光缆线路测试与维护公用总结.ppt

1、第5章 光缆线路测试与维护,重庆邮电大学 胡庆 教授,本章内容 光缆工程竣工测试 光缆线路维护 光缆线路自动实时监控系统,光缆线路测试一般分单盘测试、竣工测试和维护测试。 单盘测试是在光缆敷设前对单盘光缆的检测； 竣工测试是光缆线路施工结束时进行的测试； 维护测试是光缆线路已经处于运行时期，对光缆线路工作状态做出判断，如对发生故障的位置、原因的判断的测试。,5.1 光缆工程竣工测试,竣工测试是以一个中继段为测量单元，故又称为光缆中继段测试。主要包括光缆、光纤的光电特性和绝缘特性等进行全面测量，检查线路的传输性能指标。这不仅是对工程质量的自我鉴定过程，同时也为建设单位提供光缆线路光电特性的完整数

2、据，供日后维护参考。单盘和竣工测试主要项目，如表5-1所示。,对于单波长光纤通信系统，其光缆的光特性测试主要有中继段光纤损耗测试、光纤的后向散射曲线测试、光纤接头损耗测试、光纤长度测试。DWDM光纤通信系统，光特性测试需增加光缆偏振模色散系数（PDMC）测试。 中继段光纤线路损耗，是指中继段两端的ODF架外侧连接插件之间的损耗，它含有光纤的损耗、固定接头损耗、活动接头损耗。, 511 光特性的竣工测试,目前中继段光纤损耗测量所采取的方法一般是光源、光功率计和OTDR相结合的方法。 光源、光功率计测量全程损耗（插入法）。测量中继段光纤损耗要求在已成端的连接插件状态下进行测量，插入法是唯一能够反映

3、带连接插件线路损耗的方法。这种方法测量结果比较可靠。,OTDR法虽然也可以测量带连接器插件的光纤线路损耗，但由于一般的OTDR都有盲区，使近端光纤连接器插入损耗、成端连接点接头损耗无法反映在测量值中，同样对端的成端连接器尾纤的连接损耗由于离尾部太近也无法定量显示。因此OTDR测值实际上是未包括连接器在内的线路损耗。,（1）按图如5-2所示的测试方框连接配置,1.光源、光功率计对全程光纤损耗（插入法）测试,（a）稳定化光源入纤光功率测试图 （b）被测光纤的出纤功率测试图 图5-2 插入法测试光纤损耗方框图,（2）测试步骤 一是用短光纤（约三米）直接将稳定化光源与光功率计两端用活动接头连接，如图5

4、-2（a）所示，读出光功率P1。 二是将被测光纤活动接头连接在稳定化光源与光功率计之间，如图5-2（b）所示，读出光功率P2。,三是将P1和P2代入式（5.1）和（5.2），计算出被测线路总损耗和损耗系数： （5.1） （5.2）,OTDR法又称为后向散射法，是一种非破坏性测试方法，其测试精度、可靠性主要受仪表精度和耦合影响，比较适合工程测试 。,2.光纤的后向散射曲线测试,（1）OTDR测量系统的连接 测量系统按图5-3所示连接，该测试连接与光缆单盘检验基本相同。其中假纤作用是为了克服近端盲区而设置的，长度约为501500米（当OTDR发射光脉冲宽度为100ns时，假纤长度为75米；光脉冲宽

5、度为1s时，假纤长度为200米；光脉冲宽度为10s时，假纤长度为1500米；），两端应带活动连接插件，其一端的插件与OTDR耦合，另一端的插件应与被测纤的成端插件匹配。这里的假纤相当于超长光跳线。,图5-3 OTDR测试光纤损耗示意图,OTDR的激光源发射一束光脉冲到被测光纤中，被测光纤链路特性及光纤本身材料的微观不均匀反射回的光信号返回送入OTDR。信号通过一耦合器到接收机（检测器），在那里光信号被转换为电信号，最后经分析并显示在屏幕上。图5-4为OTDR测试的一般原理。,（2）OTDR测试原理,图5-4用OTDR测试的一般原理,设t为入射与反射回来所用时间，C为光在真空中的光速，n为光纤折

