Optical Time Domain Reflectometers

Agilent Technologies Optical Time Domain Reflectometers Guida Tascabile Agilent Technologies

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1 Principi fondamentali delle fibre ottiche 9 Tecnologia delle fibre ottiche 9 Tipi di fibra 11 Tipi di connettori 13 2 Apparecchiature per la misurazione delle fibre 15 Misuratore di riflessione ottico nel dominio del tempo 15 Sicurezza laser 16 3 Eventi sulle fibre 17 Fibre singole 17 Collegamenti interi 18 Inizio di una fibra 18 Estremità della fibra o interruzione 19 Connettore o giunzione meccanica 20 Giunzione di fusione 21 Piegature e macropiegatura 22 Screpolature 23 Bretelle di connessione 23 4 Parametri importanti 25 Parametri intrinseci della fibra 25 Parametri di misura 27 Parametri legati alle prestazioni 31 5

5 Operazioni normali 35 Pulizia di una fibra 35 Collegamento dello strumento ad una fibra 38 Il display dell OTDR 40 Zoom di tracce 41 Corretto posizionamento dei marker 44 Determinazione della perdita totale di un collegamento 47 Determinazione dell attenuazione a due punti in una fibra 49 Determinazione dell attenuazione di una fibra 50 Determinazione della perdita di una giunzione (analisi della perdita di inserimento) 51 Determinazione della perdita di un connettore 53 Determinazione della riflettanza di un connettore 54 6 Consigli pratici di esperti OTDR 55 Conoscere il collegamento da verificare 55 Pulire i connettori 55 Il connettore o la bretella di connessione sono danneggiati? 56 Impostazioni dello strumento 56 Parametri consigliati 56 Tracce rumorose 56 Modo Tempo reale 57 Zona morta molto lunga 57 Cosa fare se nessuna traccia è visibile 57 Regolare l indice di rifrazione 58 La perdita univoca esatta 58 Perdite da curvatura 58 Prima di salvare una traccia 59 7 Analisi automatica della traccia 61 Ricerca di eventi al di sopra di una soglia 61 Osservazione di un evento selezionato 62 6

8 Gli OTDR di Agilent Technologies 63 Per analisi e documentazione: OTDR Toolkit IIplus 63 Localizzazione di interruzioni e manutenzione: il Localizzatore d interruzione fibra 65 Per l installazione, la messa in servizio e la rilevazione di eventi: il Mini-OTDR 67 Bretelle di connessione 70 9 Tabelle 71 Risultati tipo 71 Conversione delle unità di misura 72 10 Supporto ed assistenza tecnica 75 11 Glossario 77 Indice 93 Appunti 97 7

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1 Principi fondamentali delle fibre ottiche Questa sezione comprende alcune informazioni di base sulle fibre ottiche e sui tipi di fibra ed i connettori più comunemente usati. Lo scopo è quello di citare i termini che è necessario conoscere per la consultazione dei capitoli successivi e quando si lavora con un OTDR. Il presente materiale non è sufficiente per apprendere la fisica completa e la tecnologia alla base delle fibre ottiche. Tecnologia delle fibre ottiche La necessità di trasportare dati in modo più rapido e su distanze maggiori ha portato allo sviluppo di tecnologie nuove. L'utilizzo dei fotoni invece che degli elettroni per la trasmissione di segnali via cavo consente di lavorare con ampiezze di banda superiori e di ridurre i costi. Sebbene l'idea di trasmettere le informazioni attraverso la luce non fosse nuova, solo negli ultimi decenni sono stati prodotti dispositivi e materiali che hanno reso l'uso di questa tecnica affrontabile. Il principale vantaggio dei cavi a fibre ottiche deriva dal fatto che il vetro è un materiale isolante. Esso impedisce l'emissione o l'assorbimento di campi energetici. Il vetro ha un'attenuazione piuttosto limitata, indipendentemente dalla frequenza di modulazione. Se paragonato ad un cavo di rame di pari capacità di trasmissione, il cavo a fibre ottiche ha dimensioni e peso inferiori. Inoltre è molto meno costoso, anche considerando tutti i dispositivi di comando ed i relativi costi di installazione. Gli sviluppi futuri consentiranno di ridurre ulteriormente i costi delle reti a fibre ottiche. Ciò ci applica a tutte le aree: produzione, installazione, manutenzione e naturalmente all'utilizzo della rete. Agilent Technologies 9

Principi fondamentali delle fibre ottiche Per inviare dati tramite un cavo a fibre ottiche è necessaria una sorgente di luce modulata. In genere si tratta di un diodo laser che emette impulsi luminosi all'interno della fibra. All'altra estremità si trova un fotorivelatore, in genere un dispositivo a semiconduttore. Quest'ultimo funziona in modo simile ad un pannello solare, convertendo la luce in corrente elettrica. Oggi i dispositivi a fibre ottiche funzionano con la luce ad una lunghezza d'onda approssimativa di 1 µm. Ciò corrisponde ad una frequenza di 3 10 14 Hz o 300.000 GHz. Per motivi tecnici la maggior parte dei dispositivi funziona con modulazione di intensità (AM), che produce un'ampiezza di banda da 5 a 10 GHz. Se paragonata alla frequenza del dispositivo di trasporto può sembrare molto limitata; ciò è dovuto ai limiti delle tecnologie a disposizione. L'attenuazione di luce in una fibra di vetro dipende dalla lunghezza d'onda. Nella curva di attenuazione vi sono minimi intorno a 1310 nm e 1550 nm. Intorno a questi punti, gli intervalli di circa 100 nm sono chiamati finestre. Tali finestre sono le frequenze preferite utilizzate per la trasmissione dei dati. Le fibre attuali coprono più finestre (1300/1400/1500/1600 nm). È possibile inviare segnali a diverse lunghezze d'onda della stessa finestra in una sola fibra e separarli otticamente all'altra estremità. Questo procedimento consente di ottenere diversi canali per finestra con una sola fibra ed è chiamato multiplazione a divisione di lunghezza d'onda (WDM). Un'altra tecnica consiste nell'invio di segnali a diverse lunghezze d'onda in entrambe le direzioni attraverso la stessa fibra. È chiamata trasmissione bidirezionale e riduce il numero di cavi necessari del 50 %. Il multiplex a divisione di tempo (TDM) è una tecnica utilizzata anche per la telefonia. Diversi segnali lenti possono essere inviati insieme ad intervalli di tempo successivi di un segnale seriale veloce. Il campionamento sincrono e la demultiplazione separano i segnali di nuovo all'altra estremità della fibra. 10 OTDR Guida Tascabile

