Diagnozowanie sieci optycznej sprowadza się do kontroli trzech warstw: transmisyjnej, optycznej i multipleksacyjnej. Sprawdzenie warstwy transmisyjnej pozwala na ocenę jakości transmisji sygnałów cyfrowych w celu określenia elementowej stopy błędów transmisji BER (Bit Error Rate). Statystyczny parametr BER określa iloraz błędnie odebranych bitów w stosunku do wszystkich odebranych bitów w odpowiednio długim czasie pomiarowym. Dla przepływności 2,5 Gb/s (SDH STM-16) wymagany poziom stopy błędów wynosi 10^-12, co oznacza, że czas bezbłędnej transmisji (i pomiaru) nie powinien być krótszy niż 7 minut. Do określenia stopy błędów 10^-14 czas pomiaru wydłuża się do 14 godz.

W ośmiokanałowych systemach WDM (CWDM) pomiar wykonuje się dla wszystkich kanałów oddzielnie, co wymaga ok. 90 godz. testowania, tak aby określić wielkość stopy błędów na poziomie 10-14. W systemach szesnastokanałowych (DWDM) czas testowania wynosi już 170 godz., a dla 40-kanałowych DWDM nie mniej niż 450 godz. (prawie 19 dób). Dla skrócenia czasu trwania pomiarów stosuje się techniki równoległego testowania wszystkich kanałów oraz różne metody przyspieszonego testowania poprzez sztuczne obniżenie poprawności działania systemu (wzrost występowania błędów). Kontrolę warstwy optycznej dla systemów WDM wykonuje się w wyznaczonych punktach styku systemu optycznego. Pomiar polega na określeniu rzeczywistych parametrów optycznych poszczególnych elementów systemu i obejmujących: źródła światła, krotnice falowe (multipleksery SONET, ADM, DWDM, CWDM), wzmacniacze optyczne oraz kompletny tor światłowodowy.

Sprawdzenie laserowych źródeł światła polega na pomiarze mocy optycznej oraz parametrów widmowych lasera, które to pomiary zwykle wykonuje się wspólnie na jednym stanowisku testowym. Do wyznaczenia poziomu mocy optycznej stosuje się mierniki mocy optycznej lub analizatory widma - dla ściśle określonej długości fali emitowanej przez badane źródło. Istotnym parametrem źródła światła jest stabilność poziomu mocy optycznej, określana w dwóch kategoriach jako: stabilność krótkoterminowa (pomiar kilkanaście minut) oraz stabilność długoterminowa (pomiar poziomu sygnału przez kilkadziesiąt minut). Dokładne ustalenie szczytowej długości emitowanej fali świetlnej (i innych szkodliwych) polega na zdjęciu charakterystyki widmowej źródła w pełnym zakresie częstotliwości za pomocą analizatora widma optycznego.

Sprawdzenie krotnicy falowej WDM sprowadza się do pomiaru tłumienia wnoszonego przez krotnicę, stopnia jej reflektancji (wstecznego odbicia sygnału optycznego), określenia przesłuchów międzykanałowych oraz kontroli parametrów widmowych. Wartość tłumienia krotnicy (także multiplekserów, przełączników, wzmacniaczy, tłumików) uzyskuje się przez obliczenie różnicy w poziomie sygnałów między dwoma kolejnymi pomiarami wykonanymi analizatorem widma: raz na wejściu krotnicy (sygnał odniesienia) i oddzielnie na wyjściu krotnicy. Ponieważ tak wykonany pomiar ujmuje tłumienie łącznie z efektem odbicia sygnału, należy oddzielnie wykonać pomiar samej reflektancji krotnicy i uwzględnić je w obliczeniach. W celu uzyskania parametrów widmowych krotnicy należy przeprowadzić wiele pomiarów w funkcji częstotliwości (lub długości fali) dla spadku poziomu wyjściowego o 0,5 dB lub 1 dB oraz dodatkowo na poziomie 3 dB w celu określenia szerokości pasma i płaskości przenoszenia charakterystyki widmowej krotnicy. Ponadto należy wykonać pomiary również na poziomie 20 dB lub 30 dB (1000 razy mniej) w celu oszacowania przesłuchów sygnałów między kanałami optycznymi.

Sprawdzenie wzmacniacza optycznego EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) polega na pomiarze kilku parametrów z charakterystyki przenoszenia wzmacniacza, do których należą: poziom wzmocnienia sygnału podstawowego, skrośne nasycenie wzmocnienia, płaskość charakterystyki wzmacniacza oraz poziom szumu emisji spontanicznej. Podstawowym parametrem wzmacniacza EDFA jest bezpośrednie wzmocnienie optyczne, które określa się przez pomiar mocy optycznej na wejściu i wyjściu jednokanałowego wzmacniacza za pomocą analizatora widma. W podobny sposób określa się skrośne nasycenie wzmocnienia (od sygnałów w innych kanałach) oraz nieliniowość płaskiej charakterystyki wzmacniacza. We wszystkich tych pomiarach należy dodatkowo uwzględniać niekorzystny wpływ szumów emisji spontanicznej ASE (Amplified Spontaneous Emission), szumów termicznych wzmacniacza oraz szumu nadajników źródła światła.

Sprawdzenie toru światłowodowego jest ostatnim elementem kontroli warstwy optycznej i określenia jej wpływu na jakość transmisji sygnału. Do istotnych parametrów toru optycznego podlegających takiej kontroli należą: całkowite tłumienie sygnału przez tor światłowodowy, tłumienie fali odbitej w konkretnej aplikacji oraz wielkość dyspersji chromatycznej i polaryzacyjnej toru. Podstawowym sposobem określania strat mocy w torze światłowodowym (często jedynym pomiarem dotyczącym jakości toru) jest pomiar odbicia wstecznego z wykorzystaniem reflektometru optycznego OTDR (Optical Time Domain Reflectometr). Charakterystykę dyspersji chromatycznej można uzyskiwać jedynie za pomocą rozbudowanych urządzeń pomiarowych, wyposażonych w specjalne moduły testowe. Do tej grupy testerów należą analizatory firmy NetTest FD440 i CMA5000 (z modułem CD-PHASE lub OTDR) rozprowadzane przez spółkę Telefon 2000, a także przenośne minireflektometry Anritsu serii MW9076D1 (Elsinco) - instalowane z jednej strony włókna i operujące w czterech oknach optycznych.