光纤测试

详细了解所有光纤测试,包括测试光纤的光损耗和光学速度,并了解光纤测试最佳实践和程序。

什么是光纤测试?

Fiber optic testers from VIAVI

光纤测试包括用于测试光纤组件、光纤链路和部署的光纤网络的流程、工具和标准。这包括对离散元件进行光学和机械测试,以及验证完整光纤网络安装的完整性的全面传输测试。

光纤已经成为世界领先的通信传输媒介。光纤应用的日益多样化突出了对技术人员培训和多功能、用户友好的测试解决方案的需求。

自 20 世纪 70 年代问世以来,光纤网络不断发展壮大。5G、海底网络和 FTTH(光纤到户)的出现突显了强大的光纤测试和监控的重要性。80 多年来,VIAVI 提供了无与伦比的技术熟练性、可靠性和协作传统,从而产生了业界领先的光纤测试解决方案。

鉴于当今光纤网络的规模和复杂性,生产效率不再是可有可无的。效率必须从实验室开始,并延伸到整个施工和维护过程。VIAVI 提供完全集成的云光纤测试仪器、软件和服务组合,灵活且可互操作。下一代光纤测试工具现在比以往任何时候都更快、更容易使用、功能更强大。

基本资源:

光纤测试标准

光纤行业标准已经发展了多年,用于在使用前对光纤网络组件和安装进行认证。随着部署的成倍增加,遵守国家和国际标准对于保持一致性、互操作性和性能是必要的。

每个测试类别都成立了多个标准机构和工作组。作为标准开发和审查的积极参与者,VIAVI 与领先的标准机构并肩工作,促进下一代光纤测试产品和服务的推出。

IEC 

国际电工委员会 (IEC) 是一个全球标准组织,负责制定和发布电气、电子和相关技术的国际标准。IEC 成立于 1906 年,建立了多个与光纤相关的标准和技术委员会。这包括光纤几何形状、衰减、宏弯损耗和色度色散的公认国际标准。

TIA/EIA

在美国,电信工业协会 (TIA) 和电子工业联盟 (EIA) 为许多电信应用制定重要的国家标准,包括测试光纤网络和设备。

TIA 标准包括广泛使用的层一光纤安装认证要求。层一认证仅限于长度、极性和整体链路损耗,而层二测试用于使用 OTDR 光纤测试设备生成更具描述性的测试结果,包括损耗事件位置和幅度。

IETF

互联网工程任务组 (IETF) 是一个专门关注互联网标准和政策的开放组织。由于光纤继续提供互联网架构的基本构件,IETF 与国际电工委员会 (IEC)、国际标准组织 (ISO) 和其他重要工作组合作,致力于标准化和保护光纤网络作为互联网通道。

为什么需要测试光纤网络?

行业标准和保修要求使得测试光纤网络变得不可避免,但测试和监控光纤网络性能还有许多其他原因。

市场对带宽的需求导致光纤网络的规模和复杂性增加。无源光网络 (PON) 架构DWDM(密集波分复用)和其他创新引入了更多的电缆段和插入损耗位置,即使性能要求提高,损耗预算降低。在所有网络级别和阶段进行全面、准确的光纤测试可以确保客户满意度和竞争优势。

尽管训练有素的技术人员竭尽所能,但仍可能存在对于光纤的精细和规模而言可能是不可接受的污染、微弯和连接器损坏。连接脏仍然是光纤网络故障的头号原因。在开通前对网络进行全面测试,可以主动检测和修复任何缺陷或损坏。

Testing fiber optic networks with VIAVI inspection equipment

光纤测试生命周期

光纤测试通常被认为是验证光纤网络就绪情况的安装活动。在实际应用中,光纤测试从实验室中新光纤组件和系统的早期开发延伸到监控和故障排查,以确保光纤在现场的多年可靠性能。

Fiber test solutions across the network lifecycle
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开发和系统验证

每个新的光纤组件或系统都是从实验室中的概念开始的。此生命周期阶段的测试对于概念验证和设计验证是必要的。对于光纤,这包括光回波损耗和色度色散等传输参数。新设计的光纤产品可能还需要进行拉伸、扭转和温度测试。

