任务7.3光缆链路的测试
一、相关知识
（一）光纤测试的分类
光纤测试的基本内容有连通性测试、性能参数测试和故障定位测试。性能参数测试又分为一级测试和二级测试。
一级测试(Tier 1)：主要测试光纤的衰减(损耗)，辅助测试长度和极性。
二级测试(Tier 2)：指在一级测试的基础上增加光纤OTDR曲线测试，并一次判断是否存在性能不良的事件(比如连接器脏污、熔接点不合格、弯曲过度、捆扎过紧等等)。光纤二类测试（Tier 2，Expanded Fiber Link Test）又称扩展的光纤链路测试，是选择性测试，包括了一级测试的参数测试报告，并在此基础上增加了每条光纤链路的OTDR追踪评估报告。
多模光纤常用测试波长是850/1300，多用LED（发光二极管）或者VCSEL（面射型激光）光源进行测试。
单模光纤常见测试波长是1310/1550，多用LD（激光）光源进行测试。
（二）光纤测试仪表
1、 光损耗测试仪（Optical Loss Test Set，OLTS）。光损耗测试仪的内部是光功率计和光纤测试光流组合。
2、光功率计（Optical Power Meter，OPM）&测试光源组合。用光功率计与稳定测试光源组合使用，能够测量连接损耗、检验连续性，并帮助评估光纤链路传输质量，功能与OLTS类似。
3、光时域反射仪 （Optical Time Domain Reflectometer，OTDR）。光时域反射仪的工作原理和雷达相似，它的本质是一种光学雷达。光时域反射计测试是通过发射光脉冲到光纤内,然后在光时域反射计端口接收返回的信息来进行分析。
4、DTX系列数字电缆分析仪
福禄克FLuke DTX-EFM2,DTX-1800-ES网线光纤测试仪光 纤模块提供基本（第 1 级）光纤认证解决方案 – 损耗、长度和极性测量。福禄克DTX-EFM2（单模）、DTX-MFM2（多模）、DTX-GFM2 （千兆多模）和 DTX-SFM2（单模） 光缆模块可与 DTX -1800 CableAnalyzer 电缆分析仪配套使用，用于光缆布线安装的认证测试。
（二）用光功率计测试光纤——光纤一级测试
按照一级测试(Tier 1)标准，一级测试主要是对光纤进行衰减测试和长度测试。
1、测试方法A（A模式）——衰减测试
衰减测试最基本原理如左所示。首先测出光源输出的功率Po。测量方法如右图所示，测出光功率Pi，则光纤链路衰减值＝Po-Pi。
损耗率=接收光功率/初始光功率。
在工程测试中，先将测试跳线用光耦合器短接测量Po，测量然后移去光耦合器，将测试跳线接入被测光纤链路测量Pi。
2、测试方法B（B模式）
先将测试跳线用光耦合器短接测量Po，并将其设为相对零功率（归零），然后移去光耦合器，将测试跳线接入被测光纤链路测量Pi，测得接收光功率Pi。Pi就是光纤链路的损耗值。
3、测试方法C（C模式）
如果只希望了解被测光纤本身的衰减值，不包含光纤两端连接器的衰减，那么工程上可以按先用短跳线设置基准值（归零）。然后按照下图所示的方式进行实际测试。这种测试模式就是“测试方法C”。方法C只包含被测光纤本身的等效衰减值。此法不适合大批量测试，否则会过度磨损仪器插座，测试成本很高。
（三）用光时域反射仪（OTDR）进行光纤的二级测试
光时域反射仪（OTDR）是光缆线路施工和维护中常用的测试仪器。
