DE3928157A1

DE3928157A1 - Feedback measuring system for optical cable distance determn. - performs electronic evaluation of feedback light pulse signal compensated for non-constant propagation velocity parameters

Info

Publication number: DE3928157A1
Application number: DE19893928157
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl Ing Blume; Armin Dipl Ing Hettich; Hans-Gerd Dipl Ing Zielinski
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1989-08-25
Filing date: 1989-08-25
Publication date: 1990-01-11

Abstract

The measuring system uses light plulses a pulses applied to one end of the optical cable, which is divided into a number of successive sections, with reception of the feedback light signal and conversion into a corresponding electrical signal which is evaluated electronically. The evaluated signals are used to provide a feedback diagram taking into waccount the effect of the cable parameters on the light propagation velocity to allow an accurate length/distance evaluation for each section. Pref. the parameters for each section of the cable are combined to obtain a corresponding constant index. USE/ADVANTAGE - Optical communication. Allows compensation for variation in propagation velocity parameters along cable.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rückstreumeßverfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a backscatter measurement method according to the Preamble of claim 1.

Die Rückstreumeßtechnik ist ein wichtiges Meßverfahren der optischen Nachrichtentechnik. Sie wird zur Fehlerortung, zur Ermittlung von Spleiß- und Störstellendämpfungen sowie von Lichtwellenleiter- und Kabelanlagendämpfungen und zur Längenmessung eingesetzt.The backscatter measurement technique is an important measurement method of the optical communications. It becomes a fault location, for the determination of splice and defect attenuation as well of fiber optic and cable system attenuations and Length measurement used.

Aus der EP A11 22 953 sind ein Rückstreumeßgerät und ein Rückstreumeßverfahren bekannt. Das Rückstreumeßgerät weist eine gepulste Lichtquelle auf und einen Koppler zum Einkoppeln des Lichts in einen Lichtwellenleiter. Als Empfänger des rückgestreuten Lichtes ist ein Fotoempfänger eingesetzt, Mittel zur Signalaufbereitung, ein Zwischenspeicher und eine Auswerteeinheit sind vorgesehen. Die Auswerteeinheit ist mit Ausgabegeräten verbunden. Eine Steuereinheit ist zur Steuerung vorgesehen. Beim Rückstreumeßverfahren nach der EP A11 22 953 werden in den Lichtwellenleiter nacheinander mehrere Lichtimpulse eingespeist. Das Rückstreusignal eines jeden Lichtimpulses wird in ein elektrisches Signal umgewandelt und anschließend wird in mehreren Mittlungsprozessen ein mittleres Rückstreudiagramm bestimmt.From EP A11 22 953 a backscatter measuring device and a Backscatter measurement method known. The backscatter meter has a pulsed light source and a coupler for Coupling the light into an optical fiber. As The backscattered light receiver is a photo receiver used, means for signal processing, a Buffer and an evaluation unit are provided. The evaluation unit is connected to output devices. A Control unit is provided for control. At the Backscatter measurement methods according to EP A11 22 953 are in the Optical fibers in succession several light pulses fed. The backscatter signal of each light pulse is converted into an electrical signal and then one in several averaging processes middle backscatter diagram determined.

