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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRICA
UNIDAD CULHUACAN
TESIS
USO DE LA REFLECTOMETRÍA EN EL DOMINIO DEL TIEMPO PARA FIBRASÓPTICAS EN TELECOMUNICACIONES
Que como prueba escrita de su examenProfesional para obtener el Título de:
Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica
Presentan:
México D.F 2014.
DARWIN ALEXIS AQUINO LÓPEZLUIS FRANCISCO ESPINOSA TORRES
ERICK RAZIEL ROJAS FRIAS
Asesor:
Ing. Gustavo Mendoza Campeche
AGRADECIMIENTOS.
Principalmente quiero agradecerles a mis padres, por ser mis primeros maestros yenseñarme cómo enfrentarme a esta vida por inculcarme valores y guiarme por estelargo camino por todo su apoyo y sacrificio uno que otro jalón de orejas pero sobretodo por todo su cariño y amor, y por muchas cosas GRACIAS!!!
A mis hermanos que en las buenas y en las malas siempre estuvieron para darmela mano, a mis familiares que a pesar de la distancia pocos de ellos estuvieronalentándome para poder cumplir con mi meta, a una persona muy especial para mí,al igual a pesar de la distancia siempre me estuvo apoyando y deseándome lo mejordesde el inicio de mi carrera gracias Soledad Muñoz.
A mis amigos Francisco Espinosa, Erick Rojas, Eduardo Ortiz, Jorge Jiménez,Rubén Martínez y Pamela Flores que a lo largo de estos años se convirtieron en mishermanos, gracias por su apoyo, amistad y esos momentos que pasamos juntos.
A mis profesores en especial al Ing. Gustavo Mendoza y a la M. en C. DianaVázquez por su gran apoyo para poder realizar esta tesis, por brindarnos todos esosconocimientos, consejos , confianza y amistad. Gracias!!
Y un agradecimiento al Ing. José Adán Lumbreras por su amistad, por eso consejosque me dio para enfrentarme a un mundo laboral y por ese tiempo que me brindopara ser un asesor más para la realización este trabajo.
Darwin Alexis
A Dios, por ayudarme y acompañarme todos los días.
A mi madre, gracias por tus grandes consejos, por ser mi amiga y a pesar de lasadversidades siempre estas a mi lado.
A mi hermana Mari Carmen, gracias por el apoyo que siempre me has brindado.
A mi tía Patricia, por el inmenso apoyo que me ha brindado y los consejos,muchísimas gracias.
A mis cuatro angelitos que siempre estuvieron conmigo para brindarme una sonrisa,Ricardo, Lucila, Francisco y Mario.
A mis profesores Ing. Gustavo Mendoza y M. en C. Diana Vázquez por los consejosy paciencia que nos brindaron a la realización de este trabajo.
A mis amigos de andanzas por todo ese apoyo que me brindaron: Erick, Darwin,Eliu, Miguel, Pamela, Eduardo O., Jorge, Rubén, Eduardo, María José.
Y a mi padre Serafín Espinoza, por lo que me enseño, por sus consejos, por suscuidados y que donde quiera que estés me sigues cuidando. Te quiero y te extrañomucho.
Luis Francisco
Le doy gracias a mis padres Heriberto Rojas y Delfina Frías por apoyarme en todomomento, por los valores que me han inculcado, y por haberme dado la oportunidadde tener una excelente educación en el transcurso de toda mi vida, sobre todo porser un ejemplo de vida a seguir.
A mi hermano Víctor por ser parte importante en mi vida, apoyarme en las buenasy en las malas en todo momento, ser participe y acompañarme en este logro demuchos más, y ser complemento importante en mi vida, gracias hermano.
A mis tíos David, Cesar, Gloria y Martha Frías, que siempre han estado conmigoapoyándome en cada momento de mi trayectoria académica y brindarme esaconfianza de poder acercarme a ellos cuando más los necesite.
A mis amigos Luis Francisco, Darwin Alexis, Eduardo, Pamela, Rubén y Jorge Luis,por ser parte y cómplice de esta gran travesía a lo largo de nuestra formaciónprofesional y una gran y fuerte amistad.
A mis profesores, Ing. Gustavo Mendoza Campeche y M. en C. Diana SaloméVázquez Estrada, les agradezco por todo el apoyo, tiempo y amistad brindada a lolargo de la carrera y todo el conocimiento brindado para lograr este gran trabajo.
Agradezco al Ing. José Adán Lumbreras Mancilla por su tiempo y dedicación enenseñarnos un gran valor de responsabilidad y carácter para enfrentar el ámbitolaboral, por los consejos y nuevos saberes adquiridos gracias a él, por su aportacióny tiempo que dedico al asesorarnos en la elaboración de esta tesis.
A mis abuelos Manuel Frías, Heriberto Rojas y Guadalupe Alvarado, pilares de mifamilia, que gracias a sus enseñanzas, consejos y amor que me dieron desde niñohe logrado ser lo que soy, y por darme a los mejores padres, este logro esespecialmente para ustedes.
Erick Raziel.
ÍNDICE
INTRODUCCION 1CAPÍTULO I 4
1. Actualidad de la fibra óptica en México. 4
1.1 Antecedentes de Fibra Óptica en México. 41.2 Redes de Fibra Óptica en México. 7
1.3 Proyectos actuales con Fibra Óptica de empresas mexicanas. 9
1.3.1 Comisión Federal de Electricidad. 91.3.2 Telmex. 10
1.3.3 TotalPlay. 11
1.3.4 Centro de Ciencias y Desarrollo Tecnológico U.N.A.M. 12
CAPÍTULO II 13
2. CARACTERÍSTICAS ÓPTICAS DE LA FIBRA. 132.1 ¿Qué es la Fibra Óptica?. 13
2.1.1 Naturaleza de la Luz. 15
2.1.2 Leyes de Reflexión y Refracción. 19
2.1.3 Formas de propagación de la información de la Fibra Óptica. 24
2.2 FUENTES ÓPTICAS. 262.2.1 Diodo Emisor de Luz (LED). 27
2.2.2 El Diodo Laser (LD). 28
2.2.3 Circuitos de Excitación. 29
2.3 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA FIBRA ÓPTICA. 312.3.1 Ventajas y Desventajas. 31
2.3.2 Retos. 35
2.3.3 Problemas. 35
2.4 TIPOS DE FIBRA ÓPTICA. 362.4.1 Fibras multimodo de índice escalonado. 36
2.4.2 Fibras multimodo de índice de gradiente gradual. 37
2.4.3 Fibras monomodo. 37
2.5 COMPONENTES DE LA FIBRA ÓPTICA. 382.5.1 Conectores. 39
2.5.2 Partes de los conectores para fibra óptica. 40
2.5.3 Empalmes. 43
2.6 EL OTDR EN FIBRA ÓPTICA. 612.6.1 OTDR - Reflectómetro Óptico. 61
2.6.2 Medición de pérdidas en los empalmes. 63
2.6.2.1 Atenuación por tramo 63
2.6.2.2 Atenuación por empalme 64
3. PROGRAMACIÓN DEL OTDR. 66
3.1 ¿QUÉ ES EL OTDR? 663.2 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO. 683.2.1 Dispersión de Rayleigh. 68
3.2.2 Reflexión de Fresnel. 70
3.3 PARÁMETROS PRINCIPALES DE UN OTDR. 713.3.1 Rango dinámico. 71
3.3.2 RANGO DINÁMICO DE SCATTERING. 723.3.3 Zona Muerta. 73
3.3.4 Coeficiente de atenuación. 73
3.3.5 Identificación de Ecos. 75
3.3.6 Identificación de Fantasmas. 76
3.3.7 Ganancia Aparente. 77
3.4 Graficas de un OTDR. 773.5 Ancho de pulso y resolución. 83
3.6 Aplicaciones del otdr 85
CAPÍTULO IV4. Detección de fallos y pruebas de caracterización con un OTDR4.1 Ejemplo de la interfaz de un OTDR4.1.1 Funciones del teclado.4.2 Aplicación en mediciones.4.2.1 Contenido de mediciones sobre el OTDR4.2.2 Análisis de trazos del OTDR.4.3 Pantalla de visualización.4.3.1 Ventana de trazo.4.3.2 Ventana de información.4.4 Listado de eventos.4.4.1 Información del marcador A/B.4.4.2 Información de la fibra.4.5 Menús e iconos de un OTDR.4.6 Definición de parámetros y configuración manual de un OTDR.4.6.1 Configuración del alcance (Range).4.6.2 Configuración del ancho de impulso.4.6.3 Configuración del tiempo promedio.4.6.4 Configuración de longitud de onda.4.6.5 Configuración de la modalidad de medición4.6.6 Unidades de longitud.4.6.7 Configuración del índice de refracción (IOR). 4.6.8 Configuración del coeficiente de dispersión.4.6.9 Configuración del umbral de eventos no reflexivos.4.7 Fallas en un enlace de fibra óptica.
4.7.1 Fallas comunes en enlaces por fibra óptica que se pueden____ detectar con el OTDR.4.7.2 Recomendaciones previas (inspección y limpieza).4.8 Conceptos básicos para la solución de problemas en campo con el OTDR.4.8.1 Solucionar Fallos Comunes con un OTDR
4.8.2 Encontrando fallos con un OTDR.
8787899091919292939395969798
100101102103104105107107109110
111
1111121161171181224.9 Cómo Certificar Cableado de Fibra Óptica con un OTDR.
4.9.1 Configuración para la certificación de un cable de fibra óptica con unOTDR.
4.9.2 Uso de la Compensación de Fibra de Lanzamiento (LFC).4.10 Caso práctico (Pruebas sobre un cable OPGW).
123125127
ConclusionesBibliografíaAnexosGlosario
136138141152
1
Introducción
La idea de transmitir información por medio de ondas luminosas data de siglos
antes, de hecho, el clásico heliógrafo (telégrafo óptico de luz solar) y la
transmisión de mensajes por antorchas responden a esa idea.
En el año 1958 se desarrolló un método para la producción de radiaciones
electromagnéticas en las longitudes de onda del espectro visible, utilizando los
cambios de los niveles energéticos de los átomos para producir radiaciones
electromagnéticas controladas. El aparatoutilizado se denominóLASER(Light
Amplification by Stimulated Emission of Radiation).
Las fuentes luminosas habituales (lámparas incandescentes, fluorescentes, etc.)
producen un espectro compuesto por una banda ancha de señales con distintas
frecuencias y fases, así como diferentes amplitudes y polarizaciones (luz no
coherente).
En cambio, el láser se caracteriza por ser un generador de luz casi monocromática
(ondas de la misma frecuencia y en fase) constituyendo su salida un haz de luz
coherente. Además, las trayectorias de los rayos emergentes del láser resultan
paralelas, lo que permite concentrar una alta cantidad de energía en superficies
reducidas, como es el caso de las fibras de vidrio.
Con la invención del láser como fuente de luz coherente, se volvió a considerar la
idea de utilizar aquella como soporte de comunicaciones y sistema sustitutivo de
2
los existentes, formulando al mismo tiempo los primeros conceptos sobre
transmisión por guías de ondas de vidrio.
Su utilización para comunicaciones digitales resultaba particularmente atractiva, ya
que con una fuente láser disparada a alta velocidad fácilmente se pueden
transmitir los unos y ceros de una comunicación digital.
Tiempo después, en 1975, aparecieron los primeros modelos experimentales y se
publicaron los resultados del trabajo teórico. Estos indicaban que era posible
confinar un haz luminoso en una fibra transparente flexible y proveer así un
análogo óptico de la transmisión electrónica por alambres metálicos.
En aquel tiempo empezaron a producirse vidrios muy puros. Este gran avance dio
ímpetu a la industria de las fibras ópticas. Se usaron láseres o diodos emisores de
luz como fuente luminosa en los cables de fibras ópticas. Ambos debieron ser
miniaturizados para componentes de sistemas fibro-ópticos, lo que ha exigido una
considerable labor de investigación y desarrollo.
La instalación comercial de las fibras ópticas se difundió de modo creciente a partir
de 1980. En la actualidad, su campo de empleo abarca una amplia gama de
aplicaciones tales como acoplamientos opto-electrónicos, sensores, artefactos de
iluminación, etcétera; pero el uso que se destaca claramente es el de vínculo de
transmisión de datos, ya que constituye el medio terrestre de comunicaciones de
mayores prestaciones y de más alta potencialidad.
Circuitos de fibra óptica son filamentos de vidrio (compuestos de cristales
naturales) o plástico (cristales artificiales), del espesor de un cabello. Llevan
información en forma de haces de luz que los atraviesan de un extremo a otro,
donde quiera que el filamento vaya (incluyendo curvas y esquinas) sin
interrupción.
Ahora las fibras ópticas pueden usarse como los alambres de cobre
convencionales, tanto en pequeños ambientes autónomos (tales como sistemas
de procesamiento de datos de aviones), como en grandes redes geográficas
3
(como los sistemas de líneas urbanas telefónicas) a diferencia de los cables de
cobre, la fibra óptica no puede ser interferida, ya que no genera un
campoelectromagnético para poder realizar dicha actividad un tanto ilícita para las
comunicaciones, y de igual manera no genera cortos circuitos en la línea de
transmisión cuando se generan fallos sobre la misma.
Otro punto importante que se tratara y se llevara a cabo, es el mantenimiento
preventivo y correctivo del uso de la F.O. para optimizar su uso y tener un mayor
aprovechamiento de ella, así mismo un modo de medición de fallas y diagnóstico
sobre el tendido de la fibra gracias a la utilización del OTDR, que es un
instrumento de gran utilidad el cual ayuda a medir y detectar fallos en el tendido de
la línea. Las cuales son de varios kilómetros y nos facilita el mantenimientode
medición, como podemos ver es fundamental para realizar los procesos de
mantenimiento.
Así es como damos pauta a la investigación y documentación de este medio de
transmisión de la información, gracias a la utilización de un haz de luz, el cual ha
tenido gran impacto en las telecomunicaciones a nivel mundial.
4
CAPÍTULO I
1. Actualidad de la fibra óptica en México.
1.1 Antecedentes de Fibra Óptica en México.
Actualmente, la fibra óptica tiene 12% de participación de mercado entre las
naciones que integran a la Organización para la Cooperación y el Desarrollo
Económicos (OCDE), que agrupa a 34 países.
En México, hasta 2006, sólo Telmex y la Comisión Federal de Electricidad (C.F.E.),
poseían una infraestructura de fibra óptica a nivel nacional, a través de la cual es
posible prestar servicios convergentes; es decir, telefonía fija y móvil, Internet de
banda ancha y televisión de paga.
Desde el comienzo de la instalación de la red de fibra óptica de C.F.E.; se
encontraron presiones para que el gobierno permitiera al sector privado la
infraestructura de está, con el propósito de crear una nueva red nacional dentro de
este sector , en mayo de 2009 se anunció oficialmente la privatización de dos pares
de hilos de fibra óptica. Un año más tarde, el ganador fue el consorcio formado por
las empresas Movistar, Televisa y Megacable.
Telmex es el principal proveedor de Internet de banda ancha en México. Telmex ha
realizado inversiones por unos 29 mil millones de dólares durante el periodo 1990-
5
2005, para desarrollar una plataforma tecnológica 100% digital que opera una de las
redes de fibra óptica más avanzadas a nivel mundial y que incluye conexiones vía
cable submarino con 39 países.
Telmex se mantiene como líder en telefonía fija con una participación de 80.5%,
seguido de Axtel con 5.4%, Movistar 3.1%, Megacable 2.3%, Maxcom 1.5%,
Cablemás y Alestra 1.1% en ambos casos, y Cablevisión con 1%.
Por otro lado, se estima que la población a la que llega la red de fibra óptica de la
C.F.E. es de 32.2% en la Ruta 1, 10.0% en la Ruta 2 y 9,4% en la Ruta 3.
Además de la red de C.F.E.; existe otra red de fibra óptica que integra el Internet 2,
conocido en México como laCorporación Universitaria Para El Desarrollo De Internet,
A.C. (CUDI). El diseño original y la evolución de la red de CUDI han sido soportados,
por especialistas de TELMEX y AVANTEL (ahora AXTEL), y por ingenieros de las
instituciones miembros.
El 26 de enero del 2010, el gobierno mexicano lanzó una licitación pública para la
explotación de la red de fibra óptica de la Comisión Federal de Electricidad en un
proceso que permitiría ofrecer a México mejores servicios a menores precios para los
consumidores así como incrementar la competencia en el sector de
telecomunicaciones y aumentar la penetración del acceso a Internet.
Dicha empresa contaba hasta ese momento con más de 21,000 km de fibra en su
red troncal, mediante la cual se podían transmitir datos, video y voz a una velocidad
de 10 Mbps, hecho que convertiría a esta infraestructura como la de mayor
capacidad en México. Además de Telmex y la Comisión Federal de Electricidad, no
existía otro proveedor que contara con infraestructura para ofrecer los servicios
mencionados.
6
De acuerdo con el titular de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, “El
arrendamiento por 20 años de la fibra óptica oscura incrementará la competencia
entre las firmas de telecomunicaciones en el mercado de la transmisión de datos, y
por consiguiente descenderán las tarifas en el mercado”.
La licitación contenía tres rutas de dos hilos de fibra óptica "oscura" (sin equipos de
transmisión) que alcanzaba una longitud total de 19,469 kilómetros a lo largo del
país, cuyo sector de telecomunicaciones estaba liderado por las empresas del
magnate Carlos Slim. La licitación incluía también la posibilidad de desarrollar
segmentos complementarios de la red por otros 1739 kilómetros.
En una convocatoria publicada en el Diario Oficial de la Federación (DOF), la
Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT) precisó que se permitiría al
operador que ganara, una concesión por 20 años prorrogables para transportar
tráfico mayorista de telefonía e Internet. Pese a que expertos pronosticaban que esta
licitación atraería a grandes compañías de medios y operadoras de TV por cable, el
consorcio formado por Televisa, Movistar y Megacable fue el único participante en el
concurso.
El 9 de junio del 2010, la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, anunció que
el consorcio ganó la licitación del par de hilos de la red de fibra óptica de la Comisión
Federal de Electricidad, luego de ofrecer 883 millones de pesos por esta
infraestructura, superior en 3% al precio mínimo de referencia fijado por el gobierno
federal.
7
1.2 Redes de Fibra Óptica en México.
Figura 1.1: Redes de Fibra Óptica en la República Mexicana.
8
En la actualidad, Telmex ha construido una red de 110,000 Kms. de cable de fibra
óptica en el territorio mexicano.
Esta red soporta la siguiente Infraestructura:
605 Centrales principales.
2,600 Centrales de Acceso URL Sites.
7.2 Millones de Servicios de Banda Ancha.
8 Centrales de tipo SoftSwitches.
Por su parte, la red de fibra óptica de la C.F.E. (S.C.T, 2009) que cuenta con 20,148
kilómetros con tramos de 6, 12, 18, 24 y 36 fibras (ver Tabla 1). Posee asimismo 183
nodos de acceso en red troncal y 440 nodos locales, la mayoría de ellos suburbanos.
Tabla 1.1: Kilómetros de hilos de Fibra Óptica de C.F.E.
Hilos6
12
18
24
36
Kilómetros1,263
6,051
488
248
13,361
Total 21,411
La red de fibra óptica de la CFE está configurada en tres rutas:
Ruta 1: Pacífico (8,120 Km). Se extiende con diversos ramales por el poniente del
país.