作用：可以测试光纤故障点的位置、光纤衰减、光纤接头损耗以及光纤长度等。且在屏幕上以图形曲线的形式直观地表现出来，还可以自动存储测试结果。由于它可在光纤一端进行测量，所以使用非常方便。测试主要包括光纤的传输特性以及与传输特性相关的一些项目，主要有光缆的长度（KM）、光纤全程损耗（dB）、光纤衰减(dB/km)、插入损耗（dB）、后向散射曲线及光纤的折射率（n=c/v）等。
1、测试原理：
利用其激光光源向被测光纤发送一光脉冲，光脉冲在光纤本身及各特征点上会有光信号反射回OTDR。
反射回的光信号通过一个定向耦合器耦合到OTDR的接收器，并在这里转换成电信号，最终在显示器上显示出结果曲线。
瑞利散射：当光线在光纤中传播时，由于光纤中存在着分子级大小的结构上的不均匀，光线的一部分能量会改变其原有传播方向向四周散射。
菲涅尔反射：当光线由一种媒质进入另一种媒质时，会产生的一种反射。
衰减：由背向散射可以测得光功率。长度：由背向散射返回的时间测得距离。
2、典型的后向散射信号曲线
a、输入端的Fresnel反射区（即盲区）
b、恒定斜率区
c、局部缺陷、接续或耦合引起的不连续性，如光纤的熔接接头产生的下降台阶。
d、光纤缺陷、二次反射余波等引起的反射
e、输出端的Fresnel反射，光纤末端由于光纤与空气之间的折射率差而产生的菲涅尔反射。
3、参数意义
（1）背向散射：
定义：光纤自身反射回的光信号.
原因：主要指瑞利散射，由于光纤折射率的不同引起，瑞利散射是四面八方的，其中沿光纤原链路返回OTDR的散射光称为背向散射光。
应用：OTDR正是利用其接收到的背向散射光强度的变化来衡量被测光纤上各事件损耗的大小。
（2）非反射事件：
光纤中熔接头和微弯都会带来损耗，但不会引起反射，由于他们的反射较小，故称非反射事件.
在OTDR测试结果曲线上，以背向散射电平上附加一突然下降台阶的形式来表现。
见图：OTDR测试事件类型及显示：
（3）反射事件：
活动连接器、机械接头和光纤中的断裂点都会引起损耗和反射，把反射幅度较大的事件称为反射事件
反射值（常以回波损耗表示）是由背向散射曲线上反射峰的幅度决定
（4）光纤末端：
平整端面、末端接有活动连接器（平整、抛光）—末端存在反射率为4%的菲涅尔反射。
破裂端面，端面不规则性使光线漫射而不引起反射。
OTDR测试事件类型及显示：
（5）测试范围：
是指距离或显示范围。对这一参数的设置意味着告诉OTDR应该在屏幕上显示多长距离。为了显示整个光纤曲线，设置时这一范围必须大于被测光纤长度。通常选择的测试范围应比实际待测光纤长20% 。
（6）脉冲宽度：
表示脉冲的时间长度，同时也可换算为脉冲在光纤上所占的空间长度。
脉冲宽度 与盲区和动态范围直接相关。在下图中，用8个不同的脉冲宽度测量同一根光纤。最短的脉宽获得了最小的盲区，但同时也导致了最大的噪声。最长的脉宽获得了最光滑的测试曲线，与此同时，盲区长达接近1公里。
使用中等脉宽获得了较好的盲区和清晰的曲线。
（7）盲区：
活动连接器和机械接头等特征点产生反射（菲涅尔反射），引起OTDR接收端饱合而带来的一系列“盲点”—盲区。盲区有时也称OTDR的2点分辨率，盲区越小越好。
（8）拖 尾：
不同的脉宽在接头处会产生不同长度的拖尾。对于不同的脉宽，拖尾长度亦有不同，下图例中960ns脉宽时的拖尾淹没了第二个接头。机械接头在同样脉宽下的拖尾将大于熔接接头。拖尾即是我们通常所说的事件盲区。
（9）动态范围：
定义：初始背向散射电平与噪声底电平的差值（dB）。
动态范围的表示方法：
峰-峰值（峰值）动态范围：背向散射电平初始点电平值与噪声峰值电平之差
信噪比（SNR=1）动态范围：背向散射电平初始点电平值与噪声电平均方根值之差
