OTDR PON测试：挑战与解决之道

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自首次部署无源光网络 (PON) 以来，人们已经设计出很多种测试方法来对这些网络进行验证和故障诊断。其例子包括：测试从中心局 (CO) 到光网络终端 (ONT) 的所有点，或仅测试网络的某些部分，甚至在一些情况下根本不进行测试。然而随着时间的推移，已经证明，根本不进行测试这一做法并不合适，因为无论是在网络激活以后还是从长期来看，这种做法都会造成更大的开支。
预计未来三年部署的 PON 数量将非常巨大，因此运营商将在测试这些网络时再三遇到挑战。从历史经验来看，已经涌现出的 PON 测试方法中最好的一种来源于光时域反射法 (OTDR)。OTDR 法能够获得可靠的结果，同时还能降低测试的整体成本。另外，由于 OTDR 法是一种单端方法，因此能够显著缩短人工操作的时间，这也是该方法的关键优势。但是，OTDR 法的缺点在于设备成本高，并且要求用户具有较高的技能水平。价格更合理的微型 OTDR 已经面世，但仍然存在一个缺点，那就是要求用户具有较高的技能水平。
利用高质量 OTDR 以及软件工具向用户提供的可靠信息，可以高度简化 OTDR 测试和对结果的解释。为了帮助阐明用于 PON 网络验证和故障诊断的 OTDR 测试方法，本文将介绍相对于普通 OTDR 而言，PON 优化型 OTDR 在使用 1x32 分光器的 PON 链路上表现如何，以及 PON 优化型 OTDR（搭配相应的软件工具）将如何让技术人员能够快速解决被测 PON 链路的故障。
PON 设置中的普通 OTDR：相关示例
为了说明 PON 优化型 OTDR 具有的优点，这个例子将着眼于最具挑战性的实际情景：服务中的网络。该情景中使用两台 OTDR：一台为普通仪表，另一台为专为 PON 测试而优化的仪表 (FTB-7300E)。这两台仪表均具有在线单模 1625 nm 端口。用户使用带外信号，就能在不干涉其他传输波长（1310、1550 nm 等）的情况下进行测试。另外，经过过滤的端口将拒绝传入信号，这样就可以避免使 OTDR 的雪崩光电二极管失灵，从而使 OTDR 能够在传送在线信号的光纤上进行取样。有关详细信息，请参阅应用说明 130：在实时 FTTH 网络上运行服务中故障诊断的创新解决方案
在该情景中，两台 OTDR 设备在很多方面都不尽相同，例如，可用脉冲宽度和接收器带宽都不相同，因而致使空间分辨率存在差异。此外，OTDR 会遭遇 1x32 分光器导致的显著损耗（16 至 17 dB）。这时就出现了一个重要问题：当信号经过分光器时会发生什么情况？注意，是执行从 ONT 到光线路终端 (OLT) 的测试。
本例将示范 1x32 分光器的第二半用户的激活情况；第一半客户能够接收到良好的信号强度，但不是所有新客户都能接收到良好的信号强度。在该情景中，运营商必须派遣一个团队执行故障诊断任务。这个团队首先来到一个有故障的 ONT，在这里着手使用 PON 功率计监测信号。如果信号太弱，就需要采用 OTDR 进行故障诊断。这时，如果分光器端口未熔接，团队就能断开分光器处的光纤配线并在暗光纤上展开测试，但即使是在这样的情景下，他们也必须转移到分光器所在处才能测试光纤；操作的分光器越多，发生错误（例如，拔错客户的接线，造成新的脏污连接器等）的可能性就越大；因此，使用大量分光器和连接器的终端很容易就会带来巨大的麻烦。理想的情况是，从有故障的 ONT 直接开始故障诊断，以便于从端点（最高到 OLT）解决光纤链路事件。有经验的用户将利用较小脉冲宽度（如 5、10 或 30 ns）进行故障诊断，以便以更高分辨率跟踪从 ONT 到分光器的事件，以此来逐步完成工作。由于在较低的脉冲下，分光器分路处显示为光纤配线上的断裂，因此使用 PON 优化型 OTDR 以较大脉冲（如 100 至 500 ns）进行二次取样，用户便可以在中心局 (CO) 验证累积损耗（最高到 OLT），同时还能定位 OLT 和分光器之间的传输光纤上的所有弯曲问题。
普通 OTDR
使用普通 OTDR 设备时，即使具有光过滤功能，也会存在众多妨碍进行有效链路鉴定的因素，例如：
动态范围在中等脉冲宽度（100 至 500 ns）下不足
分辨率在较大脉冲宽度 (1000 ns) 下不足
以下任何原因所导致的阶跃响应严重失真（分光器分路）：
a. 电子器件的临界稳定性（注意，下图所示曲线并非来自 EXFO OTDR）

  
b. 强拖尾效应

c. 不合适的人为增益情况和不适合 PON 链路测试的设计

  
图1 (a)、(b)、(c)：使用非 PON 优化型 OTDR 获得的 1x32 分光器之后的 OTDR 曲线示例

PON 优化型 OTDR
回到前面提到的相关示例，如果用户尝试确定 1x32 分光器和 OLT 之间的事件，那么图 1 所示曲线就没有多大用处。OLT 和分光器之间的光纤上的宏弯可能会影响一些客户，而不会影响另外一些客户（在其光纤配线的损耗更低的情况下）。要在有故障的 ONT 上精确定位事件并将其快速修复，就必须使用 PON 优化型 OTDR，完整地鉴定从 ONT 到 OLT 的光纤链路（如图 2 所突出显示的标记）。

图2 PON 优化型 OTDR 获得的从 ONT 到 OLT 分光器的曲线
使用 PON 优化型 OTDR，就能大大降低分光器分路后的失真，而且测试结果具有很高的可重复性和可靠性。另外，用户还可以测量分光器的损耗和链路累积损耗，并且可确定分光器之前或之后是否发生了任何预期之外的物理事件。

  
图3 线性视图简化了技术人员的 OTDR 曲线分析工作
在构建阶段，PON 优化型 OTDR 也极具价值：1310/1550 nm 精确测试可确保端到端链路完整性，从而显著降低客户激活后发生的问题数量。前述方法中仅使用 1625/1650 nm（或者再加上 1310/1550 nm），这在构建完整网络的过程中也极具实用价值。在线测试建议使用 1650 nm。当然也有许多人认为使用 1625 nm 测试也是一个较好的选择。然而有一点很重要，就是在网络建设时，就需要使用带外波长进行测试并将结果保存为模版，这对于以后的维护阶段是非常有用的。这样，维护人员便可轻易定位异常，并且可以比较所有事件（连接器、熔接点和分光器）的损耗，从而清楚地确定出故障。
这就是 FTB-7300E OTDR 之类的 PON 优化型 OTDR 所具有的优点；FTB-7300E OTDR 配备有能提供高质量信息的软件。摘要屏幕可以突出显示每个波长的通过/未通过状态、径距总损耗、从 OLT 到 ONT 距离上的径距 ORL、宏弯标识和位置，再搭配 FTB-200 紧凑型平台提供的线性视图，将使技术人员的工作大大简化。
结论
根据应用选择正确的 OTDR 能够带来完全不同的效果。例如，具有在线故障诊断功能的 FTB-7300E PON 优化型 OTDR 能将 PON OTDR 在线光纤测试的性能和价值推上新的台阶。