Capítulo
8
Testes
de fibra óptica
Objetivos: Neste capítulo, você aprenderá:
Os parâmetros que devem ser testados.
Os instrumentos que são utilizados para realizar os testes de fibra óptica.
Como realizar os testes básicos de fibra óptica.
A incerteza da medição nos testes de fibra óptica.
Como solucionar problemas.
Testes
de fibra óptica
Uma vez instalados, emendados e terminados todos os cabos de fibra óptica, eles devem ser testados. Em cada rede de cabos de fibra óptica deve ser testada a continuidade e a polaridade, a perda de inserção de ponta a ponta e depois solucionar qualquer problema em cada fibra de cada cabo. Se se tratar de uma rede de cabos para longas distâncias no exterior com emendas intermediárias, possivelmente também seja uma boa opção verificar as emendas individuais por meio de um OTDR, devido a que é a única forma de garantir que cada emenda esteja bem feita. Em caso de ser o usuário de rede, uma opção será testar a potência do transmissor e do receptor, já que a potência é a medição que indica se o sistema está funcionando corretamente.
Os testes são o assunto principal da maioria dos padrões do setor, já que existe a necessidade de verificar as especificações do sistema e os componentes de modo consistente. No site da FOA é disponibilizada uma lista dos padrões TIA e ISO sobre fibra óptica. A maioria desses testes está relacionada a testes de fabricação para verificar o desempenho dos componentes e não é relevante para os testes de instalação. Talvez o teste mais importante seja a perda de inserção de uma rede de cabos de fibra óptica instalada, que é realizado com uma fonte de luz e um medidor de potência (LSPM), ou um conjunto de teste de perda óptica (OLTS), e que é exigido por todos os padrões internacionais para garantir que a rede de cabos se encontre dentro da quantidade de perda estimada antes da instalação ser aprovada.
O teste dos componentes de fibra óptica e das redes de cabos exige realizar vários testes e medições com os testes mais comuns listados a seguir. Alguns deles envolvem a inspeção e o parecer do instalador, como um rastreamento ou inspeção visual, enquanto outros utilizam instrumentos sofisticados que fornecem medições diretas. A potência óptica, requerida para medir a potência da fonte, a potência do receptor e, quando é utilizada com uma fonte de teste, para medir a perda ou atenuação, é o parâmetro mais importante e é exigido para quase todos os testes de fibra óptica. As medições de retroespalhamento realizadas por um OTDR são as seguintes medições em importância, especialmente para testar instalações no exterior e solucionar problemas. As medições dos parâmetros geométricos da fibra e a largura de banda ou dispersão são essenciais para os fabricantes de fibra, mas não são relevantes para os testes de campo. Cada instalação requer a solução de problemas de cabos e de redes instaladas.
Inspeção
visual
Rastreamento visual
A verificação da continuidade com um
rastreador de fibra visual permite analisar a trajetória de uma fibra de uma
extremidade para a outra através de várias conexões, para comprovar assim a
continuidade, conexões corretas e a polaridade de um conector duplo. Um
rastreador de fibra visual é como uma lanterna, ou um instrumento semelhante a
uma caneta com uma lâmpada ou fonte LED que é acoplado a um conector de fibra
óptica. Conectar a fibra ao rastreador visual e observar a outra extremidade
para ver a luz transmitida através do núcleo da fibra. Se não for percebida
nenhuma luz na extremidade, voltar às conexões intermediárias para encontrar a
seção do cabo defeituoso.
Um bom exemplo de como um rastreador
visual pode economizar tempo e dinheiro consiste em testar a fibra na bobina
antes de instalá-la, para certificar-se de que não tenha sido danificada
durante o transporte. Em primeiro lugar, verificar se há sinais visíveis de
danos à fibra na bobina (como bobinas rachadas ou quebradas, cabos dobrados,
etc.). Durante o teste, os rastreadores visuais também podem ajudar a
identificar a próxima fibra que deve ser testada com o kit de teste para
controlar se há perdas. Ao conectar os cabos aos painéis de conexão, utilizar o
rastreador visual para certificar-se de que cada conexão esteja composta pelas
duas fibras corretas. Para garantir que a fibra correta esteja conectada entre
o transmissor e o receptor, utilizar o rastreador visual em lugar do
transmissor, e os olhos em lugar do receptor para verificar a conexão. Seguir
todas as normas de segurança ocular ao trabalhar com rastreadores visuais.
Localização visual de falhas
Uma versão mais potente que o
rastreador de fibra visual denominada localizador visual de falhas (VFL), que
utiliza um laser visível que também pode detectar falhas. A luz laser vermelha
é poderosa o suficiente como para realizar uma verificação de continuidade ou
para rastrear fibras por vários quilômetros, identificar emendas em suportes
para emendas, e exibir fibras quebradas ou conectores com perdas altas. É
possível ver a perda de luz em uma fibra quebrada com a luz vermelha brilhante
do VFL, mesmo através da jaqueta de muitos cabos simplex amarelos ou laranjas (mas não daqueles com jaquetas pretas
ou cinza). Seu uso mais importante consiste em encontrar falhas em cabos curtos
ou perto do conector, onde os OTDR não podem identificá-las.
O VFL também pode ser utilizado para
verificar visualmente e otimizar emendas mecânicas ou conectores de
pré-polimento/emenda. Ao minimizar visualmente a luz perdida, é possível obter
a emenda com perda mais baixa. Nenhum outro método garantirá um melhor
desempenho com estes conectores.
Os VFL precisam de um aviso sobre a
segurança ocular. Os VFL utilizam uma luz visível. O nível de potência é alto,
portanto, nunca olhar diretamente à luz. Olhar diretamente para a saída de uma
fibra iluminada por um VFL é incômodo, por isso, ao realizar um rastreamento de
fibras, olhar para o lado da fibra para ver se a luz VFL está presente.
Inspeção visual do conector por
microscópio
Os microscópios para inspeção de fibra
óptica são utilizados para inspecionar conectores para confirmar o correto
polimento, e para encontrar falhas como riscas, defeitos de polimento e
sujeira. Eles podem ser utilizados para verificar a qualidade do procedimento
de terminação e para diagnosticar problemas. Um conector bem feito apresenta um
acabamento suave, polido e sem riscas, e a fibra não tem nenhum sinal de
rachadura, lascas ou áreas onde há fibra sobressaindo da virola ou
retrocedendo.
A ampliação para visualizar os
conectores pode ser de uma potência de 30 a 400, porém é melhor utilizar uma
ampliação média. Se a ampliação for muito baixa, alguns detalhes críticos podem
não ser percebidos. Realizar a inspeção com uma ampliação muito alta pode levar
a pessoa a magnificar os erros, e a rejeitar conectores bons. Os conectores
multimodo devem utilizar ampliações na faixa de 100-200X e a fibra monomodo
pode utilizar uma ampliação superior, de até 400X. Uma melhor solução consiste
em utilizar uma ampliação média, mas realizando a inspeção de três formas:
observar diretamente a extremidade da superfície polida com uma iluminação
coaxial ou oblíqua, observar diretamente com a luz transmitida através do
núcleo e observar em um ângulo com iluminação desde o ângulo oposto, ou com
iluminação que seja bastante oblíqua.
A observação direta permite visualizar a fibra e o orifício da virola, e
determinar se ele é de um tamanho adequado, se a fibra está centrada no
orifício e se foi aplicada uma quantidade apropriada de adesivo. No entanto,
com esse método somente são visualizadas as riscas maiores. Ao adicionar luz
transmitida através do núcleo são visualizadas as rachaduras na extremidade da
fibra causadas pela pressão ou o calor durante o processo de polimento.
