中國鐵路通信信號上海工程公司 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越受到人們的關(guān)注。由于我國幅員遼闊，地形地貌差異很大，對光纜線路可能造成的各種危險因素很多，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)量問題和自然災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，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)過程中造成光纖的損傷使線路衰耗時小時大，活動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好時壞；
（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；
（3）光纖受側(cè)應力作用，全程衰耗增大；
（4）光纜接頭盒進水；
（5）光纖在某些特殊點受壓（如收容盤內(nèi)壓纖）等。
在確定線路障礙后，用OTDR對線路測試，以確定障礙的性質(zhì)和部位，當遇到自然災害或外界施工等外力影響造成光纜線路阻斷時，查修人員根據(jù)測試人員提供的位置，一般比較容易找到。但有些時候不容易從路由上的異常現(xiàn)象找到障礙地點，這時，必須根據(jù)OTDR測出障礙點到測試點的距離，與原始測試資料進行核對，查出障礙點處于個哪個區(qū)段，再通過必要的換算后，再精確丈量其間的地面距離，直至找到障礙點的具體位置。但往往障礙點與測量計算的位置相差很大，這樣既浪費人力物力，更由于光纜線路障礙未能盡快修復造成很大影響或損失。
如何才能更精確的判斷障礙點的準確位置呢？
二、首先要分析影響光纜線路障礙點準確定的主要因素
1．OTDR測試儀表存在的固有偏差
由OTDR的測試原理可知，它是按一定的周期向被測光纖發(fā)送光脈沖，再按一定的速率將來自光纖的背向散射信號抽樣、量化、編碼后，存儲并顯示出來。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．測試儀表操作不當產(chǎn)生的誤差
在光纜故障定位測試時，OTDR儀表使用的正確性與障礙測試的準確性直接相關(guān)，儀表參數(shù)設(shè)定和準確性、儀表量程范圍的選擇不當或光標設(shè)置不準等都將導致測試結(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測試光纖長度時，必須先進行儀表參數(shù)設(shè)定，折射率的設(shè)定就是其中之一。當幾段光纜的折射率不同時可采用分段設(shè)置的方法，以減少因折射率設(shè)置誤差而造成的測試誤差。
（2） 量程范圍選擇不當
OTDR儀表測試距離分辯率為1米時，它是指圖形放大到水平刻度為25米/格時才能實現(xiàn)。儀表設(shè)計是以光標每移動25步為1滿格。在這種情況下，光標每移動一步，即表示移動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，則光標每移動一步，距離就會偏移80米。由此可見，測試時選擇的量程范圍越大，測試結(jié)果的偏差就越大。
（3） 脈沖寬度選擇不當
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OTDR的動態(tài)范圍也越大，相應盲區(qū)也就大。
（4） 平均化處理時間選擇不當
OTDR測試曲線是將每次輸出脈沖后的反射信號采樣，并把多次采樣做平均處理以消除一些隨機事件，平均化時間越長，噪聲電平越接近最小值，動態(tài)范圍就越大。平均化時間越長，測試精度越高，但達到一定程度時精度不再提高。為了提高測試速度，縮短整體測試時間，一般測試時間可在0.5~3分鐘內(nèi)選擇。
（5） 光標位置放置不當
光纖活動連接器、機械接頭和光纖中的斷裂都會引起損耗和反射，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。如果光標設(shè)置不夠準確，也會產(chǎn)生一定誤差。
3．計算誤差
計算光纜線路障礙點涉及到的因素有很多，計算過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)與實際不符等，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測試時，必須先進行儀表參數(shù)設(shè)定，其中最主要設(shè)定是測試光纖的折射率和測試波長。只有準確地設(shè)置了測試儀表的基本參數(shù)，才能為準確的測試創(chuàng)造條件。
（2）選擇適當?shù)臏y試范圍檔
對于不同的測試范圍檔，OTDR測試的距離分辯率是不同的，在測量光纖障礙點時，應選擇大于被測距離而又最接近的測試范圍檔，這樣才能充分利用儀表的本身精度。
（3）應用儀表的放大功能
應用OTDR的放大功能就可將光標準確置定在相應的拐點上，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米的比較準確的測試結(jié)果。
2．建立準確、完整的原始資料
準確、完整的光纜線路資料是障礙測量、定位的基本依據(jù)，因此，必須重視線路資料的收集、整理、核對工作，建立起真實、可信、完整的線路資料。在光纜接續(xù)監(jiān)測時，應記錄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，同時也將測試儀表型號、測試時折射率的設(shè)定值進行登記，準確記錄各種光纜余留。詳細記錄每個接頭坑、特殊地段、S形敷設(shè)、進室等處光纜盤留長度及接頭盒、終端盒、ODF架等部位光纖盤留長度，以便在換算故障點路由長度時予以扣除。
3．正確的換算
有了準確、完整有原始資料，便可將OTDR測出的故障光纖長度與原始資料對比，迅速查出故障點的位置，但是，要準確斷故障點位置，還必須把測試的光纖長度換算為測試端（或接頭點）至故障點的地面長度。測試端到故障點的地面長度L可由式①計算：
L = （L1－L2）/（1+P）－L3—L4－L5 ①
1+a
式①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為每個接頭盒內(nèi)盤留的光纖長度，L3為每個接頭處光纜和盤留長度，L4為測試端至故障點間各種盤留長度，L5為測試端至故障間光纜敷設(shè)增加的長度，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，最好應用廠家提供的數(shù)值，當無法得知P值時，工程人員也可自己運用公式進行取值，但要注意R值為光纖至中心的距離（即半徑），測量時應注意松套光纖纖芯的位置；h為節(jié)距的長度，實際上就是纜長。測量時一般應剖開光纜多測幾個節(jié)距，取其平均值。
