【正文】 光纖通信 1 第 8章 光纖通信實訓 光纖通信 2 本章內(nèi)容和重點 本章內(nèi)容 ? 2M塞繩的制作及光纖通信系統(tǒng)的認識。 ? 光纖損耗及光纖長度的測量。 ? 光端機電性能及光性能參數(shù)的測試。 ? 光纖通信系統(tǒng)誤碼和抖動性能的測試。 ? 光纖通信系統(tǒng)的維護和故障處理。 本章重點 ? OTDR的使用與光纖損耗及光纖長度的測量。 ? 數(shù)字傳輸分析儀的使用。 ? 光端機光性能參數(shù)的測試。 ? 光纖通信系統(tǒng)誤碼和抖動性能的測試。 ? 光纖通信系統(tǒng)的維護和故障處理。 第 6章 SDH技術 光纖通信 3 學習本章目的和要求 ? 熟練進行 2M塞繩制作。 ? 熟悉光纖通信系統(tǒng)。 ? 熟練使用 OTDR測量光纖損耗及光纖長度。 ? 熟練使用數(shù)字傳輸分析儀、光功率計和光衰耗器等常用儀表。 ? 熟練使用儀表測量光端機電性能及光性能參數(shù)。 ? 熟練使用儀表進行光纖通信系統(tǒng)誤碼和抖動性能的測試。 ? 掌握光纖通信系統(tǒng)電路調(diào)度的原則和方法。 ? 掌握光纖通信系統(tǒng)故障處理的基本方法。 第 6章 SDH技術 光纖通信 4 2M塞繩的制作 介紹光纖通信系統(tǒng)中常用的 2M塞繩的制作方法、過程及技術要求。 學習目的 （ 1）掌握 2M塞繩的制作方法及過程； （ 2）掌握 2M塞繩制作的技術要求。 工具與器材準備 同軸線、 120/75歐姆同軸頭、專用壓接鉗、尖頭烙鐵和萬用表。 光纖通信 5 具體操作步驟 （ 1）選擇與同軸頭相匹配的同軸線。 （ 2）擰開同軸頭配件，將套管套到同軸線上。 （ 3）開剝同軸線：依據(jù)同軸頭的長度和要求，剝除同軸線的外層，其開剝長度與同軸頭的連接長度相一致，如圖 81所示。注意盡量使屏蔽層保持完好。 圖 81 同軸線的開剝長度 光纖通信 6 具體操作步驟 （ 4）剝除同軸線內(nèi)芯的絕緣層，露出內(nèi)芯，其長度與同軸頭的連接長度一致，如圖 82所示。 圖 82 同軸線絕緣層的開剝長度 光纖通信 7 具體操作步驟 （ 5）將同軸線的內(nèi)芯插入同軸頭的內(nèi)芯中，要求插到同軸頭內(nèi)芯的底部。 （ 6）用烙鐵將同軸線的內(nèi)芯和同軸頭內(nèi)芯的連接處焊牢，要求焊點光滑，有光澤，如圖 83所示。 圖 83 焊接 光纖通信 8 具體操作步驟 （ 7）裝配屏蔽層：使屏蔽層均勻地分布在同軸頭末端的四周，套上套管，用專用壓接鉗壓緊套管，使同軸頭的末端與屏蔽層接觸牢靠，如圖 84所示。 （ 8）用相同的方法做好同軸線的另一端同軸頭。 （ 9）用萬用表測量電氣是否連通，同時檢查屏蔽層和內(nèi)芯是否出現(xiàn)短路現(xiàn)象。 （ 10）將同軸頭剩余的部件裝好， 2M塞繩制作完畢。 圖 84 屏蔽層安裝 光纖通信 9 用背向散射法測量光纖的衰減和長度 光時域反射儀 OTDR（ Optical Time Domain Reflectometer）， 是利用光線在光纖中傳輸時的瑞利散射所產(chǎn)生的背向散射而制成的精密的光電一體化儀表。 OTDR用于光纜線路的施工、維護之中，可以進行光纖長度、光纖的傳輸衰減、接頭衰減和故障定位等的測量。 學習目的 （ 1）掌握用背向散射法測量光纖衰減和光纖長度的原理； （ 2）掌握光時域反射儀的工作原理和使用方法； （ 3）掌握用背向散射法測量光纖衰減和光纖長度的方法和操作步驟。 