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GPON ONU无法上线故障处理指导 02

GPON ONU无法上线时,业务无法正常开展,本文介绍GPON ONU无法上线故障的常用处理方法。
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GPON ONU无法上线故障处理

GPON ONU无法上线故障处理

由于设备故障或者传输网络问题导致出现GPON ONU无法上线故障,从而业务无法正常开展。本文主要介绍GPON ONU无法上线故障的常用处理方法和思路。

什么是GPON ONU

本文中描述的GPON ONU包括ONT和MDU两类产品。这两类产品在GPON网络中都属于光网络单元(Optical Network Unit; ONU),故在本文档里面统称为GPON ONU。

ONT简介

ONT应用于华为FTTH(Fiber To The Home)解决方案。

图1-1 FTTH解决方案组网图
  • ONT放到用户家中,通过用户侧接口为用户提供数据、语音、RF、Wi-Fi等业务。
  • ONT可通过Web界面进行设备管理。

MDU简介

MDU应用于华为FTTB(Fiber To The Building)、FTTC(Fiber To The Curb)解决方案。

图1-2 FTTB/FTTC解决方案组网图
  • FTTB:OLT通过光纤连接到放置于楼道内的ONU,ONU 再通过双绞线连接到各个用户,为楼内用户提供语音、数据和视频业务。
  • FTTC:OLT通过光纤连接到放置于路边机柜的ONU,ONU再通过双绞线连接到各个用户,为小区内用户提供语音、数据和视频业务。
  • MDU设备可通过CLI命令行进行设备管理。

什么是GPON ONU无法上线

上线是指ONU上电后,向OLT发起注册,并与OLT建立管理通道的过程。只有ONU上线后,才能够被OLT管理和配置业务。

无法上线经常被称为无法注册,或注册失败。

定位方法

在OLT上使用display ont info命令查询ONU-ID为0的ONU“运行状态(Run state)”为“离线(offline)”。
huawei#display ont info 0 3 0 0   
-----------------------------------------------------------------------------   
F/S/P                   : 0/3/0   
ONT-ID                  : 0   
Control flag            : active   
Run state             : offline
......
说明:

从查询结果看,ONU运行状态“Run state”为“offline”,即离线状态,而不是上线状态“online”。

GPON ONU上线流程

上线是指ONU上电后,向OLT发起注册,注册成功后ONU才能上线。只有ONU上线后,才能够被OLT管理和配置业务。

GPON ONU上线流程如图1所示

图1-3 GPON ONU上线流程
  1. 完成O1初始状态和O2准备状态之后,进入O3序列码状态。
  2. 在O3序列码状态:

    1. OLT向ONU发送SN(Serial Number)请求。
    2. ONU回应OLT的SN请求,发送SN给OLT。
    3. OLT收到ONU的SN回应消息后:
      • 如果ONU的SN没有在OLT上配置(不需要SN认证),OLT会分配一个临时ONU ID给该ONU,进入O4测距状态。
      • 如果ONU的SN在OLT已经配置(需要SN认证),OLT会比对ONU上报的SN和配置的SN是否相同,比对成功后会进入O4测距状态。比对失败会返回O1初始状态。
  3. 在O4测距状态完成测距工作后,进入O5操作状态。
  4. 在O5操作状态:

    • 对于ONU不需要进行Password认证的情况,直接为该ONU配置用于承载OMCI消息的GEM Port后让ONU上线。并向主机命令行或者网管上报ONU上线告警。
    • 对于ONU需要进行Password认证的情况:
      1. OLT向ONU发送Password请求。
      2. ONU回应OLT的Password请求,发送Password给OLT。
      3. OLT将ONU回应的Password与本地配置的Password进行比较:
        • 如果ONU回应的Password与OLT本地配置的Password相同,则直接为ONU配置用于承载OMCI消息的GEM Port后让ONU上线,并向主机命令行或者网管上报ONU上线告警。

        • 如果ONU回应的Password与OLT本地配置的Password不同,则向主机命令行或者网管上报Password错误告警。即使PON口开启了ONU自动发现功能,也不会上报ONU自动发现,OLT发送Deactivate_ONU-ID PLOAM消息去注册该ONU。

GPON ONU无法上线故障处理

对于GPON ONU无法上线故障,可根据故障范围确定可能的故障原因,常见的GPON ONU无法上线故障原因如下:
图1-4 GPON ONU无法上线故障定位思路

排除OLT设备硬件故障

OLT设备硬件故障包括OLT以及配套的业务单板、光模块等。

如何定位

对于ONU无法上线故障,在排除设备硬件故障时,可根据故障范围进行故障定位,当多个ONU出现无法上线,则故障定位聚焦在上层OLT设备,常见故障有:
  • OLT的GPON接口下所有ONU故障,则OLT单板GPON 接口或光模块故障;
  • OLT的GPON单板下所有的ONU故障,则此GPON单板故障;
  • OLT设备下所有ONU故障,则此OLT故障;

处理步骤

  1. 排除OLT故障GPON端口和GPON光模块故障。

    在OLT上使用display port state命令查询GPON端口0/1/0的状态信息,主要包括光模块的硬件信息。
    huawei(config-if-gpon-0/1)#display port state 0   
    ----------------------------------------------------------------------------     
    Port Information                                                                 
    ----------------------------------------------------------------------------   
    F/S/P                        0/1/0   
    Port state                   Online
    ......
    ----------------------------------------------------------------------------     
    Optical Module State                                                             
    ----------------------------------------------------------------------------     
    Optical Module status        Offline                                              
    Laser state                  Fail    
    ......                                     
    • Port state参数为“Online”,说明GPON端口正常。
    • Optical Module status参数为“Offline”,说明光模块不在位或者故障,可以通过拔插光模块来尝试恢复,如果故障未恢复,则更换光模块。
    • Laser state参数为“Fail”说明光模块激光器故障。可使用undo shutdown portid 命令打开PON口激光器,如果激光器状态不能恢复正常,则更换光模块。

  1. 排除OLT设备GPON业务单板故障。

    在OLT上使用display board 0命令查询GPON业务单板状态。只有单板状态为“Normal”才能正常承载业务。
    huawei>display board 0                                                       
    -------------------------------------------------------------------------        
    SlotID  BoardName  Status          SubType0 SubType1    Online/Offline           
    -------------------------------------------------------------------------        
    0                                                                                
    1       H901GPSFE  Failed                               Offline
    ......               
    