A observação da extremidade do conector em um ângulo determinado,
enquanto é iluminada desde aproximadamente o mesmo ângulo do lado oposto, ou
utilizando uma iluminação desde um ângulo menor e observando diretamente,
permitirá realizar a melhor inspeção da qualidade de polimento e de possíveis
riscas. O efeito de sombreamento que produz a visão ou iluminação angular
melhora o contraste das riscas contra a superfície polida suave e espelhada do
vidro.
No entanto, deve se tomar cuidado ao inspecionar conectores. Às vezes,
há uma tendência a magnificar erros, especialmente quando é utilizada uma
ampliação alta. Somente os defeitos sobre o núcleo da fibra são geralmente
considerados um problema. A presença de lascas de vidro ao redor do cladeado é
algo usual, e não afetará a capacidade do conector de acoplar luz no núcleo das
fibras multimodo. Da mesma maneira, as riscas que estão somente no cladeado não
deveriam causar nenhum problema de perda.
Os melhores microscópios permitem
inspecionar o conector de diferentes ângulos, seja inclinando o conector ou
permitindo a iluminação angular para obter a melhor visão do que está
acontecendo. Verificar que o microscópio tenha um adaptador fácil de usar para
unir os conectores a ele.
Os microscópios com leitura de vídeo
disponíveis na atualidade permitem visualizar mais facilmente a extremidade do
conector e alguns deles até contam com um software que analisa o acabamento.
Embora sejam muito mais dispendiosos do que os microscópios ópticos normais,
eles facilitam a inspeção e aumenta a produtividade consideravelmente.
É importante lembrar de verificar que
não haja energia no cabo antes de observá-lo no microscópio, para proteger os
olhos. O microscópio concentrará qualquer energia existente na fibra e a
direcionará aos olhos com resultados potencialmente perigosos. Alguns
microscópios têm filtros para deter a radiação infravermelha dos transmissores
para minimizar este problema.
Potência
óptica
Praticamente toda medição em fibra
óptica faz referência à potência óptica. A saída de um transmissor ou a entrada
a um receptor são medições de potência óptica "absolutas", isto é, é
medido o valor real da potência. A perda é uma medição de potência
"relativa", a diferença entre a potência acoplada a um componente
como um cabo, emenda ou um conector e a potência que é transmitida através
dele. Esta diferença no nível de potência antes e depois do componente é o que
chamamos perda óptica e define o desempenho de um cabo, conector, emenda ou
outro componente.
Quando são realizados testes em redes
de fibra óptica, os resultados são exibidos em uma tela de leitura do
instrumento. As medições de potência são expressas em “dB”, que é a unidade de
medida de potência e perda nas medições de fibra óptica. A perda óptica é
medida em “dB”, enquanto a potência óptica é medida em “dBm”. A perda é um
número negativo (por exemplo, -3,2 dB), como acontece em muitas medições de
potência. Às vezes, as medições em dB podem ser confusas.
Nos primeiros dias da fibra óptica, a
potência de saída da fonte geralmente era medida em miliwatts, uma escala
linear, e a perda era medida em dB ou em decibéis, uma escala logarítmica. Ao
longo dos anos, todas as medidas migraram para dB por conveniência, o que
causou muita confusão. As medições de perda geralmente eram medidas em dB,
devido a que o dB é uma relação entre dois níveis de potência, um dos quais é
considerado o valor de referência. O dB é uma escala logarítmica onde cada
valor de 10 dB representa uma proporção de 10 vezes o valor. A equação real utilizada
para calcular o dB é dB= 10 log (potência medida/potência de referência).
Então, 10 dB é uma proporção de 10
vezes o valor (sejam 10 vezes mais ou um décimo mais), 20 dB é uma proporção de
100, 30 dB é uma proporção de 1000, etc. Quando as duas potências ópticas
comparadas são iguais, o resultado é dB=0, um valor conveniente que é
facilmente lembrado. Se a potência medida for mais alta que a potência de
referência, o dB será um número positivo, mas se for mais baixa que a potência
de referência, será um número negativo. Portanto, as medições de perda
normalmente são expressas como um número negativo.
As medições de potência óptica como a
saída de um transmissor ou entrada a um receptor são expressas em unidades de
dBm. A "m" em dBm faz referência a uma potência de referência de 1
miliwatt. Portanto, uma fonte com um nível de potência de 0 dBm tem uma
potência de 1 miliwatt. Da mesma maneira, -10 dBm é 0,1 miliwatt e +10 dBm é 10
miliwatts.
Para medir a perda em um sistema de
fibra óptica são realizadas duas medições de potência, uma medição de
referência antes de que a luz passe através do componente que está sendo
testado e uma medição de perda depois disso. Como está sendo medida a perda, a
potência medida será menor que a potência de referência, de modo que a relação
entre a potência medida e a potência de referência é menor a 1, e o logaritmo é
negativo, o que torna o dB em um número negativo. Quando é definido o valor de
referência, o medidor marca “0 dB”, porque o valor de referência definido e o
valor fornecido pelo medidor é o mesmo. Depois, quando é medida a perda, a
potência medida é menor, portanto o medidor marcará “- 3,0 dB”, por exemplo, se
a potência testada for a metade do valor de referência. Embora os medidores
forneçam um número negativo para a perda, existe a convenção de expressar a
perda como um número positivo. Assim, quando o medidor marca -3,0 dB, dizemos
que a perda é de 3,0 dB.
Os instrumentos para medir em dB podem
ser medidores de potência óptica ou conjuntos de teste de perda óptica (OLTS).
O medidor de potência óptica usualmente marca em dBm as medições de potência ou
em dB o valor de referência para a perda definido pelo usuário. Enquanto a
maioria dos medidores de potência tem faixas de +3 a -50 dBm, grande parte das
fontes está numa faixa de +10 a -10 dBm para os lasers e de -10 a -20 dBm para
os LED. Somente os lasers utilizados em sistemas de telefonia de larga
distancia ou de TV a cabo têm potências muito altas como para ser realmente
perigosos, até + 20 dBm, o que equivale a 100 miliwatts ou um décimo de um
watt.
É importante lembrar que o dB é
utilizado para medir a perda e o dBm para medir a potência, e quanto mais
negativo for um número, mais alta será a perda. Definir a referência zero antes
de medir a perda e verificá-la ocasionalmente enquanto são feitas as medições.
Calibração de medidores de potência
A calibração do equipamento de medição
de potência da fibra óptica exige a definição de um padrão de referência que
possa ser relacionado a um laboratório nacional de padrões como o Instituto
Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) dos Estados Unidos com fins de
comparação ao calibrar cada medidor de potência ou outro instrumento. O padrão
do NIST para todas as medições de potência é um ECPR ou radiômetro piroelétrico
eletricamente calibrado, que mede a potência óptica comparando a potência
calorífica da luz com a potência calorífica conhecida de um resistor. A
calibração é feita a 850, 1300 e 1550 nm. Às vezes, os fabricantes utilizam o
comprimento de onda dos lasers a 1310 nm como o comprimento de onda calibrado
em um medidor de potência, mas o padrão para a calibração do medidor de
potência é 1300 nm. Para transferir convenientemente seu padrão de laboratório
aos laboratórios de calibração dos fabricantes de medidores de potência de
fibra óptica, o NIST atualmente utiliza um medidor de potência óptica de
laboratório que é enviado aos laboratórios como um padrão de transferência.
Os medidores calibrados desta forma têm
uma incerteza de calibração de aproximadamente +/- 5%, em comparação com os
padrões primários do NIST. As limitações devido a esta incerteza são as
inconsistências inerentes aos acoplamentos ópticos, de aproximadamente 1% em
cada transferência, e as variações leves na calibração do comprimento de onda.
O NIST trabalha continuamente com os fabricantes de instrumentos e os
laboratórios de calibração privados para tentar reduzir a incerteza destas
calibrações.