对于所有光纤网络组件,有效的实验室测试需要准确的光纤网络模拟来预测实际问题并验证系统性能。使用 VIAVI MAP-300 光学测试和测量系统,可以设计数字相干光 (DCO) 模块等光网络元件,并在实验室中进行充分验证。业界领先的热插拔光学测试模块集合也可扩展用于制造测试应用。

制造

在投入大量安装人力、设备和验证之前,光纤网络制造测试对于确保系统正常运行至关重要。光损耗测量应由制造商在组件级别进行。还应进行重要参数的机械型式试验。

定制的线缆线路通常预先端接,以加快安装速度。现场使用的相同多功能光纤测试和检查设备可用于验证生产线缆质量并建立光损耗基准。

已部署的光纤网络中的每个模块、连接器、分路器和应答器都应遵守相同的高质量标准。可扩展的自动化制造和环境测试系统提供满足光纤行业日益增长的生产需求所需的效率。

安装和开通

在光纤网络安装过程中,当一切都集中在一起时,重点是及时准确的测量和认证。以详细布局、损耗预算和安装前光纤端面检测的形式进行准备是成功部署的先决条件。另一种是配备精确和校准的光纤测试设备的训练有素的工作人员。

完成安装和调试测试,以验证线缆、 熔接和终端质量(衰减、位置和反射系数)。层一和层二光纤测试和特征分析需要各种工具。这包括视觉故障定位仪 (VFL)、光损耗测试仪 (OLT) 和光时域反射仪 (OTDR)。SmartClass 系列中的 VIAVI 测试解决方案具有集成的手持产品,能够使用单个仪器高效地执行光纤检测、层一认证和报告任务。

监控和故障排查

测试光纤网络不会以开通而告终。网络激活后,使用光纤监控来评估持续的完整性。虽然主动光纤监控 (AFM) 持续检测问题或入侵正在成为行业最佳实践,但监控有时会作为定期检查执行。VIAVI ONMSiSmartOTU 远程光纤测试解决方案通过自动警报实现远程免提监控,简化了连续光纤监控。

当检测到网络中的问题时,故障排查必须能迅速查明根本原因。典型的现场问题包括与损坏的电缆、连接器或硬件相关的运行中断或服务降级。还可以利用 OTDR 及在安装和开通期间使用的其他光纤测试工具来有效地对这些问题进行故障排查并减少平均维修时间 (MTTR)。

光缆测试最佳实践

测试光纤网络对于光纤安装以及持续维护是不可或缺的。通过遵循一些基本光纤测试最佳实践,将能更安全、更高效并更可靠地进行光纤部署和网络激活。

Fiber Optic Cable Testing Best Practices

  • 光纤安装和测试中清洁的重要性无论怎样强调都不过分。可以使用光纤显微镜作为光纤测试仪来验证纤芯和连接陶瓷插芯是否清洁。自动检测工具可用于常见光纤接口,如 PONMPO。建议使用专用清洗材料对光纤连接进行恰当的清洗。对于参照线缆和测试设备连接,同样也要注意清洁。
  • 使用 VFL(可视故障定位仪)光纤测试仪定位故障时人眼安全极为重要。由于 VFL 利用高强度激光光源,因此不应裸眼直视光源和 VFL 照亮的光纤纤芯。
  • 使用光源及功率计或者 光损耗测试仪  (OLTS) 被认为是 确保 光功率分配不超过设计规范的良好实践。校准的光学光源 (OLS) 可以与光功率计 (OPM) 结合使用,以在开通之前量化链路的插入损耗。
  • 建议使用 OTDR 光纤测试工具进行详细的基准和光纤链路“特性”的记录。
  • OTDR 旨在检测、查找和测量光纤链路任何位置上的事件。它会生成有关局部损耗和反射事件的地理信息,为技术人员提供光纤特征的图片式永久记录。
  • 借助 OTDR,使用发射线缆来确定前端和远程连接器达标。发射线缆连接在测试仪和受测光纤之间,接收线缆连接在光纤链路的远端。请务必注意,发射线缆和接收线缆中使用的光纤应与受测光纤匹配(类型、纤芯尺寸等)
  • 在生产现场有效的测试流程自动化 (TPA) 原则也可以扩展到光纤网络安装。通过最大限度地减少手动测试过程、减少出错机会并缩短培训时间,您可以自信和可预测地完成认证和测试。
  • 最后,恰当的规划和准备是适用于任何有组织工作(包括光纤测试)的基本最佳实践。组装和组织一个预先清洁、已校准和完整的测试工具包对于执行最有效和最准确的光纤测试至关重要。

