analisi avanzata di una traccia otdr

Studio approfondito
Come garantire che le reti LAN in fibra
di domani siano in buone condizioni
Analisi delle tracce OTDR – Come diventare un esperto
nella risoluzione dei problemi grazie all’analisi avanzata
delle tracce OTDR.
L’esperienza nella progettazione di tester per cavi
e reti ha dato vita a un metodo rivoluzionario per
l’analisi automatica delle fibre.
L’analisi automatica delle tracce OTDR incrementa
la visibilità per determinare lo stato di salute
delle LAN in fibra, traducendo i dati in semplici
Sommario
Quali sono i vantaggi
dell’analisi OTDR? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
risultati PASS/FAIL.
Eventi, backscattering e altri
termini poco conosciuti. . . . . . . . . . . . . . . 2
In questo studio approfondito verrà analizzato
Lo sviluppo dell’analizzatore
di eventi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
il modo in cui un dispositivo OTDR è in grado di
rilevare e analizzare i risultati di test e spiegare
i dati, sia quelli attesi sia quelli inaspettati,
Eventi imprevisti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Eventi fittizi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
sulle tracce in reti in fibra.
Eventi nascosti. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Eventi di guadagno. . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Eventi di attenuazione imprevisti. . . . . . . 7
OTDR per la certificazione
OptiFiber – la soluzione completa
di analisi delle tracce. . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Studio approfondito
Come garantire che le reti LAN in fibra di
domani siano in buone condizioni
Parte II – Analisi delle tracce OTDR – Come diventare un esperto nella
risoluzione dei problemi grazie all’analisi delle tracce OTDR avanzata.
Quali sono i vantaggi dell’analisi OTDR?
Parte prima della serie Come garantire che le reti LAN in fibra di domani siano in buone condizioni, “Scelta di un OTDR”, spiegava cos’è uno
strumento OTDR (optical time domain reflectometer) e quali sono gli elementi importanti al momento di sceglierne uno da utilizzare sulla
propria rete. Un OTDR può rappresentare una soluzione diagnostica e di risoluzione dei problemi molto efficace, che richiede attrezzature
e operatore da un solo lato. Gli OTDR offrono dei vantaggi sulle misurazioni di attenuazione/lunghezza perché un dispositivo OTDR può
individuare guasti, eventi di attenuazione e di riflessione sui cavi in fibra. La scelta di un OTDR con le funzionalità e le specifiche più
adatte all’ambiente in cui si opera è importante per trarre vantaggio da tali funzionalità.
La capacità di analizzare e interpretare correttamente i risultati dei test OTDR è di pari importanza nella scelta di questo strumento.
Questo studio approfondito spiega in che modo un OTDR rileva e analizza i risultati dei test sulle reti in fibra ottica. Analizza i casi
tipici rilevati e il modo in cui interpretare i dati per garantire il buono stato delle LAN in fibra ottica.
Eventi, backscattering e altri termini poco conosciuti
Esistono molti termini poco conosciuti che vengono utilizzati per descrivere il funzionamento di un OTDR e il modo in cui analizza
i risultati dei test. Questi termini sono di facile comprensione se spiegati adeguatamente. Gli OTDR vengono utilizzati per rilevare e
analizzare i casi di disturbo di un segnale della fibra ottica. Questi casi vengono spesso chiamati “eventi”. Alcuni eventi sono previsti,
mentre altri sono inaspettati su un collegamento in fibra. Tali eventi vengono classificati in riflettivi e non riflettivi. Le sezioni successive
di questo studio approfondito analizzano i tipi di eventi rilevati con l’uso di un OTDR.
Gli OTDR trasmettono una serie di brevi impulsi luminosi ad elevata potenza in una fibra e rilevano la luce riflessa man mano che ogni
impulso viaggia lungo la fibra. Gli OTDR si avvalgono di speciali diodi al laser per generare tali impulsi e di speciali fotorilevatori ad alta
sensibilità per misurare la riflessione o il backscattering. Tale metodo viene detto “ripresa di una traccia”. Una “traccia” è un plot grafico
della fibra che viene sottoposta a test, dove la potenza si
trova sull’asse delle ordinate, mentre la distanza si trova
su quello delle ascisse, come riportato nella figura 1.
