Dire che una dorsale in fibra ottica è stata “certificata con l’OTDR” sembra una descrizione precisa. In realtà lascia aperte diverse domande.
È stata verificata la perdita complessiva del collegamento? Sono stati caratterizzati i connettori e gli eventuali giunti? La misura OTDR è stata eseguita in una sola direzione oppure in entrambe? Sono state utilizzate fibre di lancio e ricezione? Le superfici ottiche sono state ispezionate prima delle prove? Il limite di accettazione deriva dal progetto, dal capitolato, dallo standard applicabile o dall’applicazione che il collegamento dovrà supportare?
Il punto non è stabilire quale strumento sia migliore.
OLTS e OTDR utilizzano principi di misura differenti e forniscono informazioni differenti sullo stesso collegamento ottico.
Considerarli equivalenti può produrre documentazione apparentemente completa ma tecnicamente ambigua. Un collaudo della fibra ottica correttamente impostato parte invece da una domanda precedente alla scelta dello strumento: che cosa deve essere dimostrato prima di accettare l’impianto?
Prima dello strumento viene il criterio di accettazione
Un risultato strumentale acquista significato soltanto se può essere confrontato con un requisito definito.
Prima del collaudo dovrebbero quindi essere conosciuti il tipo di fibra installata, la configurazione del collegamento, la lunghezza prevista, il numero e la tipologia delle connessioni, l’eventuale presenza di giunti, le lunghezze d’onda di prova, il metodo di riferimento, le condizioni di lancio, il limite di perdita ammesso e gli eventuali requisiti relativi alla riflettanza dei singoli eventi o all’Optical Return Loss del collegamento.
Dovrebbero inoltre essere stabiliti le direzioni di prova richieste, i dati da registrare, l’identificazione delle fibre e il formato della documentazione finale.
Per il cablaggio ottico installato nelle sedi degli utenti, ISO/IEC 14763-3:2024 costituisce il riferimento internazionale specificamente dedicato al testing del cablaggio in fibra ottica. L’edizione corrente è la terza ed è stata pubblicata nel maggio 2024.[1]
Per le misure sull’impianto installato sono inoltre rilevanti gli standard della serie IEC 61280. IEC 61280-4-1:2019+A1:2021 riguarda la misura dell’attenuazione sul cablaggio multimodale installato e comprende anche gli aspetti relativi alle condizioni di lancio e all’Encircled Flux.[2] IEC 61280-4-2:2024 riguarda invece le misure di attenuazione e Optical Return Loss sul cablaggio monomodale installato.[3]
Citare uno standard, tuttavia, non basta.
Occorre verificare che edizione, campo di applicazione, metodo di prova e criteri utilizzati siano effettivamente pertinenti al collegamento esaminato. Il requisito finale deve inoltre essere coerente con il capitolato, con il sistema installato e con le eventuali applicazioni che l’infrastruttura deve supportare.
Un semplice “PASS” non ha quindi valore assoluto: occorre sapere rispetto a quale limite e con quale configurazione di prova sia stato ottenuto.
Che cosa misura un OLTS
OLTS significa Optical Loss Test Set.
Il sistema utilizza una sorgente ottica e un misuratore di potenza per determinare la perdita di inserzione del collegamento da un’estremità all’altra.
Dopo avere stabilito il riferimento secondo il metodo previsto, il link viene inserito nel percorso di misura. La differenza fra il livello di riferimento e la potenza ricevuta attraverso il collegamento permette di determinare la perdita complessiva, normalmente espressa in decibel.
In quel valore confluiscono le perdite degli elementi compresi nella configurazione sottoposta a prova: fibra, connessioni, eventuali giunti e altri componenti passivi.
L’OLTS permette quindi di rispondere a una domanda fondamentale:
la perdita complessiva end-to-end del collegamento rientra nel limite previsto?
È una misura di trasmissione: una sorgente invia potenza ottica da un’estremità e il ricevitore misura quanto arriva all’estremità opposta.
