通信线路技能培训.ppt
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1、1,光纤光缆基本原理(1),光纤通信系统的基本构成,光通信的优点:传输频带宽;传输损耗低;线径细、重量轻;资源丰富;抗干扰性强;耐高压、抗腐蚀;安全保密。,2,光纤光缆基本原理(2),光纤导光的波长:,光的电磁波属性:波长和频率=c/f=c/n,可见光,红外,紫外,光通信,1310nm,1550nm,700nm,400nm,波长,3,光纤光缆基本原理(3),光纤的结构和种类,光纤是由折射率较高的纤芯和折射率较低的包层组成。光纤的结构参数:光纤尺寸(直径、模场直径)折射率分布数值孔径纤芯、包层的不圆度、同心度截止波长光纤的种类:多模光纤、单模光纤G.652光纤(单模光纤,SMF)G.653光纤(
2、色散位移光纤,DSF)G.655光纤(非零色散位移光纤,NZ-DSF),4,光纤光缆基本原理(4),光纤的两项主要特性:损耗与色散损耗原因:吸收损耗、散射损耗、其它损耗;吸收损耗:本征吸收、杂 质吸收、原子缺陷吸收;散射损耗:瑞利散射、波导散射;色散特性:传输光脉冲被展宽的现象;模式色散:单模光纤无此色散;材料色散:材料折射率随波长变化产生;波导色散:纤芯与包层折射率差产生;偏振模色散:单模光纤传输所特有的;,5,光纤光缆基本原理(4),光纤的两项主要特性:损耗与色散,波长(um),损耗(dB/km),1.6,1.4,1.2,1,10,波长(um),1.4,1.2,1.0,0,-2,2,4,6
3、,色散系数ps/km.nm,全色散,材料色散,波导色散,单模光纤的色散特性,损耗波长特性,6,光纤光缆基本原理(5),G.652光纤参数建议:最佳工作波长:1310nm光纤几何特性:模场直径:910um10%包层直径:125um 2.4%(3um)同心度误差:1um包层不圆度:2%截止波长:2m涂敷光纤,c为11001280;20m光缆+2m光纤,cc1270nm;衰减系数:1.0dB/km(1310nm);0.5dB/km(1550nm)最低值:0.30.4dB/km(1310nm);0.150.25dB/km(1550)色散系数:12851330nm为3.5ps/km.nm;1270134
4、0nm为6ps/km.nm;1550nm为20ps/km.nm中继段最大色散值:140Mbit/s系统为300ps/nm,7,光纤光缆基本原理(6),光缆的结构与光缆结构的选择:光缆的结构分为缆芯与护层:缆芯结构:层绞式、骨架式、大束管式(中心束管式常)和带式。常用光缆护层结构:无铠装光缆、皱纹钢带铠装光缆、钢丝铠装光缆、皱纹钢带铠装防蚁光缆、单钢线铠装光缆、双钢线铠装,8,光纤光缆基本原理(6),光缆的结构与光缆结构的选择:,9,光纤光缆基本原理(7),光缆型号:光缆型号由光缆型式代号和规格代号两部分构成,中间用一短横线分开。光缆型式代号,分类代号:GY通信用室外光缆GR通信用软光缆GJ通信
5、用室内光缆GS通信用设备内光缆GH通信用海底光缆GT通信用特殊光缆,加强构件的代号:无符号金属加强构件F非金属加强构件G金属重型加强构件H非金属重型加强构件,派生特性代号:B扃平形状Z自承式光缆T填充式结构,护套的代号:Y聚乙烯护套V聚氯乙烯护套U聚氨脂护套A铝聚乙烯粘接护套L铝护套G钢护套Q铅护套S钢铝聚乙烯综合护套,外护套代号:0无0无2双钢带1纤维层3细圆钢丝2聚氯乙烯套4粗圆钢丝3聚乙烯套,10,光纤光缆基本原理(7),光缆型号:光纤的规格代号,适用温度代号:A适用于-40+40B适用于-30+50C适用于-20+60D适用于-5+60,光纤数目:用光缆中同类光纤的实际有效数目的数字表