La fibra ottica funge da guida d’onda per l’impulso luminoso.
Man mano che l’impulso si sposta lungo la fibra, gran parte
della luce si muove in direzione della fibra. Una piccola
parte si disperde (backscattering) in diverse direzioni,
per via della struttura e dei piccoli difetti del vetro che
compone la fibra. Il backscattering consiste nella piccola
quantità di luce ridiretta verso l’OTDR e rilevata. L’OTDR
utilizza le modifiche di backscattering per rilevare gli eventi
nella fibra che riducono o riflettono la potenza nell’impulso
di origine. Quindi la parte di una traccia OTDR contenuta
tra gli eventi viene chiamata “linea di backscattering”.
La potenza di un impulso luminoso diminuisce a causa
dell’attenuazione dovuta alla dispersione e in presenza
di eventi quali connessioni e giunti. Inoltre, le riflessioni
Figura 1. Una traccia OTDR
vengono causate da connessioni, interruzioni, fessure,
giunti, pieghe accentuate o l’estremità della fibra. Un OTDR è in grado di stabilire l’attenuazione e la “riflettenza” di singoli eventi,
nonché l’attenuazione e la riflettenza totali o l’”attenuazione ottica per riflettenza” di una sezione di fibra.
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Lo sviluppo dell’analizzatore di eventi
Tradizionalmente, gli OTDR venivano affidati a utenti esperti per
l’interpretazione dei risultati riportati su una traccia. Ad esempio,
un tecnico stabiliva qual era il rumore sulla traccia, quali erano
gli eventi e che tipo di eventi stava osservando in base alla sua
esperienza e familiarità con le tracce OTDR. Con l’aumento delle
capacità dei processori integrati, è stato aggiunto un software per
aiutare gli utenti a interpretare i risultati. Gli OTDR sono ora in
grado di distinguere certi tipi di eventi da altri e di confrontarli
in base ai limiti stabiliti dall’utente. Man mano che il software
è diventato più sofisticato, si è ridotto il bisogno da parte degli
utenti di interpretare i risultati. La maggior parte degli OTDR
estrae inoltre informazioni dai dati rilevati, visualizzando tabelle
di testo in cui sono indicate l’ubicazione e le caratteristiche, come
l’attenuazione e la riflettenza, degli eventi individuati. Questa
viene spesso chiamata “tabella dell’evento”. Vedere la figura 2.
Figura 2. Tabella dell’evento
Alcuni eventi, quali connettori, giunti ed estremità di una fibra, sono previsti su una traccia OTDR e vengono calcolati tra i fattori di
perdita. Una coppia appaiata di connettori in fibra ottica rappresenta un “evento riflettivo” e un giunto in fibra viene considerato un
“evento di attenuazione” dato che presenta una riflettenza minima. Le connessioni e i giunti devono presentare un’attenuazione e una
riflettenza che corrispondono alle specifiche richieste dagli standard del settore per applicazioni in esecuzione su reti in fibra ottica.
Con l’OTDR per la certificazione OptiFiber di Fluke Networks, gli utenti possono assegnare dei valori limite di test alle caratteristiche
dell’evento. Tali limiti per attenuazione e riflettività possono essere impostati in base agli standard di settore o secondo i requisiti
specifici di un lavoro. L’analizzatore di OptiFiber confronta le caratteristiche dell’evento in base ai limiti del test selezionati dall’utente
e fornisce all’utente un’indicazione PASS/FAIL che può essere memorizzata in un record. Questa funzionalità, che si basa sull’estrazione
precisa delle caratteristiche dell’evento da parte del software dell’analizzatore, elimina la necessità da parte degli utenti più o meno
esperti dell’OTDR di analizzare le tracce di fibre che corrispondono o superano i valori di attenuazione e riflettività previsti, consentendo
ai tecnici di operare in modo efficiente.
