La trasmissione dei segnali ottici lungo le fibre ottiche avviene per mezzo di dispositivi compatti detti “transceiver” che convertono i segnali elettrici degli apparati attivi in segnali luminosi.
Esistono principalmente due tipologie di transciver ottici, classificati in base al numero di fibre necessarie per una comunicazione full-duplex: a fibra singola e fibra doppia.
I transceiver a fibra singola permettono la trasmissione e la ricezione dei dati su una sola fibra ottica, bidirezionale e chiamata appunto BIDI come avviene con la connettività FTTH. Mediante l’impiego di differenti lunghezze d’onda, una per la parte TX ed un’altra per quella RX è possibile stabilire una comunicazione full-duplex su una sola fibra ottica, di tipo monomodale.
I transceiver a fibra doppia, quelli più diffusi e comuni utilizzano due fibre distinte: una per trasmettere il segnale (TX), l’altra per ricevere (RX). Ciascuna delle due fibre, che potranno essere sia monomodali che multimodali, utilizza la stessa lunghezza d’onda e viene attestata sul dispositivo mediante una porta distinta.
Nel caso, comune e prevalente, d’impiego della doppia fibra Tx/Rx gli operatori vengono a contatto con uno degli aspetti salienti della realizzazione dei collegamenti in fibra ottica, rappresentato dalla cosiddetta polarità della fibra.
Infatti per stabilire la connessione è necessario approntare correttamente le due fibre singole, una destinata alla trasmissione dei segnali luminosi, l’altra alla ricezione.
Questa configurazione non è intercambiabile perché gli apparati alle estremità identificano univocamente il trasmettitore TX ed il ricevitore RX. Perciò è bene ricordare che l’eventuale inversione delle fibre sui dispositivi, impedirà il funzionamento della tratta.
Il ruolo della polarità nei cablaggi ottici
Nelle applicazioni in fibra duplex, come ad esempio 10 GBASE-SR o 10 GBASE-LR, la trasmissione dei dati è bidirezionale con l’impiego di due fibre distinte, cui ciascuna collega il trasmettitore da un’estremità e il ricevitore dall’altra.
Il ruolo della polarità è assicurare la corretta corrispondenza Tx-Rx e Rx-Tx così da permettere la connessione.
Come nello schema sopra, è facilmente visibile che la parte del trasmettitore Tx (B) deve sempre connettersi a alla parte Rx (A) del trasmettitore estremo, indipendentemente dal numero di adattatori del pannello patch o segmenti di cavo nel canale.
Per aiutare progettisti ed installatori a selezionare e installare i componenti giusti per mantenere la polarità corretta, sin dagli albori dello standard TIA-568-C, si raccomanda l’impiego di patch-cord, tipo A-A (cross-over) o tipo A-B (straight-through).
Nota: lo standard TIA-563.3-E del 2022 ha introdotto due nuovi metodi di polarità della fibra “universali”, U1 e U2, per semplificare le applicazioni duplex basate su array e fornire supporto per applicazioni future. Questo metodo sarà oggetto di un prossimo articolo.
Quindi ogni sistema di cablaggio deve fornire il metodo per mantenere la corretta polarità in modo che il trasmettitore ad una estremità sia collegato con il ricevitore all’altra estremità del canale.
Quindi ogni sistema di cablaggio deve fornire il metodo per mantenere la corretta polarità in modo che il trasmettitore ad una estremità sia collegato con il ricevitore all’altra estremità del canale.
Per garantire la corretta polarità in un sistema di cablaggio in fibra vengono utilizzati diversi metodi. Le linee guida sono descritte nel Annex B della norma TIA-568-C.0-2 che sottolinea come siano da preferire i connettori di tipo duplex (es.: SC o LC) e connettori multipli paralleli (MPO/MPT) che garantiscono il corretto ordine delle fibre grazie ad un sistema a chiave meccanica.
Si ricorda che lo standard definisce due tipi di cavi patch in fibra duplex: il tipo chiamato A-to-A (cross-over) ed il tipo A-to-B (straight-through). Infatti per aiutare operatori e installatori a mantenere la corretta polarità su tutto il canale trasmissivo, lo standard raccomanda l’impiego di patch straight-throudh A-to-B per la permuta duplex.
Metodi per assicurare la polarità
Tre i metodi suggeriti dalla norma per assicurare la corretta polarità nei collegamenti (ovviamente tutti i metodi prevedono la possibilità di utilizzare connettori a chiave ed impiegarli in modalità Key-Up/Key-Down).
TIA-568-C.0-2 non esprime alcuna preferenza circa l’impiego di un metodo rispetto a un altro, tuttavia, raccomanda di selezionare un unico metodo e di mantenerlo coerente lungo tutta la tratta per evitare problemi alla connettività soprattutto in occasioni di manutenzioni o modifiche dell’infrastruttura.
Metodo A (Consecutive-fiber positioning)
Il rilegamento delle fibre lungo la tratta è sempre parallelo (fibra 1 su fibra 1, fibra 2 su fibra 2, ecc.) e s’impiegano patch-cord diverse alle due estremità: in un lato patch tipo A-to-B e solamente dall’altro lato patch tipo A-to-A per mantenere la polarità.
