湖北电线价格联盟

揭秘C-OTDR如何定位海底光缆断点

电子测试测量之家2019-01-17 00:33:57

提示点击上方电子测试测量之家   快速关注本号



背景

 随着海底光缆产业以平稳的速度持续增长,提升了对横贯大陆的数据流量的依赖,把光网络停机时间缩减到最低的重要性越加凸显。所需的数据率将继续增加,但更重要的是,对连通性的依赖正越来越成为预期的标准。这导致了最新的几次海底电缆的割断事故,不仅成为行业内而且也是成为更广泛的公共领域的新闻。



C-OTDR概览

 

相干光时域反射计 (Coherent Optical Time Domain Reflectometer,简称为C-OTDR)是精确测量和表征海底光缆网络的唯一方法,可实现在10米以内的精确故障定位。

 

C-OTDR和标准的OTDR差不多一样是利用光纤固有的杂质引起的瑞利后向散射来把光信号发射回光源。海缆网络或网络的“海底部分“不仅包括光纤,也包括EDFA(掺铒光纤放大器),因此标准的OTDR技术不是一个可行的选择。EDFA仅能前向放大,并采用单向的组件,因此后向散射光不能通过原来的路径返回。多数已经安装和计划安装的系统包含了EDFA的外壳里的光反馈路径,这个反馈路径允许后向散射光通过第二根光纤回到C-OTDR。


 

网络概览


海底光网络由多个关键组件构成:

  • 线路终端设备 (LTE) :许多不同的供应商可以提供,通常是千兆接口

  • EDFA部分:位于深度可达3公里以上的海床上,包含多种不同的组件

  • EDFA (掺铒光纤放大器):用于提升光传输信号的光放大器

  • 光反馈路径:在网络测试时使用的EDFA部分

  • 光纤:海底电缆通常由几对光纤,电源馈电和增强材料组成

 


 

在网络内工作


每个海底中继器都具有一条允许后向散射信号通过此链路向后传的路径,这条路径允许使用OTDR方法来监测光纤的海底部分。两个中继器之间被大约40至90公里长的光缆连接。海缆系统使用多个DWDM信道来增加两地之间的总数据通信量。C-OTDR的探测脉冲被分配在一个DWDM信道。


C-OTDR的探测脉冲和虚拟脉冲通常放置在尽量远离实际通信数据的地方以尽量减少任何可能干扰。虚拟脉冲占据通常与探针脉冲相邻的第二信道。



由于EDFA的自动增益控制系统,因此需要虚拟脉冲。在一个实际的系统中,EDFA的输入在多个信道上是一个恒定的功率水平,而C-OTDR测试往往是在一个无流量的系统上完成。在一个无流量的系统上完成测试时,由于脉冲功率的关系,EDFA增益控制是无法保持在一个稳定的输出脉冲。


为了避免这个问题, C-OTD可以在两个通道上输出来确保EDFA的恒定输入电平。测试脉冲在一个短周期内产生,负载脉冲在剩下的时间发送,两者之间的比例由在COTDR上选择测试PW时决定。



C-OTDR的工作原理与OTDR一样,是通过发射光进入光纤,然后看从待测光纤反射(或散射)回来的光信号。它还具有附加的可调窄波长传输能力,允许其在实际使用的DWDM网络中与用户数据流一起使用。在OTDR的接收端有超越标准OTDR的一些增强功能。第一个主要区别是C-OTDR的输入进行了删选来移除激活的DWDM信道以及额外的噪声。而第二个也是最重要的是相干检测。相干探测是将调制信号的载波和接收到的已调信号相乘,然后通过低通滤波得到调制信号。这种方法消除了所有其他噪声,允实现大信噪比的改善,包括重建低于正常底噪的数据。一个海底光缆网络由许多光放大器组成,以提高DWDM波长的功率,但这也增加了放大自发噪声(ASE)的功率。因为每个放大器ASE电平都增加,相干检测方法使C-OTDR能看到通常被认为是隐藏在或低于噪声的信号。



断点测试

一个海缆网络由成对的光纤,从A到B方向和从B到A方向的通路通过在每个中继器上的光反馈路径相连。反馈路径使C-OTDR可以接收到从电缆传输方向相反传来的背向散射。当在测试已经完全断开的电缆(在一个位置上只有一个切口)时,任务是相对简单明了,但是在下面的任何一种情况下都会变得更加复杂:

 

  • 单向光缆断开 (例如A到B方向断开,B到A没有断开)

取决于您从哪一端网络做测试,距离长度将出现不同。真正的故障位置只有在与传输链路光纤相同的方向测试时才会显示。从接收端测试,故障位置将显示为断开处前方最近的中继器的位置,这样的位置是不准确的(最大可达90km)。

 

  • 光缆在2个位置都断开

海底光缆断裂的一个主要原因是海床的运动。这种运动可以覆盖很大的地理范围,影响大段光缆。光缆同时在两个地点断开会影响响应和需要对应的修理动作,从而充分了解这种情况是非常重要的。

 

图5显示了从网络不同侧进行测试(不是同时完成):从A方向,出错位置能够正确地被确定,从B方向测试则会得到错误的结果。通过理解OTDR技术和光反馈路径是如何一起工作的,可以快速确定真实的故障位置。在彼此接近的两个切断位置的情况下,仔细的评估降低了部署昂贵资源的风险。



C-OTDR分辨率

 

C-OTDR的重要性来自于对于任何长度的海底网络都能够进行准确的故障定位。许多传统的OTDR的数据点的分辨率通常是由公里范围的OTDR设置确定。

 

例如:一个只具备50000个数据采样点的OTDR将会受到范围设置的影响。海缆网络的规模比地面网络大几个数量级,这对于海底网络来说就是一个更为关键的问题。因此最新的C-OTDR具备了120万个数据点以及根据距离范围设置来自动减少采样点数量。


使用一款支持较少数据点的C-OTDR对于需要测量更长的链路的用户来说会成为一个大问题。一个例子是如果一款C-OTDR最大支持10000个数据点,测试范围设置在8000公里,则每个数据点的误差就是8000公里/10000=800米,见图6。这个误差会光纤故障定位时间延长,进而延迟网络恢复。



日本安立公司的MW90010A C-OTDR



-- 近期精彩文章回顾 --

27款震撼世界的芯片,你都认识哪些?

大唐与烽火即将合并,让我们来聊聊他们的前世今生【上篇:大唐电信】

大唐与烽火即将合并,让我们来聊聊他们的前世今生【下篇:烽火科技】

惠普微波测试仪器的奠基人 — 硅谷著名华裔工程师邝达璇

图文详解中国3大电信运营商研究院

产品认证知识大全:LoRaWAN认证项目与流程详解

小龙说光模块自动化测试(收藏版)

四种常见的示波器探头介绍

测试仪器科普系列:信号发生器的种类知多少

射频同轴连接器类型大盘点 [收藏版]

史上最全最详细无线通信频率分配表

[原创] 产品认证知识大全:北美CTIA无线认证项目与测试计划

产品认证知识大全:关于QI无线充电认证的那些事

涨知识|看看那些欧洲小众电子仪器品牌




关注电子测试测量之家,获取最新技术方案与行业信息


Copyright © 湖北电线价格联盟@2017