Eventi imprevisti
Oltre agli eventi previsti, quali connettori e giunti, gli OTDR sono in grado di individuare e caratterizzare anche gli eventi imprevisti
sulle fibre. Tali eventi includono eventi fittizi, di guadagno, eventi nascosti e di attenuazione non pianificati. Consultare la figura 3 per
osservare degli esempi di eventi su una traccia OTDR. Tali eventi si verificano solitamente in concomitanza a una condizione non ottimale
sul collegamento in fibra. Connettori sporchi, pieghe accentuate e dimensioni discrepanti dei nuclei della fibra sono esempi di cause di
eventi imprevisti.
Evento
nascosto
Evento
riflettivo
Evento di
attenuazione
Evento fittizio del primo
evento riflettivo
Evento dell’estremità
della fibra
Figura 3. Una traccia OTDR complessa
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Eventi fittizi
Uno degli eventi più interessanti che è possibile osservare su una traccia OTDR è un evento fittizio. Questo tipo di evento può essere
difficilmente distinguibile da eventi reali perché si tratta di un evento inesistente che compare su una traccia OTDR. Gli eventi fittizi
possono essere generati in due modi.
Nel primo caso l’evento fittizio è causato da un ritardo insufficiente tra emissioni laser. In questo caso, l’energia di un’emissione laser si
incrocia con l’energia di un’altra emissione. Gli eventi fittizi della figura 4 sono esempi di eventi causati da impulsi luminosi troppo vicini
tra loro. Sono presenti quattro grandi impulsi dopo l’estremità della fibra, e il primo impulso si trova appena dopo 250 m. La distanza
uniforme tra questi eventi e il fatto che gli impulsi generalmente diminuiscono in altezza indicano che si tratta di eventi fittizi. In
questo caso, l’energia di un’emissione laser si incrocia con l’energia di un’altra emissione. Ma la causa più comune di eventi fittizi nelle
LAN è l”eco” della luce che rimbalza più volte tra gli eventi. Un’eco è provocato solitamente da una connessione scadente tra le fibre.
Gli eventi riflettivi fungono da specchi semitrasparenti, attraverso i quali passa la maggior parte della luce, tranne una parte che viene
riflessa in direzione dell’OTDR. La luce non verrà riflessa solo verso l’OTDR, ma anche nella direzione opposta, riflettendo la luce di ritorno
verso l’estremità opposta. La traccia OTDR nella figura 3 riporta un evento fittizio generato da un riflesso del il primo evento riflettivo a
100 m, quindi dell’evento della interfaccia dello strumento (porta OTDR) e riflesso quindi di nuovo dal primo evento. L’evento fittizio si
trova a circa 200 m sulla fibra, cioè a una distanza doppia rispetto al primo grande evento riflettivo e non è praticamente presente alcuna
attenuazione nell’evento fittizio.
Figura 4. Esempio di eventi fittizi
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Ci sono diversi modi per identificare un evento fittizio e distinguerlo da un evento reale. Un utente esperto di OTDR cercherà diversi
elementi durante l’analisi di una traccia. Gli eventi che presentano una dispersione molto maggiore rispetto ad altri eventi (ampliamento
degli impulsi) o che cambiano posizione se viene inserita ulteriore fibra dopo tale posizione, sono probabilmente eventi fittizi. Inoltre,
gli eventi che non presentano dispersione e che presentano ripetizione e distanza uniformi lungo la traccia sono probabilmente fittizi.
Solo un tecnico per fibre molto esperto è in grado di identificare gli eventi fittizi con questi metodi basati su tentativi.