6、射率，则测试距离可由下式获得： 这样，OTDR可以显示反射回来的相对光功率与距离的关系。图5-4表示OTDR可以测试光纤线路上可能出现的各种类型的事件（如光纤的活接头、机械接点与裂缝点等引起的损耗与反射）的后向散射曲线。,（3）信号曲线检测的要求 一般中继段在50km左右，光纤线路损耗在OTDR单程动态范围内时，应对每一条光纤进行AB和BA两个方向的测量，每一个方向的测试波形包括全部长度的完整曲线。70km以上的较长中继段，其线路损耗较大，可能超出OTDR的动态范围，这时可从两个方向测至中间。曲线记录时，移动光标置于合拢处的汇合点，以使显示数据的长度相加值为中继段全长，损耗值相加为中继段线路损

7、耗。,（4）测试记录 检测结果应将测试数据、测试条件和中继段光纤后向散射信号曲线记入竣工测试记录表，整理在竣工资料中。,3. 中继段光缆长度测试,光缆长度测试是利用OTDR比较精确地测出光缆的光纤长度，再根据前面介绍的不同光缆型号，采用不同换算公式就可计算出光缆的长度。测出中继段长度，对线路维护判断故障的位置非常有用。,这里必须注意的是在测试光纤长度时，必须正确输入光纤折射率，当折射率有偏差时，测试的光纤长度就不会准确。如果不知道光缆内光纤折射率或对厂家提供的折射率系数进行验证时，就必须进行折射率的测试。 光纤折射率测试方法主要用OTDR法，测试方法为：取一段标准长度的光纤，用OTDR测其长度

8、，改变OTDR上的折射率数值，使OTDR上测试的纤长与实际的纤长相等，此时OTDR上折射率数值即为光纤的折射率。,4. 光缆偏振模色散（PMDC）测试,光缆PMD的测试，实际上是对PMD系数PDMC的测试。DGDL与PDMC关系，参看2.2.2节的（2.12）式。PMDC测试可用PMD-B便携式偏振模色散测试仪，采用标准TIA/EIA FOTP-124以及IEC-61941中的迈克尔孙干涉法测试原理。这种方法的优点是测试快速精确，测试设备体积小，性能稳定，便于携带，即可用于实验室测量，又可满足施工现场测量的要求。比如中国网络通信有限公司对G.655光纤指标要求PMDC0.2ps/km 。PDM

9、C测试值一般要求在0.20.016ps/km范围内为合格。,在实际的工程施工和设备维护中，通常用干涉法是测量PMDC。PMD测试设备收、发可以分开，易于实现端到端的测试，而且可以直接从仪表上读取某段光纤的PMDC值，几乎不会受震动和不利环境的影响。 图5-5（a）为PMD迈克尔孙干涉法的测试一般原理框图，测试仪表一般包括宽带偏振光源、PMD测试单元（扫描干涉仪）、数据处理设备（计算机）等三个模块。,（a）PMD干涉法测试原理框图（b）PMD的测试值示意图 图5-5 PMD干涉法测试一般原理框图及测试值示意图,测试的基本原理是：当光纤一端用宽带光源输入时，在光纤另一端即输出端可测得电磁场的相关函

10、数或互相关函数，从而可确定PMDC值。在自相关型干涉仪表中，当干涉仪被平衡时，有一个自相关中心相干尖峰。测试值如图5-5（b）所示，它代表了在测量波长范围内的平均值。在1310nm或1550nm窗口不同仪器都有一定的波长范围。,1.光缆中铜导线直流电阻测试 光缆中铜线直流电阻测量系统如图5-6所示，测量步骤为： （1）用经校准的直流电桥，从光缆两端直接测量出各铜线的单线电阻或将光缆一端的全部铜线两两连接在一起，在另一端测量各铜线对的环阻，并通过交叉测量算出各铜线的单线电阻。 （2）通过测量，计算出各线对的不平衡电阻，即环路电阻偏差。,512 光缆电性能的测试,图5-6 铜线直流电阻测试示意图,