Im Artikel "Praxisnahe Interpretation der Rückstreudiagramme von Lichtwellenleitern, Teil 1" von G. Blume, W. Bohnert, A. Hettich, W. Kern, H.-G. Zielinski in Nachrichtentechnische Zeitschrift, Band 38 (1985), Heft 12, Seiten 844 bis 848 wird das Rückstreumeßverfahren kurz dargestellt und die Möglichkeiten zur Fehlerortung, zur Ermittlung von Spleiß- und Störstellendämpfungen und zur Bestimmung von Faser- und Kabelanlagendämpfungen werden aufgezeigt. Dabei wird besonders darauf hingewiesen, daß bei Laufzeitmessungen und der Berechnung von Entfernungen die notwendige Vorgabe der Ausbreitungsgeschwindigkeit ein Problem darstellt. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit wird von mehreren Variablen beeinflußt: Von der Variation von Brechungsindex und Dispersion der Lichtwellenleiter und vom Verseileffekt beim Kabel. Speziell bei der Fehlersuche in Kabelanlagen bereitet die Vorgabe der Ausbreitungsgeschwindigkeit Schwierigkeiten, da sich die Gesamtstrecke möglicherweise aus verschiedenen Kabeltypen zusammensetzt.In the article "Practical interpretation of the Backscatter Diagrams of Optical Waveguides, Part 1 "by G. Blume, W. Bohnert, A. Hettich, W. Kern, H.-G. Zielinski in Nachrichtenentechnische Zeitschrift, Volume 38 (1985), No. 12, Pages 844 to 848 the backscatter measurement procedure is short shown and the possibilities for fault location, for Determination of splice and defect attenuation and Determination of fiber and cable system attenuation shown. It is particularly noted that for transit time measurements and the calculation of distances the necessary specification of the speed of propagation Represents problem. The speed of propagation is from influenced by several variables: by the variation of Refractive index and dispersion of the optical fibers and of Stranding effect on the cable. Especially when troubleshooting in Cable systems prepare the specification of Difficulty in spreading as the Total distance may be from different cable types put together.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Rückstreumeßverfahren anzugeben, mit dem Entfernungsmessungen bei Lichtwellenleiterkabelanlagen durchgeführt werden können, auch dann, wenn die Parameter, die die Ausbreitungsgeschwindigkeit beeinflussen, über die Meßstrecke nicht konstant sind.The invention is based on this prior art based on the task of a simplified Specify backscatter measurement method with which Distance measurements in fiber optic cable systems can be carried out even if the parameters, that affect the rate of propagation, over which Are not constant.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildung sind in den Unteransprüchen angegeben. This object is achieved by a method having the features of claim 1.
Advantageous further training are specified in the subclaims.

Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine genaue Fehlerortbestimmung durch Berechnung der Entfernung auch in solchen Kabelanlagen vorgenommen werden, die sich aus verschiedenen Kabeltypen zusammensetzen. Durch die Zuordnung bestimmter rechnerischer Indizes zu einzelnen Teilabschnitten der zu vermessenden Strecke kann eine unterschiedliche Längenkorrektur der einzelnen Teilabschnitte einer Kabelanlage vorgenommen werden. Die rechnerischen Indizes können dabei wie folgt ermittelt werden. Zunächst geht man davon aus, daß sich die Kabelanlage aus verschiedenen Kabeln zusammensetzt, d.h. die Kabel weisen eine unterschiedliche Anzahl von Lichtwellenleitern auf und unterscheiden sich somit in der Überlänge der Lichtwellenleiter gegenüber der Kabellänge. Je nach Kabelkonstruktion liegt die Überlänge zwischen 1% und 15%. Der Einfluß dieses Variationsbereichs auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts in den verschiedenen Kabeln ist wesentlich größer als der Einfluß durch die unterschiedliche Brechzahl der verschiedenen Lichtwellenleiter, die in den Kabeln verwendet werden. Auch der Einfluß des unterschiedlichen Dispersionsverhaltens auf die Gruppengeschwindigkeit in den Lichtwellenleitern ist gering. Für die Entfernungsmessung gilt:By using the method according to the invention an exact location of the fault by calculating the Distance can also be made in such cable systems, which are made up of different types of cables. By the assignment of certain computational indices to individual ones Sections of the distance to be measured can be a different length correction of the individual Sections of a cable system are made. The computational indices can be determined as follows will. First of all, it is assumed that the Cable system composed of different cables, i.e. the cables have a different number of Optical fibers and thus differ in the Excess length of the optical fibers compared to the cable length. Depending on the cable construction, the excess length is between 1% and 15%. The influence of this range of variation on the Speed of propagation of light in the different Cables is much greater than the influence from different refractive index of the different Optical fibers used in the cables. Also the influence of the different dispersion behavior is the group velocity in the optical fibers low. The following applies to distance measurement:

L _K Entfernung im Kabel,
L _LWL Entfernung im Lichtwellenleiter,
a Verhältnis zwischen Kabellänge l _K und zugehöriger Lichtwellenleiterlänge l _LWL. L _K distance in the cable,
L _{fiber optic} distance in the optical fiber,
a Relationship between cable length l _K and associated fiber optic length l _FO .