A recalibração de instrumentos deve ser
feita anualmente; no entanto, a experiência demonstrou que a precisão dos
medidores raramente muda de forma significativa durante esse período, sempre
que a eletrônica do medidor não tenha falhas. A calibração dos medidores de
potência de fibra óptica exige um investimento considerável em bens de
equipamento, por isso, os medidores devem ser devolvidos ao fabricante original
ou aos laboratórios privados para serem calibrados.
Entender a incerteza da medição do
medidor de potência de FO
Foi prestada muita atenção ao
desenvolvimento de padrões de transferência para as medições de potência de
fibra óptica. O NIST dos Estados Unidos, em Boulder, Colorado, e as
organizações de padrões da maioria dos demais países trabalharam para fornecer
padrões satisfatórios para trabalhar. Agora, podemos garantir uma
rastreabilidade para nossas calibrações, mas, mesmo assim, os erros envolvidos
ao realizar as medições não podem ser ignorados. Mesmo quando os medidores de
potência de fibra óptica sejam calibrados dentro das especificações, a
incerteza de uma medição poderá ser tão alta quanto +/- 5% (aproximadamente 0,2
dB) em comparação com os padrões. Entender os erros do medidor de potência e
suas causas prováveis garantirá um ponto de vista realista sobre as medições de
potência de fibra óptica.
A primeira fonte de erro é o
acoplamento óptico. A luz da fibra é expandida em um cone. É importante que o
detector da geometria da fibra seja tal que toda a luz da fibra impacte no
detector, caso contrário, a medição será menor que o valor real. Mas, cada vez
que a luz passa através de uma interface de vidro para ar, como a janela no
detector, uma pequena quantidade de luz é refletida e perdida. Finalmente, a
limpeza das superfícies ópticas envolvidas pode causar absorção e espalhamento.
A suma total desses erros potenciais dependerá do tipo de conector, o
comprimento de onda, o tamanho da fibra e a abertura numérica.
Além dos erros de acoplamento, também
existem erros associados à calibração do comprimento de onda. Os detectores
semicondutores utilizados nos instrumentos (e também nos sistemas) de fibra
óptica têm uma sensibilidade que depende do comprimento de onda. Como o
comprimento de onda da fonte real é pouco conhecido, existe um erro associado à
sensibilidade espectral do detector. Por convenção do setor, são utilizados
três comprimentos de onda (850, 1300 e 1550 nm) para todas as medições de
potência, mas não o comprimento de onda da fonte exato.
Existe outra fonte de erro nas medições
de níveis altos e baixos. Em níveis altos, a potência óptica pode sobrecarregar
e saturar o detector, o que fornecerá um erro na medição. Em níveis baixos, o
ruído inerente ao detector é adicionado ao sinal e se torna um erro. Se o sinal
estiver 10 dB por cima do nível mínimo de ruído (10 vezes o ruído), o erro de
deslocamento será de 10% ou 0,4 dB.
Resolução do instrumento vs. incerteza
da medição
Levando em conta a incerteza da maioria
das medições de fibra óptica, os fabricantes de instrumentos forneceram
medidores de perda e de potência com uma resolução de medição que usualmente é
muito maior que a necessária. A incerteza das medições de potência óptica é de
aproximadamente 0,2 dB (5%), as medições de perda costumam ter incertezas de
0,2-0,5 dB ou mais, e as medições de perda de retorno óptico têm uma incerteza
de 1 dB.
Os instrumentos com leitores com uma
resolução de 0,01 dB geralmente são apropriados apenas para as medições de
laboratório de perdas de componentes muito baixas ou de mudanças causadas por
alterações ambientais. Dentro do laboratório, uma resolução de 0,01 dB pode ser
extremamente útil, já que geralmente é medida a perda dos conectores ou emendas
que estão por baixo de 0,10 dB, ou as mudanças na perda sob estresse ambiental
por baixo de 0,1 dB. A estabilidade das fontes e a tensão física aplicada sobre
os cabos limita a incerteza de medição a aproximadamente 0,02 a 0,05 dB por
dia, mas uma resolução de 0,01 dB pode ser útil para determinar pequenas
mudanças no desempenho dos componentes.
As medições em campo têm uma incerteza
maior, porque são medidos mais componentes de uma vez e as perdas são maiores.
Em geral, as medições são melhores quando a resolução do instrumento é limitada
a 0,1 dB. As leituras serão mais estáveis ao serem lidas e mais indicativas da
incerteza da medição.
Medidores de potência de fibra óptica
Para medir da potência é necessário um
medidor de potência com um adaptador que corresponda ao conector de fibra
óptica no cabo que está sendo testado, e para testar um transmissor é exigido
um cabo de fibra óptica em boas condições conhecidas (do tamanho da fibra, já
que a potência acoplada depende do tamanho do núcleo da fibra) e um pouco de
ajuda da eletrônica de rede para ligar o transmissor. É importante lembrar que
ao medir a potência, o medidor deve ser definido no comprimento de onda e faixa
adequados (usualmente dBm, às vezes microwatts, mas nunca “dB” – é uma
faixa de potência utilizada apenas para testar a perda). Verificar as
instruções do equipamento de testes sobre definição e medição.
Para medir a potência, conectar o
medidor ao cabo unido à fonte que tem a saída que será medida. Isto pode ser no
receptor para medir a potência do receptor, ou utilizando um patch cord ou um cabo de teste de
referência (testado e em boas condições conhecidas) conectado ao transmissor
para medir a potência de saída. Ligar o transmissor/fonte e deixar passar uns
minutos para que fique estabilizado. Definir o medidor de potência no
comprimento de onda correspondente e observar a potência que indica o medidor.
Fazer uma comparação com a potência especificada para o sistema e certificar-se
de que seja uma potência suficiente, mais não no excessiva.
Perda
óptica ou perda de inserção
A perda óptica é o principal parâmetro
de desempenho da maioria dos componentes de fibra óptica. Para a fibra, consiste
na perda por unidade de comprimento ou coeficiente de atenuação. Para os
conectores, consiste na perda de conexão quando é acoplado a outro conector.
Para os cabos, consiste na perda total dos componentes do cabo, incluindo os
conectores, as fibras, as emendas e qualquer outro componente no cabeamento que
está sendo testado. Serão utilizados cabos para demonstrar a perda de inserção,
e depois serão observados outros componentes.
A perda do cabo é a diferença entre a
potência acoplada no cabo na extremidade do transmissor e o que sai na
extremidade do receptor. Os testes de perda exigem a medição da quantidade
total de potência óptica perdida em um cabo (incluindo a atenuação da fibra, a
perda do conector e a perda da emenda) com uma fonte de luz de fibra óptica e
um medidor de potência (LSPM), ou um conjunto de teste de perda óptica (OLTS).
Os testes de perda são realizados em comprimentos de onda apropriados para a
fibra e seu uso. Em geral, a fibra multimodo é testada a 850 nm, e
opcionalmente, a 1300 nm com fontes LED. A fibra monomodo é testada a 1310 nm,
e opcionalmente, a 1550 nm com fontes laser.
A maioria dos testes é realizada em
conjuntos de cabos, sejam cabos patch
cords ou redes de cabo instaladas. Mas os fabricantes de fibra realizam o
teste de cada fibra para verificar se há perda, para calcular seu coeficiente
de atenuação. Os fabricantes de conectores realizam testes de muitos conectores
para obter um valor médio da perda que terá o conector quando terminado nas
fibras. Os fabricantes de outros componentes também realizam testes sobre a
perda dos seus componentes para verificar o desempenho.
A medição da perda de inserção é
realizada acoplando o cabo que está sendo testado a cabos de referência em boas
condições conhecidas com uma potência de lançamento calibrada que se torna a
referência de perda “0 dB”. Por que são necessários cabos de referência para
medir a perda? Os testes com cabos de referência em cada extremidade simulam
uma rede de cabos com patch cords que
se conectam a um equipamento de transmissão. É necessário um cabo para medir a
potência de saída da fonte para a calibração da referência de perda “0 dB”.
