Caracterização de fibra: CD, PMD, atenuação espectral, ORL, latência
Um teste de perda diz se uma fibra deixa passar a luz. Ele não diz se a fibra suporta 10G ao longo de 80 km, quarenta canais DWDM ou um sinal 400ZR — essas perguntas dependem da dispersão cromática, da dispersão por modo de polarização, da atenuação em toda a banda, das reflexões e, às vezes, da latência. Medir essas grandezas é a caracterização de fibra. Esta página explica quando ela é necessária, qual teste responde a qual pergunta, como cada medição é feita, quais devem ser os números para cada serviço e o que os resultados revelam sobre uma fibra antiga ou desconhecida antes de gastar dinheiro em transceptores.
Quando a caracterização é necessária
| Situação | Testes além do teste de perda padrão e do OTDR |
|---|---|
| Rota nova, ≤ 10G, ≤ 40 km, G.652.D moderna | nenhum — perda Tier 1 em 1310/1550 nm e um OTDR bidirecional bastam (Testes e medição) |
| 10G ao longo de 60–80 km, 10G DWDM de detecção direta | dispersão cromática (o limite é 1 000–1 600 ps/nm), ORL |
| 40G NRZ ou DPSK legado de detecção direta | PMD (muito sensível), CD com planejamento de compensação |
| 100G+ coerente, 400ZR/ZR+ | perda e ORL; CD para identificar o tipo de fibra (G.653/G.655 mudam o plano de não linearidades); PMD para confirmar que está dentro da janela do DSP; atenuação espectral para a planicidade da banda C; latência se o serviço exigir |
| Locação de fibra escura ou aceitação de um par locado | o pacote completo, nos dois sentidos, três comprimentos de onda, mais identificação do tipo de fibra, mapa de refletância e imagens das faces do conector — o passaporte da fibra |
| Fibra antiga (instalada antes de 2000) antes de um upgrade | PMD primeiro (pode ser o fator decisivo), CD para identificar o tipo, atenuação espectral para o pico de água e hidrogênio (Confiabilidade e envelhecimento) |
| CWDM em todos os 18 canais | atenuação espectral 1 270–1 610 nm — o pico de água em 1383 nm decide três canais |
| Sobreposições PON (1490/1577/1625 nm) | atenuação nesses comprimentos de onda, ORL ≥ 32 dB (Reflexões e perda de retorno) |
| Fronthaul, sincronização de tempo | latência e a assimetria de comprimento entre as duas fibras de um par — a precisão do PTP depende disso |
Os testes
| Teste | Método | Resultado | Instrumento típico |
|---|---|---|---|
| Atenuação espectral | fonte de banda larga e analisador de espectro óptico, laser sintonizável varrido com medidor de potência, ou um OTDR multicomprimento de onda (1310/1383/1490/1550/1625/1650 nm) | dB/km versus comprimento de onda entre 1 260–1 650 nm; o pico de água em 1383 nm, hidrogênio, perda por curvatura crescendo em direção a 1 625 nm, planicidade da banda C | OSA com fonte, ou um OTDR de caracterização |
| Dispersão cromática (CD) | deslocamento de fase ou deslocamento de fase diferencial (IEC 60793-1-42), ou método de quatro comprimentos de onda baseado em OTDR ajustando a curva de dispersão | D(λ) em ps/(nm·km), comprimento de onda de dispersão zero λ₀, inclinação S₀, dispersão total do enlace em ps/nm (Dispersão e largura de banda) | analisador de CD ou módulo OTDR com fonte remota |
| Dispersão por modo de polarização (PMD) | interferométrico (TINTY/GINTY), varredura de comprimento de onda com analisador fixo, matriz de Jones; P-OTDR distribuído para localizar o trecho ruim | PMD total em ps (DGD médio) e o coeficiente em ps/√km; uma grandeza estatística — repita e anote a temperatura | analisador de PMD com fonte de banda larga polarizada na ponta distante |
| Perda de retorno óptica e refletância | OCWR ou OTDR | ORL em dB, refletância por evento | medidor de ORL, OTDR |
| Perda de inserção | fonte de luz e medidor de potência em cada comprimento de onda de serviço, nos dois sentidos (Tier 1) | dB por fibra | OLTS |
| Latência e comprimento | comprimento por OTDR, ou um testador de latência com loopback na ponta distante (ida e volta ÷ 2) | µs e metros; 4,9 µs/km; assimetria entre as fibras de um par a partir da diferença de comprimento no mesmo índice | OTDR, testador Ethernet com função de latência |
| Identificação do tipo de fibra | a partir de λ₀ e D(1550) do teste de CD, degraus de retroespalhamento nas emendas, registros | G.652 / G.653 / G.655 / G.654 / G.657, época de fabricação (Tipos de fibra) | analisador de CD mais OTDR |
| Largura de banda modal multimodo | atraso de modo diferencial / largura de banda modal efetiva em uma amostra | confirmação da classe OM | laboratório; raramente em campo |
Limites por serviço
Valores típicos; os valores exatos vêm do transceptor ou da norma.
