在10G-PON与传统GPON网络共存环境下，1650 nm波长在线OTDR测试面临的挑战

摘要

对于在现有GPON用户网络旁部署10G-PON的运营商而言，光纤在网诊断至关重要。 当光纤传输1490 nm的实时下行信号时，传统的1625 nm带外OTDR测量通常会受到拉曼噪声和滤波器串扰的影响，从而产生噪声较大的波形图和伪反射事件。 本文探讨了在混合代PON网络中1625 nm探测波长的物理限制，分析了采用1650 nm作为替代测试波段的基本光学权衡，并总结了在大规模现网现场试验中观察到的实际运营限制。 本文的讨论为制定NG-PON2及未来多波长光纤接入部署的测试要求提供了指导。

1. 引言

光纤接入基础设施通常支持单根物理光纤上运行多种PON标准。当运营商部署XGS-PON（10G-PON）时，现有的GPON服务必须保持运行，这意味着该光纤在传输新的10G-PON波长信道的同时，还需并行传输1490 nm下行GPON信号。 因此，故障定位和链路验证必须依赖于带外测试波长，以免中断用户实时流量。

1625 nm波段长期以来一直被用于GPON的现场维护。 然而，当该探头波长与高功率的 1490 nm 下行流量共用光纤时，会出现两种信号退化机制：服务波长通过 WDM 滤波器端口产生的残余泄漏，以及带内光信号引起的拉曼散射。 这两种情况都会产生测量伪影，包括迹线噪声升高和鬼影事件，从而降低了定位光纤熔接点、连接器及无源分路器端口的可靠性。

为了与所有有源PON信号带实现更大的频谱分离，一些网络规划人员将1650 nm确定为一种候选的带外测试波长。 在 1650 nm 波长下，既能为 1270 nm、1490 nm 和 1577 nm 的业务保持足够的保护带隔离度，该波段又与通过最高 1:64 高分路比分路器的测量保持兼容。 尽管如此，将测试操作转移到 1650 nm 会带来固有的光损耗，必须在经过现场验证的测试硬件中加以解决。

尽管GPON和10G-PON网络已广泛并存部署，但针对混合环境指定推荐带外测试波长的正式行业指南仍不完善。 大多数地区运营商的测试规范仍默认采用针对单代GPON网络设计的1625 nm测试流程，却未考虑10G-PON高功率下行信道所导致的拉曼噪声阈值。这导致现代光纤接入部署中的现场测量质量存在不一致。

2. 1650 nm 现场 OTDR 实现中的基本光学权衡

在运行中的10G-PON链路上进行1625 nm测试的主要限制源于受激拉曼散射（SRS）。 1577 nm 高功率 XGS-PON 下行信号充当泵浦激光器，产生的下移拉曼光子噪声恰好位于 1620–1630 nm OTDR 测试窗口内。 由此产生的噪声底随发射功率和光纤长度的增加而呈非线性增长，从而产生随机的反射伪影，这些伪影仅靠传统的数字平均处理无法过滤。

与1625 nm相比，1650 nm的瑞利后向散射效率较低，且固有光纤衰减略高。这两种效应都会降低可实现的动态范围，而动态范围是测试基于分路器的损耗限制型PON分布网络的主要性能指标。 有三项核心设计考虑因素决定了现场仪器测量的可行性：

1. 稳定的窄线宽激光源：发射器必须在符合1类眼安全限值的前提下，提供可用的探头功率。为了在不受控的室外网络环境中保持信道重复性，输出功率在温度循环过程中必须保持稳定。
2. 低噪声光接收机前端：为了恢复经过级联PON分路器衰减后的微弱反射信号，必须采用雪崩光电二极管接收电路和多级放大。必须控制接收机的噪声底限，以保持紧密间隔的反射事件的空间分辨率。
3. 数字信号处理：在多单元建筑（MDU）部署中，由于短光纤跨度内存在大量连接器和接头，噪声抑制算法和死区缓解逻辑至关重要。

当在硬件和固件层面解决这些限制因素后，1650 nm OTDR 平台可提供大于 37 dB 的动态范围和小于 1 m 的事件死区，适用于典型 10G-PON 分布架构中的故障定位。

3. 在实际网络测试中观察到的运行限制

仅凭实验室测试表现并不能保证设备适合现场工作流程。在城市、郊区和多户住宅（MDU）的实际PON环境中进行的测试表明，无论底层光网络架构如何，室外测试仪器都存在两个常见的实际局限性。

首先，传统显示屏在阳光直射下对比度较低。对于在路边机柜和高空接头处工作的技术人员而言，线路图的辨识度降低会延缓故障诊断。任何用于此类场景的现场仪器都必须优先考虑阳光下可读的显示特性。

其次，高密度PON验收和维护项目要求技术人员每班次评估大量光纤链路。反复手动移动光标以提取光纤长度和总损耗等基本指标，会造成不必要的开销。自动事件检测和指标报告功能可简化这些高吞吐量的测试工作流程。

在试验环境中，1650 nm波长的测量工作已完成，且未对同址运行的PON服务造成干扰；此外，该测试架构与集中式自动光纤监测接口兼容。

4. 讨论与展望

随着 NG-PON2 和 25G-PON 的部署范围不断扩大，在共享光纤上实现多种服务波长的共存将成为标准做法。在选择带外测试频段时，必须针对全部活动信道进行评估，以确保保留足够的频谱保护带。

1650 nm波段在混合PON网络中具有明显的隔离优势，但并不能完全替代1625 nm波段。较高的光纤衰减限制了长馈线段的最大传输距离，而元器件的供应情况以及系统成本对部分运营商而言仍是实际的限制因素。 仪器设计人员必须在原始光学性能与现场可用性要求之间取得平衡，其中包括显示屏的可视性、自动分析功能以及与监控平台的兼容性。

在实际现场条件下，与暗光纤测试相比，在活跃的10G-PON光纤上进行的1625 nm OTDR曲线通常会出现6 dB至12 dB的噪声底升。这一噪声裕度足以掩盖低损耗熔接点和微弱的连接器反射，而这些对于预防性维护至关重要。 相比之下，1650 nm的偏移量可提供约25 nm的频谱隔离，使其远离拉曼噪声带，从而消除了大部分运行中的测量退化现象。

10G-PON 现场试验的运行结果表明，波长选择仅是测试规范的一部分。其实际应用价值同样取决于是否考虑了现场工作流程的限制因素，而这些因素在基于实验室的组件特性分析中往往未能体现。这些考量可为下一代接入网络测试系统的硬件需求提供参考。

随着 NG-PON2 和 25G-PON 系统开始商业部署，波长重叠共存的问题将变得更加复杂。本文阐述的测试波长选择标准可为运营商更新标准操作流程提供支持，并有助于建立更稳健的现场验证框架，以支持下一代多波段光纤接入网络的部署。

5. FirstFiber Technologies 公司的 1650nm OTDR 机型

Ckeck 所有 OTDR 型号.

杨埃里克 — 高级技术支持工程师

埃里克在 FirstFiber Technologies 公司主要负责 PON 网络测试、OTDR 诊断以及光纤监测解决方案方面的工作。
✉️ 电子邮件： tech@firstfibertech.com

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