通信光缆维护讲解

光缆线路的维护与施工 本文介绍了光缆线路大衰耗点产生的原因及处理方法、线路维护测试方法及光缆线路施工接续标准化作业流程。本章还简单的介绍了光缆的组成结构、命名方法及光纤的标准色谱排列顺序。 第一节 光缆线路大衰耗点产生的原因及处理方法 在光缆线路的施工中，光缆线路的衰耗指标是一项重要的考核指标，不但要考核施工完毕的光缆线路的光纤平均损耗系数，还要考核光缆线路光纤散射曲线，光缆线路的平均损耗系数和总损耗不但要符合设计要求，还要符合施工规范和验收标准的指标要求，而且要求光纤散射曲线比较均匀，曲线上不应出现较大的衰耗台阶，以保证光缆线路的光特性技术指标符合施工规范和验收标准的要求。 一、光缆大衰耗点产生的几种现象和原因 1.1敷设时产生的大衰耗点 在光缆施工中，由于光缆敷设长度一般在２～３KM直埋敷设时，穿越的障碍物较多，在施工中，敷设人员较多，敷设距离较远，难以保证所有敷设人员协调行动，特别是通过障碍物较多时，如：穿 越防护钢管，拐弯、上下坡等，从而出现俗称的光缆打背扣（出现死弯）现象，对光缆造成严重伤害，一旦发生死弯现象，此处必然会出现一个大衰耗点，严重的会发生部分或全部光纤断裂现象，这是光缆 施工中容易出现的故障现象。此外，在敷设光缆时，光缆端头的光缆最容易受到损伤，在接续时，往往在接续点处显示有较大衰耗值，此时，即使多次重复熔接，也不能降低接续损耗值，从而形成一个较大的衰耗点。 1.2接续过程中产生的大衰耗点 在光缆接续过程中，产生大衰耗点是经常发生的，我们一般用OTDR（光时域反射仪）进行监测，即每熔接一根光纤，都用OTDR测试一下熔接点的衰耗值，具体测试时，采用双向监测法，由于光纤制造过程中存在的差异性，两根光纤不可能完全一致，总是存在模场直径不一致现象，从而导致了用OTDR所测的损耗值并不是接续点的实际损耗值，其数值有正有负，一般用双向测试值的算术平均值作为实际衰耗值。在接续时，一般用实时监测法，基本能保证熔接损耗达到控制目标，但经常产生大损耗点的原因是在熔接完毕后进行光纤收容时，部分光纤受压或弯曲半径过小，即形成一个大衰耗点。因为1550nm波长的光纤对微弯损耗非常敏感，光纤一旦受压，即产生一个微弯点，或盘纤时，弯曲半径过小，光纤信号在此处也产生较大的衰耗，表现在光纤后向散射曲线上，就形成了一个较大的衰耗台阶；另外，一个比较容易忽视的原因是光缆接头盒组装完成后，固定接头盒和固定光缆时，由于光缆在接头盒内固定的不是很牢固，造成光缆拧转，使光纤束管变形，由于光纤受压，造成光纤衰耗值急剧增加，形成衰耗台阶。 1.3运输和装卸造成的大衰耗点 在光缆运输到施工现场时，由于现场环境比较恶劣，特别是敷设铁路通信光缆时，吊车往往无法到达施工现场，此时，常常是通过人力装卸光缆，在光缆卸下的过程中，外层光缆经常受到损伤，原因是光缆盘直径过小，导致外层光缆离地面距离过近，由于现场地面土质软硬不一，崎岖不平，在滚动光缆盘的过程中，光缆盘陷入地面，导致外层光 缆被地面硬物硌坏，主要原因是部分厂家为降低生 产成本，采用较小的光缆盘。此外，光缆盘未用木板进行包封（有些是铁架光缆盘，无法用木板进行包封），而仅用塑料布在光缆外层进行包裹，或者是单盘测试后，光缆盘包封未恢复，起不到应有的防护作用，当光缆外层被石头等硬物硌伤后，光纤在束管中受压，即产生一个衰耗台阶，表现在光纤后向散射曲线上，就形成一个较大的衰耗点。 1.4成端过程中产生的大衰耗点 在光缆成端过程中，也经常会产生大衰耗点。在成端时，由于一般不进行熔接损耗监测，仅凭经验操作，因此，产生大衰耗点的几率也大增。