现在的公司为了应对日趋激烈的市场竞争，都开始不断提高其网络的处理速度，从而保证在公司内部及外部都可以进行有效的信息沟通。不论是刚刚起步的小公司还是位居世界500强的大公司，他们都不仅需要标准的语音服务，而且还会要求邮件收发及其它应用需求的高速数据服务。

但是网络的这种广泛应用也使得用户对带宽的需求，以及对正确的测试及维护方案的需求不断提高。为此，本文将对企业网络，以及采用光时域反射仪（OTDR）来对网络进行测试以保证网络有效运作的主要步骤及参数进行简要的介绍。

常见的光纤网络

随着TCP/IP协议持续得到改进及其处理能力的稳步提升，我们也见证了语音及数据网络两者集成到一起的使用方式。根据应用及覆盖区域的不同，网络可以分为以下几类：传统的LAN、城域网（MAN）、存储区域网络（SAN）及广域网（WAN）。不论对于哪种类型而言，10 G以太网（10 GbE）都开始成为应对持续提高的带宽需求的备用技术。

 
光纤线路上各点所发出的瑞利反向散射将以微弱的信号到达OTDR探测器上，随后将作为光纤衰减被检测出来，如上图所示。

随着设备的成本得到显著降低，10 G以太网的配置现在已经越来越普及，这主要是得益于成本较低且非冷却的光纤，以及垂直腔面发射激光（VCSEL）的广泛采用。与千兆位以太网类似，10 G以太网标准（IEEE 802.3ae标准）也将铜缆及光纤作为主要的传输介质。

 
在光纤出现断裂的地方或在连接器的界面上，光纤的折射率很容易突然改变，这样就会导致菲涅耳反射的产生，它们可以从OTDR曲线上出现峰形而看出，检测过程如上图所示。

电信传输中所用到的光纤是由玻璃制成的，它包括纤芯和包覆层两个部分，由此完全通过内部反射的方式将光信号传输出去。可用于10 G以太网的光纤主要有以下两类：
    单模光纤，其纤芯的直径在8.6微米至9.5微米之间，它在10 G以太网中的1310纳米传输窗口中使用时可达到的最大传输距离为10千米，而在1550纳米传输窗口中还可以达到40千米。单模光纤通常会用在WAN、MAN及SAN当中。
    多模光纤，其纤芯直径为50微米或62.5微米，顾名思义，通过它可以对多模光信号进行同步传输。与单模光纤相比，多模光纤所能够达到的最大传输距离较为有限，同时，由于其中存在较高的模色散及衰减，因而数据的传输速度较低。多模光纤在10 G以太网中的850纳米传输窗口上使用时可以达到的最大传输距离为300米，它常用于大楼、数据中心及中央机房的内部。

光纤的检测和验证

光纤与铜缆一样在安装完成后都需要通过检测和验证以确保它们在必要的地方可以使用。不论这种检测工作是由公司职员还是受雇承包商来完成，这一项都是必不可少的。

在对光纤连接进行验证的时候，所有的光纤、接头及连接器都必须在测试的考虑范围之内。测试光纤连接的基本步骤是使用一种光损耗测定仪（OLTS），它不仅包括常见的便携式光源及功率表，还包括具有数据存储及报告生成功能的自动型双向光纤检测器件。

然而，OLTS测试也有其内在的不足和局限性。首先，OLTS不一定能够检测到光纤连接上的局部故障或问题。例如，当出现连接的总体损耗没有超标，而连接器却存在故障或损耗很高的情形时，OLTS就不能准确的将其检测出来。此外，如果光纤连接没有达到所要求的标准，也没办法通过OLTS对故障进行检测或定位。因此，光纤连接上出现的中断、连接器故障、非正常连接及宏弯就很难得到有效的解决。

