OTDR刻画光网络 |
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选用适当的仪器和设定正确的参数是进行高质量测量的关键。
光时域反射计(OTDR)是一种测试通讯网络中光纤状态的功能强大的仪器。根据OTDR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OTDR迅速找出损坏的位置并检验修复是否得当。
与其他仪器一样,获得的测试结果的质量和价值很大程度上受到所采用的测试技术的影响。这篇文章将概述OTDR的性能和限制,以及在选择测试技术和参数时需要考虑的因数。
权衡测试参数
OTDR利用光纤固有的后向散射来测量光损耗和异常进行定位。OTDR向光纤发射高能量光脉冲并检验反射回来的光。通过测得的往返时间和脉冲的能量水平,仪器把光纤沿路的物理位置与反射回来的信息相关联,显示出距离和后向散射光能关系的轨迹。光纤的衰减(光信号能量的减少)是一个倾斜的曲线。由接合点,连接器或光纤破裂造成的中断在轨迹上显示为突变,以此可以知道它们的种类和位置。
为了让OTDR?能够显示出精确的测试结果,必须正确选择一系列的测试参数。参数的设定可以通过人工进行,很多OTDR?也提供几种自动的测试模式,可以自动的进行参数的设置以及测试。当中三个关键的参数包括:
脉冲宽度:?OTDR?激光每次发射持续的时间
平均时间:?各个脉冲的平均能量以减少OTDR?的随机噪声
时间范围:等待OTDR脉冲光发射到光纤最端面到反射回探测器的时间长度
必须综合权衡所有三个参数以在合理的时间内得到良好的测试数据。使用长脉冲宽度可以将更多的能量输入到光纤中。这通常适用于测试远距离光纤,但是常常会掩盖掉靠近OTDR部分光纤的数据。大的平均时间可以把随机噪声减少到很低的水平,但结果是测试需要耗时几分钟或者更长。长时间范围用在远距离光纤中以获得足够的脉冲反射时间,但这同样增加了测试时间。
脉冲宽度
为了获得最准确的结果,应该选择最短的脉冲宽度。在手工测试中,通常需要进行反复测试并产生误差。如上面所提到的,除非被测试的光纤很短,在短脉冲宽度可以提高测量精度和长脉冲可以将足够的能量发送到光纤尾端这两个优点之间需要进行权衡折中。当限制在单一脉冲宽度时,通常的规则是选择最短的脉冲,结果在光纤末端测量和噪声基准之间大约相差4到6?分贝。?高动态范围的OTDR比低动态范围的能够以给定的脉冲测量更长的光纤。对于所有OTDR,多次平均可以提高以任何给定脉冲宽度进行测量的光纤的长度。
对于长光纤,以多个脉冲宽度进行一系列的测量可以获得最佳的结果。靠近OTDR?的位置可以用短脉冲宽度测量,光纤的中间部分用稍长的脉冲宽度,更远的则用最长的脉冲宽度。在自动测试模式下,很多OTDR会选择上面提到的单一脉冲宽度并进行2到3分钟平均。有些实际是使用多脉冲宽度,然后将结果呈现到一组数据中。
平均时间
所有的OTDR都进行多次测试,然后将数据平均后产生最后的结果。如上面提到的,数据的平均消除了随机噪声并提高了仪器的动态范围。通常每次平均可以把动态范围提高0.75dB。所有的OTDR都允许使用者在测试时选择平均时间。在单位上,有些使用者选择平均时间,有些则选择平均数,两者没有固定的关系,因为每次测试所需要的时间依赖于选择的范围。大多数OTDR制造商的产品性能建立在平均时间为3分钟的基础上。这通常已经足够消除大部分的随机噪声以得到精确的测量结果,并且可以获得很好的动态范围性能。
在进行手动测量时,3分钟的平均时间是一个好的起始点,也是大多数OTDR完成自动测量所普遍需要的时间。在测量短光纤,或者仅仅时简单的测量一下光纤长度和辨别主要的缺陷时,平均时间可以大大地减少。在这些情况下,30秒甚至更短已经足够得到好的测试结果。有些OTDR还有快速测试选项专门用来执行这类测试。
