光纜線路障礙點的精確定位

1、 光纜線路障礙點的精確定位 劉寶良 中國聯(lián)通有限公司唐山分公司 運行維護部 【摘要】：光纜是網(wǎng)絡(luò)通信最主要的傳輸介質(zhì)。在發(fā)生光纜故障時，如何精確定位故障點，最短時間內(nèi)搶通光纜，迅速恢復(fù)通信，是我們傳輸專業(yè)維護人員永久研究的課題。光時域反射儀（OTDR）不僅是測量光纖損耗、觀察光纖沿線損耗情況的工具，更重要是精確定位光纖損耗突變點、斷點的重要儀器。通過正確使用光時域反射儀（OTDR），結(jié)合光纜施工的原始檔案、維護檔案以及光纜鏈路上的一些施工信息，是維護人員快速查找障礙并快速解決問題的重要手段。下面結(jié)合本人的實際工作經(jīng)驗，針對如何快速準(zhǔn)確定位光纜線路障礙點進行闡述。目前中國聯(lián)通唐山分公司已經(jīng)建成本

2、地網(wǎng)光纜線路4000余公里，干線240多公里。唐山地區(qū)南臨沿海北靠燕山，地形地貌差異較大，廠礦企業(yè)較多，外力施工頻繁，經(jīng)濟活動異常活躍。復(fù)雜的環(huán)境給光纜線路的安全運行帶來諸多危險因素，其中包括各種自然因素和人為因素。伴隨著中國聯(lián)通唐山分公司各項業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，作為各項業(yè)務(wù)的支撐，光纖通信系統(tǒng)的可靠性和安全性越來越受到各業(yè)務(wù)部的關(guān)注。在發(fā)生光纜故障時，如何精確定位障礙點，最短時間內(nèi)搶通光纜，迅速恢復(fù)通信，是我們傳輸專業(yè)維護人員的一項重要工作，也是傳輸維護人員永久研究的課題。 一、光纜故障原因分析 要想精確定位光纜故障點，最短時間內(nèi)搶通光纜，首先要搞清的光纜故障現(xiàn)象及原因。下面對此做一簡要分析：（

3、一）系統(tǒng)光路出光丟失告警。光丟失告警通常在設(shè)備光盤上出現(xiàn)，因設(shè)備不同而告警不同。如華為設(shè)備為R-LOS告警、烽火設(shè)備為SPI-LOS告警。出現(xiàn)上述告警通常為光纖斷裂或光纖衰減變大所致。（二）傳輸系統(tǒng)傳輸質(zhì)量下降。這種情況通常表現(xiàn)為光路出現(xiàn)誤碼性能、幀失步或幀丟失等告警，業(yè)務(wù)通信質(zhì)量可能下降。光路出現(xiàn)誤碼的原因一般為光纖衰減變大所致。造成光纖衰減變大或斷裂的原因有：1.光纜受外力影響而受損傷。2.適配器連接不到位或者出現(xiàn)輕微污染。3.光纜接頭盒進水。4.光纖色散和衰耗特性受環(huán)境因素影響產(chǎn)生波動；5.光纖在某些特殊點受壓（如盤纖盒內(nèi)壓纖）等。 二、光纜障礙點定位過程正確的光纜查修過程是快速定位障礙

4、點，縮短故障搶修時間，迅速恢復(fù)通信的首要保障，從而避免搶修中的彎路。（一）首先通過網(wǎng)管根據(jù)故障現(xiàn)象確定是否為光纜線路故障，如確定為光纜線路故障，然后根據(jù)網(wǎng)元告警情況，判定故障所處的中繼段，并通知相關(guān)維護人員。（二）維護人員通知相關(guān)巡線員立即巡線，查看沿線有無動土等異常情況，同時按照線路障礙處理流程進行作業(yè)。維護人員首先到機房或最近一個中繼站，用光時域反射儀（OTDR）測出光纜障礙點（光纖衰減點或斷點）距測試端的距離，然后結(jié)合維護資料準(zhǔn)確判斷障礙點的線路段落（2-3個標(biāo)石/電桿/人（手）孔間），并將相關(guān)信息通知現(xiàn)場查修人員。如果故障是由于外力施工而造成光纜線路阻斷時，查修人員根據(jù)測試人員提供的位