此外，在光纤熔接后安装收容盘时，往往造成收容盘附近 的光纤束管弯曲半径过小或造成光纤束管拧转变形，使光纤在此处产生一个较大的衰耗点，此类大衰耗点一般比较隐蔽，不像线路中间的大衰耗点用OTDR可以直接测出。 二、光缆大衰耗点的查找定位和处理 2.1一般产生大衰耗点的位置 光缆接续完成后，我们一般要对整个中继段用OTDR进行测试，通过测试，可以检验接续完的光缆中继段的光特性是否符合施工规范和验收标准的要求，主要从以下几个方面进行考核：中继段全程 总衰耗是否小于设计规定（也就是平均衰耗系数是否小于设计规定值）；中继段接头双向平均衰耗值是否小于验收标准和设计要求；中继段后向散射曲线是否斜率均匀，曲线平滑，除正常的接头衰耗点的小台阶外，曲线上应无大衰耗台阶。利用OTDR进行光中继段测试和人衰耗点定位时，首先应正确地设置仪表的测试参数，诸如测试量程、测试波长、脉冲宽度、折射率和平均化处理时间等。对测试量程的设定，一般根据中继段长度，选择合适的量程，使整个中继段曲线占据整个显示 屏幕的２／３为宜；测试波长根据系统采用的波长确定，对长途干线光缆一般为1310nm和1550nm折射率根据使用厂家的光纤折射率设定；脉冲宽度是一个重要的设置参数，脉冲宽度过小，测试的动态范围太小，不能完整地测试整个曲线，表现为曲线末端噪声信号大，所得到的曲线质量差；脉冲宽度过大，测试的范围越大，但测试的精确度越差，一般根据被测中继段长度，选择一个合适的测试脉冲宽度，既要考虑测试距离，还要考虑测试精度，通过试测，选择一个合适的脉冲宽度；平均化时间的设定根据平均化的曲线质量试验确定，使平均化后的曲线尾端上无明显毛刺即可。为了精确地确定线路上光纤故障点的位置，可利用OTDR分析软件对仪表测试出的曲线进行分析，一般有接头盒内故障和缆身故障两种情况。 2.2大衰耗点的处理 首先确定大衰耗点是否是接头位置，一般在接头位置，所有光纤均有或大或小的衰耗台阶，可将多条光纤的曲线同时分析，可看到所有曲线在接头点均有大小不等的台阶，我们可对各光纤同一位置的接头双向衰耗值进行测试和计算，对大于指标要求的做好记录，并安排对接头位置的大衰耗点打开接头盒进行处理。对不是接头位置的部分光纤的大衰耗点，我们将多条曲线同时分析可看到有的曲线在此点有衰耗台阶，有的就没有衰耗台阶，据此可以判断，这不是接头位置的故障，而是光缆线路中间光缆有故障。对接头处的故障，其位置比较好定位，对非接头位置的故障，定位比较困难，一般原则是对离测试端较近的故障点，可在端站测试，利用OTDR测出故障点离最近接头点的距离，对离测试点较远的故障点，由于距离远，测试的精确度相对下降，定位准确较困难，可在就近接头盒处打开，接入 OTDR进行测试，测出故障点的距离后，并结合施工原始资料记录的各种余留，根据直埋径路情况，实地丈量出故障点的大致位置，一般可定位在十几米 的范围内，这样开挖的范围就比较小，节省了施工费用，缩短了处理故障的时间。对接头处的大衰耗点，我们采用打开接头盒进行重新熔接处理，用OTDR实时监测，直到接续损耗达到要求。有时经多次熔接，接续损耗达不到要求，这时就要检查是否光纤束管变形引起光纤受压，盘纤盘留时光纤弯曲半径是否过小，光纤是否受压等。经这些检查后，如果还不能达到要求，就要考虑接头盒前后的光缆是否有问题。因为端头的光缆在施工中比较容易受到损伤，这时就要再截去一段光缆重新熔接全部光纤。为了避免出现此类问题，我们在接续前，可仔细检查接头余留光缆，对可疑端头光缆采取多截去一部分的做法，以避免此类问题出现。