Também, para medir a perda dos
conectores na extremidade de um cabo é necessário que sejam acoplados a um
conector semelhante, em boas condições conhecidas. Este é um ponto importante
que, às vezes, não é totalmente compreendido. Ao falar da perda do conector, na
verdade fazemos referência à perda na “conexão”, isto é, a perda de um par de
conectores acoplados. Portanto, para testar conectores, eles devem ser
acoplados a conectores de referência de alta qualidade para não prejudicar a
perda medida ao momento da união com um conector desconhecido.
Além de um medidor de potência, é
necessária uma fonte de teste (fonte de luz) para medir a perda. A fonte de
teste deve ser compatível com o tipo de fibra do teste (geralmente um LED para
fibra multimodo ou um laser para fibra monomodo) e um comprimento de onda (850,
1300, 1550 nm) que será utilizado no cabo de fibra óptica que está sendo
testado. Em caso de utilizar alguns padrões para realizar os testes, pode ser
necessário adicionar algum condicionamento modal, como um mandril de
enrolamento, com o objetivo de atender às condiciones de lançamento padrão.
Fontes de teste de fibra óptica
Deve ser escolhida uma fonte de teste
de fibra óptica que seja compatível com o tipo de fibra em uso (monomodo ou
multimodo com o diâmetro de núcleo apropriado) e o comprimento de onda desejado
para realizar o teste. A maioria das fontes é LED ou laser dos tipos utilizados
comumente como transmissores nos sistemas de fibra óptica, o que as torna
representativas das aplicações reais e melhora a utilidade dos testes. Alguns
testes de laboratório, como a medição da atenuação da fibra sobre uma faixa de
comprimento de onda, exigem uma fonte de comprimento de onda variável, que
usualmente consiste em uma lâmpada de tungstênio com um monocromador para
variar o comprimento de onda da fonte de luz.
Os comprimentos de onda típicos das
fontes são de 650 ou 665 nm (fibra de plástico); 820, 850 e 870 nm (fibra
multimodo de comprimento de onda curto); e 1300 (fibra multimodo de comprimento
de onda longo); ou 1310 nm e 1550 nm (fibra monomodo de comprimento de onda
longo). Os LED são utilizados normalmente para testar a fibra multimodo, e os
lasers são utilizados para a fibra monomodo, embora haja algum cruzamento. As
redes LAN de alta velocidade que utilizam fibras multimodo podem ser testadas
com lasers VCSEL como as fontes de sistema, e os cabos de ligação monomodo
podem ser testados com LED.
O comprimento de onda da fonte pode ser
um ponto crítico ao realizar medições de perda precisas em enlaces longos, já
que o coeficiente de atenuação da fibra é sensível ao comprimento de onda.
Portanto, o comprimento de onda deve ser calibrado em todas as fontes de teste
em caso de ser requeridas correções para as variações de comprimento de onda.
As fontes de teste quase sempre têm
conectores fixos. Os cabos de ligação de teste híbridos com conectores
compatíveis com a fonte em uma extremidade e o conector que está sendo testado
na outra devem ser utilizados como cabos de referência. Isso poderia afetar o
tipo de modo de definição de referência utilizado para o teste de perda.
Os fatores relacionados com a fonte que
afetam a precisão da medição são a estabilidade da potência de saída e a
distribuição modal lançada na fibra multimodo. A estabilidade da fonte é
principalmente um fator do circuito eletrônico na fonte. Os padrões do setor
têm requerimentos sobre a saída modal das fontes de teste para as fibras
multimodo que são importantes para os fabricantes das fontes de teste.
Diferentes padrões exigiram que os misturadores, filtros e supressores de modos
ajustem a distribuição modal na fibra para se aproximar das condições de operação
reais. Hoje, a maioria dos padrões exige que as fontes atendam aos
requerimentos de saída e que seja utilizado um filtro de modo de tipo mandril
de enrolamento nos testes. Os efeitos da distribuição da potência modal nas
medições multimodo são cobertos no capítulo sobre fibra óptica.
Cabos de referência
Os testes de perda exigem um ou dois
cabos de referência, dependendo do teste a realizar, e adaptadores de
acoplamento apropriados para os conectores. Em geral, os cabos de referência
têm um comprimento de 1-2 metros, com fibras e conectores adequados para os
cabos que serão testados. A precisão da medição dependerá da qualidade dos
cabos de referência, devido a que eles serão acoplados ao cabo a testar. A
qualidade e a limpeza dos conectores nos cabos de lançamento e recepção se
encontram entre os fatores mais importantes para a precisão das medições de
perda. Sempre devem ser testados os cabos de referência por meio do patch cord ou método de extremidade
única mostrado a seguir, para garantir que estejam em boas condições antes de
começar a testar outros cabos.
Os grupos de padrões não conseguiram
especificar com sucesso a qualidade dos cabos de referência em termos de
componentes de tolerância limitada como as fibras e os conectores. Os padrões
que exigem cabos de teste de referência especiais e de qualidade, agora
especificam cabos com conexões de perda baixa. A melhor recomendação para
qualificar os cabos de referência é escolher cabos com perda baixa, testados
com o método de “extremidade única” de acordo com o padrão de teste de cabo
FOTP-171, como descrito a seguir.
Devem ser utilizados apenas adaptadores
de acoplamento da mais alta qualidade para realizar os testes, já que eles
também constituem um fator de perda. Os adaptadores econômicos geralmente têm
mangas de acoplamento plásticas para alinhar as virolas do conector que sofrem
um desgaste rápido, o que causa perdas altas até mesmo com conectores de boa
qualidade. Utilizar apenas adaptadores de acoplamento com mangas de acoplamento
de metal ou, de preferência, de cerâmica especificados tanto para conectores
multimodo quanto para monomodo.
Testes de perda
Existem dois métodos que são utilizados
para medir a perda de inserção com uma fonte de luz e um medidor de potência,
um “teste de patch cord”, também
chamado método de “perda de extremidade única”, de acordo com o padrão TIA
FOTP-171, e um “teste de redes de cabos instaladas” ou “perda de duas
extremidades”, de acordo com o padrão TIA OFSTP-14 (multimodo) e OFSTP-7
(monomodo). A diferença entre os dois testes é que o teste de perda de
extremidade única utiliza apenas um cabo de lançamento e realiza o teste
somente no conector unido ao cabo de lançamento mais a fibra e qualquer outro
componente no cabo. O teste de extremidade única é utilizado principalmente
para testar patch cords ou cabos
curtos, já que pode testar cada conector individualmente.
O teste de perda de duas extremidades
utiliza um cabo de lançamento e um cabo de recepção unido ao medidor, e mede a
perda dos conectores nas duas extremidades do cabo testado.
O teste de extremidade única geralmente
é utilizado em patch cords para poder
testar os conectores em cada extremidade de um cabo curto individualmente, de
modo a garantir que os dois estejam em boas condições e para poder determinar
que conector poderia ter defeitos em caso de existir algum problema. O teste de
duas extremidades é utilizado com redes de cabos instaladas para garantir que a
rede de cabos tenha sido instalada corretamente e para comparar os resultados
do teste com os cálculos de quantidade de perda estimada.
A perda de extremidade única é medida
através do acoplamento do cabo que será testado ao cabo de lançamento de
referência, e medindo a potência que sai da extremidade oposta com o medidor.