Ruta 2: Centro (5,789 Km). Cruza el país de norte a sur por el centro;
9
Ruta 3: Golfo (5,560). Corre el país por el lado oriente; tiene dos salidas a la frontera
norte, y con salida al cable submarino que conecta a Florida.
Existen también otras redes de fibra óptica de alcance regional. Se pueden
mencionar las siguientes:
Tabla 1.2: Redes de Fibra Óptica de otras empresas.
EmpresaCablevisión
Distancia2,324 Km
Bestel 8,000 Km
Axtel 9,200 Km
Total 19,324 Km
1.3Proyectos actuales con Fibra Óptica de empresas mexicanas.
1.3.1 Comisión Federal de Electricidad.
C.F.E. pone a disposición de AXTEL más de 20 mil kilómetros de fibra óptica
La Comisión Federal de Electricidad (C.F.E.) y AXTEL, S.A.B. de C.V. (B.M.V.:
AXTELCPO) ("AXTEL"), empresa mexicana de telecomunicaciones, anunciaron la
firma de un contrato mediante el cual la C.F.E. rentará su red de fibra óptica a la
empresa de telecomunicaciones para extender y enriquecer el alcance de sus
servicios integrados de telecomunicaciones.
Con este contrato, AXTEL adquiera la posibilidad de proporcionar servicios de líneas
privadas y datos a través de la extensa red de fibra óptica de C.F.E.
Alberto de Villasante, Director Ejecutivo de Negociaciones Estratégicas de AXTEL,
expresó: "Mediante la firma de este contrato AXTEL se convierte en el primero de los
10
grandes operadores de telecomunicaciones de México en utilizar la infraestructura de
la C.F.E. como parte de su estrategia de expansión geográfica y comercial".
La tecnología empleada, conocida como Cable de Tierra Óptico (OPGW), aísla y
protege a la fibra en las torres de transmisión para asegurar la confiabilidad de los
servicios.
1.3.2Telmex.
Construye Telmex red de fibra óptica; atenderá un millón de usuarios.
Teléfonos de México (Telmex), donde el empresario Carlos Slim, maneja másdel
50% de las acciones, invirtió para la construcción de una red de fibra óptica que
pretende que extienda a un millón de hogares mexicanos el servicio de Internet
contando con una velocidad de conexión de hasta 10 veces mayor a la ofrecida
actualmente.
De esta lo adelantó una fuente relacionada con la información al portal de noticias
financieras Bloomberg, una semana después que Televisa y Televisión Azteca dieran
a conocer el lanzamiento del plan llamado Total Play, que pretende ofrecer los
servicios de telefonía fija y móvil así como Internet y televisión de paga.
De tal modo Telmex desplegará la nueva red en 40 ciudades considerando,
principalmente aquellas donde uno de sus principales competidores, Grupo Iusacell,
ya ofrece estos servicios de manera empaquetada, al que también se le ha conocido
como cuádruple play.
Esta red desarrollada por Telmex y la empresa francesa Alcatel-Lucent, con
velocidades de conexión que irán desde 10 hasta 50 megabits, con la finalidad de
que los usuarios no emigren con las otras compañías que ofrecen estos. La fuente
de información apunta que Total Play ofrece a sus clientes velocidades de conexión
11
de 100 megabits por segundo, mientras la velocidad que actualmente ofrece la
empresa en esas áreas es de 5 megabits por segundo.
En enero pasado el empresario Carlos Slim, dueño también de la compañía de
telefonía celular América Móvil anunció que Telmex invertiría 10 mil millones de
pesos este año y que 70 por ciento de ese monto sería para mejorar la velocidad de
Internet.
El analista de Actinver México, Martin Lara, explicó que la tecnología que aplicará
Telmex en su nuevo servicio presenta una oferta mas competitiva en el mercado de
tal manera que el mayor beneficiario será el público usuario y agregó que en esas
áreas donde los competidores de la empresa operan con los servicios del cuádruple
play emprenderá un plan de competencia “limpiamente agresivo”.
Actualmente Iusacell espera tener unos 300 mil clientes a finales del siguiente año.
En cambio Telmex aspira captar un millón de nuevos clientes aplicando el nuevo
servicio de fibra óptica, los cuales no tendrán que ser necesariamente suscriptores.
1.3.3 TotalPlay.
Con el lanzamiento de TotalPlay, Grupo Salinas está listo para proveer telefonía fija,
móvil, televisión e Internet a través de su propia red de fibra óptica y a una velocidad
que podría llegar a 100 megabytes por segundo. La tecnología de TotalPlay es la
más avanzada hasta ahora, ya que el hilo telefónico puede llevar servicios a una
velocidad de 8.6 megabytes por segundo y el cable coaxial a 48.2 Mbps, mientras el
reto es llevar voz, datos y video a una velocidad de 100 Mbps a través de fibra óptica
que no puede ser afectada por la interferencia electromagnética. Grupo Salinas lleva
tres años en trabajos de tendido de la red de fibra óptica en la ciudad de México y
tiene capacidad para dar servicio al 50 por ciento de la zona metropolitana, con miras
a cubrir 80 por ciento al cierre de 2011.
12
1.3.4 Centro de Ciencias y Desarrollo Tecnológico U.N.A.M.
Otro ejemplo de trabajo relacionado es el mostrado en la Universidad Autónoma de
México (UNAM), donde la Dra. Celia Sánchez Pérez, del Centro de Ciencias
Aplicadas y Desarrollo Tecnológico, diseñó un modulador de señales para su
utilización en un sistema de comunicación óptico.
La principal ventaja de estos sistemas es la transmisión de grandes volúmenes de
información de manera ultra-rápida. La principal característica de este nuevo
dispositivo es su forma hibrida, debido a la forma en que está conformado por dos
tecnologías: las guías de onda en vidrio y un polímero electro-óptico en capa
delgada, “Existen ya moduladores ópticos, pero no con esta propiedad”. Sánchez
Pérez explicó que los sistemas de comunicación ópticos integraban en un principio
elementos electrónicos para realizar funciones de modulación y amplificación, entre
otras. No existían componentes ópticos para reemplazarlos.
Esto reducía la velocidad de transmisión haciendo lentos los sistemas, por lo
anterior, muchos investigadores se han dedicado a desarrollar dispositivos que
permiten tener sistemas de comunicación completamente ópticos, dada la creciente
demanda de usuarios de Internet y telefonía móvil.
13
CAPÍTULO II
2. Características ópticas de la fibra.
2.1 ¿Qué es la Fibra Óptica?.
La fibra óptica (FO) es un medio físico que transporta señales sobre la base
de la transmisión de luz, para que esto ocurra, se necesita que a los
extremos de ésta existan dispositivos electrónicos que de un lado envíen la
información en forma de rayos de luz, y del otro lado haya un interpretador de
esta información que reciba y decodifique la señal; la FO se compone
frecuentemente de filamentos de vidrio de alta pureza, muy delgados y flexibles,
cuyo grosor es similar al de un cabello humano (de 2 a 125micras).
Es esencialmente un medio “transparente” para las radiaciones electromagnéticas
situadas en la banda visible y en el infrarrojo cercano. Esto quiere decir que la
atenuación que sufre la luz al circular dentro de la misma es muy baja. Este medio
de transmisión óptico se comporta como una guía de onda, lo cual permite la
propagación de ondas electromagnéticas longitudinalmente. Es decir, una vez que
la luz es insertada por uno de los extremos de la fibra, circula siempre en su
interior reflejándose contra las paredes, hasta alcanzar el extremo opuesto. El
cable de Cobre es también una guía de onda pero para las frecuencias que maneja
al transmitir información es mucho menor aunque pueden ser construidas este tipo
de guías de onda ópticas a partir de diversos materiales, el Óxido de Silicio IV o
Anhídrido Silico (Si4)+(O2)→(SiO2), es generalmente el elemento constitutivo de
14
las fibras. Este material lo conocemos en la vida cotidiana con el nombre común
de “vidrio”. Otro material con el que se hacen los filamentos es el plástico.
A diferencia de lo que sucede con el vidrio en la vida cotidiana, el óxido de silicio se
encuentra en un estado de pureza muy alto en la fibra óptica, lo que hace que la luz
tenga atenuaciones mucho menores, y por lo tanto pueda recorrer distancias más
grandes. La alta pureza equivale a concentraciones insignificantes de otros tipos
de moléculas “contaminantes”. Para tener una idea sobre la pureza que debe tener
el este material en la fibra óptica, imaginemos transmitir luz a través de un vidrio de
60Km de longitud.
Al realizar un cable de fibra óptica que está compuesto por tres estructuras
concéntricas: núcleo (core), revestimiento (cladding) y un recubrimiento (buffer)
cómo se puede apreciar en las figuras 2.1 y 2.1.2.
Figura.2.1 Partes Componentes de la Fibra Óptica.
15
El núcleo y el revestimiento de la fibra están hechos de óxido de silicio; la
luz se propaga a través de éstos. El recubrimiento sirve para dar a la
fibra resistencia mecánica, protección ante agentes externos y permite su
identificación a través de un código de colores.
Figura.2.1.2 Partes Componentes de la Fibra Óptica.
Aunque el núcleo y el revestimiento están constituidos del mismo material,
tienen índices de refracción diferentes, lo que hace que la luz quede confinada y se
propague sin escapar de la fibra.
2.1.1 Naturaleza de la Luz.
Lo que llamamos luz solo es una pequeña pare del espectro de la radiación
electromagnética. La radiación electromagnética puede ordenarse en un espectro
que va desde las ondas de frecuencia sumamente alta y longitud de onda corta a
frecuencias sumamente bajas y longitudes de onda larga como se puede ver en la
figura.
16
Figura 2.2. Espectro Electromagnético.
La diferencia de las radiaciones en el espectro electromagnético es una
cantidad que puede ser medida de varias maneras:
a) Como una longitud de onda.
b) Como la energía de un fotón.
c) Como la frecuencia de oscilación de un campo electromagnético.
17
En un extremo del espectro se ubican las ondas de radio con billones de
longitudes de onda más largos que aquéllos de la luz visible. En el otro extremo
del espectro están los rayos gamma que tienen millones de longitudes de onda más
pequeñas que aquéllas de la luz visible.
Se considera que la luz es una onda electromagnética, que tiene la característica de
oscilar en diferentes frecuencias, lo cual ésta define el “color”.
Hay algunas propiedades generales de la luz:
1. La luz puede viajar en el vacío, no así el resto de las ondas que necesitan de un
medio material para hacerlo, por ejemplo el sonido.
2. La velocidad de la luz es constante en el vacío, esto incluye a cualquier
frecuencia de la misma, esto es 299 800 Km/seg. en el vacío (C).
3. La luz blanca está compuesta por todas las longitudes de onda, la cual al
pasar por un prisma (medio óptico) se difracta en diferentes ángulos según su
longitud de onda descomponiéndose así en colores.
Los colores según la frecuencia están dados por la tabla.
Tabla 2.1: Colores por frecuencia.
Color λ(Å) f(*1040Hz)
Violeta 4000 - 4600 7.5 - 6.5
Indigo 4600 - 4750 6.5 - 6.3
Azul 4750 - 4900 6.3 - 6.1
Verde 4900 - 5650 6.1 - 5.3
Amarillo 5650 - 5750 5.3 - 5.2
Naranja 5750 - 6000 5.2 - 5.0
Rojo 6000 - 8000 5.0 - 3.7
18
Se tomará una pequeña parte del espectro electromagnético: La región óptica,
donde la fibra óptica y los elementos ópticos trabajan.
Las fibras plásticas típicas transmiten mejor una longitud de onda visible que la del
infrarrojo cercano, por lo que las comunicaciones sobre las fibras plásticas típicas
es con luz visible. Sin embargo la fibra plástica no es tan transparente como el
vidrio de sílice. Las fibras pueden ser fabricadas con otros materiales
diferentes a la sílice de tal manera que pueden transmitir longitudes de ondas
mayores que el infrarrojo.
Figura.2.3: Longitudes de onda utilizadas en comunicaciones ópticas.
19
2.1.2 Leyes de Reflexión y Refracción.
La reflexión se produce cuando una onda encuentra una superficie contra la cual
rebota. En este caso el rayo incidente y el reflejado se propagan en el mismo medio.
Y la velocidad del rayo incidente y el reflejado son idénticas.
En este tema se va a tratar la llamada reflexión especular que tiene lugar cuando la
superficie reflectante está pulida (espejo) dando lugar a una reflexión dirigida. Si la
superficie reflectante es irregular (una pared, por ejemplo) la luz incidente se refleja
en todas direcciones, dando lugar a la llamada reflexión difusa.
La reflexión nos permite ver los objetos ya que la luz que se refleja en ellos llega a
nuestros ojos. Así, por ejemplo, si un objeto absorbe todos los colores de la luz
blanca excepto el rojo, que es reflejado, aparecerá ante nosotros de ese color.
Se denomina ángulo de incidencia (i) al formado por el rayo incidente y la normal a
la superficie, y ángulo de reflexión (r) al formado por el rayo reflejado y la normal.
Figura.2.4: Reflexión de la luz.
Leyes de Reflexión:
1) El rayo incidente, el reflejado y la normal están en un mismo plano.
2) Los ángulos de incidencia y reflexión son iguales i=r.
20
La refracción tiene lugar cuando una onda que se propaga en un medio pasa a otro
en el cual su velocidad de propagación es distinta. Como consecuencia de esa
distinta velocidad de propagación se produce una especie de “flexión” de la onda,
que modifica su dirección de propagación.
Al pasar de un medio a otro en el cual la velocidad es distinta, la longitud de onda va
a variar, mientras que la frecuencia permanece inalterada.
Para las ondas luminosas se define el índice de refracción del medio, n, como el
cociente entre la velocidad de la luz en el aire, c, y la velocidad de la luz en el medio,
v:
……………………………………………… (1)
Figura 2.5: Refracción de la luz.
21
Leyes de la refracción:
1) El rayo incidente, el reflejado y la normal están en un mismo plano.
2) La relación entre el ángulo de incidencia y el de refracción viene dado por la
siguiente expresión.
Ley de Snell
n1 sen i = n2 sen r ……………….…………………(2)
Donde n1 es el índice de refracción del primer medio, o medio en el que se propaga
el rayo incidente, y n2 es el índice de refracción del segundo medio o medio en el
que se propaga el rayo refractado.
En la refracción se pueden distinguir dos casos:
Caso 1: Cuando la luz pasa de un medio en el que se propaga con mayor velocidad
(como el aire) a otro en el que se propaga más lentamente (como el vidrio o el agua).
Dicho con otras palabras, cuando pasa de un medio con menor índice de refracción a
otro con mayor índice de refracción. Si aplicamos la Ley de Snell observaremos que
en este caso el ángulo de refracción es inferior al de incidencia: el rayo refractado se
acerca a la normal.
Caso 2: cuando la luz pasa de un medio en el que se propaga con menor
velocidad (como el agua o el vidrio) a otro en el que se propaga más
rápidamente (como el aire). Dicho con otras palabras, cuando pasa de un medio
con mayor índice de refracción a otro con menor índice de refracción. Si
aplicamos la Ley de Snell observaremos que en este caso el ángulo de refracción es
superior al de incidencia: el rayo refractado se aleja de la normal.
22
Figura 2.6: Refracción de la luz (Caso 2).
Si se aumenta el ángulo de incidencia de forma que su valor sea superior al ángulo
límite se produce el fenómeno de la reflexión total. Esto es, no existe refracción. La
luz se refleja en la superficie de separación de ambos medios.
El fenómeno de la reflexión total se produce si el rayo luminoso pasa de un medio en
el que se propaga más lentamente (mayor índice de refracción, medio más
refringente) a otro en el que su velocidad es mayor (menor índice de refracción,
medio menos refringente).
a)
Figura 2.7: Reflexión total.
23
b)
Figura 2.7.1 La luz se puede guiar a través de un filamento de vidrio o plástico, ya que
si incide sobre las paredes con un ángulo superior al límite, se produce el fenómeno
de la reflexión total quedando confinada en su interior. Este es el fundamento de la
fibra óptica.
c)
Figura 2.7.2: Cuando un rayo incide sobre la superficie de separación de dos medios
(vidrio-aire en la figura) el rayo se refleja y refracta.
24
d)
Figura 2.7.3 Reflexión total del rayo que se propaga en el vidrio.
2.1.3 Formas de propagación de la información de la Fibra Óptica.
La transmisión de fibra óptica involucra el cambio de las señales eléctricas en
pulsos de luz, usando un transmisor optoelectrónico, y enviando los pulsos hacia
el núcleo de una fibra óptica. Ya que el núcleo y el revestimiento circundante tienen
composiciones diferentes, la luz es atrapada dentro del núcleo. Al extremo
opuesto, un receptor cambia los pulsos regresándolos a señales eléctricas.
La fibra óptica está compuesta por dos capas de vidrio, cada una con distinto índice
de refracción. El índice de refracción del núcleo es mayor que el del revestimiento,
razón por la cual, y debido a la diferencia de índices de refracción, la luz
introducida al interior de la fibra se mantiene y propaga a través del núcleo. Se
produce por ende el efecto denominado de reflexión interna total, tal como se ilustra
en la figura.
25
La luz inyectada en el núcleo choca en las interfaces núcleo – revestimiento
con un ángulo mayor que el ángulo crítico reflejándose hacia el núcleo. Ya que los
ángulos de incidencia y reflexión son iguales, el rayo de luz continúa en
zigzag sobre toda la longitud de la fibra. La luz es atrapada en el núcleo. La
luz que golpea las interfaces núcleo – revestimiento con un grado menor al ángulo
crítico se pierde en el cladding.
a)
Figura 2.8: Reflexión interna total.
b)
Figura 2.8.1: Reflexión interna total.
26
2.2 Fuentes Ópticas.
Las fuentes de luz para telecomunicaciones vía fibras ópticas deben de ser
compatibles con la fibra: pequeñas, fáciles de modular a las velocidades
utilizadas en los sistemas de comunicación y confiables. Dos tipos de fuentes de
luz son compatibles para estas aplicaciones, los diodos emisores de luz (LED) y
los diodos láser (LD). Estos dispositivos son diodos semiconductores que operan
en polarización directa y emiten luz cuando los huecos y electrones se re combinan
en la zona activa. La modulación se realiza variando la corriente de excitación de los
diodos, para lo cual se utiliza un circuito que proporciona una corriente modulada
de niveles altos (10mA – 100mA). Estos tipos de fuentes de luz proporcionan
suficiente potencia óptica (0.005mW – 25mW) para transmitir señales a través
de las fibras ópticas a varios kilómetros. En aplicaciones ordinarias, la potencia de
salida puede variarse con la corriente de operación para frecuencias de
modulación de hasta varia centenas de MHz, sin necesidad de modulación
adicional o externa.
El LED genera luz por emisión espontanea, radiándola en todas direcciones, por lo
que el porcentaje pequeño se acopla a la fibra óptica, normalmente del tipo
multimodo. El LED tiene construida internamente una cavidad resonante tal, que
cuando se excede la corriente de umbral se tiene una emisión estimulada con gran
amplificación de la luz que se genera con alta coherencia, la cual puede acoplarse
dentro de una fibra multimodo o monomodo.
En la selección de la fuente óptica compatible con la fibra deben de tomarse en
cuenta varias características, tales como: su geometría, su atenuación como función
de la longitud de onda, su distorsión de retardo y sus características modales.
