Dentro la fibra ottica: struttura, funzionamento e vantaggi per le telecomunicazioni moderne – Parte 2
La fibra ottica è un portante passivo, è il momento di riconoscere in esso quelli che sono gli effetti che possono provocarne il malfunzionamento. Nell'articolo precedente abbiamo parlato di 0,2db/km per le fibre moderne, questo parametro è denominato attenuazione.
L'Attenuazione è il primo degli effetti lineari della fibra. Può dipendere dalla lunghezza della tratta, da fenomeni che si presentano lungo tratta, es giunzioni di pezzatura che si effettuano per raggiungere due sedi terminali( considerare che una bobina di cavo o minicavo in fibra ottica è lunga 3 o 6 km), connessioni meccaniche, per raggiungere o raccordare le varie terminazioni, le curvature( macro o micro) che si realizzano naturalmente quando il cavo è in esercizio.
Alla fine della filiera, ognuno di questi elementi dovrà garantire, prima nominalmente e poi fisicamente, il buon funzionamento della nostra tratta.
Le pezzature di cavo sono giuntate attraverso la giunzione a fusione. Le giuntatrici moderne fondono il silice garantendo la continuità. Le giunzioni sono protette da un tubicino metallico (smouve) che viene fuso sul rivestimento della fibra garantendo la protezione di questo punto sensibile.
Una giunzione a fusione è perfetta se garantisce al massimo una perdita 0,07db. Una giunzione meccanica è perfetta se garantisce al massimo una perdita di 0,5 db/km. Le curvature...meglio se non esistono.
La bontà di una tratta, la misura e l'analisi sono effettuate attraverso l'OTDR( Optical Time Domain Reflectometer). L'OTDR sfrutta la porzione di segnale che riflette nel senso opposto alla direzione della sua luce (Backscattering).
Non tutta la nostra luce riesce a raggiungere l'altra estremità del cavo, favorendo la creazione di un diagramma denominato della potenza retrodiffusa. Questo diagramma, in proposito di attenuazione, riesce ad evidenziarci tutti gli eventi che si presentano sulla nostra tratta in misura. Individua quindi gli eventi non riflessivi(i giunti, le torsioni) e quelli riflessivi(le connessioni meccaniche, il fine fibra).
Il diagramma mostra in ascisse la distanza percorsa dalla luce, sfruttando il prodotto spazio=velocità*tempo, e in ordinate l'attenuazione misurata rilevando la differenza in altezza tra il segnale inviato e quella ritornata.
Siamo in questa condizione capaci di stabilire dove si trova l'evento e quindi capire come intervenire per risolverlo. Le soluzioni potranno essere le più svariate. Dal cambiare una bretellina di raccordo tra le terminazioni, a cambiare solo un connettore singolo, fino a rifare una giunzione lungo tratta, piuttosto che una pezzatura di cavo degradata.
Altro effetto lineare rilevante è la dispersione.
La dispersione cromatica è un allargamento del segnale nel tempo, che può causare sovrapposizioni o dilazione temporale tra impulsi successivi e rendere difficile la ricostruzione del segnale.
Abbiamo descritto il nostro segnale come unico raggio concettuale. In realtà, anche il moderno segnale single mode non è altro che un piccolo fascio di luce, centrato su una finestra di lavoro, che sfrutta uno spettro di questa finestra per portare l'informazione. In questo spettro di frequenze il progettista di apparati decide quale usare per una tipologia di informazione e quale per l'altra( es voce, video, dati). Immaginare la dispersione cromatica è come immaginare un gruppo di ciclisti con maglie colorate diverse che partono insieme ma arrivano in tempi diversi. L'obiettivo dell'apparato è conoscere questa dispersione per essere capace di ricostruire il segnale in arrivo e quindi riportare i ciclisti alla condizione di partenza, seppur stanchi.
La dispersione di polarizzazione tiene invece conto del fatto che la luce è un'onda elettromagnetica, duplicando l'analisi della dispersione cromatica sulle "due polarità".
Se l'attenuazione della nostra fibra non rientra nei parametri, effettuare le misure di dispersione, rimane un esercizio perso. Tanto più se con l'attenuazione possiamo effettuare mirati interventi di manutenzione, La dispersione cromatica e di polarizzazione sono effetti deterministici: una volta misurati, i dati vengono passati al costruttore che calibra l'apparato per ottimizzare la comunicazione.
Dispersione cromatica e di polarizzazione sono maggiormente importanti man mano che cresce lunghezza della fibra, fatto salvo alcuni apparati operanti sulla breve distanza per la cui progettazione ne è richiesta conoscenza.
Gli effetti non lineari, sono dovuti alle potenze di funzionamento degli apparati trasmettitori e amplificatori ( il passo amplificatore sulla fibra è circa 100km) e alla loro interazione con il materiale componente la fibra ottica. Se non gestiti, possono causare distorsioni del segnale e interferenze tra canali, riducendo l’efficienza della trasmissione.
Tra gli effetti non lineari più noti ci sono la modulazione di fase dipendente dalla potenza del segnale (Self-Phase Modulation) e l'interazione di piu' frequenze per le alte potenze (Four-Wave Mixing).
Abbiamo terminato anche questa seconda puntata. Ne rimane ancora una, in cui parleremo di topologia della rete e accenneremo alle tecniche di trasmissione su fibra ottica. Arriveremo così a concludere… fino a casa nostra.
Grazie per essere arrivato fin qui!