光缆线路障碍点的精确定位22

1 光缆线路障碍点的精确定位及接头 盒进水监测 2 摘摘 要要 光缆是网络通信最主要的传输介质 在发生光缆故障时 如何精确定位 故障点 最短时间内抢通光缆 迅速恢复通信 是我们传输专业维护人员永 久研究的课题 光时域反射仪 OTDR 不仅是测量光纤损耗 观察光纤沿 线损耗情况的工具 更重要是精确定位光纤损耗突变点 断点的重要仪器 通过正确使用光时域反射仪 OTDR 结合光缆施工的原始档案 维护档 案以及光缆链路上的一些施工信息 是维护人员快速查找障碍并快速解决问 题的重要手段 下面结合本人的实际工作经验 针对如何快速准确定位光缆 线路障碍点进行阐述 3 目目 录录 一 光缆故障原因分析 4 一 系统光路出光丢失告警 4 二 传输系统传输质量下降 4 二 光缆障碍点定位过程 5 三 影响光缆线路障碍点精确定位的主要因素及应对措施 6 一 因光时域反射仪 OTDR 设置不当而影响光缆线路障碍点的精确 定位 6 二 因对光时域反射仪 OTDR 操作有误而影响光缆线路障碍点的精 确定位 8 三 光缆绞缩率对障碍点精确定位的影响 8 四 维护资料与实际不符 9 五 计算公式正确与否 是障碍点不能精确定位的重要因素 9 六 保持测试条件的一致性 9 1 接头盒进水监测 9 2 水监测方式的弊端 10 3 光缆接头盒进水监测新思路 10 四 结束语 12 一一 光缆故障原因分析光缆故障原因分析 要想精确定位光缆故障点 最短时间内抢通光缆 首先要搞清的光缆故障 现象及原因 下面对此做一简要分析 一 一 系统光路出光丢失告警 系统光路出光丢失告警 光丢失告警通常在设备光盘上出现 因设备不同而告警不同 如华为设备 为 R LOS 告警 烽火设备为 SPI LOS 告警 出现上述告警通常为光纤断裂或光 纤衰减变大所致 二 二 传输系统传输质量下降 传输系统传输质量下降 这种情况通常表现为光路出现误码性能 帧失步或帧丢失等告警 业务通 信质量可能下降 光路出现误码的原因一般为光纤衰减变大所致 造成光纤衰减变大或断裂的原因有 1 光缆受外力影响而受损伤 2 适配器 连接不到位或者出现轻微污染 3 光缆接头盒进水 4 光纤色散和衰耗特性受环 境因素影响产生波动 5 光纤在某些特殊点受压 如盘纤盒内压纤 等 5 二二 光缆障碍点定位过程光缆障碍点定位过程 正确的光缆查修过程是快速定位障碍点 缩短故障抢修时间 迅速恢复通 信的首要保障 从而避免抢修中的弯路 一 首先通过网管根据故障现象确定是否为光缆线路故障 如确定为光 缆线路故障 然后根据网元告警情况 判定故障所处的中继段 并通知相关维 护人员 二 维护人员通知相关巡线员立即巡线 查看沿线有无动土等异常情况 同时按照线路障碍处理流程进行作业 维护人员首先到机房或最近一个中继站 用光时域反射仪 OTDR 测出光缆障碍点 光纤衰减点或断点 距测试端的 距离 然后结合维护资料准确判断障碍点的线路段落 2 3 个标石 电杆 人 手 孔间 并将相关信息通知现场查修人员 如果故障是由于外力施工而造成光缆 线路阻断时 查修人员根据测试人员提供的位置信息 一般比较容易找到障碍 点 但很多时候是无法找到路由上的异常情况 从而不容易找到障碍点 这时 须将所得障碍点的线路段落 2 3 个标石 电杆 人 手 孔间 信息 维护资料 和所测得光缆障碍点的距离信息相结合进行分析判断 然后从所定位的标石开 始精确丈量地面距离 直至找到障碍点的具体位置 但在现实故障抢修中 由于多种因素的影响而造成实际障碍点位置与测量 计算所得障碍点位置有较大偏差 不能为查障提供一个较为准确的指导 这样 不仅在抢修中浪费了人力物力和财力 更重要是浪费了宝贵的障碍抢通时间 从而给公司造成重大的影响和经济损失 6 三三 影响光缆线路障碍点精确定位的主要因素影响光缆线路障碍点精确定位的主要因素及应对措施及应对措施 影响光缆线路障碍点精确定位的主要因素是什么呢 如果弄清该问题 我 们就可以对症下药 从而减少测量偏差 做到精确定位 经过多年实践及理论分析 