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福祿克Fluke OptiFiber PRO (OTDR)操作說明之OTDR測試入門

發(fā)布日期：2013年08月21日   瀏覽次數(shù)：37次   編輯：深圳連訊

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本文主要介紹福祿克Fluke OptiFiber PRO (OTDR)光纖測試儀使用指南-OTDR測試方法原理解釋。

如果向光纖注入一束持續(xù)時(shí)間很短的光脈沖(比如100ns)，那么光脈沖能量在向前傳輸?shù)倪^程中同時(shí)也會(huì)有極微弱能量被光纖本身不斷地向四面八方散射(瑞利散射)、反射回來，由于所有光纖都存在損耗，因此光纖近端反射的能量較大，而遠(yuǎn)端反射的能量則較小。這種反射又被稱作逆向散射(backscatter)，數(shù)量級為1ppm左右。如果我們把“沿途”的這些反射能量都記錄下來，就可以畫成如圖1所示的反射能量曲線(即光時(shí)域反射曲線，OTDR曲線)。這個(gè)曲線有什么用處呢？圖中0m的地方反射強(qiáng)(對應(yīng)縱坐標(biāo)約為-0.8dB左右)，是光纖鏈路的“入口”，而在光纖末端2040m的地方，反射量會(huì)較弱(對應(yīng)縱坐標(biāo)約為-6.5dB)，我們首先可以用這條曲線推算出這段長約2040m的光纖對反射光的損耗大約為(-0.8-(-6.5))=5.7dB。通常，我們可以用這個(gè)損耗值來近似地代替這條光纖本身的前向傳輸損耗值。

圖一?OTDR曲線(光時(shí)域反射曲線)

如果光脈沖向前傳輸時(shí)遇到連接器(此處存在一個(gè)很窄的空氣隙)，由于介質(zhì)突變，反射能量會(huì)很大，最大可達(dá)前向總能量的8%(比逆向散射大得多)。圖中2040m處的尖峰就是由連接器引起的較強(qiáng)的能量反射。事實(shí)上，由于該連接質(zhì)量不高，尖峰過后出現(xiàn)了一個(gè)約2dB的損耗跌落(通常最低要求不超過0.75dB)，這個(gè)跌落就是由于連接器質(zhì)量問題所引起的損耗。所以，我們可以用這個(gè)損耗來近似代替連接器的前向傳輸損耗。

仔細(xì)觀察約2040m-2095m這段55米的短光纖，你會(huì)發(fā)現(xiàn)除了前面提到的2dB連接器損耗外，55m光纖段自身還有約1dB的損耗(橫坐標(biāo) -8dB-(-9dB)=1dB)。這顯然太高了。

在約2095m處出現(xiàn)的強(qiáng)“反射峰”，表示這是這條光纖鏈路的末端。由于末端之后不存在光纖，光子不再“逆向”返回，因此OTDR曲線迅速向坐標(biāo)“橫軸”跌落。末端對應(yīng)的長度值就是光纖的長度，或是斷纖的具體位置。

從上面描述的OTDR曲線中，我們可以輕松地獲得幾個(gè)重要的參數(shù)：

a)?這段光纖長度是2095米 –?也可能就是斷纖的斷點(diǎn)長度；

b)?在2040米出有一個(gè)連接器質(zhì)量不好(連接器損耗達(dá)2dB)；

c)?這條光纖在2040~2095米有一段約55米的光纖損耗大，本身質(zhì)量有問題(1dB損耗)。

d)?整段光纖的鏈路總損耗太大，約為5.7+2+1=8.7dB，問題在2040~2095米一段。

這就是用OTDR測試曲線來判斷問題的一個(gè)例子?？梢钥吹焦饫w長度、連接器損耗、光纖損耗、鏈路總損耗等很有用的故障信息，幫助定位故障。下面我們再舉幾個(gè)案例。

如圖二所示，這是一段約230米的光纖，原先用于運(yùn)行千兆以太網(wǎng)，在升級為萬兆以太網(wǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn)丟包率很高，許多用戶反映系統(tǒng)升級后速度不升反降。測試光纖鏈路的總損耗約為3.5dB，超過標(biāo)準(zhǔn)允許值。維護(hù)人員需要迅速定位鏈路中引起損耗超差的故障點(diǎn)。

圖二?OTDR測試曲線

一般地，維護(hù)人員會(huì)先檢查交換機(jī)的光模塊配置和光功率，或簡單地試著重新插拔一下光纖跳線。接下來則可能懷疑交換機(jī)主機(jī)是否有問題。稍有經(jīng)驗(yàn)的維護(hù)人員會(huì)測試一下這條光纖鏈路的損耗值，并試著清潔一下光纖跳線。但如果這些手段都不奏效，就需要使用OTDR測試儀來觀測了了。它可以提供與曲線對應(yīng)的“事件表”，不精通曲線分析的一線維護(hù)人員可以通過“事件表”迅速了解問題所在的物理位置，如圖三所示。請讀者對應(yīng)查看曲線和事件表兩圖。在102米的地方有一個(gè)正常的連接器，損耗值0.19dB，反射尖峰幅度較低，說明連接質(zhì)量優(yōu)良；在約152米的地方有一個(gè)反射尖峰，幅度適中，但連接器損耗(即OTDR曲線跌落)高達(dá)1.73dB，說明此連接器質(zhì)量較差(存在灰塵的可能性較大)；在約202米的地方有一個(gè)連接器尖峰，損耗為0.28，緊隨其后有一段長約2米的光跳線(即202米~204米的隱藏事件)，由于這段跳線的總損耗為0.28dB，可以認(rèn)為質(zhì)量尚可。在214米處有一個(gè)損耗，且無反射尖峰，判斷其最大的可能是一個(gè)光纖熔接點(diǎn)或者光纖過度彎曲事件。由于損耗值高達(dá)0.72dB，被認(rèn)為超標(biāo)(最大應(yīng)不超過0.3dB)。