Ao fazer isso, é medida apenas a perda do conector acoplado ao cabo de
lançamento e a perda de qualquer fibra, emenda ou outro conector no cabo que
está sendo testado. Como o conector que se encontra na extremidade oposta do
cabo está sendo apontado para um detector no medidor de potência em lugar de
ser unido a outro conector, efetivamente ele não tem nenhuma perda, por isso
não é incluído na medição. Este método é descrito no padrão FOTP-171 e é
exibido no gráfico. Uma vantagem desse teste consiste em que podem ser
verificados os cabos para localizar conectores defeituosos, devido a que é
possível inverter o cabo para testar os conectores em cada extremidade
individualmente. Quando a perda é alta, o conector defeituoso é acoplado ao
cabo de referência.
Em um teste de perda de duas
extremidades, o cabo a testar é unido entre dois cabos de referência, um deles
conectado à fonte e o outro ao medidor. Desta forma são medidas as perdas dos
conectores em cada extremidade, além da perda de todo o cabo ou todos os cabos,
incluindo os conectores e as emendas que se encontram no meio. Este método é
especificado no padrão OFSTP-14 (multimodo, o teste monomodo é OFSTP-7), o
teste padrão para as perdas em uma rede de cabos instalada.
Definição de referência “0 dB” para
testes de perda
A fim de medir a perda, primeiro é
necessário definir uma potência de lançamento de referência para a perda que
será o valor 0 dB. A correta definição da potência de referência 0 dB é crítica
para realizar boas medições de perda.
Para os testes de extremidade única, a
potência de referência para 0 dB é definida na extremidade do cabo de
referência. Simplesmente, conectar o medidor de potência à extremidade do cabo,
medir a potência de saída e, na maioria dos medidores, definir essa potência
como a referência para as medições de perda. Então, o medidor indicará
diretamente a perda de cada cabo testado.
Existem três métodos para definir a
referência para um teste de duas extremidades, seja utilizando um, dois ou três
cabos de referência, e o método escolhido afetará a perda medida. Por que
existem três métodos? Os três métodos foram desenvolvidos devido às variações
nos estilos dos conectores e a forma em que é testado o equipamento.
Referência de um cabo
A maioria dos conectores de fibra
óptica é fabricada com a fibra fixada a uma virola que sobressai, denominada
conector de estilo “macho”. Dois conectores macho são acoplados utilizando um
adaptador de acoplamento que mantém as virolas alinhadas e permite que se
encontrem no centro. Quando estão sendo testados conectores como esses e o
equipamento de testes possui interfaces que se ajustam a esses conectores, pode
ser utilizada a referência de um cabo (OFSTP-14 Método B). Este método é o mais
simples e geralmente é considerado o método de escolha, devido a que não são
incluídas conexões ao definir a referência 0 dB
Depois de definir uma referência, o cabo
de lançamento é desconectado do medidor, mas não da fonte. Uma vez definida a
referência, o cabo de lançamento de referência nunca deve ser removido da
fonte, para garantir que a potência de lançamento permaneça constante. O cabo
de recepção é conectado ao medidor e, depois, os dois cabos de referência são
conectados ao cabo que será testado. A leitura da perda incluirá as duas
conexões ao cabo que está sendo testado, e a perda da fibra e qualquer outro
componente no cabo.
Referência de dois cabos
Se o equipamento de testes tiver uma
interface para um conector de outro estilo, de forma que os conectores nos
cabos que estão sendo testados não possam ser unidos aos instrumentos, poderá
ser utilizado um método de referência de dois cabos (OFSTP-14 Método A). Os
cabos de referência devem ser cabos híbridos com conectores em uma extremidade
que correspondam às interfaces dos instrumentos e a outra extremidade deve ser
acoplada aos conectores no cabo que será testado. A referência 0 dB é
estabelecida unindo os dois cabos de referência aos instrumentos e conectando
as outras extremidades com um adaptador de acoplamento. Depois de definir a
referência, os dois cabos são desconectados no meio e é insertado entre eles o
cabo que será testado.
A leitura da perda incluirá as duas
conexões ao cabo que está sendo testado, e a perda da fibra e qualquer outro
componente no próprio cabo, menos a perda
da conexão entre os dois cabos de referências ao definir a referência.
Portanto, a perda medida utilizando a referência de dois cabos será menor que a
referência de um cabo pela conexão incluída ao definir a referência. A
incerteza desta perda de conexão incluída na referência também é adicionada à
incerteza da medição de perda de qualquer cabo testado desta forma.
Referência de três cabos
Alguns conectores de fibra óptica são
de estilo “macho” e “fêmea”, onde um deles tem uma virola que sobressai e o
outro tem uma tomada ou receptáculo. Alguns têm pinos de alinhamento somente de
um lado, como o conector MTP, no qual os pinos são utilizados no lado do
conector fêmea. Geralmente são utilizados com conectores macho nas duas
extremidades dos patch cords, e
conectores fêmea ou receptáculos nos cabos instalados de forma permanente que
terminam em racks ou tomadas.
Qualquer um desses dois estilos de
conectores somente pode ser acoplado a um estilo de conector apropriado, o que
torna difícil fazer uma referência de um ou dois cabos. A solução é uma
referência de três cabos (OFSTP-14 Método C), onde os cabos híbridos conectados
aos instrumentos para os cabos de referência terminam em conectores macho, e um
terceiro cabo que termina em um conector fêmea é inserido entre eles para criar
uma referência de três cabos. Depois de definir a referência, os dois cabos de
referência são desconectados do terceiro cabo no meio, e o cabo que será
testado é inserido entre eles em lugar do cabo de referência.
Como mencionamos acima, a leitura da
perda incluirá as duas conexões ao cabo que está sendo testado, e a perda da
fibra e qualquer outro componente no próprio cabo menos a perda das duas conexões entre o terceiro cabo de referência e
os dois cabos de referência ao definir a referência Devido a que o terceiro
cabo usualmente é apenas uma fibra curta com conexões em cada extremidade, a perda
da fibra pode ser ignorada. Portanto, a perda medida utilizando a referência de
três cabos será menor que a referência de um cabo pelas duas conexões incluídas
ao definir a referência. A incerteza destas duas perdas de conexão incluídas na
referência também é adicionada à incerteza da medição de perda de qualquer cabo
testado desta forma.
A pesar de que este método de três
cabos gera a maior incerteza, é o único que funciona para qualquer conector e
equipamento de testes. Portanto, tornou-se o método de escolha em vários
padrões internacionais.
O método mais popular e o método
exigido no padrão TIA-568 é o método de um cabo, o "Método B", como é
denominado em OFSTP-14.
Escolha de um método de referência
Em alguns livros e manuais de
referência é exposto como definir a potência de referência para a perda
utilizando apenas um cabo de lançamento de referência, um cabo de lançamento e
um cabo de recepção acoplados a um adaptador de acoplamento, ou até três cabos
de referência. De fato, os padrões do setor incluem os três métodos para
definir uma referência de “perda 0dB”. Os métodos de referência de dois ou três
cabos são aceitáveis para alguns testes e são a única forma de testar alguns
conectores, mas reduzirão a perda medida pela quantidade de perda entre os
cabos de referência ao definir a “perda 0dB”. Além disso, se algum dos cabos de
referência tiver problemas, ao definir a referência com os cabos, o problema
não será revelado. Assim, os testes poderiam ser iniciados com cabos de
lançamento defeituosos, o que resultaria em medições incorretas. Isso significa
que é muito importante inspecionar e testar os cabos de referência para
garantir que estejam em boas condições.
Condicionamento modal para fibras
multimodo
A maioria dos padrões para os testes de
fibras multimodo inclui algum acondicionamento para garantir resultados
reproduzíveis. O método usual é utilizar uma fonte cuja saída atenda aos
critérios padrão, acoplada a um cabo de lançamento de referência, onde é
utilizado um mandril de enrolamento para eliminar modos de ordem superior. Os
padrões podem ter diferentes métodos, mas o utilizado no TIA 568 é o mais
frequente. No site da FOA são fornecidas mais informações sobre os efeitos
modais nas medições das fibras multimodo e mandris de enrolamento.