| Serviço | Tolerância de dispersão cromática | Tolerância de PMD (DGD médio) | Perda / ORL |
|---|---|---|---|
| 1G, 10G até 40 km (LR, ER) | não limitante em G.652 (40 km × 17 = 680 ps/nm, limite ≈ 1 000–1 600) | ≤ 10 ps (10 % do bit de 100 ps) | orçamento 6–15 dB; ORL ≥ 12 dB |
| 10G 80 km (ZR) e 10G DWDM de detecção direta | ≤ 1 600 ps/nm sem compensação; 80 km × 17 = 1 360 ps/nm — apertado | ≤ 10 ps | orçamento 23–24 dB; ORL ≥ 24 dB |
| 40G NRZ / DPSK legado | ≤ 60–100 ps/nm — precisa de compensação de dispersão | ≤ 2,5 ps | ORL ≥ 24 dB |
| 100G coerente DP-QPSK | ± 50 000 ps/nm (milhares de km) | 25–30 ps e mais | limitado por OSNR; ORL ≥ 24 dB (Coerente de longa distância) |
| 400ZR (OIF) | ± 2 400 ps/nm (≈ 120 km de G.652) | ≈ 10 ps | sem amplificação: perda ≤ 11 dB (≈ 40 km); amplificado: 120 km com OSNR ≥ 26 dB |
| 400ZR+, 800ZR | ± 20 000 … ± 50 000 ps/nm | tolerante | limitado por OSNR |
| CWDM 10G, 18 canais | como 10G por canal | ≤ 10 ps | atenuação por canal incluindo o pico de água (CWDM mux e orçamento) |
| GPON / XGS-PON | não limitante | não limitante | orçamento por classe (B+ 28, C+ 32, N1 29, N2 31, E1 33, E2 35 dB); ORL ≥ 32 dB; refletância ≤ −35 dB |
Aritmética do PMD: DGD médio = coeficiente de PMD × √L. Uma G.652.D moderna a ≤ 0,1 ps/√km dá 1 ps em 100 km — irrelevante; fibra dos anos 1980 a 1–2 ps/√km dá 10–20 ps em 100 km — o fim do 10G NRZ nessa rota, a menos que se use tecnologia coerente (Fórmulas e cálculos).
Interpretando os resultados: identidade e idade da fibra
| Medido | Conclusão |
|---|---|
| λ₀ = 1 300–1 324 nm, D(1550) = 16–18 ps/(nm·km) | G.652; pico em 1383 nm baixo → G.652.C/D, alto → G.652.A/B |
| D(1550) = 2–6 ps/(nm·km), λ₀ em torno de 1 450–1 520 nm | G.655 com dispersão deslocada não nula; verifique o sinal; a mistura de quatro ondas exige atenção em DWDM denso (Efeitos não lineares) |
| D(1550) ≈ 0 | G.653 com dispersão deslocada — sem DWDM em banda C, a menos que com espaçamento de canal desigual ou banda L |
| D(1550) = 18–22 ps/(nm·km), atenuação ≈ 0,17 dB/km | G.654 de núcleo de sílica pura |
| coeficiente de PMD > 0,5 ps/√km | fibra de antes de cerca de 1995; 10G acima de 100 km é arriscado; coerente é adequado |
| pico de água em 1383 nm acima de 0,5 dB/km | sem CWDM em banda E (canais 1 371–1 411 nm); todo o resto utilizável |
| inclinação de atenuação subindo em relação à linha de base, pior em 1 383 e acima de 1 550 nm | envelhecimento por hidrogênio ou água — um trecho para substituir |
| perda subindo de forma acentuada em direção a 1 625–1 650 nm | macro ou microcurvatura ao longo da rota |
| assimetria de comprimento de um par > 10–20 m | erro de temporização do PTP de 50–100 ns, a menos que compensado |
Procedimento e relatório
| Etapa | Prática |
|---|---|
| Configuração | instrumentos nas duas pontas com uma unidade remota ou uma segunda equipe; cordões de referência inspecionados e limpos (Inspeção e limpeza da face do conector); a fibra escura — CD e PMD não podem ser medidos em uma fibra ativa |
| Condições | anote data, hora e temperatura — o PMD muda com elas; teste todas as fibras do par e as reservas |
| Tempo | 30–60 minutos por fibra para o pacote completo com uma equipe experiente |
| Entregáveis | por fibra: perda em todos os comprimentos de onda nos dois sentidos, ORL, traços de OTDR nos dois sentidos (.sor), curva de CD com λ₀ e dispersão total, PMD, curva de atenuação espectral, latência e comprimento, mapa de refletância, imagens das faces do conector; aprovado/reprovado em relação ao serviço pretendido |
| Armazenamento | arquivos nativos do instrumento com as configurações, não apenas PDFs (Documentação e etiquetagem) |
| Normas | IEC 61280-4-2 (atenuação e ORL de enlaces monomodo instalados), IEC 61280-4-4 (PMD de enlaces instalados), IEC 61280-4-1 (enlaces multimodo instalados), IEC 60793-1-42 (CD), TIA FOTP-175 (CD), ISO/IEC 14763-3 e TIA-568.3-D (aceitação) (Mapa de normas) |
Lista de aceitação de fibra escura: tipo de fibra declarado e confirmado por CD; perda por km em 1310/1550/1625 dentro do ofertado; cada emenda ≤ 0,1 dB e cada conector ≤ 0,5 dB nos dois sentidos; ORL ≥ 27 dB (≥ 32 dB para PON); PMD dentro do limite do serviço; curva espectral sem assinatura de hidrogênio; comprimento e latência registrados; documentação e coordenadas entregues.
No CodingBox
Um módulo coerente caracteriza a fibra de graça assim que é ativado: o CMIS VDM relata dispersão cromática, DGD, PDL, OSNR e a taxa de variação de polarização como o DSP as vê. O CodingBox mostra quais desses observáveis um módulo anuncia e lê suas páginas de DDM, de modo que o relatório de comissionamento da fibra e a própria visão do módulo sobre o mesmo enlace possam ser comparados — uma divergência aponta para um patch, um conector sujo ou uma troca de fibra depois do levantamento (Métricas de VDM e FEC, Check transceiver).