确保光纤布线系统性能符合标准.docx

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确保光纤布线系统性能符合标准

确保光纤布线系统性能符合标准

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　　近乎所有的项目，都会要求在施工结束后进行布线系统的性能验证测试。

当前，铜缆测试的方法、仪器以及测试标准已经广泛的被从业人员熟悉和采用。

相比铜缆系统，光纤测试的普及度则要低很多。

许多的项目或者不进行光纤链路测试，或者只用VFL光源来验证光纤链路通光与否。

用VFL光源测试联链路通光性，就好比使用通断仪来测试铜缆链路一样，无法得知测试链路的性能是否符合标准要求，这样用户的投资也无法得到保障。

本文结合我公司多年的实践经验,对光纤链路测试常用的方法和注意事项进行介绍，希望能对读者有所帮助。

　　光纤测试分类

　　光纤测试可以分为两类：

一类测试和二类测试。

　　一类测试，将光纤链路两端分别连接光源与光功率计。

测试的原理很简短，光源发送光信号，功率计用于接受光信号。

两个信号功率值的差数即为光纤链路上发生的插入损耗（文中简称损耗）。

这一类测试，可以准确的测试出光纤链路上的损耗量和链路长度，测量精度高。

但是，这种方法的缺点是，使用者只可以得到最终的测试结果，但是对于不合格的链路无法进行故障点的分析和定位。

　　二类测试，也被称为OTDR测试。

它采用一端连接OTDR测试仪，另一端开路的方式，利用光源发送的光信号在链路中产生的反射信号进行衰减量，长度的计算，并生成OTDR曲线。

相比一类测试，这种方法对链路损耗量的测量精度低，但是它的优点在于可以进行故障点位置的定位，从而便于施工人员对不合格被测链路进行修复。

这种方法对于长途干线光缆链路或者园区主干光缆测试尤其有帮助。

　　本文将着重介绍一类测试这种被广泛使用的用于光纤布线系统的性能验证的测试方法。

　　参考值设置的目的

　　由于每个项目被测光纤链路的光纤连接器类型各不相同，被测链路的模型也各不相同。

为了增加测试的灵活性、可操作性并且减少测量过程中对光源和光功率计端口的磨损，在测试光纤链路时重要的一步就是加入测试跳线来帮助完成测试工作。

测试跳线的一端连接光源或光功率计，另一端则连接着需要测试的光纤链路。

在测试过程中，与光源和功率计相连的一段可以不被拆下，只要断开于被测链路相连的一端就可以完成连续性的、重复性的测试工作。

使用者测试时，只要清洁测试跳线端面或者更换测试跳线，从而避免了光源和光功率计端口模块被磨损和变脏。

同时因为测试跳线的光纤连接头可以配置不同类型，也增加了测试的灵活性。

　　加入测试跳线后，有一个问题是，现在得出的测试结果不仅包括了需要测试的光纤链路损耗，并且包括了测试跳线的损耗。

处理的方法，就像我们购物称重一样，先将容器的重量称出归零，再将我们选购的物品和容器一起过秤。

这个方法称为设置参考值，也就是将测试跳线的损耗先测出归零，之后再将其与被测链路连接进行测试。

　　测试方法介绍

　　光纤链路测试时，有4种不同的测试方法可以选择。

下面，对这些测试方法进行一一介绍。

　　%＿ 单跳线方法

   单跳线方法是用单根跳线来进行参考值的设定。

完成设定之后，再将被测光纤链路（橙色部分）加入。

同时，这种测试方法需要添加另外一根测试跳线CD。

这样被测出的光纤链路损耗值L＝LBX+LXY+LYC+LCD。

为了保证测试结果的正确性，CD应是一根已知的、低损耗的测试跳线。

总体来说，LCD通常对测试结果的影响很小。

　　这种方法又被成为“方法B（MethodB）”，其优点是测试结果最为精确，是TIA/EIA568-B.1标准首选的方法，是ISO/IEC11801标准中第二推荐的方法。