6、示。,光纤主要尺寸参数:多模光纤用芯径/包层直径的um数表示;单模光纤用模场直径/包层直径的um数表示。,光纤类别的代号:J二氧化硅系多模淅变型光纤T二氧化硅系多模阶跃型光纤Z二氧化硅系多模准阶跃型光纤D二氧化硅系单模光纤X二氧化硅系塑料包层光纤S塑料光纤,光纤传输特性代号:光纤的带宽、损耗、波长表示由a、bb、cc三组数字构成。a表示使用波长代号:10.85um;21.31um;31.55um。bb表示损耗常数代号,其数字依次为光缆中光纤损耗常数数值(dB/km)的个位和小数位数字。cc表示模式带宽的代号,单模无此项。,11,直埋光缆防雷设施的安装,防雷主要措施:局内接地方式、系统接地方式、
7、光缆上方敷设屏蔽线、采用无金属光缆、采用能承受一定雷电流的光缆;排流线的敷设安装:要求与注意事项;接地装置的安装:要求、种类、安装方法以及降阻措施。,12,光缆测试维护用仪表与工具,光时域反射仪(OTDR):用来测量光纤衰减、接收损耗、光纤长度、光纤故障点位置以及了解光纤沿长度的均匀分布情况。LD稳定光源:测量光纤衰减、光纤接续损耗。光功率计:测量光功率大小。氦氖激光器:用于简单光纤断线障碍测试、端面检查、心线对准及数值孔径的测量。接地电阻测试仪、高阻计、耐压测试器、金属护套对地绝缘故障探测仪直流电桥、数字万用表自动光纤熔接机及配套工具光缆接续用配套工具,13,光缆测试光特性测试,光缆线路衰减
8、测量要求:单模光纤中继段每公里最大平均衰减,应不大于工程设计值。单盘备用光缆测试时,其每根光纤的每公里衰减,应不大于工程设计值。测试仪表的波长和传输模式与被测光纤系统使用的一致。测量光纤衰减应在稳态模下进行。进行中继段光纤衰减 测量时,应进行双向测试,取平均值;测试结构记录时,应注明测试地点及光注入方向。测试标准方法:剪断法测量光纤衰减插入法测量光纤衰减用后向散射法测量光纤衰减,14,光缆测试光特性测试,检查光纤后向散射信号曲线要求:中继段光纤后向散射信号曲线,与竣式资料或上次测试结果比较,应无异常情况。测试仪表的波长和传输模式与被测光纤系统使用的一致。光缆线路障碍抢修时,其光纤接头损耗一般应
9、不大于0.2dB/个。一般在始端有一盲区,最好先连接长度在100米以上的参考光纤于始端。OTDR可测距离至少应是被测光纤长度的两倍。脉冲宽度应根据测量目的进行选择:脉冲较宽,提高了信噪比,但距离信息变得模糊;较窄,信噪比降低,提高了距离信息的清晰度。仪表置定的光纤折射率应与被测光纤的折射率相同。主要检测项目有光纤线路总衰减、光纤接头、全段波形情况。,15,光缆测试光特性测试,光缆线路光特性测试周期,16,光缆测试电特性测试,铜线直流电阻测试目的:导线的直流电阻偏差超出规定标准,会使回路的衰减增大,以致影响信号的传输;通过直流电阻测试,可以判断线路的障碍。要求:铜线的直流电阻应满足20时,单根铜
10、导线直流电阻应不大于28.5欧/公里(直径为0.9毫米)。测试方法:采用直流电桥,测量方法可为普通电桥法、伐莱法及茂莱法,一般多采用普通电桥法。注意:若光缆中铜导线连接有其他附属设备,则测得的电阻值应减去这些附属设备的电阻值。,17,光缆测试电特性测试,铜线不平衡电阻测试目的:不平衡电阻是针对成对线路而言的,如果偏差过大,便会影响回路的平衡度,引入串音、降低通路质量。要求:对于0.9毫米的远供铜线,中继段每工作线对导线直流电阻差,20 时应不大于0.35欧/公里。对于开有电路的公务线对芯径为0.9毫米的铜线,中继段每工作线对导线直流电阻差,20 时应不大于0.18欧/公里。测试方法:采用直流电
