OTDR (Optical Time Domain Reflectometer)

O OTDROptical Time Domain Reflectometer ou Reflectômetro Óptico no Domínio do tempo há pouco tempo era um instrumento completamente desconhecido dos provedores. Entretanto, hoje são ferramentas imprescindíveis para manutenção de redes ópticas. Naturalmente isso se deve a expansão das redes de fibra óptica.

OTDRs são dispositivos usados para localizar com rapidez e eficácia uma grande variedade de problemas em redes ópticas. Entre eles: rupturas de fibra, defeitos intermitentes, esmagamentos, problemas em conectores e outros. Assim, detecta vazamentos de luz, degradação da fibra, além de indicar o comprimento do cabo e o comprimento de onda de todos os transmissores ativos na rede.

Pode ser usado para medir perdas totais ou em um intervalo definido, em emenda ou conector e determinar o comprimento total do lance óptico.

Funcionamento

Um OTDR basicamente envia pulsos de luz (laser) e dependendo das reflexões ocorridas (retroespalhamento) detecta a distância e o nível de atenuação ocorrida na estrutura óptica. Assim, este instrumento é uma ferramenta imprescindível para o controle da qualidade de instalação e manutenção de redes com fibras ópticas. Compreender como funciona e saber configurar corretamente o equipamento é condição fundamental para interpretar corretamente os resultados obtidos.

Os comprimentos de onda usados pela maioria dos equipamentos ópticos estão no espectro do infravermelho e são invisíveis ao olho humano. Assim, deve-se tomar especial cuidado com respeito às fontes de luz usadas por esses equipamentos. Esse tipo de radiação pode ser perigosa em relação à visão humana. Dessa maneira, nunca olhe diretamente para um emissor laser. Então, dependendo da quantidade de energia absorvida pela retina (tempo versus potência), pode-se causar danos a visão temporariamente ou permanentemente.

Assim sendo, após a leitura dos dados o equipamento mostra o resultado obtido sob forma de um gráfico. Neste, temos uma escala graduada (eixo vertical) em potência (dB) e outra escala graduada no eixo horizontal para distância (em metros ou quilômetros). Cursores ajustáveis podem ser posicionados de modo a obter a distância e a perda em trechos específicos. Ainda é possível posicionar forma de onda conforme desejado e realizar zoom.

 

Cálculo da distância pelo OTDR

Um OTDR monitora distâncias medindo o tempo transcorrido entre o envio da luz e recepção do sinal refletido. A distância e o tempo estão relacionadas ao índice de refração (também conhecido como índice de grupo). Deve-se conhecer o correto índice de refração da fibra em teste. Ele dependerá do material usado na fabricação da fibra e normalmente é informado pelo fabricante.

Cálculo de distância OTDR
Cálculo de distância OTDR

 

O índice de refração “n” é calculado com base na relação da potência do pulso óptico produzido pelo laser do OTDR necessário para alcançar o fim da fibra e causar o retroespalhamento. A relação é expressa em dB e é inversamente proporcional à largura do pulso. Um valor típico é aproximadamente 50 dB para 1 μs de largura de pulso, dependendo do comprimento de onda e o tipo de fibra.

Este teste é realizado baseado do fenômeno do espalhamento de Rayleigh. O instrumento inicialmente gera-se um pulso luminoso na fibra óptica em teste. Dessa maneira, este percorre a fibra até um ponto de referência, onde a luz é atenuada. Chegando neste ponto a luz provoca o espalhamento de Rayleigh das moléculas de vidro, com intensidade proporcional à luz existente nesse ponto.

Parte da energia luminosa retorna à fonte (OTDR). Obviamente a luz que retorna a origem também é atenuada. A atenuação de retorno é igual à atenuação de ida do sinal até o ponto de referência, pois o caminho de propagação é igual. O OTDR mede a potência da luz do retorno e o tempo gasto para que o impulso gerado vá e volte. A medida só é precisa se o espalhamento de Rayleigh for homogêneo em toda a fibra óptica. Então, nesse tipo de medida apenas uma ponta da fibra é necessária e é uma medida não é destrutiva.

Tipos de OTDR

Alguns ISPs acreditam que o melhor equipamento OTDR será aquele que puder medir maior distância. Isso não é uma verdade, pois existem vários outros parâmetros importantes.

Existem modelos para operação em redes ópticas ativas (com clientes operando) denominados de fibra acesa. Assim, aqueles em que é necessário não existir sinal óptico presente são denominados para fibra apagada.

A diferença entre eles é que o modelo para fibra acesa não é preciso interromper o sinal para fazer as medidas. Por isso são mais caros. Obviamente no outro modelo é necessário que a rede seja desativada para realizar as medidas. OTDRs com pulsos curtos permitem maior resolução na leitura, em contrapartida com menores alcances de distância. Caso contrário os eventos pode se agregar.

 

OTDR pulsos curtos x pulsos longos
OTDR pulsos curtos x pulsos longos

 

Por fim, também deve-se levar em consideração a zona morta. Esta é a região (tamanhos pequenos de cabo) em que o equipamento é incapaz de realizar medidas. Outro item refere-se a sua precisão e a habilidade para medir eventos espaçados. Deve-se levar em consideração a aquisição de equipamentos dedicados a medidas de redes PON (Passive Optical Network).

 

Traçado típico de um OTDR em uma rede óptica
Traçado típico de um OTDR em uma rede óptica

 

Em conclusão, a figura acima ilustra uma tela típica de uma medição com OTDR. A escala vertical corresponde ao nível do sinal refletido em escala logarítmica (dB). O eixo horizontal corresponde à distância (Km) entre o instrumento e um local final da fibra em teste.

 

Autor: Fernando César Morellato

 

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