（10）波长：
对同一根光纤，不同波长 下进行的测试会得到不同的损耗结果。测试波长越长，对光纤弯曲越敏感。
（11）分辨率：
分辨率（数据采样间隔）确定了事件点的定位精度。OTDR在测试时沿光纤长度方向以固定的间隔进行数据采样，采样间隔越短，采集的数据也越多，同时意味着定位精度越高，但与此同时测试花费的时间也会越长，测试结果文件也越大。
（12）平均：
平均 (有时也称为扫描) 可降低测试结果曲线的噪声水平，提高判读精度。测试时，可以设定扫描次数为快, 中, 慢等三挡或一个特定的时间长度。长的平均时间使你能够获得较好的结果曲线。如果你使用较短的测试脉宽或测试较长的光缆区段，就应该选择较长的平均时间。
4、OTDR的使用
参阅实训用OTDR产品说明书。
5、测试报告：
OTDR曲线：
OTDR事件表：
四）使用Fluke DTX测试仪测试光纤链路
DTX光纤测试所需的装置
光纤测试设置
现场测试工作前都需要设置参照值。
操作步骤：在“SETUP”中选择“光纤损耗”选项，然后选择“测试极限值”即测试标准（仪器内置了多种标准，例如布线安装标准，应用标准等）。
设置“光纤类型” ，DTX中光纤类型有：通用类型、定制类型、制造商类型（按所测光纤链路类型选择） 
“远端端点设置”有3中方式：智能远端（用智能远端模式来测试双重光纤布线）、环路（用环回模式来测试基准测试线与光缆绕线盘）、远端信号源（用光学信号源来测试单条光纤链路）
“双向”测试是指测试仪可对每条链路进行双向测量(在测试过程中仪器会提示对调输入输出光纤来完成测试）。
设置适配器数目、熔接点数目、连接器类型、测试方法。适配器数目是在设置基准后添加光纤链路的适配器实际数量，熔接点数目是光纤链路的实际熔接点数量，连接器类型是布线的连接器类型，若连接器类型不详，请选用常规。
测试方法是指所含端点连接数(连接器数)。方法A：损耗结果包含光纤和一端的连接器。方法B：损耗结果包含光纤和两端的连接器。方法C：损耗结果不包含链路两端的连接器，仅测量光纤损耗。
光纤测试设置基准
将旋钮开关调至“SPECIALFUNCTIONS”，选择“设置基准”按键盘“TEST”开始
您需要在下面的情况下设置基准：
• 在每天开始前，使用当天要用的远端设置。
• 任何时候您重新将基准测试线连接到模块的输出端口或其它信号源。
• 任何时候测试仪警告您基准值已过期。
• 任何时候您看到负损耗测量。（有关更多信息，请参见 技术参考手册。）
• 任何时候您更换测试仪或智能远端的光缆模块。
• 任何时候您用不同的远端测试仪开始测试。
• 任何时候您更改“设置”中的测试方法。
• 仪器关机后，开机再次测试时。
• 先前设置基准之后24 小时。
福禄克DTX-1800光纤测试报告样本
二、任务实施
（一）连通性简单测试
1．光纤跳线连通性简单测试
步骤1：将光纤跳线的两端与所连接的设备断开。
步骤２：用一只激光笔（玩具激光笔即可）对准光纤跳线的一端，查看另一端是否有光线射出。
如果手头没有激光笔，使用明亮的手电筒也可。
2．测试光纤链路连通性
可以使用以下两种方法测试光纤链路的连通性。
（1）将待测试光纤链路两端的光纤跳线分别从光纤配线架和信息插座拔出，使用激光笔从光纤配线架一端发出光源，查看信息插座一端是否有光线射出。
（2）先分别测试光纤链路两端光纤跳线的连通性，然后再使用激光笔从一端跳线发射光源，从另一端的光纤跳线观察是否有光线传输。
（二）光时域反射仪（OTDR）进行光纤的二级测试
用OTDR进行光纤测量可分为三步：参数设置、数据获取和曲线分析。