Un insieme costituito da sorgente luminosa e optical power meter può applicare lo stesso principio fondamentale. Gli OLTS dedicati aggiungono normalmente funzioni utili al collaudo sistematico, come gestione delle lunghezze d’onda, memorizzazione dei risultati, applicazione dei limiti e, in base allo strumento, misure duplex o bidirezionali e generazione automatizzata della documentazione.[4]
Il riferimento OLTS fa parte della misura
Una perdita espressa semplicemente come “1,2 dB” non descrive completamente la prova.
Il metodo utilizzato per stabilire il riferimento determina infatti quali connessioni vengono comprese nella misura finale.
Cordoni di riferimento, adattatori, qualità delle connessioni, pulizia delle superfici, stabilità della sorgente, lunghezze d’onda e configurazione della prova possono influenzare risultato, ripetibilità e incertezza di misura.
Per questo il report dovrebbe permettere di ricostruire non soltanto il valore ottenuto, ma anche come sia stato ottenuto.
Sul multimodale interviene inoltre un elemento particolarmente importante: la distribuzione modale della luce immessa nella fibra.
Multimodale ed Encircled Flux
Nella fibra multimodale la perdita misurata può variare in funzione delle modalità con cui la luce viene lanciata nel core.
Per ottenere risultati ripetibili non è quindi sufficiente utilizzare una sorgente alla lunghezza d’onda corretta. Anche la distribuzione dell’energia fra i modi propagati deve essere controllata.
IEC 61280-4-1 affronta questo problema attraverso i requisiti relativi all’Encircled Flux (EF), utilizzato per definire condizioni di lancio controllate nelle misure di attenuazione sul multimodale.[2]
Questo aspetto è importante perché due misure eseguite sullo stesso collegamento con condizioni di lancio significativamente differenti possono produrre risultati differenti pur senza alcuna modifica fisica del link.
Metodo di riferimento e condizioni di lancio non sono quindi dettagli accessori: fanno parte della qualità metrologica del collaudo.
Che cosa mostra un OTDR
OTDR significa Optical Time Domain Reflectometer.
Il suo principio di funzionamento è differente da quello dell’OLTS.
L’OTDR invia impulsi ottici nella fibra e analizza la luce che ritorna verso lo strumento. Una parte deriva dalla retrodiffusione, principalmente Rayleigh backscatter, lungo la fibra; gli eventi caratterizzati da variazioni dell’indice di rifrazione possono inoltre produrre riflessioni di Fresnel.
Analizzando l’intensità del segnale di ritorno e il tempo trascorso tra l’invio dell’impulso e la ricezione, lo strumento costruisce una traccia in funzione della distanza.
L’OTDR consente quindi di osservare dove si trovano gli eventi lungo il collegamento.
Può essere utilizzato per stimare la lunghezza della tratta, valutare l’attenuazione distribuita della fibra, individuare connettori e giunti, localizzare rotture o discontinuità e caratterizzare eventi riflettenti e non riflettenti.
Può inoltre aiutare a individuare anomalie associate a macrocurvature, soprattutto attraverso l’analisi comparativa a differenti lunghezze d’onda, purché l’interpretazione tenga conto delle caratteristiche della tratta e della configurazione di misura.
Questa capacità rende l’OTDR particolarmente importante nella caratterizzazione dell’infrastruttura e nella ricerca guasti.
Se l’OLTS indica che la perdita complessiva del link supera il limite previsto, l’OTDR può aiutare a capire dove si trovi l’evento responsabile o quale parte del collegamento richieda ulteriori verifiche.
La traccia OTDR dipende anche dalle impostazioni dello strumento
La lettura di una traccia OTDR non può essere separata dalle condizioni con cui è stata acquisita.
Larghezza dell’impulso, range di misura, tempo di acquisizione, indice utilizzato per il calcolo della distanza, soglie di rilevamento, lunghezza d’onda e dinamica dello strumento influenzano il risultato.
