线路障碍测试(通信)

1、黑龙江大学毕业设计（论文）说明书系 部 通信工程系 专 业通信工程系 年 级 09级 姓 名 王瑞 指导教师 李娜 11年 6 月23 日黑龙江大学毕业设计（论文）任务书题目：线路障碍测试学生姓名 王瑞 系部名称 通信工程系 专 业通信工程 学 号 指导教师 李娜 职 称 教授 一、原始依据近些年，电信市场发展十分迅猛，呈现出用户爆炸性增长的特点。信息产业部最新公布数据表明：截止2007年9月底，中国固定电话用户达到37165.7万户，移动电话用户达到52331.5万户，互联网拨号用户2073.3万户，互联网专线用户69802户，宽带接入用户6305万户。巨大的客户群体带来了海量的通信流量，针

2、对这样的流量需求，只有光网络可以提供有效、灵活的解决方案。2007年三季度，全国光缆长度已达5441045公里，其中长途干线光缆线路达767184公里。在大量的光缆维护中，为提高和保证光缆通信线路的畅通，必须对光缆线路维护的总体水平有较高的要求。在光缆维护中，光缆障碍是维护的大敌，当发生光缆线路障碍时，如何对光缆线路进行测试，如何准确无误地对障碍点进行判断，是光缆线路维护技术人员一直探讨和研究的课题参考文献：光纤的测量 Dietrich Marcouse(美) 人民邮电出版社光纤通信基础 吴彝尊 蒋佩璇 李玲 人民邮电出版社长途通信光缆线路维护手册 电信总局 人民邮电出版社光纤通信技术 孙学康

3、 张金菊 人民邮电出版社三、设计（研究）内容和要求在本文中介绍了光缆线路的基本知识、光缆线路障碍判断与处理，着重说明光时域反射仪的原理与测试技巧，分析了光缆线路障碍准确定位方法。并通过测试的实例，与光纤测试理论相结合，总结出光纤测试中的测试精度定位方法，通过测试光纤的长度，计算出光缆皮长，换算出光缆障碍点的位置。通过学习与总结，对光缆线路测试的精度得到有效提高，满足了长途光缆线路障碍的测试要求。 四、工作进度2011-6-5至2011-6-8论文题目的选择2011-6-9至2011-6-13组织论文材料2011-6-13至2011-6-16编写论文2011-6-16至2011-6-19制作开题

4、报告2011-6-19至2011-6-23论文完成指导教师（签字）年 月 日审题小组组长（签字）年 月 日指导教师评语成 绩： 指导教师签字： 年 月 日摘 要本文从光缆线路的基本知识、光缆线路障碍判断与处理入手，介绍了光时域反射仪的原理与测试技巧，分析了光缆线路障碍准确定位方法，并通过实践中的应用与案例说明了如何在光缆障碍精确定位过程中，充分运用光缆测试的理论、灵活使用光时域反射仪的各种参数对光缆障碍进行测试与判断。关键词：光缆 光时域反射仪 障碍 测试目 录第一章 光缆线路基础知识1§1.1 光纤的结构和分类1§1.2 单模光纤的损耗5§1.3 光缆线路的技术

5、维护7第二章 光缆线路障碍判断与处理9§2.1 光缆线路障碍的一般规定9§2.2 光缆障碍的表现形式及分析10§2.3 光缆障碍的查修流程11第三章 光时域反射仪13§3.1 光时域反射仪原理13§3.2 光纤线路损耗测量精度分析16§3.3 光缆线路损耗测试的方法18第四章 光缆线路障碍准确定位分析19§4.1 不同性质障碍的定位方法19§4.2 利用OTDR测试光缆障碍的误差分析21§4.3 障碍修理简介23第一章 光缆线路基础知识光纤通信是利用光导纤维来传播光信号的，因此，关于光纤的结构及导光原理的

6、分析，有利于对光纤通信系统障碍的分析与判断。§1.1 光纤的结构和分类1.1.1光纤的结构光纤有不同的结构形式。目前，通信用的光纤绝大多数是用石英材料做成的横截面很小的双层同心圆柱体，外层的折射率比内层低。折射率高的中心部分叫做纤芯，其折射率为n1，直径为2a；折射率低的外围部分称为包层，其折射率n2，直径为2b.光纤的基本结构图如1-1所示。 涂敷层 包层 纤芯 2a2b 图1-1 光纤的结构1.1.2 光纤的分类依据国际电工委员会（IEC）光纤分类方法，按光纤所用材料、折射率分布形状、零色散波长等因素光纤被分为A和B两大类：A类为多模光纤（Multi Mode Fiber），B类