测量范围
OTDR?测量范围的设定决定了仪器等待反射光的时间。范围的设定通常会影响到显示的轨迹数据。通常设定的范围要长于光纤的长度,惯例是它的1.5?到2倍。如果光纤长度事先不知道。标准的程序是用长脉冲快速估算光纤长度的近似值,再随后进行范围的设定。
测试波长
另一个确保得到高质量测试结果的重要因素是测试时所使用的波长。通常,测试波长应该和常规传输时所使用的光波长相近。为了做到这点,单模OTDR通常有1310nm,1550或1625nm测试波长可供选择,而多模OTDR通常支持850或1300nm。在多波长带运作的网络常常需要对多个波长进行测试,以确保所有通信的传输损耗在规格范围以内。
选择测试波长时需要考虑的其他因素包括:对光纤实际传输特性的带外测试的可能性,对于很长的光纤选择最小衰减的波长,以及使用稍长的波长测试过度弯曲的光纤等。带外测试指的是在某个波长实际传输进行的同时在另外一个波长进行OTDR测试。在这种应用中,可以对光纤进行监测并找出问题,如接合点老化,机械联接的污脏和潮气污染,或者使用中的光纤出现弯曲等,仔细选择WDM耦合器和光滤波片能够确保在OTDR和传输信号之间不会出现干涉。
单模光纤在1550nm?具有最小衰减。因此,如果要测试尽可能长的光纤时,这个波长是最佳选择。1550nm以外,单模光纤对弯曲导致的损耗的敏感度上升。如果光纤过度弯曲,那么它在稍长波长的损耗也会异常,并且在将来会产生故障。弯曲产生的应力和渗入的湿气,会使光纤表面细微的裂纹扩大。在1625nm?波长测试通常可以确定L带(1570到1610nm)的传输性能。将1625nm的测试结果和同一根光纤的1550nm?处相比较,接合点和连接器处具有相近的损耗值。如果1625nm处的损耗大大高于1550nm,就可以清晰地辨别出弯曲。
双向测试
工业标准通常要求光纤在两端均进行OTDR测试并进行结果比较。原因是OTDR的测量精度高度依赖于光纤的后向反射系数。后向反射系数是衡量由光学玻璃细微的不均匀和光纤端面造成的发射光占传输光通量的百分比。不同种类的光纤具有不同的反射系数,即便是同种光纤的不同个体也还是由细微的差别。
???? 光纤传输联接由多段光缆接合而构成。如果一段低反射的光纤接合到高反射的光纤上,时域计的测试将这个接合显示为增益。它显示由第二段光纤产生的大部分反射导致的光能量增益,而不是光损耗。反过来,当从另一个方向进行测试时,即使接合处几乎没有损耗,OTDR的测试结果也会显示处接合点有大的损耗,这是由于后向反射系数的突变造成的。这个问题的解决方法是在光纤两端均进行测量,然后取其平均损耗。很多OTDR或离线分析和报告生成程序会在两组数据被输入后自动计算双向平均值。
根据使用要求选择合适的OTDR
不同的制造商提供不同性能水平,特征和价格的OTDR。很多这些仪器带有标准组件,使使用者能够在进行不同的测试时更换。在选择仪器时,考虑你将要进行的测试种类是很重要的。需要考虑的一些关键问题包括:
是测试多模光纤(LANs),?还是单模光纤?(城市和长途网络),?或者两者都要测试?
要求的测试波长是多少??
要求的动态范围是多少??高动态范围的OTDR比低动态范围的要昂贵很多。
由谁来进行测试??如果是由技术知识有限的操作员来使用,?要确保你所选择的OTDR具有强大的自动测试功能。
你是否需要得到测试报告??如果是,请确保OTDR生产商能够提供高质量的报告生成软件。
你是否需要进行双向测试??这是Telcordia?标准对新安装和修复的网络所作出的要求。请确保你所购买的OTDR和离线分析软件支持这一功能。
摘自《光纤新闻网》
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