光纤测试与故障排除

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1、date/time,光纤测试与故障排除,TE企业网络部,议 程,光纤损耗机制 光纤测试标准 光纤链路损耗测试方法 光损耗测试仪（OLTS) 光时域反射仪(OTDR) 光纤链路测试故障分析 光纤连接器清洁,date/time,光纤测试标准,内部损耗:光在沿光纤传输过程中随着距离的增大,光功率的输出会发生减少 吸收(Absorption)：光纤制造过程中产生的杂质如HO原子会吸收部分光信号 散射(Scattering)：光纤制造过程中产生的杂质,光纤本身损耗,宏弯曲 微弯曲,光纤弯曲损耗,光纤连接器耦合损耗,耦合器衰减： 0.75dB 连接器衰减： 0.3 dB 机械拼接衰减：0.3 dB,光纤连

2、接器污染损耗,(2) 表面液体污染,(3)表面固体污染,(1) 理想状态,date/time,光纤测试标准,光缆链路的测试标准,光纤元器件标准 与应用无关的安装光缆的标准 基于电缆长度，适配器以及接合的可变标准 例如：TIA/EIA-568-B.3, ISO11801, EN50173 LAN应用标准 特定应用的标准 每种应用的测试标准是固定的 例如：10BASE-FL，Token Ring，100BASE-FX, 1000BASE-SX，1000BASE-LX，ATM，Fiber Channel,光缆链路测试,对于光缆测试，有两种情况： 水平光缆 从设备间到工作区的光缆 最大长度: 90m

3、ANSI/EIA/TIA 568 B.1标准的要求: “需要在一个波长 一个方向进行测试” 主干光缆 设备间到设备间的光缆 ANSI/EIA/TIA 568 B.1标准的要求： “需要在一个方向和两个波长上进行测试”,光缆链路测试指标,插入损耗(dB) 值越小越好 回波损耗(dB) 值越大越好 长度(m) 测试结果 通过/失败,IEEE以太网技术标准,ISO/IEC 11801 光纤信道标准,光纤测试等级,2004年2月TIA批准TIA TSB140 标准， 定义了两个级别的光缆测试： Tier 1：光纤损耗测试设备(OLTS) 兼容 TIA-526-14A 及 TIA-526-7 使用光损耗

4、测试仪(OLTS)或VFL验证极性 Tier 2：Tier 1再加上OTDR曲线 证明光缆的安装没有造成性能下降的事件(例如弯曲，连接头，熔接),光纤测试方法,EIA/TIA-526-14A (IEC61280-4-1) 采用光纤损耗测试仪器(OLTS) 显示光纤是否满足光纤设备功率预算 适用于多模光纤测试 包括三种方法 Method A Method B Method C,EIA/TIA-526-7 (IEC61280-4-2) 采用光纤损耗测试仪器(OLTS)和光时域反射仪(OTDR) 显示光纤是否满足光纤设备功率预算 显示光纤故障的准确位置(OTDR) 适用于单模光纤测试 包括两种方法

5、光纤损耗测试仪器(OLTS，3种模式) 光时域反射仪(OTDR),光纤测试方法 ISO 14763-3,于2006年5月批准,测试方法提供更可靠，更准确、可重复 三根基准(Reference)跳线, 链路或信道中允许不同类型的连接器 建议使用卷轴, 优化光源模式 测试前确定耦合功率比(Coupled Power Ratio)，以保证光源稳定可靠 采用更严格的基准(Reference)跳线，衰减最大 (0.3dB) 测试前确定模式功率分布( MPD)确保测试的可靠性，可重复性,耦合功率比（Coupled Power Ratio,CPR）,为了了解光源的功率发射(Modal Launch Cond

6、ition)情况，多模光纤测试前，首先进行 CPR 测试 定义:光纤信号进入多模光纤和单模光纤耦合功率的比值，用来衡量多模光纤中不同模式光信号功率的分布(Modal Distribution),数值越小越好 光源一端采用大约2米长的同规格的MMF 跳线 功率计(power meter)一端采用大约2米长的SMF跳线,测试所得的 CPR 值与表格1极限值比较. 如果CPR不符合表格1所规定的极限值，在发射跳线（launch cord）端增加一个卷轴(mandrel). 在卷轴上绕一圈，重复前面CPR测试步骤 如果CPR仍然很高,在卷轴上绕一圈，重复前面CPR测试步骤 如果CPR无法符合表格1的极

