FTTX光纤线路常见故障查找与定位

张喜云++左利钦

摘要：近年来，为突破原铜线接入网带宽的“瓶颈效应”，我国网络运营商纷纷建立了以光纤线路为主的用户接入网络，以更好地满足用户的网络带宽需求，以及提供更多的业务承载能力。但随着FTTX光纤线路的大量敷设与使用，其线路通信的安全性与可靠性已越来越受到人们的广泛关注。该文从FTTX光纤线路常见故障类型及原因出发，并结合应用实例，着重就光纤线路常见故障查找与定位技术的应用进行了探索与研究。

关键词：FTTX光纤线路；故障查找；故障定位

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）33-0046-02

FTTX光纤线路是指在接入网络中，全部或部分采用光纤作为传输介质，以此构建的光纤用户环路，也是实现用户高性能宽带接入的一种解决方案。根据ONU（光网络单元）设置点的不同，目前FTTX光纤线路主要分为FTTH（光纤到户）、FTTB（光纤到楼）、FTTC（光纤到路边）等几种类型。在FTTX光纤线路使用的过程中，受外力因素、自然灾害、自身老化等因素影响，都非常容易受到损害，而导致线路传输中出现严重误码或中断等问题。因此，为确保光纤线路通信的安全与可靠，必须采取有效的故障查找与定位技术，以缩短故障查找与定位的时间，确保故障修复的及时性。

1 FTTX光纤线路常见故障类型及原因

1.1 常见故障类型

FTTX光纤线路常见故障类型，主要分为一般性故障、全阻故障和重大故障这三类。

其中，一般性故障是指影响面较小，未造成重大危害的故障，通常要求一般性故障的12芯光纤的修复时间不得超过6小时，12～24芯和24芯以上的光纤修复时间分别不得超过12h和24h；全阻故障则是指光纤的通信全部阻断，或者同一光纤中备用系统的倒通时间超过10min；重大故障则是指光纤线路在通信期间，对正常通信业务造成严重阻碍的故障。

1.2 故障原因分析

1）外力因素

外力因素主要有：挖掘、技术操作错误、车辆损伤、射击等。其中，过度挖掘、技术操作失误是导致光纤线路故障的最主要的两个原因，占据了总故障原因的70%以上。技术操作失误包括了光纤连接不牢、光纤弯曲半径过小、光纤被划伤等。

2）自然灾害

自然灾害包括了火灾、洪水、雷击、鼠害、鸟啄等。其中，又尤其以鼠害的危害最大，无论是地下敷设光纤或是架空光纤都会受到鼠害的威胁。

3）自身因素

自身因素是指质量问题或自然老化而导致光纤断纤。这是由于光纤主要是由于塑料纤维和玻璃所拉制而成，受时间推移或质量问题影响，会逐渐因老化而断纤。

2 FTTX光纤线路故障点的定位技术

2.1 光纤故障定位技术概述

目前，应用于FTTX光纤线路故障点的定位技术，主要包括了光功率监测技术、红光激光笔技术以及光时域反射测量技术这三种。其中，光功率监测技术，也是我国应用最早的故障定位与检测技术，它主要是通过所监测到的信号光功率，以判定线路是否出现故障；而红外激光笔技术，则是利用红光的高度敏感性，通过半导体激光器发射红光以探测故障位置或高损耗位置，并通过呈现红色的亮斑以定位故障点，它主要用于较短距离的光纤故障定位检测。

而光时域反射技术，则主要是基于光时域反射仪（OTDR）的一项技术应用，它也是目前我国最为成熟、应用最为广泛的一项故障定位技术。因此，在本文中，将着重分析与探讨OTDR在FTTX光纤线路故障定位中的应用。

2.2 OTDR的功能结构与定位原理

1）功能与结构

光时域反射仪（OTDR），也被称为光脉冲测试器，它既可以用于定位光纤故障点位置，也可用于测量光纤插入损耗、反射损耗、光纤长度等多种用途，具有体积小、功能多、操作简便等优点，因此是当前光纤线路施工与维护工作中不可或缺的重要仪表设备。OTDR的结构原理图，详见下图1所示。它主要由脉冲发生器、光定向耦合器、E/O转换器、信号处理器以及显示器等元件所组成。

2）故障定位原理

OTDR的故障定位原理，是通过发射脉冲光作为故障探测信号，脉冲光在传播过程中会由于“瑞利散射”和“菲涅尔反射”产生光脉冲，经过电信号放大、改善信噪比处理后，由OTDR显示屏所呈现的波形，即可确定出被测光纤的故障点位置、光纤衰耗、光纤长度等等。在实际故障定位时，OTDR所测定的故障距离，可用下列方程式进行表达：

[L=L1-nL2/1+P-nL3-L4-L51+r] （1）

在式（1）中，L是指OTDR的测试点到故障点之间的地面距离，单位为m；L1是指测试点到故障点之间的光纤长度，L2是指接头处光纤的盘留余长，L3是指接头处光缆的盘留余长，单位均是m；n是指测试点到故障点之间的接头数，P是指光纤在光缆中的富余度或绞缩度，具体值通常用厂家提供，r是指光缆敷设时的弯曲率，架空光缆通常取值r=0.5%，直埋敷设光缆则取值r=0.7%～1%；[L4]是指测试点到故障点之间光缆各种盘留的余长总和，[L5?]是指测试点到故障点之间光缆S形敷设增加的长度总和，单位均为m。

