Caratterizzazione della fibra: CD, PMD, attenuazione spettrale, ORL, latenza
Un test di perdita dice se una fibra fa passare la luce. Non dice se la fibra può portare 10G su 80 km, quaranta canali DWDM o un segnale 400ZR — queste domande dipendono dalla dispersione cromatica, dalla dispersione di modo di polarizzazione, dall’attenuazione su tutta la banda, dalle riflessioni e talvolta dalla latenza. Misurarle è la caratterizzazione della fibra. Questa pagina dice quando serve, quale test risponde a quale domanda, come si esegue ogni misura, quali devono essere i numeri per ciascun servizio, e cosa rivelano i risultati su una fibra vecchia o sconosciuta prima di spendere in ricetrasmettitori.
Quando serve la caratterizzazione
| Situazione | Test oltre al test di perdita standard e all’OTDR |
|---|---|
| Nuova tratta, ≤ 10G, ≤ 40 km, G.652.D moderna | nessuno — bastano la perdita Tier 1 a 1310/1550 nm e un OTDR bidirezionale (Test e misura) |
| 10G su 60–80 km, 10G DWDM a rilevazione diretta | dispersione cromatica (il limite è 1 000–1 600 ps/nm), ORL |
| 40G NRZ o DPSK legacy a rilevazione diretta | PMD (molto sensibile), CD con pianificazione della compensazione |
| 100G+ coerente, 400ZR/ZR+ | perdita e ORL; CD per identificare il tipo di fibra (G.653/G.655 cambiano il piano non lineare); PMD per confermare che sia entro la finestra del DSP; attenuazione spettrale per la piattezza della banda C; latenza se il servizio lo richiede |
| Affitto di fibra spenta o accettazione di una coppia in affitto | la suite completa, entrambe le direzioni, tre lunghezze d’onda, più identificazione del tipo di fibra, mappa della riflettanza e immagini delle facce — il passaporto della fibra |
| Fibra vecchia (installata prima del 2000) prima di un upgrade | prima il PMD (può essere il fattore killer), CD per identificare il tipo, attenuazione spettrale per il picco dell’acqua e l’idrogeno (Affidabilità e invecchiamento) |
| CWDM su tutti i 18 canali | attenuazione spettrale 1 270–1 610 nm — il picco dell’acqua a 1383 nm decide tre canali |
| Overlay PON (1490/1577/1625 nm) | attenuazione a quelle lunghezze d’onda, ORL ≥ 32 dB (Riflessioni e perdita di ritorno) |
| Fronthaul, sincronizzazione temporale | latenza e asimmetria di lunghezza tra le due fibre di una coppia — l’accuratezza del PTP ne dipende |
I test
| Test | Metodo | Risultato | Strumento tipico |
|---|---|---|---|
| Attenuazione spettrale | sorgente a banda larga e analizzatore di spettro ottico, laser sintonizzabile a scansione con power meter, o un OTDR multi-lunghezza d’onda (1310/1383/1490/1550/1625/1650 nm) | dB/km rispetto alla lunghezza d’onda su 1 260–1 650 nm; il picco dell’acqua a 1383 nm, l’idrogeno, la perdita per curvatura che sale verso 1 625 nm, la piattezza della banda C | OSA con sorgente, o un OTDR di caratterizzazione |
| Dispersione cromatica (CD) | phase-shift o differential phase-shift (IEC 60793-1-42), o metodo a quattro lunghezze d’onda basato su OTDR che adatta la curva di dispersione | D(λ) in ps/(nm·km), lunghezza d’onda a dispersione zero λ₀, pendenza S₀, dispersione totale del collegamento in ps/nm (Dispersione e larghezza di banda) | analizzatore CD o modulo OTDR con sorgente remota |