7、为单模光纤（Single Mode Fiber）。1.多模光纤多模光纤(Multi Mode Fiber)：中心玻璃芯较粗(50或62.5m)，可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。多模光纤分为：梯度型多模光纤、阶跃型多模光纤。两种多模光纤的结构，如图1.2和1.3所示。通常，光纤的纤芯用来导光，包层保证光全反射只发生在芯内，涂覆层则为保护光纤不受外界作用和吸收诱发微变的剪切应力。 预涂层包层n1n2 芯图1.2 梯度型多模光

8、纤结构 预涂层 包层芯n1n2 图1.3 阶跃型多模光纤结构阶跃型多模光纤具有大的纤芯和大的数值孔径，可更为有效地与非相干光源，例如发光二极管（LED）耦合。链路接续可通过价格低廉的注塑型连接器，从而降低整个网络建设费用。因此，阶跃型多模光纤在短距离通信中扮演着重要的角色。梯度型多模光纤的折射率是沿径从中心向外逐渐变化的一种多模光纤。这种光纤内的折射率分布可用下式表示：，；， >。其中表示离纤维中心距离为处的折射率；和分别为中心点及包层的折射率：为；为芯径；为折射率分布指数。根据理论推算，当近于2时，模间色散最小，实际上由于波长不同，最佳稍有偏移。梯度（渐变）型光纤中，光是沿着连续弯曲途

9、径前进的，那些不紧靠芯与包层边界的光线可以看作是在一个理想化的无限长的光介质中传播。梯度（渐变）型光纤色散小，带宽可比阶跃型光纤大1-2个数量级，适用于中距离的光纤通信系统。梯度型多模光纤的制备选用的材料纯度比大多数阶跃型多模光纤材料纯度高得多。由于折射率呈梯度分布或更低的衰减梯度型多模光纤的性能比阶跃型多模光纤性能要好的多。一般在直径相同的情况下，梯度型多模光纤具有更好的抗弯曲性能。2. 单模光纤 单模光纤(Single Mode Fiber)：单模光纤的结构如图1.4所示。单模光纤中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10m)，以确保传一种模式的光（即单模），但是其包层直径比芯径大十多倍，以避免光

10、损耗。单模光纤结构的各部分作用与多模光纤类似，与多模光纤所不同的是用与波长有关的模场直径w来表示芯直径。预涂层包层n1n2 芯图1.4阶跃型单模光纤结构单模光纤以其衰减小、频带宽、容量大、成本低和易于扩容等优点，作为一种理想的光通信传输媒介，在全世界得到极为广泛的应用。目前，随着信息社会的到来，人们研究出了光纤放大器、时分复用、波分复用和频分复用技术，从而使单模光纤的传输距离、通信容量和传输速率进一步提高。3.几种特殊光纤人们专门研究开发了几种光纤：色散位移光纤、非零色散位移光纤、色散平坦光纤和色散补偿光纤，它们在解决色散和非线性效应问题上各有独道之处。按照零色散波长和截止波长位移与否可将单模

11、光纤分为5种，国际电信联盟电信标准化部门（International Telecommunication Union-Telecommuication Standardization Sector)ITU-T在2000年10月对其中4种单模光纤已给出最新建议：G.652、G.653、G.654和G.655光纤。非色散位移单模光纤2000年10月国际电信联盟会议通过了非色散位移单模光纤（ITU-T G.652）最新标准文本，即按G.652光纤的衰减、色散、偏振模色散、工作波长范围及其在不同的传输速率的SDH系统的应用情况，将G.652光纤进一步细分为G.652A、G.652B和G.652C。究其

12、实质而言，G.652光纤可分为两种，即常规单模光纤和低水峰单模光纤。A、常规单模光纤常规单模光纤具有以下三个性能特点：a、在1310nm波长的色散为零；b、在波长为1550nm附近衰减系数最小,约为0.22db/km,但在1550nm附近其具有较大色散系数，为17ps/(nm.km)。c、它的工作波长可选在1310nm,也可选在1550nm,但1310区域最佳。 这种光纤常称为"常规"或"标准"单模光纤,是当前应用最广泛的光纤。 但是，利用常规单模光纤进行速率大于2.5Gbit/s的信号长途传输时，必须采用色散补偿措施进行色散补偿，而引起由引入色散补偿产

13、生的损耗。 B、低水峰单模光纤 为解决城域网发展面临着业务环境复杂多变、直接支持用户多、传输短等问题，人们采用的解决方案是将不同速率和性质的业务分配到不同的波长，在光路上进行业务量的选路和分插，为此，需要具有更宽的工作波长区的低水峰光纤（ITU-T G.652C）来满足高密集度波分城域网发展的需求。常规单模光纤工作波长区窄的原因是1385nm附近高的水吸收率，低水峰光纤采用新工艺，几乎去掉了石英玻璃种的氢氧负离子，从而消除了由氢氧负离子引起的水峰衰减。由于低水峰，光纤的工作窗口开放出第五个低损耗传输窗口，带来了诸多优越性：波段宽；色散小；改进网管；系统成本低。色散位移单模光纤 色散位移单模光纤

