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摘要：本文通过介绍基于PON技术的FTTX组网和构架，及在PON的开通和日常维护中常用的仪表的使用原理、性能以及各自适用的场景，结合在实际工作中的PON接入建设过程中和日常故障处理的经验，总结了PON网络测试的方法、手段和要点，对于运营商建设开通业务、日常维护和故障处理有一定借鉴作用。
关键词：PON；仪表；测试
中图分类号：TP303 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 19-0000-01
PON Technology Applications in Optical Network Testing
Yuan Yuan
(Changsha Branch,Hunan Tietong,Changsha410001,China)
Abstract:This paper describes the FTTX network based on PON technology and architecture,and the opening of the PON and routine maintenance of the use of instruments commonly used in principle,performance,and their respective application scenarios,combined with practical work in the process of building the PON access and daily troubleshooting experience,summed up the PON network testing methods,tools and points,for the opening of business operators,construction,maintenance and troubleshooting have a reference.
Keywords:PON;Instrument;Test
一、PON技术及ODN网络简介
基于PON的FTTX（Fiber-to-the-X，光网络接入）技术，以其高带宽、大容量、低损耗、全业务支持、无需另设机房的特点，目前已经受到各运营商的青睐，正步入快速发展和大规模部署阶段。PON（Passive Optical Network无源光网络），是指在安装于中心控制站的光线路终端（OLT）和安装于用户场所的光网络单元（ONUs）之间是光分配网络（ODN），其突出优点是不含有任何有源电子设备，所有的信号处理功能均在运营商局内和用户宅内的设备完成。
二、PON测试相关仪表
任何光纤网络的目的都是进行高速、无差错数据传输。而测试仪表的突出作用在于在网络安装、维护过程中进行充分的测试，及早发现有问题的接头、弄脏或损坏的连接器以及其他有故障的元件，尽可能避免造成服务中断，从而最大限度地减少费用高昂且相当耗时的故障诊断工作。在光网络的测试中，适用的测试仪表有很多，比如光功率计、稳定光源、光万用表、光时域反射仪（OTDR）和可分隔波长的PON功率计等。稳定光源用来对光系统发射已知功率和波长的光。对于现成的光纤系统，可将系统的发射端机当作稳定光源。如果没有端机或端机无法工作，则需要稳定光源和光功率计配合使用。光功率计比较常见，用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。
可分隔波长的PON功率计兼具普通功率计的功能，但同时可测量到1310nm、1490nm、1550nm三种波长的光功率，并且能实现光功率的在线测试和能够正确测试突发信号光功率。光万用表是将光功率计和稳定光源组合在一起的测试工具，能够测试单纤接收光灵敏度。OTDR是利用瑞利散射和菲涅尔反射原理，通过沿光纤发送高功率光脉冲并测量每个光器件和光学故障引起的反射返回所用的时间和光损耗，来确定每个独立器件，包括连接器接头损耗、熔接点损耗、耦合器损耗和故障点之间的距离和每段损耗的详细损耗图。
三、具体测试情况分析
（一）PON的初期安装阶段
理想情况下，每施工完一部分后都应对PON进行测试，具体如下：
1.双向OIL（光插入损耗）测量。可以使用光功率计结合稳定光源，对分段光纤逐段测试。光缆的损耗大约是１dB/KM；法兰盘接头损耗大约是１.５dB/个；光纤（含设备尾纤）接头约０.１dB损耗，可忽略不计；那么可以估算一下，比如某工程的３KM长的光缆路由经过了一个光交接箱的跳接，损耗约为６dB。如果实际损耗远大于这个值，则说明光缆有严重损伤或者接头质量有问题。2.双向的PON单元光损耗测量（从机房ODF架到光分路器的每一个输出端口）。分光器固有的损耗取决于分光比例，１：４的分光器大约是８dB，输出端口每增加一倍，则相应增加３dB的损耗；一旦光缆安装好了，就应该用OTDR从中心局ODF架到光缆末端之间完成端到端测试。这一段的测试很重要，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（熔融接头）和分光器，OTDR能够显示详细的链路特性图，可以对链路上的每一个元素进行定位和描述。3.OLT安装后测试。在机房ODF架上，直接在OLT的PON口输出端，用波长隔离的PON功率计测量所有波长上的光功率。4.在PON中加入一个新的ONT时，应该在皮线光缆或ONU设备尾纤处对上行和下行光功率进行测量，首选的仍然是波长隔离的PON功率计，它可以直接连接到网络中，并不影响ONT与OLT之间的正常光通信。