7、限值,或者没有卷轴，放弃使用该光源（light source).,CPR 测试方法,表格 1:CPR极限值,date/time,光损耗测试仪器(OLTS),2019年10月18日星期五,page 20 /,光功率计算,光网络设备预估损耗计算 : 设备动态损耗范围 = 发送端功率 接收端功率,光纤损耗极限值,耦合器衰减 = 0.75 dB 熔接/机械拼接衰减 = 0.3 dB 说明: OM1, OM2 和 OM3 光缆在 850nm/km 和 1300nm/km 波长时的衰减值相同,2019年10月18日星期五,page 22 /,链路损耗预估计算,例如 :,步骤1：计算不同工作波长下光缆本身的

8、损耗,2019年10月18日星期五,page 23 /,例如 :,链路损耗预估计算,步骤2：连接损耗计算,连接器最大允许损耗为0.75dB; 熔接点最大允许损耗为0.3dB。,2019年10月18日星期五,page 24 /,例如 :,链路损耗预估计算,步骤3： 计算整个光缆链路损耗极限值。 光缆信道链路损耗=光缆本身损耗+ 连接器损耗+端接损耗 总链路损耗850nm= 7+1.5+0.6=9.1dB 总链路损耗1300nm= 3+1.5+0.6= 6.1dB,2019年10月18日星期五,page 25 /,例如:,动态损耗 = 15 dB 总链路损耗 = 9.1 dB 850 nm 链路余

9、量 = 5.9 dB 850 nm,如果总链路损耗加上链路安全余量小于设备的动态损耗值，那么这个链路是合格的。 一般来说, 链路损耗余量应该远远高于3dB，这样可以用来抵消光缆长时间使用过程中的自然损耗。,链路损耗预估计算,光纤损耗极限值,耦合器衰减 = 0.75 dB 熔接/机械拼接衰减 = 0.3 dB 说明: OM1, OM2 和 OM3 光缆在 850nm/km 和 1300nm/km 波长时的衰减值相同,光纤链路损耗极限值的计算,光纤链路损耗极限值 =光缆损耗(3.5*0.5=1.75)+连接器耦合损耗(0.75*2=1.5)+拼接损耗(0.3) =3.55dB,500m,多模光纤跳

10、线卷轴(Mandrel),LED光源发出的光信号中的高次模信号容易发散到涂覆层并且容易受到宏弯曲的影响 卷轴能够优化和稳定光源信号, 过滤高次模信号的数量, 保证测试的一致性和可重复性 TIA及IEC要求测试多模光纤如光源为LED时在光源发射一端采用卷轴无重叠缠绕圈 卷轴直径大小取决于光纤纤芯直径和外部护套直径,光纤跳线卷轴的应用,光纤测试方法A,适用于室外远距离光纤测试,光纤链路的损耗主要取决于光纤本身的损耗 方法A用来测试长距离的光纤, 测试结果包含两根基准(Reference)跳线和一个适配器,方法A 设置基准(Reference)值,光纤测试方法A,方法A测试结果包括待测试的光纤和一个

11、耦合器的衰减 由于长距离光纤衰减主要由光纤决定的,耦合器的衰减可以忽略,方法A测试光纤链路(蓝色表示实际测试结果),卷轴,适用于室内短距离光纤测试,光纤链路的损耗主要取决于光纤连接器的损耗 方法B基准(Reference)设置采用一根基准(Reference)跳线,方法B设置基准(Reference)值,光纤测试方法B,LED光源需采用卷轴,方法B测试结果包括待测试的光纤和一段跳线衰减 室内光纤的衰减主要取决于连接器的衰减,由于光纤跳线长度非常短,跳线衰减可以忽略 增加的跳线长度尽可能短,光纤测试方法B,方法B测试光纤链路(蓝色表示实际测试结果),LED光源需采用卷轴,光纤测试方法B的缺点,1

