光纖通信鏈路的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

隨著光纖通信技術(shù)的快速發(fā)展，基于FTTH的寬帶網(wǎng)絡(luò)必將成為光纖通信中一個(gè)新的熱點(diǎn)。光纖是迄今為止最好的傳輸媒介，光纖接入技術(shù)與其他接入技術(shù)(如銅雙絞線、同軸電纜)相比，最大優(yōu)勢(shì)在于可用帶寬大。光纖接入網(wǎng)還有傳輸質(zhì)量好、傳輸距離長(zhǎng)、抗干擾能力強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)可靠性高、節(jié)約管道資源等特點(diǎn)，是FTTH發(fā)展動(dòng)力之所在。

光纖通信技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣，制造光纖的原料品種越來(lái)越多，光纖制作的工藝技術(shù)也有突破性的發(fā)展。光纖的新品種和新結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，產(chǎn)品質(zhì)量也不斷提高。但是，一條完整的光纖鏈路的性能不僅取決于光纖本身的質(zhì)量，還取決于連接頭的質(zhì)量以及施工工藝和現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，所以對(duì)于光纖鏈路進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試是十分必要的。

1.光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的目的

光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試是安裝和維護(hù)光纖網(wǎng)絡(luò)的必要部分，是確保電纜支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的一種重要方式。它的主要目的是遵循特定的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)光纖系統(tǒng)連接的質(zhì)量，減少故障因素以及存在故障時(shí)找出光纖的故障點(diǎn)，從而進(jìn)一步查找故障原因。

2.光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

目前光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)分為兩大類：光纖系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。(1)光纖系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：光纖系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是獨(dú)立于應(yīng)用的光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于不同光纖系統(tǒng)，它的測(cè)試極限值是不固定的，它是基于電纜長(zhǎng)度、適配器和接合點(diǎn)的可變標(biāo)準(zhǔn)。目前大多數(shù)光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試使用這種標(biāo)準(zhǔn)。世界范圍內(nèi)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)主要有：北美地區(qū)的EIA/TIA—568—B標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的ISO/IEC11801標(biāo)準(zhǔn)等。(2)光纖應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：光纖應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是基于安裝光纖的特定應(yīng)用的光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。每種不同的光纖系統(tǒng)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是固定的。常用的光纖應(yīng)用系統(tǒng)有：100BASE—FX、1000BASE—SX等。

3.光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

對(duì)于光纖系統(tǒng)需要保證的是在接收端收到的信號(hào)應(yīng)足夠大，由于光纖傳輸數(shù)據(jù)時(shí)使用的是光信號(hào)，因此它不產(chǎn)生磁場(chǎng)，也就不會(huì)受到電磁干擾和射頻干擾，不需要對(duì)NEXT等參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，所以光纖系統(tǒng)的測(cè)試不同于銅導(dǎo)線系統(tǒng)的測(cè)試。

在光纖的應(yīng)用中，光纖本身的種類很多，但光纖及其系統(tǒng)的基本測(cè)試參數(shù)大致都是相同的。在光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，主要是對(duì)光纖的光學(xué)特性和傳輸特性進(jìn)行測(cè)試。光纖的光學(xué)特性和傳輸特性對(duì)光纖通信系統(tǒng)的工作波長(zhǎng)、傳輸速率、傳輸容量、傳輸距離、信號(hào)質(zhì)量等有著重大影響。但由于光纖的色散、截止波長(zhǎng)、模場(chǎng)直徑、基帶響應(yīng)、數(shù)值孔徑、有效面積、微彎敏感性等特性不受安裝方法的有害影響,它們應(yīng)由光纖制造廠家進(jìn)行測(cè)試,不需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

在EIA/TIA—568—B中規(guī)定光纖通信鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試所需的單一性能參數(shù)為鏈路損失(衰減)。