Cuando se decide seleccionar un LED o un LD se debe hacer un análisis entre las
ventajas y limitaciones de cada dispositivo.
27
Tabla 2.2: Comparativa de las características de un diodo LED y un diodo LASER
típicos.
Características LED LASER
Potencia de salidaLinealmente proporcional a la
corriente conducidaProporcional a la corriente sobre
el umbral
CorrienteConduce a corriente de 50 a 100
mA PicoCorriente de umbral de 5 a 40 mA
Potencia del acoplamiento Moderada Alta
Velocidad Lento Rápido
Ancho de banda Moderado Alto
Longitudes de onda que se puedenutilizar
066 a 1.65µm 078 a 1.65µm
Tipo de fibra Solamente multimodo Multimodo o monomodo
Facilidad de uso Fácil Difícil
Tiempo de vida Muy larga vida Larga vida
2.2.1 Diodo Emisor de Luz (LED).
Del acrónimo del inglés Light Emiting Diode, un LED es una unión semiconductora P-
N que emite luz cuando se polariza directamente. Cuando se une un semiconductor
tipo N con un semiconductor tipo P, se tiene que tanto los electrones libres en la
región N, como los huecos libres en la región p no tienen la suficiente energía para
sobrepasar la barrera de unión y desplazarse hacia la región opuesta. En este punto,
la energía potencial de los huecos, siendo opuesta a la de los electrones provoca un
incremento en la barrera de unión.
Al aplicar un voltaje directo en la unión y agregar impurezas dopantes para proveer
una mayor cantidad de electrones y huecos durante la emisión, la barrera de
separación se reduce. Si la energía suplida es al menos igual que la energía en la
28
región prohibida los electrones libres y los huecos libres tendrán la suficiente energía
para moverse en la región de unión. Cuando un electrón libre se une con un hueco
libre en la barrera de unión, el electrón puede pasar a la banda de valencia. La
energía perdida en la transición es convertida en energía óptica en forma de un
fotón.
Existen dos tipos de LED uno que emite la luz a través de la superficie de la zona
activa y otro que emite a través de la sección transversal. El acoplamiento entre un
LED y la fibra óptica puede ser directo, solamente colocando la fibra en la
proximidad a la zona de emisión o a través de una lente.
2.2.2 El Diodo Laser (LD).
La palabra Láser es el acrónimo en inglés de Light Amplification by Stimulated
Emission of Radiation, que corresponde a Amplificador de Luz por Emisión
Estimulada de Radiación.
Los diodos Láser son semiconductores complejos que convierten la señal eléctrica
en señal de luz. La corriente inyectada en la unión p-n semiconductora polarizada
con corriente directa se transforma en señal luminosa debido a la combinación
interna de los electrones inyectados. El resultado es que la potencia óptica a la salida
del dispositivo es capaz de seguir (hasta una cierta velocidad impuesta por su ancho
de banda de modulación) las variaciones temporales de la corriente eléctrica de
inyección, donde se emplea este efecto para regular la luz, la combinación se
produce por emisión estimulada.
A mediados de la década de los setenta, con la introducción del uso de la segunda
y tercera ventana (1300 y 1500nm), da como resultado el avance en las fuentes
emisoras, sobre todo en rayos láser. En 1977 se consigue el primer láser
semiconductor de la segunda ventana y en 1979 el láser para la tercera ventana.
Hasta la década de los ochenta los láser disponibles eran del tipo Fabry – Perot (FP),
29
estos son láser más económicos pero ruidosos y lentos. En este tipo de láser la
potencia óptica de salida se encuentra en una cavidad formada por dos espejos
parcialmente reflectantes. Éste láser se caracteriza por emitir varias longitudes de
onda equiespaciadas (láser multimodal).
Cuando la transmisión se pasó a la tercera ventana y por el alto valor del coeficiente
de dispersión cromática, se necesitó obtener fuentes con un ancho de banda
reducido, eso significa reducir la cantidad de modos o longitudes de onda. Por lo
tanto, dejar el láser de un solo modo. Es así, como aparecen los láser monomodo.
Las estructuras más desarrolladas de este tipo de láser son los de realimentación
distribuida (DFB) y el láser con Reflectores de Bragg Distribuidos (DBR).
El láser monomodo se utiliza en aplicaciones digitales de alta velocidad, debido a su
bajo ruido y linealidad. Desde finales de los noventas estos láser son de tipo
comercial. Su anchura típica espectral es de 10 MHz, modulables a alta velocidad,
pudiendo sobrepasar los 10 Gb/s. Un requisito que se le ha exigido a los láser
semiconductores es la posibilidad de sintonizar su emisión de luz a un margen de
longitud de onda. Los láser DFB y DBR cumplen con dicho requisito si tienen la
configuración de multielectrodo, donde se divide el electrodo superior en dos o tres
secciones para conseguir una atenuación no uniforme, con un control sobre ciertos
parámetros como la corriente de alimentación, longitud de onda de emisión y
corriente de modulación.
2.2.3 Circuitos de Excitación.
Los circuitos de excitación para las fuentes de luz antes mencionadas tienen como
función, convertir el voltaje de la señal a transmitir en una corriente con un valor pico
adecuado a las características normales de operación de la fuente óptica que se
emplee. Hay muchos circuitos que pueden utilizarse como excitadores de fuentes
ópticas y cada uno muestra ciertas características particulares, por lo que la
30
selección de éstos depende del tipo de sistema (analógico o digital), y del tipo de
fuente de luz (LED o LD).
En los sistemas de transmisión analógicos por fibras ópticas de distancias cortas sin
repetidores, los LED son las fuentes preferidas, debido a que presentan mayor
linealidad que los LD y su distorsión armónica es aceptable.
Para sistemas analógicos por fibras ópticas de banda ancha y distancias grandes de
transmisión, las fuentes de luz utilizadas son los LD, debido a que proporcionan
mayor rapidez y más potencia. Su punto de polarización se fija aproximadamente a la
mitad de su región lineal, para que la modulación se realice alrededor de dicho punto.
La polarización varía de un dispositivo a otro. Además está en función de la
temperatura y del envejecimiento, por lo que se requiere de un sistema de control
para mantener el punto de operación fijo, ya que un corrimiento de este punto puede
sacar al LD fuera de operación o dañarlo, también se requiere de un circuito de
protección contra transitorios.
El circuito de excitación del LD para señales analógicas debe de ser bastante
confiable, por lo que la realización de éste es sofisticada.
En los sistemas de transmisión digital por fibras ópticas, el circuito de excitación
transforma los niveles lógicos disponibles en su entrada a niveles de corriente
adecuados para excitar a la fuente óptica.
Dada la impedancia dinámica que presentan el LED y el LD una sola etapa de
amplificación de corriente puede usarse para modular la fuente óptica, con pulsos de
corriente de ancho de 2ns. a 10ns. de acuerdo con las características del LED o LD.
Esto puede lograrse utilizando un solo transistor de microondas y compensaciones
simples, con el fin de tener tiempos de subida y de bajada pequeños en los pulsos
ópticos de salida.
31
El LD requiere un nivel de polarización aproximadamente igual o mayor a la corriente
de umbral, sin sobrepasarse demasiado y a partir de este nivel realizar la
modulación. También se requiere de un circuito de control automático de nivel para
asegurar una potencia de salida y profundidad de modulación constante con respecto
a las variaciones de temperatura y degradaciones del LD. Es importante mantener el
nivel de polarización y la corriente de modulación dentro de los niveles de operación
para obtener un funcionamiento óptimo, así como también tener circuitos de
protección contra transitorios.
2.3 Ventajas y desventajas de la fibra óptica.
2.3.1 Ventajas y Desventajas.
Ventajas.
Gran capacidad: Puede transmitir grandes cantidades de información, hasta 60.000
conversaciones simultáneamente con dos fibras. Un cable con 2 centímetros de
diámetro exterior (DE), puede contener hasta 200 fibras ópticas, lo que incrementaría
la capacidad de enlace a 6.000.000 de conversaciones. En comparación a un cable
multipar puede llevar 500 conversaciones, un cable coaxial 10.000 y un enlace de
radio por microondas o satélite puede llevar 2.000 conversaciones.
Costos: Es más barato por unidad de longitud que el alambre de cobre, haciendo
que las compañías de telecomunicaciones tengan que invertir menos en el cableado
que si fuesen cables normales, de esta forma también pueden tener un servicio más
económico para el cliente.
32
Diámetro reducido: Tienen un diámetro más pequeño que el alambre de cobre y es
más ligero que uno de capacidad similar, esto lo hace fácil de instalar
especialmente en localizaciones donde ya existen cables y el espacio es escaso.
Capacidad de carga más alta: Como las fibras ópticas son más finas que los
alambres de cobre, se puede introducir un mayor número de fibras en un cable de
cierto diámetro que alambres de cobre. Esto permite que haya más líneas telefónicas
en un mismo cable o que a una casa llegue un mayor número de canales de
televisión que si fuesen cables de cobre.
Interferencia eléctrica: No se ve afectada por la interferencia eléctrica (EMI) o
interferencia de radiofrecuencia (RFI) y no genera por si misma interferencia. Así
también se encuentra libre de conversaciones cruzadas. Incluso si una fibra radiara
no podría ser recapturada por otra fibra.
Aislamiento: Se tiene por entendido que es un dieléctrico, dado que eliminan la
necesidad de corrientes eléctricas. Un cable de fibra óptica propiamente
dieléctrico no contiene conductores eléctricos y puede suministrar un aislamiento
eléctrico normal para multitud de aplicaciones. Puede eliminar la interferencia
originada por las corrientes a tierra o por condiciones potencialmente peligrosas
causadas por descargas eléctricas en las líneas de comunicación, como los rayos o
faltas eléctricas. Es un medio intrínsecamente seguro que se utiliza a menudo donde
el aislamiento eléctrico es esencial.
Seguridad: Ofrece un alto grado de seguridad, dado que no se puede intervenir por
medio de mecanismos eléctricos convencionales como conducción superficial o
inducción electromagnética. Los rayos luminosos viajan por el centro de la fibra y
ninguno puede escapar. Incluso si la intervención resultara un éxito, se podría
detectar monitorizando la señal óptica recibida la final de la fibra. Las señales de
comunicación vía satélite o radio se pueden intervenir fácilmente para su
decodificación.
33
Fiabilidad y mantenimiento: Es un medio constante y no envejece y los enlaces
correctamente diseñados son inmunes a condiciones adversas de humedad y
temperatura y se pueden utilizar incluso para cables subacuáticos. Tiene también una
larga vida de servicio estimada en más de 30 años para algunos cables. El
mantenimiento que se requiere para un sistema de fibra óptica es menor que el
requerido para un sistema convencional, debido a que se requieren pocos
repetidores electrónicos en un enlace de comunicaciones, no hay corrosión y no se
ve afectado por cortocircuitos, sobretensiones o electricidad estática.
Menor gasto de energía: Como las señales de luz en las fibras ópticas se degradan
menos que las señales eléctricas en los cables de metal, los transmisores no
necesitan ser de alto voltaje sino de luz de baja potencia, lo cual da el mismo
resultado o mejor y es más económico.
Señales digitales: Son ideales para transmitir información digital, ya que dependen
solamente de que haya luz o no la haya, por eso son muy utilizadas en las redes de
computadoras.
No Inflamable: Al no pasar electricidad a través de fibras ópticas, no hay riesgo de
incendios. Ligera: Un cable óptico pesa menos que un cable de alambre de cobre de
la misma longitud. Flexible: Por ser flexible y poder transmitir y recibir luz, se
utilizan en muchas cámaras fotográficas digitales flexibles para varios propósitos:
Medicina: En los endoscopios y operaciones laparoscopias.
Mecánica: En la inspección de tuberías y motores (en aviones, cohetes, carros,
etc.).
Versatilidad: Los sistemas de comunicaciones los adecuados para la mayoría de los
formatos de comunicaciones de datos, voz y video. Estos sistemas son compatibles
con RS232, RS422, V.35, Ethernet, Arcnet, FDDI, T1, T2, T3, Sonet, Señal E&M, 2/4
cable de voz y video.
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Expansión: Los sistemas se pueden expandir fácilmente, para una transmisión de
datos a baja velocidad, por ejemplo, T1 (1,544 Mbps), se puede transformar en un
sistema de velocidad más alta, OC-12 (622 Mbps), cambiando la electrónica y el
cable de fibra seguir siendo el mismo.
Regeneración de la señal: Se pueden suministrar comunicaciones hasta los 70 Km.
Antes de que se requiera regenerar la señal, la cual puede extenderse a 150 Km.
Empleando amplificadores laser.
Desventajas.
Conversión electro óptica: Antes de conectar una señal eléctrica de comunicación a
una fibra óptica, la señal debe convertirse al espectro luminoso (850, 1310 o 1550
nanómetros (nm.)). Esto se realiza por medios electrónicos en el extremo del
transmisor, el cual da un formato propio a la señal de comunicaciones y la convierte
en una señal óptica usando un LED o un láser de estado sólido. Esta señal óptica se
propaga por la fibra óptica y en el extremo receptor de la fibra la señal se debe
convertir nuevamente a una señal eléctrica antes de ser utilizada. Este costo de
conversión asociado a la electrónica debe ser tenido en cuenta en todas las
aplicaciones de la fibra óptica.
Caminos homogéneos: Se necesita un camino físico recto para el cable de fibra
óptica. El cable se puede enterrar directamente, situar en tubos o disponer en cables
aéreos a lo largo de caminos homogéneos. Esto puede requerir la compra o alquiler
de la propiedad. Algunos derechos de uso de vía no pueden ser imposibles de
adquirir o demasiados costosos. Para localizaciones con terrenos montañosos o
algunos entornos urbanos pueden ser más adecuado otros métodos de
comunicación sin hilos.
35
Instalación especial: Debido a que es predominante vidrio de sílice, son necesarias
técnicas especiales para la instalación de los enlaces. Ya no se aplican los métodos
convencionales de instalación de cables de hilos, como por ejemplo, sujeción,
soldadura y wire-wrapping. También se requiere un equipamiento adecuado para
probar y poner en servicio las fibras ópticas. Los técnicos deben ser entrenados para
la instalación y puesta en servicio de los cables.
Reparaciones: Un cable que ha resultado dañado no es fácil de reparar. Los
procedimientos de reparación requieren un equipo de técnicos con mucha destreza y
habilidad en el manejo del equipamiento. En algunas situaciones puede ser
necesario reparar el cable entero.
Este problema puede ser aun más complicado si hay un gran número de usuarios
que dependen de ese servicio. Es importante por ello, el diseño de un sistema propio
que cuente con rutas físicamente diversas, que permitan afrontar tales contingencias.
2.3.2 Retos.
Minimizar el coste y el número de regeneradores.
Evitar regeneradores optoelectrónicos: paso óptico por los nodos.
Procesado óptico: conmutación, filtrado.
2.3.3 Problemas.
Acumulación de ruido óptico.
No uniformidad de la ganancia espectral (amplificadores ópticos) Atenuaciones.
Dispersión de la luz.
36
2.4 Tipos de fibra óptica.
La fibra óptica está considerada aún como una tecnología relativamente nueva con
respecto a los otros soportes. Su extendida utilización, se encuentra en plena
evolución. Se utiliza un haz de luz modulado. Una guía cilíndrica de diámetro muy
pequeño (de 10 a 300 ð m), recubierta por un aislante, transporta la señal luminosa.
El haz de luz se propaga, por el núcleo de la fibra. El diámetro exterior varía entre
100 y 500 ð m.
Hubo que esperar hasta los años 60 y a la invención del láser para que este tipo de
transmisión se desarrollase. Existen tres tipos de fibras, diferenciándose por el
índice de refracción de los materiales que la constituyen y el diámetro de su núcleo:
Fibra multimodo de índice escalonado.
Fibra multimodo de índice de gradiente gradual.
Fibra monomodo.
2.4.1 Fibras multimodo de índice escalonado.
Las fibras multimodo de índice escalonado están fabricadas a base de vidrio, con
una atenuación de 30 dB/km, o plástico, con una atenuación de 100 dB/km. Tienen
una banda de paso que llega hasta los 40 MHz por kilómetro. En estas fibras, el
núcleo está constituido por un material uniforme cuyo índice de refracción es
claramente superior al de la cubierta que lo rodea. El paso desde el núcleo hasta la
cubierta conlleva por tanto una variación brutal del índice, de ahí su nombre de índice
escalonado.
Si se considera un rayo luminoso que se propaga siguiendo el eje de la fibra y un
rayo luminoso que debe avanzar por sucesivas reflexiones, ni que decir tiene que a
la llegada, esta segunda señal acusará un retardo, que será tanto más apreciable
cuanto más larga sea la fibra óptica.
37
Esta dispersión es la principal limitación de las fibras multimodo de índice
escalonado. Su utilización a menudo se limita a la transmisión de información a
cortas distancias, algunas decenas de metros y flujos poco elevados. Su principal
ventaja reside en el precio más económico.
2.4.2 Fibras multimodo de índice de gradiente gradual.
Las fibras multimodo de índice de gradiente gradual tienen una banda de paso que
llega hasta los 500MHz por kilómetro. Su principio se basa en que el índice de
refracción en el interior del núcleo no es único y decrece cuando se desplaza del
núcleo hacia la cubierta. Los rayos luminosos se encuentran enfocados hacia el eje
de la fibra. Estas fibras permiten reducir la dispersión en los diferentes modos de
propagación a través del núcleo de la fibra.
La fibra multimodo de índice de gradiente gradual de tamaño 62,5/125 m (diámetro
del núcleo/diámetro de la cubierta) está normalizado, pero se pueden encontrar
otros tipos de fibras:
Multimodo de índice escalonado 100/140 ð m.
Multimodo de índice de gradiente gradual 50/125 ð m.
Multimodo de índice de gradiente gradual 85/125 ð m.
2.4.3 Fibras monomodo.
Potencialmente, este último tipo de fibra ofrece la mayor capacidad de
transporte de información. Tiene una banda de paso del orden de los 100 GHz/km.
Los mayores flujos se consiguen con esta fibra, pero también es la más compleja de
implantar. El dibujo muestra que sólo pueden ser transmitidos los rayos que tienen
una trayectoria que sigue el eje de la fibra, por lo que se ha ganado el nombre de
"monomodo" (modo de propagación, o camino del haz luminoso, único).
38
Son fibras que tienen el diámetro del núcleo en el mismo orden de magnitud que la
longitud de onda de las señales ópticas que transmiten, es decir, de unos 5 a 8 ð m. Si
el núcleo está constituido de un material cuyo índice de refracción es muy diferente al
de la cubierta, entonces se habla de fibras monomodo de índice escalonado. Los
elevados flujos que se pueden alcanzar constituyen la principal ventaja de las fibras
monomodo, ya que sus pequeñas dimensiones implican un manejo delicado y
entrañan dificultades de conexión que aún se dominan mal.
2.5 Componentes de la fibra óptica.
En las instalaciones de sistemas de fibra óptica es necesario utilizar
elementos de interconexión a modo de empalmes y conectores. A la hora de
realizar estos empalmes y conexiones se debe procurar que las pérdidas sean
lo más reducidas posibles.
