O que é monitoramento de fibras ópticas?

Monitoramento de fibras ópticas é a avaliação contínua da qualidade da fibra com ferramentas e dispositivos de software que englobam um sistema integrado de monitoramento e gerenciamento de fibras ópticas. Esses elementos facilitam coletivamente a detecção de falhas, degradação ou violações da segurança e acionam o administrador do sistema em tempo real quando ocorrem ameaças à integridade da rede de fibra óptica.  

Um sistema remoto de teste de fibra (RFTS) é composto por head testes de fibra óptica que contêm um OTDR, um switch e processadores para coletar e transmitir dados dos testes para análise. Um RFTS pode ser um único head teste de fibra independente na rede que realiza testes em um local de cabo ou um conjunto desses dispositivos que testam em conjunto com um servidor de gerenciamento que produz análises de rede de fibra em toda a rede, alarmes e gerencia o acesso do usuário para domínios, regiões ou equipes de rede. O conjunto de comandos de teste, resultados e análises são normalmente acessados por meio de um aplicativo de navegador da web seguro em um notebook ou dispositivo móvel. 

Também podem ser utilizados sistemas de monitoramento para analisar proativamente a atenuação e outras métricas de desempenho de fibra óptica ao longo do tempo.

O RFTS pode ser usado durante todas as fases do ciclo de vida da fibra, do início ao fim. Antes que a rede esteja em serviço ou “iluminada”, o sistema pode ser usado para testes de bases de volume em uma rede usando rede PON ou DWDM ou CWDM para testar os cabos de fibra e a construção da rede. O RFTS é conectado no local de troca em uma rede PON ou na extremidade de um cabo grande para detectar e localizar todas as falhas de fibra. O sistema pode manter o inventário de rede esperado e registrar o inventário real como construído à medida que a rede é testada. Uma vez que a rede é colocada em serviço, ela pode ser usada para ativação e monitoramento de serviço. A família ONMS (soluções de gerenciamento de rede óptica) da VIAVI é dimensionada para todos os tipos de redes de fibra, desde uma única fibra até um sistema de rede ampla que conduz milhões de transações de teste sob demanda, certificação de serviço e monitoramento automatizado por dia. 

A necessidade de monitoramento de fibras ópticas 

O cabeamento óptico suporta a infraestrutura de comunicação de nosso planeta conectado. Inerentemente frágil por natureza, o cabo óptico é suscetível à entrada de água, escavações de construção mal posicionadas, infestações de roedores, violações da segurança e muitos outros perigos potenciais. Manter a condição e o desempenho ideais da fibra requer práticas avançadas de monitoramento de fibras ópticas para identificar e reagir rapidamente aos problemas. 

Novas tecnologias e a expansão da rede continuam pressionando os limites dos recursos de monitoramento de fibra óptica. Cabos submarinos são cabos de fibra óptica extremamente longos colocados em valas no fundo do oceano, instalados por navios especializados a um rate de 200 quilômetros ou mais por dia. Embora o valor dessas operações de fibra óptica seja óbvio, as despesas com instalação e manutenção podem ser consideráveis. Quando ocorrem problemas, podem ser necessários mergulhadores ou embarcações robóticas para investigar e reparar os defeitos. Um monitoramento de fibras ópticas robusto pode levar à detecção precoce e à capacidade de localização precisa, reduzindo assim os tempos de reação e reparo.

A fibra óptica continua a usurpar o território antes dominado pelos cabos coaxiais convencionais e pelos fios telefônicos. A fibra até a residência (FTTH) está cada vez mais comum, com execuções diretas de fibra óptica para residências individuais, o que possibilita maior largura de banda e integridade de dados aprimorada para os usuários. É inevitável estender o alcance da fibra óptica, de modo que os sistemas de monitoramento de fibra óptica agora devem ser capazes de detectar falhas de fibra da fonte até o assinante com precisão. 

Todas as fibras permanecem fisicamente apagadas enquanto não estão em uso para tráfego ao vivo no qual os dados são enviados por meio de pulso de luz. Um cabo pode ter fibras sobressalentes na capacidade de reserva, ou um provedor de serviços pode ter instalado uma rede PON residencial e a fibra estar disponível para serviço, mas algumas fibras ainda não foram contratadas por um cliente. Nesse caso, uma filial da rede permanece apagada ou não utilizada até que uma assinatura de serviço de internet seja contratada. O provedor de serviços de internet (ISP) ou a operadora de rede de atacado desejará testar periodicamente esta seção sem assinatura, ou apagada, usando um pulso de teste para garantir que esteja pronta para o serviço.