    单板状态Status为“Failed”,说明当前单板处于失效态,单板失效的原因主要有两类:
    • 离线增加单板:取相同型号的单板插入对应槽位后几分钟后检查单板状态是否正常。

    • 单板程序加载失败:使用display io-packetfile命令查询主系统的Flash中是否加载了对应单板软件包信息。如果没有请加载对应的单板软件。
    说明:

    业务单板常见异常状态还包括以下几种:

    • 单板状态为“Auto_find”:即单板处于自动发现状态,需要使用board confirm命令确认后才能被使用。
    • 单板状态为“Mismatch”:即单板处于类型不匹配状态,一般是因为离线添加的单板类型和实际插入的不一致。此种情况下可以使用board delete命令删除该单板类型,由系统自动识别实际插入的单板。
    • 单板状态为“Prohibited”:即单板处于禁用状态,一般是因为在需要对某块故障的单板进行问题定位、诊断并修复等操作之前,使用board prohibit命令禁用此单板后单板即显示为Prohibited状态。可根据需要使用undo board prohibit命令解除单板的禁用。

排除GPON ONU设备硬件故障

GPON ONU设备硬件故障包括设备硬件故障、GPON上行接口故障、光模块故障等。

如何定位

对于ONU无法上线故障,在排除设备硬件故障时,可根据故障范围进行故障定位,当单个ONU出现无法上线,则故障定位聚焦在故障ONU设备,常见故障有:
  • ONT设备故障。ONT设备指示灯状态见下表,通过检查发现PON指示灯和LOS指示灯均慢闪烁(1次/2秒),则PON终端硬件故障。
    表1-1 ONT设备PON、LOS指示灯

    PON

    LOS

    状态说明

    快闪 (2次/秒)

    熄灭

    PON终端正在尝试与上层设备建立连接

    常亮

    熄灭

    PON终端与上层设备已经建立连接

    熄灭

    慢闪 (1次/2秒)

    PON终端未接光纤或无光信号

    熄灭

    常亮

    PON终端被上层设备禁用或PON终端发光异常

    慢闪 (1次/2秒)

    慢闪 (1次/2秒)

    PON终端硬件故障

  • MDU设备故障,检查MDU设备GPON接口状态指示灯,如果LINK和AUTH指示灯都是绿灯长灭状态,而光纤没有问题,则有可能MDU设备故障。

    指示灯

    状态

    状态说明

    LINK

    绿灯常亮

    GPON接口收到下行光信号

    绿灯常灭

    GPON接口没有收到下行光信号

    AUTH

    绿灯常亮

    设备注册成功

    绿灯闪烁

    设备正在进行注册

    绿灯长灭

    设备没有进行注册

  • MDU的上行口或光模块故障,在MDU上使用display port state命令查询上行端口状态,Laser state为“Off”状态,即光模块关闭状态;
    huawei(config-if-gponnni-0/0/0)#display port state   
    ----------------------------------------------------------------------------   
    F/S/P                        0/0/0   
    Laser state               Off   
    Port state                   Down
    ......

处理步骤

  1. 排除ONT设备故障。

    • 重启ONT设备,检查故障是否恢复。
    • 更换ONT设备,检查故障是否恢复。

  1. 排除MDU设备GPON光模块故障。

    • 当光模块Laser state为“Off”状态时,可使用laser auto命令将光模块设置为自动发光状态;
    • 更换MDU设备GPON光模块,如果故障恢复,说明光模块硬件故障;

排除GPON ONU被去激活故障

当GPON ONU被去激活后,GPON ONU只接收光信号,不发送光信号,无法上线。

如何定位

在OLT上使用display ont info命令查看ONU信息,查询结果中的“控制标志(Control flag)”为“去激活(deactive)”。举例:查询GPON端口0/1/1下,编号为0的ONU的相关信息。
huawei(diagnose)# display ont info 0 1 1 0    
Command:           display ontinfo 0 1 1 0   
-----------------------------------------------------------------------------    
F/S/P                   : 0/1/1
ONT-ID                  : 0
Control flag            : deactive
Run state               : offline
......  
说明:

Control flag:ONT的控制状态,包括active和deactive两种状态。当ONT被去激活后,ONT只接收光信号,不发送光信号,无法上线。

处理步骤

  1. 核对ONU处于去激活状态的原因。

    • 如果是人为设置成“deactive”状态,可根据实际情况判断是否需要调整,如果需要调整,在OLT上使用ont activate命令激活ONU。
    • 如果是误操作设置成“deactive”状态,在OLT上使用ont activate命令激活ONU。