| Dispersione di modo di polarizzazione (PMD) | interferometrico (TINTY/GINTY), scansione in lunghezza d’onda ad analizzatore fisso, matrice di Jones; P-OTDR distribuito per individuare il tratto difettoso | PMD totale in ps (DGD medio) e coefficiente in ps/√km; una grandezza statistica — ripetere e annotare la temperatura | analizzatore PMD con sorgente a banda larga polarizzata all’estremità remota |
| Perdita di ritorno ottica e riflettanza | OCWR o OTDR | ORL in dB, riflettanza per evento | ORL meter, OTDR |
| Perdita di inserzione | sorgente luminosa e power meter a ogni lunghezza d’onda di servizio, entrambe le direzioni (Tier 1) | dB per fibra | OLTS |
| Latenza e lunghezza | lunghezza da OTDR, o un tester di latenza con loopback all’estremità remota (andata e ritorno ÷ 2) | µs e metri; 4,9 µs/km; asimmetria tra le fibre di una coppia dalla differenza di lunghezza allo stesso indice | OTDR, tester Ethernet con funzione di latenza |
| Identificazione del tipo di fibra | da λ₀ e D(1550) del test CD, gradini di backscatter alle giunzioni, archivi | G.652 / G.653 / G.655 / G.654 / G.657, epoca di produzione (Tipi di fibra) | analizzatore CD più OTDR |
| Larghezza di banda modale multimodale | differential mode delay / effective modal bandwidth su un campione | conferma della classe OM | laboratorio; raramente sul campo |
Limiti per servizio
Cifre tipiche; i valori esatti provengono dal ricetrasmettitore o dallo standard.
| Servizio | Tolleranza di dispersione cromatica | Tolleranza PMD (DGD medio) | Perdita / ORL |
|---|---|---|---|
| 1G, 10G fino a 40 km (LR, ER) | non limitante su G.652 (40 km × 17 = 680 ps/nm, limite ≈ 1 000–1 600) | ≤ 10 ps (10 % del bit da 100 ps) | bilancio 6–15 dB; ORL ≥ 12 dB |
| 10G 80 km (ZR) e 10G DWDM a rilevazione diretta | ≤ 1 600 ps/nm senza compensazione; 80 km × 17 = 1 360 ps/nm — al limite | ≤ 10 ps | bilancio 23–24 dB; ORL ≥ 24 dB |
| 40G NRZ / DPSK legacy | ≤ 60–100 ps/nm — richiede compensazione della dispersione | ≤ 2,5 ps | ORL ≥ 24 dB |
| 100G coerente DP-QPSK | ± 50 000 ps/nm (migliaia di km) | 25–30 ps e oltre | limitato dall’OSNR; ORL ≥ 24 dB (Lungo raggio coerente) |
| 400ZR (OIF) | ± 2 400 ps/nm (≈ 120 km di G.652) | ≈ 10 ps | senza amplificazione: perdita ≤ 11 dB (≈ 40 km); amplificato: 120 km con OSNR ≥ 26 dB |
| 400ZR+, 800ZR | ± 20 000 … ± 50 000 ps/nm | tollerante | limitato dall’OSNR |
| CWDM 10G, 18 canali | come 10G per canale | ≤ 10 ps | attenuazione per canale incluso il picco dell’acqua (Mux e bilancio CWDM) |
| GPON / XGS-PON | non limitante | non limitante | bilancio di classe (B+ 28, C+ 32, N1 29, N2 31, E1 33, E2 35 dB); ORL ≥ 32 dB; riflettanza ≤ −35 dB |
Aritmetica del PMD: DGD medio = coefficiente PMD × √L. La G.652.D moderna a ≤ 0,1 ps/√km dà 1 ps su 100 km — irrilevante; la fibra degli anni 1980 a 1–2 ps/√km dà 10–20 ps su 100 km — la fine del 10G NRZ su quella tratta a meno di usare il coerente (Formule e calcoli).
