中國(guó)鐵路通信信號(hào)上海工程公司 孫建平
隨著光纜線路的大量敷設(shè)和使用，光纖通信系統(tǒng)的可靠性和安全性越來(lái)越受到人們的關(guān)注。由于我國(guó)幅員遼闊，地形地貌差異很大，對(duì)光纜線路可能造成的各種危險(xiǎn)因素很多，這包括各種自然因素和人為破壞的光纜線路損毀等。從過(guò)往的光纜線路障礙分析中可以出由于光纜本身的質(zhì)量問(wèn)題和自然災(zāi)害引起的障礙占的比例較少，大部分障礙是屬于人為性質(zhì)的損壞。
一、光纜線路的故障定位
在光傳輸系統(tǒng)故障處理中故障定位的一般思路為：先外部、后傳輸，即在故障定位時(shí)，先排除外部的可能因素，如光纖斷裂、電源中斷等，然后再考慮傳輸設(shè)備故障。
首先分析光纜線路的常見障礙現(xiàn)象及原因。
1．線路全部中斷：光板出現(xiàn)R-LOS告警，可能原因有光纜受外力影響被挖斷、炸斷或拉斷等。
2．個(gè)別系統(tǒng)通信質(zhì)量下降：
（1）出現(xiàn)誤碼告警，可能的原因有光纜在敷設(shè)和接續(xù)過(guò)程中造成光纖的損傷使線路衰耗時(shí)小時(shí)大，活動(dòng)連接器未到位或者出現(xiàn)輕微污染，或者其它原因造成適配時(shí)好時(shí)壞；
�。�2）光纖性能下降，其色散和衰耗特性受環(huán)境因素影響產(chǎn)生波動(dòng)；
�。�3）光纖受側(cè)應(yīng)力作用，全程衰耗增大；
�。�4）光纜接頭盒進(jìn)水；
（5）光纖在某些特殊點(diǎn)受壓（如收容盤內(nèi)壓纖）等。
在確定線路障礙后，用OTDR對(duì)線路測(cè)試，以確定障礙的性質(zhì)和部位，當(dāng)遇到自然災(zāi)害或外界施工等外力影響造成光纜線路阻斷時(shí)，查修人員根據(jù)測(cè)試人員提供的位置，一般比較容易找到。但有些時(shí)候不容易從路由上的異�，F(xiàn)象找到障礙地點(diǎn)，這時(shí)，必須根據(jù)OTDR測(cè)出障礙點(diǎn)到測(cè)試點(diǎn)的距離，與原始測(cè)試資料進(jìn)行核對(duì)，查出障礙點(diǎn)處于個(gè)哪個(gè)區(qū)段，再通過(guò)必要的換算后，再精確丈量其間的地面距離，直至找到障礙點(diǎn)的具體位置。但往往障礙點(diǎn)與測(cè)量計(jì)算的位置相差很大，這樣既浪費(fèi)人力物力，更由于光纜線路障礙未能盡快修復(fù)造成很大影響或損失。
如何才能更精確的判斷障礙點(diǎn)的準(zhǔn)確位置呢？
二、首先要分析影響光纜線路障礙點(diǎn)準(zhǔn)確定的主要因素
1．OTDR測(cè)試儀表存在的固有偏差
由OTDR的測(cè)試原理可知，它是按一定的周期向被測(cè)光纖發(fā)送光脈沖，再按一定的速率將來(lái)自光纖的背向散射信號(hào)抽樣、量化、編碼后，存儲(chǔ)并顯示出來(lái)。OTDR儀表本身由于抽樣間隔而存在誤差，這種固有偏差主要反映在距離分辯率上。OTDR的距離分辯率正比于抽樣頻率。
2．測(cè)試儀表操作不當(dāng)產(chǎn)生的誤差
在光纜故障定位測(cè)試時(shí)，OTDR儀表使用的正確性與障礙測(cè)試的準(zhǔn)確性直接相關(guān)，儀表參數(shù)設(shè)定和準(zhǔn)確性、儀表量程范圍的選擇不當(dāng)或光標(biāo)設(shè)置不準(zhǔn)等都將導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果的誤差。
�。�1） 設(shè)定儀表的折射率偏差產(chǎn)生的誤差
不同類型和廠家的光纖的折射率是不同的。使用OTDR測(cè)試光纖長(zhǎng)度時(shí)，必須先進(jìn)行儀表參數(shù)設(shè)定，折射率的設(shè)定就是其中之一。當(dāng)幾段光纜的折射率不同時(shí)可采用分段設(shè)置的方法，以減少因折射率設(shè)置誤差而造成的測(cè)試誤差。
（2） 量程范圍選擇不當(dāng)
OTDR儀表測(cè)試距離分辯率為1米時(shí)，它是指圖形放大到水平刻度為25米/格時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。儀表設(shè)計(jì)是以光標(biāo)每移動(dòng)25步為1滿格。在這種情況下，光標(biāo)每移動(dòng)一步，即表示移動(dòng)1米的距離，所以讀出分辯率為1米。如果水平刻度選擇2公里/每格，則光標(biāo)每移動(dòng)一步，距離就會(huì)偏移80米。由此可見，測(cè)試時(shí)選擇的量程范圍越大，測(cè)試結(jié)果的偏差就越大。
�。�3） 脈沖寬度選擇不當(dāng)
在脈沖幅度相同的條件下，脈沖寬度越大，脈沖能量就越大，此時(shí)OTDR的動(dòng)態(tài)范圍也越大，相應(yīng)盲區(qū)也就大。
（4） 平均化處理時(shí)間選擇不當(dāng)