Principi fondamentali delle fibre ottiche Tipi di fibra I cavi di oggi sono per la maggior parte di silice. La silice è un materiale molto puro ed elastico la cui disponibilità è praticamente illimitata se paragonata, ad esempio, a quella del rame. Alcune fibre sono tuttavia fabbricate utilizzando polimeri o altri materiali sintetici. Questi ultimi possono tuttavia essere utilizzati solo per brevi distanze, a causa dell'attenuazione elevata che producono. In genere sono di grande diametro, all'interno del quale può essere emessa una quantità elevata di luce. Una fibra è formata da un nucleo, una guaina che fornisce l'isolamento e da un tampone per la protezione meccanica. I cavi sono etichettati in base ai diametri del nucleo e della guaina. Ad esempio un cavo a fibre tipo in modalità singola è 9/125 µm, con un diametro del nucleo di 9 µm ed un diametro della guaina di 125 µm. Il tampone che circonda una fibra da 9/125 µm è in genere di circa 250 µm. Si utilizzano principalmente i seguenti tipi di fibre: Fibra con indice a passaggi successivi (modo singolo) Figura 1 Fibra a modo singolo Nelle fibre con indice a passaggi successivi il nucleo e la guaina hanno indici di rifrazione diversi. Le fibre a modo singolo hanno un diametro del nucleo molto ristretto (< 9 µm). Ciò consente il passaggio attraverso la fibra di un solo modo (propagazione a onde). Queste fibre hanno un'attenuazione limitata e notevoli ampiezze di banda (> 10 GHz km), nessun allargamento dell'impulso e nessuna differenza dei tempi di transito. Uso tipo: fibre da 9/125 µm a 1300 nm per lunghe distanze. OTDR Guida Tascabile 11

Principi fondamentali delle fibre ottiche Fibra con indice a passaggi successivi (modo multiplo) Figura 2 Fibra a modo multiplo Le fibre a modo multiplo hanno un diametro piuttosto largo (> 100 µm). Ciò consente il passaggio di più modi. Queste fibre hanno un'attenuazione superiore ed ampiezze di banda limitate (< 100 GHz km), notevole allargamento dell'impulso e differenze dei tempi di transito. Vengono in genere utilizzate per applicazioni LAN (> 300 m). Fibra ad indice graduato (modo multiplo) Figura 3 Fibra ad indice graduato In una fibra ad indice graduato, l'indice di rifrazione cambia gradualmente dal nucleo alla guaina. Queste fibre hanno tempi di transito ridotti ed allargamento limitato dell'impulso, attenuazione ridotta ed un'ampiezza di banda di < 1 GHz km. Uso tipo: fibre da 50/125 µm o 62,5/125 µm per brevi distanze (< 500 m). 12 OTDR Guida Tascabile

Principi fondamentali delle fibre ottiche Tipi di connettori I connettori vengono utilizzati per collegare le fibre fra loro. Inoltre devono assicurare un perdita limitata anche dopo un numero elevato di procedure di collegamento e scollegamento. In più il collegamento deve causare la minore riflessione possibile. Il connettore deve essere infine poco costoso e facile da montare. I materiali utilizzati per i connettori sono principalmente ceramica, metalli duri, alcune leghe e materiali sintetici. Esistono molti tipi di connettori. A seconda della forma dell'estremità della fibra si possono distinguere connettori cilindrici,biconici e con accoppiamento di lenti. In genere i connettori si classificano in base al montaggio delle fibre ottiche: Contatto fisico diretto (PC) Le estremità delle fibre vengono fatte aderire l una contro l altra nel connettore. In questo modo non rimane alcun vuoto d aria che possa causare riflessioni. La perdita di ritorno è di 30 55 db. Si tratta del connettore più comune per le fibre a modo singolo (ad esempio i connettori FC/PC, ST, SC/PC, DIN, HMS, E 2000). Contatto fisico (angolare) (APC) In questo tipo di connettori le estremità delle fibre sono oblique. Non viene lasciato nessuno spazio per l aria. In questo caso si ha la migliore perdita di ritorno (60-80 db). I connettori di questo tipo vengono utilizzati per telecomunicazioni ad alta velocità e collegamenti CATV (ad esempio i connettori FC/APC, SC/APC, E 2000-HRL). OTDR Guida Tascabile 13

Principi fondamentali delle fibre ottiche Spazio vuoto diretto All interno di questi connettori c è un piccolo spazio libero che separa le due estremità delle fibre. La perdita di ritorno è pari a 14 db e la riflessione è piuttosto elevata. I connettori con spazio libero fra le fibre, ad esempio i connettori ST vengono utilizzati per le fibre a modo multiplo. 14 OTDR Guida Tascabile

2 Apparecchiature per la misurazione delle fibre Nel mondo di oggi la richiesta di reti ottiche aumenta a ritmi sempre più rapidi. Le reti si espandono, diventano più potenti e più affidabili. Questo processo richiede un numero maggiore di operatori, installatori ed addetti alla manutenzione, per trasmettere le informazioni su reti in modo più veloce e con maggiore accuratezza rispetto ad un tempo. Misuratore di riflessione ottico nel dominio del tempo Il misuratore di riflessione ottico nel dominio del tempo (OTDR) è lo strumento preferito per la caratterizzazione delle fibre ottiche. Con l OTDR è possibile valutare le proprietà caratteristiche di una singola fibra o di un collegamento completo. In particolare si possono vedere perdite, errori e distanze fra gli eventi immediatamente. L OTDR di Agilent Technologies controlla la qualità dei collegamenti delle fibre ottiche misurando la retrodiffusione. Le organizzazioni che forniscono standard, come la International Telecommunication Union (ITU), accettano le misurazioni di retrodiffusione come un mezzo valido per analizzare l attenuazione della fibra. La retrodiffusione è inoltre la sola misurazione di fibra ottica in grado di rilevare le giunzioni all interno di un collegamento installato. Questo tipo di misurazione può essere utilizzato anche per misurare la lunghezza ottica della fibra. Quindi l OTDR è uno strumento valido per chiunque produca, installi o effettui operazioni di manutenzione sulle fibre. L OTDR funziona ricercando Eventi in una fibra, come irregolarità o giunzioni. Ciò lo rende uno strumento prezioso per il controllo della qualità per produttori, installatori o manutentori di cavi a fibre ottiche. L OTDR evidenzia le irregolarità della fibra, misura la distanza da esse, l attenuazione fra loro, la perdita ad esse imputabile e l omogeneità dell attenuazione. Agilent Technologies 15

