СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕРЬ ОПТИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ НА КАБЕЛЬНОЙ ВСТАВКЕ ПРИ РЕМОНТЕ ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ НА СМОНТИРОВАННОМ ЭЛЕМЕНТАРНОМ КАБЕЛЬНОМ УЧАСТКЕ Российский патент 2001 года по МПК G01R31/08 G01R31/00 G02B6/46 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения потерь оптической мощности на кабельной вставке при ремонте оптического кабеля на смонтированном элементарном кабельном участке.

Известен способ [1] определения потерь оптической мощности в соединении оптических волокон при монтаже оптического кабеля, заключающийся в том, что потерь оптической мощности в соединении оптических волокон потери оптической мощности в соединении оптических волокон как разность по формуле
a = a_R - a₀,
где a_R - суммарное затухание волокна на смонтированном элементарном кабельном участке после монтажа кабельной вставки;
a₀ - то же, но до повреждения волоконно-оптической линии связи.

Однако погрешность измерений данным способом велика, поскольку a_R ≈ a₀ >> a.

Известен способ [2] определения потерь оптической мощности на кабельной вставке при ремонте волоконно-оптической линии связи на смонтированном элементарном кабельном участке, заключающийся в том, что на ближнем конце к оптическому волокну кабеля подключают работающий во временной области оптический рефлектометр и измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна со стороны ближнего конца, по которой определяют затухания на стыках оптического волокна кабельной вставки и оптических волокон восстанавливаемой линии связи, а также потери в оптических волокнах на длине кабеля вставки, затем оптический рефлектометр подключают к оптическому волокну с противоположной стороны конце и измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна, по которой также определяют затухания на стыках оптического волокна кабельной вставки и оптических волокон восстанавливаемой линии связи, а также потери в оптических волокнах на длине кабеля вставки, после чего определяют результаты измерений указанных величин как среднее по формуле

где a_Б - результат измерения со стороны ближнего конца, а a_Д - с противоположного, и находят потери оптической мощности на кабельной вставке при ремонте волоконно-оптической линии связи на смонтированном элементарном кабельном участке как сумму
a = a_С1 + a_С2 + a_ВВ,
где a_С1, a_С2 - затухания в соединениях волокон оптической вставки и восстанавливаемой линии связи;
a_ВВ - потери в оптических волокнах на длине кабеля вставки.

Данный способ требует выполнения двухсторонних измерений при монтаже кабеля, что существенно увеличивает трудоемкость работ и время их выполнения. Это в свою очередь приводит к большим затратам, oсобенно при проведении аварийно-ремонтных работ, которые должны выполняться в ограниченные нормативные сроки. Кроме того, при двухсторонних измерениях требуется выполнить измерения в случае, когда расстояние от рефлектометра до вставки составляет более половины длины элементарного кабельного участка. Для магистральных волоконно-оптических линий передачи (60-160)/2 = (30-80) км. При таких расстояниях для обеспечения необходимого для измерений отношения сигнал/помеха необходимо увеличение динамического диапазона, требуемая величина которого достигается только при увеличении длительности зондирующих импульсов, то есть при ухудшении разрешающей способности. Это, учитывая технические характеристики известных оптических рефлектометров, в подавляющем большинстве случаев исключает возможность измерений потерь отдельно в каждом из соединений оптических волокон по концам кабельной вставки при ее монтаже с допустимой погрешностью. А в случае достаточно короткой вставки исключает даже возможность визуально разделить стыки волокон кабельной вставки и линии связи на характеристике обратного рассеяния.

Сущностью предлагаемого изобретения является сокращение времени, затрачиваемого на измерения потерь оптической мощности на кабельной вставке при ремонте волоконно-оптической линии связи на смонтированном элементарном кабельном участке, и уменьшение погрешности измерений.