Un impulso più ampio mette a disposizione una maggiore energia e può essere necessario su tratte lunghe o attenuate, ma peggiora la capacità di separare eventi ravvicinati.
Un impulso più stretto migliora normalmente la risoluzione spaziale, ma riduce l’energia disponibile e quindi la dinamica utilizzabile.
Non esiste quindi una configurazione OTDR universalmente corretta per qualsiasi collegamento.
Un report contenente soltanto la lista automatica degli eventi, senza informazioni sufficienti sulla configurazione utilizzata, offre una documentazione incompleta della misura.
Le dead zone
Un evento fortemente riflettente può saturare temporaneamente il ricevitore dell’OTDR. Lo strumento necessita quindi di una determinata distanza per recuperare la capacità di distinguere o misurare correttamente ciò che si trova dopo quell’evento.
È il fenomeno delle dead zone, o zone morte.
In termini generali è utile distinguere fra event dead zone, che riguarda la capacità di distinguere eventi riflettenti ravvicinati, e attenuation dead zone, cioè la distanza necessaria dopo un evento prima che sia nuovamente possibile effettuare una misura attendibile dell’attenuazione.
Le dimensioni delle dead zone dipendono dallo strumento, dalla larghezza dell’impulso, dall’intensità della riflessione e dalle condizioni della misura.
Il problema assume particolare importanza in prossimità delle due estremità del collegamento.
Fibre di lancio e ricezione
Per caratterizzare adeguatamente la prima connessione del link viene normalmente utilizzata una launch fiber, indicata comunemente anche come bobina o fibra di lancio, inserita fra OTDR e collegamento sotto test.
In questo modo la prima connessione dell’impianto viene spostata a una distanza sufficiente dalla forte riflessione iniziale associata al collegamento dello strumento.
All’estremità opposta viene utilizzata una receive fiber, chiamata anche tail fiber, che permette di osservare la connessione terminale prima dell’evento di fine fibra.
Senza questi tratti di fibra, la caratterizzazione dei connettori alle due estremità può essere limitata dalle dead zone e dalla riflessione terminale.[4]
La lunghezza delle fibre di lancio e ricezione non dovrebbe essere scelta arbitrariamente: deve essere adeguata alle caratteristiche dello strumento, alla tratta e alle impostazioni della prova.
Perché la perdita OTDR non equivale alla misura OLTS
Questo è uno dei punti essenziali del collaudo.
OLTS e OTDR non determinano la perdita utilizzando lo stesso principio.
L’OLTS determina direttamente la perdita di inserzione end-to-end confrontando la potenza ricevuta attraverso il link con il riferimento precedentemente stabilito.
L’OTDR stima invece la perdita degli eventi e l’andamento della tratta attraverso l’analisi della luce che ritorna allo strumento.
La differenza assume particolare importanza nella valutazione dei singoli giunti o delle connessioni.
Due fibre unite fra loro possono presentare coefficienti di backscatter differenti. In queste condizioni, l’OTDR può attribuire allo stesso evento valori di perdita differenti in base alla direzione dalla quale viene eseguita la misura.
In alcuni casi può comparire addirittura una perdita negativa: il cosiddetto gainer.
Non si tratta di un’amplificazione reale della potenza ottica.
È un effetto della differenza fra i livelli di retrodiffusione delle fibre poste prima e dopo l’evento.[4][5]
Perché l’OTDR bidirezionale è importante
Se un giunto viene misurato dalla direzione A verso B, la differenza di backscatter può fare apparire la sua perdita più elevata o più bassa di quella reale.
Misurando lo stesso evento da B verso A, l’effetto si presenta con andamento opposto.
Per questo, quando è necessario determinare con maggiore accuratezza la perdita dei singoli eventi, la caratterizzazione OTDR viene eseguita nelle due direzioni e i valori corrispondenti allo stesso evento vengono combinati, normalmente attraverso la media aritmetica delle due misure.[4][5]
È importante precisare che devono essere confrontati lo stesso evento fisico e le misure correttamente associate nelle due direzioni.