Apparecchiature per la misurazione delle fibre Si tratta di uno strumento particolarmente utile negli impianti. Può essere utilizzato regolarmente per controllare che i collegamenti corrispondano alle specifiche. Per poter documentare la qualità e conservare le informazioni a scopo di manutenzione, è necessario misurare la lunghezza ottica, la perdita totale, le perdite di tutte le giunzioni ed i connettori, comprese le perdite di ritorno. Sicurezza laser Guardando un raggio laser l occhio può concentrare la luce in un punto molto piccolo della retina. A seconda della quantità di energia assorbita da quest ultima, l occhio può esserne danneggiato in modo temporaneo o permanente. Le lunghezze d onda utilizzate nei moderni collegamenti di comunicazione a fibre ottiche sono invisibili. Ciò rende anche potenze ottiche molto limitate più pericolose della luce visibile e brillante. Dato che non si riesce a vederlo, il raggio laser potrebbe essere guardato più a lungo. Vari organismi nazionali ed internazionali definiscono standard per il funzionamento sicuro delle sorgente di luce delle fibre ottiche. Tutti gli OTDR Agilent sono conformi alle normative e corrispondono agli standard più comuni. Per gli Stati Uniti si tratta di 21 CFR classe 1 e in Europa di IEC 825 classe 3A. I prodotti conformi a questi standard sono considerati sicuri, tranne nel caso in cui il raggio laser venga osservato con uno strumento ottico (ad esempio un microscopio). In ogni caso non si deve mai guardare direttamente l uscita o all interno di una fibra quando un apparecchio laser è attivo. ATTENZIONE Spegnere l OTDR prima di iniziare la pulizia dei connettori! O almeno disabilitare il laser. ATTENZIONE RADIAZIONI LASER INVISIBILI! NON GUARDARE DIRETTAMENTE IL RAGGIO NÉ OSSERVARLO CON STRUMENTI OTTICI. PRODOTTO LASER CLASSE 3A 16 OTDR Guida Tascabile

3 Eventi sulle fibre Un evento su una fibra è qualsiasi cosa causi perdita o riflessioni diverse dalla normale diffusione prodotta dal materiale stesso della fibra. La definizione si applica a tutti i tipi di connessione, unitamente a danni quali piegature, screpolature o interruzioni. Una traccia OTDR visualizza il risultato di una misurazione in forma grafica sullo schermo. L asse verticale rappresenta la potenza e quella orizzontale la distanza. Questa sezione mostra grafici di tracce tipo per gli eventi più comuni. Fibre singole Una fibra singola produce la traccia che segue. Si osserva un livello di potenza leggermente decrescente (attenuazione) e riflessioni consistenti all inizio ed alla fine della fibra: Easy-OTDR Riflessioni Attenuazione Potenza relativa Distanza 5 db/div 300m/Div Figura 4 Fibra singola Agilent Technologies 17

Eventi sulle fibre Collegamenti interi La traccia di un intero collegamento, ad esempio fra due città, può essere simile a quella che segue. Insieme alla normale attenuazione si nota la presenza di eventi e di rumore dopo la fine del collegamento: Easy-OTDR Eventi 5 db/div Attenuazione Rumore 4km/Div Figura 5 Collegamento intero Inizio di una fibra Se si usa un connettore normale dritto, l inizio della fibra mostra sempre una riflessione piuttosto forte in corrispondenza del connettore anteriore: Easy-OTDR 3 db/div 100m/Div Figura 6 Inizio di una fibra 18 OTDR Guida Tascabile

Eventi sulle fibre Estremità della fibra o interruzione Nella maggior parte di casi si nota una riflessione di notevoli proporzioni all estremità della fibra prima che la traccia scenda bruscamente fino al livello di rumore: Easy-OTDR Riflessione Rumore 3 db/div 100 m/div Figura 7 Fine della fibra Se la fibra è interrotta o spezzata si definisce questo fenomeno interruzione. Le interruzioni sono eventi non riflettenti. La traccia scende fino al livello del rumore. Easy-OTDR Rumore 0,5 db/div 200 m/div Figura 8 Interruzione OTDR Guida Tascabile 19

Eventi sulle fibre Connettore o giunzione meccanica I connettori all interno di un collegamento causano riflessione e perdita: Easy-OTDR Riflessione Perdita 3 db/div 100 m/div Figura 9 Connettore Una giunzione meccanica provoca lo stesso effetto di un connettore. In genere però i valori di perdita e riflessione risultano inferiori. 20 OTDR Guida Tascabile

Eventi sulle fibre Giunzione di fusione Si tratta di un evento non riflettente, possono quindi essere rilevate solo le perdite. Le giunzioni di fusione moderne sono di ottima qualità e quindi quasi invisibili: Easy-OTDR Perdita 0,5 db/div 200 m/div Figura 10 Giunzione di fusione In caso di giunzione di cattiva qualità è possibile osservare una certa riflettanza. Alcune giunzioni appaiono come se fossero ad incastro se il livello di potenza aumenta. Ciò è dovuto ai diversi coefficienti di retrodiffusione nella fibra, prima e dopo la giunzione: Easy-OTDR Aumento della potenza 0,5 db/div 200 m/div Figura 11 Giunzione come giunzione ad incastro OTDR Guida Tascabile 21

Eventi sulle fibre Se si nota una giunzione ad incastro in una misurazione effettuata in una direzione, misurare dall altra estremità della fibra. Si noterà una perdita a questo punto della fibra. La differenza fra la giunzione ad incastro e la perdita (il valore di perdita medio ) mostra la perdita reale in questo punto. Per questo motivo consigliamo di effettuare una misurazione di media bidirezionale sulla fibra. Piegature e macropiegatura La piegatura di una fibra causa perdita, ma si tratta di un evento non riflettente: Easy-OTDR Perdita 0,5 db/div 200m/Div Figura 12 Piegatura e macropiegatura Per distingure le piegature dale giunzioni, consultare la documentazione di installazione e manutenzione In caso di macropiegature, la perdita di trova in un punto non localizzato; le giunzioni invece si trovano a una distanza nota e documentata. Se si misura ad una lunghezza d onda superiore le micropiegature mostrano una perdita di maggiore entità. Consigliamo quindi di effettuare misurazioni a più lunghezze d onda in modo da poter distinguere le piegature e le giunzioni. 22 OTDR Guida Tascabile

