Fotonica Convegno Nazionale delle Tecnologie Fotoniche maggio 2009 Pisa PROBLEMATICHE DI MISURA E RICERCA GUASTI SU RETI GPON

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1 Fotonica Convegno Nazionale delle Tecnologie Fotoniche maggio 2009 Pisa PROBLEMATICHE DI MISURA E RICERCA GUASTI SU RETI GPON N. Ferrari - Telecom Italia; G. Vespasiano TILS; F. Alimenti, R. Gamerro Sielte. Presentato da: Nicola Ferrari

2 INTRODUZIONE: UNA RETE GPON FTTH DA 128 UTENTI! ONT 1 16 S 1 16 x 8 = 128 utenti 1 S 2 S 0 ODN OLT S 8 Splitter secondari 1:16 Perdita 15 db Splitter primario 1 : 8 Perdita 10 db

3 L OTDR per le reti PON OTDR: EFFETTI DELLO SPLITTER OTDR Input 1: 8 Output L effetto combinato di tutte le fibre rende la misura con l OTDR particolarmente insensibile e di difficile interpretazione!! E possibile valutare gli effetti sugli eventi solo se:

4 Potenza retrodiffusa splitter Schema qualitativo 1) l evento da valutare ha una attenuazione molto accentuata Effetto combinato di tutte le fibre ( traccia composita ) Fine fibre dei rami in uscita dallo splitter 2) Le fibre in uscita dallo splitter hanno differenti lunghezze fra loro 3) La rete è stata opportunamente documentata prima dell evento anomalo!!!! Ossia in fase di realizzazione dell impianto Lunghezza [m] OTDR: EFFETTI DELLO SPLITTER OTDR Input 1:8 Output

5 Potenza retrodiffusa splitter 0.29 db Schema qualitativo In uno splitter 1: 8 una fibra interrotta causa un aumento di attenuazione di soli 0.29 db!!! Infatti: Punto di rottura della fibra n.: 3 Fine fibra n.3 mancante a = 5 Log [ N/(N - 1) ] = 5 Log (8/7) = 0.29 db Lunghezza [m] Attenzione!! Tenere sempre bene d occhio Il salto di attenuazione del fine fibra!! OTDR PER RETI PON: CARATTERISTICHE OTDR Fibra 1:8 Input Fibra Output

6 Potenza retrodiffusa splitter Schema qualitativo recovery time L attenuazione tipica di un accoppiatore 1:8 è di 10 db ca. Un simile valore di attenuazione riduce sensibilmente il rapporto S/N!! Per avere un S/N idoneo si rende necessario un OTDR con: 1) Elevata energia del segnale lanciato in fibra ( dinamica notevole con impulsi corti ) Effetti indesiderati dovuti alla risposta dell amplificatore In ricezione e dell impulso usato. Rumore Lunghezza [m] 2) Elevata sensibilità del ricevitore ( limitato recovery time del ricevitore RF)

7 OTDR PER RETI PON: CARATTERISTICHE Blu: OTDR tradizionale Rosso: OTDR per reti PON OTDR tradizionale: attenuatore in ricezione regolato linearmente in dinamica OTDR reti PON: attenuatore in ricezione regolato in relazione a salti di attenuazione di eventi concentrati

8 CARATTERISTICHE DI UN OTDR PER RETI PON Disponibilità delle l classiche e specifiche per reti PON (1310; 1550; 1490 nm) e di quelle di monitoring ( 1650; 780 nm) Il cambio della l di misura deve essere disponibile direttamente sullo strumento allo scopo di effettuare un rapido confronto alle diverse l Filtro interno accordato alla l di monitoring 1650 nm Capacità di misura di notevoli salti di attenuazione (> di 15 db vedi splitter 2:16) Recovery time del ricevitore RF in grado di rendere possibile la misura di rami molto corti a valle dello splitter (piccole zone morte) Disponibilità di una gamma d impulsi molto ampia nell intervallo da zero a 500 ns allo scopo di ottimizzare la misura alle varie condizioni di attenuazione con la risoluzione più spinta ( es: 3/5; 10; 20/30; 50; 100; 200; 500 ns) L impulso da 500 ns è molto importante inquanto consente, quando non è necessario identificare perfettamente I singoli elementi presenti nell impianto, di calcolare l attenuazione d inserzione con il metodo dei 2 punti direttamente tra OLT e ONU. Elevata velocità di misura in relazione ad un discreto rapporto dinamica/risoluzione degli eventi.

9 IL TEST PLANT SIELTE: I MATERIALI

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11 TEST PLANT SIELTE: SCHEMA DELL IMPIANTO Il test plant è stato realizzato in modo da consentire: La connessione in cascata degli splitter 2:8 (primario) e 2:16 (secondario) collegando quest ultimo sul ramo 1 dello splitter 2:8; La connessione del filtro FBG a 1650 nm solo su una delle due porte di input dello splitter primario 2:8 (porta corrispondente alla f.o. 1A via 2).