La misura bidirezionale riduce l’errore dovuto alle differenze di backscatter, ma non trasforma l’OTDR in un OLTS.
La misura end-to-end della perdita e la caratterizzazione OTDR restano verifiche differenti.
Riflettanza e Optical Return Loss non sono la stessa cosa
Un’altra fonte frequente di ambiguità riguarda riflettanza e Optical Return Loss.
La riflettanza descrive il rapporto tra la potenza riflessa da un singolo evento e la potenza incidente sullo stesso evento. Viene normalmente espressa in dB con segno negativo: valori maggiormente distanti da zero indicano una riflessione minore.
L’Optical Return Loss (ORL) del collegamento considera invece la potenza complessivamente ritornata verso la sorgente rispetto alla potenza immessa e comprende il contributo complessivo delle riflessioni e del backscatter della tratta. È normalmente espresso come valore positivo in dB: un valore più elevato corrisponde a una quantità inferiore di potenza ritornata.[6]
I due parametri sono quindi correlati al comportamento riflettente dell’infrastruttura, ma non descrivono la stessa grandezza.
Questa distinzione assume particolare importanza sul monomodale. Non a caso IEC 61280-4-2:2024 comprende esplicitamente sia le misure di attenuazione sia quelle di Optical Return Loss sull’impianto monomodale installato.[3]
Un capitolato dovrebbe quindi specificare quale parametro deve essere verificato, evitando espressioni generiche come “controllo delle riflessioni”.
OLTS e OTDR sono spesso complementari
La domanda corretta non è quindi:
OLTS oppure OTDR?
Bisogna invece stabilire quali informazioni servano per dimostrare la conformità e documentare quella specifica infrastruttura.
L’OLTS permette di verificare la perdita complessiva end-to-end rispetto al limite previsto.
L’OTDR permette di caratterizzare la tratta, localizzare gli eventi e analizzarne il comportamento.
La documentazione tecnica di Fluke Networks sottolinea esplicitamente che la perdita complessiva ricavata dall’OTDR è una misura inferita e che l’OTDR non sostituisce la misura end-to-end effettuata mediante OLTS per la verifica della perdita di inserzione.[4]
Questo non significa però che “OLTS più OTDR” debba diventare automaticamente una prescrizione universale per ogni impianto.
Le prove richieste devono derivare dal progetto, dal capitolato e dal riferimento tecnico applicabile.
Un collegamento può passare la misura complessiva e avere comunque un evento critico
La complementarità dei due strumenti diventa evidente anche in un’altra situazione.
Un link può presentare una perdita totale entro il limite previsto e contenere comunque un evento anomalo.
Una connessione con una perdita superiore a quella prevista potrebbe infatti essere compensata, nel bilancio complessivo, da altri elementi con prestazioni migliori rispetto ai valori utilizzati nel loss budget.
L’OLTS vede il risultato complessivo.
L’OTDR permette invece di osservare come tale risultato sia distribuito lungo la tratta.
Questo non significa che ogni evento identificato automaticamente dall’OTDR debba essere considerato una non conformità. Il giudizio deve sempre essere effettuato rispetto ai requisiti effettivamente stabiliti per quell’impianto.
La baseline OTDR può essere utile anche in futuro
Una traccia OTDR acquisita al momento della consegna può avere valore anche dopo la messa in servizio dell’infrastruttura.
Se eseguita e archiviata correttamente, costituisce una baseline con la quale confrontare misure successive.
In presenza di un guasto, di un degrado o di una modifica della tratta, il confronto può aiutare a individuare variazioni nella posizione o nel comportamento degli eventi.
Perché questo sia possibile, la documentazione deve però essere riproducibile.
Identificazione della fibra, estremità della tratta, direzione, lunghezze d’onda, principali parametri di acquisizione e dati relativi alle fibre di lancio e ricezione devono poter essere ricostruiti.
È inoltre opportuno conservare, ove disponibili, i file nativi OTDR e non soltanto un PDF o un’immagine della traccia.