但是，起初测试厂商所提供的光功率计的光纤端口模块是不能更换的。

所以，这种方法只能用于测量与光功率计端口模块采用相同类型的光纤链路。

比如，光功率计的端口为SC，则被测链路中连接器X和Y也必须是SC。

可喜的是，现在已经有了功率计端口模块类型可以更换的测试仪，大大提高了这种测试方法的灵活性。

　　2．双跳线方法

　　为了克服单跳线方法中，测试链路连接器类型必须与光功率计端口模块相同的缺陷，双跳线被提出并且采用。

这种方法，只要测试跳线的B和C连接器类型与被测链路X、Y相同就可以了。

这样大大增加了测试的灵活性。

　　这种方法使有两根跳线AB和CD以及一个连接器来设置参考值，完成设置之后将B和C的连接打开，分别与被测链路（黄色）部分两端连接器X和Y相连。

这样，测试出的光纤链路损耗数值L＝LBX+LXY+LYC-LBC。

　　双跳线方法是在北美地区被普遍采用的一种方法，又被成为“方法A（MethodA）”。

这种方法并没有出现在ISO11801标准中。

这种方法的因为在测试结果中要将连接器B和C的耦合损耗在测试结果中扣除，所以LBC这个数值要尽可能的小，从而减少对测试结果的影响。

如果LBC的数值与LBX或LBY相近的化，所得到的测试结果就少掉了一个连接损耗，相当于只测试出了一个连接点加上光纤线缆的损耗。

所以，使用这种方法所得到的测试结果会略低于被测链路的实际损耗值。

这种方法适用于光纤线缆本身产生的损耗占整个链路损耗比重较大的场合，比如说较长距离光纤链路。

　　3．三跳线方法

　　三跳线方法是由FLUKE公司提出的一种测试方法，并未出现在TIA/EIA568-B.1及ISO/IEC11801标准中。

这种方法又被称为“修正的方法B（ModifiedMethodB）”。

它的提出是为了改良单跳线方法中，被测链路连接器与功率计端口必须一致的缺陷，并且避免双跳线方法中测试结果少计算一个连接器损耗的情况出现。

　　这种方法设置参考值的模型与双跳线方法相同，但是在测试时增加了一个连接器和一根测试跳线CD。

根据这一模型，不难得出，三跳线方法测量得到的光纤链路损耗数值为L＝LDX+LXY+LYE+（LBC-LBE）+LCD。

　　这里添加的测试跳线CD要求尽量短，以减少对测试果的影响。

如泛达公司为用户提供的测试跳线仅为0.125M长度。

这样测试结果中LCD的影响基本可以忽略不计。

　　使用这一方法，还需要注意的是，BC与BE应当使用类型与品质相当的连接器，这样才可获得达到最佳的测量结果。

　　4．“黄金”跳线测试方法

　　“黄金”跳线方法使用三根跳线来设置参考值，之后用需要测试的光纤链路XY取代跳线CD。

从这里就可以看出，这里所使用CD应该是一根尽可能短的跳线，尤其在XY的距离较短时。

泛达公司推荐的CD跳线使用长度为0.125M。

这样在归零后，CD跳线的损耗基本可以忽略。

　　“黄金”跳线方法是所有方法中最灵活的，变化性也是最强的，其在测试时也可以不受光功率计端口类型的限制。

这种方法又被称为“方法C（MethodC）”，它是ISO/IEC11801标准中首选的测试方法，但是这种方法并未出现在TIA/EIA568-B.1标准中。

　　通过对前面几种方法的了解，读者应该可以得出，这种方法测量得到的光纤链路损耗数值为L＝LBX+LXY+LYE-（LBC+LDE+LCD）。

前面已经提到，通过使用短跳线，LCD对测试结果的影响基本可以忽略不计。

但是，这种方法中，LBC及LBE会对结果产生比较大的影响，甚至会使得测试的结果与实际数值产生较大偏差。

所以，使用这种方法，BC和BE应该尽可能采用高品质的连接器以减少器损耗。

即时如此，最终的测试数值L也会低于实际数值，这是无法避免的。

　　以上4种方法是，测试人员可以根据不同的链路类型和具体应用来选择不同的方法进行测试。

　　设置参考值的注意事项

　　在上一期的内容中，我们用大量的篇幅介绍了光纤链路测试的方法以及参考值的设置。

在几种测试方法中，都需要使用测试跳线及测试连接器来设置参考值。

测试结果的准确与否，和参考值的设置有着密不可分的关系。

如果参考值设置不当，会使测试结果不准确或者产生负值。

建议的方法是，在设置参考值时需要使用参考光跳线及适配器。

　　在TIA/EIA568-B.3以及ISO11801标准中，对一个光纤耦合的损耗要求为小于0.75dB。