Eventi sulle fibre Screpolature La fibra risulta parzialmente danneggiata e causa riflessione e perdita: Riflessione Easy-OTDR Perdita Traccia rumorosa 3 db/div 200 m/div Figura 13 Screpolatura La riflettanza e la perdita possono cambiare quando il cavo viene spostato. Bretelle di connessione Le bretelle di connessione vengono utilizzare per collegare l OTDR alla fibra da verificare. La riflessione iniziale non copre l inizio della fibra. Ciò consente di esaminare meglio il primo connettore: Easy-OTDR Bretella di connessione Fibra 2 db/div 20 m/div Figura 14 Bretella di connessione breve OTDR Guida Tascabile 23

Eventi sulle fibre 24 OTDR Guida Tascabile

4 Parametri importanti Questa sezione copre le definizioni dei parametri più importanti utilizzati per la caratterizzazione delle fibre. Parametri intrinseci della fibra Se si desiderano informazioni più dettagliate su una fibra particolare, consultare l apposito centro. L indice di rifrazione L OTDR calcola le distanze dagli eventi misurando il tempo trascorso fra la trasmissione della luce ed il ricevimento della riflessione. Questo può essere ad esempio il bordo ascendente della riflessione del connettore del pannello anteriore o la riflessione proveniente da un connettore. La distanza visualizzata ed il tempo misurato sono collegati dall indice di rifrazione (a volte chiamato indice di gruppo). Ciò significa che la modifica dell indice di rifrazione causa una modifica della distanza calcolata. Come un OTDR misura una distanza: 13 Impulso di luce Indice di rifrazione Riflessione km o miglia Figura 15 Indice di rifrazione Agilent Technologies 25

Parametri importanti Definizione dell indice di rifrazione (velocità della luce nel vuoto) indice di rifrazione = (velocità di un impulso di luce in una fibra) Distanza visualizzata sull OTDR: tempo misurato x (velocità della luce nel vuoto) distanza = indice di rifrazione L indice di rifrazione dipende dal materiale utilizzato per la fabbricazione della fibra e deve essere fornito dal produttore delle fibre o dei cavi. È importante conoscere l indice di rifrazione della fibra che si sta misurando. Gli errori dovuti alla mancata conoscenza di tale valore sono in genere superiori alle eventuali inaccuratezze dello strumento. Il coefficiente di diffusione L OTDR riceve segnali non solo dagli eventi ma anche dalla fibra stessa. Mentre la luce percorre la fibra, viene attenuata dalla diffusione di Rayleigh. Quest ultima è causata da lievi modifiche dell indice di rifrazione del vetro. Una parte della luce viene diffusa direttamente a ritroso all OTDR. Questo effetto è chiamato retrodiffusione. Il coefficiente di diffusione è una misura della quantità di luce diffusa a ritroso nella fibra. Ciò influisce sul valore delle misure della perdita di ritorno e della riflettanza. Il coefficiente di diffusione è calcolato come rapporto fra la potenza dell impulso ottico (non dell energia) all uscita dell OTDR e la potenza di retrodiffusione all estremità più vicina della fibra ottica. Il rapporto è espresso in db ed è inversamente proporzionale all'ampiezza dell'impulso, dato che la potenza dell'impulso ottico è indipendente dall'ampiezza dell'impulso. Un valore tipo è di circa 50 db per un'ampiezza di impulso di 1 µs, a seconda della lunghezza d'onda e del tipo di fibra. 26 OTDR Guida Tascabile

Parametri importanti Parametri di misura L ampiezza dell impulso Uno dei parametri chiave per ottenere buoni risultati di misurazione è l ampiezza dell impulso luminoso emesso all interno della fibra. Essa determina la risoluzione della distanza, molto importante per separare chiaramente gli eventi. Più breve è l impulso, migliore sarà la risoluzione della distanza. Un impulso breve significa tuttavia che l intervallo dinamico è inferiore e la traccia potrebbe essere rumorosa. Se si desiderano misurare lunghe distanze è necessario un intervallo dinamico elevato, così l impulso deve essere lungo. Gli impulsi più lunghi effettuano tuttavia la media della fibra su una sezione più ampia, il che significa una risoluzione inferiore. A seconda dello scopo specifico della misurazione è necessario un compromesso fra la risoluzione elevate e l intervallo dinamico ampio. Quindi scegliere un ampiezza di impulso limitata se si desidera misurare la perdit di giunzioni o connettori molto vicini fra loro. Scegliere invece un impulso lungo se si desidera rilevare un interruzione lontana. Ampiezza dell impulso limitata Risoluzione più elevata ma presenza di più rumore. Diminuire l ampiezza dell impulso per abbreviare le zone morte e separare chiaramente gli eventi ravvicinati. Easy-OTDR 5 db/div 6 km/div Figura 16 Impulsi brevi per una migliore risoluzione OTDR Guida Tascabile 27

Parametri importanti Ampiezza di impulsi lunghi Intervallo dinamico elevato ma zone morte piuttosto lunghe. Aumentare l ampiezza dell impulso per ridurre il rumore e rilevare eventi distanti. Easy-OTDR 5 db/div 6 km/div Figura 17 Impulsi lunghi per un intervallo dinamico ampio Valori tipo 5 ns / 10 ns / 30 ns / 100 ns / 300 ns / 1 µs (collegamenti brevi), 100 ns / 300 ns / 1 µs / 3 µs / 10 µs (collegamenti a fibra lunga) 28 OTDR Guida Tascabile