Que perda deve ser obtida ao testar
cabos?
Antes de realizar os testes, de
preferência durante a etapa do projeto, deve ser calculada a quantidade de
perda estimada para a rede de cabos que será testada, com o objetivo de
entender os resultados de medição esperados. Além de fornecer valores de perda
de referência contra os quais comparar o teste, confirmará que o equipamento de
transmissão de rede funcionará apropriadamente nesse cabo. Embora seja difícil
generalizar, a seguir são fornecidas algumas diretrizes:
-Para cada conector, calcular uma perda
de 0,3-0,5 dB para os conectores tipo adesivo/polimento, 0,75 para os
conectores tipo pré-polimento/emenda (0,75 máx. do TIA-568).
-Para cada emenda, calcular 0,2 dB (0,3
máx. do TIA-568).
-Para a fibra multimodo, a perda é de
aproximadamente 3 dB por km para as fontes de 850 nm;1 dB por km para 1300 nm.
Isto é traduzido, aproximadamente, em uma perda de 0,1 dB por 100 pés para 850
nm; 0,1 dB por 300 pés por 1300 nm.
-Para a fibra monomodo, a perda é de aproximadamente
0,5 dB por km para as fontes de 1300 nm; 0,4 dB por km para 1550 nm. Isto é
traduzido, aproximadamente, em uma perda de 0,1 dB por 600 pés para 1300 nm;
0,1 dB por 750 pés para 1300 nm.
Portanto, para a perda de uma rede de
cabos, calcular a perda aproximada da seguinte forma:
(0,5 dB x nº de conectores) + (0,2 dB x
nº de emendas) + perda da fibra no comprimento total do cabo.
Dicas para solucionar problemas
A maioria dos problemas com perdas
altas de cabos é causada por conectores defeituosos ou sujos, emendas com
perdas altas ou perdas por tensão durante a instalação. Os conectores podem ser
inspecionados com um microscópio para detectar sujeira, riscas, rachaduras ou
outros danos. Os localizadores visuais de falhas podem verificar a continuidade,
conexões apropriadas e, se a jaqueta do cabo o permitir, a existência de
curvaturas ou quebraduras de perda alta.
Se um cabo apresentar perda alta,
deverá ser invertido e testado na direção oposta utilizando o método de
extremidade única, sempre que possível. Como o teste de extremidade única
somente testa o conector em uma extremidade, é possível isolar um conector
defeituoso da seguinte forma: é o que se encontra na extremidade do cabo de
lançamento acoplado ao cabo de lançamento no teste quando é medida a perda
alta.
A perda alta no teste de duas
extremidades deve ser isolada realizando o teste novamente com o método de
extremidade única, invertendo a direção do teste para ver se o conector da
extremidade é defeituoso. Se a perda for a mesa, cada segmento deverá ser
testado separadamente para isolar o segmento defeituoso ou, se for comprido o
suficiente, utilizar um OTDR.
Testes
de OTDR
Os OTDR são instrumentos de fibra
óptica mais complexos que podem obter uma imagem instantânea de uma fibra e
indicar a localização das emendas, conectores, falhas, etc. Os OTDR são
poderosos instrumentos de teste para as redes de cabos de fibra óptica, mas é
preciso saber como configurar adequadamente o instrumento para o teste e
interpretar os resultados. Quando são utilizados por um operador habilidoso, os
OTDR podem localizar falhas, medir o comprimento do cabo e verificar perdas da
emenda. Dentro dos seus limites, também podem medir a perda de uma rede de
cabos. O único parâmetro de fibra óptica que não podem medir é a potência
óptica no transmissor ou no receptor. Há muita informação no rastreamento do
OTDR, tal como é exibido no rastreamento real a seguir.
Os OTDR quase sempre são utilizados em
cabos para exterior, para verificar a perda de cada emenda e encontrar pontos
de tensão causados pela instalação. Também são amplamente utilizados como
ferramentas para solucionar problemas em instalações no exterior, já que podem
localizar áreas defeituosas como a perda causada pela tensão aplicada em um cabo
durante a instalação. A maioria dos OTDR carece da resolução de distância
necessária para serem utilizados nos cabos mais curtos típicos das redes no
interior.
Os OTDR estão disponíveis em versões
para sistemas de fibra óptica padronizados, monomodo ou multimodo, nos
comprimentos de onda apropriados. Para utilizar um OTDR corretamente, é
necessário entender como funciona, como configurar apropriadamente o
instrumento e como analisar os rastreamentos. Os OTDR oferecem uma opção de
“autoteste”, porém, se essa opção for utilizada sem entender o OTDR e sem
verificar manualmente o trabalho, frequentemente haverá problemas.
Como funciona um OTDR
Ao contrário do que acontece com as
fontes e medidores de potência que medem a perda da rede de cabos de fibra
óptica diretamente, o OTDR funciona indiretamente. A fonte e o medidor duplicam
o transmissor e o receptor do enlace de transmissão de uma fibra óptica, por
isso, a medição se correlaciona bem com a perda real do sistema.
No entanto, o OTDR utiliza a luz
retroespalhada da fibra para detectar perdas. Ele funciona como um dispositivo
RADAR (detecção e localização por meio de ondas de rádio), enviando um pulso de
luz laser de alta potência pela fibra e procurando sinais de retorno da luz
retroespalhada na própria fibra, ou da luz refletida do conector ou uniões de
emenda. A quantidade de luz retroespalhada é muito pequena, por isso, o OTDR
envia muitos pulsos e realiza médias para obter resultados.
Em qualquer momento, a luz que o OTDR
vê é a luz espalhada do pulso que passa através de uma região da fibra. Apenas
uma pequena quantidade de luz é espalhada de volta para o OTDR, mas com pulsos
de teste mais amplos, receptores sensíveis e média do sinal, é possível
realizar medições sobre distâncias relativamente longas. Devido a que é
possível calibrar a velocidade do pulso à medida que ele passa pela fibra, o
OTDR pode medir o tempo, calcular a posição do pulso na fibra e correlacionar o
que vê na luz retroespalhada com uma localização real na fibra. Portanto, ele
pode criar uma imagem instantânea da fibra, uma demonstração visual de qualquer
ponto na fibra.
Como o pulso é atenuado na fibra à
medida que passa ao longo dela e sofre perdas nos conectores e emendas, a
quantidade de potência no pulso de teste diminui à medida que passa ao longo da
fibra na rede de cabos que está sendo testada. Portanto, a porção da luz que é
retroespalhada será reduzida consequentemente, o que gerará uma imagem da perda
real produzida na fibra. São necessários alguns cálculos para converter essa
informação em uma demonstração visual, devido a que o processo acontece duas
vezes, uma vez quando sai do OTDR e outra no caminho de retorno do espalhamento
no pulso de teste.
Há muita informação em uma tela do
OTDR. O declive do rastreamento da fibra exibe o coeficiente de atenuação da
fibra (perda por comprimento) e é calibrado em dB/km pelo OTDR. A queda no
rastreamento da fibra ao longo do conector ou emenda permite medir a perda em
dB. O pico causado pela refletância de um conector ou emenda mecânica também
pode ser medido. Embora alguns usuários realizem a medição da perda de ponta a
ponta de uma rede de cabos de fibra óptica com um OTDR, é necessário um cabo de
recepção na extremidade oposta do cabo que está sendo testado para testar os
conectores nas duas extremidades, e não é medida da mesma forma que a fonte de
luz e o medidor de potência (ou o transmissor e receptor do sistema), portanto,
pode não se correlacionar com a perda do sistema.
Observe o grande pulso inicial no
rastreamento do OTDR exibido no gráfico acima. Isso acontece pelo pulso de
teste de alta potência que é refletido no conector OTDR e sobrecarrega o
receptor do OTDR. A recuperação do receptor causa a “zona morta” perto do OTDR.
