浅谈光缆线路障碍测试

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　　摘 要:本文从光缆线路的技术维护知识、光缆线路障碍判断与处理入手，简单介绍了光时域反射仪的原理，分析了光缆线路障碍准确定位方法，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,并对障碍修复作了相应的介绍.
　　关键词：维护 光缆障碍 光时域反射仪 测试 定位
　　
　　一、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。
　　1.1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、优质的传输线路。
　　1.2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。
　　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. ρ为2m深的土壤电阻率，单位为：Ω•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。
　　二、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。
　　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。
　　三、光缆线路故障主要测试工具、工作原理
　　作为快速诊断光缆线路故障的主要工具――OTDR（光时域反射仪）根据瑞利散射原理，通过采集后向散射信号曲线来分析光缆线路各反射点情况。在光缆障碍的测试中，菲涅尔反射在光纤的折射率突变时会出现特殊现象，而菲涅尔反射峰的高低对障碍点的判定起着不可低估的作用。
　　除此之外，建立健全的维护资料也是快速处理光缆障碍的一项基础。如标石距离对照表、接头纤长记录、维护图等。目前，各传输室线路的维护等级要求高，资料一般较全。通缆工区光缆线路维护资料较少，一旦发生复杂的隐蔽性障碍，处理较为困难，但它的影响面较小。
　　四、常见光缆线路障碍判断
　　如果障碍是某一系统障碍，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，使之与被测纤芯的参数相同，尽可能减少测试误差。
　　将测出的距离信息与维护资料核对，检查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）。修复人员到现场后可先与机房人员配合进一步进行判断，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。
　　五、光缆线路阻断故障精确测试
　　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，延长障碍时间。可采用如下方式精确判定障碍点。
　　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成长尺码，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
　　La=(S1-S2)/(1+P)
　　式中La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0.6-1.0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±La
　　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。实距证明这种方法简单有效。
　　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跳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，距离的远近取决于光源的发射功率，有的光源可以达到20km。
　　六、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。
　　6.1部分系统阻断障碍
　　如果障碍是部分系统障碍，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。

　　6.2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。
　　6.3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。
　　 6.4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，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。
　　七、障碍修理简介
　　由于光缆线路的通信容量大，一旦发生障碍，就会严重影响正常的通信，因此障碍的修复必须分秒必争。因为光纤接续比较复杂，很难在短时间内修复，所以，抢修时一般先在短时间内临时调通电路或布放应急光缆抢通电路，然后再尽快组织力量进行正式修复。
　　7.1应急调度抢修
　　1）临时调度电路
　　某一方向光缆线路全阻时，机务维护单位立即临时调通全部或部分主要电路。某一方向光缆线路部分光纤阻断时，采用本缆空余光纤进行临时调度。
　　2）光纤的临时调度
　　机线双方共同协商讨论好调度方案，经上级主管部门同意后，由两端机房系统调度，密切配合完成按原方案制订的配序光纤，倒换电路。临时调度使用的，应在障碍点两端的ODF架上调接。另外，在调度光纤时，应考虑原系统光功率与设备各项参数的设置。
　　7.2布放应急光缆
　　1）布放应急光缆的条件
　　当某一方向光缆线路全阻，且正式修复和条件不具备，或临时调度的光纤系统尚不能满足大容量的通信需求时，应布放应急光缆。
　　2）布放应急光缆范围的确定
　　光缆在遭受自然灾害或外力影响发生全阻障碍时，一般在测定障碍点的位置后，可根据路由情况找到障碍点，较容易确定应急光缆的布放范围。在长途光缆抢修中，一般很少能使用到应急光缆，除非特殊的地理环境，无法进行快速修复时，才能使用到应急光缆。如市内管道的大面积施工造成的障碍，无管孔可用；在成型路面可建筑物下，无法进行短时间内修复等情况。
　　现有的一级干线光缆多采用了光纤自动保护系统，在这种条件下，如出现了光缆的全阻或系统障碍时，光保护系统能对在用系统进行自动保护。障碍光缆的修复时间就得到了保障。所以多采用直接修复的方式进行操作。
　　7.3正式修复
　　正式修复光缆线路障碍时，应确保在用系统不能中断，尤其不能中断重要的通信电路。光缆修复后的质量必须符合光缆线路的维护质量标准。
　　光缆线路典型障碍的处理方法如下：
　　（1）光缆接头附近的障碍，应利用接头盒内预留光纤或接头坑预留光缆进行修理。这样可以不增加接头。修复应在不中断电路的情况下进行。首先将接头附近的预留松开，把清洁好的接头盒放置在操作台上，打开光缆接头盒，将接头盒内光纤散开放好，注意不能将光纤搞乱。核对光纤纤号，标注在用系统光纤。利用OTDR对接头点进行精度测试，与障碍点的距离进行对比。确定障碍的具体位置。如在接头热熔管内，则打断后重新接续即可。如距接头点较远，并处于预留光缆内，则可利用光缆纵剥工具对光缆进行纵剥。找到障碍点后接续，完成障碍修复。
　　（2）光缆中间部位的障碍处理应根据不同情况采用不同的处理方法。
　　障碍点距端局较近时且有余缆时，可采用障碍点直接处理方法。在障碍点对光缆外皮及松套进行纵剥，处理断纤后把所有光纤及松套收容到光缆接头盒中，可用一个接头盒就能处理完成。
　　如障碍点是直埋光缆或附近没有余留时，可采用介入光缆的方式进行处理。在介入光缆时应考虑OTDR的测试盲区，介入缆的长度应大于100米。
　　需要注意的是，在介入光缆时，应选用原厂光缆，介入时考虑全程损耗的要求及光缆衰减富余度的要求。接续时严格控制接续衰耗。
　　
　　参考文献：
　　《光纤通信》 刘增基 西安电子科技大学出版社
　　《长途通信光缆线路维护规程》 中国邮电电信总局 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
　　《长途通信光缆线路工程验收规范》（YD5121-2005） 信息产业部
　　作者简介：: 姓名：邵建生，出生年月：1976年10月，性别：男，
　　籍贯：浙江杭州 工作单位：浙江省通信产业服务有限公司杭州市分公司
　　邮编：310008职务：部门经理助理 职称：助理工程师，学位：无
　　研究方向：通信光缆线路施工与维护
　　
　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
　　

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