14、是通过改变光纤的结构参数、折射率分布形状，力求加大波导色散，从而将最小零色散点从1310nm位移到1550nm，实现1550nm处最低衰减和零色散波长一致，这种光纤适合域长距离单信道高速光放大系统。截止波长位移单模光纤 1550nm截止波长位移单模光纤是非色散位移光纤（ITU-T G.654光纤），最佳工作波长范围为15001600nm，主要应用在传输距离很长，且不能插入有源器件的海底光纤通信系统。 非零色散位移单模光纤非零色散位移单模光纤（ITU-T G.655光纤）是在色散位移单模光纤基础上通过改变折射剖面结构的方法来使得光纤在1550nm波长色散不为零。 §1.2 单模光纤的损

15、耗光纤的传输特性在光纤通信系统中是一个非常重要的问题，它直接影响到传输系统的最大传输距离。它包括光纤的损耗特性、色散特性。本节主要介绍光纤的损耗特性。光波在光纤中传输时，随着传输距离的增加而光功率逐渐下降，称为光纤的传输损耗。光纤的单位长度的损耗，直接关系到光纤通信系统传输距离的长短。形成光纤损耗的原因很多，其主要分为光纤本身的损耗、光纤与光设备耦合损耗及光纤间的连接损耗。这里只对光纤本身的损耗进行分析。光纤本身损耗分的原因包括两类：吸收损耗和散射损耗。光纤损耗的波谱图如图1.5图1.5 光纤损耗波谱1.2.1 吸收损耗吸收损耗是光波通过光纤材料时，有一部分光能转变成热能，从而造成光功率的损失

16、。造成吸收损耗的原因很多，但都与光纤材料有关，下面主要介绍本征吸收和杂质吸收。1.本征吸收本征吸收是光纤基本材料（SiO2）固有的吸收，并不是由杂质或者缺陷所引起的。因此，本征吸收决定了特定材料的吸收的下限。吸收损耗的大小与波长有关，对于SiO2石英系光纤，本征吸收有两个吸收带：紫外吸收和红外吸收带。紫外区的波长范围是（6×10-30.39）m，它吸收的峰值在0.16m附近，是在现用的光通信频段之外。但此吸收带的尾部可拖至1m左右，将影响到0.7m-1m的波段范围，随着波长增加，吸收的能量按指数规律下降。 红外区的波长范围是（0.76-300）m，对于纯SiO2的吸收峰在9.1m、1

17、2.5m和21m处。吸收带的尾部可延伸到1.5m1.7m，已影响到目前使用的石英系光纤工作波长的上限。2.杂质吸收杂质吸收是收材料的不纯净和工艺不完善而造成的附加吸收损耗。影响最严重的是过渡金属离子吸收和水的氢氧根离子吸收。过渡金属离子主要包括铁、铬、钴、铜等，它们在光纤工作波段都有自己的吸收峰，如铁离子的吸收峰在1.1m处，铜离子的吸收峰在0.8m处杂质含量越高，损耗就越严重。为了降低损耗，需要严格控制这些金属离子的含量。熔融的石英玻璃中含水时，由水分子中氢氧根离子（OH-）振动时造成的吸收为氢氧根离子吸收。它的吸收峰在2.7m附近，振动的二次谐波在0.9m处，三次谐波在0.72m处。OH根

18、形成的吸收损耗（按年推移）如下图所示。图1.6 OH根形成的吸收损耗1.2.2散射损耗 由于光纤的材料、形状及折射指数分布等的缺陷或不均匀，光纤中传导的光散射而产生的损耗称为散射损耗。散射损耗分线性散射损耗和非线性散射损耗。线性或非线性主要是指散射损耗所引起的损耗功率与传播模式功率是否成线性关系。线性散射损耗主要包括瑞利散射和材料不均匀引起的散射；非线性散射损耗主要包括受激喇曼散射和受激布里渊散射等。1.瑞利散射损耗 瑞利散射损耗也是光纤本征散射损耗。这种散射是由于光纤材料的折射率随机变化而引起的。材料的折射率变化是由于密度不均匀或是内部应力不均匀而产生的散射。当折射率变化很小时，引起的瑞利散

19、射是光纤散射损耗的最低限度，这种瑞利散射是固有的，不能消除。瑞利散射损耗与1/4成正比，它随波长的增加而急剧减小，所以在长波长工作时，瑞利散射会大大减小。2.材料不均匀所引起的散射损耗结构的不均匀性以及光纤制造过程中产生的缺陷也可能使光线产生散射。这种缺陷可能是光纤中的气泡、纤芯与包层交界处的粗糙等。这种散射也会引起损耗。与波长无关，主要通过改进工艺予以减小。材料不均匀所产生损耗如下图所示。图1.7纤芯和包层不均匀产生损耗除此之外，引起光纤损耗的还有光纤弯曲产生的损耗等，在这不做一一介绍。§1.3 光缆线路的技术维护光缆线路是光纤通信网的重要组成部分，加强光缆线路的维护管理是保障通信

