新增通用理论教程
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# 5.1 思路与方法
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## 学习目标
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- 能描述常用的光纤认证测试参数和定义；
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- 能描述常用的光纤认证测试参数对应的故障原因；
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- 能描述常用的 `OTDR` 事件问题对应的故障原因；
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- 能独立进行光纤故障定位，并排除故障；
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- 能按照仪器使用说明进行操作，避免违规操作，养成安全文明的工作习惯。
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## 情景任务
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在上一个任务中，完成了园区光缆认证测试，但发现部分新安装光缆认证失败，没有通过测试，需要进行故障定位并整改。
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你需要借助测试设备快速了解光纤链路的真实情况，分析故障原因，排除问题。使用光纤一级测试判断损耗大小；当链路测试未通过，需要使用 `OTDR` 测试进行故障分析与定位，并汇总数据，完成报告。
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## 思路与方法
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### 常见的故障问题
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#### 一级测试中的故障问题
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主要包括：光纤本身损耗、连接器损耗、熔接点损耗、长度等。
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#### OTDR测试中的故障问题
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主要包括：事件问题、光纤段问题(劣质或异质光纤等)、整个链路问题等。
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### 常见故障产生的原因和分析方式
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#### 一级测试故障原因和分析方式
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一级测试故障主要原因是损耗或长度不合格。损耗由光纤本身损耗、连接器总损耗、熔接点总损耗三部分组成。一级测试又称 `OLTS`（Optical Loss Test Set）测试，如图 2.5.1 所示。该测试通过判定光纤损耗是否小于测试标准、长度是否低于标准，由此判断光纤是否合格，但该测试无法进行故障定位。
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图2.5.1 OLTS方法测试结果</figcaption>
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链路的损耗或衰减大小根据标准定义为：
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**光纤链路损耗（Link Attenuation）** = 光纤本身损耗（`Cable_Attn`） + 连接器总损耗（`Connector_Attn`） + 熔接点总损耗（`Splice_Attn`）
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其中：
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（1）光纤本身损耗（dB）= 衰减系数（dB/km） × 长度（km）
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（2）连接器总损耗（dB）= 连接器数量 × 单个连接器损耗（dB）；单个连接器允许的最大损耗为 0.75 dB
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（3）熔接点总损耗（dB）= 熔接点数量 × 单个熔接点损耗（dB）；单个熔接点最大允许损耗为 0.3 dB
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示例：如一根长度为 200 m 的多模光纤，有两个连接器，工作波长为 850 nm，依据标准，光纤对应的每公里损耗为 3 dB，连接器的损耗为 0.75 dB，则此光纤的衰减合格判定阈值为 2.1 dB（3 × 0.2 + 2 × 0.75 = 2.1 dB）。
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#### OTDR测试分析故障产生的原因和分析方式
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光纤 `OTDR`（Optical Time Domain Reflectometer）测试失败故障原因主要是链路中存在各类事件与问题。
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大致可分为三类.