Parametri importanti Il Modo Ottimizzazione Un OTDR effettua un compromesso fra risoluzione e rumore. Migliore è la risoluzione maggiore sarà il rumore. Ciò avviene perché qualsiasi dispositivo hardware ha un ampiezza di banda limitata. Se l ampiezza di banda è ristretta, si avrà meno rumore ma anche una risoluzione scarsa ed un tempo di ripristino lungo dopo una riflessione molto forte Un ampiezza di banda molto larga può tuttavia seguire un segnale ricevuto molto più velocemente ma il circuito produce anche più rumore. Gli OTDR Agilent hanno tre diversi percorsi di ricezione per ogni modulo. Oltre al Modo Standard, uno ha un ampiezza di banda più ridotta ed è ottimizzato ber il miglior Intervallo dinamico. L altro ha un ampiezza di banda superiore per una buona Risoluzione. Il percorso si seleziona scegliendo il Modo Ottimizzazione durante l impostazione. Quando si ottimizza l Intervallo dinamico, l OTDR utilizza impulsi lunghi e la traccia presenta un livello di rumore nettamente inferiore. Quindi la fibra può essere misurata anche da distanze superiori. Ma, a causa dell ampiezza di banda inferiore, il ricevitore arrotonda i bordi molto di più di quando si ottimizza per la Risoluzione. È inoltre necessario un tempo più lungo per il ripristino da riflessioni del connettore. Easy-OTDR Ottimizzato per Intervallo dinamico Ottimizzato per Risoluzione 5 db/div 200 m/div Figura 18 I diversi modi di ottimizzazione OTDR Guida Tascabile 29

Parametri importanti La distanza di misurazione Un OTDR misura un numero specifico di punti di campionamento (max 15710). La distanza di misurazione determina dove questi punti di campionamento sono distribuiti lungo la fibra. Di conseguenza definisce sia la distanza di una misurazione sia la risoluzione di campionamento. La risoluzione è la distanza fra due punti di misurazione adiacenti. I marker possono essere impostati solo a punti di campionamento. Per posizionare i marker in modo più accurato, si può provare a variare l intervallo di misurazione per ottenere punti di campionamento più vicini all evento. La tavola che segue mostra come la distanza del punto di campionamento e la distanza di misurazione siano correlate: Distanza di misurazione fino a 1,2 km fino a 2,5 km fino a 5 km fino a 10 km fino a 20 km fino a 40 km fino a 80 km fino a 120 km fino a 160 km fino a 200 km fino a 240 km Risoluzione di campionamento 0,080 m 0,159 m 0,318 m 0,639 m 1,27 m 2,56 m 5,09 m 7,64 m 10,18 m 12,73 m 15,36 m 30 OTDR Guida Tascabile

Parametri importanti Parametri legati alle prestazioni Intervallo dinamico L intervallo dinamico è una delle caratteristiche più importanti di un OTDR. Esso specifica la perdita di potenza massima fra l inizio della retrodiffusione ed i picchi di rumore. Se il dispositivo sottoposto a test ha una perdita elevata, l estremità più lontana scompare nel rumore. Se la perdita è inferiore l estremità appare chiaramente al di sopra del rumore ed è possibile rilevare l interruzione. Ricordare che una traccia è sempre disturbata in prossimità del livello di rumore. Ad esempio è necessario che la traccia sia superiore di almeno 6 db al rumore per poter misurare una giunzione da 0,1 db e che sono necessari circa 3 db per rilevare un interruzione. Ecco perché l intervallo dinamico dell OTDR deve essere superiore da 3 a 6 db alla perdita totale del sistema. Come la zona morta, l intervallo dinamico dipende dall impostazione. Le principali influenze sono l ampiezza dell impulso, la modalità di ottimizzazione e la lunghezza d onda. Quindi qualsiasi specifica di intervallo dinamico deve elencare le condizioni di impostazione. L intervallo dinamico può essere dato relativamente ai picchi di rumore o al rapporto segnale-rumore (SNR) = 1. L utilizzo dei picchi di rumore è molto importante in questo caso. Se l intervallo dinamico ha un SNR = pari a 1, sottrarre 2,2 db per calcolare l intervallo del picco. Easy-OTDR Intervallo dinamico (Picco) Intervallo dinamico (SNR=1) ~ 2,2 db 5 db/div 6 km/div Figura 19 Intervallo dinamico OTDR Guida Tascabile 31

Parametri importanti La zona morta di attenuazione La zona morta di attenuazione è una parte della traccia dell OTDR in cui una forte riflessione copre i dati di misurazione. Ciò accade perché un segnale molto forte satura il ricevitore ed impiega un po di tempo a recuperare. La zona morta di attenuazione descrive la distanza dal bordo principale di un evento riflettente fino al ritorno al livello di retrodiffusione della fibra. È facile determinare il punto dove il bordo principale inizia, ma è difficile stabilire quando termina il ripristino. Quindi molti produttori collocano un margine di +/ 0,5 db intorno alla retrodiffusione dopo la riflessione. La zona morta termina nel punto in cui la retrodiffusione rimane entro questa banda di tolleranza. Per rilevare una giunzione o l interruzione di una fibra è necessario esaminare la retrodiffusione. Gli eventi della zona morta possono non essere rilevati perché la retrodiffusione non può essere visualizzata. La dimensione della zona morta di attenuazione dipende largamente dall impostazione dello strumento. Easy-OTDR +/ 0,5 db Zona morta di attenuazione 0,5 db/div 1 km/div Figura 20 Zona morta di attenuazione 32 OTDR Guida Tascabile

Parametri importanti Zona morta dell evento La zona morta dell evento è la distanza minima necessaria fra due eventi dello stesso tipo per poterli vedere separatamente. Ad esempio se si hanno due connettori ad un distanza di due metri l uno dall altro, si noterà una riflessione con due picchi ed una caduta fra di loro. La caduta indica che vi sono veramente due riflessioni causate da due eventi diversi. Se gli eventi sono troppo vicini, la caduta non si vedrà e sarà impossibile separarli. La zona morta dell evento dipende largamente dall impostazione dello strumento. Easy-OTDR 1,5 db Eventi Zona morta 0.5 db/div 50 m/div Figura 21 Zona morta evento OTDR Guida Tascabile 33

Parametri importanti Media del tempo L OTDR invia ripetutamente impulsi luminosi all interno della fibra. Viene quindi calcolata la media dei risultati di ogni impulso. Ciò riduce il rumore casuale del ricevitore: Easy-OTDR 5 db/div 6 km/div Figura 22 Traccia dopo dieci secondi di calcolo della media del tempo Tempi di calcolo della media più lunghi aumentano l intervallo dinamico riducendo il rumore di fondo dell OTDR. I migliori risultati per la traccia si ottengono entro i primi tre minuti: Easy-OTDR 5 db/div 6 km/div Figura 23 Traccia dopo tre minuti di calcolo della media 34 OTDR Guida Tascabile