总结出影响光缆线路障碍点精确定位的主要因 素为光时域反射仪 OTDR 设置不当 光时域反射仪 OTDR 操作有误 光 缆成缆因素 光缆维护资料与实际不符 计算公式的正确性 测试条件的一致 性等 现对以上六种因素进行详细分析 并有针对性地提出措施 以便提高测 试精度 达到障碍点的精确定位 一 一 因光时域反射仪 因光时域反射仪 OTDR 设置不当而影响光缆线路障 设置不当而影响光缆线路障 碍点的精确定位碍点的精确定位 1 测量范围设置的是否合理将直接影响到光缆线路障碍点的精确定位 由于 OTDR 的采样点数量是一定的 所以测量范围越长采样间隔也就越大 而采样造成的误差最大值实际上是采样间隔的一半 采样间隔指标决定了此种 误差的大小 据此可知 设置的测量范围越大 抽样间隔就越大 测量误差就 越大 否则测量误差就越小 因此说 测量范围设置的是否合理将直接影响到 光缆线路障碍点的精确定位 在实际故障查修中 一般都是在障碍点的临近中继站进行测试 测试时将 测量范围设置的比中继段长度略大一些 这样既可看到光缆链路整体情况 又 可使抽样间隔尽可能小 从而提高测量精度 然后根据所测到的测试点到障碍 点距离 再对测量范围进行重新设置 以便使 ODTR 的抽样间隔尽可能小 以 便提高测试精度 如测试点到障碍点距离较长 而从路由表面上又不能发现异 常现象 不能找到障碍地点时 为了提高测量精度 一般会将故障点邻近的接 头盒打开 然后设置合理的测量范围进行测量 从而实现精确定位 2 由于折射率设置不准确而产生的测量误差 将影响到光缆线路障碍点的 精确定位 光纤折射率 n 是光纤的固有常数 这个常数在 OTDR 仪表上有相应的 设置选项 为什么折射率会影响光纤测试的距离精度 距离 速度 时间 D V t 速度 真空光速 折射率 V C n 所以折射率会影响距离精度 在实际工作中 我们应对每种型号光缆的光纤折射率做好记录 以便在 OTDR 测量进行折射率选择设置时 提供准确的光纤折射率信息 为光缆线路 7 障碍点的精确定位打下一个坚实的基础 3 测试较长光缆链路长度时 由于光时域反射仪 OTDR 动态范围不足 而不能看到距离较远处的链路情况 从而无法对距离较远处的障碍点进行定位 那么在什么情况是动态范围不足的表现呢 1 轨迹被淹没在噪声中 有时候会测到的轨迹波动很大 但却保持着轨迹 应有的发展趋势 2 当分析轨迹时 出现 扫描结束 的标识 所谓扫描结束实际是说从该 点以后的测试结果只作为参考 扫描结束的出现实际上是因为轨迹的清晰度变 差 噪声水平较高 轨迹波动性较大 在已知测试链路的长度较长时 应该考虑设置增大动态范围 增大动态范 围有两种最为常用的方法 一是增加激光注入能量 另一是提高信噪比 S N 两种方法均可以通过仪表设置达到 下面是对几种方法的简单概述 A 选择更大的脉冲宽度 实际上这种方法是最为常用的方法 它的本质是 增加激光的注入能量 由于激光器的性能限制 不可能直接调整激光器以求更 大的发射能量 我们知道 OTDR 测量必须采用脉冲方式 加大脉冲宽度实际 上是使激光器发射的持续时间增加 以达到增大注入能量的目的 因此 这种 方法可以获得更大的动态范围 然而 更大的脉宽意味着会有更大的盲区 从 而影响障碍点精确定位 这种方法是有一定代价的 在实际定位光纤障碍点时 应先选择大于被测距离而又最接近的测试范围 档 然后设置一个合理的较大脉宽 使 OTDR 动态范围能足够满足看到所有的 链路情况 最后设置一个合理较小脉宽 从而减小盲区 实现障碍点的精确定 位 脉宽设置多少才算合理呢 实际上没有一确切数值 要求根据现场情况进 行设定 通过本人多年的工作实践 总结了针对不同测试距离而设置的脉宽 供测试时参考 不同测试距离的脉宽设置表不同测试距离的脉宽设置表 测试范围 km 较小盲区脉宽 ns 足够动态范围脉宽 ns 101030 10 3030100 30 60100275 60 90275103 8 B 选择 取平均时间 测量模式 并选择更长的取平均时间 这种方法被 我们实际测量中大量采用 