（二）PON的后期故障诊断阶段
PON中的故障诊断包括对故障源的定位和标识，是一个涉及到多个因素的综合技术，必须通过受影响的ONT的范围来定位故障。如果在OLT和分光器之间有断点或衰减过大，那么与这个分光器连接的所有ONT都将受到影响。这种情况下，适合使用OTDR来测试。因为OTDR测试是一种单端全程测试方法，能够描绘出的整段光纤内信号的强弱和状态，缩短人工操作的时间，减少故障的延时，但缺点是设备购置昂贵，依赖高性能分析软件，并要求操作人员具有较高的技术水平，非常熟悉光缆径路，能够从性能图上分析出故障点。
如果网络中某一处的光纤弯曲或者连接器不清洁而导致光功率损耗，可能只会导致部分ONT会受到影响。由于光缆的衰减与长度成正比，距离较远的ONT接收到的下行光信号比距离近的ONT接收到的信号弱，同样，ONT发出的上行光信号到达局端的接收端口时也弱。这类故障，可以通过波长隔离的PON功率计来处理，因为它具有可以直接连接到网络中进行测量，不影响上行和下行光信号的传输；可以同时测量所有波长的功率；可以检测光信号的突发功率；可以插入到网络中的任何一点进行故障诊断，而不会影响其它已开通业务的特点。另外，这种情况也可以用光万用表逐段测量由OLT发送的光功率在ODF、光交箱、分光器、终端盒等网络节点处的衰减是否达到设计理论值要求，从而分段判断故障。
四、结束语
目前，PON产品的开发以及测试面临巨大的挑战，而且随着技术的发展，这种挑战还将继续存在。本文结合了在实际工作中的PON接入建设工程和日常光纤网络故障处理的经验，总结了用于光纤网络测试的各种常用仪表的性能、特点及测试手段，希望在工程建设和故障处理时起到积极作用。限于本人经验和水平不足，不当之处请批评斧正。
参考文献：
[1](加)Andre Girard.FTTX PON技术与测试[M].人民邮电出版社,2007,7
[2]原荣.光纤通信[M].2002
[3]Geneva.ITU-T G.983.4 a broadband optical access system with increased service capability using dynamic bandwidth assignment.2001,11.1
关键词：PON；仪表；测试
中图分类号：TP303 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 19-0000-01
PON Technology Applications in Optical Network Testing
Yuan Yuan
(Changsha Branch,Hunan Tietong,Changsha410001,China)
Abstract:This paper describes the FTTX network based on PON technology and architecture,and the opening of the PON and routine maintenance of the use of instruments commonly used in principle,performance,and their respective application scenarios,combined with practical work in the process of building the PON access and daily troubleshooting experience,summed up the PON network testing methods,tools and points,for the opening of business operators,construction,maintenance and troubleshooting have a reference.
Keywords:PON;Instrument;Test
一、PON技术及ODN网络简介
基于PON的FTTX（Fiber-to-the-X，光网络接入）技术，以其高带宽、大容量、低损耗、全业务支持、无需另设机房的特点，目前已经受到各运营商的青睐，正步入快速发展和大规模部署阶段。PON（Passive Optical Network无源光网络），是指在安装于中心控制站的光线路终端（OLT）和安装于用户场所的光网络单元（ONUs）之间是光分配网络（ODN），其突出优点是不含有任何有源电子设备，所有的信号处理功能均在运营商局内和用户宅内的设备完成。