Quando si utilizza OptiFiber, l’identificazione degli eventi fittizi diventa un’operazione semplice. Gli eventi fittizi e le sorgenti fittizie
vengono identificate dal software dell’analizzatore e denominati “evento fittizio” e “sorgente fittizia” nella tabella dell’evento, come
riportato nella figura 5. Per ridurre al minimo le interruzioni causate dagli eventi fittizi, verificare prima di eseguire il test che tutte
le connessioni del collegamento in fibra siano pulite, accoppiate adeguatamente e di buona qualità. In tal modo si riduce al minimo
l’energia riflessa, minimizzando anche la possibilità che venga generato un evento fittizio rilevante. Si deve verificare inoltre che tutti
i cavi di riferimento, ricezione e connessione siano dello stesso tipo di fibra e che possiedano le stesse dimensioni del nucleo.
Figura 5. Tabella dell’evento con evento fittizio e sorgente fittizia identificati
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Eventi nascosti
Gli eventi nascosti sono eventi così ravvicinati a quelli precedenti che il segnale dell’evento precedente non ha il tempo di scendere al
livello di backscattering prima che l’evento nascosto venga rilevato. Gli eventi nascosti si verificano spesso a causa di cavi di connessione
installati su un collegamento in fibra. Gli eventi nascosti riportati nelle figure 3 e 6 sono dovuti a un cavo di connessione corto tra la
fibra di riferimento e il collegamento in fibra OTDR.
Figura 6. Evento nascosto
Numerosi OTDR non visualizzano gli eventi nascosti perché le loro zone morte per gli eventi non sono sufficienti per rilevare eventi
così ravvicinati. Tuttavia, gli OTDR progettati per applicazioni LAN e campus presentano zone morte di eventi ridotte. È tuttavia possibile
che dei cavi di connessione cortissimi possano comparire come eventi nascosti invece che come due eventi riflettivi distinti nelle tracce
OTDR. Quando viene visualizzata una traccia come quella della figura 6, per molti tecnici può essere difficile stabilire la posizione di
connettori e di cavi di connessione corti. Per rendere più semplice questa operazione, l’OTDR per la certificazione OptiFiber dispone
di una funzionalità speciale chiamata ChannelMap.
Il test ChannelMap di OptiFiber utilizza una speciale impostazione ed elaborazione di OTDR e analizzatore per estrarre solo gli eventi
riflettivi dai dati della traccia. Gli eventi di attenuazione quali i giunti non vengono presi in considerazione nei risultati. Questo test
è stato ottimizzato per individuare eventi riflettivi vicini tra loro. La figura 7 riporta un esempio di diagramma ChannelMap. ChannelMap
offre la risoluzione migliore in OptiFiber; è in grado di rilevare e visualizzare perfino i cavi di connessione multimodali di solo un metro
di lunghezza e i cavi di connessione monomodali di soli 2 metri.
Figura 7. ChannelMap con sei connessioni
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Eventi di guadagno
Quando il livello di backscattering
misurato dopo un evento è superiore
a quello misurato prima dell’evento,
l’evento viene chiamato guadagno.
Ciò può verificarsi quando due sezioni
di fibra diversa vengono collegate tra
loro. Nella figura 8 ad esempio viene
riportato un guadagno considerevole
in una traccia OTDR, con 100 metri di
fibra a 50 µm collegati a 100 metri di
fibra a 62,5 µm.
Figura 8. Esempio di evento di guadagno
Un guadagno si può verificare anche
dopo un evento altamente riflettivo.
Ovviamente è impossibile ottenere un “guadagno” o aumento reale della potenza da un dispositivo passivo quale un connettore. Quindi
un guadagno indica un errore commesso al momento di eseguire la terminazione o di collegare le fibre. OptiFiber consentirà ai tecnici
di identificare rapidamente i “guadagni” e di effettuare le modifiche necessarie per risolvere il problema. Solitamente per risolvere il
problema sarà necessario sostituire un connettore guasto o un cavo di connessione con le dimensioni del nucleo sbagliate.