20、畅通的主要措施。维护要贯彻预防为主的原则。在线路维护中技术维护又是维护工作的重中之重。通过严格的管理和慎密的工作，使光缆线路处于良好的运行状态。1.3.1光缆线路维护的基本任务光缆维护工作的基本任务是保持设备和传输质量的良好，预防并尽快排除障碍。维护工作人员应贯彻“预防为主、防抢结合”的维护方针。维护工作要做到精心细致、科学管理。一方面，维护工作人员应对光缆线路进行正常的维护，不断地消除外界环境影响带来的事故隐患，同时不断改进设计和施工不足的地方，避免或减少不可预防的事故（如山洪、地震）带来的影响。另一方面，当出现意外事故时，维护人员应能及时处理，尽快排除故障，修复线路，以提供稳定、优质的传输

21、线路。1.3.2技术维护周期及要求通信光缆线路的技术维护工作主要由线路维护部门进行，长途光缆由各省、市长途传输局进行。随着时代的发展，长途传输局也开始着手进行本地网光缆的维护工作。长本一体化的维护趋势是势在必行。在技术维护中，逐步加大线路技术维护的力量也是长传局的一个优势。长途光缆线路技术维护的周期如表1.2所示。表1.2 光缆技术维护项目与周期序号测试项目维护指标维护周期1中继段光纤通道后向散射信号曲线检查竣工值+0.1dB/km（最大变动量5dB）（注1）主用光纤：按需，备用光纤：半年（特殊情况时，适当缩短周期）2PMD测试（针对上10G业务的光纤）厂家承诺的PMD容忍值。（一般来说纤上为

22、10G业务时PMD10ps；厂家采用特殊技术可提高容忍值。）主用光纤：按需，备用光纤：半年（特殊情况时，适当缩短周期）3金属护套对地绝缘电阻2/单盘半年（按需，适当缩短周期）4直埋接头盒监测电极间绝缘电阻55防护接地装置地线电阻100（注2）5半年（雷雨季节前、后各1次）注：1.对二级长途线路而言，可根据其中继距离和传输码率适当地增大。 2. 为2m深的土壤电阻率，单位为：·m光缆线路技术维护的要求主要有以下几点。1.认真做好技术资料的整理；2.严格制定光缆线路维护计划；3.加强维护人员的技术培训；4.作好线路巡回检查工作；5.定期测试光缆线路质量；6.及时检修与紧急修复光缆线路障碍

23、。第二章 光缆线路障碍判断与处理§2.1 光缆线路障碍的一般规定2.1.1光缆线路障碍的定义由于光缆线路原因造成通信业务的阻断的叫做光缆线路障碍。2.1.2障碍的分类一般障碍：由于线路原因使部分在用业务系统阻断的障碍称为一般障碍。全阻障碍：由于线路原因使全部在用业务阻断的为全阻障碍。逾限障碍：当一般障碍、全阻障碍超过规定修复时限的为逾限障碍。96芯（含96芯）以上光缆，平均障碍抢修历时要控制在16小时之内；64-96芯（含64芯），平均障碍抢修历时要控制在14小时之内；48-64芯（含48芯），平均障碍抢修历时要控制在12小时之内；36-48芯（含36芯），平均障碍抢修历时要控制在1

24、0小时之内；12-36芯，平均障碍抢修历时要控制在8小时之内；12芯(含12芯)以下光缆，平均障碍抢修历时要控制在6小时之内。重大障碍：当线路在执行重要通信任务期间内发生全阻，影响重要通信任务，并造成严重后果的称为重大障碍。 §2.2 光缆障碍的表现形式及分析光缆线路发生故障主要有两种表现形式：1.全程衰耗增大，在接收端尚能接收到光功率，只是比正常值小的多。从设备上能看到相关提示：如误码、衰耗增大等现象。设备出现告警。2.完全中断。在接受端输出的光功率为0。设备严重告警，网管上出现全部系统告警，设备完全阻断。表2.1 对障碍现象及可能的障碍原因分析为：障碍现象造成障碍的可能原因一根或

25、几根光纤原接续点损耗增大光纤接续点保护管安装问题或接头盒漏水一根或几根光纤衰减曲线出现台阶光缆受机械力扭伤，部分光纤断裂但尚未断开一根光纤出现衰减台阶或断纤、其他完好光缆受机械力影响或光缆制造原因造成原接续点衰减台阶水平拉长在原接续点附近出现断纤通信全部阻断光缆受外力影响中断光缆线路衰耗增大和中断的原因归纳起来有以下有以下几个方面：弯曲和微弯曲。外因造成的光缆变形和弯曲，例如受到外力挤压，局部弯曲半径过小等。能造成光缆衰耗增大。光缆本身质量引起的衰耗增大。部分光缆温度特性不好，当温度变化时，衰耗增大。光纤的制造过程中不可避免的有杂质混入，随着时间的延长，这些杂质的影响会增加。这些都是光缆衰耗增