12 IL TEST PLANT SIELTE: LE MISURE

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14 Test 1: eventi 1 e 2 Splitter 2:8 2,33 km Rami 3 e 5 APC Rami 4 e 8 gel

15 Test 1: eventi 3 e 4 Ramo 2 Splitter 2:8 2,5 km (1) 2,51 km SC/PC (1) SC/APC

16 Test 1 evento 5 Splitter 2:16 2,54 km

17 Test 1: evento 6 Ramo 16 Splitter 2:16 2,64 km

18 Test 1: evento 7 e 8 Ramo 7 Splitter 2:8 2,67 km SC/PC (1) 2,68 km (1) SC/APC

19 Test 1 eventi 9 e 10 Fine fibra ramo 2,92 km SC/PC (1) SC/APC 2,93 km (1)

20 CONCLUSIONI TEST 1 A seconda delle lunghezze dei rami in uscita dallo splitter primario e di quelle in uscita dagli splitter secondari, la traccia mostra una successione di riflessioni appartenenti sia ai rami del primario che a quelli del secondario, rigorosamente legati alla loro distanza dal punto di misura. Splitter 2:8 Splitter 2:16 Riflessioni splitter 2:8

21 ESEMPIO PRATICO Nel caso che i 16 edifici 1 16 APPARATO serviti dallo stesso APPARATO APPARATO IO splitter secondario IO IO distano l uno dall altro di CENTRALE L L m e in ciascun palazzo 1 fibra (Tx-Rx) In ogni altro 1 le fibre hanno al caso le APPARATO A DIRAMAZIONE P 2 PUNTO DI P riflessioni dei massimo 30m di A TTF vari rami IO R 1:16 F.O. 1 fibra (Tx-Rx) 1 lunghezza, la traccia A T O IO 1 F.O. 1:8 1 F.O. mostra prima le 16 1 PUNTO DI8 riflessioni legate al ramo IO= INTERFACCIA OTTICA DIRAMAZIONE più breve, poi quelle del APPARATO ramo 40m più lungo e 1 fibra (Tx-Rx) 1 IO 1:16 F.O. così via ordinatamente PUNTO DI DIRAMAZIONE 16 2 PUNTO DI si sovrappongono!! DIRAMAZIONE 1 fibra (Tx-Rx) 16 IO 2 PUNTO DI DIRAMAZIONE F.O. 1 APPARATO 1:16 APPARATO fibra (Tx-Rx)

22 F.O. 1:16 IO 2 PUNTO DI 16 F.O. 1:16 2 PUNTO DI16 2 PUNTO DI fibra (Tx-Rx) IO APPARATO IO 2 PUNTO DI16 DIRAMAZIONE 1 1 fibra (Tx-Rx) 1:16 IO F. O. 1 : 1 6 D I R A D I R A M A Z I O N E DIRAMAZIONE 1 APPARATO APPARATO M A Z I O N E

23 CONSIDERAZIONE Queste situazioni sono realistiche nell architettura FTTH, che prevede una distribuzione spaziale degli splitter secondari difficilmente uniforme e tale da garantire che il più vicino raccordo d utente sia successivo all ultimo splitter secondario cioè il più distante dallo splitter primario TEST PLANT SIELTE (test 3 e 4)

24 TTF L = 1771 m L = 210 m Bobina di lancio 500 m SC/APC F.O. 1A SC/APC L = 5030 m F Nota 2 2:8 L = 180 m 2:16 Nota 1 Nota 1 OTDR Nota: Filtro FBG a l = 1650 nm connettorizzato SC/PC Nel test 3, dapprima si è terminato il ramo 7 dello splitter primario 2:8 su un connettore SC/PC per poterne osservare la riflessione, poi è stata analizzata l influenza sulla misura di BS del filtro FBG a 1650 nm, posto all ingresso dello splitter primario 2:8. L OTDR è stato collegato alla f.o. 1A del TTF in accordo allo schema di misura della figura di cui sopra.

25 TEST 3 ( ramo 7 splitter 2:8 terminato SC/PC ) Ramo 7 Splitter 2:8 2,67 km Ghost La zona morta e l ampiezza delle riflessioni dei vari rami risultano più ampie se questi non sono terminati con connettori APC od anche con ampolle ripiene di gel adattatore di indice, inoltre, si evidenziano riflessioni spurie.

26 TEST 3 ( ramo 7 splitter 2:8 terminato SC/PC ) Riflessione filtro FBG ingresso splitter primario 2:8 Il filtro non blocca la riflessione del connettore SC/PC del ramo 7 Dello splitter 2:8 Forte saturazione ed elevato recovery time dell OTDR causati dal filtro di Bragg Filtro di Bragg inserito a monte Dello splitter 2:8 Il diagramma evidenzia come un elemento altamente riflettente quale il filtro 1650 nm (Fujikura: IL > 20 db; RL < 5 db) disturbi la misura a valle della sua localizzazione.

