Сравнительный анализ рефлектограмм оптических волокон по различным показателям

Для исследования использовались рефлектограммы оптических волокон в двух эксплуатируемых кабелях марки ОКСТ-10-0.2-0.25-8 (волокна №1, №4 и №8). Длина исследуемых кабелей составила соответственно 6,51 и 17,95 км, их время эксплуатации – 5 лет. Измерения проводились на длине волны 1310 нм. Ширина измерительного импульса для короткой линии составила 30 нс, для длинной – 90 нс. В результате конвертирования рефлектограмм в цифровые данные было получено по 2200 и 5500 точек для короткой и длинной линии соответственно. В ходе работы был проведен корреляционный анализ оцифрованных рефлектограмм оптических волокон данных кабелей с помощью пакета прикладных программ Statgraphics Centurion XV. Были рассчитаны уравнения регрессии уровня сигнала от расстояния. Далее были определены отклонения реального значения затухания волокна в рассматриваемых точках от полученных уравнений регрессии. На рисунке 9 приведены для примера поля корреляции, показывающие значения этих отклонений затуханий от уравнений регрессии попарно в оптических волокнах №1 и №4 в рассматриваемых точках, соответственно для линий длиной 6,51 и 17,95 км.

На основании этих данных были рассчитаны коэффициенты корреляции, показывающие степень зависимости между отклонением затуханий в точках рефлектограмм, имеющих одинаковые координаты, разных волокон кабеля, а также произведена оценка коэффициентов корреляции (таблица 5).

а)

б)

Рисунок 9 – Зависимость отклонений рефлектограмм для ОВ №1 и ОВ №4: а) для короткой линии; б) для длинной линии

Таблица 5 – Результаты корреляционного анализа

Исследуемые волокна	Оценка коэффициента корреляции
Для короткой линии (6,51 км)	Для длинной линии (17,95 км)
ОВ №1 и ОВ №4	0,441	0,817
ОВ №4 и ОВ №8	0,517	0,816

Для длинной линии оценки коэффициентов корреляции ближе к единице, чем для короткой, что указывает на наличие большей линейной функциональной зависимости между величинами. Это объясняется бóльшим числом цифровых значений затуханий рефлектограмм длинной линии (примерно в 2 раза).

Одним из важнейших свойств оптического волокна является долговечность. Время нормальной работы волокна, то есть сохранение им своих свойств в определенных пределах, может превышать 20 лет. Был произведен автоматизированный анализ рефлектограмм волоконно-оптических линий с различным сроком эксплуатации. Для этого были выбраны рефлектограммы двух линий, находящихся в эксплуатации 5 и 11 лет. Длины этих линий приблизительно равны (порядка 7 км). Измерения проводились на длине волны 1310 нм, ширина импульса 90 нс, количество усреднений 4х4096.

Аналогично приведенной выше методике рефлектограммы трех оптических волокон в каждом кабеле были конвертированы в цифровые данные (около 2200 точек).

Были проведены регрессионный и корреляционный анализ зависимости между отклонением затуханий в точках рефлектограмм, имеющих одинаковые координаты, разных волокон кабеля, а также произведена оценка коэффициентов корреляции. В результате корреляционного анализа рефлектограмм двух пар оптических волокон обоих кабелей были определены величины оценок коэффициентов корреляции (таблица 6).

Таблица 6 – Результаты корреляционного анализа

Пара волокон	Оценка коэффициента корреляции для линии со сроком эксплуатации
5 лет	11 лет
	0,441	0,509
	0,517	0,663

Из результатов видно, что оценки коэффициентов корреляции при исследовании длительно используемых линий чуть выше аналогичных значений оценок для линий, проложенных позже. Т.е. при более длительном времени эксплуатации внешние факторы для кабеля играют большую роль.

На рисунке 10 приведен график, полученный как сумма рефлектограмм исследуемых волокон, каждая точка данного графика соответствует точкам, полученным в результате измерений. Построение графика начинается с отметки 1,0 км, что соответствует окончанию компенсационной катушки и началу измеряемой линии.

а) б)

Рисунок 10 – Общая рефлектограмма исследуемых волокон для линии со сроком эксплуатации: а) 5 лет; б) 11 лет

В данном случае для линии с меньшим сроком эксплуатации (рисунок 10а) такие неоднородности менее различимы. Либо сварные соединения были выполнены так хорошо, что неоднородности могли быть не обнаружены. У линии же, срок эксплуатации которой составил 11 лет (рисунок 10б), места с повышенным затуханием более очевидны. Это объясняется более продолжительным воздействием различных факторов, влияющих на затухание сигнала в волокне.

Таким образом, данные исследования показали, что автоматизированный метод анализа рефлектограмм оптических волокон показал лучшие результаты при работе с длинными линиями. Суммирование рефлектограмм лучше выявляет неоднородности на линиях с меньшим сроком эксплуатации.

 

 

 

 

заключение

В настоящее время во всем мире средства телекоммуникации переживают период широчайшего внедрения волоконно-оптических линий связи в практику. Это влечет за собой постоянно растущие требования к эффективности функционирования таких систем, что безусловно зависит от длительности и качества их обслуживания.

Целью данной работы являлось исследование работы сетей передачи данных, организованных по волоконно-оптическим линиям связи, и выявление особенностей автоматизированного метода анализа рефлектограмм.

Были проанализированы рефлектограммы оптических волокон различной протяженности. Так, для коротких и длинных линий было выбрано по два направления. В результате корреляционного и регрессионного анализов было установлено, что для длинной линии оценки коэффициентов корреляции ближе к единице, чем для короткой, что указывает на наличие большей линейной функциональной зависимости между величинами. Это значит, что линии большей протяженности более подвержены влиянию внешних факторов. Это объясняется бóльшим числом цифровых значений затуханий рефлектограмм длинной линии (примерно в 2 раза). Также при аналогичном анализе линий с различным сроком эксплуатации было обнаружено, что при более длительном времени эксплуатации внешние факторы для кабеля играют большую роль.

Таким образом автоматизированный метод анализа рефлектограмм оптических волокон показал лучшие результаты при работе с длинными линиями. Суммирование рефлектограмм лучше выявляет неоднородности на линиях с меньшим сроком эксплуатации.

Результаты этих исследований позволят упростить исследования волоконно-оптических линий связи, выполняемые операторами на производстве, а также сократить затрачиваемое на эти цели время.