光纖通信 10 OTDR的原理與使用 1． OTDR工作原理 瑞利散射： 當光線在光纖中傳播時，由于光纖中存在著分子級大小的結構上的不均勻，光線的一部分能量會改變其原有傳播方向向四周散射，這種現(xiàn)象被稱為瑞利散射。其強度與波長的 4次方（ ?4）成反比，其中又有一部分散射光線和原來的傳播方向相反，被稱為 背向散射 ，如圖 85所示。 圖 85 瑞利散射和背向反射 光纖通信 11 OTDR的原理與使用 菲涅爾反射： 當光線由一種媒質進入另一種媒質時，會產(chǎn)生的一種反射。其反射強度與兩種媒質的相對折射率的平方成正比。如圖 86所示，一束能量為 P0的光，由媒質 1（折射率為nl）進入媒質 2（折射率為 n2）產(chǎn)生的反射信號為 P1，則 （ 81） 221211 )()( ?????? ??? nnnnP圖 86 菲涅爾反射 光纖通信 12 OTDR的原理與使用 OTDR利用光纖的上述特性進行工作，原理框圖如圖 87。 圖 87 OTDR原理框圖 光纖通信 13 OTDR的原理與使用 當光纖的一端注入一個功率為 P0的窄脈沖在光纖傳輸時，距輸入端距離為 L的 A點經(jīng)背向散射回到輸入端的光功率為 （ 82） 其中， S：光纖背向散射系數(shù)； ?：光纖傳輸衰減常數(shù)。 光信號由注入端進入光纖到達 A點經(jīng)背向散射回到注入端的時間 t和 L之間的關系為 （ 83） 其中， c：光在真空中的傳播速度（ 3 105km/s）。 n l：光纖纖芯折射率。 t：一束光由注入端起到回到該點的時間。 LL eSPP ?20)( ??1221nctvtL ?? 光纖通信 14 OTDR的原理與使用 可見，只要測出光信號返回時間及其對應的光功率就可算出光纖的長度，并由式（ 84）進行光纖衰減計算。在圖 87中，光纖中 B點經(jīng)散射返回到始端的光功率為 （ 84） 則 A～ B間光纖的衰減為 （ 85） 根據(jù)上述原理，由光纖一端注入一個很窄的光脈沖，以在該端接收背向散射信號，并對數(shù)處理后，所得結果作為縱坐標，以信號回到該點的時間先后為橫坐標（實際儀表顯示采取長度L=ct/2n），顯示該光纖的背向散射曲線，如圖 88所示。 )1(20)( LLB eSPP ??? ?( d B )lg21lg21lg21lg21)1(2020)1(2020)()()( 1LLLLLLBLLeSPeSPeSPeSPPPα?????????????? 光纖通信 15 OTDR的原理與使用 圖 88 OTDR的典型背向散射特性曲線 光纖通信 16 OTDR的原理與使用 OA段：為盲區(qū)，其長度和注入光脈沖寬度成正比。 A～ B、 B～ C、 C～ D段：均勻光纖。 B點：光纖的熔接接頭產(chǎn)生的下降臺階。 C點：光纖的活動連接器接頭產(chǎn)生的菲涅爾反射的下降臺階或由光纖裂縫產(chǎn)生的局部菲涅爾反射。 D點：光纖末端由于光纖與空氣之間的折射率差而產(chǎn)生的菲涅爾反射。 在曲線中只要讀出兩點的電平差就是該點間的光纖衰減；水平兩點間的差即為該兩點間的距離；下降臺階的高度即表征了光纖的接頭衰減。 上述結果儀表均可直接讀出，并可得到光纖的衰減常數(shù) ?，根據(jù)光在光纖中傳輸?shù)乃俣扰c時間的關系，可測出光纖長度。 光纖通信 17 OTDR的原理與使用 2． OTDR的主要參數(shù) （ 1）動態(tài)范圍 當被測光纖過長時，測試曲線就會出現(xiàn)如圖 89所示的情況。儀表實際可以測量的光纖最大長度為 （ 86） 式中： D稱為 OTDR的動態(tài)范圍，即：初始背向散射電平與噪聲電平的差值（ dB）定義為動態(tài)范圍， ?為光纖的衰減常數(shù)。 