Para evitar os problemas causados pela zona morta, é necessário utilizar sempre
um cabo de lançamento comprido o suficiente ao testar os cabos.
Os conectores e as emendas são
denominados “eventos” no jargão do OTDR. Os dois devem exibir perda, mas os
conectores e as emendas mecânicas também exibirão um pico refletivo para que
possam ser diferenciados das emendas por fusão. Além disso, a altura desse pico
indicará a quantidade de reflexão no evento, a menos que seja tão grande que
sature o receptor de OTDR. O pico terá uma parte superior plana e uma cauda na
extremidade oposta, o que indicará que o receptor estava sobrecarregado. A
largura do pico exibe a resolução de distância do OTDR ou a que distância
mínima ele pode detectar eventos.
Os OTDR também podem detectar problemas
no cabo causados durante a instalação. Se uma fibra estiver quebrada, aparecerá
a extremidade da fibra muito mais curta que o cabo ou uma emenda com alta perda
no local incorreto. Se for aplicada uma tensão excessiva no cabo devido a
dobraduras ou um raio de curvatura muito apertado, aparecerá com uma emenda no
local incorreto. Nada ajuda mais a solucionar problemas com um OTDR que contar
com uma boa documentação, para poder saber o que o OTDR deveria estar exibindo
nos pontos ao longo da fibra.
Medições com o OTDR
Todos os OTDR exibirão o rastreamento
em uma tela e fornecerão dois ou mais marcadores para localizar em pontos da
tela, com o objetivo de medir a perda e a distância. Isto pode ser utilizado
para medir a perda do comprimento da fibra, onde o OTDR calculará o coeficiente
de atenuação da fibra, ou a perda de um conector ou emenda.
Coeficiente de atenuação da fibra
Para medir o comprimento e a atenuação
da fibra, é necessário colocar os marcadores em qualquer extremidade da seção
da fibra que será medida. O OTDR calculará a diferença de distância entre os
dois marcadores e fornecerá a distância. Também lerá a diferença entre os
níveis de potência dos dois pontos onde os marcadores cruzam o rastreamento e
calculará a perda ou a diferença nos dois níveis de potência em dB. Por último,
calculará o coeficiente de atenuação da fibra ao dividir a perda pela
distância, e exibirá o resultado em dB/km, as unidades normais para a
atenuação. Se o segmento da fibra apresentar muito ruído ou não parecer reto, o
OTDR poderá calcular uma média da medição com um método denominado análise de
mínimos quadrados (LSA).
Perda da emenda ou do conector
O OTDR mede a distância até o evento e
a perda em um evento (um conector ou emenda) entre os dois marcadores. Para
medir a perda da emenda, levar os dois marcadores para perto da emenda que será
medida, verificando que os dois estejam à mesma distância do centro da emenda.
O OTDR calculará a perda de dB entre os dois marcadores, e fornecerá uma
leitura de perda em dB.
As medições da perda do conector ou das
emendas com alguma refletância serão semelhantes, com a exceção de que
aparecerá um pico no conector, causado pela retrorreflexão do conector. O OTDR
também poderá utilizar um método de mínimos quadrados para reduzir os efeitos
do ruído e eliminar o erro causado pela perda de fibra óptica entre os dois
marcadores.
Refletância
Para medir a refletância, o OTDR mede a
quantidade de luz que retorna do retroespalhamento na fibra e a que é refletida
de um conector ou uma emenda. O cálculo da refletância é um processo complexo
que envolve o ruído na línea de base do OTDR, o nível de retroespalhamento e a
potência no pico refletido. Como todas medições de retroespalhamento, há uma
incerteza bastante alta na medição, mas um OTDR tem a vantagem de exibir onde
estão localizados os eventos refletivos, para que possam ser corrigidos se for
necessário.
Comparação de rastreamentos
A comparação de dois rastreamentos na
mesma janela é útil para confirmar a coleta de dados e contrastar diferentes
métodos de teste na mesma fibra. As comparações também são utilizadas para analisar
os rastreamentos gráficos da fibra durante a resolução de problemas ou a
restauração com rastreamentos obtidos logo depois da instalação, para ver o que
mudou. Todos os OTDR oferecem este recurso através do qual é possível copiar um
rastreamento e colá-lo em outro para fazer uma comparação.
Incerteza da medição no OTDR
A maior fonte de incerteza de medição
que acontece ao realizar um teste com um OTDR é uma função do coeficiente de
retroespalhamento das fibras que estão sendo testadas, a quantidade de luz do
pulso de teste de saída que é espalhado de volta para o OTDR. A luz
retroespalhada utilizada para a medição não é uma constante, mas uma função da
atenuação da fibra e o diâmetro do núcleo da fibra
No caso de ter duas fibras diferentes
emendadas ou conectadas entre si em um OTDR, a diferença no retroespalhamento
de cada fibra será uma fonte de erro importante. Quando as duas fibras são
idênticas, como quando é emendada uma fibra quebrada, o retroespalhamento é
igual nos dois lados da união, portanto, o OTDR mede a perda da emenda real. No
entanto, quando as fibras são diferentes, os coeficientes de retroespalhamento
desiguais fazem com que seja enviada uma porcentagem diferente de luz de volta
para o OTDR.
Se a primeira fibra tiver mais
espalhamento (exibida como atenuação) que a outra depois da conexão, a
porcentagem de luz desde o pulso de teste do OTDR irá para baixo, de forma que
a perda medida no OTDR incluirá a perda real mais um erro de perda causado por
um nível de retroespalhamento mais baixo, o que torna a perda exibida maior do
que realmente é. Ao observar desde o lado oposto, desde uma fibra de atenuação
baixa para uma fibra de atenuação alta, o retroespalhamento vá para cima, o que
torna a perda medida menor do que realmente é. De fato, quanto a mudança no
retroespalhamento é maior que a perda da emenda, é exibido um ganho, o que gera
muita confusão em usuários novos do OTDR.
Embora esta fonte de erro esteja sempre
presente, pode ser praticamente eliminada tomando as leituras nas duas direções
e fazendo uma média das medições, e muitos OTDR têm essa função programada nas
suas rotinas de medição. Esta é a única maneira de testar emendas em linha para
verificar se há perdas e obter resultados precisos.
“Fantasmas” do OTDR
Quando estão sendo testados cabos
curtos com conectores altamente refletivos, é possível encontrar fantasmas.
Eles são causados pela luz refletida desde a extremidade do conector que reflete
de um lado para o outro na fibra até atenuar o nível de ruído. Os fantasmas
causam muitas confusões, devido a que parecem ser eventos refletivos reais como
os conectores, mas não exibem nenhuma perda. A melhor forma de determinar se
uma reflexão é real ou se trata de um fantasma é compará-la com a documentação
da rede de cabos. É possível eliminar os fantasmas reduzindo as reflexões, por
exemplo, utilizando um fluido igualador de índice na extremidade do cabo de
lançamento.
Limitações do OTDR
A resolução de distância limitada do
OTDR torna muito difícil seu uso em aplicações no interior ou edifícios onde os
cabos usualmente têm apenas algumas centenas de metros de comprimento. A
maioria dos OTDR apresenta muitas dificuldades para resolver recursos nos cabos
curtos típicos de uma rede de cabos no interior, e é provável que exiba
“fantasmas” das reflexões nos conectores, confundindo os usuários do OTDR. Em
cabos muito longos, o OTDR mostrará um ruído elevado além do instrumento. Ao
utilizar pulsos de teste mais amplos e mais média de sinal, aumenta a
capacidade de distância do OTDR.