11、桥,测量方法可为普通电桥法、伐莱法及茂莱法,一般多采用普通电桥法。,18,光缆测试电特性测试,铜线绝缘电阻测试目的:光缆中铜导线间绝缘良好与否直接影响着导线回路的衰减、回路间的串音以及导线上能否进行远距离供电等。要求:0.9毫米的远供铜线对其它金属线或金属护套间的绝缘电阻应大于10000兆欧/公里;0.9毫米的公务铜导线与其它金属线或金属护套间的绝缘电阻应大于5000兆欧/公里。测试方法:测试采用仪表为兆欧表或高阻计。导线间绝缘电阻大于500兆欧时用高阻计进行测量,反之用兆欧表即可。注意:测得绝缘电阻应换算成每公里绝缘电阻值(注意换算方法)。,19,光缆测试电特性测试,光缆金属护套对地绝缘电阻
12、测试目的:光缆金属护套对地绝缘的好坏,直接影响光缆的防潮,防腐蚀性能及光缆的使用寿命。要求:金属护套各盘之间电气上不连接的直埋光缆线路其单盘光缆金属护套对地绝缘电阻应大于2兆欧。(该值不按长度折算,无论光缆的长短均取同一指标)测试仪表:金属护套对地绝缘测试仪其它电特性测试:光缆金属加强心对地绝缘电阻测试光缆接头盒对地绝缘电阻测试光缆保护地线接地电阻测试。,20,光缆测试电特性测试,光缆线路电特性测试周期,21,损耗的现场测量方法及选择光纤的光损耗,是指光信号沿光纤波导传输过程中光功率的衰减。单位长度上的损耗量称损耗常数,单位为dB/km。切断测量法它是以N次测量为基础的带破坏性的方法。,22,
13、单盘光缆切断测量示意图,23,后向测量法(又称为OTDR法)这是一种非破坏性且具有单端(单方向)测量特点的方法。,单盘光缆后向测量法示意图,24,图4.5 后向法测量实例,25,插入测量法插入测量法又称介入损耗法,这也是一种非破坏性的测量方法。对于单盘光缆损耗的测量,采用图4.6所示的方法,可以得到偏差0.1dB的效果。,单盘光缆插入测量法示意图,26,现场测量方法的比较和选择a三种测量方法的比较,27,b现场测量方法的选择只要有条件,首先应选择后向法。切断法,一般不宜普遍采用。插入法作为光缆敷设后的安全检查极为方便、经济。,28,4光纤后向散射信号曲线观察(1)信号曲线观察的作用和必要性(2
14、)观察方法和评价,29,对信号曲线的评价方法,根据以往的经验可按下列方法评价、处理。发现反射峰或不明显的反射点,必须反复测量确认故障性质。当确认光纤存在断点或微伤时,必须处理后方可施工。对于严重缺陷,如曲线“台阶”明显、损耗增加较大则应考虑排除。对于“台阶”不明显的一般缺陷,可视同“缓慢台阶”光纤,可以使用。,30,2光缆接续的步骤及方法(1)光缆接续的程序a技术准备b器具准备c光缆准备,31,光缆的接续程序图,32,接续位置的确定 光缆护层的开剥处理 加强芯、金属护层等接续处理 光纤的接续a光纤端面处理第一,去除套塑层,33,紧套光纤套塑层剥除方法之一,34,紧光纤塑套剥除方法,35,第二,
15、去除一次涂层第三,切割、制备端面第四,清洗,36,用光纤涂层剥离钳去除一次涂层,37,光纤切割方法示意图,38,光纤端面制备的几种状态,39,b光纤的对准及熔接第一,多模光纤的自动熔接第二,单模光纤芯轴直视方式的自动熔接,40,多模光纤自动熔接程序示意图,41,c接头的增强保护如图4.69(a)所示,这种增强件由三部分组成。(a)易熔管(b)加强棒(c)热可缩管,42,光纤接头热可缩补强保护法,43,光纤连接损耗的现场监测、评价OTDR监测方法有远端监测、近端监测和远端环回双向监测3种主要方式。,44,光纤熔接的现场监测,45,光纤余留长度的收容处理a光纤余长的作用(a)再连接的需要(b)传输