Se recurre al empalme cuando se quiere unir tramos de cable de fibra óptica en
enlaces donde la distancia a cubrir es grande, utilizándose también para reparar
cables ópticos ya instalados. Actualmente existen tres formas de realizar un
empalme de fibras:
Mediante un conector: Es totalmente desmontable, por lo que nos permite
la conexión y desconexión repetitiva sin degradación de la transmisión. La única
desventaja que esto tiene, es que la atenuación es mayor.
Mediante fusión mecánica: une las fibras preparadas en un tubo ajustado
de forma o temporal.
Mediante fusión térmica: Es un sistema permanente, el cual consiste en
calentar hasta el punto de fusión las puntas preparadas de las dos fibras, las
cuales se empalman con una máquina. Lo negativo de éste método es el coste
que conlleva dicha máquina.
39
Ahora bien, para aprovechar las bajas pérdidas de transmisión de las fibras ópticas
resulta crucial el diseño óptimo de las tecnologías de conexionado de las mismas
(empalmes y conectores). Debido a que una bobina de cable de fibra óptica no llega
a superar los 2Km de longitud, mientras que la distancia entre dos repetidoras o
centrales puede ser de 30 ó 40Km, deben realizarse empalmes entre los tramos,
entre cada final y los conectores.
Los requisitos fundamentales que deben cumplir los distintos métodos de
conexionado de fibras se pueden resumir en: reducida degradación de las
propiedades de transmisión de la fibra (bajas pérdidas de conexión y/o reflexiones),
alta fiabilidad de la conexión, manejo sencillo incluso para su realización en campo
por parte de operarios e instaladores y, finalmente, bajo costo. El intenso trabajo de
investigación llevado a cabo hasta el momento ha permitido satisfacer todos estos
requisitos.
2.5.1 Conectores.
Los conectores para fibra óptica han sido tradicionalmente la mayor preocupación al
usar sistemas basados en fibra óptica. Mientras que los conectores fueron una vez
poco manejables y difíciles de usar, los fabricantes de conectores los han
estandarizado y simplificado grandemente. Esta amigabilidad creciente con el
usuario, ha contribuido al incremento de su uso en sistemas de fibra óptica, también
ha tomado énfasis en su cuidado y manejo apropiado.
En el mercado existen dos tipos de conectores: los metálicos y los de plástico, que
a su vez se pueden dividir en conectores para fibras múltiples y para fibras
únicas. Los conectores metálicos sirven para fibras de alta calidad, utilizadas en los
sistemas de transmisión de un tráfico de información elevado, debiendo presentar
muy bajas pérdidas. Los conectores de plástico requieren las mismas
características de calidad, utilizándose en conectores de cubierta de plástico.
mecánicamente y, en consecuencia, más económicos.
40
2.5.2 Partes de los conectores para fibra óptica.
La interconexión fibra a fibra puede consistir en un empalme, una conexión
permanente, o un conector, el cual difiere del empalme por su habilidad para
ser desconectado y reconectado. Los tipos de conectores para fibra óptica son tan
variados como las aplicaciones para las que fueron desarrollados. Los diferentes
tipos de conectores tienen diferentes características, ventajas y desventajas, así
como diferentes parámetros de desempeño, pero todos tienen los mismos cuatro
componentes básicos.
Férula: La fibra es montada en un cilindro largo y fino, la férula, la cual actúa
como un mecanismo de alineación de la fibra. El extremo de la fibra está localizado
al final de la férula.
El cuerpo del conector: También llamado cubierta del conector, este tiene como
función sostener la férula. Está construido usualmente de metal o plástico e
incluye una o más piezas montadas que sostienen la fibra en su lugar.
El cable: El cable es unido al cuerpo del conector. Actúa como el punto de entrada
para la fibra. Típicamente, una funda liberadora de tensión es añadida sobre la unión
entre el cable y el cuerpo del conector, proporcionando firmeza adicional a la unión.
41
El dispositivo de acoplamiento: Muchos conectores para fibra óptica no usan
configuraciones macho-hembra comunes a los conectores electrónicos. En
c ambio, un dispositivo de acoplamiento tal como una manga de lineamiento
es usada para acoplar los conectores.
Figura 2.148: Partes de un conector óptico.
2.5.2.1 Parámetros de los conectores.
Entre los parámetros que especifican a un conector tenemos:
Pérdidas de inserción, PI.
Pérdidas de Retorno, PR: debido a la reflexión en el punto de empalme.
Estabilidad a la temperatura (-20 +70°C).
Número de conexiones (mayor de 500): especifica el número de acoples que
es capaz de realizar el conector manteniendo sus características
según las especificaciones.
Protección contra humedad y polvo.
Resistencia a altas tensiones.
Manejabilidad en obra.
Costo.
42
Pérdidas de inserción: Es una medida de la atenuación de un dispositivo
determinando la salida de un sistema antes y después de que el dispositivo es
insertado en el sistema. Por ejemplo, un conector causa pérdida de inserción por la
interconexión (comparado con un cable continuo sin interconexión). Un parámetro
medioambiental importante a considerar es la temperatura de operación.
Las pérdidas de inserción vienen dadas por:
…………………………….(3)
donde:
Pe: Potencia luminosa de entrada.
Ps: Potencia luminosa de salida.
Pérdidas de retorno o de reflexión: Es la potencia reflejada desde la interfaz entre
dos partes de un conector. Se expresa en dB, con rangos entre -15 y -60 dB. Este
tipo de pérdidas se calculancon la siguiente ecuación:
………………………………........(4)donde:
Pe: Potencia luminosa de entrada.
Ps: Potencia luminosa de reflejada.
2.5.2.2 Fuentes de pérdidas en los conectores.
Los problemas que se encuentran con los empalmes también son aplicables
a los conectores de fibra. Las terminales de las fibras deben quedar lo más
cerca posible, sin que lleguen a dañarse, además el montaje de los conectores en
la fibra requiere especial cuidado y precisión.
43
La fuente potencial de mayor atenuación que es la causada por los problemas de
alineamiento entre las fibras, tanto longitudinal, como axial o angular. Pero no sólo
los problemas geométricos nos van a afectar sino también desviaciones en
parámetros ópticos como:
Diferentes diámetros en el núcleo o la envoltura.
Distintas aperturas numéricas.
Distintos perfiles de índices de refracción.
Problemas en la fibra (no circularidad del núcleo, excentricidad del núcleo
frente a la envoltura, etc.).
Por supuesto los mejores resultados al unir dos fibras los conseguiremos si éstas
son idénticas y están bien hechas, si suponemos que esto es cierto y cada vez
podemos asegurarlo mejor (con fibras de las mismas características y el
mismo fabricante) podríamos reducir la atenuación resultante a los problemas
geométricos.
Las pérdidas de potencia óptica resultantes de los tres tipos de error de
alineamiento dependen del tipo de fibra y en particular del diámetro del núcleo y
de la distribución de potencia entre los modos permitidos; Parece claro que
relativamente pequeños errores en el alineamiento pueden causar atenuaciones
significativas y esto será especialmente cierto cuando los núcleos de las fibras se
vayan reduciendo.
2.5.3 Empalmes.
En los empalmes de fibras ópticas, aseguramos una alta y estable calidad de
transmisión en servicio, con un mínimo de mantenimiento, y sometidos a
diferentes condiciones ambientales. La pérdida en los empalmes puede ser
significativa, siendo especialmente muy sensible al ángulo de corte de los
extremos de las fibras a empalmar y a la falta de acuerdo con el diámetro modal.
44
Los empalmes se efectúan en un ambiente limpio, sin polvos en suspensión, bien
iluminado, evitando en lo posible la exposición solar directa. La ejecución de los
mismos debe ser realizada en el interior de un vehículo acondicionado
especialmente para tal fin, así mismo se deja una cantidad suficiente de fibra en un
arreglo holgado dentro de las cajas de empalmes, para rehacer eventualmente
los mismos si las características finales no responden a las de aceptación.
Los empalmes se protegen convenientemente de acciones mecánicas y
ambientales con los dispositivos adecuados como lo son las mangas
termocontráctiles. Asimismo se asegura que los radios mínimos de curvatura, en
el arreglo de las fibras en las bandejas, se mantenga entre 60 y 75 mm.
Para el empalme de una fibra se tienen en cuenta dos parámetros: la
pérdida por empalme permitida y el número de intentos para realizar la unión
con éxito. La atenuación por empalme ideal se encuentra entre 0,1 dB y 0.2 dB.
2.5.3.1 Principales causas de pérdidas en empalmes.
Pérdidas intrínsecas.
Dependen de la composición del vidrio, impurezas, etc., y no las podemos
eliminar. Las ondas de luz en el vacío no sufren ninguna perturbación. Pero si se
propagan por un medio no vacío, interactúan con la materia produciéndose un
fenómeno de dispersión debida a dos factores:
Dispersión por absorción: la luz es absorbida por el material transformándose en
calor. Dispersión por difusión: la energía se dispersa en todas las direcciones.
Esto significa que parte de la luz se irá perdiendo en el trayecto, y por lo tanto
resultará estar atenuada al final de un tramo de fibra.
45
Pérdidas extrínsecas.
Son debidas al mal cableado y al empalme de la fibra.
Pérdidas por curvaturas. Se producen cuando le damos a la fibra una curvatura
excesivamente pequeña (radio menor a 4 o 5cm) la cual hace que los haces de
luz logren escapar del núcleo, por superar el ángulo máximo de incidencia
admitido para la reflexión total interna. También se dan cuando, al aumentar la
temperatura y debido a la diferencia entre los coeficientes de dilatación térmica
entre fibras y buffer, las fibras se curvan dentro del tubo.
Figura.2.15 : Perdidas por curvatura.
Una microcurvatura en una fibra óptica hace que algo de luz se escape del núcleo,
lo cual se agrega a la pérdida de señal.
Figura 2.16: Perdidas por microcurvatura.
46
Una macrocurvatura o dobladura con un radio de curvatura reducido hace que los
modos de luz de mayor orden se escapen del núcleo multimodo y, por lo tanto,
provoca pérdida de señal.
Pérdidas por inserción. Es la atenuación que agrega a un enlace la presencia
de un conector o un empalme.
Pérdidas de retorno o reflactancia. Es la pérdida debida a la energía reflejada,
se mide como la diferencia entre el nivel de señal reflejada y la señal incidente, es
un valor negativo y debe ser menor a -30 dB (típico -40dB). En ocasiones se
indica obviando el signo menos. Un ejemplo de estas pérdidas se da en la
siguiente tabla:
Tabla2.3 Pérdidas por inserción en los distintos tipos de conectores.
Pérdida de inserción < .2 dB tip < .3 dB max
Pérdidas de retorno PC < -30 dB
Pérdidas de retorno Súper PC < -40 dB
Pérdida de retorno Ultra PC < -50 dB
2.5.3.2 Corte de la fibra.
La calidad obtenida en el extremo de la fibra tras el corte afecta a las pérdidas
del empalme posterior, resultando difícil obtener superficies pulidas mediante la
técnica de empalme por fusión directa. Por este motivo, se han propuesto
diversas técnicas de corte de fibras que no utilizan máquina de pulir. En cuatro de
estas técnicas, a la fibra se le hace una muesca y posteriormente se dobla para
realizar el corte. Entre las distintas posibilidades para producir dicha muesca se
encuentran: un filo de cuchilla, una descarga eléctrica, un alambre caliente o
un láser de CO2. Incluso existe otra posibilidad que consiste en realizar una
muesca y tirar posteriormente de la fibra sin doblarla. De entre todos los
47
métodos, el más ampliamente utilizado es el basado en la muesca con cuchilla o
elemento similar y posterior doblez de la fibra.
2.5.3.3 Tipos de empalmes.
Empalmes mecánicos y adhesivos.
Tanto los métodos mecánicos como la utilización de adhesivos para realizar el
empalme de fibras no se basan en la generación de calor. Por lo tanto, ambos
métodos presentan varios aspectos comunes en lo relativo al posicionamiento de
las fibras. La técnica básica utiliza ranuras en V realizadas en distintos materiales,
tanto duros como blandos.
En el caso de materiales blandos es posible realizar empalmes entre fibras de
diferente diámetro, ya que el material se deforma para hacer coincidir los centros
de ambos núcleos. El método usual de alineamiento que se utiliza es el fijo
(alineamiento pasivo). Dado que ninguno de los dos métodos utiliza fusión, el
posicionamiento de las fibras depende de la precisión del substrato y de su
evolución con el tiempo. La clave se basa en un substrato preciso de baja pérdida
y con fiabilidad a largo plazo. Existen multitud de materiales propuestos, tales
como silicio, metales, plásticos y acero. Cuando el coeficiente de dilatación
térmica del substrato es similar al de las fibras de sílice, resulta fácil eliminar la
variación de las pérdidas con la temperatura y asegurar una fiabilidad a largo
plazo.
48
Figura.2.17: Alineamiento de fibras mediante ranuras en V: substratos duro y
blando.
Figura 2.18: Empalme mecánico.
Una unión mecánica utiliza una fuerza mecánica para mantener el alineamiento
de las fibras, por lo que existe la posibilidad de volver a conectarse. No
obstante, resulta generalmente bastante difícil en comparación con un conector
óptico. Por otra parte, una unión adhesiva utiliza un material adhesivo para
cumplir la función de mantener alineadas las fibras.
49
En este sentido es similar a un empalme por fusión, dado que tiene la
característica de ser permanente. Así pues, un empalme mecánico es similar a un
conector óptico, mientras que un empalme adhesivo es similar a un empalme por
fusión. En las figuras se muestran algunos ejemplos de empalmes mecánicos y
adhesivos realizados con diversos materiales.
Figura.2.19: Empalme de múltiples fibras utilizando varillas de cristal y adhesivos.
Figura.2.20: Empalme mecánico mediante abrazadera y varilla.
50
Figura.2.21: Empalme mecánico mediante abrazadera y ranuras en plástico.
Empalmes por fusión.
Empalme de fibras por fusión directa. Existen diversos métodos de empalme de
fibras ópticas por fusión directa, todos ellos clasificados en base al tipo de fuente
de calor utilizada: una descarga eléctrica, un láser gaseoso o una llama.
Los métodos de empalme por fusión directa utilizan una fuente de calor para
fundir y unir las fibras ópticas. A diferencia de otros métodos que utilizan
materiales de adaptación o adhesivos, en este caso no existe ningún otro
material más que la propia fibra en la región del empalme.
Por lo tanto, este método posee inherentemente bajas pérdidas por reflexión y
alta fiabilidad. El procedimiento de empalme de fibras por fusión utilizando
descarga.
51
Figura.2.22: Empalmadora y diagrama de empalme por fusión.
2.5.3.4 Protección del empalme.
Generalmente la cubierta de las fibras se elimina previamente a la realización
del empalme. Durante el proceso consistente en eliminar las cubiertas, cortar las
fibras y situarlas en la máquina empalmadora, e incluso en el proceso de
calentamiento, se producen grietas en las fibras que debilitan su resistencia. La
resistencia de las fibras tras realizar un empalme se reduce en un 10%
aproximadamente, por lo que se hace necesaria la posterior protección de la zona
tratada.
A la hora de seleccionar un método de protección se deben considerar factores tales
como: fiabilidad (variación de las pérdidas de empalme y rotura), facilidad de manejo
y coste. Cuando el método de protección o su diseño no es bueno, las pérdidas del
empalme sufren gran variación con la temperatura.
Si por el contrario se realiza de forma adecuada, las pérdidas varían tan sólo 0,02
dB para rangos de temperatura desde -30 ºC hasta +60 ºC.
52
De entre los distintos métodos de protección utilizados destacan: una ranura con
forma de V de plástico con cubierta, un par de láminas de cristal cerámico, un tubo
que se contrae con el calor junto con una varilla de acero o un molde de plástico.
Finalmente, para la sujeción se utilizan como adhesivos una reacción química, la
fundición del material o resinas fotosensibles.
2.5.3.5 Realización de un Empalme.
Preparación de las puntas de la fibra.
Para comenzar con la preparación se corta el cable dejando la longitud apropiada
de acuerdo al tipo de empalme a realizar. Desde el extremo del cable se mide
una longitud de 1.5m, se efectúa un corte en forma circular y transversal al cable
en todo el espesor de la cubierta externa. Las cintas de ligadura y envoltura
del núcleo se cortan, y una vez eliminado el compuesto de relleno se
procede a secar los tubos. Finalmente se procede a identificar las ataduras
que contienen las fibras.
Preparación de caja de empalmes.
Comprende las operaciones de apertura de la caja, remoción de bandejas,
selección de bocas de entrada y salida para los cables, remoción de obturadores
de bocas, etc. Se procede con la fijación de los cables, según se trate de un
cable cortado o una sangría para un empalme de derivación. En el caso de
cable cortado, se suplementa la cubierta del cable en el extremo, para lograr su
adaptación al tamaño de la brida de sujeción, sí el diámetro fuera menor al de la
brida, y se adaptará también a la altura de la boca de obturación. Se sujeta el
cable con la brida y se anclan las fibras y los elementos de refuerzo. En caso
de existir más cables se repetirán las operaciones detalladas. Sí se hiciera un
empalme con sangría, se retirarán tres metros de cubierta externa e interna
evitando dañar los tubos, usando el pelador de cubierta. Se cortarán del mismo
53
modo las fibras a 30cm. y se trenzarán. Los dispositivos que servirán de
fijación a los tubos de fibras sin cortar, los acondicionamos luego en el interior.
Ejecución y cierre de empalmes por sistema de fusión.
Antes de proceder al empalme de las fibras, distribuimos uniformemente los
tubos en las bandejas. Se eliminan hasta unos 2cm. hasta el punto de fijación en
la bandeja, removiendo por lo menos 20cm. y dejando las fibras al
descubierto con su primera protección. Se realiza la limpieza de las fibras con
alcohol. Una vez fijados los tubos ejecutamos los empalmes por fusión.
Las fibras se cortan utilizando una cortadora de Fibra Óptica llama cleaver, que
asegura una buena calidad de corte. Se colocan las fibras dentro de la máquina
de empalmar para lograr la alineación correcta, tomando como referencia el
núcleo de la fibra. El equipo mencionado permite esta precisa alineación,
utilizando ópticas de aumento. El empalme es asistido a su vez por una cámara
controlada por computadora y un procesado de imagen, de esta manera se
asegura la calidad final del mismo. Una vez unida, se coloca una manga
termocontráctil o tubito de soporte, en las partes desnudas de la fibra
empalmada. El equipo se encarga también de contraer esta manga, a través de un
horno dispuesto en el frente del mismo. También realiza un test de
tracción. El empalme es sometido a 200gr. de tracción para comprobar su
robustez. Este procedimiento se pude ver ilustrado paso a paso a continuación:
54
a)
Figura 2.9: Con unas pinzas especiales (125μ) se pela unos 5cm de coating
(color).
b)
Figura 2.9.1: Se limpia la fibra con un papel suave humedecido con alcohol
isopropílico.
55
c)
Figura 2.9.2: Se corta la fibra a unos 8 a 16mm con un cutter o cleaver, con hoja
de diamante, apoyando la fibra dentro del canal, haciendo coincidir el fin de la
cubierta con la división correspondiente a la medida.
Una vez cortada, la fibra no se vuelve a limpiar ni tocar.
d)
Figura 2.9.3: Cuidando que la fibra no conecte con nada, se introduce en la
zapata de la empalmadora, sobre las marcas indicadas.
