光纖通信鏈路的現(xiàn)場測試

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

光纖通信技術的應用越來越廣，制造光纖的原料品種越來越多，光纖制作的工藝技術也有突破性的發(fā)展。光纖的新品種和新結構不斷出現(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)場的環(huán)境，所以對于光纖鏈路進行現(xiàn)場測試是十分必要的。

1.光纖鏈路現(xiàn)場測試的目的

光纖鏈路現(xiàn)場測試是安裝和維護光纖網(wǎng)絡的必要部分，是確保電纜支持網(wǎng)絡協(xié)議的一種重要方式。它的主要目的是遵循特定的標準檢測光纖系統(tǒng)連接的質(zhì)量，減少故障因素以及存在故障時找出光纖的故障點，從而進一步查找故障原因。

2.光纖鏈路現(xiàn)場測試標準

目前光纖鏈路現(xiàn)場測試標準分為兩大類：光纖系統(tǒng)標準和應用系統(tǒng)標準。(1)光纖系統(tǒng)標準：光纖系統(tǒng)標準是獨立于應用的光纖鏈路現(xiàn)場測試標準。對于不同光纖系統(tǒng)，它的測試極限值是不固定的，它是基于電纜長度、適配器和接合點的可變標準。目前大多數(shù)光纖鏈路現(xiàn)場測試使用這種標準。世界范圍內(nèi)公認的標準主要有：北美地區(qū)的EIA/TIA—568—B標準和國際標準化組織的ISO/IEC11801標準等。(2)光纖應用系統(tǒng)標準：光纖應用系統(tǒng)標準是基于安裝光纖的特定應用的光纖鏈路現(xiàn)場測試標準。每種不同的光纖系統(tǒng)的測試標準是固定的。常用的光纖應用系統(tǒng)有：100BASE—FX、1000BASE—SX等。

3.光纖鏈路現(xiàn)場測試

對于光纖系統(tǒng)需要保證的是在接收端收到的信號應足夠大，由于光纖傳輸數(shù)據(jù)時使用的是光信號，因此它不產(chǎn)生磁場，也就不會受到電磁干擾和射頻干擾，不需要對NEXT等參數(shù)進行測試，所以光纖系統(tǒng)的測試不同于銅導線系統(tǒng)的測試。

在光纖的應用中，光纖本身的種類很多，但光纖及其系統(tǒng)的基本測試參數(shù)大致都是相同的。在光纖鏈路現(xiàn)場測試中，主要是對光纖的光學特性和傳輸特性進行測試。光纖的光學特性和傳輸特性對光纖通信系統(tǒng)的工作波長、傳輸速率、傳輸容量、傳輸距離、信號質(zhì)量等有著重大影響。但由于光纖的色散、截止波長、模場直徑、基帶響應、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,它們應由光纖制造廠家進行測試,不需進行現(xiàn)場測試。

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

(1)光功率的測試：對光纖工程最基本的測試是在EIA的FOTP-95標準中定義的光功率測試，它確定了通過光纖傳輸?shù)男盘柕膹姸?，還是損失測試的基礎。測試時把光功率計放在光纖的一端，把光源放在光纖的另一端。(2)光學連通性的測試：光纖系統(tǒng)的光學連通性表示光纖系統(tǒng)傳輸光功率的能力。光纖系統(tǒng)的光學連通性是對光纖系統(tǒng)的基本要求，因此對光纖系統(tǒng)的光學連通性進行測試是基本的測試之一。通過在光纖系統(tǒng)的一端連接光源，在另一端連接光功率計，通過檢測到的輸出光功率可以確定光纖系統(tǒng)的光學連通性。當輸出端測到的光功率與輸入端實際輸入的光功率的比值小于一定的數(shù)值時，則認為這條鏈路光學不連通。進行光學連通性的測試時，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，在光纖輸出端的光功率就會下降或者根本沒有光輸出。(3)光功率損失測試：光功率損失這一通用于光纖領域的術語代表了光纖鏈路的衰減。衰減是光纖鏈路的一個重要的傳輸參數(shù),它的單位是分貝(dB)。它表明了光纖鏈路對光能的傳輸損耗(傳導特性)，其對光纖質(zhì)量的評定和確定光纖系統(tǒng)的中繼距離起到?jīng)Q定性的作用。光信號在光纖中傳播時，平均光功率延光纖長度方向成指數(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)生負面的影響，但因為光纖傳輸中不存在串擾、EMI、RFI等問題，所以光纖傳輸對衰減的反應特別敏感。(4)光纖鏈路預算(OLB)：光纖鏈路預算是網(wǎng)絡和應用中允許的最大信號損失量，這個值是根據(jù)網(wǎng)絡實際情況和國際標準規(guī)定的損失量計算出來的。一條完整的光纖鏈路包括光纖、連接器和熔接點，所以在計算光纖鏈路最大損失極限時，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)生的損耗和熔接點產(chǎn)生的損耗三部分組成的。但由于光纖的長度、接頭和熔接點數(shù)目的不定，造成光纖鏈路的測試標準不像雙絞線那樣是固定的，因此對每一條光纖鏈路測試的標準都必須通過計算才能得出。

4.光纖鏈路現(xiàn)場測試工具

(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)中應用較多;而在長距離的局域網(wǎng)主干中都使用傳統(tǒng)的激光光源，但是激光光源設備昂貴。為了能夠解決這兩種光源的缺陷，近兩年來，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，是一種半導體類型的微激光二極管。它和目前通信設備上使用的傳統(tǒng)邊沿發(fā)光技術不同，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：在晶片上的制造效率很高;可以使用標準的制造方法和其他元件一起制造(不需要預先制造);封裝以及測試都在晶片上完成;傳輸速度高且耗能低，受溫度影響小?？傊琕CSEL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，它得到了越來越廣泛的應用，特別是在千兆網(wǎng)中的應用。目前很多網(wǎng)絡的互聯(lián)設備，如交換機和路由器，都可以提供VCSEL光源的端口，從而使路由器和交換機的價格下降。如今使用最為廣泛的是850nm的VCSEL多模激光光源。(2)光功率計：光功率計是測量光纖上傳送的信號強度的設備，用于測量絕對光功率或通過一段光纖的光功率相對損耗。在光纖系統(tǒng)中，測量光功率是最基本的。光功率計的原理非常像電子學中的萬用表，只不過萬用表測量的是電子，而光功率計測量的是光。通過測量發(fā)射端機或光網(wǎng)絡的絕對功率，一臺光功率計就能夠評價光端設備的性能。用光功率計與穩(wěn)定光源組合使用，組成光損失測試器，則能夠測量連接損耗、檢驗連續(xù)性，并幫助評估光纖鏈路傳輸質(zhì)量。(3)光時域反射計：OTDR根據(jù)光的后向散射原理制作，利用光在光纖中傳播時產(chǎn)生的后向散射光來獲取衰減的信息，可用于測量光纖衰減、接頭損耗、光纖故障點定位以及了解光纖沿長度的損耗分布情況等。從某種意義上來說，光時域反射計(OTDR)的作用類似于在電纜測試中使用的時域反射計(TDR)，只不過TDR測量的是由阻抗引起的信號反射，而OTDR測量的則是由光子的反向散射引起的信號反射。反向散射是對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。