大部分的制造厂商所生产的光纤跳线和适配器性能都可以满足甚至超过这一要求。

但是，许多人不知道的是，对于参考跳线和适配器，标准有着特别的要求。

在IEC14763-3标准中规定，参考跳线和适配器在使用时，多模光纤耦合损耗小于0.1dB，单模光纤小于0.2dB。

常规的光纤跳线根本是无法满足这一要求的。

所以，建议向制造厂商和测试仪器厂商购买特制的参考跳线来进行测试。

　　设置参考值时，需要采用氧化锆陶瓷套管材料的光纤适配器，以获得最佳的耦合效果。

常规的做法是，无论测试多模还是单模光纤链路，都用单模光纤适配器来设置参考值。

　　测试标准的选择

　　在TIA/EIA568B和ISO11801标准中，对光纤链路的插入损耗极限值的定义和要求是一致的。

通过计算得出被测光纤链路的损耗极限值，只要最终的测试结果小于这个极限值，就认为该链路是符合标准要求的。

被测光纤链路的损耗极限值计算公式如下：

　　链路损耗（L）＝线缆损耗＋连接器耦合损耗＋熔接点损耗

　　其中，线缆损耗＝最大光缆损耗系数（dB/km）×线缆长度。

不同光缆损耗系数可通过下表查询：

最大光缆衰减系数（dB/km）

多模光缆（OM1,OM2,OM3）

单模光缆（OS1）

光波波长

850nm

1300nm

1310nm

1550nm

损耗

3.5

1.5

1.0

1.0

　　连接器耦合损耗=链路中适配器数目×最大耦合损耗。

在标准中，耦合损耗的最大值为0.75dB。

　　熔接点损耗=链路中熔接点数目×最大熔接损耗。

在标准中，熔接损耗的最大值是0.3dB。

　　举例来说，假设一条被测多模光纤链路的长度为100米，其中包括2个耦合点和2个熔接点。

那么，这条被测链路的损耗极限值：

　　L=3.5dB/km×100m＋2×0.75dB＋2×0.3dB＝2.45dB

　　这样，最终测试结果只要是小于2.45dB就可以认为是符合标准的。

　　光纤测试的黄金法则——清洁

　　%＿ 清洁的必要性

　　清洁是光纤测试、安装以及维护最为关键的步骤，是光纤链路是否符合标准的关键。

但是，在现场的操作过程中，清洁却往往被忽视。

不清洁或者采用错误的步骤和方法，会使光纤连接器端面上的灰尘和污染物无法清除，从而影响光信号的传输。

　　在每一次设置参考值之前都需要对参考跳线连接器端面进行清洁。

在光纤链路测试过程中，为了防止灰尘和污染物通过参考跳线在被测光纤链路之间传递，完成一次链路测试之后也需要清洁参考跳线连接器端面。

这样，需要遵循的步骤：

　　清洁，测试；清洁，测试；清洁，测试•••••••

　　%＿ 清洁工具的选取

　　清洁最常用的是浓度超过90％的酒精。

为了获得良好的清洁效果，建议的酒精浓度为超过98%。

清洁时，应当采用专用的清洁棉布或棉签蘸取酒精来擦拭光纤连接器端面。

禁止使用普通棉布、棉签或卫生纸来擦拭光纤连接器端面，这样不但达不到清洁的目的，而且会将更多的纤维物遗留在连接器表面，从而影响光纤链路的正常使用。

　　除此之外，干型布料清洁工具做为更高级的清洁方式，越来越受市场的欢迎。

它具有简单、方便、快速以及良好的清洁效果等优点。

图1中的工具为泛达公司提供的清洁工具。

它可以用于清洁市面上所有的光纤连接器，包括MTP连接器。

清洁的方式很简单，只需要将光纤连接器在高密度编制布料上沿箭头标识方向擦拭三次。

经过清洁之后，光纤连接器上附着各种污染物都被清楚，光纤连接器的性能将得到提升（如图2和图3所示）。

　　另外需要注意的一点是，使有干型清洁工具时需要选取采用抗静电布料的工具。

如果清洁布料不具备抗静电能力，连接器与布料摩擦所产生的静电将使空气中灰尘吸附在清洁后的连接器表面，从而大大影响清洁效果。

　　3．关于防尘帽

　　光纤连接器、跳线、尾纤以及适配器在出厂时都会带有防尘帽。

防尘帽的作用除了避免连接器接触颗粒物质之外，最主要的目的是为了保护光纤连接器端面，避免直接接触连接器端面而损坏连接器。

只有在安装、测试、使用时才可将防尘帽除去。

一但除去防尘帽，该光纤连接器必须与另一个清洁后的光纤连接器耦合。

　　一个错误的观点认为，“只要有防尘帽保护，在使用前就不需要进行清洁了”。

　　因为防尘帽本身并不是一定干净的。

好的习惯是，即时有防尘帽存在，也认为光纤连接器不够干净，需要进行清洁。

当测试完毕一条光纤链路之后，请立即安装防尘帽，否则链路在使用前必须重新测试。