56
Repetir el procedimiento con la otra fibra.
e)
Figura 2.9.4: En el display se verán las dos puntas, pudiéndose observar si el
ángulo es perfectamente recto, sino fuera así, la maquina no nos permite
empalmar.
f)
Figura 2.9.5: Presionando el botón de empalme, estando la empalmadora
ajustada en automático, la misma procederá a alinear en los ejes X y Y, y acercar
las puntas a la distancia adecuada.
57
g)
Figura 2.9.6: Una vez cumplido esto, a través de un arco eléctrico dado entre dos
electrodos, aplicara una corriente de profusión durante el tiempo de fusión, y
luego una corriente de fusión durante el tiempo de fusión.
h)
Figura 2.9.7: Luego hará una estimación (muy aproximada) del valor de
atenuación resultante.
58
Acondicionamiento y cierre de las cajas de empalmes.
Se disponen las fibras respetando un orden según la codificación y comenzando
desde el punto más alejado de la bandeja. Se enrolla la fibra en los discos de la
bandeja en su totalidad. Una vez que se haya completado la tarea de
ordenamiento para cada uno de los empalmes se procede al cierre de la caja. Se
coloca un elemento higroscópico antes de cerrar (Silica Gel).
Se asegura un cerrado hermético antes de proceder al ajuste de los tornillos de
fijación. Hay que verificar que se encuentren selladas también las bocas de cables
no utilizados.
Sellado de cables en ductos y en cajas de empalme.
El ducto por donde sale el cable debe sellarse para evitar que a través de él
pueda ingresar agua a la cámara o viceversa. Esto se logra con un termo
contraíble según el siguiente procedimiento:
Con cintas abrasivas se lijan el extremo del ducto y el cable en la zona donde se
situará el termo contraíble, para mejorar la adherencia y se debe hacer en forma
transversal porque de lo contrario se formarían canaletas longitudinales por donde
podría circular agua.
Sobre el cable, y entrando 1cm aprox. en la zona del termo contraíble (según
marca azul) se coloca el papel de aluminio autoadhesivo provisto con la caja, que
servirá de pantalla térmica para no quemar el cable. Este papel se alisa con un
elemento romo, como el mango de un destornillador, para quitarle los pliegues
que podrían formar también canales de entrada del agua.
59
Figura 2.10: Ilustración de las zonas de lijado para el sellado.
Luego se desplaza el termo contraíble sobre el ducto y con una pistola de aire
caliente se le cierra, moviendo la pistola permanentemente para no sobrecalentar
el termo, el ducto o la fibra. Se comienza desde el centro hacia un extremo hasta
que cierre y llegue a asomar el pegamento, y luego hacia el otro extremo,
expulsando de esta manera el aire hacia fuera.
Figura 2.11. Colocación del termo contraíble.
60
El termo posee unos pigmentos verdes que al oscurecerse indicarán que ya se ha
alcanzado la temperatura adecuada y máxima para cerrarlo y para derretir el
pegamento. No debe seguir calentándose una zona oscurecida.
Figura 2.12. Representación del cambio de coloración de los pigmentos verdes
que indican el correcto vulcanizado del termo contraíble.
Para el ingreso del cable a la caja de empalme debe realizarse lo mismo, y en el
caso haber dos cables en una misma entrada se utilizará un clip con pegamento
para formar un 8 en el termo como se ve en la siguiente figura.
61
Figura 2.13. Sellado de la entrada a la caja de empalme.
2.6 El OTDR en Fibra Óptica.
2.6.1 OTDR - Reflectómetro Óptico.
Este es el elemento de prueba utilizado para la medición de las propiedades del
cable de fibra óptica. Cada medición se entrega con un informe y el protocolo
correspondiente. Para probar las fibras en una dirección, conectamos el OTDR a
un extremo de la fibra óptica para adquirir una lectura que proveerá información
sobre la continuidad del tramo de fibra, sobre la pérdida en cada empalme, la
pérdida total (punta a punta), la atenuación característica de cada segmento de
fibra en la red y la reflectancia de empalmes o conexiones, etc.
Como regla general, todas las mediciones reflectométricas se llevan a cabo
en las ventanas de 1310nm y 1550nm. Las mediciones en la segunda ventana,
permiten la evaluación de la instalación, mientras que la que se llevan a cabo en
la tercera ventana demostrarán el impacto de las tensiones residuales y
curvaturas en la fibra, lo que permite detectar defectos en la instalación. La
tolerancia en la longitud de onda de trabajo del equipo es de 35nm para la
62
segunda y tercera ventana. Cuando se analizan atenuaciones, las mismas son
llevadas a cabo en ambas direcciones donde el valor real será la media aritmética
en ambas direcciones. Si no conocemos el valor del índice de refracción, el valor
adoptado es 1.4650.
2.6.1.1 Aceptación del empalme.
Se entiende por sección a toda longitud de cable óptico comprendido entre dos
terminaciones a nivel del distribuidor de fibra óptica o Patch Panel. La pauta de
aceptación debe ser respetada para cada fibra óptica a nivel de sección. El valor
de atenuación medio de todos los empalmes de fibra óptica no puede superar los
0.15dB.
El valor máximo de atenuación aceptado por empalme es de 0.2dB. Si el valor de
atenuación del empalme resulta mayor de 0.2dB, el mismo se rehace hasta un
máximo de tres intentos.
Todas las medidas de atenuación se efectúan en las longitudes de onda de
1310nm y 1550nm y en ambos sentidos, se considera como valor absoluto de
pérdida el promedio obtenido en ambas mediciones.
2.6.1.2 Medición de pérdida total.
La pérdida total de cada sección (A), para cada fibra óptica deberá satisfacer la
siguiente ecuación:
A < aL + n(E)*a(E) + n(C)*a(D). …………………………(5)
63
Estos símbolos equivalen a:
A: Atenuación total en el tramo.
a: Atenuación nominal de la fibra a la longitud de onda especificada (dB/km).
L: Longitud óptica total del tramo.
n(E): Número total de empalmes.
a(E): Valor medio de atenuación por empalme (dB).
n(C): Número de conectores.
a(D): Atenuación en la conexión a causa del distribuidor (dB). donde:
a = 0.22dB/km a 1550nm.
a(E) = 0.15dB.
a(D) = 0.8dB ó 0.7dB según corresponda.
2.6.2 Medición de pérdidas en los empalmes.
2.6.2.1 Atenuación por tramo.
Es debida a las características de fabricación propia de cada fibra (naturaleza del
vidrio, impurezas, etc.) y se mide en dB/Km, lo cual nos indica cuántos dB se
perderán en un kilómetro.
Figura 2.23: Medición de la pérdida por inserción.
64
2.6.2.2 Atenuación por empalme.
Cuando empalmamos una fibra con otra, en la unión se produce una variación del
índice de refracción lo cual genera reflexiones y refracciones, y sumándose la
presencia de impurezas, todo esto resulta en una atenuación. Se mide en ambos
sentidos tomándose el promedio. La medición en uno de los sentidos puede dar
un valor negativo, lo cual parecería indicar una amplificación de potencia, lo cual
no es posible en un empalme, pero el promedio debe ser positivo, para resultar
una atenuación.
Figura 2.24: Medición de empalmes promediados.
En algunos casos, la atenuación de un tramo de FO es tan baja que en el final
del mismo la señal óptica es demasiado alta y puede saturar o dañar el receptor.
Entonces es necesario provocar una atenuación controlada y esto se hace con la
misma empalmadora, con la función de empalme atenuado. Se pueden ver todos
los causales de atenuación geométrica.
65
Figura 2.25: Representación de atenuaciones controladas.
Entonces, para realizar empalmes con bajas atenuaciones, el equipo alinea los
núcleos de ambos extremos de la fibra de tal modo que se evite la generación de
ángulos en la posición de estos.
66
CAPÍTULO III
3. Programación del OTDR.
3.1 ¿Qué es el OTDR?
Un Reflectómetro Óptico en el Dominio del Tiempo OTDR (Optical Time Domain
Reflectometer) es un equipo que realiza mediciones utilizando pulsos de luz que
son enviados por una fibra óptica, a una λ deseada (ejemplo 3ra ventana:1550
nm), para luego medir sus “ecos”, o el tiempo que tarda en recibir una reflexión
producida a lo largo de la misma por eventos originados en distintos puntos de la
misma.
Como regla general, todas las mediciones reflectométricas se llevan a
cabo en las ventanas de 1310nm y 1550nm. Las mediciones donde interviene
la segunda ventana, permiten la evaluación de la instalación, mientras que las
llevadas a cabo en la tercera ventana demostrarán el impacto de las tensiones
residuales y curvaturas en la fibra, lo que permite detectar defectos en la
instalación. La tolerancia en la longitud de onda de trabajo del equipo es de
35nm para la segunda y tercera ventana. Cuando se analizan atenuaciones, las
mismas son llevadas a cabo en ambas direcciones donde el valor real será la
media aritmética en ambas direcciones. Si no conocemos el valor del índice de
refracción, el valor adoptado es 1.4650.
67
El OTDR envía un pulso de luz de corta duración de la fibra bajo prueba y realiza
una medición, en función de tiempo, la señal óptica retro-dispersada. A medida
que el pulso óptico se propaga a lo largo de la fibra, parte de su energía es retro-
reflejada (reflejada en la dirección opuesta a la del haz incidente) debido en gran
medida a la dispersión de Rayleigh y a las reflexiones de Fresnel. Las
características del haz retro-dispersado permiten determinar la magnitud y
localización de eventuales zonas de pérdidas a lo largo de la fibra.
Una de las aplicaciones del OTDR es la de determinar la distancia a la que se
producen dichos eventos y la naturaleza de los mismos. En realidad este mide los
tiempos que tarda en llegar un pulso reflejado desde el punto donde produce la
reflexión a la entrada del instrumento, luego este tiempo lo convierte a distancia.
Una curva de atenuación típica de un cable de fibra óptica como el que se
observa en la figura 3.1, presenta tres tipos de características: líneas rectas
causadas por el efecto de dispersión de Rayleigh, picos causados por reflexiones
discretas, reflexiones de Fresnel, causadas por conectores y empalmes, y por
último escalones que pueden ser positivos o negativos por curvatura o doblados.
Los conectores y cortes, producen un cambio en el índice de refracción en el
cable denominandolos eventos reflectivos. Éste fenómeno se observa en la curva
de atenuación, a manera de picos sobreimpuestos a la señal dispersada. Los
eventos no reflectivos, como curvaturas o uniones por fusión, solo presentan
perdidas por inserción, donde parte de la potencia óptica es reflejada a través del
revestimiento de la fibra.
De tal manera que el principio de su funcionamiento se basa en el
aprovechamiento de 2 cualidades de la fibra: Esparcimiento de Rayleigh y
Reflexión de Fresnel.
68
Figura 3.1: Curva de atenuación para un cable de fibra óptica.
3.2 Principios de Funcionamiento.
3.2.1 Dispersión de Rayleigh.
Debido a que el material de las fibras no es homogéneo y al estar sus partículas
distribuidas aleatoriamente la luz tiende a dispersarse en todas direcciones. El
esparcimiento o dispersión de Rayleigh se debe a fluctuaciones de concentración
y densidad, burbujas en el material, inhomogeneidades y fisuras o imperfecciones
de la guía de ondas por irregularidades del núcleo y revestimiento. En este caso
se produce una dispersión de la onda electromagnética (como en el caso de las
ondas de agua chocando con un obstáculo) que se traduce en una atenuación de
la onda incidente.
69
Figura 3.2: Dispersión de Rayleigh.
La dispersión de Rayleigh es un fenómeno que se manifiesta en la naturaleza
cuando un haz de luz choca contra una molécula del aire o en otro medio y este
se dispersa en todas las direcciones alrededor de dicha molécula.
Es importante el largo de onda a utilizar en el momento de la exploración; ya que
se obtendrán resultados diferentes en cada ventana de operación, debido a las
distintas atenuaciones en cada una de ellas.
Figura 3.3: Atenuación por dispersión de Rayleigh a distancia λ.
70
3.2.2 Reflexión de Fresnel.
Son las reflexiones producidas al pasar la luz de un medio a otro, por ejemplo, en
conectores y empalmes.
Se produce en los extremos de las F.O. debido al cambio de índice de refracción
entre el exterior y el núcleo. Se tiene un valor de reflexión del 3,7%, es decir que
la potencia reflejada está 14 dB por debajo de la potencia incidente. Es válido
cuando el corte del extremo de la F.O. es perfectamente perpendicular. De lo
contrario, la reflexión disminuye casi a 0% cuando el ángulo llega a 6°. Para
disminuir esta reflexión se suele colocar un medio adaptador de índice de
refracción. Muchas veces se usan materiales epoxi de idénticas características
para unir sólidamente los elementos.
Figura 3.4: Reflexión de Fresnel.
Sucede cuando hay un cambio de índice de refracción en la fibra.
La potencia reflejada está dada por.
71
……………………….……... (1)
3.3 Parámetros principales de un OTDR.
3.3.1 Rango dinámico.
En el OTDR, estos eventos se detectan como un brusco aumento de la potencia
recibida, seguido de una caída (porque la potencia transmitida a partir de ese
punto es menor). Algunos OTDRs presentan problemas de saturación en el
detector cuando captan en exceso de señal procedente de un evento que
presenta una alta reflexión, lo que indica que el problema es especialmente grave
principalmente cuando el evento se encuentra cerca de la fuente emisora.
Figura 3.5: Determinación del Rango Dinámico de Reflexión (RDR).
El Rango Dinámico de Reflexión (Reflective Dynamic Range, RDR) se define
como la relación entre la potencia reflejada en un evento reflexivo, cercano al
conector del panel frontal del OTDR, y la potencia de ruido del sistema. (El
nivel de ruido del OTDR está relacionado con el ruido de la corriente de
72
oscuridad del detector), este parámetro determina el rango sobre el cual el OTDR
puede realizar medidas de la reflexión producida en ciertos elementos
reflexivos como pueden ser los conectores, acoples mecánicos etc; la medida
del RDR ayudará a determinar si el instrumento es capaz de realizar capturas
precisas en unas condiciones determinadas.
3.3.2 Rango dinámico de scattering.
El Rango Dinámico de Scattering (RDS) es el parámetro que típicamente se
asocia con el rango dinámico de un OTDR. Se define como la relación (en dB)
entre la señal “retrodispersada” en el conector del panel frontal del OTDR y el
nivel de ruido del instrumento.
Figura 3.6: Determinación del Rango Dinámico de Scattering (RDS).
El RDS resulta muy similar al “Rango de Medida” que determina la atenuación
máxima que puede existir entre el instrumento y el evento que se quiere
caracterizar, si se desea que el OTDR realice una medida precisa.
73
3.3.3 Zona Muerta.
Se denomina Zona Muerta (Dead Zone, DZ) o “Resolución de eventos” a la
distancia a partir de la cual se comienza a distinguir entre dos eventos próximos,
así se tienen dos eventos reflexivos muy cercanos, a una distancia crítica
inferior a la de Resolución del OTDR, puede que la señal causada por el
primer evento no haya finalizado cuando la del segundo empieza a ser
significativa. El resultado es que ambos eventos se confunden. Este parámetro
puede ser muy importante dependiendo de la aplicación, por decir, si se desea
medir y caracterizar una red de fibra óptica en una oficina, donde las
distancias entre conexiones pueden ser muy cortas, será necesario un
instrumento con una DZ muy pequeña. Por el contrario, si la red que se desea
medir es un enlace de larga distancia, donde los empalmes o conexiones se
sitúan a varios kilómetros unos de otros, el parámetro será de poca importancia.
3.3.4 Coeficiente de atenuación.
Además de los eventos puntuales que producen pérdidas en localizaciones
específicas, la radiación que atraviesa una fibra óptica experimenta una
atenuación constante, que procede de varias causas. Las dos más importantes
son la reflexión difusa o scattering Rayleigh, y la absorción.
La señal base descendente que detecta el OTDR se debe a la retrodispersión,
es decir, la parte de la reflexión difusa que se propaga en sentido contrario al
de la transmisión. Dicha radiación, en ausencia de otros factores, equivale
formalmente a la que se recibiría de un conjunto infinito de emisores situados
homogéneamente por toda la fibra. La potencia recibida de cada tramo
diferencial irá disminuyendo a medida que el tramo está más lejos de la fuente,
por dos razones:
74
La potencia retrodispersada es proporcional a la potencia incidente. Ésta se
va atenuando al atravesar la fibra.
La potencia retrodispersada, a su vez, se va atenuando durante el
camino de vuelta hasta el receptor.
Los dos fenómenos, como puede verse, se deben a la atenuación, en una
pequeña señal, la atenuación se puede considerar lineal en todo el trayecto de ida
y vuelta. En esas condiciones, la radiación recibida sufre una atenuación
equivalente a un camino doble, puesto que pasa dos veces por el mismo tramo
de fibra. Como ya se comentaba en la introducción a la práctica, los OTDR, en
general, corrigen esta doble atenuación, y presentan una escala en pantalla que
equivale a un solo paso.
La atenuación, expresada en dB/km, se calcula directamente midiendo la
pendiente del tramo. Aunque no es un método extremadamente preciso, resulta
muy útil por su resolución temporal. Por ejemplo, sirve para detectar tramos
defectuosos en tendidos, o para decidir si una atenuación anómala se debe a un
tramo en mal estado o a un defecto puntual dentro del mismo tramo.
Otro parámetro utilizado para especificar la calidad de un OTDR, es la “zona
muerta de atenuación” o Zona Muerta de Pérdida de Medición (Loss-
Measurement Dead Zone, LMDZ). Se define como la distancia tras un evento
durante la cual no se puede obtener información de la señal del OTDR, debido a
limitaciones en el ancho de banda o a saturación del receptor. El parámetro está
relacionado con el anterior, aunque aquí se hace referencia a la medición del
segundo evento.
75
Figura 3.7: Parámetros de caracterización de zonas muertas en un evento.
3.3.5 Identificación de Ecos.
En sistemas ópticos con varios elementos reflexivos, parte del pulso del láser
puede reflejarse más de una vez antes de volver al OTDR, cuando esto sucede
se producirá una forma de onda artificial denominada ECO.
Figura 3.8: Generación de ecos entre dos eventos reflexivos.
76
Los ECOS son más frecuentes en OTDRs multimodo con un gran rango dinámico
y siempre que se produzcan eventos muy reflexivos.
En una forma de onda, los dos primeros eventos reflexivos nunca pueden ser
ECOS ya que se necesitan al menos dos eventos de este tipo para generar
ECO. Otro rasgo característico de un ECO es que no lleva pérdidas asociadas
en la forma de onda.
Existen OTDRs dotados de la capacidad de detectar automáticamente eventos
reflexivos (mediante algoritmos) y determinar cuáles de ellos son ECOS.
3.3.6 Identificación de Fantasmas.
Otra forma de onda falsa es la conocida como fantasmas, es muy similares a los
ecos pero ocurren por razones muy diferentes.
Los fantasmas se deben a una selección incorrecta de los parámetros de
medida, en concreto a una frecuencia de repetición del pulso demasiado
alta, si es así puede suceder que la reflexión al final de la línea de un pulso
no haya llegado al detector cuando se lanza el siguiente pulso. En ese
momento se inicia una nueva adquisición de datos y la reflexión del final de línea
se solapa con la retrodispersión del segundo pulso y aparece como un evento
reflexivo.