26、加的原因之一。光缆接头故障。由于光纤接头点的强度比光缆本身强度低得多，同时接续点的可靠性在受到当时的外界环境、气候等因素及保护工艺和接续手法、保护材料、操作熟练程度的影响。都容易造成光缆接头产生障碍。外因造成的障碍。光缆线路由于在外界，容易受到外力影响造成障碍。例如架空光缆由于被车辆挂断，管道光缆被道路施工损坏，尾纤被老鼠咬坏等。人为造成的障碍。未能按规范操作导致的障碍。如收发纤安装错误等。§2.3 光缆障碍的查修流程光缆发生障碍后，首先应判明障碍的性质及段落，按先干线，后支线，先主用后备用，先抢通后修复的原则实施抢修。长途光缆抢修的流程如图2.1所示。修复线路机务部门进行性能验证做

27、好后勤服务开沟挖缆或上杆找到障碍点组织挖缆民工用应急措施抢通线路建立与机房、中继站的联络系统通知包线员查找障碍通知有关线路维护抢修单位必要时报告公安局报告有关线路维护主管单位领导派有关人员到现场机务/线务部门尽快测判障碍段落或地点并组织电路调度报告上级领导机关通知机务人员准备下站组织抢修人员、准备抢修仪表、器材、工具和车辆装车出发在中继站判断障碍地点到达障碍地点清理现场，结束障碍发生图2.1光缆障碍查修流程光缆通信系统发生障碍时，传输机房应首先判断障碍发生在设备部分还是线路部分。若判断为线路部分，应同时判定障碍的段落和性质。并立即通知线路维护部门进行光缆障碍的查修。同时查修人员应带齐相关光缆线

28、路的原始资料。查修人员到达中继站后。测试人员用OTDR仪表测试障碍点的距离，按测试结果提供的障碍点距离与技术资料核对。找出障碍点后，应认真观察分析现场，并做好现场记录。找到障碍点后，一般应使用应急光缆将光缆通路抢修好，同时认真分析现场，必要时进行现场拍照。抢修时，应建立障碍点与中继站（传输机房）的联络。在整个抢修过程中，应始终保持联络畅通，并随时向主管部门汇报抢修情况。进行光纤接续时，要测试接续损耗。接续损耗严格控制在允许的范围内，有条件的应进行双向测试。在抢修完成后，应对光纤通道进行中继段衰减测试并提供相关资料，交付机务部门验证，合格后恢复通信。第三章 光时域反射仪§3.1 光时域

29、反射仪原理3.1.1光时域反射仪工作原理光时域反射仪（Optical Time Domain Reflectometer）是目前光缆线路测量中最常用的一种仪表。它是采用后向散射法来测量光纤中的损耗。对于光纤损耗的测量，OTDR采用取样积分仪和光脉冲激励的原理，对光纤中传输的光信号进行取样分析，可以判断出光纤中的接续点和损耗变化点。其原理如图3.1所示。.光时域反射仪熔接弯折活动连接器断裂光纤尾端光纤网OTDR 测试显示相对光功率激光器耦合器脉冲发生器光监测器数据分析及其显示OTDR 是基本的光纤链路安装和维护的测试工具机械固定连接头图3.1光时域反射仪光时域反射仪利用了下述现象：光纤中折射率的

30、微观变化和微小的裂纹会使光线产生反射；它的工作原理与雷达的工作原理类似。把窄的光脉冲输入光纤的一端，然后在同一个输入端观测反射信号。当反射信号出现一个尖峰时，就表明存在着孤立的散射体。到处发生的瑞利散射会产生幅度很小的连续的反射信号，为了检测这种信号，必须使用能够识别淹没在噪声中的周期信号的特殊电子仪器。光时域反射仪就是利用取样积分器的功能，在一个窄的时隙中对信号重复进行取样，并通过对所有的取样信号进行求和，把信号从大的背景噪声中提取出来。在求和过程中，相位随机的噪声会被消去，而信号则由于相干作用而发生叠加累积。用于取样的时隙可以沿着需要进行观测的整个时间范围缓慢移动。瑞利散射的定量分析：在光

31、时域反射仪的测试中，由于光纤的瑞利散射现象，可对光纤的衰减特性进行定量分析。光纤的瑞利散射损耗与波长的四次方成反比，离输入端近的地方散射回来的光强，远的地方散射回来的光弱。对光纤的瑞利散射可以进行定量分析。在传输距离为Z时有如下关系式： P(Z) = Pin e a光纤的衰减常数 a=(10lgP1/P0)/L (dB/km) P1、P0为输入、输出功率在Z处后向散射光又经过衰减返回到光纤入射端，其返回功率为： Pr = dPin e d是后向瑞利散射系数近似地：Z = (c/n) t c真空光速；n折射率；t传播时间OTDR是如何利用瑞利散射原理：在光纤输入端面注入窄脉冲，在光脉冲沿着光纤传