5、置信息，一般比較容易找到障礙點。但很多時候是無法找到路由上的異常情況，從而不容易找到障礙點。這時須將所得障礙點的線路段落（2-3個標(biāo)石/電桿/人（手）孔間）信息、維護資料和所測得光纜障礙點的距離信息相結(jié)合進行分析判斷，然后從所定位的標(biāo)石開始精確丈量地面距離，直至找到障礙點的具體位置。但在現(xiàn)實故障搶修中，由于多種因素的影響而造成實際障礙點位置與測量計算所得障礙點位置有較大偏差，不能為查障提供一個較為準(zhǔn)確的指導(dǎo)。這樣不僅在搶修中浪費了人力物力和財力，更重要是浪費了寶貴的障礙搶通時間，從而給公司造成重大的影響和經(jīng)濟損失。 三、影響光纜線路障礙點精確定位的主要因素及應(yīng)對措施 影響光纜線路障礙點精確定位

6、的主要因素是什么呢？如果弄清該問題，我們就可以對癥下藥，從而減少測量偏差，做到精確定位。經(jīng)過多年實踐及理論分析，總結(jié)出影響光纜線路障礙點精確定位的主要因素為光時域反射儀（OTDR）設(shè)置不當(dāng)、光時域反射儀（OTDR）操作有誤、光纜成纜因素、光纜維護資料與實際不符、計算公式的正確性、測試條件的一致性等。現(xiàn)對以上六種因素進行詳細分析，并有針對性地提出措施，以便提高測試精度，達到障礙點的精確定位。（一）因光時域反射儀（OTDR）設(shè)置不當(dāng)而影響光纜線路障礙點的精確定位，主要體現(xiàn)在以下幾方面 1.測量范圍設(shè)置的是否合理將直接影響到光纜線路障礙點的精確定位。由于OTDR的采樣點數(shù)量是一定的，所以測量范圍越長

7、采樣間隔也就越大。而采樣造成的誤差最大值實際上是采樣間隔的一半，采樣間隔指標(biāo)決定了此種誤差的大小。據(jù)此可知，設(shè)置的測量范圍越大、抽樣間隔就越大，測量誤差就越大。否則測量誤差就越小。因此說，測量范圍設(shè)置的是否合理將直接影響到光纜線路障礙點的精確定位。 在實際故障查修中，一般都是在障礙點的臨近中繼站進行測試，測試時將測量范圍設(shè)置的比中繼段長度略大一些，這樣既可看到光纜鏈路整體情況，又可使抽樣間隔盡可能小，從而提高測量精度。然后根據(jù)所測到的測試點到障礙點距離，再對測量范圍進行重新設(shè)置，以便使ODTR的抽樣間隔盡可能小，以便提高測試精度。如測試點到障礙點距離較長，而從路由表面上又不能發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，不能

8、找到障礙地點時，為了提高測量精度，一般會將故障點鄰近的接頭盒打開，然后設(shè)置合理的測量范圍進行測量，從而實現(xiàn)精確定位。2.由于折射率設(shè)置不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的測量誤差，將影響到光纜線路障礙點的精確定位。光纖折射率（n）是光纖的固有常數(shù)，這個常數(shù)在OTDR儀表上有相應(yīng)的設(shè)置選項。為什么折射率會影響光纖測試的距離精度？距離速度時間（DVt），速度真空光速/折射率（VC/n），所以折射率會影響距離精度。在實際工作中，我們應(yīng)對每種型號光纜的光纖折射率做好記錄，以便在OTDR測量進行折射率選擇設(shè)置時，提供準(zhǔn)確的光纖折射率信息，為光纜線路障礙點的精確定位打下一個堅實的基礎(chǔ)。3.測試較長光纜鏈路長度時，由于光時域反射

