Teste de OTDR

Como funciona um OTDR?

O OTDR injeta energia luminosa pulsada, gerada por um diodo de laser, em uma extremidade da fibra óptica. Um fotodiodo mede a energia da luz de retorno ao longo do tempo (retrorrefletida e retroespalhada) e converte tal energia em um valor elétrico, amplificado e amostrado, que é exibido graficamente em uma tela.

Os OTDRs medem a localização e a perda de elementos da rede óptica passiva, também chamados de “eventos”. A localização ou distância de cada evento é calculada a partir do tempo de ida e volta do pulso de luz viajando ao longo da fibra. A perda é calculada a partir do valor de amplitude do sinal retornado (efeito de retroespalhamento).

A maioria dos OTDRs modernos seleciona automaticamente os parâmetros de aquisição ideais para uma fibra específica enviando pulsos de teste em um processo conhecido como configuração automática ou teste automático.

Analogia de teste de OTDR

Existem paralelos óbvios com o teste de integridade do sinal de fio de cobre que o OTDR suplantou gradualmente conforme a tecnologia foi se deslocando para a fibra óptica. No entanto, para visualizar a premissa por trás do teste de OTDR, pode-se encontrar uma analogia mais útil com a tecnologia Ultrasound.

Nas aplicações de imagens médicas, são produzidas ondas sonoras inaudíveis de alta frequência (≥ 20 KHz) pelos elementos vibratórios de um transdutor de ultrassons. Assim como as ondas de luz, essas ondas sonoras são absorvidas, retrorrefletidas na fonte ou dispersas em múltiplas direções, dependendo da distância do transdutor e da natureza do material analisado. A frequência, direção e intensidade das ondas sonoras que retornam ao transdutor fornecem dados suficientes para a criação de imagens detalhadas e precisas das características anatômicas internas.

Terminologia de teste de OTDR

Entender a ciência por trás do OTDR começa com alguns conceitos básicos que fazem parte do processo de teste de OTDR.

• Atenuação

  A redução na potência do sinal luminoso conforme é transmitido. A atenuação é expressa em decibéis por quilômetro (db/km). A degradação do sinal pode ser devido a emendas, conexões ou a à perda inerente dentro da própria fibra óptica. Entender a atenuação do sistema é crucial durante a avaliação do desempenho geral.

• Retroespalhamento

  Termo utilizado para descrever a reflexão difusa das ondas de luz na direção de onde elas surgiram. A quantidade de retroespalhamento é um indicador de atenuação total, uma vez que a luz que viaja de volta para a fonte representa uma perda na intensidade do sinal downstream No teste de OTDR, a quantidade de luz retroespalhada é de apenas cerca de um milionésimo do pulso de teste.

• Refletância

  Medida da proporção de luz que atinge uma superfície que é refletida por ela. Diferentemente da luz de retroespalhamento, a luz refletida retorna mais diretamente à fonte de luz, em vez de ser difundida em várias direções. Conexões e emendas serão retrorrefletidas na fonte, permitindo que o teste de OTDR adequado determine a posição, as mudanças na condição e a perda de sinal desses elementos.

• Refração

  Refração é a flexão das ondas de luz conforme elas passam de um tipo de material para outro. A quantidade de luz refletida é determinada pelas diferenças no índice de refração de duas fibras unidas por emendas, impurezas na fibra de vidro, alterações de material em um conector ou qualquer outra alteração de material contida na passagem do cabo.

Procedimento do teste de OTDR

O processo de teste de OTDR depende do tipo de equipamento e do percurso do cabo de fibra óptica que está sendo testado, bem como do(s) objetivo(s) do teste. No entanto, há alguns procedimentos de teste de OTDR comuns que são fundamentais em qualquer aplicação.

• Cabos de referência

  A etapa principal antes de conectar qualquer dispositivo aos cabos de referência e à fibra a ser testada é a inspeção de cada conector que será acoplado para a medição (porta OTDR, cabos de referência, painéis de conexão etc.). Conheça melhor a metodologia Inspecione antes de conectar da VIAVI em nossa página Inspeção de fibra.

  A próxima etapa na configuração de um teste de OTDR é a conexão adequada dos cabos de lançamento e recebimento nas duas extremidades do enlace de fibra. O cabo de lançamento é o elo entre o OTDR e o enlace de fibra. Ele é usado para estabilizar o pulso de teste e permitir que o OTDR se recupere da transmissão do pulso de teste para “ver” ou caracterizar o primeiro conector da fibra em teste. O conector de acoplamento selecionado deve ser compatível para minimizar a refletância dessa junção. Imagine um adaptador de mangueira com uma conexão solta ou torta com a mangueira, causando vazamento de água e projetando-se para trás da junção. Com o teste de OTDR, um resultado semelhante é o excesso de luz do laser refletida pela conexão ruim e/ou pelo espaço de ar entre o conector e a extremidade do cabo. Conexões/condições ruins de lançamento como essa fazem com que o receptor de OTDR fique sobrecarregado e reduz muito a potência de pulso do laser entregue na passagem da fibra que está sendo testada, o que significa que você apenas “verá” ou caracterizará uma seção inicial mais curta da fibra. Um cabo de recepção no final do percurso provê a capacidade de medir com precisão o comprimento total, bem como a perda no conector final do percurso. Saiba mais sobre sobre caracterização de fibra.