32、播时，各点瑞利散射部分不断返回到光纤的输入端。光纤接收检测电路检测到这些返回的光，经过数字处理提高信噪比以后，把与反射功率对应的电信号接到示波器，经处理后，在屏幕上可以显示出相应的对数衰减曲线。OTDR是如何利用菲涅尔反射原理：根据菲涅尔反射原理，只要在发送端探测到背向反射回来的光，就可以看到前后端面的回波脉冲，它们之间的时间间隔就是光走了两倍纤长度的时间，据此可以测量出光纤的长度。同理，如光纤内部发生断裂或有缺陷也会在光纤输入端检测到回波脉冲，根据回波脉冲情况可进行故障定位。3.1.2光时域反射仪的一些基本术语背向散射：光信号在沿光纤进行传送的过程中会受到瑞利散射的作用产生衰减。这种瑞利散射

33、是由于光纤芯子中反射折射率的微小不同引起的。散射会作用于整根光纤。瑞利散 射将 光信号散射向四面八方。我们把其中沿原路散射回OTDR的散射称为背向散射。非反射事件：光纤中的熔接头和微弯都会带来损耗；但不会引起反射。在OTDR的测量结果曲线上，这两种事件会以在背向散射电平上附加一下突然的下降台阶的形式表现出来。那么在竖轴上的改变即为某一事件的损耗大小，这种事件称为非反射事件。如图3.2所示。损耗弯折熔接图3.2非反射事件反射事件：活动连接器，机械接头和光纤中的折裂都会同时引起损耗和反射。损耗的大小同样是由背向电平值的改变量来决定。反射值（通常以回波损耗的形式表示）是由背向散射上反射峰的幅度所决定

34、的。如图3.3所示。衰耗反射图3.3反射事件光纤尾端：第一种情况：如果光纤的尾端是平整的端面或在尾端接有活动连接器（平整， 抛光）。在光纤的尾端就会存在反射率为4的菲涅尔反射。第二种情况是：如果光纤的尾端是破裂的端面。由于尾端端面的不规则性会使光线漫射而不会引起反射。在这种情况下，光纤尾端的显示信号曲线从背向反射电平简单是降到OTDR噪声底电平下。虽然破裂的尾端也可能会引起反射，但它的反射峰不会像平整尾端或活动连接器带来的反射峰值那么大。如图3.4所示。图3.4两种光纤的尾端§3.2 光纤线路损耗测量精度分析光纤损耗一般采用OTDR测试方法。OTDR测量有很高的自动化程度，可以用它来

35、完成对光纤长度、全程衰减、接续损耗、断点及高损耗点进行测量。3.2.1.OTDR测试精度的影响因素OTDR的动态范围：初始背向散射电平与噪声低电平的dB差值为OTDR的动态范围。光纤接续仪表性能的提高，对测试仪表的要求也随之提高，增大OTDR的动态范围可通过两个途径：增加初始背向散射电平和降低噪声电平。增加初始背向散射电平一般采用增加输出光脉冲强度或加大脉冲宽度两种方式；降低噪声电平主要是延长平均时间，平均时间越长，OTDR的动态范围也越大。如图3.5所示。图3.5OTDR的动态范围OTDR的盲区：光学设备要求反射后要有一定的恢复时间，因此在后向散射重新确定前，反射的后面会产生盲区。光纤的测试

36、盲区分为事件盲区和衰减盲区。对于OTDR测量中，盲区随脉冲宽度的增加而增加，为提高测试精度，在进行短距离测试时，应采用窄脉宽；长距离测试时采用宽脉宽。以减少盲区对测量精度的影响。测试中的“增益”现象：光纤接头只能引起损耗而不能引起“增益”。OTDR通过比较接头前后的后向散射电平的测量来对光纤接头的损耗进行测量。如果被接的两根光纤的散射系数差异很大，接头后一根光纤的散射系数较高，接头后的后向散射电平就可能大于接头前光纤的后向散射电平，引起了“增益”现象。所以对光纤接续损耗的测量应从光纤接头的两端进行，取双向测试的平均值，才能确定光纤接头的真正损耗值。其基本图形及计算如图3.6所示。True lo

37、ss = (0.5-0.1)/2 = 0.2dB图3.6接续衰耗的增益现象3.2.2.如何提高OTDR的测试精度在现有的ODTR中，动态范围已不是主要问题了，因为厂商大多在OTDR制造过程中已经解决了这个问题。在测量中，应针对不同的光缆线路情况进行不同的设置，来提高测试精度。在OTDR的使用中，首先应对被测光纤的折射率、估计长度有一定的概念，来设定OTDR的测试参数。当光纤折射率不知时，可用测试同厂标准已知长度光纤的方法来判定光纤的折射率：调整光纤折射率，使测试指示长度等于已知长度，该折射率即为被测光纤折射率。其次用大脉宽粗测光纤长度，当光纤长度基本准确后，调整脉宽和测试量程，使量程为测试长度