由分析可知：對衰減一定的光纖，儀表的動態(tài)范圍越大，可測量光纖長度越長，反之越短；對同一動態(tài)范圍的儀表，光纖衰減越小，可測長度越長，反之越短。 OTDR的動態(tài)范圍并不是越大越好。 ?DL ?max 光纖通信 18 OTDR的原理與使用 圖 89 OTDR動態(tài)范圍示意圖 光纖通信 19 OTDR的原理與使用 （ 2）盲區(qū) 盲區(qū)是指：由于光纖和儀表耦合時存在空隙，由此產(chǎn)生的菲涅爾反射遠大于背向散射，致使放大器飽和，而掩蓋了背向散射信號，致使儀表無法測量那段光纖長度，如圖 810所示。 圖 810 OTDR盲區(qū)定義示意圖 注： 實際工程測量時，常加入一段 “ 過渡光纖 ” 來減小盲區(qū)對測量結果的影響。 光纖通信 20 OTDR的原理與使用 （ 3）測量精度 是指因儀表方面的因素對長度測量結果的影響，有： 第一是儀表折射率的設置。由于 OTDR是依據(jù)測量時間，利用公式 L=ct/2n來計算光纖長度的。為保證測量結果的準確性，每次測量之前必須根據(jù)光纖實際折射率值對儀表參數(shù)進行設置，但因它們之間總存在誤差，導致測量結果產(chǎn)生誤差。 第二是儀表內(nèi)部作為時鐘的晶振頻率的準確性和穩(wěn)定度。因所測得時間的準確度受時鐘影響，所以時鐘影響會給長度測量帶來一定的誤差。 第三是儀表在進行數(shù)據(jù)處理時采樣的間隔。取樣點越多，取樣間隔越小，實際曲線和顯示曲線就越接近，誤差就越小。 光纖通信 21 OTDR的原理與使用 3． OTDR的使用方法 （以 HP8147為例加以說明） （ 1） HP8147面板及功能鍵說明 ① 硬功能鍵 硬功能鍵由縮放鍵、改動旋鈕、打印鍵、存儲鍵軌跡 /事件鍵、開始 /停止鍵和自動測試鍵組成，其前面板示意圖如圖 811。 縮放鍵：用于改變垂直和水平方向上顯示的幅度。 游標鍵：使游標在 A～ B～ C～ AB～ A間滾動激活。 全景鍵：顯示整條曲線。 局部鍵（又叫游標區(qū)域）：激活以游標為中心的區(qū)域，對曲線進行放大。如果游標 AB被激活時，顯示區(qū)域為 AB之間的區(qū)域。 光纖通信 22 OTDR的原理與使用 圖 811 HP8147前面板示意圖 光纖通信 23 OTDR的原理與使用 改動旋鈕：與縮放鍵配合使用時可以改變游標的位置。 自動鍵：可使儀表進入自動模式，連按兩次可使 OTDR的優(yōu)化模式為標準模式。 存儲鍵：將 OTDR測試的曲線存儲到指定的磁盤（軟盤或硬盤）中。 軌跡 /事件鍵：可改變主顯示區(qū)的顯示內(nèi)容為軌跡或事件表。 開始 /停止鍵：用于 OTDR的測試開始與停止。 光纖通信 24 OTDR的原理與使用 ② 軟功能鍵 軟功能鍵包括測量軟功能鍵（ F1～ F6）和菜單軟功能鍵兩部分。菜單軟功能鍵有 3層顯示方式，習慣上經(jīng)常用 1/ 2/3/3菜單表示。 1/3：由設置、分析、文件、查看和配置組成。 2/3：由開始位置、區(qū)間、脈寬、波長和平均時間組成。 3/3：由概覽、最優(yōu)化、折射率（ IOR）、垂直偏移和文件名（或空白）組成。 對應相應的軟功能鍵，可激活一系列相對應的菜單。每組功能鍵由 5組菜單組成，每個菜單又有多項選擇，某些選項上還需進一步選擇。這些選項都以實心的右箭頭來標識。 光纖通信 25 OTDR的原理與使用 （ 2） HP8147參數(shù)設定 根據(jù)被測光纖的長度、傳輸波長和折射率來設定 OTDR的測試參數(shù)。需要設置的參數(shù)主要有測量參數(shù)、光纖參數(shù)、前面板連接