• Parâmetros de teste de OTDR

  O expertise real na utilização de OTDR de última geração tem origem no entendimento dos parâmetros de testes de OTDR disponíveis nos instrumentos e na sua otimização para resolução e precisão. As configurações dos parâmetros de teste de OTDR geralmente incluem o seguinte.

  • Range: define o range (distância) apropriado com base no comprimento total da fibra
  • Largura de pulso: define a duração de cada pulso a laser emitido
  • Tempo de aquisição: define a duração de tempo para calcular a média das medições da luz refletida
  • Índice de refração: é compatível com o índice do material do cabo que está sendo testado

  Em geral, o comprimento do percurso do cabo regerá o nível de resolução que pode ser alcançado pelas configurações do equipamento. Testar um percurso mais longo pode fazer com que a sensibilidade fique comprometida. Tempos médios mais longos também podem contribuir para uma melhor resolução, aumentando a relação sinal-ruído, “suavizando” os dados apresentados na curva de teste.

  Durante a configuração do teste de OTDR, os limites de perda para o sistema global, assim como cada conexão e emenda individualmente, podem ser pré-programados. Estes podem ser baseados em padrões de testes de OTDR específicos do mercado ou do projeto. Podem ser usados marcadores do sistema para indicar pontos de início e parada virtuais para cada elemento em teste.

• Teste automático de OTDR

  Embora muitos modelos de testes de OTDR incluam um recurso de “teste automático” que permite que o dispositivo determine automaticamente as configurações ideais para o seu sistema, é importante entender quais são essas configurações subjacentes e como elas podem afetar seus resultados. Os testes automáticos mais novos utilizam múltiplas larguras de pulso para escolher os melhores para caracterizar com precisão os eventos próximos no início do enlace, as emendas ou divisores no meio e as seções mais distantes de um enlace de fibra. Embora esse recurso possa economizar uma quantidade significativa de tempo de configuração, ele pode equivaler ao modo de “foco automático” de uma câmera que pode ser aprimorado nas mãos de um fotógrafo profissional.

Interpretando os resultados de teste de OTDR

Quando o teste de OTDR for concluído, o sistema exibirá os resultados do teste de OTDR nos formatos numérico e gráfico. O eixo x do display indicará a distância enquanto o eixo y exibirá a perda de sinal em dB. O gráfico, também chamado de traço, mostrará onde cada conexão, emenda ou quebra está localizada, com a característica de perda e reflexão de sinal de cada elemento claramente visível. Um bom equipamento de teste de OTDR vai traduzir esse traço em uma visão linear icônica, na qual cada elemento e evento é representado como um ícone de fácil leitura, com informações de aprovação/reprovação visíveis imediatamente, e o nome de cada componente/evento claramente mostrado.

Tipos de equipamentos de teste de OTDR

Embora os conjuntos de recursos e os custos variem significativamente, há dois tipos predominantes de equipamentos de teste de OTDR disponíveis no mercado atualmente.

• Benchtop

  Esse termo descreve tipicamente o equipamento de teste de OTDR utilizado no laboratório e nas fábricas. Os dispositivos benchtop podem ser colocados em uma bancada de laboratório ou em um compartimento de teste de produção e geralmente têm uma tela maior e uma fonte de alimentação de AC (tomada) direta. Esse tipo de equipamento de teste de OTDR também pode incluir recursos de expansão na forma de portas plug-in conectadas à estrutura principal, como, por exemplo, dispositivos de comutação óptica para teste de MPO. Embora o custo seja normalmente maior para esse tipo de equipamento de teste de OTDR, ele pode ser solicitado quando for necessário um alto nível de precisão, sensibilidade ou medição de longo alcance (com sua intensidade de pulso inerente maior) para gerar resultados de teste de OTDR mais precisos.

• OTDR portátil

  Como o nome já diz, o equipamento de teste de OTDR portátil é leve (pesa menos de 1 kg), portátil, normalmente é alimentado por bateria e é otimizado para uso no campo. A relação preço/desempenho é otimizada para que contratadas e instaladores de fibra construam, certifiquem e façam o troubleshooting nos cabos ópticos de várias aplicações. Normalmente, a interface de usuário é simples e direta, portanto, qualquer técnico pode operá-la e entender os resultados de teste de OTDR com pouquíssimo treinamento. Os vários tipos de conectividade disponíveis, como, por exemplo, Wi-Fi ou Bluetooth, facilitam o fluxo de trabalho de obtenção das ordens de serviço e transferência dos resultados do teste.