Eventi di attenuazione imprevisti
Quando si progetta una rete in fibra ottica, viene programmata anche la quantità e la qualità di connessioni e giunti. Uno strumento
OTDR è in grado di rilevare ulteriori eventi di attenuazione che non erano stati pianificati. Tali eventi sono solitamente causati da
pieghe accentuate della fibra. Una fascetta di fissaggio troppo stretta o una gestione insufficiente dei cavi, come riportato nella
figura 9, possono causare l’attenuazione della luce nella fibra. Dato che non viene generato praticamente alcun riflesso da questo evento,
esso comparirà come evento non riflettivo in una traccia OTDR. Questo tipo di evento viene rilevato mediante un cambiamento improvviso
del livello di backscattering sul luogo dell’evento. Affinché l’OTDR possa misurare l’attenuazione, deve essere in grado di creare e rilevare
in corrispondenza dell’evento di attenuazione un backscattering che sia superiore al livello di rumore presso il rilevatore OTDR.
Nel caso di tale evento di attenuazione non programmato, solo un OTDR sarà in grado di individuarlo. I limiti di test automatici dell’OTDR
per la certificazione OptiFiber garantiscono che gli eventi di attenuazione imprevisti non passino inosservati. Spesso la rimozione di una
fascetta di fissaggio troppo stretta può risolvere il problema e garantire che la rete sia libera da eccessiva attenuazione.
Figura 9. Evento di attenuazione da piega
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OTDR per la certificazione OptiFiber – la soluzione completa di analisi delle tracce
Gli OTDR sono importanti strumenti di documentazione e risoluzione dei problemi utilizzati per l’installazione e la manutenzione degli
impianti a fibre ottiche. Oltre a risolvere i problemi, gli OTDR possono esaminare le prestazioni di ogni singola connessione piuttosto
che solo la somma di tutte le attenuazioni. In tal modo sono in grado di completare i test di misurazione della potenza e delle sorgenti
luminose, migliorando la qualità di un impianto e garantendo il rilevamento di connessioni scadenti, che non verranno coperte da altre
connessioni funzionanti nel collegamento in fibra.
Identificare e capire gli eventi che si verificano in un collegamento in fibra ottica è fondamentale per garantire il buono stato delle LAN
in fibra. Un OTDR è l’unico strumento in grado di offrire la visibilità di tali eventi. La capacità di un OTDR di rilevare connettori, giunti
e guasti in un impianto in fibra ottica dipende fondamentalmente dalle sue funzionalità e specifiche principali, quali zone morte, gamma
dinamica, portata massima, precisione della distanza, soglia di attenuazione, linearità e specifiche di risoluzione di campionamento.
In alcuni casi gli OTDR possono interpretare in modo errato gli eventi o non rilevarli a causa di un’impostazione sbagliata dei parametri
per test o di una scelta inadeguata di un OTDR per una determinata applicazione. In altri casi, i tecnici non sono in grado di interpretare
correttamente le tracce OTDR. Capire in che modo funzionano l’OTDR e il suo analizzatore e la maniera in cui le specifiche dell’OTDR
influiscono sulle sue prestazioni può aiutare gli utenti a ottenere le massime prestazioni dai propri strumenti OTDR.
La capacità di un OTDR di identificare e caratterizzare gli eventi è fondamentale. È ugualmente importante la sua capacità di identificare
eventi previsti, quali connettori e giunti, ed imprevisti, quali eventi fittizi, di guadagno, nascosti e di attenuazione non programmati.
L’OTDR per la certificazione OptiFiber offre una funzionalità di analisi delle tracce senza precedenti. Oltre all’analisi delle tracce e al
rilevamento degli eventi fittizi, delle sorgenti fittizie, di eventi nascosti, riflettivi, di guadagno, di eventi di attenuazione ed estremità
delle fibre, OptiFiber presenta un menu guida che assiste il tecnico durante la risoluzione di eventi imprevisti rilevati nel corso dei test
e della risoluzione di problemi. La sua speciale funzionalità di stabilire i limiti di eventi e tracce lo rende particolarmente produttivo.
OptiFiber consente in pratica ai tecnici di operare al livello di professionisti esperti e di aumentare la qualità e il buono stato delle reti
in fibra. Visitate il nostro Solution center per le best practice per fibre all’indirizzo www.flukenetworks.com/fiberbestpractices per
saperne di più sull’esecuzione di test OTDR con OptiFiber.
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