　　测试时绕线轴的使用

　　当使用LED光源测试多模光纤链路时，需要使用绕线轴。

这是因为，LED光源由于发散，会在光纤纤核与被覆层之间产生“高次模”。

在设置参考值和测试过程中，使用绕线轴的目的就是为了消除“高次模”，增强测试方法的可重复性和结果的可靠性。

同时，绕线轴也是为了保证使用LED光源测试时，被测链路能够支持当前以及未来的高速率传输应用，比如千兆以太网和万兆以太网。

而对于VCSEL和激光这样入射光集中的光源，则不需要使用绕线轴。

　　使用绕线轴时，将与光源端相连接的参考跳线缠绕在绕线轴上，光功率计端则不需要使用。

按照TIA/EIA568B.1以及ISO/IECTR14763-3标准要求，参考跳线需要在线轴上不重叠的缠绕五圈。

不同类型参考跳线，所使用的绕线轴直径也各不相同。

请参考下表中的数据，以选取与参考跳线类型相对应尺寸绕线轴。

光纤类型（µm）

绕线轴尺寸

900µm

缓冲护套

1.6mm       外护套光缆

2mm         外护套光缆

3mm         外护套光缆

50/125µm

25mm（1.0”）

23.4mm（0.921”）

23.0mm（.906”）

22mm（0.9’’）

62.5/125µm

20mm（0.8”）

18.4mm（0.724”）

18.0mm（.709”）

17mm（0.7”）

　　光纤链路测试时的注意事项

　　1. 开机预热

　　通常情况下，光源模块的温度越高，其发出的光源功率值将越大。

在测试过程中，光源模块需要一段时间预热，才能够使发送的光源功率值达到稳定。

如果在光源模块预热前设置参考值，随着光源模块温度的上升，测试结果将会产生增益，从而影响测试结果的准确性。

　　举例来说，比如最初设置参考值时，光功率计接受并存储的功率值为-6.00dB。

这时候，在维持参考值设置模型，不加入被测链路的情况下直接进行测试，应该得到0.00dB的测试结果。

但是，光功率模块经过预热后，发出的功率将会加大，功率计接收到的功率值可能上升为-6.20dB。

这时再进行测试，将得到-0.2dB的增益。

　　光源模块预热的时间与测试环境的温度相关。

测试环境温度越低，需要预热的时间就越长。

通常情况下，预热的时间为5分钟。

如果仪器存储或使用在较低的温度环境中，预热时间甚至要长达30分钟。

检验光源模块是否达到稳定的方法很简单，只要再完成参考值设定后，对参考值模型进行测试，得出的测试值在-0.04dB～0.04dB之间就是可以接受的；如果超出这一数值，则需要再等待一会儿，重新设置参考值。

　　2．参考跳线性能的检验

　　目前市面有些测试仪器，带有参考跳线性能验证功能。

利用这一功能，可以对参考跳线性能进行验证，以判断其是否满足标准要求。

在测试过程中，参考跳线由于重复使用和插拔，会出现磨损或耦合性能下降。

因此，应当定期对参考跳线的性能进行检测。

如果，测试结果超出标准要求，需要更换测试跳线。

正常使用情况下，每经过500－1000次测试，应当更换参考跳线。

　　3．参考跳线与光源端的连接

　　光纤连接器在耦合时，每一次产生的损耗数值略有不同。

尤其是光源端，由于其端面直径较小，每一次耦合产生的损耗结果差异更大。

所以，当建立参考值之后，且不可将参考跳线从光源端口拔下，否则会影响测试结果的准确性。

如果发生这种情况，需要在连接后重新设置参考值。

同时，为了保证最准确的测试结果，光功率计端的参考跳线也不要随意拔出。

　　%＿ 负值的出现和处理

　　当测试单模光纤链路时，假如被测链路的长度小于100米，并且整条链路采用尾纤熔接方式接续，那么整条链路的损耗可能只有0.15dB。

在这种情况下，光源模块预热时间不够，测试环境温度的大幅变化，参考跳线与测试仪表的耦合效果，参考值设定的不够精确等情况都有可能使得测试结果得到负值，比如-0.03dB。

这个时候，最好重新设置参考值。

　　不合格链路的故障排除

　　如果测试得到的损耗值超出极限值，可以通过以下几方面来排除故障。

　　首先，重新清洁所有被测链路以及参考跳线的连接器端面。

重新连接，确保所有的连接器完全插入光纤适配器中。

其次，检查光缆和跳线的弯曲半径是否符合标准要求。

特别是光纤箱内的缆，是否弯曲半径过小。

　　重新测试，如果还无法通过，熔接方式接续的重新进行尾纤熔接，端接方式则更换连接头。

再进行新的测试