Cuando un evento se desplaza de posición o desaparece cuando se cambia el
rango de medida, se le puede identificar como un FANTASMA y no como un
ECO. Estos últimos son independientes de los parámetros de adquisición, sii
aparece un fantasma durante una adquisición, se debe seleccionar una repetición
de pulso más baja para eliminarlo.
77
Figura 3.9: Ejemplo de reflexión fantasma.
3.3.7 Ganancia Aparente.
Otro fenómeno incomprendido en un gráfico OTDR es la ganancia, la cual es una
pérdida aparente negativa en un evento donde hay un cambio en el rendimiento
óptico. Esto es generalmente debido a una falta de coincidencia entre el índice de
refracción de dos fibras empalmadas o a la conexión de una fibra multimodo de
50µm con una fibra de 62.5µm. Este tipo de evento presenta a menudo una
pérdida excesiva en la otra dirección.
3.4 Graficas de un OTDR.
El OTDR muestra diferentes gráficas para los diferentes eventos que suceden en
una fibra, a continuación se mostrarán graficas generadas por OTDR con los
posibles eventos que ocurren en una fibra. La importancia del OTDR al
mostrarnos sucesos, es que podemos ver qué es y dónde se localizan las
78
posibles fallas dentro de un cable de fibra óptica, una fibra única genera la
siguiente grafica (Figura 3.10) se puede apreciar el nivel de potencia ligeramente
decreciente (atenuación) y las fuertes reflexiones al principio y final de la fibra.
Figura 3.10: Traza del OTDR con solo una reflexión de inicio y otra de fin.
La siguiente grafica (Figura 3 . 1 1 ) muestra un enlace completo, por
e jemplo, el que se puede dar entre dos ciudades en el cual se puede apreciar la
atenuación y el ruido al final de la fibra.
Figura 3.11: Grafica con eventos entre 2 puntos.
La siguiente gráfica (Figura 3.12) es sumamente importante, ya que nos muestra
79
la reflexión que hay ante un conector o principio de la fibra, la cual llamaremos
“pulso de entrada”.
Figura 3.12: Reflexión por inserción (pulso de entrada).
Para complementar la figura anterior, la siguiente grafica (Figura 3.13) nos
muestra lo que es el final de una fibra, es una reflexión muy similar a la de inicio,
esta reflexión le llamaremos “pulso de salida”.
Figura 3.13: Reflexión por fin de fibra (pulso de salida).
También es importante mostrar cuando sucede una ruptura, la siguiente grafica
muestra lo que pasa (Figura 3.14), como se puede ver como prácticamente ya no
80
hay nada más a partir de la pendiente, tiene una pérdida total hasta la zona de
ruido.
Figura 3.14: Ruptura de una fibra.
Hay otros sucesos como empalmes, conectores y fisuras, pero en sí, de las
mediciones que se realizaron, únicamente nos interesan el pulso de entrada y el
de salida, a expensas de que hubiera un suceso adicional en la fibra. Las
siguientes gráficas muestran diferentes tipos de sucesos. En la gráfica (Figura
3.15), el pulso que se aprecia es la reflexión causada por un conector y las líneas
punteadas muestras la atenuación, en la segunda gráfica (Figura 3.16) vemos la
pérdida o atenuación que hay en un empalme por fusión. Hoy en día los
empalmes por fusiones son tan eficientes que no se alcanzarán a notar. En la
tercera gráfica (Figura 3.17) se aprecia un empalme por fusión, sin embargo, el
cambio de características de la segunda fibra favorece en una ganancia de
energía. En la cuarta gráfica (Figura 3.18), el pulso que se aprecia es una
pequeña reflexión causada por una fisura y por consiguiente viene una gran
pérdida de energía. Finalmente en la gráfica (Figura 3.19), apreciamos otra forma
de medir el inicio de una fibra, conectando un cable intermediario del OTDR al
comienzo de la fibra, de forma que podamos apreciar mejor las primeras muestras
del comienzo de una fibra.
81
Figura 3.15: Reflexión por conexión.
Figura 3.16: Perdida por empalme por fusión.
82
Figura 3.17: Ganancia por empalme por fusión.
Figura 3.18 Fisura en una fibra.
83
Figura 3.19: Medición de inicio de fibra con un cable auxiliar.
3.5 Ancho de pulso y resolución.
Como se comentó antes el OTDR funciona emitiendo pulsos de luz repetidos, con
una duración igual cada pulso, la elección del ancho de pulso adecuado es básica
para obtener los mejores resultados de una medición, el hecho de escoger mal un
pulso para determinada distancia puede hacer que perdamos de vista sucesos en
la gráfica.
Un pulso cortó, nos puede brindar una mayor resolución, sin embargo al realizar
una medición dinámica (mayor alcance) con un pulso cortó, corremos el riesgo de
tener mucho ruido en la medición.
En contra parte, si lo que queremos es hacer una medición de gran distancia, un
pulso largo es lo que nos vendría bien, pero hay que tomar en cuenta que al
promediar las mediciones, pasará más tiempo y por consiguiente la resolución
será menor. Dependiendo de la medición que se quiera realizar, ya sea alcance
dinámico o resolución, usaremos un pulso largo o uno corto, respectivamente.
84
Si queremos medir el final (la distancia) de una fibra, no nos importa lo que
suceda en el camino, utilizaremos un pulso largo; pero, si lo que queremos es ver
qué pasa en el empalme de una fibra que hay entre un servidor y un ruteador por
ejemplo, usaremos un pulso corto, para ver detalle exacto a cortas distancias.
Las siguientes gráficas muestran 2 mediciones, pulso corto y pulso largo
respectivamente:
Figura 3.21: Traza con pulsos cortos.
Figura 3.22: Traza con pulsos largos.
85
3.6 Aplicaciones del OTDR
Caracterización de carretes de fibra óptica:
Uno de los parámetros más importantes es el factor de perdidas/atenuación (α).
Pues bien, mediante el OTDR no solo se puede obtener su magnitud, sino que
proporciona un diagrama de distribución de las pérdidas a lo largo de toda la fibra.
Caracterización de los componentes de un sistema de enlace:
Se puede utilizar también para caracterizar las pérdidas de distintos componentes
pasivos; tales como conectores (≈ 0.5 dB), empalmes (≈ 0.1 dB), acopladores o
filtros.
Detección de fallos:
La aplicación principal, es la realización de la medida para la localización de fallas
entre dos extremos de una fibra óptica, esto se realiza utilizando esté en un
extremo de la fibra de tal modo que se emite una señal que permite encontrar con
gran precisión la localización del lugar donde se generan la mayor cantidad de
pérdidas a lo largo de la misma en cualquier punto. Por lo tanto, el OTDR es
fundamental para realizar labores de mantenimiento.
Sistema Remoto de Prueba de Fibra (RFTS):
Son sistemas de monitoreo para fibras ópticas, con la finalidad de reducir el
impacto de las posibles fallas que puedan afectar a una red de
telecomunicaciones por fibra, pudiendo prevenir futuros fallos. Un RFTS, en
conjunto con equipos de pruebas y reflectometros ópticos en el dominio del
tiempo (OTDR), determina el lugar de las degradaciones y fallas en los enlaces.
La implementación de un sistema de monitoreo eficiente implica actualmente
86
costos excesivos, por la cantidad de equipos necesarios, y el soporte añadido
para conseguir que funcione correctamente.
Uso en fibras oscuras y activas:
Con fibra oscura se hace referencia a los circuitos de fibra óptica, que han sido
desplegados por algún operador de telecomunicaciones, pero no están siendo
utilizados actualmente. Evidentemente, fibra activa (o iluminada) será aquella que
si se usa.
El porcentaje de fibra oscura en relación a la fibra instalada es enorme y suele
deberse al sobredimensionamiento de las redes por parte de los operadores de
telecomunicaciones, ya que los gastos para montar el cableado (zanjas,
canalizaciones) son elevados. En otros casos, los menos, se debe a que por
algún fallo las fibras se han quedado “a oscuras”.
Con el OTDR se puede comprobar si la fibra oscura está en condiciones de entrar
en funcionamiento. O si ya está operativa, donde se ha producido el fallo y de qué
tipo es.
87
CAPÍTULO IV
4. Detección de fallos y pruebas de caracterización con un OTDR
Los OTDR pueden realizar una evaluación de una sola fibra óptica o a toda una
cadena de fibra óptica. Además, se puede observar directamente las pérdidas y la
distribución de los eventos de una cadena de fibra óptica.
Las herramientas de un OTDR verifican la calidad de transmisión de la fibra óptica
por medio de la medición de la retrodispersión. Las organizaciones normativas como
la International Telecom Union (ITU) define la retrodispersión como un medio eficaz
de análisis para medir las pérdidas que ocurren en la fibra óptica. La retrodispersión
es además la única manera eficaz de realizar la inspección del conector, la cual
puede aplicarse para medir la longitud de la fibra óptica.
Estas herramientas son fáciles de usar, pequeñas y compactas con pantallas LCD
grandes e interfaces gráficas. Con ellas se puede guardar y transferir los datos de
curvas de medición a una computadora o Laptop mediante el uso del software
especializado.
88
Aplicaciones básicas:
• Medir la longitud de fibras ópticas y cables.
• Medir la distancia entre dos puntos en fibras ópticas y cables.
• Localizar fallos y rupturas de fibras ópticas y cables.
• Mostrar la curva de distribución de pérdidas en fibra óptica y cable.
• Medir el coeficiente de atenuación de fibras ópticas y cables.
• Medir las pérdidas entre dos puntos en fibras ópticas y cables.
• Medir las pérdidas de uniones o empalmes.
• Medir la reflexión en los eventos reflexivos en fibras ópticas y cables.
Para un evento específico (calidad de transmisión modificada debido a fallos
causados por empalmes por fusión, conectores, dobleces, etc.), se pueden realizar
las mediciones siguientes:
• Para cada evento: Distancia, pérdida y reflexión.
• Para cada sección de fibra óptica: Longitud y pérdidas en dB o dB/unidad
de longitud
• Para toda la cadena de fibra óptica: Longitud y pérdida de dB.
Características adicionales de los OTDR:
• Pantalla LCD grande con ajuste de contraste automático o manual.
• Fácil operación con pantalla gráfica para trazos.
• Función de almacenamiento de trazos.
• Puertos USB para la carga de datos.
• Software para análisis e informes de datos almacenados previamente.
• Función de apagado automático para conservar la vida útil de la batería.
• Fuente de alimentación eléctrica de CC/CA.
89
4.1 Ejemplo de la interfaz de un OTDR
Para ejemplificar este capítulo de la tesis se tomó como referencia el OTDR
GREENLEE 920XC-20C, cabe mencionar que el principio de funcionamiento
de todos los OTDR es igual solo varían modelos e interfaces.
Figura 4.1: Panel deinterfaz
1. Indicador de carga: Al encenderse, indica que la alimentación eléctrica
de medición está cargando.
2. Indicador de potencia: Al encenderse, indica que la alimentación eléctrica
de medición está activa.
3. Conector de potencia de CA: Los requisitos del conector del adaptador
de potencia son 13,8 V CC a 1,2 A.
4. Puertos de transferencia de datos: Los puertos USB y RS-232 son interfaces
para transferir los trazos guardados en el instrumento a una computadora.
90
5. Salida de fibra óptica para OTDR y Localizador visual de fallos o VLS (Por
sus siglas en inglés): El conector se usa para la interfaz OTDR.
6. Precaución con el láser invisible: No mire directamente hacia la salida óptica ni
fije la vista en el haz láser.
4.1.1 Funciones del teclado.
Figura 4.2:Teclado.
1. On/Off: Oprima para encender y apagar el instrumento.
2. Run/Stop:
• Bajo GUI, oprima para comenzar la medición.
• Mientras realiza la prueba, oprima para detener la medición.
3. Enter:
• Bajo GUI, oprima para confirmar la operación actual.
• Úselo con la tecla Shift para navegar hacia abajo por los eventos en el listado.
4. Flechas (hacia arriba y hacia abajo):
• Mueva la barra de menús en la operación de menú.
• Resalte el icono a seleccionar.
• Ajuste el parámetro en la configuración de parámetros.
91
5. Flechas (hacia la izquierda y hacia la derecha):
• Seleccione el parámetro a ajustar en la configuración de parámetros.
• Mueva el marcador hacia la izquierda o hacia la derecha en la operación
de trazo.
• Pase la página mientras se encuentra en el submenú Help (Ayuda).
• Úselo con la tecla Shift para realizar alejamientos o acercamientos en el trazo
horizontalmente.
6. Flecha
• Lea el menú de Ayuda después del encendido.
• Anule la operación actual.
• Salga de la configuración del menú.
• Alterne entre las ventanas de información.
• Úselo con la tecla Shift para navegar hacia arriba por el listado de eventos.
7. Shift:
• Bajo GUI, oprima para devolver el trazo al tamaño original sin
ningún acercamiento o alejamiento.
4.2 Aplicación en mediciones.
Los OTDR muestran la potencia en relación con la distancia de las señales de
retorno. Se puede usar esta información para identificar las propiedades principales
de una cadena de fibra óptica.
4.2.1 Contenido de mediciones sobre el OTDR
• La ubicación del evento (distancia), el extremo o la ruptura de la cadena de
fibra óptica.
• Coeficiente de atenuación de la fibra.
• Pérdida de un evento único (por ejemplo, una unión óptica), o pérdida total desde
el extremo superior hasta el extremo.
92
• Distancia de un solo evento como la reflexión de conectores (o grado de reflexión).
• Automedición de pérdidas acumulativas de un solo evento.
4.2.2 Análisis de trazos del OTDR.
El análisis de trazos del OTDR es completamente automático. El trazo localiza:
• Eventos reflexivos de conexiones y de uniones mecánicas.
• Eventos no reflexivos.
• Extremo de fibra óptica.
• Por medio del escaneado del primer evento de pérdida que sea mayor queel
umbral extremo, identifica el extremo de la fibraóptica.
• Listado de eventos: Tipo, pérdida, reflexión y distancia del evento.
4.3 Pantalla de visualización.
Figura 4.3: Pantalla de OTDR
93
4.3.1 Ventana de trazo.
Esta ventana muestra el trazo después de una medición.
Figura 4.4: Ventana de trazo ycoordenadas.
Definición de trazo: Después de una medición, el diagrama de potencia de reflexiónaparecerá como una función de la distancia. Este diagrama se conoce con el nombrede trazo.
El trazo de un OTDR muestra los resultados de las mediciones en forma gráfica. Eleje “y” representa la potencia y el eje “x” representa la distancia.
4.3.2 Ventana de información.
Esta ventana contiene los parámetros de medición, el listado de eventos, el marcador
A/B, y los parámetros del análisis.
94
4.3.2.1 Parámetros del trazo de medición.
Los parámetros importantes de medición y análisis se muestran en la ventana
de información.
Figura 4.5: Parámetros de trazo de medición.
Figura 4.6: Parámetros de trazo de análisis.
95
Para obtener detalles de las definiciones y configuraciones de los artículos en la
Figura 4.5 (tiempo promedio, distancia de muestra, alcance, IOR, longitud de onda y
ancho de impulso) y también las definiciones de artículos en la Figura 4.6 (fecha,
umbral de reflexión, umbral no reflexivo, umbral extremo y coeficiente de dispersión),
4.4 Listado de eventos.
El listado de eventos indica la ubicación de los eventos inspeccionados. Los puestos
definidos aparecerán en el listado de eventos (por ejemplo, un evento no reflexivo
como un empalme por fusión o un evento reflexivo como un conector).
Figura 4.7: Listado de eventos.
96
• No.: Número de secuencia de eventos
• Cuatro tipos de eventos: extremo inicial, evento reflexivo, extremo de fibra y
evento de atenuación.
• Ubicación: Distancia desde el punto inicial hasta el evento.
• Reflexión: Magnitud de reflexión.
• Pérdida de ins.: Pérdida de inserción.
• Atenuación: Característica de atenuación desde un punto de evento hasta
el evento actual.
• Pérd. acum.: Pérdida acumulada, calculada desde el punto de inicio hasta
el evento actual.
4.4.1 Información del marcador A/B.
Se usa un marcador para marcar y analizar un solo evento, sección de trazo y
distancia. En la información del marcador (Figura 4.8) se mostrará la distancia, la
atenuación y la pérdida en un marcador o entre marcadores.
Figura 4.8: Información del marcador A/B.
97
Los parámetros siguientes se miden entre los marcadores A y B. Los cambios
en cualquiera de los marcadores cambiarán el registro consiguientemente.
• A-B: Distancia entre dos marcadores.
• Pérd. 2pt.: Pérdida entre dos marcadores; diferencia de potencia entre
dos marcadores.
• Aten. 2pt.: Atenuación entre 2 puntos de unidad de longitud.
4.4.2 Información de la fibra.
La información de la fibra incluye la atenuación total, longitud y pérdida de la
fibra probada (Figura 4.9).
Figura 4.9: Información de la fibra.
98
4.5 Menús e iconos de un OTDR.
Nota: Al momento de las mediciones todos los iconos del menú estarán
deshabilitados.
Configuración de parámetros:
Es necesaria la configuración correcta de parámetros para obtener mediciones
exactas.
Use las flechas para resaltar (es decir la configuración de parámetros en
la barra de menús), y después oprima Enter (Figura 4.10ª y 4.10 b). Oprimapara salir.
Figura 4.10: Configuración de parámetros.
99
Tabla 4.1 Iconos en el display de un OTDR.
100
4.6 Definición de parámetros y configuración manual de un OTDR.
Tabla 4.2: Defunción de parámetros de medición.
101
4.6.1 Configuración del alcance (Range).
Usualmente, el alcance se establece según la longitud real de la fibra óptica a fin de
asegurar la exactitud de la medición. Bajo el menú de configuración de parámetros
use para resaltar “Range” (Alcance). Oprima Enter para seleccionar un alcance
(Figura 3.11).
Figura 3.11: Configuración de alcance (Range).
Use para seleccionar un alcance apropiado. Oprima Enter para confirmar.
Notas:
• “Auto” significa medición automática. Al seleccionar esta función, el instrumento
selecciona automáticamente un alcance y un ancho de impulso adecuados para la
medición. El proceso de medición no requiere intervención alguna de parte del
usuario.
• “Auto” es el ajuste predeterminado.
102
4.6.2 Configuración del ancho de impulso.
La selección del ancho de impulso afecta el alcance dinámico y la resolución de la
medición. Con un ancho de impulso estrecho habrá una mayor resolución y una
menor zona muerta; sin embargo, se reducirá el alcance dinámico. Un ancho de
impulso amplio traerá consigo un mayor alcance dinámico y medirá
comparativamente una mayor distancia, pero aumentará la resolución y zona muerta.
Por lo tanto, los usuarios deberán seleccionar entre alcance dinámico y zona muerta.
Las opciones para el ancho de impulso cambiarán según el alcance de distancia
seleccionado. Bajo el menú de configuración de parámetros use para resaltar
“PulseWidth” (Ancho de pulso) Oprima Enter para seleccionar un valor (Figura 4.12)
Figura 4.12: Configuración de ancho de pulso.
103
Use para resaltar el ancho de impulso. Oprima Enter para confirmar. Notas:
• “Auto” es el ajuste predeterminado.
• Cuando el alcance se establece en “Auto”, la anchura de impulso se establecerá
automáticamente en “Auto”.