38、的1.52倍，脉宽小于事件盲区，这时的测试精度为最高。§3.3 光缆线路损耗测试的方法3.3.1光纤接续损耗测量根据GB/T15972-1995光纤技术规范附A光纤后向散射功率曲线分析规定，光纤接续损耗的测量应从光纤接头的两端进行测量，取双向测量值的代数和平均值作为该接头的接续损耗值。OTDR出厂时都有设置值，但这些参数往往和线路的实际情况不同，必须在每次光纤测试之前针对光纤本身的参数进行调整，主要是光纤折射率、量程范围、脉冲宽度等。对于光纤接续的测试，OTDR可用最小二乘法（LSA）和五点法进行测试，两者的测试精度都比较高，这时如需高精度测试，一般采用LSA方式，但也要把折射率、量

39、程、脉宽、光标定位等调整到最佳状态。最小二乘近似方法按如下的原则确定直线：标识之间的所有测量数据到该直线的距离总偏差为最小。图3.7最小二乘法如上图所示，直线L的方程为y=a+bx，并且n个数据点（x1，y1），（x2，y2）（xn，yn）到直线L的距离总偏差应为最小。首先计算各点到该直线L的距离偏差（1,2,3,），各偏差的表达式中包含了变量a和b，然后使各偏差的平方和E为最小，就可以求出变量a和b值，从而确定直线L。i=yi-(a+bxi)E = n(y1-a-bx1)2 + (y2-a-bx2)2 + + (yn-a-bxn)2åi2=i=1在上述方程中，E最小化的充分必要条件

40、是：a= n, b=nå (xi)2 - å (xiyi)å(xiyi) - n i=1i=1nnå(xi)2 n ()2å(xi)2 - n ()2i=1i=1解该方程，可得到如下所示的变量a，b的表达式：其中,X = 1n1nå(xi), y =å(yi)nni=1i=12PA也叫两点法，只是从测试的两端两点间的功率差值，只适用于光纤链路衰减值的测试。3.3.2光纤全程损耗测量光纤的全程损耗测量是光纤传输网中常用的测量方法。一般性的测量可用两点法进行。精度测量中，使用的时间较长，可用LSA方法进行。光纤全程测试可提供光纤

41、长度、光纤全程平均衰耗、光纤全程衰耗等数据。采用LSA测量时，应对光纤本身的长度、平均衰耗有所了解，设定相对应的测量参数，以适应被测光纤的参数，并且要考虑光纤接头引起的测试误差。OTDR都有自动测试档，一般先用自动档粗测光纤的长度及光纤衰耗，再根据测试值调整OTDR参数，以适应被测光纤，测得准确的光纤长度和衰减。第四章 光缆线路障碍准确定位分析§4.1 不同性质障碍的定位方法由于光缆线路的复杂性，在光缆线路障碍中，对于不同性质的障碍应采取不同的定位方法。虽然都是使用OTDR对光缆障碍点进行定位，但测试定位时的参数设置、计算方式均有所区别。4.1.1部分系统阻断障碍如果障碍是部分系统障

42、碍，在排除设备故障的前提下，精确调整OTDR仪表的折射率、脉宽和波长，使之与被测光纤的参数相同，尽可能减少测试误差。将测出的距离信息与维护资料核对看障碍点是否在接头处。若通过OTDR曲线观察障碍点有明显的菲涅尔反射峰，与资料核对和某一接头距离相近，可初步判断为盒内光纤障碍（光纤盒内断裂多为镜面性断裂，有较大的菲涅尔反射峰）。抢修人员到达现场后可先与机房测试人员配合进行进一步判断，然后进行处理。若障碍点与接头距离相差较大，则为缆内障碍。这类障碍隐蔽性较强，如果定位不准，盲目查找就可能造成不必要的人力和物力的浪费。如直埋光缆大量土方开挖，架空光缆摘挂大量的挂钩等，会延长障碍历时。这时可采用如下方式

43、精确判定障碍点。用OTDR仪表精确测试障碍点至邻近接头点的相对距离（纤长），将测试的纤长换算成光缆长度（皮长）。再将光缆皮长换算成障碍点的皮长尺码，即可精确定位障碍点位置。4.1.2光缆全阻障碍对于光缆线路全阻障碍，查找较为容易，一般为外力影响所致。可利用OTDR测出障碍点与局（站）间的距离，结合维护资料，通过计算确定障碍点的地理位置，指挥巡线人员沿光缆路由查看是否有建设施工，架空光缆是否有明显的拉伤、火灾等，一般可找到障碍点。若无法找到就需要用上面介绍的方法进行精确计算，确定障碍点。4.1.3光纤衰耗过大造成的障碍用OTDR测试系统障碍光纤，如果发现障碍是衰耗突变引起的，可基本判定障碍点位于