Il file originale permette infatti di riesaminare successivamente gli eventi e, in base al software utilizzato, reinterpretare la misura senza dover necessariamente ripetere il test sul campo.
Pulizia e ispezione delle end-face
Un errore può essere introdotto nel collaudo prima ancora di iniziare la misura.
Contaminazione, residui e difetti sulle superfici ottiche possono aumentare attenuazione e riflessioni. Una superficie contaminata può inoltre trasferire particelle alla superficie con cui viene accoppiata.
IEC 61300-3-35:2022 stabilisce procedure e criteri per l’ispezione visiva delle end-face dei connettori ottici e dei fibre-stub dei transceiver.[7]
Lo standard precisa inoltre un principio importante: l’ispezione visiva si aggiunge alle misure delle prestazioni ottiche e non le sostituisce.[7]
Una superficie apparentemente conforme all’ispezione non dimostra quindi automaticamente che attenuazione e return loss siano conformi ai requisiti.
Il processo dovrebbe comprendere l’ispezione prima dell’accoppiamento e, in presenza di contaminazione, la pulizia seguita da una nuova ispezione.
Il controllo riguarda non soltanto le connessioni permanenti dell’impianto, ma anche i cordoni di riferimento, le fibre di lancio e ricezione e le interfacce coinvolte nella prova.
Costruire un riferimento OLTS attraverso una connessione contaminata significa compromettere il riferimento stesso. Lo stesso vale per una traccia OTDR acquisita attraverso una launch fiber o una connessione di prova in condizioni non adeguate.
Un “PASS” non basta
Il giudizio automatico dello strumento è utile, soprattutto durante il collaudo di numerose fibre, ma non può sostituire la verifica tecnica della documentazione.
Un report dovrebbe permettere di verificare la corrispondenza fra identificativi e fibre realmente installate, il tipo di fibra, le lunghezze d’onda, il metodo OLTS, le condizioni di lancio, il limite applicato, le direzioni delle misure OTDR, la presenza delle fibre di lancio e ricezione, le impostazioni rilevanti dello strumento e la corretta associazione degli eventuali risultati bidirezionali.
Dovrebbero inoltre essere tracciate le anomalie rilevate, le eventuali rilavorazioni e le nuove misure eseguite dopo l’intervento.
Un “PASS” generato confrontando una misura con il limite sbagliato rimane tecnicamente privo del significato che normalmente gli viene attribuito.
Un report valido consente invece di ricostruire una catena precisa:
requisito → configurazione della prova → misura → limite applicato → decisione di accettazione.
Che cosa dovrebbe indicare un capitolato
Una prescrizione come “certificazione OTDR di tutte le fibre” non definisce in modo sufficiente ciò che deve essere consegnato.
Il capitolato dovrebbe stabilire quali collegamenti sottoporre a prova, le lunghezze d’onda, la misura end-to-end richiesta, il metodo di riferimento, le condizioni di lancio, il criterio utilizzato per costruire il loss budget, l’eventuale caratterizzazione OTDR, le direzioni di prova, l’impiego delle fibre di lancio e ricezione e gli eventuali requisiti riferiti ai singoli eventi, alla riflettanza o all’ORL.
Dovrebbe inoltre indicare le modalità di identificazione dei risultati, i requisiti di ispezione delle interfacce, le informazioni relative agli strumenti utilizzati e il formato dei report e dei file originali da consegnare.
Anche lo stato di calibrazione o taratura degli strumenti deve essere coerente con le procedure del produttore, il sistema qualità applicabile e gli eventuali requisiti contrattuali.
Attenzione ai valori di perdita utilizzati come regole universali
Nella documentazione tecnica si incontrano frequentemente valori indicativi attribuiti a connettori o giunti.
Il problema nasce quando questi numeri vengono trasformati automaticamente in limiti universali.