Für die Entfernung im Lichtwellenleiter gilt:The following applies to the distance in the optical waveguide:

L _LWL = 1/2 · v _g · t, L _LWL = 1/2 · v _g · t ,

wobei
v _g die Gruppengeschwindigkeit im Lichtwellenleiter ist und t die gemessene Laufzeit. Die Ungenauigkeit bei der Messung der Laufzeit ist bei Verwendung einer Quarzzeitbasis in der Größenordnung von ± 5×10^-6 anzusetzten, und damit sehr gering und vernachlässigbar.in which
v _{g is} the group speed in the optical fiber and t is the measured transit time. When using a quartz time base, the inaccuracy in the measurement of the transit time is of the order of magnitude of ± 5 × 10 ^-6 , and is therefore very low and negligible.

Weiter gilt:The following also applies:

wobei λ die Wellenlänge des verwendeten Lichtes,
c ₀ die Vakuumlichtgeschwindigkeit und n ₀ die Brechzahl des Lichtwellenleiters ist.where λ is the wavelength of the light used,
c _{0 is} the vacuum light velocity and n _{0 is} the refractive index of the optical waveguide.

Die rechnerischen Indizes, die bei der Ausrichtung des Rücksteuersignals berücksichtigt werden, sind alsoThe computational indices used in the alignment of the Reverse control signal are taken into account, are

und beziehen sich jeweils auf den i-ten Teilabschnitt. Die rechnerischen Indizes und damit die Parameter a und n ₀ sind auf diesen Teilabschnitten konstant. Eine Strecke einer Lichtwellenleiterkabelanlage, die vermessen werden soll, setzt sich aus mehreren solcher Teilabschnitte zusammen.and each refer to the i-th subsection. The computational indices and thus the parameters a and n ₀ are constant on these subsections. A section of an optical fiber cable system that is to be measured is composed of several such sections.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorausgesetzt, daß der Aufbau der Kabelanlage, d.h. in welchem Teilabschnitt welcher Kabeltyp mit welchen Lichtwellenleitern verwendet wird, bekannt ist. Die Kenntnis von wichtigen Parametern kann sich beispielsweise aus dem Kabelanlagenplan ergeben. Der Übergang von einem ersten homogenen Teilabschnitt zu einem zweiten homogenen Teilabschnitt der Kabelanlage kann aus dem Rückstreudiagramm leicht durch den Dämpfungssprung an der die Teilabschnitte verbindenden Spleißstelle oder Steckerstelle erkannt werden.To carry out the method according to the invention provided that the construction of the cable system, i.e. in which section which cable type with which Optical fibers is used is known. The Knowledge of important parameters can, for example result from the cable system plan. The transition from one first homogeneous section to a second homogeneous Part of the cable system can from the Backscatter diagram easily due to the damping jump at the the splice connecting the sections or Connector point are recognized.

Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich dadurch von bekannten Verfahren, daß die bekannten Parameter abgespeichert werden und bei der Auswertung des Rückstreusignals berücksichtigt werden. Das Rückstreumeßverfahren setzt sich aus den folgenden Verfahrensschritten zusammen:The method according to the invention differs in this of known methods that the known parameters be saved and when evaluating the Backscatter signal are taken into account. The Backscatter measurement methods consist of the following Process steps together:

Zunächst werden bekannte, die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht im Kabel beeinflussende Parameter von Lichtwellenleitern oder Kabeln einer zu vermessenden Strecke in einen Speicher eingegeben und abgespeichert. Liegt eine Ortsabhängigkeit der Parameter vor, sind diese also beispielsweise nur über bestimmte Teilabschnitte konstant, so wird diese Ortsabhängigkeit ebenfalls eingegeben und gespeichert. Die Parameter können dabei von Kabeltyp zu Kabeltyp variieren. Zu den Parametern gehören die Dispersion im Lichtwellenleiter, der Brechungsindex im Lichtwellenleiter und die Überlänge der Lichtwellenleiter in den verschiedenen Kabeltypen. Als zweiter Schritt wird ein Lichtimpuls in ein Ende der zu vermessenden Strecke eingekoppelt. Das rückgestreute Licht wird empfangen und dann in ein elektrisches Rückstreusignal umgewandelt. Danach wird das Rückstreusignal in bekannter Weise elektronisch aufbereitet. Dabei ist besonders die Verstärkung des Signals wichtig, und eine Verbesserung des Signals-/Rauschverhältnisses mit geeigneten Mitteln erweist sich als vorteilhaft. Das elektronisch aufbereitete Signal wird dann ausgewertet. Die Parameter, die die Ausbreitungsgeschwindigkeit beeinflussen, werden bei der Auswertung des Signals durch rechnerische Indizes berücksichtigt. Diese Berücksichtigung erfolgt durch einen Vergleich zwischen dem Rückstreusignal und einem Kabelanlagenplan. Sprungstellen im Rückstreusignal entsprechen Spleißstellen oder Steckverbindungen in Kabelanlagenplan. Die Parameter der zwischen diesen Spleißstellen oder Steckverbindungen liegenden Teilstrecken sind bekannt und werden dem Rückstreusignal zwischen den den Spleißstellen oder Steckverbindungen entsprechenden Dämpfungssprüngen zugeordnet. Bei der Berechnung von Entfernungen werden die Parameter, die für jede Teilstrecke in einem rechnerischen Index zusammengefaßt sind, wie in den oben angegebenen Formeln berücksichtigt.First, the spreading speed becomes known of light influencing parameters of Optical fibers or cables of one to be measured Distance entered into a memory and saved. If the parameters are dependent on location, they are for example, only over certain sections this location dependency also becomes constant entered and saved. The parameters can vary from cable type to cable type. To the parameters include the dispersion in the optical fiber, the Refractive index in the optical fiber and the excess length of the Optical fibers in the different cable types. As second step will be a pulse of light in one end of the coupled measuring route. The backscattered light is received and then converted into an electrical backscatter signal converted. The backscatter signal is then known Way electronically processed. Here is particularly the Gain the signal important, and improve the Signal / noise ratio proves with suitable means turn out to be beneficial. The electronically processed signal is then evaluated. The parameters that the Influence the speed of propagation are at Evaluation of the signal by means of arithmetic indices considered. This is taken into account by a Comparison between the backscatter signal and one Cable system plan. Jump points in the backscatter signal correspond to splices or plug connections in Cable system plan. The parameters of between these Splices or plug-in sections are known and the backscatter signal between the corresponding to the splice points or plug connections Damping jumps assigned. When calculating Distances are the parameters for each leg are summarized in a mathematical index, as in the formulas given above.

Claims

1. Backscatter measurement method for distance measurement in optical fiber cable systems with location-dependent, regionally constant parameters of the optical fibers or cables, which influence the speed of light propagation per cable length, with a light pulse being coupled in at one end of a section to be measured, which receives and reflects backscattered light into one electrical backscatter signal is converted, the backscatter signal is processed electronically and the evaluated backscatter signal is output, in particular in the form of a backscatter diagram, characterized in that the known parameters of the optical fibers and cables of a route to be measured and their location dependency are stored and that the processed backscatter signal in which is evaluated in such a way that a relationship is established between the time-dependent backscatter signal and the section in which it originated, and which the outbreak Line speed influencing input parameters are taken into account when the measured backscatter signal is corrected so that a correct length calculation / distance calculation can be carried out in all sections.

2. Backscatter measuring method according to claim 1, characterized characterized that the location-dependent, area constant parameters of the optical fibers and cables too for a section of constant indices is summarized will.

3. Backscatter measuring method according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the refractive index of the Optical fiber, the dispersion behavior of the Optical fiber and the excess length of the optical fiber related to the cable.

4. backscatter measuring method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the evaluated Backscatter signal is output on a display unit.

5. backscatter measuring method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the backscatter signal is processed electronically, the preparation being a Reinforcement and measures to improve the signal / Noise ratio includes.