  1. 在OLT上使用display ont info命令查询ONU的“运行状态(Run state)”是否为“在线(online)”。

    • 如果是,说明ONU无法上线的原因是ONU被去激活。
    • 如果不是,说明ONU无法上线的原因不是ONU被去激活,继续排查其他原因。

排除GPON ONU认证失败故障

当GPON ONU配置的认证信息(包括认证方式、认证密码、SN等)与OLT配置的认证信息不一致时,GPON ONU认证失败,此时GPON ONU无法上线。

如何定位

通过比对OLT配置的认证信息和ONU配置的认证信息,发现二者不一致。

  1. 在OLT上使用display ont info命令查看OLT配置的ONU配置的认证信息,如SN、密码等。
    举例:查询GPON端口0/1/1下,编号为0的ONU的相关信息。
    huawei(diagnose)# display ont info 0 1 1 0    
    Command:           display ontinfo 0 1 1 0   
    -----------------------------------------------------------------------------    
    F/S/P                   : 0/1/1
    ONT-ID                  : 0
    Authentic type          : password-auth                                             
    Discovery mode          : always-on mode                                            
    Discovery state         : on                                                        
    Password                : huawei123        //OLT配置的认证密码。
    ...... 
  2. 查询MDU的认证密码。对于MDU设备,在MDU上使用display password命令查看MDU配置的认证密码。
    huawei(config-if-gponnni-0/0/0)#display password  
    GPON ONU password: huawei          //huawei为MDU配置的认证密码
  3. 查询ONT的认证密码。在ONT上通过WEB界面查看ONT配置的认证密码。
    1. 登录ONT配置界面;
    2. 选择“系统工具”页签,在左侧导航树中选择“ONT认证”。可以在这个界面查询ONT配置的认证信息。
      图1-5 ONT认证
  4. 从查询结果看,OLT配置的密码为huawei123,而ONU配置的密码为huawei,二者不一致,认证失败。

如何排除

需要确保OLT配置的ONU认证信息和ONU侧配置的认证信息一致,包括认证方式、参数等。

说明:

MDU和ONT修改认证信息的方式不一样,这里分别进行描述。

  1. 修改MDU认证方式及认证信息。

    • 在ONU上使用password命令设置当前设备用作GPON ONU时向OLT注册使用的密码。
    • 在ONU上使用loidloid-value [ checkcodecheckcode-value ]命令设置当前设备用作GPON ONU向OLT注册时使用的逻辑标识和校验密码。

  2. 修改ONT认证方式和认证信息。

    1. 登录ONT配置界面;
    2. 选择“系统工具”页签,在左侧导航树中选择“ONT认证”。可以在这个界面配置ONT认证信息。
      图1-6 ONT认证
    3. 单击“应用”。

  3. 修改OLT配置的认证方式及认证信息。

    • 在OLT上使用ont modify portid ontid authtype sn-auth [ sn-value ] [ password-auth { password-value | hexpassword-value } ]命令修改GPON ONU的认证方式及认证信息。
    • 在OLT上使用ont modify portid ontid { sn sn-value | password { password-value | hexpassword-value } | loidloid-value [ checkcodecheckcode-value ] }命令修改GPON ONU的认证方式及认证信息。

  4. 在OLT上使用display ont info命令查询ONU的“运行状态(Run state)”是否为“在线(online)”。

    • 如果是,说明ONU无法上线的原因是ONU认证失败。
    • 如果不是,说明ONU无法上线的原因不是ONU认证失败,继续排查其他原因。

排除ODN线路故障

ODN(Optical Distribution Network)是光分配网络的简称,又称光配线网。它是光纤接入网中设置在光线路终端(OLT)和光网络单元(ONU)之间的线路和设备的总称,包括主干光纤、分光器、分支光纤等。ODN用来分配光信号功率,在OLT和ONU之间提供光信号传输的物理通道。

如何定位

ODN线路发生故障时,会导致ONU和OLT之间的传输出现问题,导致ONU无法上线。

图1-7 ODN线路故障

可以通过故障范围判断故障的可能原因:

  • 光纤故障:
    • 主干光纤故障,则此主干光纤下所有分支光纤连接的ONU全部无法上线。OLT会产生 主干光纤断或OLT检测不到预期的光信号(LOS)告警。
    • 分支光纤故障,则仅此分支光纤连接的ONU无法上线。OLT会产生0x2e112007 分支光纤断或OLT检测不到ONT的预期的光信号(LOSi/LOBi)告警。
  • 通过检查光功率发现光功率衰减过大或信号不稳定,丢包严重:
    • 光纤连接器接口脏,导致光衰增大。
    • 光纤曲率半径过小,光纤弯曲过大,导致光纤光衰过大。
    • 光纤熔接质量差,如熔接点存在气泡等,导致光信号传输不稳定,出现丢包问题。

排除故障

针对ODN线路故障问题可参考下面的定位思路和排除建议执行。

  1. 光功率衰减过大,请按照下面操作处理。

  2. 光纤接口脏污,光纤破损问题,请按照下面操作处理。

附录 ODN常用故障定位方法

检查光功率

检查光功率是ODN排障过程中最常用的方法之一。通过检查和分析上行光功率和下行光功率,可以判断光纤链路质量是否存在问题。

分析光功率

分析光功率主要是将测量计算出的光衰减的实际值与理论值进行比较,来判断光纤链路的质量,定位光纤链路中的异常衰耗点。

经过ODN链路中的光器件或者光纤后,光功率将存在一定的衰减,正常情况下光衰减的实际值与理论值应该相差不大。如果实际值大于理论值较多,表明光纤链路中存在异常衰耗点。

ODN光纤链路示意图如图1-8所示。
图1-8 ODN光纤链路示意图

光衰减的实际值可以是测量点两侧的上行光功率的差值或者下行光功率的差值,计算出来的差值是相同的。测量光功率的方法请参考“使用光功率计测量上行光功率”和“使用光功率计测量下行光功率”。