12、.当从参考设置转换到测试设置时,需要将测试仪一端的光纤连接断开,注意这时千万不要断开输出(Output)或光源一端,如果断开该连接,原来设置的基准值(Reference)就丢失了，需重新设置基准值 2.尽管从测试仪输入(Input)端断开连接,仍然需要特别小心,避免连接器拔出受到污染或检测器受到损坏. 3.对于发送(Tx)和接收(Rx)在同一端的双工小型(SFF)光纤连接器,不得不从输出(Output)或光源端断开连接,从而违反了正确的基准值(Reference)和测试步骤. 4.使用方法B要求测试仪器的连接器类型必须和待测试光纤的连接器类型相同.,改进的测试方法B基准(Reference)设

13、置采用两根基准(Reference)跳线和一个测试适配器,改进的光纤测试方法B,设置完基准值之后，把跳线从适配器上断开，增加一段经过测试合格的短跳线 由于跳线长度相对较短，长度可以忽略不计 增加的短跳线长度尽可能短,改进的光纤测试方法B,改进的方法B测试光纤链路(蓝色表示实际测试结果),LED光源需采用卷轴,短跳线,光纤测试方法C,方法C测试适用于测试试光纤本身损耗 方法C基准(Reference)设置采用三根基准(Reference)跳线和两个连接适配器 中间的基准跳线尽可能短,方法C设置基准(Reference)值,LED光源需采用卷轴,光纤测试方法C,跳线长度非常短,可以忽略不计,方法A

14、测试光纤链路(蓝色表示实际测试结果),LED光源需采用卷轴,date/time,光时域反射仪(OTDR),OTDR 技术,Rayleigh 散射 Fresnel 反射,Rayleigh 散射,这一部分是光缆，表示的是逆向散射的结果,Rayleigh 散射,耦合损耗 空隙造成传输中的光缆损耗,Fresnel 反射 当光在不同密度的介质中传输时产生的（例如光缆链路中遇有空隙空气）。最高可有8%的光会向光源的方向反射。其余的继续传输。,Fresnel反射,这一部分是光缆间的连接，表示的是Fresnel反射的结果,Fresnel 反射,OTDR工作原理,OTDR 事件列表(Event Table),光

15、传输过程中遇到的异常情况 (如连接器或拼接)导致的信号反射称为“事件”。 显示所有事件的位置 显示事件性质：末端，反射，损耗，幻影及其他事件 显示每个事件的状态 其他详细的事件信息,典型的OTDR事件,不同类型的光纤熔接OTDR事件,同种类型的光纤，反向散射系数相同，OTDR显示真实的拼接损耗,高衰减的光纤拼接到低衰减的光纤上，反向散射系数相同，OTDR显示的拼接损耗高于实际损耗,低衰减的光纤拼接到高衰减的光纤上，反向散射系数相同，OTDR显示的拼接损耗低于实际损耗（增益）,OTDR-盲区(Dead Zone),光纤信号在OTDR 自身连接器上发生强烈反射, 产生信号过载（饱和峰值），一旦产生

16、信号过载，光电二极管需要一定的长度/时间回复，这段区域称为盲区。 盲区分为事件盲区(EDZ)和衰减盲区(ADZ), 解决办法：在发射端采用发射线缆(Launch cable)，在接收端采用接收线缆(Tail Cable)。多模光纤一般100m，单模光纤一般130米,衰减盲区(ADZ),衰减盲区表示反射事件之后，能够测试一个非反射事件，例如一个熔接点的最小距离。 衰减盲区取决于脉冲宽度，脉宽越宽,盲区越大,反之则越小,事件盲区(EDZ),事件盲区是两个连续的反射事件仍然可以被区分的最小距离。 事件盲区取决于脉冲宽度，可以通过采用更小的脉冲宽度来减小事件盲区。,采用发射线缆的OTDR图形,光标,发射光缆,发射光缆末端,OTDR-幻影（ghost）,连接器反射,幻影:当测试非常短的光纤连路，光信号传输到远端连接器后发生多重反射, 看起来像是另外一个发射源继续发射信号,初始发射脉冲,幻影现象发生在第一个连接器反射的2倍距离处,幻影区域反射强度逐渐减少,幻影区域 没有损耗