O termo “fibra apagada” (dark fiber) é usado em telecomunicações para significar que a fibra foi colocada, mas não foi usada. No entanto, o significado atual é que o proprietário não está usando a fibra para transmissão de dados e, em vez disso, está alugando para outro provedor de serviços, provedor de infraestrutura ou usuário. O negócio dos fornecedores de fibra apagada está crescendo. Esse tipo de provedor pode construir uma rede de fibra para locação e a empresa que a aluga colocará a fibra em serviço e controlará a transmissão sobre essa fibra, em geral usando canais de comprimento de onda de transmissão DWDM para aumentar a capacidade.  

A fibra pode ser subterrânea ou aérea, mas ainda está sujeita a danos causados pelo clima, animais, erro humano e problemas na escavação durante a construção. Ela precisa ser verificada ou monitorada periodicamente para estar pronta para o serviço quando alugada e atender às especificações do acordo de nível de serviço (SLA) para integridade e desempenho da fibra, latência etc.

Um fornecedor de fibra apagada pode monitorar sua fibra ou seu cliente pode monitorar a fibra e essas responsabilidades estão incluídas no contrato. No entanto, muitas vezes o cliente tem mais a perder se a fibra cair e ele prestará muita atenção no caso de problemas, a fim de impor seu SLA. Embora a empresa que usa a fibra apagada tenha controle sobre a transmissão, a fibra ainda pode ser interrompida se alguém em um gabinete de fibra desconectar a fibra ou dobrar a fibra à medida que o proprietário da fibra apagada realiza a manutenção de seus ativos de fibra para vários clientes. 

Demarcação: as rotas de fibra apagada são uma mescla entre configurações próprias vs. de aluguel. O cliente do provedor de fibra apagada beneficia-se usando linhas de rede de fibra que já existe e que podem levar anos para serem construídas. Quando ativadas, elas devem ser qualificadas para garantir que atendam aos padrões. Considere uma configuração própria, de aluguel, para uma empresa que cria uma rota cross-country entre um data center em Oregon, Denver e Virgínia. É fundamental demarcar a seção da rede em que uma falha se desenvolveu e garantir que a equipe certa seja enviada para o local para fazer uma manutenção preventiva. Se a rede não estiver disponível devido a uma interrupção, é fundamental localizar o problema com precisão e impor o SLA para restauração. As penalidades para a interrupção da linha de fibra apagada ou fibra ethernet serão altas e chegarão a milhões por ano; portanto, o monitoramento fornece ROI tanto para o proprietário do ativo do provedor de fibra apagada quanto para a empresa de aluguel que colocou essa fibra em uso. 

A física do teste de fibra apagada vs. teste de fibra iluminada 

1. Qual é a diferença nos testes quando há tráfego ao vivo em comparação com nenhum tráfego? Ao introduzir um pulso de luz de teste em uma rede fisicamente apagada e não utilizada, não há interferência com pulsos de semáforo ativos que estão carregando dados. Podemos testar em qualquer comprimento de onda sem riscos. No entanto, em uma rede de fibra ativa e iluminada que transporta tráfego, precisamos injetar nosso pulso de luz de teste em outro comprimento de onda que esteja fora da largura de banda em uso para comunicação, a fim de preservar a capacidade do tráfego e evitar atrasos ou congestionamento no comprimento de onda do tráfego. Tanto nas redes PON P2MP quanto DWDM P2P ativas, comprimentos de onda de 1625 nm e 1650 nm são usados normalmente no sinal de teste para eliminar qualquer interferência no tráfego ou dispositivos ativos, como receptores, amplificadores etc. 

2. Em uma rede ativa ponto a ponto de longa distância, haverá amplificação e roteadores para perpetuar o pulso de semáforo ao longo da distância, para superar a atenuação natural ou perda de sinal que se degrada em longas distâncias. Muitas vezes, precisamos desviar nosso sinal de teste em torno desses dispositivos ativos para evitar interrupção do tráfego, erros no teste e impacto nos dispositivos usando um filtro para remover o sinal de teste e direcioná-lo em torno dos dispositivos ativos com um cabo de jumper ou para remover totalmente o sinal. 

Monitoramento de fibras ópticas ativas ou acesas para intrusão de segurança

As preocupações com a segurança da fibra óptica tornaram-se cada vez mais relevantes à medida que mais invasões e incidentes de furto de dados são relatados a cada ano. Embora o cabeamento de fibra óptica seja, em geral, considerado mais seguro do que o cabeamento convencional, os incidentes de interceptação de fibras ópticas continuam desafiando as autoridades e os recursos do sistema de monitoramento de fibras ópticas. 

As técnicas de interceptação, incluindo a introdução de splitters ópticos ou curva de fibra para induzir vazamentos, continuaram evoluindo para evitar a detecção. A criptografia de dados é uma primeira linha de defesa óbvia para tais invasões, mas a tecnologia de monitoramento de fibras ópticas também pode ser usada para identificar as mudanças no feedback óptico que os criminosos buscam disfarçar. 