4.6.3 Configuración del tiempo promedio.
El tiempo promedio afectará directamente el SNR. Mientras más prolongado sea el
tiempo promedio, mayor será el SNR, al igual que el alcance dinámico. Por lo tanto,
al medir la fibra óptica de larga distancia, se recomienda seleccionar un tiempo
promedio prolongado a fin de analizar eventos en el extremo a larga distancia.
Bajo el menú de configuración de parámetros use p y q para resaltar “Avg. Time”
(Tiempo promedio). Oprima Enter para confirmar (Figura 4.13).
Figura 4.13: Configuración de tiempo promedio.
104
Use para resaltar el tiempo deseado. Oprima Enter para confirmar. Notas:
• Existen cinco niveles de tiempo promedio predefinido: 15 s, 30 s, 1 min., 2 min.
• El ajuste predeterminado es “30 s”.
4.6.4 Configuración de longitud de onda.
Bajo el menú de configuración de parámetros use p y q para resaltar“Wavelength”
(Longitud de onda). Oprima Enter para cambiar la longitud de onda (Figura 4.14).
Figura 4.14: Configuración de longitud de onda.
105
4.6.5 Configuración de la modalidad de medición
Hay dos clases de modalidad de medición: promedio y tiempo real. En la modalidad
de tiempo real, el OTDR realizará mediciones en tiempo real para el conector de fibra
exterior y reconstruirá el trazo de medición. Mientras se encuentre en la modalidad
de tiempo real, oprima Run/Stop para parar; ya que de lo contrario la unidad
continuará midiendo continuamente.
En la modalidad de Promedio, la herramienta promediará los datos en el tiempo de
medición, el cual es establecido por el usuario. Al excederse el tiempo establecido, la
unidad se detendrá automáticamente y mostrará el resultado. En general, la
modalidad de Promedio es la modalidad preferida.
Bajo el menú de configuración de parámetros use para resaltar (Modalidad deMedicion). Oprima Enter para seleccionar “Promedio” o “Tiempo real” (Figura 4.15).
Figura 4.15: Configuración de la modalidad demedición.
106
4.6.6 Unidades de longitud.
Bajo el menú de configuración de parámetros use p y q para resaltar “Length Units”
(Unidades de longitud). Oprima Enter para seleccionar las unidades deseadas de
medición (Figura 4.16).
Figura 4.16: Unidades delongitud.
4.6.7 Configuración del índice de refracción (IOR).
Dado que el IOR es un factor clave que afecta la velocidad de la transmisión del láser
en la fibra óptica, la configuración de IOR tiene un impacto directo en la exactitud de
la medición. En general, el parámetro IOR lo suministra el fabricante de la fibra
óptica, y se puede establecer con una exactitud de cuatro dígitos después de la
coma decimal entre 1,0 y 2,0.
Bajo el menú de configuración de parámetros use para resaltar “IOR”. Oprima
Enter para introducir un valor (Figura 4.17).
107
Figura 4.17: Configuración del índice de refracción (IOR).
Use t y u para ajustar la posición del área resaltada. Use para cambiarlos dígitos.
Después de realizar el ajuste, oprima Enter para confirmar.
4.6.8 Configuración del coeficiente de dispersión.
El coeficiente de dispersión determina el valor de la potencia de retrodispersión.
Esta configuración afecta el cálculo del valor del evento reflexivo.
Bajo el menú de configuración de parámetros use para resaltar “Scat. Coef.”
(Coef. De disper.). Oprima Enter para introducir un valor (Figura 4.18).
108
Figura 4.18: Configuración de índice dedispersión.
Use para ajustar la posición del área resaltada. Use para cambiar losdígitos. Después de realizar el ajuste, oprima Enter para confirmar.
4.6.9 Configuración del umbral de eventos no reflexivos.
Esta configuración tiene impacto directo en la lista de eventos de pérdidapor inserción. Solamente se incluirán en la lista los eventos ≥ que este valor umbral.
Bajo el menú de configuración de parámetros use para resaltar “Nrefl.Thre”
(Umbral Nrefl.). Oprima Enter para introducir un valor (Figura 4.19).
109
Figura 4.19: Configuración de eventos no reflexivos.
Use para ajustar la posición del área resaltada. Use para cambiar los dígitos.Después de realizar el ajuste, oprima Enter para confirmar.
Aviso: El ajuste predeterminado es “0,20dB”.
4.7 Fallas en un enlace de fibra óptica.
Las conexiones de fibra óptica implican la transmisión de la luz de un núcleo de fibra
a otro. Los núcleos de fibra son más pequeños que el diámetro de un cabello
humano. Para minimizar la pérdida de potencia de señal, se requiere un buen
acoplamiento de los dos extremos de fibra.
110
Figura 4.20: Fallas comunes.
111
4.7.1 Fallas comunes en enlaces por fibra óptica que se pueden detectar conel OTDR.
• Conexiones de fibra contaminadas. Principal causa de los de fallos de fibra como
resultado de una mala limpieza en el conector. El polvo, las huellas dactilares u
otra contaminación grasienta provocan pérdida excesiva y daños permanentes en
los extremos del conector.
• Demasiados empalmes en un canal. Simple, pero es importante tener en cuenta
• Desalineación. La mejor manera de lograr una buena alineación de fibra es fusionar
las dos fibras con una máquina de empalme de precisión. Pero por varias razones
prácticas, la conexión de fibras a menudo se hace mecánicamente con conectores
de fibra óptica.
• Conectores de mala calidad o terminación defectuosa. Los conectores de buena
calidad tienen tolerancias muy ajustadas para mantener una alineación precisa.
• Rugosidad. Arañazos, picaduras y astillas producen excesiva pérdida yreflectancia.
• Desplazamiento de vértice. El núcleo de la fibra debe centrarse cerca del punto
más alto del conector.
• Radio de curvatura. La superficie convexa del conector debería emparejarse bien
con el otro conector.
• Conectores desajustados. Un conector puede estar enchufado a un panel
adaptador pero no estar ajustado y conectado con su pareja. Los culpables son a
veces los mecanismos de enganche desgastados o dañados en los conectores o
adaptadores.
112
• Direccionamiento decables en las centrales TX y RX: Tal vez el fallo de cableado de
fibra más simple es invertir las fibras de transmisión y recepción. Normalmente es
fácil de detectar y reparar. Pero a veces los conectores son dúplex y deben ser
desmontados para invertirlos.
• La polaridad debe designarse con etiquetas A y B o con fundas coloreadas
• A es para la transmisión y B para la recepción; O BIEN, rojo para transmisión y
negro para recepción
• El mal uso de los cables, el diseño del sistema, o un cable dañado también causan
fallos en los sistemas de cableado de fibra. La fibra tiene una resistencia a la tracción
muy alta, pero es susceptible al aplastamiento y la rotura si es maltratada.
• Dobladuras. Macro y microcurvaturas causados por bridas apretadas o violaciones
del radio de curvatura dan como resultado una pérdida excesiva e inesperada.
• Roturas. La luz no se propaga más allá de una ubicación donde el vidrio es
aplastado o quebrado en una fibra óptica.
4.7.2 Recomendaciones previas (inspección y limpieza).
Una inspección adecuada ayuda en la detección de dos de las más comunes (y más
fáciles de prevenir) causas de fallo: los extremos de fibra dañados y sucios.
El daño se produce en forma de astillas, arañazos, grietas y picaduras en el núcleo o
revestimiento y puede ser el resultado de emparejar extremos contaminados. Dejar
diminutos residuos externos en el núcleo también puede dañar los extremos durante
el proceso de acoplamiento cuando se conectan juntos.
Las fuentes de contaminación están en todas partes, ya sea en un toque de un dedo
o un hilo del tejido de una prenda de vestir, en el omnipresente polvo o en partículas
113
cargadas con electricidad estática en el aire. Los puertos también están sujetos a la
misma contaminación, pero a menudo se pasan por alto.
Acoplar un conector (macho o hembra) limpio con otros conectores sucios no sólo
contamina el conector previamente limpio, sino que también puede provocar daños o
fallos en la fibra. Incluso las cubiertas protectoras o “tapones antipolvo” en
conectores y montajes recién desembalados pueden causar contaminación debido a
la naturaleza del proceso de producción y los materiales.
Existen dos tipos de microscopios de inspección de fibra:
• Ópticos en forma de tubo y compacto, permiten inspeccionar directamente los
extremos. Populares porque son baratos; sin embargo, no son capaces de ver
extremos dentro de equipos o a través de paneles.
Figura 4.21: Microscopio óptico para fibra óptica.
114
• De vídeo pequeña sonda óptica conectada a una pantalla de mano. El tamaño de la
sonda la hace idónea para examinar puertos que están en lugares de difícil acceso;
su gran pantalla permite una fácil identificación de defectos del extremo. También
son más seguros ya que muestran una imagen y no el extremo real observado,
reduciendo el riesgo de exposición del ojo a radiaciones nocivas.
En el contexto de la inspección de fibra óptica que muestra al usuario lo que el ojo
no ve, el principal atributo deseado es la capacidad de detección básicamente el
menor tamaño de objeto que puede detectar.
Figura 4.22: Microscopio de video para fibra óptica.
115
4.7.2.1 Limpieza.
Limpiar correctamente los extremos puede realmente “añadir” hasta 1,39 dB a su
presupuesto de pérdidas (Figura 4.23). En otras palabras, si tiene una planta de fibra
con una pérdida total de 5,0 dB y un presupuesto especificado de 4,5 dB, limpiar los
extremos sucios puede ayudar a reducir la pérdida de enlace hasta poco más de 3,6
dB, proporcionando un “Pasa(Falla)” y un abundante margen. Por consiguiente, es
importante elegir sus herramientas y métodos de limpieza de forma cuidadosa,
evitando los malos hábitos practicados habitualmente. Quizás el error más típico es
aplicar aire a presión a los puertos o conectores de fibra.
Aunque es útil para desplazar grandes partículas de polvo, es ineficaz con grasas,
residuos o pequeñas partículas cargadas estáticamente que son igualmente
perjudiciales como causa de errores.
Figura 4.23: Comparación entre un extremo de fibra limpio y sucio.
Se produce el mismo problema cuando se utilizan paños “limpios” para limpiar
conectores; de hecho, los restos de pelusa y la estática, que atrae el polvo,
procedentes del uso de tales materiales, probablemente se agreguen a la
contaminación, en lugar de reducirla. Incluso el alcohol isopropílico (isopropyl
116
alcohol, IPA), que históricamente ha sido visto como un disolvente aceptable, está
comprobado que es inferior a soluciones especialmente formuladas.
La incapacidad del alcohol isopropilico para disolver compuestos no iónicos como
los lubricantes de tracción y los geles de relleno, y su proceso de evaporación, que
deja residuos, hacen de los disolventes especializados la mejor elección. Cuando se
utilizan estos disolventes, el orden de limpieza adecuado es “de húmedo a seco”
utilizando toallitas limpias, sin pelusa (Figura 4.24).
Figura 4.24: Metodología de limpieza “de húmedo a seco”. Aplicar una cantidad
mínima de disolvente en el borde de una toallita. Manteniendo el extremo del
conector perpendicularmente, frote el extremo desde el punto húmedo a la zona
seca.
4.8 Conceptos básicos para la solución de problemas en campo conel OTDR.
La suciedad es la mayor causa de fallo en conexiones y su comprobación es un reto
en los procesos de pruebas. Limpie las fibras cada vez que se conecten. Puede
verificar que las fibras están limpias utilizando instrumentos como el microscopio
inspector de fibra (FiberInspector) para examinar los extremos de fibra.
117
Recuerde:
• El polvo bloquea la transmisión de luz.
• La grasa del dedo reduce la transmisión de luz.
• La suciedad en los conectores de fibra se propaga a otras conexiones.
• Los extremos contaminados dificultan la comprobación.
• Recuerde inspeccionar los puertos de equipo, ya que los puertos de los equipos
(routers, switches, NICs) también se ensucian.
4.8.1 Solucionar Fallos Comunes con un OTDR
El OTDRs es la herramienta más eficaz de solución de problemas de cableado de
fibra óptica. El uso inteligente de un OTDR puede eliminar la lenta solución de
problemas mediante prueba y error.
Los beneficios de la solución de problemas con un OTDR incluyen:
• Comprobación desde un extremo. No se necesita colocar equipos de prueba en
ambos extremos de un enlace de fibra óptica, haciendo más fácil la resolución de
problemas.
• Localización precisa de fallos. Los OTDRs pueden ver la ubicación de roturas,
curvaturas excesivas o conectores sucios o micro fracturas.
• La calificación de eventos conocidos tales como conectores y empalmes con sus
ubicaciones permite conocer su pérdida y reflectancia asociadas.
118
Figura 4.25: Display de OTDR.
4.8.2 Encontrando fallos con un OTDR.
• Encienda el OTDR y conecte una fibra de lanzamiento limpia y de buena calidad
(de al menos 1000 m) en el puerto del OTDR.
• Conecte la fibra de lanzamiento a un extremo del canal (no olvide limpiar el
extremo antes de conectarlo al comprobador).
• Configurar el OTDR para las pruebas:
• Elegir el tipo de fibra a comprobar y/o sus características en el menú
de configuración.
• Establecer un límite pasa/falla de 0,3 dB para conectores y 0,1 dB para
empalmes.
• Establecer la compensación de fibra de lanzamiento para simplificar
las pruebas fijando el final de la fibra de lanzamiento como punto de partida
(cero metros) en el gráfico.
119
• Asegurarse de que el ancho de pulso, el tiempo promedio y el rango
de distancia están fijados en ‘Modo automático’.
• Ajustar el umbral de pérdida a 0,01 dB y elegir ‘Comprobación de Longitudde onda.
• Ejecutar el grafico de enlace para asegurarse de que el enlace es similar al que
se cree que está conectado.
Figura 4.26: Grafico de enlace.
120
• Si no puede ver superado el final de su fibra de lanzamiento, el problema es que
el conector no se ha ajustado correctamente a la parte posterior del panel de
interconexión.
• Debería ver todos los conectores y segmentos de cableado que se esperaban.
Si no es así, es que tiene una rotura o un cable desconectado.
• Una función avanzada del OTDR es Mapa de fallo (Figura 4.23). Utiliza el
analizador de eventos para determinar la calidad de cada conexión sin ningún
tipo de configuración o programación del usuario. Si ‘el mapa de fallo’ identifica un
conector como cuestionable, es esencial un análisis de mayor profundidad para
garantizar un rendimiento del conector aceptable.
Figura 4.27: Mapa defallo.
121
• Ahora debe cambiar a ‘Auto test’ y hacer un gráfico.
Figura 4.28: Tabla de eventos.
• Si la pantalla dice que falló la prueba, mire el gráfico o la tabla de eventos para
identificar donde está el evento de error para localizar e identificar el fallo.
• Si el final de la fibra está mucho más cercano de lo que debería estar, tiene
una fibra rota en esa ubicación.
• Puede utilizar un localizador visual de fallos o crear una macrocurvatura
ejecutando un gráfico en tiempo real para localizar físicamente la rotura o el
evento de error.
• Pulse ‘Siguiente Traza’ para ver la misma fibra con una longitud deonda mayor.
• Esto a menudo magnificará los eventos débiles, ya que las longitudes de onda
más altas son más susceptibles a ciertos tipos de pérdidas.
• Si tiene conectores que incumplen los límites y aparecen largas y profundas
colas en el gráfico, probablemente tiene conectores sucios. Puede utilizar
122
Fiber-Inspector para inspeccionar físicamente cada conector. ¡Asegúrese
de tener un buen kit de limpieza.
4.9 Cómo Certificar Cableado de Fibra Óptica con un OTDR.
La comprobación OTDR como una prueba complementaria para garantizar que la
calidad de las instalaciones de fibra cumple con las especificaciones de componente.
Los estándares no designan límites Pasa/Falla para esta prueba. Se recomienda que
se consideren los requisitos genéricos de cableado para componentes y los criterios
de diseño para el trabajo específico. Un OTDR puede utilizarse bidireccionalmente
para pruebas de certificación como un comprobador con un único extremo con una
fibra de recepción.
Un técnico común puede ahora solucionar problemas como un experto pero una
comprensión básica de cómo trabaja un OTDR es aún más provechoso.
• Gráfico OTDR (trace).
El OTDR dibuja la reflectancia y la pérdida en el tiempo mediante una “traza” gráfica
de la fibra. Técnicos experimentados pueden “leer una traza” y explicarla. Por
ejemplo, en la (Figura 4.29), una persona experimentada puede detectar fácilmente
una pérdida excesiva ocasionada por un conector.
123
Figura 4.29: Ejemplo de gráfico OTDR con elevadas pérdidas en conector a 137m.
Los OTDRs pueden elegir automáticamente los parámetros de configuración, que no
sólo indican donde están los eventos (instancias de reflexión y pérdida) en el gráfico,
sino que también indican cuáles son los eventos a la vez que califican cada uno de
ellos como lo son:
• Zona muerta.
• Rango dinámico.
• Fantasmas.
• Ganancia aparente.
4.9.1 Configuración para la certificación de un cable de fibra óptica conun OTDR.
En primer lugar, seleccione el puerto que desea comprobar entre (multimodo
o monomodo), lo que limita la prueba que quiera utilizar, el tipo de fibra y la longitud
de onda deseada.
Es posible crear varios conjuntos de límites de prueba OTDR y seleccionar uno para
un trabajo específico. Cada prueba OTDR pasa (Figura 4.30) o falla (Figura 4.31),
en base a una comparación contra el conjunto seleccionado de límites de prueba.
124
En otra pantalla de configuración, puede, a continuación, establecer una
compensación de fibra de lanzamiento, designar desde que extremo se está
comprobando y anotar cómo desea llamar a cada extremo de la fibra.
Figura 4.30: Pantalla de configuración pruebapasa.
Figura 4.31: Pantalla de configuración defallos.
125
4.9.2 Uso de la Compensación de Fibra de Lanzamiento (LFC).
La compensación de fibra de lanzamiento (Launch Fiber Compensation, LFC) se
utiliza para simplificar las pruebas y eliminar de las mediciones las pérdidas y
longitudes de las fibras de lanzamiento y recepción.
Muestra donde está la fibra de lanzamiento (y/o de recepción) en el gráfico, y la
elimina de los resultados de prueba de certificación. Si es usted un contratista, sus
clientes querrán saber dónde está un evento en su planta de fibra, no donde está en
su configuración de las pruebas. Cuando se habilita ‘LFC’, un conector que está a
50 m del panel de interconexión se mostrará a 50 metros, no a 150 metros sobre el
gráfico. Sólo gire el mando rotatorio hasta ‘Setup’, active ‘Compensación Fibra de
Lanzamiento’. A continuación, gírelo de nuevo a ‘Special Functions’ y elija ‘Estab.
compens. Fibra transm.’. Elija ‘Sólo transmisora’ sólo si únicamente utiliza una fibra
de lanzamiento, u ‘Otras opciones’ si también va a utilizar una fibra de recepción.
En tercer lugar, tendría que definir las características de la fibra, o aceptar de forma
predeterminada la fibra seleccionada en el primer paso, o elija ‘Definido por
el usuario’ y seleccione la Apertura numérica (‘n’) y el Coeficiente de retrodispersión
(‘Retrodisp.’) para la fibra en pruebas.
Ahora elija en el menú para establecer el Rango de distancia (‘Rango’) y el ‘Tiempo
promedio’.