Metodo B (Reverse-pair positioning)
Il rilegamento delle fibre lungo la tratta è invertito e per questo è detto anche flipped (fibra 1 su fibra 12, fibra 2 su fibra 11, ecc.). Con questa modalità le posizioni delle fibre sono invertite già in fase di cablaggio e s’impiegano in tutte le estremità le medesime patch-cord di tipo A-to-B.
Metodo C (Paired-flipped)
Questa metodologia è adottata con l’impiego di connettori array multifibra tipo MPO/MTP (ad esempio negli ambienti data-center)e l’inversione di polarità è realizzata all’interno del cavo stesso (fibra 1 su fibra 2).
Considerazioni per uno schema di polarità
Gli standard TIA adottano cinque schemi di polarità, tutti reciprocamente incompatibili per applicazioni duplex basate su array e la scelta dello schema appropriato può risultare complessa.
Nella scelta del metodo considerare la complessità operativa, come la presenza o necessità di diversi cassetti ottici lungo il collegamento.
Inoltre la strategia per la definizione di un metodo per la gestione della polarità deve tenere in debita considerazione l’eventuale modifica dei percorsi. Per questa ragione è sempre suggerito di adottare un metodo che supporti la transizione verso tratte parallele o comunque soluzioni che permettano di gestire facilmente eventuali trasformazioni.
Infine si rammenta che è fondamentale per gli operatori comprendere gli angoli delle facce terminali utilizzati dal proprio schema di polarità. Ad esempio l’approccio key-up to key-up del Metodo B non è adatto ai connettori MPO dotati di terminali angolati (APC) e ciò creerebbe incompatibilità fisica (i connettori MPO multimodali con facce terminali con APC stanno diventando la norma per le applicazioni ad alta velocità da 400 e 800G.
Supporto 40G/100G/400G: la corretta polarità è essenziale per le ottiche parallele, come 40G SR4, 100G SR4 e 400G DR4, in cui vengono utilizzate più fibre per la trasmissione e la ricezione.
Controllo della polarità
L’identificazione delle singole fibre in un cassetto ottico per il controllo della polarità, presumento che i collegamenti siano efficienti, può essere realizzato in diversi modi:
- tramite un semplice ed economico VFL (Visual Fault Locator). Tuttavia questa pratica richiede la possibilità di osservare contemporaneamente entrambe le estremità del collegamento, ma spesso questa possibilità è preclusa al tecnico in campo.
- con apparati e transceiver attivi al lato estremo e conoscendo le caratteristiche della tratta, con un OPM (Optical Power Meter) è possibile per controllare il livello di potenza del segnale sulla fibra in analisi: se non viene apprezzata alcuna misura, significa che il collegamento punta alla parte Rx del transceiver.
- mediante un semplice e leggero strumento elettronico, attualmente prodotto solo dalla Fluke, denominato FiberLert™. Si tratta di uno strumento dalle dimensioni estremamente ridotte, capace di rilevare la presenza di segnali ottici tra 850 e 1625 nm. La presenza di un collegamento attivo è indicata da una segnalazione acustica e dall’accensione di un LED.
Nota importante (raepetita iuvant): mai, mai, guardare direttamente nella porta di un cassetto ottico o attraverso la ferula di un connettore per cercare di determinare quale fibra sta trasmettendo: è potenzialmente pericoloso per gli occhi e in ogni caso si ricorda che le trasmissioni ottiche avvengono nella regione dell’infrarosso, invisibile all’occhio umano.
Conclusioni
Le tecniche per la conservazione della polarità (in quest’articolo sono stati mostrati solamente tre metodi previsti dalle norme statunitensi TIA-568) sembrano essere un vero e proprio uovo di Colombo perche permettono di definire uno schema e realizzare un cablaggio senza inversioni di polarità già in fase progettuale, facilitando le atitvità di installazione e di manutenzione.
Tuttavia la pratica quotidiana racconta storie ben più deplorevoli fatte d’improvvisazione e pressapochismo. Non è infatti difficile incontrare operatori che, senza nemmeno sapere il motivo, come primo tentativo per verificare un collegamento ottico invertono le terminazioni prima fuori e poi, purtroppo, anche dentro i cassetti ottici.
Nel mentre queste semplici tecniche di cablaggio rimangono sconosciute alla quasi totalità degli installatori.
Ad astra per aspera.
Fonti
ANSI/TIA-568-C.0-2 del 2009 come aggiornate dalle ANSI/TIA-568.0-E “Commerc Generic Telecommunications Cabling for Customer Premises” – 2020 come modificata dalle TIA-563.3-E “Optical Fiber Cabling and Components Standard” – 2022
Giulio Leone, “La Fibra Ottica – Manuale pratico per la scelta, l’impiego, il collaudo e la manutenzione delle reti di trasmissione dati di fibra ottica” – 2020 (ISBN 978-8831695961)
Sumitomo Electric Lightwave, “Cable Assembly Polarity Guide” – 2024
Bruno Zotti per Cabling & Wireless, “Un cassetto ottico a regola d’arte” – n.2 2010
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