16、性能的需要b光纤余留长度的收容方式(a)近似直接法(b)平板式盘绕法,46,光纤余长的收容方式,47,光纤收容盒(板)实例,48,(c)绕筒式收容法(d)存储袋筒形卷绕法,49,光纤存储袋筒形收容实例,50,光时域反射仪(OTDR),光时域反射仪(OTDR),又称后向散射仪或光脉冲测试器,光纤光缆的生产、施工及维护工作中不可缺少的重要仪表,被人称为光通信中的“万用表”。,51,用途可用来测量光纤的插入损耗、反射损耗、光纤链路损耗、光纤长度、光纤故障点的位置及光功率沿路由长度的分布情况(即P-L曲线)等。原理及相关术语1原理,52,2基本术语在OTDR光纤测试中经常用到的几个基本术语为背向散射、
17、非反射事件、反射事件和光纤尾端。(1)背向散射光纤自身反射回的光信号称为背向散射光(简称背向散射)。,53,(2)非反射事件光纤中的熔接头和微弯都会带来损耗,但不会引起反射。由于它们的反射较小,我们称之为非反射事件。(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,我们把这种反射幅度较大的事件称之为反射事件。,54,OTDR测试事件类型及显示,55,(4)光纤末端第一种情况为一个反射幅度较高的菲涅尔反射。第二种情况光纤末端显示的曲线从背向反射电平简单地降到OTDR噪声电平以下。,56,两种光纤末端及曲线显示示意图,57,几种光纤末端的识别示意图,58,盲区 定义由活动连接器
18、和机械接头等特征点产生反射(菲涅尔反射)后,引起OTDR接收端饱和而带来的一系列“盲点”称为盲区。衰减盲区 事件盲区,59,事件、衰减盲区示意图,60,盲区和动态范围间的关系盲区:决定OTDR横轴上事件的精确程度。动态范围:决定OTDR纵轴上事件的损耗情况和可测光纤的最大距离。影响动态范围和盲区的因素:a脉宽的影响b平均时间对动态范围的影响 c反射对盲区的影响,61,常见问题(1)光纤类型不匹配(2)增益现象(3)盲区的影响消除(4)幻峰(又叫鬼点),62,伪增益现象及产生原因,63,用接入光纤消除盲区示意图,64,用接入光纤测试第一个活动连接器示意图,65,光 纤 熔 接 机,用途与分类光纤
19、熔接机是完成光纤固定连接接头的专用工具。,66,本地监控光纤熔接机原理结构,67,使用方法1TYPE-35SE熔接机的特点2注意事项3操作方法,68,TYPE-35SE面板,69,TYPE-35SE侧面端口示意图,70,(1)键盘说明(2)参数设置 设定外形的操作步骤 对芯方式的操作步骤,71,TYPE35SE初始画面,72,进入外形项显示画面,73,第三层菜单画面,74,外径选择的操作步骤 数据显示与存入,75,对芯方式选择画面,76,数据显示与存入画面,77,接头箱画面,78,放电试验 时间(3)方式选择,放电试验显示画面,79,时间菜单显示画面,80,方式选择画面,81,自动 手动 分步
20、 通信 参数 检查,82,检查方式画图,83,电机检查显示画面,84,电极状态显示画面,85,光纤名 加热条件,86,光纤名画图,87,加热条件显示画面,88,加热参数显示画面,89,(4)熔接机自动熔接操作流程(5)光纤熔接点的补强,90,图5.53 良好实例:保护套管端部未收缩示意图,91,不良实例:熔接部光纤弯曲示意图,92,(6)熔接质量评估,93,94,4熔接过程中的异常情况及处理,95,96,障碍点的查找,用OTDR测出障碍点到测试点的大致距离人工巡查OTDR测出障碍点到测试点的大致距离与原始资料进行核对,通过必要的换算判断具体的位置由于结构缺陷或光纤老化,OTDR难以准确测其断点