OTDR測(cè)試曲線是將每次輸出脈沖后的反射信號(hào)采樣，并把多次采樣做平均處理以消除一些隨機(jī)事件，平均化時(shí)間越長(zhǎng)，噪聲電平越接近最小值，動(dòng)態(tài)范圍就越大。平均化時(shí)間越長(zhǎng)，測(cè)試精度越高，但達(dá)到一定程度時(shí)精度不再提高。為了提高測(cè)試速度，縮短整體測(cè)試時(shí)間，一般測(cè)試時(shí)間可在0.5~3分鐘內(nèi)選擇。
�。�5） 光標(biāo)位置放置不當(dāng)
光纖活動(dòng)連接器、機(jī)械接頭和光纖中的斷裂都會(huì)引起損耗和反射，光纖末端的破裂端面由于末端端面的不規(guī)則性會(huì)產(chǎn)生各種菲涅爾反射峰或者不產(chǎn)生菲涅爾反射。如果光標(biāo)設(shè)置不夠準(zhǔn)確，也會(huì)產(chǎn)生一定誤差。
3．計(jì)算誤差
計(jì)算光纜線路障礙點(diǎn)涉及到的因素有很多，計(jì)算過(guò)程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)與實(shí)際不符等，都將引起較大的距離偏差。
三、提高光纜線路故障定位準(zhǔn)確性的方法
1．正確、熟練掌握儀表的使用方法
�。�1）正確設(shè)置OTDR的參數(shù)
使用OTDR測(cè)試時(shí)，必須先進(jìn)行儀表參數(shù)設(shè)定，其中最主要設(shè)定是測(cè)試光纖的折射率和測(cè)試波長(zhǎng)。只有準(zhǔn)確地設(shè)置了測(cè)試儀表的基本參數(shù)，才能為準(zhǔn)確的測(cè)試創(chuàng)造條件。
（2）選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)試范圍檔
對(duì)于不同的測(cè)試范圍檔，OTDR測(cè)試的距離分辯率是不同的，在測(cè)量光纖障礙點(diǎn)時(shí)，應(yīng)選擇大于被測(cè)距離而又最接近的測(cè)試范圍檔，這樣才能充分利用儀表的本身精度。
�。�3）應(yīng)用儀表的放大功能
應(yīng)用OTDR的放大功能就可將光標(biāo)準(zhǔn)確置定在相應(yīng)的拐點(diǎn)上，使用放大功能鍵可將圖形放大到25米/格，這樣便可得到分辯率小于1米的比較準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果。
2．建立準(zhǔn)確、完整的原始資料
準(zhǔn)確、完整的光纜線路資料是障礙測(cè)量、定位的基本依據(jù)，因此，必須重視線路資料的收集、整理、核對(duì)工作，建立起真實(shí)、可信、完整的線路資料。在光纜接續(xù)監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)記錄測(cè)試端至每個(gè)接頭點(diǎn)位置的光纖累計(jì)長(zhǎng)度及中繼段光纖總衰減值，同時(shí)也將測(cè)試儀表型號(hào)、測(cè)試時(shí)折射率的設(shè)定值進(jìn)行登記，準(zhǔn)確記錄各種光纜余留。詳細(xì)記錄每個(gè)接頭坑、特殊地段、S形敷設(shè)、進(jìn)室等處光纜盤留長(zhǎng)度及接頭盒、終端盒、ODF架等部位光纖盤留長(zhǎng)度，以便在換算故障點(diǎn)路由長(zhǎng)度時(shí)予以扣除。
3．正確的換算
有了準(zhǔn)確、完整有原始資料，便可將OTDR測(cè)出的故障光纖長(zhǎng)度與原始資料對(duì)比，迅速查出故障點(diǎn)的位置，但是，要準(zhǔn)確斷故障點(diǎn)位置，還必須把測(cè)試的光纖長(zhǎng)度換算為測(cè)試端（或接頭點(diǎn)）至故障點(diǎn)的地面長(zhǎng)度。測(cè)試端到故障點(diǎn)的地面長(zhǎng)度L可由式①計(jì)算：
L = （L1－L2）/（1+P）－L3—L4－L5 ①
1+a
式①中，長(zhǎng)度的單位均為米，L1為OTDR測(cè)出的測(cè)試端至故障點(diǎn)的光纖長(zhǎng)度，L2為每個(gè)接頭盒內(nèi)盤留的光纖長(zhǎng)度，L3為每個(gè)接頭處光纜和盤留長(zhǎng)度，L4為測(cè)試端至故障點(diǎn)間各種盤留長(zhǎng)度，L5為測(cè)試端至故障間光纜敷設(shè)增加的長(zhǎng)度，a為光纜自然彎曲率（管道敷設(shè)或架空敷設(shè)方式可取值0.5%，直埋敷設(shè)方式可取值0.7%～1%），P為光纖在光纜中的絞縮率，P值隨光纜結(jié)構(gòu)的不同而有所變化，最好應(yīng)用廠家提供的數(shù)值，當(dāng)無(wú)法得知P值時(shí)，工程人員也可自己運(yùn)用公式進(jìn)行取值，但要注意R值為光纖至中心的距離（即半徑），測(cè)量時(shí)應(yīng)注意松套光纖纖芯的位置；h為節(jié)距的長(zhǎng)度，實(shí)際上就是纜長(zhǎng)。測(cè)量時(shí)一般應(yīng)剖開光纜多測(cè)幾個(gè)節(jié)距，取其平均值。