5 Operazioni normali Questa sezione introduce le operazioni più comuni da effettuare per la misurazine di fibre e collegamenti. I procedimenti esatti per effettuare queste operazioni si trovano nei manuali allegati allo strumento o nel software. Pulizia di una fibra Per ottenere misurazioni accurate e ripetibili, tutti i connettori impostati devono essere puliti. Questa esigenza è facilmente comprensibile se si paragona il diametro tipo di una particella di polvere a quello del nucleo di una fibra. La polvere ha un diametro compreso fra 10 e 100 µm mentre le fibre a modo singolo hanno un diametro di 9 µm. Se si oscura solo il 5% della zona in cui la luce attraversa una connessione, la perdita di inserimento aumenta di 0,22 db. Se si dubita cha il risultato di misurazione sia corretto o se la misurazione non può essere ripetuta, pulire i connettori. Nella maggior parte dei casi la ragione degli errori è un adattatore sporco. Quindi rimuovere l interfaccia del connettore e pulire il connettore dello strumento, pulire anche i connettori della bretella di connessione ed i connettori che si trovano sulla fibra in esame. Per la pulizia dei connettori si consiglia di utilizzare le seguenti apparecchiature standard: Cappucci protettivi per la polvere Tutti i cavi sono muniti di guaine in grado di proteggerne l estremità da danni o contaminazione. Tenere le apparecchiature sempre protette, eccetto quando il dispositivo ottico è in uso. Prestare attenzione durante la sostituzione dei cappucci protettivi per la polvere. Non premere la parte inferiore del cappuccio sulla fibra con eccessiva forza, in quanto la polvere eventualmente presente nel cappuccio potrebbe graffiare o contaminare la superficie della fibra. Agilent Technologies 35

Operazioni normali Alcol isopropilico Utilizzare unicamente alcol per uso medico. Non utilizzare mai altri solventi o alcoli per additivi perché potrebbero danneggiare la fibra. Dopo aver dissolto la polvere e lo sporco togliere l alcol e la polvere con un batuffolo morbido o un fazzolettino. Batuffoli di cotone Utilizzare batuffoli di cotone naturale e mai batuffoli in schiuma. Prestare attenzione durante la pulizia della fibra. Evitare di applicare una pressione eccessiva perché la superficie della fibra potrebbe graffiarsi. Utilizzare solo batuffoli nuovi e puliti; non riutilizzarli mai. Fazzoletti morbidi I fazzoletti di cellulosa sono molto assorbenti e più morbidi dei fazzoletti di cotone. Quindi non graffiano la superficie se non vengono premuti troppo. Usare cautela durante la pulizia della fibra e non riutilizzare il fazzoletto. Scovoli per pipe Gli scovoli per pipe possono essere utilizzati per pulire le interfacce dei connettori. Assicurarsi di usare uno scovolo nuovo e morbido e prestare attenzione per non graffiare il dispositivo. Aria compressa L aria compressa deve essere secca e priva di polvere, acqua o olio. Spruzzare prima nell'aria poiché la corrente di aria compressa potrebbe contenere condensa o propellenti. Tenere sempre la bomboletta d aria in posizione verticale per evitare che il propellente fuoriesca e contamini il dispositivo. 36 OTDR Guida Tascabile

Operazioni normali NOTA Inoltre prestare attenzione agli olii per lo stesso indice di rifrazione. Alcuni tipi sono in grado di dissolvere gli adesivi all interno dei connettori. ATTENZIONE Disabilitare il laser o spegnere lo strumento prima di iniziare a pulire i connettori! Per ulteriori informazioni consultare i manuali del dispositivo ottico specifico o le relative guide. Per ulteriori informazioni consultare la guida tascabile Agilent Technologies Cleaning Procedure fir Lightwave Test and Measurement Equipment (Codice Agilent 5963-3538F) OTDR Guida Tascabile 37

Operazioni normali Collegamento dello strumento ad una fibra A seconda dell applicazione esistono tre modi principali di collegare la fibra da verificare all OTDR. Collegamento diretto Agilent offre interfacce per connettori sostituibili dall utente. Se la fibra o il cavo hanno uno di questi connettori, è possibile collegarli direttamente allo strumento: 13 Bobina di fibra OTDR Figura 24 Collegamento diretto della fibra o del cavo 38 OTDR Guida Tascabile

Operazioni normali Bretelle di connessione (connettore ad entrambe le estremità) Si tratta della modalità consigliata se si desidera misurare un collegamento in un sistema, specialmente se il connettore terminale del collegamento è montato su rack: 13 Rack Bretella di connessione Figura 25 Collegamento tramite bretella di connessione Ponticello flessibile con estremità non intestata Se la fibra da esaminare è del tutto priva di connettore, utilizzare un ponticello flessibile per fibra non intestato ed una semplice giunzione meccanica. Ciò consente di ottenere una buona connessione e risultati di misurazione ripetibili: 13 Ponticello flessibile Giunzione meccanica o di fusione Figura 26 Bretella di connessione con estremità non intestata OTDR Guida Tascabile 39

Operazioni normali Il display dell OTDR Tutti gli OTDR visualizzano la fibra misurata o il collegamento sotto forma di traccia sullo schermo. L asse orizzontale rappresenta la distanza dall OTDR. L asse verticale è relativa alla potenza della riflessione dell impulso di luce emesso. La forma della traccia consente di trarre conclusioni sulle condizioni della fibra e degli altri dispositivi ad essa correlati, come connettori e giunzioni. Per esaminare la traccia in dettaglio, è necessario modificarne la visualizzazione. L OTDR è dotato di funzioni per modificare la scala di entrambi gli assi, per effettuare zoom su parti della traccia e per spostare la traccia lungo di assi. Figura 27 Finestra di visualizzazione dell OTDR Agilent Gli intervalli ai quali è possibile visualizzare la traccia sono, ad esempio, verticalmente, fra 0,2 db/div e 5 db/div ed orizzontalmente dalla piena misurazione ad una circa 100 volte superiore. Inoltre è possibile collocare i marker A e B in qualsiasi punto della traccia ed utilizzare le funzioni di zoom Intorno al marker A, Intorno al marker B e Fra marker. È importante familiarizzare con queste funzioni poiché sono quelle più comunemente usate quando si lavora con un OTDR. La maggior parte delle operazioni descritte nelle sezioni successive si basano su di esse. 40 OTDR Guida Tascabile