Это достигается тем, что согласно способу определения потерь оптической мощности на кабельной вставке при ремонте волоконно-оптической линии связи на смонтированном элементарном кабельном участке на ближнем конце к оптическому волокну кабеля подключают оптический рефлектометр и измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна со стороны ближнего конца, при этом предварительно до повреждения линии связи к оптическому волокну кабеля подключают оптический рефлектометр и измеряют характеристики обратного рассеяния оптического волокна последовательно с двух сторон элементарного кабельного участка, затем определяют поправку к результату измерения потерь оптической мощности на кабельной вставке по формулам
- при монтаже кабельной вставки внутри строительной длины кабеля Δ = 0,
- при монтаже кабельной вставки на стыке строительных длин кабеля Δ = a_БК-a_ДК,
где a_БК - значение потерь оптической мощности в соединении оптических волокон на стыке строительных длин кабеля, определяемое по характеристике обратного рассеяния оптического волокна, измеренной со стороны ближнего конца до повреждения линии связи;
a_ДК - значение потерь оптической мощности в соединении оптических волокон на стыке строительных длин кабеля, определяемое по характеристике обратного рассеяния оптического волокна, измеренной с противоположной стороны до повреждения линии связи,
а потери оптической мощности на кабельной вставке при ремонте волоконно-оптической линии связи на смонтированном элементарном кабельном участке определяют по формуле
a = a_n-Δ,
где a_n - значение суммарных потерь оптической мощности на кабельной вставке при ремонте волоконно-оптической линии связи на смонтированном элементарном кабельном участке, определяемое по характеристике обратного рассеяния оптического волокна, измеренной со стороны ближнего конца после монтажа кабельной вставки.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что предварительно до повреждения линии связи определяют поправку, а затем потери оптической мощности на кабельной вставке при ремонте волоконно-оптической линии связи на смонтированном элементарном кабельном участке определяют по результатам измерений с одной стороны по формуле
a = a_n-Δ,
где a_n - оценка суммарных потерь оптической мощности на кабельной вставке при ремонте волоконно-оптической линии связи на смонтированном элементарном кабельном участке, определяемая по характеристике обратного рассеяния оптического волокна, измеренной со стороны ближнего конца после монтажа кабельной вставки.

В отличие от известного способа, которым является прототип, заявляемый способ не требует двухсторонних измерений в процессе монтажа муфт кабельных вставок на смонтированных элементарных кабельных участках волоконно-оптических линий передачи, а также выполнения отдельно операций измерения затуханий соединений оптических волокон и потерь в оптическом волокне на длине вставки при выполнении ремонтно-восстановительных работ. После определения поправки, что может быть выполнено заранее, в процессе приемосдаточных измерений на смонтированном элементарном кабельном участке, суммарные потери оптической мощности на кабельной вставке определяются по характеристике обратного рассеяния оптического волокна, измеренной с одной стороны (стороны ближнего конца), и соответственно находится результат измерений потерь оптической мощности на кабельной вставке при ремонте волоконно-оптической линии связи на смонтированном элементарном кабельном участке после монтажа кабельной вставки. Это обеспечивает снижение времени измерения потерь на стыке более чем два раза и тем самым существенное сокращение сроков монтажа кабельной вставки, что соответственно снижает сроки и увеличивает производительность выполнения аварийно-ремонтных работ. Таким образом, предлагаемый способ значительно сокращает время, затрачиваемое на измерения потерь оптической мощности на кабельной вставке при ремонте волоконно-оптической линии связи на смонтированном элементарном кабельном участке.

Кроме того, предлагаемый способ не требует измерений отдельно затухания соединений и потерь в волокнах на длине вставки, что существенно снижает требования к разрешающей способности и тем самым обеспечивает снижение погрешности измерений для коротких вставок на протяженных элементарных кабельных участках. При односторонних измерениях можно обеспечить, чтобы расстояние от рефлектометра до вставки не превышало половины длины элементарного кабельного участка. Это снижает требования к динамическому диапазону и тем самым позволяет при прочих равных условиях снизить погрешность измерений потерь оптической мощности на кабельной вставке при ремонте волоконно-оптической линии связи на смонтированном элементарном кабельном участке. Следовательно, предлагаемый способ уменьшает погрешность измерений.

На чертеже представлена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа.

Устройство содержит оптический рефлектометр 1, оптическое волокно 2 кабеля 3 на смонтированном элементарном кабельном участке волоконно-оптической линии передачи, причем оптическое волокно 2 подключено к оптическому рефлектометру 1.

Устройство работает следующим образом. Подключенным к оптическому волокну 2 кабеля 3 оптическим рефлектометром 1 измеряется характеристика обратного рассеяния оптических волокон 2 строительных длин кабеля 3 на смонтированном элементарном кабельном участке волоконно-оптической линии передачи, по которой определяются как значения потерь оптической мощности в соединениях оптических волокон на стыке строительных длин кабеля, так и потери оптической мощности на кабельной вставке при ремонте волоконно-оптической линии связи на смонтированном элементарном кабельном участке.

Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно до повреждения оптического кабеля 3 на элементарном кабельном участке оптический рефлектометр 1 подключают к оптическому волокну 2 и измеряют его характеристику обратного рассеяния сначала с одной стороны элементарного кабельного участка, а потом с другой его стороны. Практически это реализуется при приемосдаточных испытаниях смонтированного элементарного кабельного участка. После этого, по результатам измерений, используя указанные выше формулы, рассчитывают поправку к результату измерения потерь оптической мощности на кабельной вставке. Поскольку данные приемосдаточных испытаний, в том числе и записи характеристик обратного рассеяния, как правило, хранятся на магнитных носителях, то это действие может быть выполнено или заранее, или непосредственно перед выполнением ремонтно-восстановительных работ. Затем при ремонте волоконно-оптической линии связи на смонтированном элементарном кабельном участке оптический рефлектометр 1 подключают к оптическому волокну 2 кабеля 3 и измеряют его характеристику обратного рассеяния со стороны ближнего конца, по которой определяют значение суммарных потерь оптической мощности на кабельной вставке, а затем по приведенной выше формуле потери оптической мощности на кабельной вставке при ремонте волоконно-оптической линии связи на смонтированном элементарном кабельном участке.

Мощность потока обратного рассеяния в некоторой точке на расстоянии x от ближнего конца равна
P(x) = P₀•Δt•k•exp(-α•x), (1)
где P₀ - максимальное значение оптической мощности зондирующего импульса;
Δt - длительность зондирующего импульса;
k - коэффициент обратного рассеяния оптического волокна в точке x;
α - коэффициент затухания оптического волокна.

Коэффициент обратного рассеяния с высокой степенью приближения можно считать величиной постоянной для волокна одной строительной длины кабеля. Каждое волокно строительной длины кабеля характеризуется своим значением коэффициента обратного рассеяния. Также и волокна разных строительных длин характеризуются каждое своим значением коэффициента обратного рассеяния. Если в точке x имеет место стык оптических волокон, то значение потерь на стыке в дБ, определяемoe методом обратного рассеяния с одной стороны, как следует из (1), равнo
α_БК = Δ_p+ln(k_Б/k_Д),
а с другой стороны
a_ДК= Δ_p+ln(k_Д/k_Б).

Соответственно среднее арифметическое измерений с двух сторон исключает систематическую погрешность и дает значение потерь Δ_p. Разность измерений с двух сторон дает значение систематической погрешности, знак перед которой определяется в зависимости от стороны, с которой ведется отсчет. Поправка равна значению систематической погрешности, взятой с противоположным знаком. Если знать поправку, можно определить потери по результатам измерений с одной стороны.

Рассмотрим участок из трех строительных длин. При измерении методом обратного рассеяния с одной стороны оценка суммы потерь на стыках волокон первой и второй, второй и третьей длин равна
a = Δ₁₂+ln(k₁/k₂)+Δ₂₃+ln(k₂/k₃) = Δ₁₂+Δ₂₃+ln(k₁/k₃). (2)
Если вставка делается внутри одной строительной длины, то k₁ = k₃, и соответственно поправка равна нулю и значение потерь на стыках, определяемое по результатам измерений с одной стороны, не включает систематическую погрешность
a = Δ₁₂+Δ₂₃.

Если вставка делается на стыке строительных длин, то поправка, как следует из (2), определяется коэффициентами обратного рассеяния волокон линии, на стыке которых выполняется вставка, и может быть найдена по результатам измерений, выполненных с двух сторон до повреждения линии.

Предлагаемый способ позволяет при монтаже вставок оптического кабеля в процессе аварийно-ремонтных работ на смонтированном элементарном кабельном участке определять потери оптической мощности на кабельной вставке по результатам измерения характеристики обратного рассеяния с одной стороны. Это обеспечивает снижение времени измерения более чем в два раза и тем самым существенно сокращает сроки монтажа вставки, что соответственно снижает сроки и увеличивает производительность выполнения аварийно-ремонтных работ, которые должны быть проведены в жесткие нормативные сроки. Предлагаемый способ не требует измерений отдельно затухания соединений оптических волокон и затухания волокон на длине вставки, что также сокращает время измерений. Кроме того, при этом снижаются требования к разрешающей способности, что позволяет выполнять измерения для коротких вставок на протяженных элементарных кабельных участках с приемлемой погрешностью. При односторонних измерениях снижаются требования к динамическому диапазону, что позволяет работать при лучших отношениях сигнал/помеха и тем самым уменьшить погрешность измерений.

