Testes bidirecionais com OTDR

O que é um teste bidirecional com OTDR?

Um benefício inerente ao teste com OTDR é que ele requer acesso a apenas uma extremidade do cabo de fibra óptica para funcionar. Como a distância e as medições de atenuação são baseadas no retroespalhamento da luz óptica e nos princípios de reflexão de Fresnel, os fótons da luz espalhada e refletida podem ser analisados no mesmo local de origem do sinal de teste. 

Para minimizar o impacto dos erros e incertezas que podem estar presentes em teste unidirecionais e convencionais, os métodos de testes bidirecionais com OTDR foram desenvolvidos para aprimorar a precisão dessa importante metodologia de teste.  Conforme diz o nome, o teste bidirecional com OTDR é um método de caracterização de fibra óptica e teste de perdas realizado nas duas extremidades do trecho de fibra.

Como funciona um teste bidirecional 

Além do equipamento OTDR e do cabo de fibra óptica em teste, a configuração básica de um teste OTDR também inclui um cabo de lançamento e um cabo de recepção. O cabo de lançamento conecta a porta de teste do OTDR ao trecho de fibra em teste e é denominado “supressor de pulso”, pois serve para estabilizar o pulso de luz inicial do OTDR antes que ele entre no cabo testado. O cabo receptor conecta-se à extremidade distante do trecho e fornece um conjunto de conexão de fibra/junção casado, com um segmento de saída apropriado, permitindo a avaliação das perdas do conector de terminação. 

A existência desses cabos de lançamento e de recepção cria uma configuração simétrica nas duas extremidades do trecho. Em testes bidirecionais com um OTDR, as mesmas características da fibra são medidas novamente, usando o mesmo OTDR (ou um adicional) na extremidade oposta de um trecho, tirando a média ou combinando os resultados com os obtidos na direção inicial.

O teste bidirecional de fibras pode produzir, em geral, resultados mais precisos que o teste unidirecional, baseado na própria metodologia de teste. Como o retroespalhamento de Rayleigh é usado para quantificar a atenuação e os eventos de perda de sinal, o coeficiente de retroespalhamento da fibra deve ser conhecido e programado no OTDR. Esses coeficientes podem variar de fibra para fibra ou mesmo dentro de uma única fibra. O efeito resultante pode ser incorretamente interpretado como atenuação de sinal excessiva ou mesmo atenuação negativa (ganho) nas junções entre as seções de um trecho de fibra. Essa variação pode ser compensada tirando-se a média dos resultados de perda de extremidade a extremidade e perda individual em cada conexão ou emenda, usando um teste bidirecional com OTDR.

Benefícios do teste bidirecional com um OTDR

Se a transição na junção da fibra resultar em uma fibra com um coeficiente de retroespalhamento mais baixo passando para uma fibra com coeficiente mais alto, o resultado poderia ser um mascaramento da perda real na interface ou emenda. Esse mascaramento ou efeito de distorção também é conhecido como ganho, pois a quantidade de retroespalhamento observada será maior após o evento de perda do que era antes. Da mesma forma, se a transição for de um segmento com coeficiente de retroespalhamento mais elevado para um mais baixo, a assinatura resultante poderia mostrar incorretamente um evento de perda mais elevada nesse mesmo local. Tirar a média dos valores obtidos em lados opostos pode propiciar um cálculo mais preciso da perda. 

 

Apparent loss/gain at the fiber junctions due to the backscatter coefficient difference as seen through bidirectional OTDR test

 

Perda real na junção da fibra, revelada por meio de um teste bidirecional com OTDR

OTDR
 
O->E
E->O
Soma
Média
Perda real
Emenda A
-0,02
0,08
0,06
0,03
0,03
Emenda B
0,12
0,02
0,14
0,07
0,07

 

Outro benefício do teste bidirecional de fibra óptica é a minimização de zonas mortas, em que a reflexão Fresnel inicial de um evento, como uma emenda ou conector, cegou temporariamente o detector do OTDR, tornando-o incapaz de visualizar as reflexões e o retroespalhamento dos outros eventos diretamente atrás da emenda ou do conector. Como o efeito das zonas mortas tende a ocorrer com mais frequência mais perto do OTDR, medir novamente na direção oposta permitirá uma avaliação precisa da porção do cabo que foi incluída/mascarada em uma zona morta durante a primeira medição.

Trechos longos de cabos de fibra óptica de transporte, como redes terrestres entre cidades e países, requerem OTDRs poderosos com um range dinâmico mais elevado para avaliar o trecho de fibra unidirecionalmente com precisão. Usar um teste de fibra bidirecional, como um OTDR bidirecional, é uma excelente forma de melhorar a integridade do teste nessas distâncias muito longas.

Ao combinar medições com OTDR obtidas em cada extremidade, o impacto da degradação do pulso de teste nos pontos mais distantes de cada OTDR pode ser minimizado. Em vez de tirar a média dos resultados, outro método de análise usado para aplicações de transporte de longo alcance envolve utilizar a aquisição via OTDR de cada extremidade de um trecho de cabo para as seções mais próximas de cada extremidade, criando então um traço de OTDR composto, no qual as duas aquisições de sinal encontram-se efetivamente na metade do enlace.

Desvantagens do teste bidirecional com OTDR

Apesar das vantagens na precisão e range obtidas por meio de testes bidirecionais com OTDR, a complexidade adicional devido a esse método precisa ser considerada. Em uma configuração de teste bidirecional básica usando um único dispositivo OTDR, o OTDR deve ser transportado de uma extremidade do trecho de fibra até a outra extremidade para concluir o teste.

