无源光网络测试面临新挑战

网络技术是从1990年代中期发展起来的新技术，它把互联网上分散的资源融为有机整体，实现资源的全面共享和有机协作，使人们能够透明地使用资源的整体能力并按需获取信息。资源包括高性能计算机、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、大型数据库、网络、传感器等。当前的互联网只限于信息共享，网络则被认为是互联网发展的第三阶段。在无源光网络（PON）中，光纤链路和无源器件安装面临的困难要求重新审视目前的标准测试技术。
测试技术遇到的其他挑战之一是，1490nm波长为光时域反射仪（OTDR）带来了特殊的难题。当安装分波器后进行测试时，OTDR必须面对高损耗和信号恢复困难的挑战。本文将讨论无源光网络在安装和某些测试过程中面临的主要测试难题。
国际电信联盟（IT U）公布的G.986.3建议提出了通过波长分配提高服务能力的宽带接入系统。这个建议指定1490nm波长用于下行的语音和数据信号，1550nm波长用于下行的视频信号，1310nm用于上行的语音和数据信号。
许多网络设备和器件制造商已经接受了ITU的G.983.3建议。因此，今天许多光纤网络运营商都正在安装光接入系统，这些系统由光线路终端（OLT）、光网络终端（ONT）、WDM耦合器和1×N分波器组成（图1）。用于光纤接入系统的光纤测试设备必须能测试所有三种波长。光纤网络运营商和测试设备制造商对1310nm和1550nm波长相当熟悉，但是1490nm波长的出现给OTDR带来了新的挑战。

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图1.　ITU　G.983.3光接入系统包括光线路终端、光网络终端和1×N分波器。这些宽带系统有三种传输波长。新的1490nm波长用于下行的语音和数据信号。
业界许多人认为1550nm处的测试足以覆盖1490nm的范围。这个看法只对铺设于90年代后期或更近期的新光纤（尤其是G.652C低水峰光纤）来说是正确的。而对于90年代早期使用的旧光纤来说就存在问题了，因为当时G.652C还没出现，水峰区（E波段）还没有引起人们的兴趣。由于这个原因，现在许多光纤测试设备制造商都考虑到为了测试PON，要为其产品开发1490nm测试功能。PON安装需要完成的主要光测试包括：
●端到端的链路特性。
●耦合端口的损耗和反射特性。
●双向端到端光回波损耗（ORL）和光损耗。
端到端的链路特性
理想情况下，PON应该在每段安装后进行测试。例如，一旦光缆安装好了，就应该在光纤末端和中心局（CO）的OLT之间完成端到端的测试。这一段室内设备的测试是很重要的，因为它包括了许多联系紧密的器件，如连接器、光缆、机械接头和熔融接头。如果可能，应该进行双向测试，因为尺寸不均匀的纤芯会导致不同方向的损耗有所不同。
【无源光网络测试面临新挑战】过去，因为OTDR的盲区不足以测量到互相靠得很近的器件，所以用功率计和信号源测量室内设备的特性。现在，测试设备制造商提供的OTDR有1m的盲区和6m的衰减盲区，因此能够定位每个器件和光纤的弯曲。当光纤过度弯曲时，通过比较1310nm、1490nm和1550nm处的损耗可以容易地探测出来。弯曲过度时，长波长处比短波长处有更高的损耗。
测量时要确保在每个波长──1310nm、1490nm和1550nm处都有足够的光纤衰减。光纤衰减应该用OTDR测量。新的G.652C光纤的典型衰减参数是：1310nm处为0.33dB/km、1490nm处为0.21dB/km、1550nm处为0.19dB/km 。从CO接线板到分波器（在连接之前）和从分波器到ONT的每条光纤都应该测量。
安装分波器后的测试
在安装了分波器后，分波器的每个输出端口和OLT之间都应该进行端到端测试。当下路终端安装后，每个下路终端和OLT之间也应该进行测试。
针对PON的OTDR可以顺利完成安装分波器后的测试。事实上，传统的OTDR根据用户的配置可以识别出高达3dB至7dB的损耗，这与光纤末端的损耗一样高。通过修改OTDR的分析方法和调整OTDR的信号恢复能力，OTDR在分波器之后能够测出高达20dB的损耗。
从CO到分波器，再从分波器到所有ONT也建议进行测试，这可以通过点到多点OTDR测试来实现。然而，只有从分波器到ONT的下行光纤都是互不相同的，点到多点的测试才是可能的（图2）。

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图2.当安装无源光网络时，从CO到分波器，再从分波器到所有ONT建议用OTDR进行测试。然而，只有从分波器到ONT的下行光纤都是相互分开的，测试才是可能的。
当耦合器（分波器）和来自CO的光纤连接后，建议测量耦合器的损耗和反射特性以检验这些参数与制造商给出的是否一致。OTDR与裸光纤适配器和脉冲抑制器一起使用，可以完成这项测量。测量在耦合器输出端和CO的OLT之间进行，从而确定每个分波器端口在1310nm、1490nm和1550nm处的损耗。测量必须使用脉冲抑制器才能完成；否则，分波器的损耗将落在OTDR的盲区内，无法测出来。按ITU-T　G.983.1，耦合器端口的反射应该是-35dB或者更好。
双向损耗测量
根据ITU-T　G.983.4建议，B类PON的总损耗预算是22dB，C类PON是27dB（B类和C类是根据激光器和光器件的质量区分的）。这一损耗预算是相当紧张的，尤其是使用高端口数的分波器时。因为输入功率要分给几个输出端口，PON中的分波器有固有的分波损耗。分波损耗取决于分波比例，1:2的分波器大约是3dB，每增加一个输出端口相应增加3dB损耗。一个1:32的分波器有至少15dB的分波损耗。这个损耗在下行和上行信号中都是存在的。加上WDM耦合器、接头、连接器和光纤本身的损耗，就容易理解为什幺在安装时必须精确地双向测量端到端光损耗。
除了光损耗，端到端链路光回波损耗（ORL）的测量也是非常重要的。ORL的不利影响包括干扰光源信号、增加数字系统的误码率、降低系统光信噪比、增强激光器输出功率的波动和永久损坏激光器。
有些光损耗测试仪既包括损耗测量也包括ORL测量。此类测试设备能在每个PON传输链路上很好地执行损耗和ORL测量（图3）。

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图3.　ITU　G.983.3提出无源光网络的总损耗预算是22dB或27dB，这一损耗预算是相当紧张的，尤其是使用高端口数的分波器时。关键是在每个PON传输链路安装时进行双向光损耗和光回波损耗的测量。新的光损耗测试仪既包括损耗测量也包括ORL测量。
在PON测试领域正在开发重要的技术。OTDR和光损耗测试仪能满足安装阶段测试的需要。在ONT的运行和维护阶段使用的测试设备也在开发中。
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