然而，OTDR作为另一种不同的设备就可以避免以上这些不足。

OTDR的优势及工作原理

OTDR的价格已经能够为市场广泛接受，同时还具有其它很多的优点。现在的OTDR所具有的更好的检测和验证功能包括能够进行单端测试（只需要一名技术人员就可以完成），显示光纤的信号波曲线，以及可以精确定位细微的损耗、衰减及反射，同时还能够对测试结果进行后处理并自动生成报告，而且还可以将获取的信号值与参考值进行跟踪比较。如果OTDR得到正确的使用，它还可以提供OLTS中涵盖的所有信息。

OTDR的测试原理是它首先通过光纤发出光脉冲，而这些脉冲信号在传输过程中遇到的反射（菲涅耳）及散射（瑞利）随即被传送回测试仪，从而对这些突发事件进行表征。其中的一部分脉冲还会返回至发射端。对发射时间及返回信号到达时间二者之间的差别进行测试，从而可以确定发射端与这些突发事件所处位置之间的距离。

 
但是在选用的发射光源不能充满光纤通道而连接器又未能正确对齐时，如上图所示，偏窄的光束就很难将这种未对准的故障检测出来，如上图所示。

瑞利反向散射在光纤上的每一处都有可能产生。因此对这种反向散射所进行的检测就可以帮助你了解光纤的衰减情况。

相比之下，菲涅耳反射是由光纤反射系数的突变所引起的，它多见于玻璃与空气的界面、断裂处、连接端及光纤端面等地方。如果在OTDR曲线出现峰形就表明出现了这类反射，而且与反向散射相比，反射信号的实际功率通常会更高一些。

OTDR的测试要求

但是并不是所有的OTDR都能发挥同样的作用，也并不是每种OTDR都能够满足各项要求。因此，在购买OTDR之前必须考虑以下几个重要参数：
    动态范围（单位为dB），它决定了OTDR所能测量的光纤距离。它的数值即代表发射端与信噪比等于1的地方之间的距离大小。动态范围越大也不一定就代表越好，这是因为动态范围提高可能需要牺牲其它一些关键参数作为代价。
    测量范围（单位为dB）是一项在规格说明里很少被提及的参数。尽管动态范围的重要性不容怀疑，但是同时你还需要考虑OTDR的测量范围，它是由最初出现反向散射的地方与OTDR仍能正确检测的最远端之间可以插入的最大损耗来决定的。
    信号死区，在利用OTDR对光纤进行检测时，这种现象是很自然就会出现的。打比方说，它就象我们刚从室内走到室外时太阳光线使我们刺眼而看不清任何东西的反应一样。与此相似，死区会由于反射事件（例如连接器所在处）产生很高的菲涅耳反射而使OTDR检测器无法正常工作。

事件死区是可供OTDR检测出来的两个光纤事件之间的最短距离。它代表了OTDR在检测完一个反射事件后对另一个反射事件进行检测时需要的最短距离。事件死区通常是由光纤在某个跨距范围内的各种反射事件引起的。在对OTDR的事件死区进行检测时，通常会用到最短的脉冲宽度，这是因为只有这样才能得到最短的事件死区。

理论上来说，30纳秒的脉冲宽度可以得到3米的事件死区，因为在OTDR的应用领域，脉冲的宽度可以被认为是3米。其它的一些参数，例如接收器电路的电带宽也可能对事件死区产生影响。相似的，待测反射事件的强度也是一项影响因素，一个强反射事件（例如高于20 dB）可能会使检测器的电路放大器饱和而需要更多的时间才能恢复，因而会使事件死区增大。

衰减死区代表的是OTDR在检测完一个反射事件后对一个非反射事件进行检测时要求的最短距离。该区域是出现在最初连接之后及光纤跨距上所有反射事件之后的一种物理现象。

在含有反射系数高达-20 dB的连接器的多模网络当中，具有高反射系数的测试功能对于OTDR而言至关重要。在出现如此高反射系数的条件下，为了正确检测出连接器的损耗，OTDR的检测器必须在反射系数达到一定数值例如-18 dB时不会饱和。