La perdita ammessa deve essere determinata tenendo conto dell’architettura, dei componenti, degli standard e delle specifiche applicabili e, ove previsto, delle prestazioni richieste dall’applicazione.
Un loss budget dovrebbe quindi essere costruito sul collegamento reale.
Questo diventa ancora più importante nelle infrastrutture con margini ottici ridotti, nelle dorsali con numerosi punti di connessione e nei collegamenti destinati a velocità elevate.
Un collaudo deve dimostrare ciò che è stato realmente verificato
Collaudare una dorsale in fibra ottica non significa soltanto dimostrare che la luce raggiunge l’altra estremità.
Significa produrre informazioni sufficienti per verificare che l’infrastruttura installata corrisponda ai requisiti previsti e per lasciare una documentazione tecnicamente utilizzabile nel tempo.
L’OLTS misura la perdita di inserzione complessiva del collegamento.
L’OTDR caratterizza la tratta e permette di localizzare e analizzare gli eventi.
L’ispezione delle end-face verifica lo stato delle interfacce ottiche.
Sono verifiche diverse.
La qualità del collaudo dipende anche dalla capacità di non chiedere a uno strumento di dimostrare ciò che deve essere verificato con un’altra misura.
Per questo l’espressione “fibra certificata con OTDR”, presa da sola, comunica molto meno di quanto possa sembrare.
Una documentazione professionale dovrebbe permettere di capire che cosa è stato misurato, con quale metodo, rispetto a quale requisito e con quale risultato.
NetCabling supporta progettisti, imprese e committenti nella progettazione e verifica delle infrastrutture in fibra ottica, nella definizione dei criteri di collaudo e nella valutazione tecnica della documentazione relativa a dorsali nuove o esistenti.
Note e riferimenti tecnici
[1] ISO/IEC 14763-3:2024 — Information technology — Implementation and operation of customer premises cabling — Part 3: Testing of optical fibre cabling. Edizione 3, pubblicata nel maggio 2024. Fonte ufficiale ISO.
ISO – ISO/IEC 14763-3:2024
[2] IEC 61280-4-1:2019+A1:2021 — Fibre-optic communication subsystem test procedures — Part 4-1: Installed cabling plant — Multimode attenuation measurement. Versione consolidata applicabile alla misura dell’attenuazione del cablaggio multimodale installato; comprende i requisiti relativi all’Encircled Flux. Fonte ufficiale IEC.
IEC – IEC 61280-4-1:2019+A1:2021
[3] IEC 61280-4-2:2024 — Fibre-optic communication subsystem test procedures — Part 4-2: Installed cabling plant — Single-mode attenuation and optical return loss measurements. Edizione 3, pubblicata il 6 maggio 2024. Fonte ufficiale IEC.
IEC – IEC 61280-4-2:2024
[4] Fluke Networks — OLTS & OTDR: A Complete Testing Strategy. Approfondimento tecnico su perdita end-to-end, OTDR, backscatter, bidirezionalità, gainer, Encircled Flux, fibre di lancio e ricezione e complementarità fra OLTS e OTDR.
Fluke Networks – OLTS & OTDR: A Complete Testing Strategy
[5] The Fiber Optic Association — OTDRs. Riferimento tecnico sul principio di funzionamento dell’OTDR, sulle differenze di backscatter, sui gainers e sulla misura degli eventi nelle due direzioni.
FOA – OTDR Reference Guide
[6] Fluke Networks — Reflectance and Optical Return Loss (ORL) Measurement and Testing. Approfondimento sulla distinzione tra riflettanza del singolo evento e Optical Return Loss complessivo della tratta.
Fluke Networks – Reflectance and Optical Return Loss
[7] IEC 61300-3-35:2022 — Fibre optic interconnecting devices and passive components — Basic test and measurement procedures — Part 3-35: Examinations and measurements — Visual inspection of fibre optic connectors and fibre-stub transceivers. Edizione 3, riferimento per ispezione e classificazione delle end-face. Fonte ufficiale IEC.
IEC – IEC 61300-3-35:2022