21、,只能测段落,应更换一段光缆,97,OTDR测试故障点的误差分析与对策,OTDR故障定位的一般原理OTDR测试故障点误差的原因1 仪表本身的固有偏差2 折射率的随机性和光速近似取值产生的差异3 纤长大于皮长4 光缆竣工长度与地面长度之间的偏差5测试操作不当产生的偏差:档次选择不当、游标设置不准,98,纠正OTDR故障定位误差措施,正确掌握仪表的使用方法:选择合适的测试范围档、正确运用仪表的放大功能建立原始资料,掌握正确的换算的方法尽可能保持测试仪表、参数的同一性双向测试、综合分析,99,常用仪表,OTDR、光源、光功率计,常用机具,光纤熔接机,其他常用工具,光话机、光纤识别器、光纤切割刀、光缆
22、外护套开剥器、松套管开剥器等,100,第一部分:OTDR原理及使用,OTDR-光时域反射仪利用光时域反射原理测试光纤长度、光纤衰耗等常用光纤参数、特性,是最常用的仪表。,现在最常用的OTDR型号,HP 8147HP E6000(便携式)PK 3900,什么是光时域反射原理?,101,如何正确使用OTDR?,OTDR是贵重仪表,必须小心爱护,正确使用;1、按照正确的顺序开关机,尽量避免突然断电(如突然断电,要注意关闭电源并取下电源线),防止电流冲击打坏仪表;2、避免运输及使用过程震动损坏仪表;3、连接光纤进行测试前,注意清洁光纤,并且注意FC头要连接的松紧适当,防止损坏OTDR的光接口连接器;4
23、、选择适当的量程进行测试;保证测试长度约为量程的2/3。5、开始进行测试前,根据实际选择适当的脉冲宽度、折射率、波长;6、在没有把握使用前,查阅说明书或请教熟悉使用的人。,102,如何正确分析OTDR的测试结果?,一、衰耗值,1、全程衰耗:OTDR所分析的是A、B光标之间的长度所计算出来的衰耗值,可作为判断光纤整体特性的参考数据,但由于没有包括两端连接器的衰耗,因此在电路开放(调度)过程中参考价值不大。如果想获得可用于电路调度的衰耗值,必须使用光源和光功率计测试为准。,2、平均衰耗:用全程衰耗值除于测试长度;,二、接头衰耗,是指两段光纤连接后产生的衰耗,分为固定接头衰耗和活动接头衰耗,接头衰耗
24、的一般测试方法:5点法,103,常见OTDR测试难点:,1、前面连接器有误:代表连接OTDR的光纤FC头可能清洁度不够,或者OTDR的光接口连接柱端面不清洁;或者前面连接器门限设置有误;处理方法:查看门限设置是否正确;将FC头拔出后对两者进行清洁,然后正确连接;2、测试曲线杂乱,或者线条较粗:代表连接OTDR的FC头端面可能不清洁,处理方法:清洁FC头;3、测试曲线超过量程:代表量程设置有误,处理方法:估计测试光纤长度,重新设置量程进行测试;4、出现“鬼峰”:常见于中间多个活接头的测试情况,测试脉冲光多次反射,造成测试曲线出现本不应该出现的尖峰突起(如果刚好出现在需要测试的接头位置,则影响对接
25、头衰耗的判断);,104,常见OTDR测试难点(续):,5、测试曲线后端逐渐散乱,甚至结束端点都看不到:可能是光纤特性整体变劣,处理方法:尝试清洁前面连接FC头,并尝试调大测试脉冲宽度进行测试;6、OTDR判断障碍原理:测试曲线出现中间特别大的阶梯,则可能是该处出现了光纤弯曲或受损现象(如在接头位置,可能发生接头点质量变化),测试曲线长度小于该光纤预计长度,则该光纤可能在测试尾端处已断裂;7、接头衰耗出现负值:处理方法:采用双向测试方法(如果测试为负值,则其反向测试将为正值),并取两测试值的平均值,使测试结果更加合理。,105,光纤熔接机原理及使用,光纤熔接机,俗称接头机,是线路维护的重要工具
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