Список литературы
1. Волоконно-оптические системы передачи и кабели: Справочник /И.И. Гроднев и др. - М.: Радио и связь, 1993. - 264 с.: ил.

2. Конструкции, прокладка, соединение и защита оптических кабелей связи. - МСЭ-Т, Женева, 1994.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения потерь оптической мощности на кабельной вставке при ремонте оптического кабеля на смонтированном элементарном кабельном участке. Техническим результатом от использования данного изобретения является сокращение времени, затрачиваемого на измерения потерь оптической мощности на кабельной вставке при ремонте волоконно-оптической линии связи на смонтированном элементарном кабельном участке, и уменьшение погрешности измерений. Сущность изобретения состоит в том, что согласно способу определения потерь оптической мощности на кабельной вставке при ремонте волоконно-оптической линии связи на смонтированном элементарном кабельном участке на ближнем конце к оптическому волокну кабеля подключают оптический рефлектометр и измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна со стороны ближнего конца. При этом, согласно изобретению, предварительно до повреждения линии связи к оптическому волокну кабеля подключают рассеяния оптического волокна последовательно с двух сторон элементарного кабельного участка, затем определяют поправку к результату измерения потерь оптической мощности на кабельной вставке по формулам: при монтаже кабельной вставки внутри строительной длины кабеля Δ = 0, при монтаже кабельной вставки на стыке строительных длин кабеля Δ = a_БК-a_ДК, где а_БК - значение потерь оптической мощности в соединении оптических волокон на стыке строительных длин кабеля, определяемое по характеристике обратного рассеяния оптического волокна, измеренной со стороны ближнего конца до повреждения линии связи, а_ДК - значение потерь оптической мощности в соединении оптических волокон на стыке строительных длин кабеля, определяемое по характеристике обратного рассеяния оптического волокна, измеренной с противоположной стороны до повреждения линии связи, а потери оптической мощности на кабельной вставке при ремонте волоконно-оптической линии связи на смонтированном элементарном кабельном участке определяют по формуле a = a_n-Δ, где a_n - значение суммарных потерь оптической мощности на кабельной вставке при ремонте волоконно-оптической линии связи на смонтированном элементарном кабельном участке, определяемое по характеристике обратного рассеяния оптического волокна, измеренной со стороны ближнего конца после монтажа кабельной вставки. 1 ил.

Способ определения потерь оптической мощности на кабельной вставке при ремонте оптического кабеля на смонтированном элементарном кабельном участке, заключающийся в том, что на ближнем конце к оптическому волокну кабеля подключают оптический рефлектометр и измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна со стороны ближнего конца, отличающийся тем, что предварительно до повреждения линии связи к оптическому волокну кабеля подключают оптический рефлектометр и измеряют характеристики обратного рассеяния оптического волокна последовательно с двух сторон элементарного кабельного участка, затем определяют поправку к результату измерения потерь оптической мощности на кабельной вставке по формулам: при монтаже кабельной вставки внутри строительной длины кабеля
Δ = 0,
при монтаже кабельной вставки на стыке строительных длин кабеля
Δ = a_бк-a_дк,
где a_бк - значение потерь оптической мощности в соединении оптических волокон на стыке строительных длин кабеля, определяемое по характеристике обратного рассеяния оптического волокна, измеренной со стороны ближнего конца до повреждения линии связи;
a_дк - значение потерь оптической мощности в соединении оптических волокон на стыке строительных длин кабеля, определяемое по характеристике обратного рассеяния оптического волокна, измеренной с противоположной стороны до повреждения линии связи, а потери оптической мощности на кабельной вставке при ремонте волоконно-оптической линии связи на смонтированном элементарном кабельном участке определяют по формуле
a = a_n-Δ,
где a_n - значение суммарных потерь оптической мощности на кабельной вставке при ремонте волоконно-оптической линии связи на смонтированном элементарном кабельном участке, определяемое по характеристике обратного рассеяния оптического волокна, измеренной со стороны ближнего конца после монтажа кабельной вставки.