9、儀（OTDR）動態(tài)范圍不足，而不能看到距離較遠處的鏈路情況，從而無法對距離較遠處的障礙點進行定位。那么在什么情況是動態(tài)范圍不足的表現(xiàn)呢？(1)軌跡被淹沒在噪聲中，有時候會測到的軌跡波動很大，但卻保持著軌跡應(yīng)有的發(fā)展趨勢。 (2)當(dāng)分析軌跡時，出現(xiàn)“掃描結(jié)束”的標(biāo)識。所謂掃描結(jié)束實際是說從該點以后的測試結(jié)果只作為參考。掃描結(jié)束的出現(xiàn)實際上是因為軌跡的清晰度變差，噪聲水平較高，軌跡波動性較大。在已知測試鏈路的長度較長時，應(yīng)該考慮設(shè)置增大動態(tài)范圍。增大動態(tài)范圍有兩種最為常用的方法，一是增加激光注入能量，另一是提高信噪比（S/N）。兩種方法均可以通過儀表設(shè)置達到。下面是對幾種方法的簡單概述。A.選擇更

10、大的脈沖寬度。實際上這種方法是最為常用的方法，它的本質(zhì)是增加激光的注入能量。由于激光器的性能限制，不可能直接調(diào)整激光器以求更大的發(fā)射能量。我們知道，OTDR測量必須采用脈沖方式，加大脈沖寬度實際上是使激光器發(fā)射的持續(xù)時間增加，以達到增大注入能量的目的。因此，這種方法可以獲得更大的動態(tài)范圍。然而，更大的脈寬意味著會有更大的盲區(qū)，從而影響障礙點精確定位，這種方法是有一定代價的。在實際定位光纖障礙點時，應(yīng)先選擇大于被測距離而又最接近的測試范圍檔，然后設(shè)置一個合理的較大脈寬，使OTDR動態(tài)范圍能足夠滿足看到所有的鏈路情況，最后設(shè)置一個合理較小脈寬，從而減小盲區(qū)，實現(xiàn)障礙點的精確定位。脈寬設(shè)置多少才算合

11、理呢，實際上沒有一確切數(shù)值，要求根據(jù)現(xiàn)場情況進行設(shè)定。通過本人多年的工作實踐，總結(jié)了針對不同測試距離而設(shè)置的脈寬，供測試時參考。不同測試距離的脈寬設(shè)置測試范圍（km）較小盲區(qū)脈寬（ns）足夠動態(tài)范圍脈寬（ns）10103010303010030601002756090275103B.選擇“取平均時間”測量模式，并選擇更長的取平均時間。這種方法被我們實際測量中大量采用，實際上是增大信噪比的一種數(shù)字信號處理的算法。平均時間越長，噪聲水平也就越低，所以時間長會獲得更大的動態(tài)范圍。一般建議最小30秒，最大3分鐘。C.選擇合適的測量模式。在“最優(yōu)化模式”中共有三個選項，分別是“動態(tài)”、“分辨率”和“標(biāo)準(zhǔn)

12、”。分辨率選項是注重獲得更好的分辨率，“可以看的更細”。動態(tài)選項是注重獲得更大的動態(tài)范圍，“可以看的更遠”。標(biāo)準(zhǔn)選項則是以上兩種的折中方案。三種方式是儀表為不同測試策略量身定做的方案。根據(jù)以上測試方法分析可知，測試時首先要了解是否動態(tài)范圍真的不夠，還是由于參數(shù)選擇不當(dāng)造成噪聲過大。在你對測試光纖鏈路有了一定了解后，首先應(yīng)該選擇測試策略。也就是我們所說的到底是想“看的更遠”還是“看的更細”?！翱吹母h”就需要在改變動態(tài)范圍上做相應(yīng)改變，同樣，“看的更細”就需要在提高分辨率上做相應(yīng)設(shè)置。(二)因?qū)鈺r域反射儀（OTDR）操作有誤而影響光纜線路障礙點的精確定位，表現(xiàn)為1. OTDR光標(biāo)位置放置不準(zhǔn)確