举例:计算图1-8中二级分光器A的实际光衰减,有以下两种方法:
  • 方法一:二级分光器A的实际光衰减=二级分光器A的IN口上行光功率-二级分光器A的OUT口上行光功率
  • 方法二:二级分光器A的实际光衰减=二级分光器A的OUT口下行光功率-二级分光器A的IN口下行光功率
说明:
  • 如果采用通过计算上行光功率差值获取分光器的光衰减,测量时需要只保留待测点的ONU,关闭与待测点同一分光器其他ONT口下所有ONU的光口激光器,以免测量值不准确。

    例如采用上述举例中的方法一,测量上行光功率时只保留ONU0、ONU1、ONU2其中一个ONU的光口激光器,关闭其他两个光口激光器。

  • 由于测量下行光功率方法较为简便,推荐测量下行光功率。
  • 如果无法到达现场使用光功率计测量,可以通过命令行查询,但命令行无法查询分光器处的光功率。具体的操作请参考“使用命令查询光功率”。使用命令行查询光功率,在数据传输量较大时查询值比较准确、稳定;数据传输量较小时查询值不够准确,查询值与实际值最大相差2dB,不建议使用。
光衰减的理论值如表1-2所示。
表1-2 光衰减理论值参数列表

名称

类型

平均损耗(dB)

连接点

熔接

≤0.1

活动连接器(法兰盘)

≤0.3

冷接/快速连接器

≤0.5

分光器

1:64

≤20.5

1:32

≤17.5

1:16

≤13.8

1:8

≤10.6

1:4

≤7.5

1:2

≤3.8

光纤

1490nm/1577nm(1 km)

≤0.23

1310nm/1270nm(1 km)

≤0.35

当光衰减实际值大于理论值较多时,可能存在的故障点及可能原因如表1-3所示。
表1-3 故障类型

故障点

可能原因

连接点(冷接、熔接、活动连接器、快速连接器等)

  • 冷接点或熔接点光纤两端纤心没对准。
  • 熔接点存在气泡。
  • 活动连接器、快速连接器故障或接口脏。

分光器

分光器故障或分光器法兰盘脏。

光纤

  • 光纤接头端面脏、有划痕、凹陷。
  • 光纤接头连接过紧或过松。
  • 存在不同类型光纤接头对接。
  • 光纤存在较大弯曲。
  • 光纤存在破损。
  • 使用了多模光纤。

使用命令查询光功率

如果用户无法到达现场使用光功率计测量光功率,可以通过命令行查询设备的发送和接收光功率。通过命令行查询光功率的值与实际测量值有误差,不推荐使用。

背景信息

说明:
使用命令行查询光功率,在数据传输量较大时查询值比较准确、稳定;数据传输量较小时查询值不够准确,查询值与实际值最大相差2dB,建议使用光功率计进行测试。
表1-4 通过OLT命令行查询光功率命令列表

查询值

命令

OLT接收光功率

display ont optical-info

OLT发送光功率

display port state

ONU接收光功率

display ont optical-info

ONU发送光功率

display ont optical-info

表1-5 通过MDU命令行查询光功率命令列表

查询值

命令

ONU接收光功率

display port state

ONU发送光功率

display port state

使用光功率计测量上行光功率

介绍使用光功率计测量上行光功率的方法。

前提条件

  • OLT、ONU已经上电。
  • PON口激光器为打开状态。
工具、仪表和材料
  • 接头类型为SC/PC的单模光纤跳线,长度1m以内,最好使用新的跳线。
  • 突发光功率计:可以同时测量上行和下行光功率,测试时不需要中断正常链路,在外部测试中一般采用该类型光功率计。突发光功率计一般是在光信号的入口处做测量并将结果显示在仪表上,而光信号从进入光功率计到出光功率计会有一定衰减,会对测试结果造成一定影响,但在实际的外部测试过程中一般不考虑该影响。
对系统的影响

使用光功率计测量上行光功率时,会中断链路承载的业务。

注意事项

注意人身安全,激光是不可见光,这与是否佩戴激光防护眼镜没有关系。切忌裸眼靠近或直视光接口板的激光发送口和光纤接头。否则,激光将会对眼睛造成伤害,甚至导致失明。禁止强光对准易燃物品。

测量光功率前后,需清洁光纤接口。其原因是:如果受污染的光纤和正常光纤端面接触,会污染正常光纤端面,导致异常衰减、反射等问题,影响光纤链路质量。

操作步骤

  1. 设置突发光功率计测量参数。

    • 光功率单位:dBm
    • 波长:1310nm
    说明:

    由于正常ONU不能主动发光,普通光功率计在同一时间只能测量上行或者下行光功率,测试时需要中断正常链路,所以在测量上行光功率时必须使用突发光功率计进行测量。

  2. 使用光纤跳线将突发光功率计串联在ODN链路中的测量点处进行测量。

    上行光功率的测量点一般为ODN链路中各连接点(冷接、熔接、活动连接器、快速连接器等)、分光器的IN口和OUT口,以及OLT和ONU的PON口。

    下图以测量ONU的PON口上行光功率为例进行介绍。

  3. 查看并记录突发光功率计的读数。

    说明:
    • 如果光功率计读数在0.2dBm范围内抖动,属于正常情况,取平均值即可。
    • 如果光功率计读数变化超过0.2dBm,则可能存在光纤没接好、光纤弯折过大、光纤接头脏等。
    • 不要弯折光纤,以免影响测试结果。