Operazioni normali Zoom di tracce Una volta terminata la misurazione, il display dell OTDR presenta una panoramica della misurazione completa. La scala verticale e lo scarto verticale sono fissi: Easy-OTDR A 37,50 km 5 db/div 6 km/div Figura 28 Traccia completa Utilizzare le funzioni di zoom intorno al marker A o B per visualizzare parti specifiche in dettaglio. La scala orizzontale viene ora ingrandita per un fattore di circa 10: Easy-OTDR A 37,50 km 2 db/div Around A 600 m/div Figura 29 Zoom intorno al marker A OTDR Guida Tascabile 41

Operazioni normali Ora è possibile spostare gradualmente la posizione del marker in questa finestra. Il display tuttavia continuerà a riportare il marker al centro. La traccia sembra quindi muoversi verso sinistra o verso destra: Easy-OTDR A 37,48 km 2 db/div Around A 600 m/div Figura 30 Spostamento della posizione del marker Le scale per la traccia completa di un collegamento a 60 km può essere 6 km/div e 5 db/div. Ciò consente un posizionamento del marker di livello inferiore: Easy-OTDR A 43,00 km 5 db/div 6 km/div Figura 31 Vista completa della traccia per posizionamento di livello inferiore 42 OTDR Guida Tascabile

Operazioni normali Nella visualizzazione ingrandita le scale possono essere 200 m/div e 0,2 db/div. Ciò consente di posizionare il marker molto meglio: Easy-OTDR A 42,93 km 0,2 db/div 200 m/div Figura 32 Ingrandimento per un posizionamento migliore Nella produzione di cavi o fibre potrebbe essere necessario verificare l uniformità dell attenuazione. Posizionare il marker A all inizio ed il marker B ad almeno da 500 a 2.000 m oltre il marker A. Ingrandire la vista fra i marker per esaminare l attenuazione. Inoltre si possono spostare entrambi i marker parallelamente lungo la traccia per visualizzare le parti di fibra adiacenti: Easy-OTDR A 7,50 km 8,78 km B 0,2 db/div 200 m/div Figura 33 Spostamento della visualizzazione fra i marker OTDR Guida Tascabile 43

Operazioni normali Corretto posizionamento dei marker La posizione di un evento è sempre il punto in cui la traccia lascia il livello di retrodiffusione. Le posizioni esatte di tutti gli eventi vengono determinate automaticamente ed elencate nella tavola degli eventi. La posizione di un connettore o di un altro evento riflettente è proprio all inizio del bordo ascendente della riflessione: Easy-OTDR A 0,2 db/div Around A 200 m/div Figura 34 Misurazione di un evento riflettente La posizione di un evento non riflettente è proprio all ultima retrodiffusione prima che la traccia pieghi verso il basso: Easy-OTDR A 0,2 db/div Around A 200 m/div Figura 35 Misurazione di un evento non riflettente 44 OTDR Guida Tascabile

Operazioni normali È stato rilevato un punto di interruzione all inizio del bordo discendente: Easy-OTDR A 2 db/div Around A 100 m/div Figura 36 Misurazione di un interruzione Per misurare la distanza fra due eventi posizionare un marker A prima del primo ed un marker B prima del secondo, come descritto alla pagina precedente: A Easy-OTDR B 3 db/div 500 m/div Figura 37 Distanza fra eventi OTDR Guida Tascabile 45

Operazioni normali Per misurare l attenuazione della fibra fra due eventi collocare un marker A dopo il primo evento ed un marker B dopo il secondo: A Easy-OTDR B 3 db/div 500 m/div Figura 38 Attenuazione fra eventi Assicurarsi che non ci siano eventi fra i marker A e B, in modo che la traccia fra essi sia una linea retta. NOTA Assicurarsi di utilizzare l indice di rifrazione corretto durante l impostazione, altrimenti i valori della distanza risulteranno errati! Nota: 46 OTDR Guida Tascabile

Operazioni normali Determinazione della perdita totale di un collegamento Effettuare una misurazione dell intero collegamento. Collocare il marker A all inizio ed il marker B alla fine della retrodiffusione. Quindi effettuare uno zoom intorno al marker A e posizionarlo esattamente dopo la riflessione del primo connettore: A Easy-OTDR Perdita 3 db/div 100 m/div Figura 39 Marker A alla fine del primo connettore Spostarsi sul marker B e collocarlo immediatamente prima della fine della riflessione: A Easy-OTDR Perdita 0,5 db/div 50m/Div Figura 40 Marker B prima della fine della riflessione OTDR Guida Tascabile 47

Operazioni normali Infine ritornare alla visualizzazione completa e controllare se i due marker sono effettivamente posizionati correttamente. A seconda del dispositivo selezionare la funzione Perdita per visualizzare la perdita totale sullo schermo: Easy-OTDR A B Perdita 5 db/div 6 km/div Figura 41 Perdita totale di un collegamento 48 OTDR Guida Tascabile

Operazioni normali Determinazione dell attenuazione a due punti in una fibra Utilizzare lo stesso procedimento già usato per la misurazione della perdita totale ( Determinazione della perdita totale di un collegamento a pagina 47). Invece di selezionare la funzione Perdita scegliere Attenuazione fra i 2 punti. L attenuazione fra i due punti è la perdita che si verifica fra i marker A e B divisa per la distanza fra i marker: A Easy-OTDR B Attn (2-Pt) Perdita 5 db/div 1 km/div Figura 42 Calcolo dell attenuazione fra due punti Poiché questa funzione è solo una divisione della differenza di potenza per la distanza, i risultati appaiono sempre ragionevoli, anche se fra i marker sono presenti connettori o giunzioni. OTDR Guida Tascabile 49

Operazioni normali Determinazione dell attenuazione di una fibra La linea retta fra giunzioni e connettori è la retrodiffusione della fibra. Per misurare in modo preciso la sua attenuazione, collocare il marker A dopo il primo evento (a sinistra) ed il marker B prima del secondo evento (a destra). Quindi selezionare la funzione di Attenuazione (LSA): A Easy-OTDR B Attn (LSA) 3 db/div 500 m/div Figura 43 Attenuazione della fibra A Easy-OTDR B Attn (LSA) 0,1 db/div 50 m/div Figura 44 Attenuazione di retrodiffusione rumorosa La linea LSA causa errori gravi se si inseriscono eventi fra i marker. Quindi evitare inserimenti quando si utilizza la LSA. Non utilizzare nemmeno l attenuazione fra due punti per misurare un fibra rumorosa. I picchi di rumore possono diminuire l accuratezza. 50 OTDR Guida Tascabile