Por último, elija en el menú para establecer el ‘Ancho de pulso’ y el ‘Umbral de
pérdida’.
Con el OTDR, se pueden establecer automáticamente muchos ajustes tales como
‘Rango de Distancia’, ‘Tiempo promedio’, ‘Ancho de pulso’ y ‘Umbral de pérdida’.
Sólo gire el mando rotatorio hasta ‘Auto test’, y cuando presione el botón de prueba,
el OTDR elegirá la configuración más adecuada para la fibra que está comprobando.
126
4.9.2.1 Ejecutando una prueba automática (Auto Test).
Ahora que está todo listo para la prueba, gire el dial a ‘Auto test’, conecte su fibra de
lanzamiento y pulse ‘Test’. Si pasa, pulse ’Save’, dé nombre a la prueba, y pase a la
siguiente fibra. Si desea ver el gráfico, presione la tecla F1. La tabla de eventos y
los límites también son accesibles a través de las teclas en la pantalla principal.
4.9.2.2 Resumen de la certificación extendida.
• Los gráficos OTDR caracterizan los componentes individuales de un enlace
de fibra:
Conectores, empalmes y otros eventos de pérdida. La certificación extendida
compara los datos con las especificaciones para estos eventos para determinar si
son aceptables.
• Identifican errores que pueden ser invisibles para la certificaciónbásica.
• Evidencian que cada componente en un sistema de cableado de fibra óptica fue
instalado correctamente.
Figura 4.32: Captura de Pantalla de un Gráfico en el OTDR.
127
Figura 4.33: Captura de Pantalla de un gráfico “Pasa” en el OTDR.
4.10 Caso práctico (Pruebas sobre un cable OPGW).
Aquí se da conocer un caso práctico real sobre pruebas realizadas a varios carretes
con cable OPGW (Optical Ground Wire) su traducción al español es cable de guardia
con fibras ópticas. De los cuales se hace un reporte de caracterización a cada uno
d ellos, y se documenta para saber si determinado carrete de cable OPGW puede
ser implementado en tendidos de largas distancias, tomando en cuenta sus pruebas
y mediciones realizadas de manera independiente, de la empresa Luz y Fuerza del
Centro, encargada de las líneas de alta tensión.
128
Figura 4.34: Carretes con OPGW.
La problemática principal fue que los carretes se encontraban a la intemperie
provocando que la madera donde estaba enrollado el cable se pudriera haciendo
que los mismos carretes no pudiesen ser manejados por el personal sin que estos
se rompieran al momento de girarlos.
Figura 4.35: Datos de fábrica.
129
La decisión equivocada que se tomo fue enrollar los cables a otros carretes
la operación se realizó con un tensor para enrollar cada cable al nuevo carrete, el
total fue de ellos fueron 13.
Cabe mencionar que uno de los principales problemas fue de utilizar una maquina
no especializada para enrollar cable, la máquina que se empleo sirve para tensionar
cables (Figura 4.36) al momento de su instalación en las torres de alta tensión; por
ello los operadores deben tener mucho cuidado al momento de operar estas
máquinas ya pueden ocasionar daños a las fibras (microfracturas).
Figura 4.36: Maquina para tensar cable.
Después de realizar los embobinados en los nuevos carretes el personal prosiguió
a realizar pruebas de caracterización en los cables para determinar que no hubiera
anomalías en estos después haber realizado el traspaso de cable a los nuevos
carretes.
130
Figura 4.37: Grafica de un carrete.
FINAL DE LA FO
MICROFRACTURAS
INICIO DE LA FO
RUIDO
131
En la gráfica de la figura 4.38 se puede observar que las fibras tienen problemas de
micro fracturas las cuales fueron ocasionadas por el mal manejo del equipo como lo
fue le tensor, que como se dijo si no se tiene cuidado puede estropear la fibra que fue
lo que paso en este caso.
Figura 4.38: Esta grafica muestra las microfracturas de la fibra.
FINAL DE LA FO
MICROFRACTURAS
132
Tabla 4.3: Especificaciones del carrete 1 después de haber hecho el traspaso
de cable.
133
Tabla 4.4: Especificaciones del carrete 7 después de haber hecho el traspaso
de cable.
134
Tabla 4.5: Especificaciones del carrete 13 después de haber hecho el traspaso de
cable.
135
Las pruebas realizadas con el OTDR fueron las siguientes:
La información obtenida se pasó a un equipo de cómputo, empleando el
software correspondiente, para que de esta forma se puedan analizar las
gráficas obtenidas, se utilizó el software del OTDR Coming Modelo 340
Los valores sombreados en la tabla 4.3,4.4 y 4.5 muestran las fibras con mayor
daño
Se analizaron un total de 13 carretes todos con diferentes valores de
atenuación, pero el que más llamo la atención fue el denominado carrete 13 sus
resultados fueron los que tuvieron mayores atenuaciones se puede observar la
tabla 4.5
Como se puede observar de los tres carretes el marcado con el número 13, fue el que
tuvo más daño debido a la forma inapropiada del manejo del cable al sr traspasado.
En este caso se muestra a gran detalle el correcto uso de este instrumento de
medición, ya que fue útil para tomar la decisión de instalar o no el cable de acuerdo al
dictamen de resultados
Figura 4.40: Foto del carrete 13.
136
Conclusiones
Dentro del manejo de la fibra óptica se puede considerar empresas como: Telmex,
CFE, UNAM, Total play, así como Luz y Fuerza del Centro; los cuales han dado
pie a la difusión, manejo e instalación de este elemento como medio de
comunicación para prestar servicios a terceros.
La distribución dentro del mercado de servicios e instalación de este medio de
comunicación la demanda que se presenta es alta, pero el impacto económico que
se genera depende de la cantidad o longitud, tipo cable e incluso los dispositivos
necesarios para tal efecto y esto se da de las necesidades de los servicios como
es el nacimiento del cuádruple play.
Esta situación ha desembocado en la necesidad de personal capacitado en la
instalación, mantenimiento y enlaces de servicios por medio de fibra óptica.
Para cubrir estas necesidades se requiere del conocimiento en cuanto al
comportamiento de la fibra óptica tomando en cuenta el comportamiento de la luz
coherente dentro de esta, para lo cual generalmente se emplea luz del tipo
infrarrojo; así como y los fenómenos que se presentan en su funcionamiento, tal
como la difracción y la difracción.
137
El personal que maneja la fibra óptica debe de tener los conocimientos necesarios
para comprender el funcionamiento del equipo especializado para detectar fallas
como es el OTDR, el cual empleando los fenómenos reflectivos y no reflectivos
puede determinar la situación de un cable de fibra óptica, es decir; determinar
donde existen perdidas por cualquier tipo de empalme o fracturas en el enlace.
El conjunto de información permite determinar el funcionamiento de un cable que
se encuentra en almacenaje o se duda de su integridad, un caso práctico es un
rollo de fibra perteneciente a la Compañía de Luz y Fuerza del Centro, el cual fue
denominado “Carrete 13”, este fue manipulado de forma indebida dado que se
traspaso este rollo de su empaque original a otro sin tener los cuidados
necesarios para realizarlo, o que ocasiono daños internos de diversas índoles en
los hilos de fibra óptica que lo componía.
138
Bibliografía.
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Jose Campany; Daniel Pastor; Beatriz Ortega; Salvador Sales, Editorial de la
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Valencia España 2003.
139
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velocidad-luz-vacio/660927.shtml
140
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otdr
Fecha de consulta: 18 de Marzo del 2014
http://www.latercera.com/noticia/tendencias/2014/01/659-562160-9-nueva-
conexion-a-internet-permite-descargar-44-peliculas-en-alta-definicion-en.shtml
141
Anexos: Cables de Fibra Óptica.
Consideraciones: Instalación y Mantenimiento.
• Facilidad de manejo.
• Tiempo de empalme.
• Tiempo de reparación.
• Estabilidad de las características de transmisión.
Parámetros y elementos que forman el cable.
• Esfuerzo máximo permitido en la fibra durante su fabricación, instalación y
servicio.
• Fuerza lateral dinámica y estática ejercida sobre la fibra. Esto determina la
configuración del cable y el límite de tolerancia a las microcorvaturas.
• Flexibilidad. Para lograr una máxima flexibilidad se colocan las fibras en
forma helicoidal, sin embargo el tipo de miembro de tensión y su estructura
en la forma de determinar este parámetro.
• Rango de temperatura y medio ambiente en donde el cable va a operar.
Esto determina el tipo de materiales a utilizar tomando en cuenta su
coeficiente de expansión térmica.
142
Para poder cumplir estos requerimientos se observan las siguientes
recomendaciones en el diseño y construcción del cable:
• Evitar cargas y esfuerzos mecánicos sobre las fibras.
• Aislar a la fibra de los demás componentes del cable.
• Mantener a las fibras cerca del eje central y proporcionar espacio a las
fibras para su mantenimiento.
• Escoger los materiales de los elementos del cable con mínimas diferencias
en su coeficiente de expansión térmica.
143
Diseño de cables para fibra óptica.
El cable es la estructura que protege a las fibras ópticas de la degradación
medioambiental, de daños mecánicos, facilita la manipulación de las fibras y las
aísla de las tensiones mecánicas que pueden ocurrir en su instalación.
Existe una multitud de tipos de cables ya que estos son diseñados en función del
entorno en el que van a ser empleados. Desde cables para oficinas, cables para
equipos de test, cables submarinos, etc. El diseño de un cable se basa además
del entorno en tres características de la fibra óptica.
Sensibilidad a la curvatura.
Al curvarse la fibra óptica se produce una atenuación adicional, pues ciertos
modos se escapan del núcleo, estas pérdidas varían exponencialmente con la
curvatura y no son apreciables hasta a partir de un ángulo crítico.
Como regla práctica el radio de curvatura de la fibra óptica mínimo debe ser 10
veces el diámetro de la protección secundaria de la fibra.
Resistencia mecánica.
La resistencia mecánica de la fibra óptica es menor a que las tensiones a las que
puede verse sometida en su instalación. Por lo que los cables deben incorporar
elementos adicionales que les proporcionen la suficiente resistencia.
Fatiga estática y el envejecimiento.
Los cables deben incluir elementos hidrófugos que protejan a la fibra óptica de la
humedad que puede provocar el aumento del tamaño de las fisuras producidas
por la tracción a la que se somete.
144
De acuerdo a su diseño, existen dos tipos de cable de fibra óptica:
Cable de estructura holgada.
Cable de estructura ajustada.
145
Cable de estructura holgada.
Consta de varios tubos de fibra rodeando un miembro central de refuerzo, y
rodeado de una cubierta protectora. El rasgo distintivo de este tipo de cable son
los tubos de fibra. Cada tubo, de dos a tres milímetros de diámetro, lleva varias
fibras ópticas que descansan holgadamente en él. Los tubos pueden ser huecos o,
más comúnmente estar llenos de un gel resistente al agua que impide que ésta
entre en la fibra. El tubo holgado aísla la fibra de las fuerzas mecánicas exteriores
que se ejerzan sobre el cable.
En un cable de estructura holgada, la fibra o fibras ópticas (se suelen agrupar en
grupos de 6, 8, 10 o 12 fibras) se alojan holgadamente dentro de un protección
secundaria de un diametro de entre 1 y 3mm, y un espesor de 0.25mm. Este
puede estar hueco (con aire) o bien relleno de un gel (grasa de silicona) que evita
la entrada de agua. A su vez, esta protección secundaria puede ir junto con otras y
un elemento de refuerzo central (de acero o Kevlar® 49, con un diámetro de entre
0.7 y 4mm) dentro de una coraza de hilos de aramida e hilos rasgados rellena con
un gel. Todo el conjunto está rodeado por una funda protectora de polietileno o
PVC.
Es un cable diseñado para instalaciones en el interior de los edificios, es más
flexible y con un radio de curvatura más pequeño que el que tienen los cables de
estructura holgada.
Contiene varias fibras con protección secundaria que rodean un miembro central
de tracción, todo ello cubierto de una protección exterior. Cada fibra tiene una
protección plástica extrusionada directamente sobre ella, hasta alcanzar un
diámetro de 900 µm rodeando al recubrimiento de 250 µm de la fibra óptica. Esta
protección plástica además de servir como protección adicional frente al entorno,
también provee un soporte físico que serviría para reducir su coste de instalación
al permitir reducir las bandejas de empalmes.
146
Tabla. Estructuras de cable.
CaracterísticasEstructura
holgadaEstructura densa
Número de fibras en
la protección
secundaria
Varias Una
Protrección contra
humedad
Protección con
gelSin protección
Flexibilidad No flexibles Flexibles
Conexionado de las
fibras ópticasLaborioso Fácil
Radio curvatura Pequeño Grande
Conexionado de las
fibras ópticasLaborioso Fácil
Diámetro del cable Grande Pequeño
Resistencia a golpes
y presionesMenor Mayor
Comportamiento con
la temperaturaPeor Mejor
Densidad de fibras Alta Baja
147
Cable de estructura ajustada.
Es un cable diseñado para instalaciones en el interior de los edificios, es más
flexible y con un radio de curvatura más amplio que el que tienen los cables de
estructura holgada.
Contiene varias fibras con protección secundaria que rodean un miembro central
de tracción, todo ello cubierto de una protección exterior. Cada fibra tiene una
protección plástica extrusionada directamente sobre ella, hasta alcanzar un
diámetro de 900 µm rodeando al recubrimiento de 250 µm de la fibra óptica. Esta
protección plástica además de servir como protección adicional frente al entorno,
también provee un soporte físico que serviría para reducir su coste de instalación
al permitir reducir las bandejas de empalmes.
Este cable ha sido diseñado para ser empleado en interiores ya que es más
flexible y tiene un mayor radio de curvatura. Además es más adecuado que el
anterior en instalaciones verticales de cierta altura debido al soporte individual de
cada fibra. Estas estructuras permiten
¿QUÉ ES EL KEVLAR? ¿CÓMO LO INTEGRAN A LA FIBRA ÓPTICA?
El Kevlar® (Un Polímero el cual evita la sobretensión) es un hilo o más bien varios
hilos de color amarillo que se integran a la fibra óptica, tanto en fibras interiores
como en exteriores, su función primordial es la de presentar resistencia a la
tensión evitando que al instalar la fibra óptica se jale con una tensión excesiva y
por consecuencia se dañe el cable, normalmente este elemento se integra a las
fibras de planta interna y en los últimos años en específico a las fibras ADSS las
cuales se instalan por posteria sin la necesidad de un mensajero ya que esa
función la realiza el Kevlar®, cabe mencionar que entre mayor sea la distancia a
cubrir entre poste y poste más Kevlar® se le debe incluir al cable, este hilo se
148
integra al cable de fibra óptica durante su construcción, es decir mientras se le
agrega la última chaqueta externa a los tubos que contienen las fibras.
Cables de Interior.
• Buen comportamiento ante el fuego.
• Fácil manipulación, flexible y resistente.
• Conector directo.
• Secos, sin gel.
• Dieléctricos.
Figura: Cables de interior.
Las fibras que recomendamos tienen una sobrelongitud, también se mueven de
forma que sufren tensiones, lo que hace aumentar la probabilidad de micro-
curvaturas. Para el cableado horizontal, debemos utilizar cables ajustados,
fundamentalmente porque pueden ser conectados directamente.
149
Cables de Exterior.
• Cables bajo tubo.
Estos cables están bien protegidos por el mismo, por lo cual no necesitan estar
muy reforzados. Es importante que resistan bien la humedad, que sean totalmente
estancos.
El tendido de este cable presenta algunos problemas, por lo que es importante
que el cable sea ligero.
• Cables enterrados directamente.
Este tipo de cables deben ser muy resistentes mecánicamente, y estar protegidos
de la humedad. Suelen ser cables pesados con armaduras de trenza de acero o
aramida, y deben tener doble cubierta.
Figura: Infraestructura de la Fibra Óptica.
150
• Cables submarinos.
Además de resistir los esfuerzos de instalación, deben ser capaces de aguantar os
esfuerzos debidos al movimiento de agua y presión que ejerce.
Si el cable debe instalarse en aguas más profundas, se requieren diseños más
complejos que incluyen tubos herméticos de acero o de cobre, coronas de yute,
impregnaciones de brea, etc.
• Cables aéreos, cables autoportantes.
• Deben de tener un gran margen de temperatura muy alto.
• Ser en su defecto Autoportantes.
• Cubiertas anti-tracking.
• Cables anti-cazadores.
Son cables aéreos capaces de resistir el impacto de los perdigones de los
cartuchos de escopeta de caza. Son cables armados con “escudos” de aramida.
Estos escudos son normalmente cintas de aramida que, solapadas a un 50%
recubre el cables.
• Cables OPGW.
También llamados cables de tierra. En los tendidos de cable de alta tensión, se
coloca siempre por encima de las líneas eléctricas, un cable metálico de gran
sección que sirva de pararrayos, evitando así que estos afecten a las fibras.
151
La combinación del núcleo óptico y el cable de tierra constituye una solución muy
económica y eficiente.
Las armaduras metálicas más usadas son:
• Tubo de acero corrugado.
• Corona de hilos de acero.
Las armaduras dieléctricas más utilizadas son:
• Espiral de hilos de aramida.
• Espiral de hilos de fibra de vidrio.
• Trenzas de fibra de vidrio.
• Cintas de aramida antibalísticas.
• Corona perfiles de aramida o vidrio.
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GLOSARIO
Abrasiva Material duro que sirve para pulir, cortar o afilar otro material
más blando.
AlcoholIsopropílico
Alcohol incoloro, inflamable, con un olor intenso y muy miscible
con el agua
Axial Es la simetría alrededor de un eje cuando todos los semiplanos
tomados a partir de cierta mediatriz y conteniéndolo presentan
características idénticas.
Cladding Revestimiento de la Fibra Óptica.
Cleaver Cortadora de Fibra Óptica.
Dielectrico Material mal conductor de electricidad, por lo que puede ser
utilizado como aislante eléctrico.
Diodo Componente electrónico de dos terminales que permite la
circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo
sentido.
Ethernet Estándar de redes de área local para computadores.
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Extrínseco Parte externa de algo, no esencial.
Filamento Hilo en espiral que genera luz.
Fotón Partícula elemental responsable de las manifestaciones
cuánticas del fenómeno electromagnético.
Gb/s Gigabyte sobre segundo.
Higrosopico Que atraen agua en forma de vapor o de líquido de su
ambiente.
Homogeneo Elementos comunes que permiten establecer entre ellos una
relación de semejanza.
Incidencia Perturbación.
Intrinseco Parte esencial de algo
Mhz MegaHertz
Optoelectrónico Nexo de unión entre los sistemas ópticos y los sistemas
electrónicos.
Patch Panel Distribuidor de red.
Polímero Se definen como macromoléculas compuestas por una o varias
unidades químicas que se repiten a lo largo de toda una
cadena.
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Rs232 Interfaz que designa una norma para el intercambio de una
serie de datos binarios.
Rs422 Una norma técnica que especifica las características eléctricas
de un circuito de señal digital.
Silicio/silice Es un no metal sólido, se utiliza en la industria del acero como
componente, en la fabricación de transistores y circuitos
integrados, y sus silicatos.
Soft switches Encargado de proporcionar el control de llamada,
procesamiento de llamadas, y otros servicios, sobre una red de
conmutación de paquetes