光纤测试和光缆建设

光纤通信的应用看起来很简单,但光缆测试需要了解一些将光纤测试与上一代模拟有线测试区分开来的基本原理。

光纤由包覆有塑料防护涂层的非常细的玻璃棒组成。射入玻璃纤维纤芯中的光将沿着由于光在纤芯和包覆层之间的全内反射而形成的物理路径前进。

Fiber Testing

光纤的三个 C

从光纤测试角度来看,光纤的三个基本要素有时称为“三个 C”:

  • Core(纤芯): 光缆的中心,由经过特殊处理的玻璃或塑料制成。这是用于在光缆范围内传输光的介质,因此它必须尽可能纯净。
  • Cladding(包覆层): 由类似于纤芯的材料制成的额外的一层,具有较低的折射率,便于将射入光连续反射回纤芯中。
  • Coating(涂层): 对纤芯和包覆层进行封装、保护和隔离的光缆外层。

光纤类型

光纤根据光在其中的传输方式分为不同类型(多模或单模)。光纤类型与纤芯和包覆层的直径密切相关。多模光纤具有更大的芯径,允许多种模式的光同时通过它。

多模光纤的主要优势是易于与光源和其他光纤耦合、光源(发射器)成本较低,并且连接器连接和熔接过程得到了简化。但是,它的高衰减(光损耗)和低带宽使得光在多模光纤上的传输只能在短距离内进行。

单模光纤的优势是它在带宽和衰减方面具有更高的性能。

因为单模光纤纤芯尺寸很小,所以需要更加昂贵的发射器和对位系统才能实现高效耦合。尽管如此,对于高性能系统或长度超过几公里的系统,单模光纤仍然是最佳方案。

光纤测试方法和测量类型

为了评估光纤安装的质量、签署认可光纤已做好业务激活准备,并确保光纤链路持续稳定工作,必须使用一些基本光纤测试方法和工具。

有若干要测量、评估和检查的重要事项:

光纤端面检测

将两条光纤耦合在一起时,一项关键要求是确保光在从光纤传递到光纤时不会出现过多损耗或背向反射。剩下的挑战是保持端面不受污染。混入到光纤纤芯中的一颗微粒即可造成严重的插入损耗和背向反射,甚至会损坏设备。主动进行 光纤检测 对于确保可靠的光纤连接非常重要。

Fiber End-Face Inspection

光纤连续性测试

在测试光缆网络时,可以使用连接到光缆一端的可见激光光源来验证到另一端的传输。这种类型的光纤测试仅用于检测诸如宏弯等严重光纤缺陷。您也可以使用光纤连续性测试来确定正确的光缆是否连接到了正确配线盘位置。

光纤识别器 (FI) 是一种有用的手持光纤测试工具,可以在光纤链路上的任何点识别和检测来自外部的光信号。光纤识别器可用于确认光纤上是否存在流量及其传输方向。

 可视故障定位仪  (VFL) 使用可见光谱激光来测试光纤连续性以及检测故障情况。在任何光纤损坏位置或存在缺陷的熔接位置,将可透过涂层看到红色的光源。对于铺设距离超过 5 千米/3 英里的光纤或无法观察光纤的情况,可以使用 OTDR 作为光缆测试仪来准确找出任何连续性问题。