44、某接头盒内，多是由于弯曲损耗造成的。盒内余留光纤盘留不当或热缩管脱落等形成小圈，使余纤的曲率半径过小。另外，接头盒进水也造成接头处障碍的主要原因。打开接头盒后，可进一步进行判断，将一正常光纤进行微弯处理，使其曲率半径过小，此时用OTDR测试（1550nm）该处会有一大衰耗点，若该衰耗点与障碍光纤衰耗位置一致，则障碍点即为该点。可仔细查看障碍光纤有无损伤或盘小圈，若有小圈将其放大即可，否则进行重接处理。 4.1.4机房线路终端障碍如果障碍发生在终端机房内，此时在障碍端测试，OTDR仪表在测试时可能会进入测试的盲区，在对端测试可以发现障碍光纤测试曲线正常。为精确定位，需要加一段能避开仪表盲区的尾纤

45、，一般长度不少于500m，先精确测出尾纤长度，再接入障碍光纤测试。OTDR在短距离测试状态下分辨率很高，可以比较准确地测出是尾纤还是终端盒内障碍。对于离终端较近的盒内障碍用可见光源进行辅助判断更为方便。§4.2 利用OTDR测试光缆障碍的误差分析4.2.1正确、熟练掌握仪表的使用方法 （1）正确设置OTDR的参数 使用OTDR测试时，必须先进行仪表参数设定，其中最主要设定是测试光纤的折射率和测试波长。只有准确地设置了测试仪表的基本参数，才能为准确的测试创造条件。 （2）选择适当的测试范围档 对于不同的测试范围档，OTDR测试的距离分辩率是不同的，在测量光纤障碍点时，应选择大于被测距离

46、而又最接近的测试范围档，这样才能充分利用仪表的本身精度。 （3）应用仪表的放大功能 应用OTDR的放大功能就可将光标准确置定在相应的拐点上，使用放大功能键可将图形放大到25米/格，这样便可得到分辩率小于1米的比较准确的测试结果。 4.2.2建立准确、完整的原始资料 准确、完整的光缆线路资料是障碍测量、定位的基本依据，因此，必须重视线路资料的收集、整理、核对工作，建立起真实、可信、完整的线路资料。在光缆接续监测时，应记录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，同时也将测试仪表型号、测试时折射率的设定值进行登记，准确记录各种光缆余留。详细记录每个接头坑、特殊地段、S形敷设、进室等

47、处光缆盘留长度及接头盒、终端盒、ODF架等部位光纤盘留长度，以便在换算故障点路由长度时予以扣除。 4.2.3正确的换算 用OTDR仪表精确测试障碍点至邻近接头点的相对距离（纤长），将测试的纤长换算成光缆长度（皮长）。再将光缆皮长换算成障碍点的皮长尺码，即可精确定位障碍点位置。具体算法如下1、纤长换算成皮长Lp=(S1-S2)/(1+P) （1）式中Lp为光缆皮长；S1为测试的相对距离长度；S2为光缆接头盒内的单侧盘留长度，一般取0.6-2.0 ；P为该光缆的绞缩率，因光缆结构不同而异。可用同型号的备用光缆进行测试。也有的厂家提供该项指标。P=(Sa-Sb)/Sb,Sa为单盘光缆的测试纤长；Sb

48、为单盘光缆标记的皮长尺码长度。2、光缆障碍点皮长尺码的计算Ly=Lb±Lp （2）式中：Ly为障碍点的皮长尺码值；Lb为邻近接头点的盒根光缆皮长尺码，+、-符号的选择可以根据光缆的布放端别确定。确定了Ly的值，即可根据资料确定障碍点的具体位置。采用这种方法可以减少由于工程资料不准，仪表和光纤的折射率偏差等原因造成的测试误差，避免长距离核算光缆长度，测试结果较为准确。实际证明这种方法简单有效。测试实例：2002.4.5某光缆全椒至江浦段，2#、3#光纤断纤，测试地点：全椒；光纤长度：（4.0668-3.2700=0.8988Km） (S1)；S2取3M接头盒光纤长度1.8m；P取0.003；接头盒光缆尺码：2143m。根据公式（1）计算，Lp=（898.8-1.8）/(1+0.003)=894m再根据公式（2）计算，Ly=2143-894=1249m。实际查找到光缆障碍点为该皮长尺码，说明计算位置正确。4.2.4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。 4.2.5灵活测试、综合分析 障碍点的测试要求操作人员一定要有清晰的思路和灵活的问题处理方式。一般情况下，可在光缆线路两端进行双向故障测试，并结合原始资料，