11、（3）将常温下测出的单线电阻值，核算成标准温度（20）时的阻值。 （4）指标要求 铜导线的单芯直流电阻和环路电阻偏差的指标，在设计时，根据使用条件确定，目前用于远供的铜线直径为09mm，其单根芯线直流电阻应为285km（20oC）；环路电阻偏差应为1。,2. 光缆中铜导线绝缘电阻测试,光缆中绝铜导线缘电阻测量是检验导线间绝缘特性的重要指标，其测试方法如下： （1）把校准好的摇表或高阻计按图5-7连接配置好，其中一个接线柱连接被测导线，另一接线柱将其余导线和其他金属导体（包括加强件、防潮层和铠装层）相连。 （2）匀速转动摇表的摇柄，逐步达到120转min，测出导线的绝缘电阻并作记录。利用高阻计测

12、试时，先“充电”再测试”，读出测试结果。,（3）将测试的绝缘电阻换算成标准长度的绝缘电阻，再与标准绝缘电阻进行比较，看是否在标准之内。换算公式为： R0=RLL （Mm） 式中，R0为1km时的绝缘电阻；RL为L km时测试的绝缘电阻；L为被测光缆的长度。测试完毕应做详细记录。,图5-7 铜导线绝缘电阻测试示意图,3. 光缆中铜导线绝缘强度测试,光缆中铜导线绝缘强度测试主要是检查光缆内部的铜导线的耐压强度，为铜导线传输无人中继器的供电作准备。测试项目主要包括线间绝缘强度测试和导线对地绝缘测试，具体测试方法和步骤如下： （1）按图5-8和图5-9连接配置好电路。,（2）调节耐压测试仪的输出电压到

13、规定有效值（导线之间为2200，导线对地之间为2800），保持时间为min。测试时，应缓慢调整耐压器的输出电压，使之从零开始逐步上升至规定值。 （3）在2min内无“击穿”现象（即在2min内无放电现象发生），为合格的光缆。若在2min内有“击穿”，在线路击穿前的电压值即为被测光缆的电气绝缘强度。,图5-9 铜导对地（金属）绝缘 强度测试,4.光缆护层的绝缘电阻测试,光缆护层的电特性测试主要是指光缆金属护层（如金属防潮层、金属铝装层）对地绝缘的测试，以检查光缆外护层（聚乙烯PE）是否完好。测试项目包括绝缘电阻和绝缘强度测试。 绝缘电阻一般包括金属防潮层（多为铝一塑综合护层LAP）和铠装层（钢丝

14、、钢带铠装）对地的绝缘电阻。测试步骤和方法如下：,（1）光缆浸于水中4以上，用高阻计或兆欧表按图5-10连接； （2）高阻计测试时，测试电压为250V或500V，1min后读数。用兆欧表测试时注意手摇速度要均匀。 （3）分两次测出防潮层和铠装层对地的绝缘电阻值。要求对地的绝缘电阻大于1000Mkm。,图5-10 用高阻计对绝缘电阻测试示意图, 5.1.3 中继站接地线电阻的测试,地线的主要作用是防雷，确保线路安全，要求各种用途的接地装置应达到规定的接地电阻标准，接地电阻可用接地电阻测量仪测量。 接电电阻测量仪由手摇发电机、电流互感器、滑线电阻及检流计等所组成，附有接地探测针、连接导线等。,测量

15、步骤如下： 按图5-12所示的接地电阻的测试系统连接 将被测地线E的引线与光缆设备分开； 沿被测地线E使电位探针P和电流探针C，依直线彼此相距20m，埋深为2 m。 连接测试导线：用5m导线连接E端子与接地极L，电位极用20接至P端子上电流极用40接C端子上。,将表放平，检查表针是否指零位，否则应调节到“0”位。 以每分钟120转以上加快发电机摇把的转速，调整“测量标盘”使指针指于中心线上；此时，测试盘指的刻度读数，乘以倍率，即为被测电阻值： 被测电阻值=测量盘指数倍率盘指数,测量记录 接地测值应符合设计规定值（参看表5-4），若不合格则应检查原因，使之合格。 测试结果记入竣工测试的“中继段地