圖三?與OTDR對應(yīng)的事件表

過量的損耗會(huì)加劇信號衰減，在多模光纖鏈路中還會(huì)引入附加的色散值，這將縮短光纖的有效傳輸長度。室內(nèi)光纖過度彎曲點(diǎn)通常發(fā)生在配線架或設(shè)備端口處，與整理跳線的方式不當(dāng)從而造成彎曲過度有較大關(guān)系。

以上測試結(jié)果基本上可以涵蓋中低速光纖鏈路中的故障診斷定位，掌握了OTDR曲線分析方法可以很快確認(rèn)問題發(fā)生的物理位置。對于不熟悉OTDR曲線解讀的維護(hù)人員，則可以簡單地遵循“事件表”的提示，檢查對應(yīng)的故障位置。

不過，在高速光纖鏈路中，情形遠(yuǎn)比中低速光纖鏈路復(fù)雜，比如在10G/40G/100G以太網(wǎng)光纖鏈路中，鏈路總損耗和連接點(diǎn)損耗符合要求并不意味著鏈路的誤碼率一定能符合要求，這是因?yàn)榭倱p耗合格并不意味著每個(gè)連接器、熔接點(diǎn)都合格，且連接器的過量反射會(huì)引起誤碼率上升，甚至造成連接失敗，所以需要考察每個(gè)“事件”的單個(gè)損耗值和每個(gè)連接器的反射值(ORL)。

連接器的損耗和反射值(ORL，光回波損耗)是器件質(zhì)量的兩個(gè)重要參數(shù)，但因?yàn)榘惭b過程中存在著誤用連接器、指紋污染、唾液污染等情形，連接質(zhì)量并不是很樂觀。關(guān)鍵的誤解還在于，這些過量反射點(diǎn)在10/100/1000M等中低速以太網(wǎng)鏈路中可能并不明顯影響鏈路的誤碼率。

補(bǔ)償光纖。由于OTDR測試儀端口不能在發(fā)射測試脈沖的同時(shí)接收反射回來的逆向散射和菲涅耳反射信號(此時(shí)間接收器件呈關(guān)閉狀態(tài))，所以，作為緊鄰的第一個(gè)連接器(就是儀器測試端口)往往是不能被“看清”的。為此，我們可以認(rèn)為地在測試儀端口前加上一段光纖，把第一個(gè)連接器移到遠(yuǎn)離測試端口的地方，這樣就可以看清第一個(gè)被測鏈路的連接器了。這段人為添加的測試光纖就是“發(fā)射補(bǔ)償光纖”，又稱“測試前導(dǎo)光纖”。儀器會(huì)在測試結(jié)果中會(huì)自動(dòng)減去這段長度。另外，被測鏈路的終端由于沒有連接光纖或光接收器，測試光脈沖將直接射入到空氣中。這樣，終端端面反射回來的光脈沖就和實(shí)際連接有光纖或者光接收器的反射脈沖不同。通常，終端反射比較強(qiáng)，這就是為什么OTDR曲線末端會(huì)有一個(gè)最高的尖峰。為了“看清”終端端面的質(zhì)量，此事需要認(rèn)為地在終端后面加一段光纖來仿真實(shí)際反射的狀況，以此評估終端端面的質(zhì)量。這段附加的光纖就叫接收補(bǔ)償光纖，又叫測試尾纖、后置光纖。為了方便，發(fā)射補(bǔ)償光纖和接收補(bǔ)償光纖采用同樣規(guī)格的光纖，長度一般是多模補(bǔ)償光纖100米，單模補(bǔ)償光纖130米。

為了看清端面反射，我們選擇事件表中的某一事件比如0m處的事件，進(jìn)入“查看細(xì)節(jié)”菜單，就可以查看實(shí)測的反射值和/或ORL值。如圖4所示。

這是事件表中的0米處的詳細(xì)信息，反射值Reflectance列在最下端，值約-49.79dB，沒有任何問題。對于高速鏈路，如果反射值高于-30dB(比如-29dB)，則很容易引發(fā)誤碼率明顯增加。事實(shí)上，-30dB以上的反射值通常是因?yàn)檎`用了FC光纖端面研磨的連接器或者端面污染。對于萬兆鏈路，一般建議反射值低于-35dB。在TSB140標(biāo)準(zhǔn)中，由于沒有規(guī)定相對應(yīng)的10G/40G/100G的反射值極限，業(yè)界一般有如下推薦門限：-35dB/-45dB/-55dB。

圖四?事件詳細(xì)信息(反射值 Reflectance)

圖五 增益現(xiàn)象OTDR增益。

如果光纖鏈路中采用了不同折射率(OM4/OM2)或者不同直徑的光纖(50/62.5)，則連接器反射尖峰后面不光不會(huì)自然跌落，反而有可能抬升，這種現(xiàn)象就叫做OTDR測試增益。如圖五所示。

 

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本文關(guān)鍵字: Fluke, OptiFiber Pro, OTDR, 光纖OTDR測試入門, 光纖測試, 福祿克
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