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（1）事件型故障：损耗、弯曲、反射、增益、幻像等；
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（2）光纤段问题：段损耗、段损耗系数；
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（3）整个链路问题：总链路长度，总链路损耗、总链路回波损耗；
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一般借助事件通道图、事件表与曲线进行综合判断，如图 2.5.2 所示。
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图 2.5.2 OTDR测试界面（EventMap、表、曲线）</figcaption>
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:::note 提示
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`OTDR` 测试事件并不等于发生故障，但它反映了光纤沿长度的变化情况，有助于了解整个光纤链路并辅助故障诊断。
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如图 2.5.3 为一个典型的 `OTDR` 光纤测试结果，曲线横坐标为长度，纵坐标为反射水平，数字标注处为各类不同的事件。
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图2.5.3 OTDR测试事件说明</figcaption>
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（1）发射端口事件：表示该处为OTDR测试端口，即测试的起点。
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（2）反射事件：表示该处存在光纤连接器。当遇到连接器时，会形成类似镜面的菲涅尔反射，能量较反向瑞利散射高很多，在图形上会形成尖峰状脉冲；尖峰脉冲前后的落差即为该连接器的插入损耗。反射值通常为负数，越接近 0 代表反射越大，是判别连接器质量的重要指标。表 2.5.1 为典型器件反射值。
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表2.5.1 典型器件反射值
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| 器件 | `PC` 连接器 | `UPC` 连接器 | `APC` 连接器 |
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|--------|-----------|--------------|--------------|
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| 典型值 | -35 dB | -45 dB | -55 dB |
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（3）反射事件：表示该处存在机械熔接的情况。
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（4）损耗事件：表示该处存在熔接、宏弯曲或光纤受到挤压变形。
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（5）增益事件：表示光纤类型不匹配。由于连接前后两端光纤的反向散射系数可能不同（如 50 μm 与 62.5 μm 光纤对接），在连接点反射回来的散射反而可能大于连接器前的散射，图形上表现为发射水平被抬高，出现增益现象。若出现此图形，需要进行双向测试。
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（6）末端事件：被测链路的末端。
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（7）幻象事件：脏的连接器截面、裂缝或宏弯曲，造成光脉冲在连接器和发射接收端来回震荡。
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光纤段问题：测试随着距离的增加，信号会减弱。伴随着信号通过距离的增加，损耗也不断增加，所以OTDR的测试曲线会向下倾斜。光纤损耗为定义起始点和结束点之间的损耗落差值。
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段长度、段损耗（dB）或损耗系数（dB/km）等在测试中会通过标记的方式来测量分段距离上的损耗。将损耗除以长度，得到平均损耗系数（dB/km）。如图 2.5.4 测量结果，其平均损耗系数为 0.3 dB/km。段损耗判定一般随波长不同而不同。
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图2.5.4平均损耗系数测试值</figcaption>
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整个链路问题测试内容包括：
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（1）总链路长度：原理和段长度测试相似，但测试是整个链路，OTDR通过来回反射的原理进行距离计算，在发送端测量发出光信号到接收到返回光信号之间的时间，计算出光纤距离。如超长则判定不合格。
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（2）总链路损耗：整个光纤首末的OTDR曲线反射能量的对比情况。总损耗是否通过视光纤测试标准而定。
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（3）总链路回波损耗：整个光纤首末的OTDR曲线的反射能量的对比情况以及被测光纤整个长度的总反向散射。
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### 常见故障分析的步骤
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分析光纤布线故障，首先查看光纤网络的系统结构，判断光纤链路的组成、光纤的类型、应用的场景，选择测试标准方法，再进行测试。测试前需要充分了解测试参数的定义，测试数据的解读方式，光纤故障的定位方法等。
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#### 确定测试模型
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（1）光纤网络测试前，首先确定光纤类型：单模或多模。单模属于哪一种级别（`OS1` 或 `OS2`），多模属于哪一种级别（`OM1`/`OM2`/`OM3`/`OM4`/`OM5`）
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（2）评估链路中有多少熔接点或耦合器；耦合器类型为 `SC`/`LC`/`ST`/`FC` 中哪一种？
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（3）一级测试（`OLTS` 光损耗测试）、`OTDR` 光时域反射测试，还是二级测试？
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（4）光纤链路组成，需要用哪一种参考值设置方式或补偿方式？
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（5）光纤跳线端面成端方式，采用 `PC`/`UPC`/`APC` 中哪一种？
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#### 确定测试标准
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根据实际部署光纤的情况，选择标准进行光纤诊断测试。
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不同标准分析参数不同。如选用 `OS2` `GB/T 50312` 标准进行 `OLTS` 光损耗测试，可以判定哪一芯光纤损耗不合格，但该标准不能确定长度是否符合某光纤应用。
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又如选用 `OS2` `GB/T 50312` 标准进行 `OTDR` 光时域反射测试，作为光纤故障诊断分析依据，可以定位故障点。
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