Operazioni normali Determinazione della perdita di una giunzione (analisi della perdita di inserimento) Collocare il marker A in corrispondenza della giunzione ed ingrandire per osservare la zona circostante. Selezionare la funzione Analizza dispersione di inserimento. Compariranno altri quattro marker da collocare sulla traccia. Posizionare i quattro marker di livello alla retrodiffusione a sinistra e a destra per approssimare il più possibile la fibra: 1 Easy-OTDR A 2 3 Perdita di inserimento 4 0,5 db/div Around A 1 km/div Figura 45 Analisi della perdita di inserimento di una giunzione Mantenere i marker di livello 2 e 3 vicino alla giunzione come illustrato sopra e tenere i segmenti di linea fra i marker 1 e 2 e fra 3 e 4 più lunghi possibile. Cercare tuttavia di mantenere queste linee strettamente sulla retrodiffusione, anche se rumorosa. OTDR Guida Tascabile 51

Operazioni normali Assicurarsi che le linee fra i marker di livello (la linea LSA) seguano una parte dritta della traccia. La LSA non dovrebbe coprire nessuna parte di traccia contenente un evento: 1 Easy-OTDR A 3 2 Perdita di inserimento errato! 0,5 db/div Around A 1 km/div 4 Figura 46 Approssimazione errata dovuta a posizioni non corrette dei marker 52 OTDR Guida Tascabile

Operazioni normali Determinazione della perdita di un connettore Questa misurazione è molto simile alla misurazione della perdita di una giunzione, quindi utilizza la stessa funzione. Collocare il marker A in corrispondenza della giunzione ed ingrandire per osservare la zona circostante. Selezionare la funzione Perdita di inserimento. Compariranno quattro marker di livello. Posizionare tutti e quattro i marker alla retrodiffusione a sinistra e a destra del connettore: Easy-OTDR A Perdita di inserimento 1 2 3 4 0,5 db/div Around A 100 m/div Figura 47 Approssimazione della traccia intorno ad un connettore Le stesse regole applicate per la misurazione della giunzione si applicano a questi marker di livello. Cercare di mantenere le linee strettamente sulla retrodiffusione, anche se rumorosa. In ogni caso evitare la zona in cui la traccia è arrotondata. Quest ultima causa risultati non corretti: 1 Easy-OTDR A 3 Perdita di inserimento 2 errato! 0,5 db/div Around A 4 500 m/div Figura 48 Risultati errati dovuti a posizioni non corrette dei marker OTDR Guida Tascabile 53

Operazioni normali Determinazione della riflettanza di un connettore Collocare il marker A all inizio della riflessione del connettore ed ingrandire per osservare la zona circostante. Assicurarsi che siano visibili sia la retrodiffusione che la parte superiore del picco. Se necessario regolare lo zoom verticale e lo scarto. Attivare la funzione Riflettanza. Compariranno tre marker di livello. Spostare i primi due marker ad un livello di retrodiffusione medio (non su picchi di rumore) davanti alla riflessione. Confermare la posizione e quindi spostare il marker di livello 3 in corrispondenza del picco di riflessione. L OTDR computa e visualizza il risultato nel campo riservato alla lettura: Easy-OTDR A 3 Riflettanza 1 2 1 db/div Around A 500 m/div Figura 49 Calcolo della riflettanza di un connettore 54 OTDR Guida Tascabile

6 Consigli pratici di esperti OTDR Questa sezione contiene consigli pratici e trucchi raccolti presso persone esperte che utilizzano l OTDR nell ambito di aziende, durante l installazione e per la manutenzione di reti di telecomunicazione. Conoscere il collegamento da verificare Prima di iniziare a caratterizzare il collegamento a fibre ottiche, verificare lo schema di installazione. Assicurarsi di disporre di tutti i moduli e degli accessori necessari. Determinare la lunghezza d onda da utilizzare. Determinare se si sta misurando il collegamento per la prima volta o se si stanno comparando le misurazioni con misurazioni precedenti. Se si sta comparando con una misurazione precedente, è necessario caricare unicamente la traccia precedente come riferimento, nella modalità di comparazione. L OTDR effettuerà automaticamente le impostazioni e si dovrà solo iniziare la nuova misurazione. Pulire i connettori Un connettore sporco rende le misurazioni poco affidabili, rumorose o persino impossibili. Inoltre può danneggiare l OTDR. Prestare quindi attenzione agli oli per lo stesso indice di rifrazione. Alcuni tipi sono in grado di dissolvere gli adesivi all interno dei connettori. Agilent Technologies 55

Consigli pratici di esperti OTDR Il connettore o la bretella di connessione sono danneggiati? Assicurarsi che il connettore sia pulito. Controllare se la bretella di connessione, il modulo e la fibra che si sta verficando sono a modo singolo o multiplo. Per verificare la bretella di connessione attivare il laser in modalità CW e misurare la potenza all estremità della bretella con l apposito misuratore, ad esempio un misuratore Agilent E6006A. Dovrebbe essere compresa fra 0 e - 4 dbm per la maggior parte dei moduli e delle lunghezze d onda a modo singolo. Impostazioni dello strumento Se si utilizza regolarmente l OTDR per collegamenti simili, ottimizzare l impostazione per queste applicazioni e memorizzarla in una delle funzioni definibili dall utente. Utilizzare un nome significativo (ad esempio, INTERSTATO, COLLEGAMENTO CITTA, ALIMENTATORE, TRONCO, ecc.). Parametri consigliati Impostare lo spazio di misurazione leggermente più lungo rispetto al collegamento. Ad esempio se il collegamento è lungo 56,3 scegliere 60 km. Per distanze superiori a circa 15 km, effettuare la prima misurazione in modo di trasporto a lunga distanza, altrimenti utilizzare la breve distanza. Iniziare con un impulso da 1 ms per distanze superiori a 10 km e con 100 ns a distanze inferiori. Impostare l indice di rifrazione a seconda delle informazioni sul collegamento di cui si dispone. Se l indice non è noto, uti1izzare 1,4580 come valore tipo. Tracce rumorose Se la traccia è molto rumorosa aumentare il numero di medie. Se la media è già stata effettuata più di 100 volte, aumentare l ampiezza dell impulso. Cercare di effettuare medie più a lungo. 56 OTDR Guida Tascabile