16、线电阻测试记录”中。,图5-12 接地电阻测量示意图,5.2 光缆线路维护,光缆线路维护是保障整个光纤传输网联络不中断的主要措施。维护中要贯彻“预防为主、防抢结合”的方针，加强维护人员的责任感和科学管理确保线路稳定、优质畅通。, 5.2.1 光缆线路常规维护内容及方式,光缆线路的常规维护方式主要包括“日常维护” 和“巡修检测”两部分。 1日常维护 日常维护的主要内容按照表5-2的标准，由维护队组织光缆线路维护员进行日常维护，必要时维护中心可派修理员协助。,定期巡线，特殊巡线，护线宣传以及对外配合。 清除光缆路由上堆放的可燃易爆物品和腐蚀性物质，制止妨碍光缆线路的建筑施工、栽树种竹及在光缆线路路

17、由上砍草修路等 对受冲刷、挖掘地段的路由培土加固及沟坎护坡（挡土墙）的修理。,标石、标志牌、宣传牌的描字涂漆及扶正培固。 人（手）孔、地下室、水线房的清洁，光缆托架、光缆标志及地线的检查与修理。 架空光缆杆路的检修加固，吊线、挂钩的检修更换。 结合徒步巡线，进行光缆路由探测，建立健全光缆线路路由资料。,表5-2 光缆线路维护质量标准,2巡修检查 巡修检查即巡检巡修，是指维修中心对维护工作开展情况、维护制度落实情况的巡回检查，对光纤通信传送网机线设备巡回检修。维修中心应制订年度巡修检查计划，并严格按计划组织实施。基本要求是： 对维修区域内一、二级传输系统的机线设备每季度巡修（检）不少于1次，三级

18、以下传输系统的机线设备每半年巡修（检）不少于1次，每人每年跟班巡线不少于100km。,检查机线设备运行状况，及时解决存在的问题。 检查传输站、线路维护分队仪表、工具和备品备件使用管理情况。 巡修检查工作结束后，由传输站、线路维护分队确认巡修检查内容。 掌握机线设备维护情况，及时整理资料并归档。,通过巡修检查，了解掌握机线设备运行状况和备品、备件、仪表、工具、车辆使用和管理情况情况，协调解决机线设备存在的疑难问题，适时进行机线设备新增和变更的数据采集，收集整理机线设备的有关资料。并对传输站和线路维护分队进行必要的业务培训和技术指导。, 5.2.2 维护项目及测试周期,要使光纤通信系统经常处于良好

19、状态，维护工作就必须根据光缆线路质量标准，按周期、有计划地进行。光缆线路维护工作的主要项目和周期如表5-3、表5-4所示。,表5-3 光缆线路定期维护、测试项目及周期,表5-4 光缆线路维护技术指标及测试周期,由于光缆线路的通信容量大，一旦发生故障，就会严重影响正常通信，因此障碍的修复必须争分夺秒。 光缆故障抢修的一般流程是光缆出现故障后、在光缆设备机房判断故障段落、制定抢修方案有关人员赶扑现场、测试人员到达中继站判断故障地点、开沟挖缆找到障碍点、抢通光路、衰减测试、障碍修复后的整理，交付使用。只有这样做才算本次故障抢修完成。, 5.2.3 光缆线路常见的障碍与处理,光缆运行过程中，障碍可分为

20、中断型障碍、时断时通型障碍和质量恶化型障碍三大类。 中断型障碍是己经造成光缆不通，从而通信中断的障碍。其原因主要有断线、严重潮气等。时断时通型障碍是指有时正常传输，有时严重告警中断通信。其原因可能是线路受自然环境影响如温差特别大、接续盒漏水等。质量恶化型障碍是指通信尚未中断，但是通信质量下降，影响误码率或信噪比等传输指标使正常通信出现了一些障碍。,该类障碍比较多，是维护人员障碍抢修的主要类型。主要包括光线路老化衰耗变大、光缆接头进水、光缆线路外力干预、传输设备接地不良、光缆终端尾纤断面沾有灰尘等。下面分别对一些常见障碍及处理加以阐述。 （1）光缆中断的原因及处理方法 光缆中断的原因有自然灾害或

