干线光缆的光纤测试问题浅析

刘东文 王会义

【摘要】 结合实际工程中高速光纤通信系统建设时的问题，对工程设计中的光纤测试工作进行分析，主要讨论了高速波分系统建设时的光纤测试指标的不同要求，并对实际光纤测时经常遇到的光纤光缆终端的机械活接头测量问题和光缆线路中的常见问题进行了分析，给出具体的测试样图和处理方法。

【关键词】 光是与分析仪（OTDR） 波分系统 维护余量

从2002年中国电信建设了第一个10Gb/s 高速波分复用系统开始[1，2]，至2013年中国移动、中国电信、中国联通又开始部署各自的100Gb/s高速波分复用系统，并且随着100Gb/s商用产品成本的降低，高速光纤通信系统的部署将会迎来又一次的加速。然而，高速波分系统建设离不开光纤基础数据的测试[3]，这对于整个光纤通信网络的规划和设计具有重要的意义。实际光纤测试方法有采用光纤光功率计和光接收器的双端测试方法，也有采用光时域分析仪（OTDR）的单端测试方法。虽然光纤光功率计和光接收器测试方法可以迅速的得知光纤的衰耗信息，但其测试时所记录的光纤信息较简单，所以实际波分系统设计时为更为全面的获得光缆纤芯的信息常采用OTDR作为光纤测试的主要工具。

文章结合实际10Gb/s、40Gb/s和100Gb/s高速波分系统对于光纤通信系统中的光纤链路指标的不同要求进行了对比，重点对便携式光时域分析仪（OTDR）不同场景下的光线测试时出现的相关问题进行分析，并讨论对于色散偏振模分析仪（PMD CD）测试的影响。例如，光缆终端损耗过大问题、光缆线路衰耗过大和光纤指标无法测试的几种情况进行了讨论，并给出了实际的光纤衰耗测试曲线样图和处理方法。

一、光纤测试的需求分析

针对实际10Gb/s、40Gb/s和100Gb/s高速波分系统建设时对于光纤测试指标的不同需求，结合实际商用产品的特点表1总结了这三种高速率波分系统工程建设时对于光纤衰耗要求、光纤残余色散要求、光纤偏振模色散要求和光纤非线性容忍的要求程度（其中10Gb/s为直接接收系统， 40Gb/s分为非相干和相干系统，100Gb/s为相干接受系统）。

通过表1可知40Gb/s（非相干）高速率波分系统对于光纤残余色散和光纤偏振模色散要求很高，这符合实际40Gb/s（非相干）波分系统建设时采用色散补偿模块总体补偿后对每个信道再分别进行电域上的光纤色散补偿的特点[4]。同时40Gb/s（非相干）波分系统也对光纤偏振模色散要求很高，导致也必须在系统设计时考虑。然而，40Gb/s（相干）、100Gb/s（相干）由于在接收端采用了DSP算法技术使得光纤色散和偏振模色散可以得到较好的补偿，所以在相干波分系统建设时可以不考虑光纤色散和偏振模的影响。所以在波分系统前期建设论证时，对于光缆的光纤测试指标显得尤为重要。

二、实际光纤测试常见问题

本文结合高速波分系统设计和建设的实际工程经验，通过对于真实环境下光纤光缆终端局站的测试情况给出了几种采用便携式仪表（OTDR、PMD CD）的光纤实测情况。常规的OTDR测试过程中不便发现光缆两端的机械活接头衰耗，所以测试过程中采用2km跳接光纤作为OTDR的跳纤使用，以便发现光缆线路侧法兰盘机械接头问题。如图1所示给出光纤测试OTDR曲线图（A：没有加2km光纤的OTDR光纤测试图；B：加入2km光纤后的OTDR后的光纤测试图：C：OTDR测试光纤在某处损耗过大曲线）。

采用OTDR常规方式测试光纤时，可以方便的获得的光缆光纤的长度、平均损耗、总损耗等光纤质量的情况，如图1（A）所示。但由于OTDR本身存在测试盲区，使得光缆成端的机械活接头损耗信息不能够较为准确的在曲线中反映。所以采用了2km光纤作为OTDR的跳纤，如图1（B）中所示的多次测试结果，可以判断采用额外的光跳纤能够测试出光缆终端侧法兰盘机械活接头的平均损耗为0.453dB。同时，与采用光纤光功率计的多次测试结果对比发现误差很小。所以该方法可以作为一种快速的判断光缆两端的机械活接头是否符合标准要求[5]的一种简易方法。考虑到实际的光缆光纤可能受到外界或自身的影响[6]，导致OTDR曲线偶尔会出现图1（C）中的现象，并从多次实际测试结果分析，此时很有可能导致正向的光纤色散和偏振模色散均无法测试（对比PMD CD仪表提示“在8.67km处存在非反射断面或非UPC断面”，并与OTDR测试的故障点距离基本一致）。所以，实际工程中应该在该问题光纤对端对光纤再次进行测试，并做好记录报给维护相关单位或人员。尤其在40Gb/s（非相干）波分系统建设时需要特别注意，如不能够改用其它非反射式PMD CD，则建议尽量测试其余剩余纤芯，以避免后期问题的出现。同时，对于图2所示光纤测试OTDR曲线，在11.30km处的损耗为4.981dB，此时应顺便测试该光缆的其余空余纤芯，以便于排除是光缆出现故障还是仅该纤芯出现问题，并需及时提示现场维护人员对光缆进行整治。此时测光纤的色度色素和偏振模色散时该光纤的两段的PMD CD无法测试的问题。

三、结论

考虑到高速波分系统建设和承载高速波分系统的光缆情况，尤其是中国电信和中国联通的部分干线光缆的使用年限已接近或超过20年，部分光缆资源不可避免会存在光缆纤芯质量劣化的情况，所以实际光线测试人员应该及时的发现光缆终端损耗过大、光缆线路衰耗过大和光纤指标无法测试等这些问题，避免出现由于光线测试基础数据有误或光线测试发现的问题未能及时反馈导致波分系统建设延误的问题。同时，由于导致光纤光缆产生的故障的因素很多（接头盒进水、应力导致的微弯、光缆光纤自身老化等），所以应加强光纤测试人员的培训，使其掌握多种光纤测试的方法和实际光纤测试问题的分析手段，从而减少或避免操作上的失误所导致测试有误的问题出现。