对线路中间的光缆大衰耗点的处理，在找到故障点后，可发现此类故障或者是光缆出现过打背扣现象，或者是光缆受到损伤，如被石头等硬物硌伤使光缆出现凹进、压扁等变形现象，光纤束管变形而导致光纤受压，产生大衰耗点，或者是其它外力 因素造成光缆受损。处理时，可把此段光缆截去从新熔接一般经此处理，大衰耗点基本消失。对在施工时发现的打背扣故障点，应住故障点做好适当余留，以便处理。对受损严重的，加接头盒处理时，可剥开光缆外护套，对有变形的束管进行处理，必要时对受损束管的光纤进行接续。测试点应联系现场熔接人员分别在熔接完毕后进行一次测试，光纤盘留后进行一次测试，接头盒紧固密封后进行一次测试，经测试点测试确认衰耗点故障消失后，现场人员方可撤离。 第二节 线路维护测试仪表的使用方法 光纤及光缆线路测试，从光缆线路的维护工作出发，考虑需要与可能的测试项目与手段，从当前的实际出发定出必不可少的测试项目。它包括有：单盘光缆测试，光缆线路中继段测试，光缆线路中继段故障抢修测试等。为了能更好地使用仪表和正确地分析数据，本节对经常使用的关键性仪表光时域反射仪(OTDR)做比较详细的介绍，对测得数据的管理与分析进行探讨性的论述。这一切都是光缆线路维护的关键所在 一.人工设置测量参数： 1.1波长选择(λ): 因不同的波长对应不同的光线特性(包括衰减、微弯等)，测试波长一般遵循与系统传输通信波长相对应的原则，即系统开放1550波长，则测试波长为1550nm。（OTDR测试波长选项只有1550,1310两个模式，一般我们测试时都选用1550进行测试，因为1550波长对光纤衰减的变化比1310更敏感）国内G 1.2脉宽： 脉宽越长，动态测量范围越大，测量距离更长，但在OTDR曲线波形中产生盲区更大；脉宽越小，测量范围越小但可减小盲区。同时测量到的数据也更全面。测试的距离越大所要选用的脉宽也越大，通常正常情况下10公里以内脉宽设置为10ns或30ns都可以进行有效的数据采集，如果光纤质量严重下降就要调整更大的脉宽来实现数据的测量。 1.3测量范围 OTDR测量范围是指OTDR获取数据取样的最大距离，此参数的选择决定了取样分辨率的大小。最佳测量范围为待测光纤长度1.5～2倍距离之间。 1.4平均时间： 由于后向散射光信号极其微弱，一般采用统计平均的方法来提高信噪比，平均时间越长，信噪比越高。例如，3min的获得取将比1min的获得取提高0.8dB的动态。但超过10min的获得取时间对信噪比的改善并不大。一般平均时间不超过3min。 1.5光纤参数： 光纤参数的设置包括折射率n和后向散射系数n和后向散射系数η的设置。折射率参数与距离测量有关，后向散射系数则影响反射与回波损耗的测量结果。这两个参数通常由光纤生产厂家给出。一般折射率国家统一标准1310SM为1.46500、1360-1510SM为1.46500、1550SM为1.47180、1625SM为1.46500一般散色系数国家统一标准1310SM为-79.0、1360-1510SM为-81.0、1550SM为-81.0、1625SM为-81.0 参数设置好后，OTDR即可发送光脉冲并接收由光纤链路散射和反射回来的光，对光电探测器的输出取样，得到OTDR曲线，对曲线进行分析即可了解光纤质量。 二.经验与技巧光纤质量的简单判别： 2.1光纤质量的简单判别： 正常情况下，OTDR测试的光线曲线主体(单盘或几盘光缆)斜率基本一致，若某一段斜率较大，则表明此段衰减较大；若曲线主体为不规则形状，斜率起伏较大，弯曲或呈弧状，则表明光纤质量严重劣化，不符合通信要求。 2.2波长的选择和单双向测试：