  4. 测试完成后,取下突发光功率计,重新连接光纤链路。
  5. 分析光纤链路质量,具体方法请参考“分析光功率”。

使用光功率计测量下行光功率

介绍使用光功率计测量下行光功率的方法。

前提条件

  • OLT、ONU已经上电。
  • PON口激光器为打开状态。
工具、仪表和材料
  • 接头类型为SC/PC的单模光纤跳线,长度1m以内,最好使用新的跳线。
  • 突发光功率计或普通光功率计
    • 突发光功率计:可以同时测量上行和下行光功率,测试时不需要中断正常链路,在外部测试中一般采用该类型光功率计。突发光功率计一般是在光信号的入口处做测量并将结果显示在仪表上,而光信号从进入光功率计到出光功率计会有一定衰减,会对测试结果造成一定影响,但在实际的外部测试过程中一般不考虑该影响。
    • 普通光功率计:在同一时间只能测量上行或者下行光功率,测试时需要中断正常连接线路。
    说明:

    测量下行光功率时,直接中断光纤链路,将光功率计连接到测量点上测量即可,无需将光功率计串联在光纤链路中。使用的光功率计可以是突发光功率计,也可以是普通光功率计。

对系统的影响

使用光功率计测量下行光功率时,会中断链路承载的业务。

注意事项

注意人身安全,激光是不可见光,这与是否佩戴激光防护眼镜没有关系。切忌裸眼靠近或直视光接口板的激光发送口和光纤接头。否则,激光将会对眼睛造成伤害,甚至导致失明。禁止强光对准易燃物品。

测量光功率前后,需清洁光纤接口。其原因是:如果受污染的光纤和正常光纤端面接触,会污染正常光纤端面,导致异常衰减、反射等问题,影响光纤链路质量。

操作步骤

  1. 设置光功率计测量参数。

    • 光功率单位:dBm
    • 波长:1490nm

  2. 将光功率计连接到测量点上进行测量。

    下行光功率的测量点一般为ODN链路中各连接点(冷接、熔接、活动连接器、快速连接器等)、分光器的IN口和OUT口,以及OLT和ONU的PON口。
    • 如果测量点为光器件的入端口(如分光器的IN口、ONU的PON口),需要拔出测量点光纤,连接到光功率计上进行测量。
    • 如果测量点为光器件的出端口(如分光器的OUT口、OLT的PON口),需要拔出测量点光纤,使用光跳线连接光功率与测量点进行测量。

    下图以测量OLT的PON口下行光功率为例进行介绍。

  3. 查看并记录光功率计的读数。

    说明:
    • 如果光功率计读数在0.2dBm范围内抖动,属于正常情况,取平均值即可。
    • 如果光功率计读数变化超过0.2dBm,则可能存在光纤没接好、光纤弯折过大、光纤接头脏等。
    • 不要弯折光纤,以免影响测试结果。

  4. 测试完成后,取下光功率计,重新连接光纤链路。
  5. 分析光纤链路质量,具体方法请参考“分析光功率”。

使用OTDR定位光路中异常衰减的位置

OTDR (Optical Time Domain Reflectometer)常用来定位光路中异常衰减的位置。

概念解释

OTDR (Optical Time Domain Reflectometer),光时域反射仪。OTDR在光缆线路中主要用于测试光纤曲线、回波损耗、熔接损耗、反射率、光纤长度/衰减/断裂等参数。OTDR对被测光纤发出一个激光脉冲,按照一定的时间间隔从光口接收从光纤中反射回的光信号,根据瑞利散射和菲涅尔反射的光功率的大小显示整段光纤的轨迹图,通过测试结果可判断光纤不同位置的损耗大小和光纤末端位置。

采用OTDR测试光纤线路的损耗等性能时,测试步骤如图1-9所示。
图1-9 OTDR测试步骤

瑞利散射

光纤在加热制造过程中,热骚动使原子产生压缩性的不均匀,造成材料密度不均匀,进一步造成折射率的不均匀。这种不均匀在冷却过程中固定下来,引起光的散射,称为瑞利散射,是光纤本身固有的。能够产生瑞利散射的点遍布整段光纤,是连续的。

菲涅尔反射

通常在不连续界面处发生(例如连接器、适配器等),是气隙、未对准、折射率不匹配等原因导致的结果。菲涅尔反射是离散的反射,由光纤的个别点产生,能够产生反射的点大体包括光纤连接器(玻璃与空气的间隙)、阻断光纤的平滑镜截面、光纤的终点等。

OTDR动态范围

衡量OTDR能够测量光纤链路上各种事件的最大能力的物理量。OTDR动态范围决定了OTDR所能测得的最长光纤距离。如果OTDR的动态范围较小,而待测光纤具有较高的损耗,则远端可能会消失在噪声中。

盲区

盲区是指两个靠的很近但仍可分别测量出来的事件,即两个事件的分辨率。指受菲涅尔反射的影响,在一定的距离范围内OTDR曲线无法反映光纤线路状态的部分。衰减盲区(Attenuation deadzone)是强反射覆盖了测量数据的那部分OTDR轨迹。事件盲区(Event deadzone)是反映两个反射事件之间的最小距离,仍可分辨出它们是两个彼此分开的事件。能够分别测出他们的距离,但是不能分别测出它们各自的损耗。

事件

光纤上的事件是指除光线材料自身正常散射以外的任何导致损耗或反射的事物。包括各类连接及弯曲、裂纹或断裂等损伤。事件可以为反射或非反射。 反射事件:当一些脉冲能量被反射,例如在连接器上,反射事件发生。反射事件在轨迹中产生尖峰信号。非反射事件:非反射事件在光纤有一些损耗但没有光反射的部分发生。非反射事件在轨迹上产生一个倾角。