27 TEST 4 ( ramo 7 splitter 2:8 terminato SC/APC ) Filtro di Bragg inserito a monte Dello splitter 2:8. La riflessione del ramo 7 scompare se la stessa è terminata APC! L elevato valore di RL di un connettore APC ( > 55 db nella versione unmated e > 60 db nella versione mated) è tale da non evidenziare la sua riflessione a valle del filtro FBG.

28 ESERCIZIO DELLE PON

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30 IN PRATICA. Rete primaria guasta (fuori servizio di tutti i 128 utenti): Impiego per la localizzazione dalla OLT di un comune OTDR funzionante a qualsiasi l. Tutti gli utenti di uno splitter secondario sono fuori servizio: Probabili cause di guasto e interventi corrispondenti: Interruzione del ramo di collegamento allo splitter primario: Utilizzo di OTDR a qualsiasi l da una delle porte di uscita dello splitter secondario, in tal caso non è richiesto nessun filtro, il segnale dell OTDR infatti non proseguirà verso la OLT (fibra interrotta). Splitter secondario interamente guasto (poco probabile): Sostituzione dello splitter. IN PRATICA.

31 Uno o più utenti di uno splitter secondario sono fuori servizio: Probabili cause di guasto e interventi corrispondenti: f.o. del cavo di raccordo verticale, interrotte; porte corrispondenti dello splitter secondario guaste; connettori lato splitter e/o lato utente sporchi o guasti. In questi casi alla/e ONT non si riceve alcun segnale dalla OLT!! La ricerca guasti richiederà: Visual fault Locator (VFL); Ricetrasmettitore per la misura dell attenuazione; eventualmente OTDR. In nessun caso il segnale dell OTDR proseguirà verso OLT!! IN PRATICA. Uno o più clienti di uno splitter secondario segnalano un degrado della qualità del servizio: Probabili cause di guasto e interventi corrispondenti: f.o. del cavo di raccordo verticale stressate;

32 porte corrispondenti dello splitter secondario guaste; connettori lato splitter e/o lato utente sporchi o guasti. Alla/e ONT si riceverà un basso livello di segnale dalla OLT. La ricerca guasti richiederà: un power-meter; eventualmente un OTDR. verificare alle uscite dello splitter secondario il livello ricevuto da OLT, se il livello è ancora basso è guasta la porta dello splitter, nel caso di disponibilità di porte di scorta, sostituire la porta. Se il livello del segnale ricevuto risulta nominale, dopo pulizia delle terminazioni, si collegherà l OTDR verso la ONT (previo distacco dell apparato in sede utente) allo scopo di localizzare eventuali stress sul raccordo di utente e/o degradi delle terminazioni. Anche in questo caso non si invierà il segnale dell OTDR verso OLT!! CONCLUSIONI Se è prevista la ridondanza fredda, non occorrono splitter in centrale in quanto in caso di guasto tutti gli utenti saranno fuori servizio. La priorità sarà nell attivare nel più breve tempo possibile la fibra di riserva, l eventuale localizzazione del guasto potrà essere eseguita in un secondo tempo con un comune OTDR a qualsiasi l;

33 Con un doppio livello di splitter e rapporto 1:128, La misura dalla OLT risulta significativa soltanto sulla porzione di rete a monte dello splitter primario; Infatti, a valle dello splitter primario si possono individuare le riflessioni attribuibili ai vari elementi in esame, identificabili in base alla progressiva metrica rispetto al punto di iniezione del segnale. Risulta evidentemente difficile identificare le riflessioni dei vari rami dello splitter secondario, che si confondono con le riflessioni dei rami dello splitter primario; CONCLUSIONI La situazione è molto più complessa se tutti i rami dello splitter primario sono connessi a splitter secondari in quanto la traccia di BS evidenzia non solo i contributi spaziali dello splitter ma anche quelli di tutti i rami in uscita dallo stesso. Le terminazioni di tipo angolato (APC) avendo un migliore valore di RL, danno luogo a diagrammi di BS più regolari e,

34 a parità di larghezza d impulso, a riflessioni meno ampie non saturanti e con maggior potere risolutivo rispetto alle terminazioni non angolate (PC). Pertanto tutti i rami in uscita dagli splitter devono essere terminati su connettori APC. CONCLUSIONI La presenza dei filtri di Bragg (FBG) è causa di saturazione della traccia di BS, l impiego di detti filtri non apporta alcun vantaggio, inoltre la loro eliminazione consente il reimpiego degli OTDR in dotazione funzionanti alle l = 1310/1550 nm in luogo della l di monitoring di 1650 nm, pertanto si sconsiglia l impiego in rete dei filtri FBG. I livelli di potenza di picco degli OTDR rilevati a valle della rete, non dovrebbero determinare danni alle ONT. Il problema è comunque limitato in quanto le misure dalla

35 centrale verso la PON in esercizio si effettuano solo in caso di guasti localizzabili a monte dello splitter primario. GRAZIE!! NICOLA FERRARI nicola.ferrari@telecomitalia.it