受控的发射条件也要求OTDR具有特定的性能特点。“受控发射条件”指的是要确保多模光纤的纤芯被正确的通入了光线。另外的两种情形是光线的宽度过大和过小。在光线过宽的发射条件下，过多的光线通过光纤向外传输，而其中大部分都在第一个连接器处被反射回来；而在光线过窄的情形中，光线主要集中在光纤纤芯中，因而所传输的光线数量不足，这样会造成纤芯内的光线分布不均且不完全。

光线过窄时会出现的问题是对有些损耗无法进行准确检测。例如，如果两个连接器未正确对准，而OTDR的光源信号量又不足，同样可能会出现没有能量反射回来及损耗的情形。因而，OTDR就无法对这种故障进行检测。为此，要想对这类损耗进行正确的检测和定位，OTDR就必须对发射条件进行控制使之符合要求。这类条件与标准的OLTS步骤也必须能够等同，后者是先使用一个宽度过大的光源，如果网络中采用的是50微米的光纤，紧接着在一个直径为25毫米的圆柱体上进行五次转动，而对于62.5微米光纤而言，所用的圆柱体直径为20毫米。

OTDR具有多重测试功能

为了使OTDR成为一种可靠且实用的工具，它不仅要具有良好的规格，而且还应具备强大的功能，主要包括以下几种：
    可同时应用于多模和单模光纤，一个好的企业网络型OTDR应该能够适用于两种光纤模式。
    供新手使用时可以进入自动模式，通过这项功能可以在用户对光纤没有深入了解的情况下也同样可以进行测试。
    在专业人员使用时能够进入高级模式以满足特定的要求，这类模式中设置了尽可能多的参数可供重复配置，从而可以使用户进行特定的测试以满足特殊要求。
    具有后处理的功能，这对那些需要将测试结果存储起来以备日后分析的人员来说至关重要。
    能够自动生成报告，通过这项功能可以自动生成各种自定义的报告格式，其中可以包含所有的关键信息，以及每根被测光纤所对应的OTDR曲线。

在短距离企业网络当中，对第一个和最后一个连接器的测试尤为重要。在光纤连接中，光损耗通常是由连接器、接头、宏弯及光纤衰减造成的。而在远距离或城域网当中，所有这些因素都会对传输造成显著的影响。相比之下，短距离传输例如企业网络中经常可见的50米传输距离中的光纤衰减并不会具有很明显的影响力。

除非光纤当中有宏弯存在，否则连接器都会是光纤损耗的主要来源。这就是为什么对它们的测试会如此至关重要。在很多情况下，却只对两个连接器进行检测。其中，基本上都是对线路中的第一个和最后一个连接器进行准确的检测。

为了准确得出这两个连接器的测试结果，必须在第一个连接器之前和最后一个连接器之后安装上发射光缆卷轴（LCR）。这对于保证损耗的测试结果的正确性至关重要，主要是因为必须保证在待测连接器之前和之后的足够距离范围内存在瑞利反向散射。通常，对于任何类型的脉冲而言，100米至200米的距离都足以进行LCR测试。

为了能够使测试效率提高，一些用户更倾向于同时对两根光纤进行测试。这就要求在两根光纤之间进行循环连接。同样，为了能够对连接器进行正确检测，还必须在两根光纤之间使用一个LCR。

OTDR在测试仪器中的特殊地位

随着更高容量的个人网络不断涌现，对它们进行全面系统的检测以确保其具有最佳的可靠性非常重要。对于光纤网络而言，有很多不同的测试方法都能够达到这个目的，但是由于OTDR可以提供更多的信息及更强的故障排除功能，因而成为这类测试仪器中的首选。


图1

瑞利反向散射

OTDR激光

    耦合器

OTDR探测器

图2

菲涅耳反射

OTDR激光

    耦合器

OTDR探测器

图3

发射光不足的问题

在发射光不足的情况下进行的测试

尽管光纤连接器未对准但也能通过插入损耗的测试