实际上是增大信噪比的一种数字信号处理的算法 平均时间越长 噪声水平也就越低 所以时间长会获得更大的动态范围 一般 建议最小 30 秒 最大 3 分钟 C 选择合适的测量模式 在 最优化模式 中共有三个选项 分别是 动 态 分辨率 和 标准 分辨率选项是注重获得更好的分辨率 可以看的 更细 动态选项是注重获得更大的动态范围 可以看的更远 标准选项则是 以上两种的折中方案 三种方式是仪表为不同测试策略量身定做的方案 根据以上测试方法分析可知 测试时首先要了解是否动态范围真的不够 还是由于参数选择不当造成噪声过大 在你对测试光纤链路有了一定了解后 首先应该选择测试策略 也就是我们所说的到底是想 看的更远 还是 看的 更细 看的更远 就需要在改变动态范围上做相应改变 同样 看的更细 就需要在提高分辨率上做相应设置 二 二 因对光时域反射仪 因对光时域反射仪 OTDR 操作有误而影响光缆线路 操作有误而影响光缆线路 障碍点的精确定位障碍点的精确定位 1 OTDR 光标位置放置不准确而产生的测试偏差 在进行障碍定位时 应 将光标放在反射事件的起始点 或衰耗事件的起始点 如下图将光标放在 C 点 在放置光标时 应用 OTDR 的图形放大功能尽可能准确地将光标置定在相应的 拐点上 从而提高障碍点的定位精度 a 在末端处出现反射峰在末端处出现反射峰 b 在末端处未出现反射峰在末端处未出现反射峰 2 在对短距离 一般小于 1km 故障点精确定位时 由于 OTDR 测量到曲 线具有一定的波动性 从而影响测量结果 那么用什么方法来降低这种影响呢 就是加入 2km 左右测试假纤 由于加入了 2km 左右测试假纤 光纤长度被增长 这种影响就会降低 应该可以获得一个较为满意的结果 c c O 光强 I光强 I O 9 三 三 光缆绞缩率对障碍点精确定位的影响 光缆绞缩率对障碍点精确定位的影响 由于 OTDR 测量的是光纤的纤长而不是缆长 所以在实际寻找故障点时就 存在明显的偏差 由于纤长大于缆长 所以在寻找故障点时就应该向反方向巡 查 如测量到 10km 处断 应该在 9km 10km 段巡查 当然如果知道光缆绞缩 率 纤长与缆长的比例关系 那么对精确定位会有很大的帮助 绞缩率通常在 5 10 之间 四 四 维护资料与实际不符 维护资料与实际不符 维护资料与实际路由情况不符 是造成障碍点不能精确定位的决定因素 准确 完整的光缆线路资料是障碍定位的基本依据 因此 必须重视线路资料 的收集 整理 核对归档工作 建立起真实 可信 完整的线路资料 在日常 光缆线路维工作中 对所变更的路由应及时在维护资料上变更 准确记录各种 光缆余留长度及尺码带 对光缆型号 厂家 光缆绞缩率 纤长与缆长的比例 关系 光纤折射率做好记录 对测试端至每个接头点位置的光纤累计长度及中 继段光纤总衰减值做好记录 对测试仪表型号 测试时折射率的设定值进行登 记 依据上述资料及相关原始资料填写 光缆标石 电杆 人 手 孔 缆长 纤长对照表 最后汇总形成最新完善的维护资料 以便在以后故障查修中提供 有效的支持 五 五 计算公式正确与否 是障碍点不能精确定位的重要因素 计算公式正确与否 是障碍点不能精确定位的重要因素 有了准确 完整有维护资料 便可将 OTDR 测出的故障光纤长度与维护资 料对比 迅速查出障碍点较为准确的位置 但是要精确定位障碍点位置 还必 须把相关测试信息 资料信息代入正确的公式 方能计算出测试端 或接头点 至故障点正确的地面长度 测试端到故障点的地面长度 L 可由下面公式计算 L L1 L2 1 P L3 公式中长度的单位均为米 L1 为 OTDR 测出 的测试端至故障点的光纤长度 L2 为所有接头盒 ODF 箱内盘留光纤的长度 L3 为光缆路由上所有盘留光缆的长度 P 为光纤在光缆中的绞缩率 六 六 保持测试条件的一致性 保持测试条件的一致性 障碍测试时应尽量保证测试仪表型号 操作方法及仪表参数设置等与以往 测试时的一致性 使得测试结果有可比性 因此 每次测试仪表的型号 测试 