• OTDR integrado ou montado em rack

  Os OTDRs integrados são do tamanho de um painel eletrônico. Eles têm o menor tamanho possível para se adaptar ao equipamento de rede ou aos sistemas de monitoramento. Normalmente são produzidos em grandes volumes, como componentes eletrônicos, para otimizar o custo. A crescente necessidade de monitoramento contínuo e proativo da infraestrutura de rede de fibra faz deles um componente importantíssimo para o futuro. Os OTDRs montados em rack são combinados com uma chave óptica para girar automaticamente pelas muitas fibras com uma rotina. A rotina pode priorizar fibras muito críticas ou clientes importantes. Essas aplicações de monitoramento de fibras ópticas podem ser usadas para monitoramento em serviço ou fibra simples para monitoramento fora de serviço.

Especificações de OTDR

É importante entender as especificações de OTDR para que se possa escolher o OTDR certo para uma aplicação dedicada.

• Range dinâmico

  O range dinâmico é uma das características mais importantes de um OTDR, porque determina o comprimento máximo observável de uma fibra. Quanto maior o range dinâmico, maior a proporção sinal-ruído e melhor o traço e a detecção do evento. O range dinâmico é relativamente difícil de ser determinado porque não existe um método de computação padrão utilizado por todos os fabricantes. O range dinâmico é definido como a diferença entre o ponto extrapolado do traço de retroespalhamento na extremidade mais próxima da fibra e no nível superior do piso de ruído após o final da fibra. O range dinâmico é expresso em decibéis (dB). A medição é feita em um período de três minutos e os resultados são calculados em média.

• Zona morta de evento

  A zona morta de evento (EDZ) é a distância mínima que distingue dois eventos reflexivos não saturados consecutivos (geralmente duas conexões). Caso os eventos reflexivos sejam mais espaçados do que o EDZ, o OTDR mostrará como um evento. O EDZ depende da largura de pulso. Quanto menor a largura de pulso, menor o EDZ.

• Zona morta de atenuação

  A zona morta de atenuação (ADZ) definida na norma IEC 61745 é a distância mínima após um evento reflexivo (por exemplo, conector) ou atenuação (por exemplo, emenda), em que um evento não reflexivo (por exemplo, emenda) pode ser medido. Quando o espaço entre os eventos é mais estreito que o ADZ, ele aparecerá como um evento no traço. O ADZ depende da largura de pulso. Quanto menor a largura de pulso, menor o ADZ.

• Comprimentos de onda

  OTDRs medem de acordo com o comprimento de onda. Os comprimentos de onda típicos usados são 850 nm e 1300 nm para fibra multimodo e 1310 nm, 1550 nm e 1625 nm para fibra monomodo. 1625 nm ou 1650 nm filtrados podem ser usados na manutenção para evitar interferência com o comprimento de onda do tráfego. Os comprimentos de onda C-/D-WDM são usados para comissionar, atualizar e fazer o troubleshooting de enlaces de fibra monomodo que transportam canais C- ou D-WDM.

Calibrando o equipamento de teste de OTDR

Para todos os equipamentos de medição, a calibração periódica é essencial para monitorar e corrigir o viés do equipamento e redefinir as funções relevantes com base nos padrões de referência. Enquanto alguns favorecem um cabo padrão ouro, como o “Golden Fiber” criado pelo NPL, outros propuseram um método de simulação eletrônico/óptico de calibração que não requer padrão de referência.

O futuro dos testes de OTDR

Proporcionar mais funcionalidade, precisão e resolução a um preço mais baixo é um desafio constante. A melhoria nos algoritmos de teste automático do OTDR pode reduzir a barreira de entrada para os técnicos e aumentar a aceitação. Da mesma forma, aprimoramentos relacionados à superação de questões de sobrecarga de refletância inerentes a execuções de cabo curtos podem ajudar a expandir a aplicação da tecnologia OTDR a novas arenas.

Com a tecnologia de fibra óptica, o subproduto de séculos de artesanato em vidro temperado foi combinado com inovação e otimização modernas para criar uma nova maneira revolucionária de atender às necessidades de comunicação de nossa sociedade global. Conforme as demandas de carga de dados em nossas redes de fibra óptica continuam aumentando, os recursos de teste de OTDR devem continuar melhorando para atender a esses desafios.

Sem tecnologia, como o teste de OTDR, a aplicação avançada de fibra óptica não seria viável. A capacidade de “ver” dentro de milhares de quilômetros de fibra óptica, não mais espessa do que um fio de cabelo humano, tornou-se uma realização extraordinária e uma necessidade prática.

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