1、认真阅读仪器使用说明书。
2、将待测光纤预先融接光纤跳线（FC/PC），用干净镜头纸擦净连接器端面，小心插入OTDR/光源接口，对准卡位。
3、按下开关接通电源，显示屏就会显示厂家图标、软件版本和日期。接着OTDR会进行自检，同时显示本机的配置和自检结果。当自检完成后，显示出操作模式选择页面。
4、人工设置测量参数包括：
(1)波长选择(λ)：
因不同的波长对应不同的光线特性(包括衰减、微弯等)，测试波长一般遵循与系统传输通信波长相对应的原则，即系统开放1550波长，则测试波长为1550nm。
(2)脉宽(Pulse Width)：
脉宽越长，动态测量范围越大，测量距离更长，但在OTDR曲线波形中产生盲区更大；短脉冲注入光平低，但可减小盲区。脉宽周期通常以ns来表示。e*J;
(3)测量范围(Range)：
OTDR测量范围是指OTDR获取数据取样的最大距离，此参数的选择决定了取样分辨率的大小。最佳测量范围为待测光纤长度1.5～2倍距离之间。
(4)平均时间：
由于后向散射光信号极其微弱，一般采用统计平均的方法来提高信噪比，平均时间越长，信噪比越高。例如，3min的获得取将比1min的获得取提高0.8dB的动态。但超过10min的获得取时间对信噪比的改善并不大。一般平均时间不超过3min。
(5)光纤参数：
光纤参数的设置包括折射率n和后向散射系数n和后向散射系数η的设置。折射率参数与距离测量有关，后向散射系数则影响反射与回波损耗的测量结果。这两个参数通常由光纤生产厂家给出。 www.mscbsc.com$x8Y9Y+x:F:W
5、参数设置好后，OTDR即可发送光脉冲并接收由光纤链路散射和反射回来的光，对光电探测器的输出取样，得到OTDR曲线，对曲线进行分析即可了解光纤质量。7
注意事项
（1）光输出端口必须保持清洁，光输出端口需要定期使用无水乙醇进行清洁。
（2）仪器使用完后将防尘帽盖上，同时必须保持防尘帽的清洁。
（3）定期清洁光输出端口的法兰盘连接器。如果发现法兰盘内的陶瓷芯出现裂纹和碎裂现象，必须及时更换。
（4）适当设置发光时间，延长激光源使用寿命。
6、数据分析和报告
案例1：
OTDR图分析：
光缆总长约250米。
100米处有一个接头，反射尖峰不高，质量较好；
152米处尖峰高，尖峰后下跌严重，判断为故障点(比如端面脏污)；
200米出接头基本正常，尖峰较宽，此处是一根短跳线而非单连接器；
220米出有一个跌落，表明这是一个质量较差的熔接点；
250米处尖峰较宽，且中间有凹陷，是一段短跳线；
结论：
这是一条不合格的链路，低速光纤(比如10/100M)运行支持无恙(总损耗不超过4dB)，升级到高速光纤(比如10G)可能无法支持，首尾连接器质量未知。
操作提示：
可以移动红色光标竖线精确定位，并放大观看，也可以直接按下“下一个事件”按键报告结果，还可以直接查看事件列表(按下“事件查看”)结果，适合初学者。欲观察首尾连接器质量则必须加上(首尾)补偿光纤。
三、参考资料
1、综合布线系统工程光纤性能指标测试记录表
——摘自《综合布线验收规范GB50312-2016》
2、综合布线系统的设计 施工 测试 验收与维护-素材.rar(下载附件 65.05 MB)
一、北讯光时域反射仪（OTDR）外观图：
二、北讯光时域反射仪（OTDR）功能键及接口说明：
三、北讯光时域反射仪（OTDR）指示灯含义：
四、北讯光时域反射仪（OTDR）迹线窗口说明：
五、北讯光时域反射仪（OTDR）功能：