21、外界施工等外力造成的，一般可直观看出。若故障点不明显时，可在光缆设备机房通过OTDR测出故障点的大致位置后（一般无误差范围在100米以内），然后有维护人员查找具体位置，进行维修。,（2）光缆时断时通的原因及处理方法 该故障原因之一是野外光缆所处自然环境温差特别明显，还有就是光缆接头盒漏水，随气温变化使接头盒内余长光纤弯曲半径变化导致接头盒处衰减变化所致。处理方法仍是先用OTDR测全程衰减的分布曲线，核对原资料的变化，判断是否位置在接头盒处即可。,（3）传输光缆误码率产生的原因及处理方法 通信质量下降通常是传输设备的各单板接地不良，当遇到潮气和雷击后，出现线路告警。除此之外还有光缆接头涂覆层已掉

22、衰减增大等因素。处理方法对机房单板进行接地电阻测试，对线路进行衰减测试若出现不满足竣工资料要求可进行维修。 （4）通信质量下降的原因及处理方法 由于传输设备及线路老化而造成通信质量下降，可采用将原系统预留光纤可变衰减量调低，确保通信质量正常。,光缆线路实时自动监测系统从监测对象来分有两种类型：一种是对光缆线路护层的金属钢带或铝带的破坏情况进行监测；另一种是对光缆线路纤芯的传输性能进行监测。 第一种监测方法多采用充油或充气方式，通过对油压或气压的变化测量来判断光缆的状况。但对光缆纤芯的传输性能不作监测，只能等障碍发生后才作处理，十分被动。而第二种监测方法，通过对光缆的光纤传输性能进行不间断实时监

23、测，能实时准确地判断出光缆线路故障类型和故障点，该方法是当前乃至今后一段时间内亟待研究和采用的重点。,5.3 光缆线路自动实时监控系统,光缆线路的自动监测系统，是确保光缆线路畅通的重要设施，也是一个较廉价日常维护、主动维护策略。下面讨论一种较为实用光缆线路的自动实实监测系统。 1.监测系统的基本构成 光缆纤芯的传输性能监视系统，能够对光缆的在用纤、备用纤和跨中继段纤的传输性能进行实时测试，从而实现对光缆的不间断监测。, 5.3.1 光缆自动实时监控系统,众所周知，WDM技术可以在一个纤芯中插入另一波长的监测信号构成光缆监测系统。比如单模光纤的工作波波长为1310nm，那么光纤自动监测系统所用的

24、监测光波波长一般为1550nm；若通信工作光波长为1550nm时,则可选择1625nm或1650nm的光波作为监测光波。通过对监测光波背向散射曲线的分析，就能了解到光纤传输性能的优劣程度。,利用WDM技术构成的监测系统的原理，如图5-13所示。,图5-13 WDM监测的基本原理框图,2实用监测系统的结构及工作原理,光缆监测系统由光纤测试单元（OTDR）、光波分复用器（WDM）、光程控开关、告警处理模块、监测中心、采集器以及计算机应用程序和数据库模块等组成，如图5-14所示。 光纤测试单元通过光程控开关对每一根被测光纤进行扫描测试，将测试结果转变成电信号送采集器，采集器通过公用电话网（PSTN）和通信模块将测试信号送至监测中心进行分析处理，即完成了基本的监测过程。,对于有备纤可用的传输光缆线路而言，由于在正常的情形下，同一束光缆中的每一缆芯（光纤）会受到类似的劣化，故在备用纤中可监测到劣化光纤的位置。另外在各个光端机处均设有一个告警处理模块，当光端机处于正常运行时，告警处理模块会让CPU发出指令控制OTDR与光程控开关实时地对备用纤进行监测。即使在只有在用纤劣化而备用纤正常的特别情况下，由于本系统有告警模块，因此故障线路会送一个信号，经PSTN告知监测中心，监