(1)光功率的測(cè)試：對(duì)光纖工程最基本的測(cè)試是在EIA的FOTP-95標(biāo)準(zhǔn)中定義的光功率測(cè)試，它確定了通過(guò)光纖傳輸?shù)男盘?hào)的強(qiáng)度，還是損失測(cè)試的基礎(chǔ)。測(cè)試時(shí)把光功率計(jì)放在光纖的一端，把光源放在光纖的另一端。(2)光學(xué)連通性的測(cè)試：光纖系統(tǒng)的光學(xué)連通性表示光纖系統(tǒng)傳輸光功率的能力。光纖系統(tǒng)的光學(xué)連通性是對(duì)光纖系統(tǒng)的基本要求，因此對(duì)光纖系統(tǒng)的光學(xué)連通性進(jìn)行測(cè)試是基本的測(cè)試之一。通過(guò)在光纖系統(tǒng)的一端連接光源，在另一端連接光功率計(jì)，通過(guò)檢測(cè)到的輸出光功率可以確定光纖系統(tǒng)的光學(xué)連通性。當(dāng)輸出端測(cè)到的光功率與輸入端實(shí)際輸入的光功率的比值小于一定的數(shù)值時(shí)，則認(rèn)為這條鏈路光學(xué)不連通。進(jìn)行光學(xué)連通性的測(cè)試時(shí)，通常是把紅色激光或者其他可見光注入光纖，并在光纖的末端監(jiān)視光的輸出。如果在光纖中有斷裂或其他的不連續(xù)點(diǎn)，在光纖輸出端的光功率就會(huì)下降或者根本沒(méi)有光輸出。(3)光功率損失測(cè)試：光功率損失這一通用于光纖領(lǐng)域的術(shù)語(yǔ)代表了光纖鏈路的衰減。衰減是光纖鏈路的一個(gè)重要的傳輸參數(shù),它的單位是分貝(dB)。它表明了光纖鏈路對(duì)光能的傳輸損耗(傳導(dǎo)特性)，其對(duì)光纖質(zhì)量的評(píng)定和確定光纖系統(tǒng)的中繼距離起到?jīng)Q定性的作用。光信號(hào)在光纖中傳播時(shí)，平均光功率延光纖長(zhǎng)度方向成指數(shù)規(guī)律減少。在一根光纖網(wǎng)線中,從發(fā)送端到接收端之間存在的衰減越大，兩者間可能傳輸?shù)淖畲缶嚯x就越短。衰減對(duì)所有種類的網(wǎng)線系統(tǒng)在傳輸速度和傳輸距離上都產(chǎn)生負(fù)面的影響，但因?yàn)楣饫w傳輸中不存在串?dāng)_、EMI、RFI等問(wèn)題，所以光纖傳輸對(duì)衰減的反應(yīng)特別敏感。(4)光纖鏈路預(yù)算(OLB)：光纖鏈路預(yù)算是網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用中允許的最大信號(hào)損失量，這個(gè)值是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的損失量計(jì)算出來(lái)的。一條完整的光纖鏈路包括光纖、連接器和熔接點(diǎn)，所以在計(jì)算光纖鏈路最大損失極限時(shí)，要把這些因素全部考慮在內(nèi)。光纖通信鏈路中光能損耗的起因是由光纖本身的損耗、連接器產(chǎn)生的損耗和熔接點(diǎn)產(chǎn)生的損耗三部分組成的。但由于光纖的長(zhǎng)度、接頭和熔接點(diǎn)數(shù)目的不定，造成光纖鏈路的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)不像雙絞線那樣是固定的，因此對(duì)每一條光纖鏈路測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)都必須通過(guò)計(jì)算才能得出。

4.光纖鏈路現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工具

(1)光源：目前的光源主要有LED(發(fā)光二極管)光源和激光光源兩種。LED光源雖然造價(jià)比較低，但是由于LED光源的功率及其散射等性能的缺陷，在短距離的局域網(wǎng)中應(yīng)用較多;而在長(zhǎng)距離的局域網(wǎng)主干中都使用傳統(tǒng)的激光光源，但是激光光源設(shè)備昂貴。為了能夠解決這兩種光源的缺陷，近兩年來(lái)，人們又研制出了一種新型的光源，這就是VCSEL光源。VCSEL是指垂直腔體表面發(fā)射激光器，是一種半導(dǎo)體類型的微激光二極管。它和目前通信設(shè)備上使用的傳統(tǒng)邊沿發(fā)光技術(shù)不同，它是在晶片上垂直地發(fā)光。和傳統(tǒng)的激光光源器件相比，VCSEL激光光源有很多優(yōu)勢(shì)：在晶片上的制造效率很高;可以使用標(biāo)準(zhǔn)的制造方法和其他元件一起制造(不需要預(yù)先制造);封裝以及測(cè)試都在晶片上完成;傳輸速度高且耗能低，受溫度影響小。總之，VCSEL是一種性能好且制造成本低的新型激光光源。由于VCSEL光源的這些特點(diǎn)，它得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，特別是在千兆網(wǎng)中的應(yīng)用。目前很多網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)設(shè)備，如交換機(jī)和路由器，都可以提供VCSEL光源的端口，從而使路由器和交換機(jī)的價(jià)格下降。如今使用最為廣泛的是850nm的VCSEL多模激光光源。(2)光功率計(jì)：光功率計(jì)是測(cè)量光纖上傳送的信號(hào)強(qiáng)度的設(shè)備，用于測(cè)量絕對(duì)光功率或通過(guò)一段光纖的光功率相對(duì)損耗。在光纖系統(tǒng)中，測(cè)量光功率是最基本的。光功率計(jì)的原理非常像電子學(xué)中的萬(wàn)用表，只不過(guò)萬(wàn)用表測(cè)量的是電子，而光功率計(jì)測(cè)量的是光。通過(guò)測(cè)量發(fā)射端機(jī)或光網(wǎng)絡(luò)的絕對(duì)功率，一臺(tái)光功率計(jì)就能夠評(píng)價(jià)光端設(shè)備的性能。用光功率計(jì)與穩(wěn)定光源組合使用，組成光損失測(cè)試器，則能夠測(cè)量連接損耗、檢驗(yàn)連續(xù)性，并幫助評(píng)估光纖鏈路傳輸質(zhì)量。(3)光時(shí)域反射計(jì)：OTDR根據(jù)光的后向散射原理制作，利用光在光纖中傳播時(shí)產(chǎn)生的后向散射光來(lái)獲取衰減的信息，可用于測(cè)量光纖衰減、接頭損耗、光纖故障點(diǎn)定位以及了解光纖沿長(zhǎng)度的損耗分布情況等。從某種意義上來(lái)說(shuō)，光時(shí)域反射計(jì)(OTDR)的作用類似于在電纜測(cè)試中使用的時(shí)域反射計(jì)(TDR)，只不過(guò)TDR測(cè)量的是由阻抗引起的信號(hào)反射，而OTDR測(cè)量的則是由光子的反向散射引起的信號(hào)反射。反向散射是對(duì)所有光纖都有影響的一種現(xiàn)象，是由于光子在光纖中發(fā)生反射所引起的。