Mesmo quando são utilizados OTDRs duplicados, o teste bidirecional pode gerar tempo extra de preparação, custos de transporte e de análise ao processo de teste com OTDR.

O teste bidirecional com OTDR pode melhorar a qualidade e a precisão dos dados de medição em geral, entretanto é importante reconhecer que o teste bidirecional de fibra não compensará os problemas de preparação como conexões sujas, parâmetros de teste incorretos ou ruído excessivo no traço do OTDR. Como o OTDR bidirecional requer uma duplicação dos testes, há mais chances de erros e inconsistências.

Métodos de testes bidirecionais com OTDR

À medida que as vantagens de desafios envolvidos em OTDRs bidirecionais surgiram ao longo dos anos, soluções criativas, na forma de métodos de teste novos e inovadores, foram desenvolvidas. Os benefícios na precisão e no range podem ser vistos a partir de muitos desses métodos, além de maior eficiência e consistência.

  • Testes bidirecionais convencionais com OTDR

    O método denominado como “tradicional” ou teste bidirecional convencional com OTDR é o mais simples e requer uma quantidade menor de equipamentos. Duas medições independentes são feitas usando o mesmo OTDR. A primeira medição é feita conectando-se o OTDR ao cabo de lançamento enquanto o cabo de recepção está no local, na extremidade oposta, mas não conectado ao dispositivo de teste.

    Deixando todos os cabos em suas posições originais, o OTDR é desconectado em seguida do cabo que está em teste e é deslocado para a extremidade oposta. Conectando o cabo de recepção, a mesma medição pode ser repetida em seguida, na direção oposta. É importante que todos os segmentos da fibra óptica na configuração testada permaneçam na mesma sequência durante os dois testes, para que a média dos dados de perda obtidos nos dois testes seja relevante.

  • Testes bidirecionais automatizados com OTDR

    A complexidade, a análise e o tempo necessários para OTDRs bidirecionais convencionais podem ser reduzidos significativamente usando métodos de teste bidirecional automatizados com OTDR. Empregando um dispositivo de teste OTDR mestre em série com um dispositivo remoto conectado na extremidade oposta do trecho de fibra, a comunicação entre os dois OTDRs assegura configurações de preparação de teste idênticas, continuidade da conexão de fibra e facilidade na aquisição e compilação dos dados. A conveniência de um teste automatizado pode melhorar a velocidade do teste e também reduzir drasticamente os rates de erros. Se uma solução de teste completa for usada, os mesmos recursos de automação podem ser usados também para executar o teste com um OTDR em vários comprimentos de onda (para melhorar a detecção de curvas) e incluir perda de inserção bidirecional e teste de perda de retorno óptico.

  • Outros métodos de teste bidirecional com OTDR

    Métodos bidirecionais adicionais com OTDR foram desenvolvidos com o passar do tempo para melhorar a eficiência ou reduzir potencialmente a quantidade de equipamentos de teste necessários. Um desses métodos é conhecido como teste de “loop back”. Em vez de colocar um segundo OTDR na extremidade mais afastada do trecho de fibra, um cabo de malha de retorno conecta uma fibra a uma segunda fibra que também requer teste. Dessa forma, um pulso de teste do OTDR pode ser enviado por uma fibra e continuar por meio da malha de retorno e depois para a segunda fibra, testando assim as duas fibras unidirecionalmente ao mesmo tempo. Para ganhar os benefícios do teste bidirecional com OTDR, as duas fibras (incluindo a malha de retorno) são testadas em seguida na direção oposta, a partir da mesma localização. Este método pode utilizar uma abordagem tradicional com OTDR como no caso 1) em que um único OTDR é movido da primeira para a segunda fibra para testar manualmente em cada direção e os resultados são combinados manualmente ou uma abordagem automatizada com OTDR como no caso 2) em que dois OTDRs são utilizados, um conectado em cada fibra para testar automaticamente cada direção e combinar os resultados do teste.


Ferramentas de teste bidirecionais com OTDR

Atualmente, há uma grande variedade de ferramentas de teste bidirecionais com OTDR disponíveis para facilitar a execução de testes de fibra eficientes e versáteis. OTDRs e dispositivos de teste multiuso podem ser configurados facilmente para OTDR bidirecionais automatizados e outros testes de fibras bidirecionais ao simples toque de um botão. Instrumentos de teste posicionados em cada extremidade do trecho de fibra podem se comunicar e compartilhar dados quase instantaneamente via Ethernet, Wi-Fi ou hotspots para celulares. Esses dispositivos também incluem geração de relatórios incorporada para conveniência e rapidez.

Soluções de teste integradas podem executar testes bidirecionais de fibras usando vários comprimentos de onda, a partir de uma única porta de teste, para oferecer um fluxo de trabalho de teste mais eficiente e economizar tempo precioso durante a instalação e testes na fase de aceitação, bem como agilizar o troubleshooting e a manutenção. Um alto nível de precisão, repetitividade e automação oferece uma solução confiável para muitas aplicações de qualificação de caracterização de fibras.

Com o surgimento do OTDR, nossa capacidade para ver dentro de milhares de quilômetros de fibras microscópicas levou a tecnologia de comunicações de fibra óptica a níveis inigualáveis. No passado, o OTDR bidirecional representou uma troca calculada entre integridade de dados e conveniência. Métodos de teste e dispositivos OTDR bidirecionais novos e melhores mudaram a conversa, fornecendo capacidades adicionais e recursos que economizam tempo, tornando a caracterização precisa de fibras o novo padrão do mercado.

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