浅谈城区HFC分配网中光纤传输衰减的测试

摘 要：随着有线电视事业的飞速发展，现已建成光缆为干线传输介质，同轴电缆为分配网的光纤电缆混合网，即HFC、网络是比较经济可行、高质量的宽带接入网。

关键词：光缆、光纤电缆混合网

随着有线电视事业的飞速发展，我县城区与1993年建设的300MHZ有线电视网络，经过2002年6月至2003年6月近一年的网络改造。现已建成以光缆为干线传输介质，同轴电缆为分配网的光纤电缆混合网（Hybird Fiber Coaxial）即HFC。网络是比较经济可行、高质量的宽带接入网。为了确保HFC分配网的技术管理和维护质量，首先要了解光纤线路传输衰减的产生原因和计算程序，用常用的两种光纤测试设备对传输线路衰减进行测试。下面浅谈我县域区HFC分配网中光纤传输衰减的测试。

1 光纤线路传输衰减值的计算

在有线电视宽带接入网内HFC主干传输网中，或者在HFC分配传输网中，光信号在光纤传输线路上的传输损耗，是光纤的传输特性。以下对HFC分配网络设计值和实测值进行分析，确定光纤线路损耗计算程序。应根据光纤传输衰减特性，利用光纤传输损耗设计值的计算公式进行计算。如前端至每个光节点光路损耗的计算公式为：

L=Ad_0.02n+0.5+0.5+1+(-2dBm)(1)

式中：a为1310波长单模光纤损耗为0.35Dbm/km；若采用1550nm波长式中a的单模光纤损耗取0.2dBm;D为光纤路径长度，单位Km;n为熔结头数，0.02为熔结点损耗0.02dBm;1为常规预留系统余量1dBm;-2dBm为光接收机输入功率为-2dBm(也可0dBm或-1dBm)。

根据（1）式计算出来的每个HFC光节点的传输损耗功率，是光纤传输衰减测试的依据。HFC网络设计完成，然后按设计施工。当前端至每个光节点施工结束，必须对光纤传输损耗是否在设计允许范围内、光缆工程质量优劣、光发、光收设备优劣进行检测，验收测试前端至每个HFC光节点的各项技术指标，列表记录存档。在光缆各项传输技术指标中，光路损耗是全程验收测试中最重要的一项技术指标，为今后光纤线路维修提供了必要的数据。对光缆前端AM调制器而言，主要是依靠提高视频信噪比SNR的记法来提高前端的C/N值。在光纤系统中，其CTB指标除了与频道数N密切相关外，还与其光发射机、光接收机有关。CSO值在光纤系统中显的尤为重要，因为CSO失真是属于二阶失真，是一主要失真指标。所以光纤系统的CSO、CTB指标主要由光发射机决定，因而光发射机的选型显得特别重要。光接收机是决定系统内C/N比的关键，以光接收机输入功率-2dBm作典型值时，光接收机所接收到的光功率每减小1dBm,则链路C/N比基本上劣化1dBm,反之亦然。依上所述，CSO、CTB由光发射机决定，而C/N比由AM调制器决定，链路C/N由光发射机输入功率决定上。若测试每个HFC光节点光接收机的输入功率，便知道前端至每个HFC光节点光接收机输入端的全程光纤线路损耗功率。可采用全程光路损耗的计算公式求得。其计算公式为：

P损=P出-P收（2）

式中：P损为前端至每个光节点光路传输损耗功率；P出为至光接收机输入端的光发射机功率；P收为光接收机的输入功率，单位统一为mw。

对HFC分配网中光纤传输衰减，经工程计算设计再由仪器（功率计）检测，就可得出某一光节点传输衰减值。

2 用光功率计测试HFC分配网

用来测量光设备和光纤传输网中光功率值的一种仪器，叫光功率计。

在HFC分配网中我们通常要测量的是光发射机输出光功率、光分路器的出口光功率、光接收机的输入光功率。

上图是我县星型HFC分配网结构图（其中的一部分）。被测光纤全程长度为6Km，每2Km有一个光节点，全程共有4个熔节点，代入公式（1）得：

L=aD+0.02n+0.5+0.5+1+(-2dBm)