光损耗测量

在光源通过光纤时,其功率电平会降低。功率电平的降低也称为光损耗,用分贝 (dB) 表示。

有些人可能会问,什么是“光纤测试的正确方法”。光纤测试仪测量光纤中总体光损耗的最准确方式是在一端射入已知电平的光,并在另一端使用 OLTS 测量光的电平。由于光源和功率计连接到链路的相对端,因此该方法需要访问光纤的两端。

光功率测量

功率测量是指在系统处于活动状态或激活后对来自发射器的信号强度进行的测试。光功率计将显示在其光电二极管上接收到的光功率,并可直接连接到光发射器的输出端,或光缆上光接收器所在的位置。光功率可以 dBm 为单位进行测量,其中 m 代表 1 毫瓦,dB 指分贝。

测试光纤的光损耗

在测试光缆的光损耗时,光纤测试仪将需要连接到一个测试光源来提供一个光学光标准,以及连接到一条发射线缆来提供经过校准的“0 dB 损耗”参照。 位于线路另一端的功率计将在有无受测光纤的情况下对光源进行对比测量,从而以 dB 单位对光纤本身的损耗进行量化。

其他光缆连接测试方法既会测试发射线缆,也会测试连接到功率计的“接收”线缆。这种方法是已安装有线网络中的标准损耗测试方法,会在测试线缆的两个连接端进行损耗测量。出于此原因,确保所有连接非常干净是任何光纤测试的一个重要方面。

Testing Fiber for Optical Loss

Optical Time Domain Reflectometer

也可以使用光时域反射仪 (OTDR) 作为光缆测试仪对光纤光损耗进行测试。利用在所铺设光缆的一端通过连接线缆按预定义脉冲间隔发射的高强度激光,OTDR 仪器对返回到光源位置的光的反向散射进行分析。

这种单端光纤测试方法可用作光纤测试仪,用于定量分析损耗,并在安装、维护和故障排查过程中精确定位损耗位置。Mini-OTDR 产品将主机 OTDR 设备的功能打包到手持光纤测试产品中,并可以集成光纤端部检测、VFL 和功率测量等其他功能。详细了解 OTDR 测试

光纤测试的起源

The Origins of Fiber Testing

通过一根细玻璃“纤维”传输光信号并不是一个新概念。早在 100 多年前,实验就证明了光能够通过弯曲的玻璃基质传输并保留其大部分原始亮度。到 20 世纪 60 年代后期,激光光学、超透明玻璃纤维以及数字信号共同奠定了我们今天所知的光纤通信网络的基础。到 20 世纪 90 年代,光纤网络所能传输的信息已经比使用电子放大器的传统电缆多 100 倍。

光纤通过将电子/二进制信息转换为数字光脉冲形式的光信号来工作。这些光信号可通过铺设的长距离光纤传输到位于线路远端的接收器,在该处信号将转换回其原始二进制格式。这是一种对于计算机系统和设备可读的格式。为了在铺设的长距离光纤和复杂的网络中验证并保持光信号的完整性,并跟上带宽提升的步伐,光纤测试流程也必须不断发展。

光纤测试的未来

光纤作为一种通信媒介的潜力似乎是无限的,不断有新的突破和可能性被发现。对“扭曲光”传输等技术的有前途的研究最终可能导致同一单模光纤的带宽提高 100 倍。

随着 5G、物联网 (IoT) 和人工智能加速本已逐年大幅增长的消耗,这种额外的能力可能比预期更早需要。毫不奇怪,在可预见的未来,光纤测试市场预计将以每年近 9% 的速度增长。

Fiber optic testers from VIAVI

为了确保这一光明未来的到来,分阶段、通用的光纤测试方法是关键。最初作为未经证实的概念的创新最终将投入生产,并最终成为世界各地光纤网络的基本要素。通过利用将所有测试生命周期阶段捆绑在一起的通用 DNA(数字网络架构)建立可信、可互操作的测试解决方案,VIAVI 使光纤测试和监控解决方案能够跟上想象力的步伐。

  • 袖珍指南

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    Reference Guide to Fiber Optic Testing: Volume 2

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