光纤衰减

光信号沿光纤传输时,光功率的损失即为光纤的衰减,衰减A以分贝(dB)为单位,A=10lgP1/P2(dB),P1和P2分别是注入端和输出端的光功率。

对系统的影响

使用OTDR定位光路中异常衰减的位置时,会中断链路承载的业务。

注意事项

  • OTDR的测试波长须与系统传输通信波长相对应,必须选择具有该测试波长的OTDR。
  • 需要挑选比较好的测试仪器,避免挑选老的/旧的测试仪器。
  • 选用机内存储容量比较大的OTDR。
  • 选用具有USB接口/网线接口的OTDR,便于读取数据。
  • 选用供电时间较长的OTDR,并做好相应的供电准备工作。
  • 一旦选择好测试仪器,在测量过程中,不应更换测试仪器。避免测量值变化比较大。
  • 在测试过程中,需要详细记录仪器的设置参数与测试结果。将记录资料收集并保存妥当,便于后期维护时查阅。
  • 为延长机内电池使用寿命,仪器入库存放前最好将电池充满电。长期不用时,一般3个月左右至少进行一次充放电。
  • 测量光功率前后,需清洁光纤接口。其原因是:如果受污染的光纤和正常光纤端面接触,会污染正常光纤端面,导致异常衰减、反射等问题,影响光纤链路质量。

注意人身安全,激光是不可见光,这与是否佩戴激光防护眼镜没有关系。切忌裸眼靠近或直视光接口板的激光发送口和光纤接头。否则,激光将会对眼睛造成伤害,甚至导致失明。禁止强光对准易燃物品。

操作步骤

  1. 连接被测线路。
    1. 断开被测光纤线路的光源。
    2. 如果OTDR光口类型与被测光纤连接器类型不一致,准备一根长300~2000m的过渡跳纤,两端的连接器分别与OTDR光口及被测光纤连接器的类型一致。

      说明:

      如果OTDR光口类型与被测光纤连接器类型一致,也可准备一段300~2000m的附加光纤。附加光纤用于处理盲区及测量终端连接器的插入损耗。附加光纤分为发射光纤与接收光纤。发射光纤:接入在OTDR光口和被测光纤之间,使前端盲区落在过渡光纤内,而待测光纤始端落在OTDR曲线的线性稳定区;同时可以测量出始端连接器的插入损耗。接收光纤:接在被测光纤的末端,避免菲涅尔反射导致的反射峰覆盖靠近光纤末端的事件测量;同时测量出末端连接器的插入损耗。

    3. 清洁OTDR光口与光纤的连接器。

      说明:

      避免用酒精以外的其它清洗剂或折射率匹配液,因为它们可使光纤连接器内粘合剂溶解。

    4. 连接测试线路,如图1-10所示。

      图1-10 连接测试线路

      1、过渡跳纤

      2、连接器

      3、接续点

  2. 设置参数。
    1. 设置模式。

      根据实际需求选择测试模式:自动、手动、故障定位。

      说明:
      • 一般测试,选取自动测试功能。
      • 下列情形需选取手动模式:
        1. 短距离(几十米之内)和超长距离测试中,对事件点判定和定位不准确,造成没有事件点的地方出现误判有事件点,而应该有事件点的位置出现漏判。
        2. 同一根光纤,先后多次测试结果不一致。
      • 快速定位明显的故障位置时选取故障定位模式。

    2. 设置波长。

      测试波长一般遵循与系统传输通信波长相对应的原则,即系统开放1550波长,则测试波长也应选取1550nm。

    3. 设置脉冲宽度。

      被测光纤距离越短,脉冲宽度设置应越小;被测光纤距离越长,脉冲宽度设置应越大。脉冲宽度设置参考值如图1-11所示。

      图1-11 脉冲宽度设置参考值

    4. 设置测量范围。

      最佳测量范围为待测光纤长度的1.5~2倍之间。

      说明:
      • 在实际的测试中可先进行最大量程的自动测试。确定故障点区段后,再选择大于被测距离而又与被测距离最近的测试范围档,这样可以充分利用仪表的自身精度。
      • 测试量程最好大于被测光纤长度两倍,这是为防止光纤末端二次反射影响。
      • 当测试量程小于被测光纤长度两倍时,光纤末端二次反射峰可能会落平坦测试曲线上,出现通常所说“鬼影”,造成光纤链路有故障点的假象。

    5. 设置平均时间。

      一般情况下,平均时间应在30s左右较好。推荐选择20s或30s。

    6. 设置光纤参数。

      根据厂家给定的折射率和后向散射系数设置折射率n、后向散射系数η。如果不清楚可选仪器的默认值。

      说明:
      • 当几段光缆的折射率不同时可采用分段设置的方法,以减少因折射率设置误差而造成的测试误差。
      • 折射率误差为0.001,测得的距离误差可达0.7m/km。

    7. 设置事件阈值。

      根据感兴趣的事件设置阈值大小。阈值设置参考值如表1-6所示。
      表1-6 阈值设置参考值

      阈值

      最小值(dB)

      默认值(dB)

      最大值(dB)

