Misure per il collaudo e l’esercizio delle reti ottiche ...

1 NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 17 n. 1 - Aprile 2008 47 Misure per il collaudo e l esercizio dellereti ottiche passiveNICOLAFERRARILAURAGREBORIOGAETANO VESPASIANOLe Misure sugli impianti con cavo ottico, come sulle reti GPON per laNGN2, si basano principalmente sull utilizzo dell OTDR (Optical TimeDomain Reflectometer),uno strumento versatile, che si adatta molto beneall uso in campo nelle varie fasi di vita dell impianto: realizzazione, collaudoe manutenzione. Lo strumento consente inoltre di misurare l attenuazionedi fibre, giunti e connettori, di rilevare guasti o punti di criticit e di valutarela lunghezza delle singole tratte di Misure sulle reti PON (Passive Optical Network)sono rese pi com-plesse dalla forte perdita localizzata dovuta al diramatore ottico passivo(splitter)

2 E dalla presenza di "n" rami a valle dello splitter stesso, che pro-ducono una sovrapposizione di segnali difficili da articolo costituito da una parte generale sul funzionamento degli OTDRe da una parte pi specifica sulle caratteristiche di alcuni strumenti com-merciali. Sono inoltre descritte le scelte operate da Telecom Italia per lacomponentistica che sar usata, in ottica NGN2, nella realizzazione dellereti GPON sperimentali di Milano e di IntroduzioneIl metodo della retrodiffusione (backscattering),indicato dall'ITU-T come metodo alternativo per lamisura dell'attenuazione delle fibre, il pi usatoper la misura in campo, nelle fasi di realizzazione, collaudo e manutenzione dell impianto, per rile-vare l'attenuazione dei singoli componenti.

3 Fibre,giunti, connettori .. Pu essere utilizzato ancheper valutare l andamento del coefficiente didispersione cromatica lungo il collegamento e ildiametro di campo modale della fibra [1].Lo strumento di misura basato sul metodo delbackscattering l OTDR (Optical Time DomainReflectometer). Processando opportunamente ilsegnale, l OTDR in grado di effettuare Misure di: attenuazione e localizzazione di giunti econnettori; attenuazione specifica (chilometrica), di tratta edi sezione; Return Loss di singoli eventi (RL) e totale (ORL); localizzazione di punti di attenuazione concen-trata e di interruzioni; lunghezza assoluta e schema di principio di un OTDR abbastanzasemplice (figura 1).

4 Un diodo laser modulato a pro-durre un treno di impulsi verso la fibra, ognuno diquesti subisce backscattering, producendo echi chesi propagano all indietro verso l ingresso fino a rag-giungere, attraverso un accoppiatore direzionale, unfotodiodo. In modo analogo a quanto avviene in unradar, il segnale elettrico in ricezione viene quindielaborato al fine di tradurre le informazioni temporaliad esso associate in informazioni spaziali sulla fibra:l'asse dei tempi della forma d'onda ricevuta pu ,cio , essere tarato in GREBORIO VESPASIANO Misure per il collaudo e l esercizio delle reti ottiche passive48 NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 17 n.

5 1 - Aprile 2008 Poich l attenuazione deicomponenti ottici dell im-pianto varia con la lun-ghezza d onda, uno deiparametri caratteristicidell OTDR proprio la lun-ghezza d onda della sor-gente; i valori tipici e pi diffusi in commercio sono850 nm, 1310 nm, 1550 , per Misure su fibreattive, per non interferirecon i sistemi di ricezionedegli apparati di rete, siusano anche sorgenti a1625/1650 nm e pi recen-temente anche a 780 parametro fonda-mentale la durata degliimpulsi; un buon OTDR con-sente di selezionare duratenel range da 2 ns fino a 20 s, con frequenza di ripeti-zione di qualche la potenza generatadalla sorgente fissa, variare la durata degliimpulsi equivale ad accoppiare sulla fibra pi omeno energia e poter misurare, quindi, collega-menti pi o meno lunghi.

6 D altra parte un impulsodi durata molto lunga si propaga distribuendosi suuna regione di fibra corrispondentemente lunga einficiando cos la risoluzione di misura dello stru-mento, come verr meglio chiarito nel frequenza di lancio degli impulsi limitatadal tempo necessario all impulso per compiere ilcammino di andata e ritorno sul collegamento,quando si fa riferimento alla lunghezza massimapossibile (distance range). Il distance range pu essere selezionato in un set di valori predefinitied consigliabile sia mag-giore del doppio della lun-ghezza vera (attesa) figura 2mostra unatipica traccia prodotta suldisplay di un OTDR; si trattadi una rappresentazione inscala semilogaritmica, in cuii livelli relativi (asse delleordinate) sono espressi indecibel.

7 Gli eventi che pos-sono essere rilevati sul col-legamento sono: eventi riflettenti,che siproducono in presenza divariazioni dell indice dirifrazione, ad esempioconnettore di lancio,connettori e giunti mec-canici intermedi, punti dirottura; sono tutti eventicui si associano una per-dita ed un picco diriflessione; fine fibra, che rappresentato con un picco diriflessione dopo il quale il segnale ottico retro-diffuso dovrebbe annullarsi, in realt anche avalle di esso la traccia continua, rappresen-tando il fondo di rumore prodotto dai circuitielettronici di ricezione.

8 Giunti a fusioneche introducono una perdita, esono perci rappresentati sulla traccia con ungradino, la cui altezza rappresenta l entit dellaperdita del giunto in ogni punto la pendenza della traccia esprimeil valore locale del coefficiente di attenuazione spe-cifico (per unit di lunghezza). Fissati due punti, ilsoftware di elaborazione di cui ogni strumento generatoredi impulsicomandoimpulsicomandomascherament ocomandodi guadagno e/o bandaaccoppiatorecassetto intercambiabilericevitoreconvertitoreA/D sommatoreprocessorestampantefibra in misuraschermoinouttastieramem.

9 Bassabase tempistabilizzazionetermicagen. modradiofrequenzaFIGURA 1 Schema di principio di un inizialebackscatteringdi Rayleighriflessionefine fibraconnettoregiunto a fusione024681012livelli relatividistanza (km)FIGURA 2 Traccia tipica di un GREBORIO VESPASIANO Misure per il collaudo e l esercizio delle reti ottiche passiveNOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA Anno 17 n. 1 - Aprile 2008 49dotato consente di stabilire l attenuazione totale,l attenuazione media e la lunghezza della tratta difibra in alcuni casi il giunto viene rappresentatosulla traccia come un gradino verso l alto equindi, apparentemente, come un punto di guada-gno.

10 Il fenomeno si presenta quando la secondatratta di fibra, a valle del giunto, ha coefficiente dibackscattering maggiore. Naturalmente, effet-tuando la misura dall altra estremit , nello stessopunto il fenomeno analogo, ma di segno oppo-sto, per cui la perdita apparente risulta maggioredi quella vera. Per misurare correttamente le per-dite dei giunti pertanto necessaria un analisibidirezionale e la perdita complessiva va calcolatacome semisomma dei valori rilevati dalle dueestremit .Anche le singole curvature presenti sulla fibra -con raggio molto piccolo - producono un incre-mento localizzato di attenuazione, e sono rilevabilisulla traccia alla stregua di quanto visto per ungiunto (gradino verso il basso).