参数的设置都要做详细记录 便于以后利用 1 接头盒进水监测接头盒进水监测 经过 30 多年的建设 目前我国通信光缆总长已达 360 多万千米 然而 与 10 建设规模不相适应的是 长期 重建设轻维护 重使用轻管理 的运维模式 致使长途光缆线路维护与管理问题日益突出 每年因故障造成的损失特别巨大 实现长途光缆线路性能指标的实时监测 便于维护人员适时发现和预防光缆障 碍隐患 已成为当前各通信运维部门关注的焦点 2 水监测方式的弊端水监测方式的弊端 现行长途光缆线路接头盒进水监测是按光缆线路等级划分区别对待的 对 于国家二级及以上光缆干线网 利用线路中设置的监测标石进行监测 即通过 测试监测标石内金属监测线的对地绝缘电阻来判断与之相连的光缆接头盒是否 进水 对于国家三级及以下光缆网络 利用每半年一次的备用光纤测试进行监 测 即通过比较中继段内备用光纤各熔接点的损耗变化量来判断光缆接头盒是 否进水 在实际线路中 这两种监测方式都存在一定的弊端 一是并非所有长 途光缆线路在中继段内都设置有监测标石 当中继段内没有设置监测标石时 接头盒的密封性能监测就成为盲区 二是以熔接损耗变化量来判断接头盒进水 的监测方式非常不可取 因为当接头盒进水影响到盒内光纤的熔接损耗时 说 明水已经侵入光纤纤芯并对光纤的物理结构产生不可修复的损伤 若要恢复光 纤传输质量 只有更换新光缆才能解决 3 光缆接头盒进水监测新思路光缆接头盒进水监测新思路 Bell core 统计数据表明 长途光缆线路中约 90 的故障会影响光缆内全 部纤芯 所以只需测试一根光纤就可以反映整条光缆内所有纤芯的指标 鉴于 目前光纤系统都配置有备用光纤 考虑在不改变长途光缆线路原有光纤连接 仅在线路各光缆接头盒中以备用光纤为监测光纤来增设进水监测器 当水进入 光缆接头盒后 进水监测器实时在监测光纤上产生一个较大的损耗值 维护人 员通过 OTDR 来发现这个损耗并据此判断该接头盒是否进水 基于 OTDR 的测 试原理和功能设计 可知该监测新思路是可以实现的 但实现重点就落在进水 监测器的研制上 4 监测器的设计与研制监测器的设计与研制 依据 光纤出现小于自身线径 l5 倍以下的弯曲必然在弯曲点产生损耗 且 损耗的大小与光纤弯曲直径成反比 原理 进水监测器可以这样设计 即当光 缆接头盒进水后 封装于其内的进水监测器必须促使监测光纤适时产生一个小 于自身线径 l5 倍以下的弯曲 这样 研制进水监测器就有两个关键环节亟待解 决 一是选用何种遇水膨胀材料作为进水监测器内诱发监测光纤产生弯曲的动 11 力源 二是在不破坏接头盒内原有光纤连接的情况下 如何使监测光纤产生便 于观测的恒定损耗 由于进水监测器内夹持有监测光纤 因此要求其内的遇水 膨胀材料在潮湿情况下不腐蚀和霉烂光纤 同时 要求能主动吸附接头盒内水 分 且膨胀前后的体积变化应至少在 l0 倍以上 光缆阻水纱属强亲水性物质 成本低 可回收利用 化学稳定性好 不含腐蚀成分且耐细菌抗霉菌 遇水后 lmin 线径可由 0 5mm 迅速膨胀至约 5mm 因此 监测器内用遇水膨胀材料可 选用光缆阻水纱 要保证进水监测器在应用中不破坏接头盒内原有光纤连接 就必须将两者之间的连接方式确定为夹持式 即监测器在应用中只能以卡榫结 构夹持在监测光纤上 而要使监测光纤在接头盒进水后能产生恒定的弯曲损耗 首先要保证监测光纤产生的弯曲半径必须是固定值 鉴于大小固定的两个凸 凹物体吻合后 其吻合槽道的大小是固定值 可将监测光纤置于监测器内凸形 顶纤柱和凹形压纤盖中间 当顶纤柱与压纤盖吻合后 夹持其间的监测光纤就 会产生与吻合槽道大小一致的弯曲 也就解决了监测光纤的弯曲损耗必须是恒 定值的技术难点 定型后的光缆接头盒进水监测器由图 l 所示的 5 部分组成 红色顶纤柱 透明压纤盖 白色阻水纱 多孔镂空设计的透明监测器主体盒 带品名标志且 背面为双面粘胶的监测器外框 进水监测器的安装及工作原理 进水监测器在光缆接头盒内的安装 首先找出接头盒内备用光纤 将监测 器主体盒从监测器外框中滑出 因监测器主体盒与压纤盖为上