=0.35*6+0.02*4+0.5+0.5+1+(-2)

=2.18（dBm）=1.65mw

式中1.65mw是县有线机房光发后经光6分路器后送给万兴达厂区招待所的光功率（P出）。接着在光接收机输入端用光功率计测量尾纤输出的光功率P收。其方法是把光接收机输入端连接器插头（FC/APC）接入光功率计传感器上，测得光功率为-1.15dBm, 1.15dBm=0.767mw。代入公式：

P损=P出-P收=1.65mw-0.767mw=为0.883mw。式中P损为0.883mw是HFC光节点全程光路损耗值。再从光功率计在光接收机输出端测量的光功率看，测得实测值为――1.15dBm,这是因为设计时系统有1dBm预留，基本上还是符合设计指标，满足光接收机-2dBm接收功率。验收时应把HFC光节点的测量数据登记后存档。以上所述是HFC分配网的HFC光节点处测量全程光路损耗功率的办法，这种测量办法经常用于光缆的维护和检修之中。

3 用光时域反射仪（OTDR）测试HFC分配网

在光缆工程施工结束时，或者HFC分配网验修时，如在HFC光节点光接收机输入端用光功率计测试输入光功率超出设计范围，接收光功率不够，光路损耗值增加，就用光学时域反射仪（OTDR）测试光线路损耗增加所在的部位。光时域反射仪（OTDR）的功能：能够正确地测出光缆长度、光纤损耗值、光纤熔接头损耗值、光纤故障点位置等。现在一般采用的光学时域反射仪，它的基本原理是一样的，即它的脉冲输出进入被测光纤传输时，光脉冲在光纤传输中所引起的散射光中有部分会沿着光脉冲传输光相反的方向返回始端；利用它的时基来直观反映反回光功率的曲线变化程度。若用TFS3031微型光学时域反射仪，其性能：分辨率高；损耗分辨率为0.001dB,距离分辨率为0.25米；有35dB的动态范围；机器精度高，有15米的损耗盲区，5米的时间盲区；显示测量范围距离是0.001km至240Km；损耗是0.01dB――22 dB。若用PK/YOrK7500便携式光时域反射仪，其性能为分辨率高；有40dB的大动态范围；机器精度高，有20m的损耗盲区，5m的时间盲区，用OTDR检测的曲线，能真实细致反映光缆线路中情况。它采用触摸屏，自动测试单键设计以及窗口式软件和画中画功能，使用操作简单方便。它的测试连接如下图：

把光分路器输出的尾纤头从法兰盘上取下，跳线两端 的尾纤头，分别接入光时域反射仪的输出端和被测光路，然后接通光时域反射仪电源。自动测试单键置开位置，OTDR输出的光脉冲信号向被测光纤传送，光脉冲信号在光纤内传播，由于光信号在光纤传输中的衰减特性，会产生瑞利散射，其散射的一部分光返回始端，根据返回始端到达时间区域早晚和返回光功率变化情况，利用高分辨率和采样点，进行快速信号处理，在显示屏上显示测试曲线。它反映光纤线路中各种情况。屏幕上显示曲线的纵坐标表示反射光功率衰减变化情况，纵坐标表示时间区域光纤长度。用OTDR可以自动测试显示出光纤路由的接头点或故障点，及光纤的任意两点间的距离。工程验收或故障处理、测试，都要搞好记录，对一些重要数据要搞好存档，以备后用。总之光时域反射仪测试曲线真实细致地反映了光缆线路中各种情况，在曲线上反映光纤传输质量，同时能显示测出曲线上的任意点的损耗和任意两点间的距离，是测试光纤传输衰减特性和判断光缆故障位置的最好帮手。

为了确保我县城区新建的HFC分配网络稳定、可靠、高质量传输，应十分重视网络的维护。光纤线路传输衰减的测试尤为重要，是检验设计值正确与否的关键，是处理光线路故障的重要手段。新建的我县HFC分配网络，要配备必要的测试仪器，保证维护质量，最大限度的发挥HFC宽带网络的传输功能，进一步搞好多功能开发，更好地为辽阳县人民服务。