实质上测试点至障碍点间段长仅仅 是为取得X 值而设立的参考线段而已不再起其他任何作用 接头点在测试点和障碍点中间如图 4 所示 图 4 就近接头在测试点和障碍点间 在这种情况下, 只要把测试点至接头间测试段长设为 X 把测试点至障碍点间测试段长 设为 X + X 同样可以很快得到障碍点至接头间纤长 2寻找接头衰耗点 如障碍点在接头与测试点之间由于该纤已断则无法找到接头台阶再如由于光纤制 造技术的提高和熔接性能较好操作水平较高使接头衰减极小在 O T D R 屏幕也无法找到 接头点台阶在这种情况下不应受断纤限制可在其余未断纤长中进行测试寻找取有明 显台阶的光纤并与竣工资料中的接头纤纤长对照表参照后确定是否是接头点 值得注意的是 比较法与全程测试光缆性能不同 可在不同折射率光缆混用中继段中的 应用在光缆障碍测试中如果所设置的折射率与光缆本身折射率不同必将由此引起很大 的测试误差不仅如此在网通公司由于在城域网接入网的光缆线路中会出现不同厂家 生产的光缆其折射率自然也不同这就给我们的日常维护尤其是障碍测试时带来很大困 难而测试线段比较法仅把测试点至障碍点测试段长 X 作为参照线段故在实测中可不考 虑 X 段长内各种光缆的折射率仅仅针对竣工资料配盘表中障碍段光缆的折射率进行设置 即可取得较准的测试数据 4利用纤长缆长敷设路由长度三者相互关系精确判定障碍点 在实际线路上光缆具有纤长大于缆长缆长大于敷设长度的特点精确地测试出障碍 点纤长 虽利用测试线段比较法精确测出接头与障碍点间光纤段长 乃是障碍测试的第一步 是基础要想准确地最后判定障碍点仍需利用三者关系在排除各种予留因素的基础上进 行换算后才能最后确定 大家知道对三者来说其间有如下关系 OTDR 的测试方法与实际应用 5纤长= 缆长1 + 扭绞系数 1 缆长= 敷设长度1 + 敷设系数 2 在上述两个公式中均是已知缆长和敷设长度的前提下去求取缆长和纤长而我们在 实际障碍测试中唯一已知条件是使用 O T D R 测得的纤长缆长和敷设长度都是未知数而 通过其间相互关系经过计算求得 根据数学原理我们可把公式 12 转换成下列公式 缆长= 纤长/ 1 + 扭绞系数 3 敷设长度= 缆长/ 1 + 敷设系数 4 但在实际线路中由于盒内有光纤余长剥除护套后的裸光纤并非光缆也不存在 扭绞系数因素的影响故在由纤长换算成缆长的过程中必须扣除接头盒予留缆长才能换算 由此公式3 演变如下 实际缆长= 纤长- 盒内裸纤长/ 1 + 扭绞系数 ( 5 ) 而接头坑内予留缆长及障碍点至接头间各种予留如河口予留等也不存在敷设系数 影响 故由缆长换算敷设长度的过程中也必须先扣除接头坑予留 过河予留缆长后才能换算 由此公式4 演变如下 敷设长度( 路由) = 纤长- 盒内裸纤长 /1 + 扭绞系数 - 接头光缆预留 /1 + 敷设系数 ( 6 ) 至此最后倒换出的公式5 和公式6 即为我们在测试后进行换算时使用的公式 目前网通上海分公司大多是以管道架空为主所以计算出缆长与竣工资料及及现场情况 相比较便可判定路由障碍点 光缆敷设 路由 长度的换算对于直埋光缆线路更有重要意义 如测试换算准确会大大减少了人工重新开挖查找障碍点的人力物力 关于扭绞系数我们多次询问生产厂家至今无一家能提供准确数据为此我们曾在通 化利用测试线段比较法对现存的 2 0 多盘各种结构的备用光缆进行了专项测试其结果仍不 能令人满意 目前只能把两者结合起来的近似数据提供给大家 供在实例中参考 虽不准确 但仍能起到减少测试判定误差的作用扭绞系数如下 中心束管结构光缆 0 . 0 0 1 0 . 0 0 2 骨架结构光缆 0 . 0 0 6 层绞结构光缆 0 . 0 1 5 0 . 0 2 0 关于敷设系数由于季节及地势等原因虽然我在公主岭市进行了路由丈量仍不能得 出可准确数据目前只能根据邮电部计划建设司 1 9 9 8 年 3 月发布的通信工程建设标准汇 编第五册长途有线传输工程建设标准中的电信网光纤数字传输系统工程施工及验收 暂行技术规定第三章第二节的标准如下表 敷设 方式 自然弯曲 增加长度 ( 米/ 公里) 人孔内弯曲 增加长度 ( 米/ 人孔) 杆上预留 长 度 接头每侧 预留长度 ( 米) 设备每侧 预留长度 ( 米) 备 注 直埋 7 管道 5 0 . 5 - 1 架空 5 间隔 3 - 5 杆预留 一般为 6 - 8 一般为 1 0 - 2 0 其它预留按设计要求 管道或直埋作架空引 上时其地上部 份每外增加 6 - 8 米 OTDR 的测试方法与实际应用 6二测试线段比较法进行局内断纤测试 网通上海分公司局内及 P D S工程中经常会用到过段的软光缆及长尾纤由于在 O T D R 盲区内无法测试 以往一旦出现这种障碍 一般都是停电路进行割接 既影响电路正常开通 又给我们增加不少麻烦有了测试线段比较法再遇有这种障碍我们可在障碍端站测试时 接入一盘 2 K M 左右的裸光纤将障碍点顶出 O T D R 盲区再利用测试比较法进行测试即可 取得误差在 1 M 之内的测试结果 如测得断纤点是在 1 5 M 尾纤的 9 M 处 我们则从两侧各让出 1 M 即将 8 1 0 M 段剪除接上热缩保护后即可从而减少了很多不必要的麻烦引入裸光纤的 方法有效的解决了 P D S 故障处理与验收问题 三 利用光纤的弯曲损特性判断光缆的故障点的性质 在光缆的施工及日常维护中我们会经常遇到光缆会出现故障点无法传输光信号那 么如何判定故障点的性质 是接续中熔接问题还是光缆施工时不注意光纤受力 曲率半径过 小呢是光缆抢修工作关键的步骤也会为快速抢修准备工作提供及时准确的信息 在 2 0 0 2 年浦东信息城接入项目中我曾经处理过这样的故障当 O T D R 用 1 3 1 0 及 1 5 5 0 测试时出现不同的曲线 以 1 3 1 0 n m 波长测试时 O T D R 光线曲线显示为大台阶的衰号 达到几 个 D B 但激光可以通过而以 1 5 5 0 n m 进行测试时在障碍点出现了无法看到后面曲线