二、PON测试相关仪表
任何光纤网络的目的都是进行高速、无差错数据传输。而测试仪表的突出作用在于在网络安装、维护过程中进行充分的测试，及早发现有问题的接头、弄脏或损坏的连接器以及其他有故障的元件，尽可能避免造成服务中断，从而最大限度地减少费用高昂且相当耗时的故障诊断工作。在光网络的测试中，适用的测试仪表有很多，比如光功率计、稳定光源、光万用表、光时域反射仪（OTDR）和可分隔波长的PON功率计等。稳定光源用来对光系统发射已知功率和波长的光。对于现成的光纤系统，可将系统的发射端机当作稳定光源。如果没有端机或端机无法工作，则需要稳定光源和光功率计配合使用。光功率计比较常见，用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。
可分隔波长的PON功率计兼具普通功率计的功能，但同时可测量到1310nm、1490nm、1550nm三种波长的光功率，并且能实现光功率的在线测试和能够正确测试突发信号光功率。光万用表是将光功率计和稳定光源组合在一起的测试工具，能够测试单纤接收光灵敏度。OTDR是利用瑞利散射和菲涅尔反射原理，通过沿光纤发送高功率光脉冲并测量每个光器件和光学故障引起的反射返回所用的时间和光损耗，来确定每个独立器件，包括连接器接头损耗、熔接点损耗、耦合器损耗和故障点之间的距离和每段损耗的详细损耗图。
三、具体测试情况分析
（一）PON的初期安装阶段
理想情况下，每施工完一部分后都应对PON进行测试，具体如下：
1.双向OIL（光插入损耗）测量。可以使用光功率计结合稳定光源，对分段光纤逐段测试。光缆的损耗大约是１dB/KM；法兰盘接头损耗大约是１.５dB/个；光纤（含设备尾纤）接头约０.１dB损耗，可忽略不计；那么可以估算一下，比如某工程的３KM长的光缆路由经过了一个光交接箱的跳接，损耗约为６dB。如果实际损耗远大于这个值，则说明光缆有严重损伤或者接头质量有问题。2.双向的PON单元光损耗测量（从机房ODF架到光分路器的每一个输出端口）。分光器固有的损耗取决于分光比例，１：４的分光器大约是８dB，输出端口每增加一倍，则相应增加３dB的损耗；一旦光缆安装好了，就应该用OTDR从中心局ODF架到光缆末端之间完成端到端测试。这一段的测试很重要，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（熔融接头）和分光器，OTDR能够显示详细的链路特性图，可以对链路上的每一个元素进行定位和描述。3.OLT安装后测试。在机房ODF架上，直接在OLT的PON口输出端，用波长隔离的PON功率计测量所有波长上的光功率。4.在PON中加入一个新的ONT时，应该在皮线光缆或ONU设备尾纤处对上行和下行光功率进行测量，首选的仍然是波长隔离的PON功率计，它可以直接连接到网络中，并不影响ONT与OLT之间的正常光通信。
（二）PON的后期故障诊断阶段
PON中的故障诊断包括对故障源的定位和标识，是一个涉及到多个因素的综合技术，必须通过受影响的ONT的范围来定位故障。如果在OLT和分光器之间有断点或衰减过大，那么与这个分光器连接的所有ONT都将受到影响。这种情况下，适合使用OTDR来测试。因为OTDR测试是一种单端全程测试方法，能够描绘出的整段光纤内信号的强弱和状态，缩短人工操作的时间，减少故障的延时，但缺点是设备购置昂贵，依赖高性能分析软件，并要求操作人员具有较高的技术水平，非常熟悉光缆径路，能够从性能图上分析出故障点。
如果网络中某一处的光纤弯曲或者连接器不清洁而导致光功率损耗，可能只会导致部分ONT会受到影响。由于光缆的衰减与长度成正比，距离较远的ONT接收到的下行光信号比距离近的ONT接收到的信号弱，同样，ONT发出的上行光信号到达局端的接收端口时也弱。这类故障，可以通过波长隔离的PON功率计来处理，因为它具有可以直接连接到网络中进行测量，不影响上行和下行光信号的传输；可以同时测量所有波长的功率；可以检测光信号的突发功率；可以插入到网络中的任何一点进行故障诊断，而不会影响其它已开通业务的特点。另外，这种情况也可以用光万用表逐段测量由OLT发送的光功率在ODF、光交箱、分光器、终端盒等网络节点处的衰减是否达到设计理论值要求，从而分段判断故障。
四、结束语
目前，PON产品的开发以及测试面临巨大的挑战，而且随着技术的发展，这种挑战还将继续存在。本文结合了在实际工作中的PON接入建设工程和日常光纤网络故障处理的经验，总结了用于光纤网络测试的各种常用仪表的性能、特点及测试手段，希望在工程建设和故障处理时起到积极作用。限于本人经验和水平不足，不当之处请批评斧正。
参考文献：
[1](加)Andre Girard.FTTX PON技术与测试[M].人民邮电出版社,2007,7
[2]原荣.光纤通信[M].2002
[3]Geneva.ITU-T G.983.4 a broadband optical access system with increased service capability using dynamic bandwidth assignment.2001,11.1