2.3 OTDR的具体定位方法

1）一般性故障定位

光纤线路一般性故障，多为部分光纤出现阻断。在利用OTDR故障定位时，应首先精确调整OTDR的波长、脉宽以及折射率等，使仪器参数与被测光纤的纤芯参数相同，以尽量减少测试时的定位误差。

通过OTDR显示器中的曲线图，如果故障点具有明显的菲涅尔反射峰时（如下图2），且通过核对光纤线路图，发现测定故障点与光纤某一接头距离相接近时，则可初步判定为光纤接头盒内故障。这是由于盒内光纤断裂多表现为小镜面性断裂，曲线图将出现较大的菲涅尔反射峰。而如果故障点与光纤接头的距离相差较大时，则可初步判定为缆内故障。

2）全阻故障定位

对于光纤全阻故障，利用OTDR进行故障的定位则相对较为简单。由于全阻故障多是由于外力挖掘、自然因素等原因所导致的，首先可利用OTDR将故障点与局（站）之间的距离测定出，以确定故障点的地理位置，然后再由巡线员沿线查看，通常就能发现故障点。如果无法找到，再利用上式（1）中的方法精确计算，以定位故障点。

3 FTTX光纤线路故障查找的方法

当利用OTDR定位以后，维护人员应结合光纤的余留情况、路由走向以及光纤线路竣工图确定故障点大致位置，然后再通过沿线巡视以查找故障。随着近年来，科技发展与进步，为进一步提升FTTX光纤线路故障定位时的效率与精度，我国已普遍采用了GPS巡航系统（如下图3），该系统能将OTDR所测定的数据进行汇总与计算，并在系统界面中显示中具体故障点位置，从而方面了维护人员故障点的快速查找。

3.1 外力因素造成的线路故障查找

因外力因素、自然因素，如挖掘、车辆损伤等所造成的光纤故障，通常情况下线路会出现数芯断裂或全芯断裂。在对这类故障查找时，既可以由OTDR进行定位，以获取故障光纤的长度，并结合光纤的余留情况以及路由走向，大致推断出故障点的范围，然后再沿线巡视查看；也可以由GPS巡航系统给出的故障点位置直接进行

在故障查找时，一是应注意到故障区域路面是否存在明显的施工痕迹；二是应注意检查人井内的光纤情况，这是由于近年来大力通信管线建设，在施工中往往出现误碰、误伤等问题。尤其是对于接头盒内光纤断裂故障的查找，由于OTDR的定位一般存在着误差，因此在查找时千万不要贸然打开接头盒，以避免因开盒而导致光纤刮坏、碰坏，而是应当首先对接头盒附近的光纤情况进行检查。

3.2 自身因素造成的线路故障查找

因光纤自然老化、质量原因等因素，光纤线路出现自然断裂的现象也时有发生。虽然这类故障的发生率较低，但是查找起来却非常困难。针对这类光纤故障问题的查找，应利用OTDR从光纤的两端进行双向定位测试，以详细弄清楚断纤发生在哪一段光缆内，发生在哪两块标石之间等等，以缩小故障点的查找范围，然后再逐一查找修复。但通常情况下，由于这类故障查找困难，一般采用了割接换段的方式来修复。

4 应用实例分析

以某FTTX光纤线路的故障查找与定位为例：

4.1 故障定位实例分析

该故障光纤的长度为16.106km，光纤中间段的接头点位置分别为2.966km、6.015km、9.104km、12.030km、15.165km这五个点位，详见下图4所示。在故障光纤线路的ODF架线处侧，采用OTDR对故障点的位置进行定位计算。

图4 某FTTX光纤线路故障定位示意图

首先，根据定位原则选取最近接头点进行定位计算，即故障点距离第5接头点的光纤长度为：

16.106-15.165=0.941m （2）

由于已知该故障光纤的绞缩度为1%，则可得出故障点距离第5接头点的光纤皮长为：

941÷（1+1%）=932m （3）

去掉已知的第5接头处余留光纤8m，则故障点距离接头光纤敷设皮长为：

932-8=924m （4）

由于该光纤线路是以地下直埋线路为主，取光纤敷设时的弯曲率为0.7%，则故障点与第5接头的地面位置间距即可得出：

924÷（1+0.7%）=917m （5）

4.2 故障查找实例分析

通过OTDR定位得出故障点与第5接头的地面距离以后，结合光纤线路竣工图，得出故障点在第9标石附近。由维护人员进行沿线巡视查看，结果在第9标石附近17m处发现现场有回填痕迹，经现场故障查找，判定是人为故意挖断，而导致的光纤断裂故障。维护人员针对故障采取了紧急抢修修复措施，并向当地公安机关报案。

5 总结

笔者从FTTX光纤线路常见故障类型及原因出发，并结合具体应用实例，就光纤线路常见故障的定位与查找技术的应用进行了探索与研究。近年来，随着OTDR技术、GPS巡航系统等高新技术，在光纤故障查找与定位中的广泛应用与普及，不仅极大提高了故障定位的精度与效率，而且缩短了故障查找的时间，从而有力确保了光纤线路故障修复的及时性，保证了光纤线路通信的安全与可靠。

参考文献：

[1] 张维东. 光缆线路故障的定位[J]. 电信技术， 2012（11）.

[2] 王春莉. 光缆线路的常见故障处理分析[J]. 信息系统工程， 2014（8）.

[3] 黄嘉盛. 基于光纤传感技术的电力电缆故障点定位的研究[D]. 广州：华南理工大学， 2013.

[4] 陈瑜. 光纤总配线架在FTTX网络中的应用[J]. 硅谷， 2012（22）.