Uso correto do OTDR
Ao utilizar um OTDR há alguns cuidados
que tornarão os testes mais fáceis e mais compreensíveis. Utilizar sempre um
cabo de lançamento longo, o qual permite ao OTDR se estabilizar depois do pulso
inicial e proporciona um cabo de referência para testar o primeiro conector no
cabo. Para testar o conector final no cabo, é necessário um cabo de recepção na
extremidade da rede de cabos.
O operador do OTDR deve configurar o
instrumento com cuidado para cada cabo. De novo, contar com uma boa
documentação ajudará para definir os parâmetros de teste. Começar sempre com o
OTDR definido para a largura do pulso mais curto para a melhor resolução e uma
faixa de pelo menos duas vezes o comprimento do cabo que está sendo testado.
Realizar um rastreamento inicial para ver como é necessário mudar os parâmetros
de teste para obter os melhores resultados. Alguns usuários são tentados a
utilizar a função de autoteste do OTDR. Muitos dos problemas com o OTDR são
causados por novatos que utilizam a função de autoteste, mais do que qualquer
outro problema com este instrumento. Nunca utilizar a função de autoteste até
que um técnico experiente tenha configurado o OTDR apropriadamente e verificado
que forneça resultados aceitáveis.
Outros
testes
Os fabricantes de componentes de fibra
óptica realizam testes extensivos para qualificar o projeto dos seus
componentes, verificar os procedimentos de fabricação e testar os produtos
antes de enviá-los aos seus clientes. As fibras são testadas de acordo com as
dimensões (tamanho, ovalidade e concentricidade do núcleo e cladeado), o desempenho
(coeficiente de atenuação, largura de banda ou dispersão), as características
físicas (resistência, flexibilidade, etc.) e a capacidade de resistir condições
ambientais (temperatura, umidade e muitas mais, inclusive por muito tempo).
Para os cabos são feitos testes ambientais ainda mais rigorosos.
Os conectores e emendas são testados em
grandes lotes para determinar as perdas médias esperadas em instalações
normais. Esse método também é aplicado aos testes ambientais dos cabos, mas
podem ser adicionados testes para aplicações especiais como a vibração para o
uso em veículos, navios ou aviões. Os tranceptores, WDM (multiplexações por
divisão de comprimento), amplificadores ópticos e outros componentes de fibra
óptica serão testados tanto no desempenho relacionado com a fibra quanto no
desempenho elétrico. A maioria destes testes foi padronizada para permitir uma
comparação justa entre os produtos de diferentes fabricantes.
Há outros testes de campo para redes de
cabos que estão se tornando mais comuns nos cabos monomodo longos, dispersão de
modo de polarização (PMD) e dispersão cromática (CD). Tais testes se tornaram
importantes para distâncias muito longas em velocidades de taxas de bit muito
elevadas. São altamente especializados e exigem instrumentos complexos, que não
são abordados neste livro.
Verdadeiro ou
falso
Indique se as declarações a seguir são
verdadeiras ou falsas.
____ 1. Os cabos testados com um
OTDR não exigem um teste de perda de inserção com uma fonte e medidor, ou OLTS.
____ 2. Os
conectores em cada extremidade da rede de cabos não devem ser considerados ao
calcular a perda da rede de cabos.
____ 3. O
OTDR nunca deve ser utilizado sem um “cabo de lançamento”, também chamado
“supressor de pulsos”.
Escolha múltipla
Identifique a opção mais adequada para completar
a declaração ou responder a pergunta.
____ 4. A
perda da rede de cabos deve ser estimada durante a etapa de __________ .
A. |
projeto |
B. |
instalação |
C. |
testes |
D. |
resolução de problemas |
____ 5. O
método padrão para testar cabos multimodo instalados em uma rede de cabos é
descrito em __________.
A. |
FOTP-34 |
B. |
ISO 11801 |
C. |
FOTP-57 |
D. |
OFSTP-14 |
____ 6. Que instrumento(s) de
testes é/são utilizado(s) para realizar o teste de perda de inserção?
A. |
OLTS, ou fonte de luz e
medidor de potência |
B. |
VFL |
C. |
OTDR |
____ 7. Os
cabos de fibra óptica multimodo de índice gradual são testados com fontes
__________ a __________ e comprimentos de onda de __________ .
A. |
LED, 650, 850 nm |
B. |
LED, 850, 1300 nm |
C. |
laser, 980, 1400 nm |
D. |
laser, 1310, 1550 nm |
____ 8. Que tipo de fonte é
utilizada para testar fibras monomodo?
A. |
LED |
B. |
VCSEL |
C. |
Laser |
____ 9. Quantos métodos são
incluídos nos padrões para definir a referência “0 dB” para os testes de perda?
A. |
Um |
B. |
Dois |
C. |
Três |
D. |
Quatro |
____ 10. Que método de referência é
exigido pelo padrão TIA 568?
A. |
Referência de um cabo |
B. |
Referência de dois cabos |
C. |
Referência de três cabos |
D. |
Qualquer método, sempre
que esteja documentado |
____ 11. Os
cabos de referência devem coincidir com o __________ dos cabos que estão sendo
testados.
A. |
tipo e tamanho de fibra |
B. |
tipo de conector e o
tamanho da fibra |
C. |
tipo de conector |
D. |
tamanho da fibra e a
especificação da perda |
____ 12. A
perda total da fibra na rede de cabos é calculada multiplicando o coeficiente
de atenuação da fibra pela/o __________.
A. |
comprimento |
B. |
quantidade de enlaces |
C. |
quantidade de conectores |
D. |
quantidade de emendas |
____ 13. O
princípio da operação dos OTDR é semelhante ao __________ .
A. |
das fontes e medidores de potência |
B. |
de um dispositivo RADAR |
C. |
dos espelhos |
D. |
das lentes |
____ 14. Os
OTDR são utilizados em redes de cabos no exterior para __________.
A. |
verificar a perda da emenda |
B. |
medir o comprimento |
C. |
encontrar falhas |
D. |
Todas as opções acima |
____ 15. A
utilidade dos OTDR em aplicações no interior está limitada por seu/sua
__________.
A. |
potência de saída |
B. |
capacidade de distância |
C. |
resolução de distância |
D. |
software |
A realização de testes é um dos temas mais abrangentes na fibra óptica. O Guia de Referência On-line da FOA tem muitas páginas de informação sobre os testes. Recomendamos a leitura de todas elas, mas, em primeiro lugar, as seguintes:
Cinco formas diferentes de testar cabos de fibra óptica de acordo com padrões internacionais (Five Different Ways to Test Fiber Optic Cables According to International Standards).
Diferenças em OTDR e medições da perda de inserção (Differences in OTDR and Insertion Loss Measurements).
Todas as páginas do título “Testes e
resolução de problemas dos sistemas de fibra óptica” (“Testing & Troubleshooting Fiber Optic Systems”).
Medir a potência óptica com um medidor de potência de fibra óptica. Mudar o comprimento de onda da calibração para outro comprimento de onda para ver a diferença na calibração.
Utilizar uma fonte de luz e um medidor de potência para medir a perda de um cabo de fibra óptica. Realizar o teste utilizando cada um dos métodos para definir uma referência 0 dB e ver como muda a perda. Determinar os efeitos dos mandris de enrolamento no cabo de lançamento testando uma rede de cabos com uma fonte de luz e um medidor de potência, utilizando um cabo de lançamento de referência e depois utilizando diferentes mandris de enrolamento.
Utilizar um OTDR para aprender a configurar o instrumento e analisar os rastreamentos. Medir a atenuação da fibra, a perda da uma emenda ou conector e a refletância. Ver como muda a medição quando a perda é medida com os métodos de dois pontos e LSA. Testar a mesma rede de cabos com uma fonte de luz e um medidor de potência, e com um OTDR, utilizando apenas um cabo de lançamento e depois os cabos de lançamento e de recepção. Em que difere a perda medida com esses métodos?