      熔接

      0.01

      所有

      1.99

      反射

      -98.00

      所有

      -11.00

      光纤末端

      3.00

      自动检测

      20.00

  3. 测量光纤性能。
    • 测量光纤曲线。
      1. 选择“开始”功能,进行测试。
      2. 测试结果即为光纤曲线。
    • 测量回波损耗。
      1. 待测出光纤曲线后,进入测试界面。
      2. 选择“回波损耗”功能,此时界面上会出现两根标记线A、B。
      3. 移动标记线A、B界定需要测试回波损耗的区域。
      4. 选择“回波损耗测试”功能,即可获得AB区域的回波损耗。
    • 测量熔接损耗。
      1. 待测出光纤曲线后,进入测试界面。
      2. 选择“4–pt SPL”,在光纤曲线图中出现4根标记线a、A、B、b。
      3. a、A分别放在被测事件前的线性区域的起点和终点,B、b分别放在被测事件后面的线性区域的起点和终点,如图1-12所示。
        图1-12 设置熔接事件的标记线

        1、被测的熔接事件

      4. 选择“熔接损耗”进行测试,测试所得数据即为该熔接事件的损耗值。
    • 测量反射率。
      1. 待测出光纤曲线后,进入测试界面。
      2. 选择“4–pt SPL”,在光纤曲线图中出现3根标记线a、A、B。
      3. a、A分别放在被测事件前的线性区域的起点和终点,B放在被测事件峰值处,如图1-13所示。
        图1-13 设置反射事件的标记线

      4. 选择“反射系数”进行测试,测试所得数据即为该反射事件的反射率。
    • 测量光纤长度、衰减、断裂。
      1. 待测出光纤曲线后,进入事件列表的界面。
      2. 事件列表显示有光纤的长度。
      3. 没有断裂的光纤测试出的光纤曲线是连续的。
      4. 光纤曲线上任意两点在垂直方向上的电平差,即为两点之间的光纤衰减量,可以从光纤曲线上直接读取。
  4. 存储测试数据。

    • 常用的存储形式为:OTDR曲线形式与图形形式。
    • U盘:U盘直接插入到OTDR的USB接口,导出文件。
    • 网线:电脑和OTDR用网线连起来,导出文件。

  5. 分析数据。
    1. 查看轨迹,纵轴显示功率,横轴显示距离。测试的轨迹图显示返回信号相对于距离的功率。

      说明:
      • 正常情况下,OTDR测试的光线曲线主体(单盘或几盘光缆)斜率基本一致。
      • 若某一段斜率较大,则表明此段衰减较大。
      • 若曲线主体为不规则形状,斜率起伏较大,弯曲或呈弧状,则表明光纤质量严重劣化。

    2. 分析事件。

      常见的事件类型如图1-14所示。

      图1-14 常见的事件类型

      1、冷接点

      2、跳纤连接点

      3、熔接点

      4、连接器

      5、光纤末端

      -

      常见光纤故障的曲线如图1-15所示。

      图1-15 常见光纤故障的曲线

      1、宏弯

      2、破裂

      3、挤压

      4、异常连接/鬼影

      说明:
      • 鬼影:位置一般为强反射事件距离的整数倍,且没有损耗。消除鬼影:选择短脉冲宽度、在强反射前端(如OTDR输出端)中增加衰减。若引起鬼影的事件位于光纤终结,可"打小弯"以衰减反射回始端的光。
      • 正增益:一些接头会显示为增益器,功率电平似乎增加。正增益是由于在熔接点之后的光纤比熔接点之前的光纤产生更多的后向散光而形成的。事实上,光纤在这一熔接点上是熔接损耗的。实际损耗获取方法:如果在一个方向上测量时看到增益器,则从光纤的另一端进行测量。您将看到在光纤中此点的损耗。增益器和损耗(“平均损耗值”)的差值显示此点的实际损耗。
      • 光纤接续:影响光缆安全的主要是机械损伤,光纤接续损耗大一点并不会影响接续强度,因此我们时候在验收测试中发现,有些点数值确实偏大,大约有1%左右的接头回超标准,并且在多次接续后仍无法降低.在这种情况下,也是可以判断合格的。

使用红光笔检查光纤是否破损

红光笔又称可视故障定位仪、可视故障检测仪。通过发射红光,检查光纤是否存在红光泄露,来定位光纤破损的位置。

背景信息

红光笔可以直接观察到红光泄露的位置,使用方法简单。由于需要现场观察,所以只能定位短距离的光纤破损故障点。

光纤破损常出现在裸纤、盘纤,或者光纤熔接点位置。

注意事项

注意人身安全,切忌裸眼靠近或直视光接口板的激光发送口和光纤接头,禁止强光对准易燃物品。

操作步骤

  1. 把红光笔接到光纤端面,发射红光。
  2. 检测光纤是否存在红光泄漏。如果有红光泄漏说明光纤破损。



  3. 处理红光泄露部分的光纤。

    • 如果光纤弯曲过大,请更换光纤。
      说明:
      光纤盘纤时的光纤弯曲直径要求大于6cm。
    • 如果光纤熔接点处存在气泡,请重新熔接光纤。

清洁光纤接口

由于光纤频繁插拔或者长时间放置未做防尘处理,造成光纤接口不洁,导致接口老化,线路质量下降。因此需要定期清洁光纤接口(包括光纤接头端面、光模块光口、法兰盘),并做好防尘措施。

前提条件

操作前请准备好清洁用品,并仔细阅读“注意事项”说明。

背景信息

光传输系统中使用了大量的光纤连接器件,在维护过程中容易受到污染,即使是显微镜下看到的微小的灰尘颗粒,都会影响光信号的质量,导致系统性能下降,对网络的稳定运行造成隐患。对于相互连接的两个光器件,灰尘颗粒可能破坏光纤表层。即使微小的灰尘颗粒处于光纤接头的包层或边缘,也可能使光纤连接时纤芯不能完全对准,从而影响光信号的质量。