13、而產(chǎn)生的測試偏差。在進行障礙定位時，應(yīng)將光標(biāo)放在反射事件的起始點，或衰耗事件的起始點，如下圖將光標(biāo)放在C點。在放置光標(biāo)時，應(yīng)用OTDR的圖形放大功能盡可能準(zhǔn)確地將光標(biāo)置定在相應(yīng)的拐點上，從而提高障礙點的定位精度。光強I光強IccOO光傳輸距離L光傳輸距離L a 在末端處出現(xiàn)反射峰 b 在末端處未出現(xiàn)反射峰 2. 在對短距離（一般小于1km）故障點精確定位時，由于OTDR測量到曲線具有一定的波動性，從而影響測量結(jié)果。那么用什么方法來降低這種影響呢？就是加入2km左右測試假纖。由于加入了2km左右測試假纖，光纖長度被增長，這種影響就會降低。應(yīng)該可以獲得一個較為滿意的結(jié)果。(三) 光纜絞縮率對障礙點

14、精確定位的影響由于OTDR測量的是光纖的纖長而不是纜長，所以在實際尋找故障點時就存在明顯的偏差。由于纖長大于纜長，所以在尋找故障點時就應(yīng)該向反方向巡查，如測量到10km處斷，應(yīng)該在9km10km段巡查。當(dāng)然如果知道光纜絞縮率（纖長與纜長的比例關(guān)系），那么對精確定位會有很大的幫助，絞縮率通常在510之間。（四）維護資料與實際不符維護資料與實際路由情況不符，是造成障礙點不能精確定位的決定因素。準(zhǔn)確、完整的光纜線路資料是障礙定位的基本依據(jù)，因此，必須重視線路資料的收集、整理、核對歸檔工作，建立起真實、可信、完整的線路資料。在日常光纜線路維工作中，對所變更的路由應(yīng)及時在維護資料上變更；準(zhǔn)確記錄各種光纜

15、余留長度及尺碼帶；對光纜型號、廠家、光纜絞縮率（纖長與纜長的比例關(guān)系）、光纖折射率做好記錄；對測試端至每個接頭點位置的光纖累計長度及中繼段光纖總衰減值做好記錄；對測試儀表型號、測試時折射率的設(shè)定值進行登記。依據(jù)上述資料及相關(guān)原始資料填寫光纜標(biāo)石/電桿/人（手）孔纜長/纖長對照表。最后匯總形成最新完善的維護資料，以便在以后故障查修中提供有效的支持。（五）計算公式正確與否，是障礙點不能精確定位的重要因素。有了準(zhǔn)確、完整有維護資料，便可將OTDR測出的故障光纖長度與維護資料對比，迅速查出障礙點較為準(zhǔn)確的位置。但是要精確定位障礙點位置，還必須把相關(guān)測試信息、資料信息代入正確的公式，方能計算出測試端（或

16、接頭點）至故障點正確的地面長度。測試端到故障點的地面長度L可由下面公式計算： L = （L1L2）/（1+P）L3公式中長度的單位均為米，L1為OTDR測出的測試端至故障點的光纖長度，L2為所有接頭盒、ODF箱內(nèi)盤留光纖的長度，L3為光纜路由上所有盤留光纜的長度，P為光纖在光纜中的絞縮率。 （六）保持測試條件的一致性 障礙測試時應(yīng)盡量保證測試儀表型號、操作方法及儀表參數(shù)設(shè)置等與以往測試時的一致性，使得測試結(jié)果有可比性。因此，每次測試儀表的型號、測試參數(shù)的設(shè)置都要做詳細記錄，便于以后利用。 四、結(jié)束語： 上面分項詳細論述了如何對光纜線路障礙點實現(xiàn)準(zhǔn)確定位，但在實際測量時，還要根據(jù)被測光纖特性、光纖長度等情況采取不同的測試策略，或多種測試策略相接合的方式。在對光纖鏈路不了解的情況下，需要對光纖鏈路情況有一個整體的了解，也就是我們想“看的更遠”，以便對障礙點進行初次定位。這就需要在測試時將OTDR測量范圍設(shè)置的大一些，同時改變相關(guān)設(shè)置，增加動態(tài)范圍，從而達到測試的更遠。在得到障礙點的大體位置后，就需要“看的更