双向 OTDR 测试

什么是双向 OTDR 测试?

OTDR 测试的一个固有好处是,它只需要访问光缆的一端即可执行。由于距离和衰减测量是基于可见光反向散射和菲涅耳反射原理进行的,因此可以在测试信号发出的同一位置对散射和反射光光子进行分析。 

为了尽量减少传统单向测试带来的误差和不确定性的影响,开发了双向 OTDR 测试方法,以提高这种重要测试方法的准确性和精度。 顾名思义,双向 OTDR 测试是一种从光纤线路的两端执行的光纤特性和损耗测试方法。

双向测试的工作方式 

除了所测试的 OTDR 设备和光缆外,基本的 OTDR 测试配置还包括发射光缆和接收光缆。发射光缆将 OTDR 测试端口连接到被测光纤线路,称为“脉冲抑制器”,因为它可在 OTDR 进入被测光缆之前稳定来自 OTDR 的初始光脉冲。接收光缆连接在线路的远端,并提供一个配对的光纤连接/接合点以及一个适当的跳动段,从而允许待评估的终端连接器的损耗。 

这些发射和接收光缆的存在在线路的两端创建了一个对称的配置。在双向 OTDR 测试中,使用相同的(或额外的)OTDR 在线路的另一端再次测量相同的光纤表征,并将结果与初始方向的结果进行平均或合并。

基于测试方法本身,双向光纤测试通常比单向测试生成的结果更准确。由于使用瑞利反向散射对衰减和信号损耗事件进行量化,因此光纤的反向散射系数必须已知并编入 OTDR。这些系数可能因光纤的不同而不同,甚至在单一光纤内也可能不同。由此产生的影响可以被误读为光纤线路中各段接合点之间的过度信号衰减,甚至是负的衰减(增益)。这种变化可以通过使用双向 OTDR 测试,对每个连接或熔接点的端到端损耗和单个损耗的结果进行平均来补偿。

双向 OTDR 测试的好处

如果在光纤熔接点处的转变导致低反向散射系数的光纤转变为高系数的光纤,结果可能是接口或熔接点处的实际损耗被掩蔽。这种掩蔽或扭曲影响也称为增益,因为观测到的反向散射量在损耗事件之后将比损耗事件之前更高。相反,如果从较高的反向散射系数段过渡到较低的反向散射系数段,则产生的信号可能不正确地显示同一位置的较高损耗事件。对从相反方向获得的值求平均值可以提供更准确的损耗量化。 

 

Apparent loss/gain at the fiber junctions due to the backscatter coefficient difference as seen through bidirectional OTDR test

 

双向 OTDR 测试显示的实际光纤熔接点损耗

OTDR
 
O->E
E->O
求和
平均值
实际损耗
接合点 A
-0.02
0.08
0.06
0.03
0.03
接合点 B
0.12
0.02
0.14
0.07
0.07

 

双向光纤测试的另一个好处是减少了盲区。在盲区中,来自事件(例如接合点或连接器)的最初菲涅耳反射会暂时使 OTDR 检测器失明,使它无法看到位于熔接点或连接器正后方的其他事件的反射和反向散射。由于盲区影响往往更频繁地发生在 OTDR 附近,因此从相反的方向再次测量将允许对第一次测量中包含/隐藏在盲区中的光缆部分进行准确的评估。

长途光缆线路(例如城市和国家/地区间的地面网络)需要具有更高动态范围的强大 OTDR,以便准确地单向评估光纤跨距。使用双向光纤测试(例如双向 OTDR)是在这些非常长的距离上提高测试完整性的一个很好的方法。

通过结合从每一端获得的 OTDR 测量值,可以最大程度地减小测试脉冲在每一个 OTDR 的最远点处的退化影响。与对结果求平均值不同,用于长距离应用的另一种分析方法涉及到在每一端对更靠近该端的各线缆段进行 OTDR 获取,然后创建一个复合的 OTDR 轨线,其中两个获取在链路中间有效地相遇。

双向 OTDR 测试的缺陷

尽管双向 OTDR 测试在准确性和范围上具有优势,但是需要考虑伴随这种方法而来的额外复杂性。在使用单一 OTDR 设备的基本双向测试配置中,OTDR 必须从光纤的一端传输到另一端才能完成测试。