在单模光纤头的一个1微米的灰尘颗粒能够阻挡1%的光,造成0.05dB的损失。不用显微镜,很难看到一个9微米的灰尘颗粒,但是这个颗粒可以把光纤的纤芯完全挡住。所以尽管污染物很小,甚至用肉眼观察不到,但是它可能会堵住光纤头。除了灰尘颗粒,还有其他种类的污染物,也需要清洁,如下所述:
  • 油(通常来自于手上)
  • 空气中水蒸气的凝结残留物
  • 粉末(水或溶剂的蒸发残留物)

如果不清除这些污染物,也会损伤设备,其实这些污染物比灰尘颗粒更难清洁。清洁光器件时,请务必遵循操作步骤。

工具、仪表和材料

  • 光功率计:用于测试光纤接口激光器是否关闭。
  • 无尘棉:用于清洁光纤接头端面的专用清洁棉,材质为长丝绵。
  • 无尘棒:用于清洁光模块光口、法兰盘(适配器)的专用棉棒,包括ф2.5mm和ф1.25mm两种,可以根据接口类型进行选择(SC和FC型使用ф2.5mm的无尘棉棒,LC和MTRJ型使用ф1.25mm的无尘棉棒。)
  • 防尘帽(包括光纤接头、光模块光口、法兰盘的防尘帽)
  • 清洁用品盒:用于存放无尘棉、防尘帽的专用工具。无尘棉和防尘帽要分开存放,不能与其它用品混放。
  • 清洁试剂(分析乙醇):用于清洁光纤接头的试剂。易燃,需安全存放并保持清洁。
  • 光纤端面放大镜:用于检查光纤连接器接头端面的仪器,为400倍显微镜,可以检查端面清洁情况和磨损情况。

对系统的影响

需要关闭光模块电源才能进行清洁操作。此时,光口上承载的业务将全部中断。

注意事项

  • 注意人身安全,激光是不可见光,这与是否佩戴激光防护眼镜没有关系。切忌裸眼靠近或直视光接口板的激光发送口和光纤接头。否则,激光将会对眼睛造成伤害,甚至导致失明。禁止强光对准易燃物品。
  • 无论清洁何种光纤接口,必须关闭光纤接口的激光器再进行清洁操作。
  • 静电放电将会损害设备。对于可插拔的光模块,如果需要插拔光模块进行清洁操作,必须佩戴防静电腕带或者防静电手套。
  • 光器件的防尘帽取下后,必须立即放到清洁用品盒中。不用的防尘帽需放在清洁用品盒或洁净的防静电袋中集中密封保存,并且每季度进行清洗(建议使用超声波清洗仪)。
  • 无尘棉裁剪前必须保证手的干燥和清洁,裁剪后未使用的无尘棉要密封存放在洁净的防静电袋或者清洁盒中。
  • 清洁操作后,不立即使用的光纤接头、光模块光口和法兰盘都必须盖好防尘帽。

操作步骤

  • 清洁光纤接头端面
    1. 在进行检查前,关闭激光器。将待清洁的光纤的两端连接均断开。
    2. 用光功率计测试,确保光纤接口处无光信号发出。
    3. 将单张无尘棉均分裁剪为大小相同的32小块。
    4. 使用干燥无尘棉小方块(两层)沿一个方向擦拭接头端面1次。对于脏污严重的接头,需要将无尘棉小方块(两层)浸少量清洁试剂,沿一个方向擦拭接头端面1次。再更换另一干燥无尘棉,沿一个方向擦拭接头端面1次,保证接头端面干燥。

      说明:
      • 无尘棉只能使用一次,清洁过程中要使用手未接触的部分擦拭。
      • 可以使用光纤端面放大镜检查光纤接头的清洁情况和磨损情况。

    5. 清洁结束后,请勿触摸光纤接头,应立即重新连接光纤两端。若暂时不使用光纤接头,请盖好防尘帽。
    6. 连接完毕后,开启激光器。
  • 清洁光模块光口
    1. 在进行检查前,关闭激光器。将待清洁的光纤的两端连接均断开。
    2. 用光功率计测试,确保光纤接口处无激光。
    3. 如果光模块可插拔,佩戴防静电手套或者防静电手腕将光模块拔出。
    4. 根据光口类型选用不同直径的无尘棉棒蘸上清洁试剂插入光口内部,按同一方向旋转一周擦拭。

      说明:
      SC和FC型使用ф2.5mm的无尘棉棒,LC和MTRJ型使用ф1.25mm的无尘棉棒。

    5. 更换另一干燥的相同型号无尘棉棒插入器件光口,按同一方向旋转一周擦拭。
    6. 清洁结束后,重新连接光纤两端。对于不立即使用的光模块要盖上防尘帽。对于可插拔的光模块,佩戴防静电手套或者防静电手腕将光模块重新插回并固定。
    7. 连接完毕后,开启激光器。
  • 清洁法兰盘(适配器)
    1. 在进行检查前,关闭激光器。将待清洁的光纤的两端连接均断开。
    2. 用光功率计测试,确保光纤接口处无激光。
    3. 根据法兰盘型号选用不同直径的无尘棉棒蘸上清洁试剂插入法兰盘套筒内,按同一方向旋转一周擦拭。

      说明:
      SC和FC型使用ф2.5mm的无尘棉棒,LC和MTRJ型使用ф1.25mm的无尘棉棒。

    4. 换用另一干燥的相同型号无尘棉棒插入法兰盘套筒,按同一方向旋转一周擦拭。

      说明:
      对需要统一清洁的法兰盘最好使用超声波清洗仪集中清洗。

    5. 清洁结束后,重新连接光纤两端。不立即使用的法兰盘要盖好防尘帽。
    6. 连接完毕后,开启激光器。
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更新时间:2019-09-19

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