O monitoramento de fibras ópticas ativas (AFM) é um método inovador para o monitoramento de fibras ópticas que pode melhorar a segurança com infraestrutura de hardware adicional mínima. Ao detectar pequenas mudanças na transmissão de luz através de linhas de fibra ativas, podem ser disparados alarmes para propiciar a tomada de medidas de segurança apropriadas. Com o AFM, o monitoramento não requer fibras adicionais, uma vez que as fibras ativas que já transportam dados de alta prioridade podem ser estrategicamente selecionadas para observação. 

Um sistema remoto de teste de fibra (RFTS) permite a supervisão de toda uma rede de fibra óptica, incluindo fibra apagada, a partir de um local central. Usando esse método abrangente, o desempenho da rede pode ser continuamente avaliado, minimizando o tempo médio de reparo (MTTR). 

O MTTR é a medida que melhor engloba a eficácia geral de um sistema de gerenciamento e monitoramento de fibras ópticas. Ela corresponde simplesmente à quantidade média de tempo necessária para o troubleshooting de uma falha e o retorno do sistema à ordem de funcionamento. O processo de reparo e troubleshooting é composto pelo processo de “encontro” ou localização de falha e o processo de reparo. Quando ocorre um evento maior de quebra ou curva, geralmente 4 a 5 técnicos são enviados em 4 a 5 horas para encontrar o problema antes que a correção possa ser feita. O monitoramento remoto reduz a etapa de localização do processo de reparo para menos de cinco minutos e é feito remota e automaticamente. Isso corresponde a 30 a 40% da extensão total do processo de reparo. Portanto, a precisão do monitoramento de fibras ópticas remoto utilizando a tecnologia OTDR para identificar falhas de fibra é essencial para minimizar o MTTR e melhorar a satisfação do usuário. 

Mensagens de alerta produzidas por sistemas remotos de monitoramento de fibra óptica podem ser comunicadas por e-mail, bem como protocolos SMS ou SNMP. Mensagens SMS  são simplesmente mensagens de texto fora de banda automaticamente enviadas aos usuários apropriados no caso de alarmes. Isso pode minimizar a necessidade de supervisão constante das interfaces de monitoramento. Simple Network Management Protocol (SNMP) é outra ferramenta de comunicação comumente usada para monitorar dispositivos remotamente e retransmitir alertas para um local ou host central. 

Limitações do monitoramento de fibras ópticas

Apesar da eficácia da tecnologia OTDR, a existência de zonas mortas em links de fibra óptica são uma fonte potencial de incerteza no monitoramento de fibras ópticas. Em uma medição de OTDR, a zona morta pode ocorrer quando há um evento de alta refletância na linha de fibra. Ele pode ser causado por lacunas de ar, emendas ou conectores, cuja produção de refletância é suficiente para saturar temporariamente o detector OTDR. 

Durante esse período de “black-out” enquanto o detector estiver se recuperando da saturação, o OTDR não será capaz de discernir outros eventos próximos na linha de fibra com precisão. Isso se torna importante quando uma condição de falha surge perto o suficiente de uma emenda ou conexão existente, de modo que o problema novo é obscurecido por uma fonte de refletância preexistente. 

Outro componente comum das redes de fibra óptica que pode levar a desafios e oportunidades é a prevalência da fibra apagada. O “apelido” soa ameaçador, mas se refere simplesmente à presença de fibra não utilizada ou “não iluminada” na rede. Esse termo também é usado algumas vezes para descrever cabos de fibra óptica que são alugados da operadora original para a outra parte. 

Essa fibra apagada ainda requer testes e monitoramento para garantir a integridade, especialmente se a fibra estiver designada a futuras oportunidades de expansão. A presença de fibras terminadas não utilizadas pode, às vezes, ser vantajosa para o monitoramento. As condições de falha geralmente afetarão todas as fibras em um cabo, de modo que o monitoramento de fibras apagadas selecionadas é uma maneira eficaz de verificar continuamente a integridade do cabo sem interromper as fibras ativas.

O futuro do monitoramento de fibras ópticas

À medida que o alcance e a largura de banda do cabeamento de fibra óptica continuem a progredir, a necessidade de sistemas de monitoramento de fibras ópticas precisos e abrangentes também se expandirá. Uma arquitetura de rede P2MP inovadora, incluindo redes ópticas passivas (rede PON) permitirá mais FTTH com menor consumo de energia e menor potencial de interferência elétrica. Com os aumentos esperados na complexidade da rede de fibra óptica, o monitoramento de fibras ópticas se tornará mais importante do que nunca. 

Inovações que continuam a melhorar a precisão e o desempenho do OTDR em trechos curtos de cabo beneficiarão inerentemente os sistemas de monitoramento de fibra óptica, reduzindo o impacto de zonas mortas e outros artefatos que podem ser explorados por tappers de fibra. Manter a segurança das redes de fibra óptica é imperativo, portanto a tecnologia de monitoramento de fibras ópticas do futuro deve evoluir constantemente para estar um passo à frente desses desafios.