Interpretare i risultati: identità e età della fibra
| Misurato | Conclusione |
|---|---|
| λ₀ = 1 300–1 324 nm, D(1550) = 16–18 ps/(nm·km) | G.652; picco a 1383 nm basso → G.652.C/D, alto → G.652.A/B |
| D(1550) = 2–6 ps/(nm·km), λ₀ intorno a 1 450–1 520 nm | G.655 a dispersione spostata non nulla; verificare il segno; il four-wave mixing richiede attenzione nel DWDM denso (Effetti non lineari) |
| D(1550) ≈ 0 | G.653 a dispersione spostata — nessun DWDM in banda C senza spaziatura dei canali diseguale o la banda L |
| D(1550) = 18–22 ps/(nm·km), attenuazione ≈ 0,17 dB/km | G.654 a core in silice pura |
| Coefficiente PMD > 0,5 ps/√km | fibra da prima del 1995 circa; il 10G oltre 100 km è rischioso; il coerente va bene |
| Picco dell’acqua a 1383 nm sopra 0,5 dB/km | niente CWDM in banda E (canali 1 371–1 411 nm); tutto il resto utilizzabile |
| Pendenza dell’attenuazione in aumento rispetto alla baseline, peggiore a 1 383 e sopra 1 550 nm | invecchiamento da idrogeno o acqua — un tratto da sostituire |
| Perdita in forte aumento verso 1 625–1 650 nm | macro- o microcurvatura lungo la tratta |
| Asimmetria di lunghezza di una coppia > 10–20 m | errore di temporizzazione PTP di 50–100 ns se non compensato |
Procedura e rendicontazione
| Fase | Prassi |
|---|---|
| Preparazione | strumenti a entrambe le estremità con un’unità remota o una seconda squadra; bretelle di riferimento ispezionate e pulite (Ispezione e pulizia delle facce dei connettori); la fibra spenta — CD e PMD non si possono misurare su una fibra attiva |
| Condizioni | annotare data, ora e temperatura — il PMD cambia con esse; testare tutte le fibre della coppia e le riserve |
| Tempo | 30–60 minuti per fibra per la suite completa con una squadra esperta |
| Consegne | per fibra: perdita a tutte le lunghezze d’onda in entrambe le direzioni, ORL, tracce OTDR in entrambe le direzioni (.sor), curva CD con λ₀ e dispersione totale, PMD, curva di attenuazione spettrale, latenza e lunghezza, mappa della riflettanza, immagini delle facce; pass/fail rispetto al servizio previsto |
| Archiviazione | file nativi dello strumento con le impostazioni, non solo PDF (Documentazione ed etichettatura) |
| Standard | IEC 61280-4-2 (attenuazione e ORL dei collegamenti monomodali installati), IEC 61280-4-4 (PMD dei collegamenti installati), IEC 61280-4-1 (collegamenti multimodali installati), IEC 60793-1-42 (CD), TIA FOTP-175 (CD), ISO/IEC 14763-3 e TIA-568.3-D (accettazione) (Mappa degli standard) |
Checklist di accettazione della fibra spenta: tipo di fibra dichiarato e confermato dal CD; perdita per km a 1310/1550/1625 entro l’offerta; ogni giunzione ≤ 0,1 dB e ogni connettore ≤ 0,5 dB in entrambe le direzioni; ORL ≥ 27 dB (≥ 32 dB per il PON); PMD entro il limite del servizio; curva spettrale senza segnatura di idrogeno; lunghezza e latenza registrate; documentazione e coordinate consegnate.
In CodingBox
Un modulo coerente caratterizza la fibra gratuitamente una volta acceso: il CMIS VDM riporta dispersione cromatica, DGD, PDL, OSNR e il tasso di variazione della polarizzazione così come li vede il DSP. CodingBox mostra quali di questi osservabili un modulo dichiara e ne legge le pagine DDM, così il rapporto di collaudo della fibra e la vista del modulo sullo stesso collegamento si possono confrontare — un disaccordo indica una permutazione, un connettore sporco o uno scambio di fibra dopo il rilievo (Metriche VDM e FEC, Check transceiver).