即使使用了重复的 OTDR,双向测试也会给 OTDR 测试过程增加额外的设置时间、运输成本和分析。

双向 OTDR 测试可以从整体上提高测量数据的质量和准确性,但必须认识到,双向光纤测试并不能弥补设置问题,如连接不洁、测试参数不正确或者 OTDR 轨线中出现过多噪声。由于双向 OTDR 需要重复测试,因此出现错误和不一致的机率也更大。

双向 OTDR 测试方法

随着多年来双向 OTDR 所涉及的优势和挑战的出现,以新的和创新的测试方法形式开发了创造性解决方案。从许多这些方法中可以看到准确性和范围方面的好处,以及改进的效率和一致性。

常规双向 OTDR 测试

这种被称为“传统”或常规双向 OTDR 测试的方法是最简单的,并且需要的设备数量最少。使用相同的 OTDR 执行两个独立的测量。第一个测量是通过将 OTDR 连接到发射光缆执行的,同时接收光缆位于另一端,但不连接到测试设备。

将所有光缆保持在原来的位置,然后将 OTDR 与被测光缆断开并移动到另一端。通过连接到接收光缆,同样的测量可随后在相反的方向重复。在两次测试中,所测试配置中的所有光纤段保持相同的顺序非常重要,这样从两次测试中获得的损耗数据的平均值将是相关的。

自动化双向 OTDR 测试

使用自动化双向 OTDR 测试方法可以显著减少常规双向 OTDR 所需的时间、复杂度和分析。通过将主 OTDR 测试设备与连接在光纤线路另一端的远程设备连接在一起,两个 OTDR 之间的通信将确保相同的测试设置配置、光纤连接的连续性,并简化数据获取和编译。自动化测试的便利性可以提高测试速度,同时大大降低错误率。如果使用一体化测试解决方案,同样的自动化特性也可以用于在多个波长处进行 OTDR 测试(以改进光纤弯曲检测),包括双向插入损耗和光回波损耗测试。

其他双向 OTDR 测试方法

随着时间的推移,还开发了其他双向 OTDR 方法,以提高效率或潜在地减少所需的测试设备数量。其中一种方法称为“环回”测试。一根环回光缆将一根光纤连接到另一根也需要测试的光纤,而不是将另一个 OTDR 置于光纤线路的远端。通过这种方式,OTDR 测试脉冲可以沿一根光纤向下发送,并继续通过环回并沿第二根光纤向下发送,从而同时对两根光纤进行单向测试。为了获得双向 OTDR 测试的好处,随后会在同一位置以相反的方向对两根光纤(包括环回)进行测试。这种方法可在诸如以下情况下使用传统的 OTDR 方法:1) 将单个 OTDR 从第一根光纤移动到第二根光纤以在每个方向上手动测试,并手动合并结果;在诸如以下情况下可以使用自动化 OTDR 方法:2) 使用两个 OTDR,分别连接到每根光纤以自动测试每个方向并合并测试结果。


双向 OTDR 测试工具

目前有各种各样的双向 OTDR 测试工具可用来促进高效和通用的光纤测试。OTDR 和多用途测试设备可以很容易地针对自动双向 OTDR 和其他双向光纤测试进行配置,只需按一个按钮即可。光纤线路两端的测试仪器可以通过以太网、WiFi 或移动热点以近乎即时的方式进行通信和共享数据。为了提高便捷性和速度,这些设备还包括内置报告生成功能。

集成测试解决方案可以使用来自测试单端口的多个波长进行双向光纤测试,从而提供更高效的测试工作流程,节省安装和验收测试阶段的宝贵时间,并简化故障排查和维护。高水平的准确性、可重复性和自动化为许多光纤认证和特征分析应用提供了可靠的解决方案。

随着 OTDR 的出现,我们能够看到数千英里内的微观光纤,这使得光纤通信技术达到了前所未有的高度。双向 OTDR 曾经代表了数据完整性和方便性之间的预期权衡。新的改进型双向 OTDR 测试方法和设备已经实现了对话变革,提供了额外的功能和节省时间的特性,使精确光纤特性成为新的行业标准。

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