rfo laminas unidad 1

Preparado por: Marco Lobos E. 110 Agosto 2012

DUOC UC Sede Plaza OesteEscuela de Informática y Telecomunicaciones

REDES DE FIBRA ÓPTICA(RFO 4501)Carreras:�Técnico Telecomunicaciones (nivel 4)� Ingeniería en Conectividad y Redes (nivel 6)

Preparado por: Marco Lobos E. 2


10 Agosto 2012

Programa de la Asignatura

IDENTIFICACIÓN DE LAS COMPETENCIAS

COMPETENCIAS ASOCIADAS A LA ASIGNATURA

DISEÑAR REDES DE FIBRA OPTICA PARA ENLACES DE COMUNICACIÓN

UNIDADES DE COMPETENCIA ASOCIADAS A LA ASIGNATURA

• Aplica criterios de instalación tanto para interiores como exteriores de acuerdo a Norma ANSI/TIA/EIA - 568A/B

• Certificación de enlaces de fibra óptica mediante OTDR

• Maneja las medidas de seguridad para la manipulación de la fibra óptica

• Identifica las ventajas y desventajas de los distintos tipos de cables de fibra óptica

• Planifica redes de Telecomunicaciones de alta velocidad basados en fibra óptica y equipos DWDM

• Identifica los métodos de conectorización en campo, empalme por fusión y certificación OTDR

• Reconoce las propiedad físicas y químicas de la fibra óptica

• Diseña enlaces de fibra óptica utilizando criterios de diseño en ancho de banda y perdidas ópticas

• Utiliza los equipos ópticos para un instalación de redes de fibra óptica

QUÉ DICE EL PROGRAMA DE LA ASIGNATURA:

RFO4501 REDES DE FIBRA OPTICA

10 créditos 90 horas Requisitos: No tiene Fecha Actualización: 04-JAN-10



Programa de la AsignaturaDETALLE PROGRAMACIÓN HORARIA:SEMANALES

TEORÍA 2 HRS.

LABORATORIO 3 HRS

TOTAL 5HRS.

SEMESTRALES

CLASES 85 HRS.

EXAMEN TRANSVERSAL 5 HRS.

TOTAL 90 HRS.

EVALUACIÓN DE LA ASIGNATURA:

El Examen Transversal (ET):

� Está compuesto por una prueba teórica y una prueba práctica.

Notas de Clases:� 3 Pruebas Parciales Escritas (solemnes), una por cada Unidad de Aprendizaje� 3 Pruebas de Laboratorio: Conectorización, Fusión, Medición con OTDR



Programa de la Asignatura

UNIDAD DESCRIPCIÓN CONTENIDOS

1 DESCRIPCIÓN DE LA FIBRA OPTICA Y EQUIPOS OPTICOS

1. Elementos de un Sistema de Transmisión óptica

(Tipos de fibras, de cables, de equipos, de redes)

2. Ley de Snell /Apertura numérica

3. Pérdida óptica y Dispersión óptica

2 NORMAS, CRITERIOS DE INSTALACIÓN Y CERTIFICACIÓN DE UN SISTEMA DE TRANSMISIÓN ÓPTICO

1. Norma ANSI/TIA/EIA - 568A/B / Variables ópticas (potencia de entrada, sensibilidad, atenuación)

2. Unidades ópticas. (dBm, mW, n, NA)

3 DISEÑO Y PLANIFICACIÓN DE SISTEMAS DE COMUNICACIONES OPTICAS

1. Diseño y Planificación de redes / Variables ópticas (potencia de entrada, sensibilidad, atenuación)

2. Unidades ópticas. (dBm, mW, n, NA)

3. Ecuación de Balance Óptico.

4. Ecuación de Tiempo de Procesamiento.

5. Análisis y Criterios de Cálculo de enlaces ópticos.

UNIDADES Y CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA:



10 Agosto 2012

Unidad de Competencia Aprendizaje Esperado

Teor ía:

• Elementos de un Sistema de Transmisión óptica.

• Ley de Snell.

• Pérdida óptica y Dispersión óptica.

Reconoce las propiedad físicas y químicas de la fibra óptica

• Identifica las principales propiedades de la fibra óptica y sus leyes físicas para la transmisión de señales ópticas.

Identifica las ventajas y desventajas de los distintos tipos de cables de fibra óptica

• Analiza los tipos de cables y equipos ópticos de acuerdo a parámetros de cálculo para el diseño (índice de refracción, apertura Numérica, anchura espectral, etc.)

• Conoce las principales medidas de precaución en la operación y funcionamiento de un sistema de fibra óptica

• Conoce los diferentes tipos de equipos ópticos (Splitter óptico, WDM, DWDM, Amplificador óptico, etc.)

• Identifica los diferentes métodos de conectorización y empalmes ópticos.

Laboratorio: Identifica los métodos de conectorización en campo, empalme por fusión y certificación OTDR

• Configura y Maneja equipos ópticos tales como: empalmadora de fusión y accesorios de conectorización.

• Mide variables ópticas (pérdidas de conectores, pérdidas de empalme, potencias reflectIvas).

Maneja las medidas de seguridad para la manipulación de la fibra óptica

• Realiza Conectorización utilizando herramientas y lijas de pulido.

Utiliza los equipos ópticos para un instalación de redes de fibra óptica

UNIDAD 1: DESCRIPCIÓN DE LA FIBRA OPTICA Y EQUIPOS OPTICOS



10 Agosto 2012

La fibra ó ptica son filamentos de vidrio usados como un Medio f í sico en telecomunicaciones de gran capacidad (grandes ancho de banda) y su uso se basa en un principio muy sensillo que es que "la luz viaja a través del vidrio".

Cada filamento de Fibra óptica consta de un núcleo central ("core") de cristal (dióxido de silicio o dióxido de germanio) rodeado de una capa de un material similar, llamado revestimiento ("cladding").

Además, se baña con unl recubrimiento ("coating"") que es normalmente un baño de pintura, o capa acrílica para protegerla del polvo y otros contaminantes.

Qué es una Fibra Óptica

Las dimensiones f ísicas de las fibras ópticas usadas en telecomunicaciones hoy est án estandarizadas, de esta forma, el diámetro del revestimiento (cladding) en todo tipo de fibra es de 125 µm (micrometros, es decir, 10-9 metros).

Características Físicas de Las Fibras Ópticas



Las fibras ó pticas se fabrican con di ó xido de silicio (SiO2) y diversos ó xidos

dopantes (B2O3 , P2O5 , GeO2 , Cl4Si , Cl4Ge). El Boro y el Fl ú or aumentan el

í ndice de refracci ó n, por lo tanto son colocados en el n ú cleo, y el Germanio y

Fósforo disminuyen el índice de refracción y son colocados en el manto. Las fibras

ó pticas se fabrican a partir de un cilindro de varios mil í metros de di á metro

llamado PREFORMA, compuesto de Silicio y dopantes en proporciones que var ían

desde su centro al exterior, de forma que el í ndice de refracci ó n resultante

disminuye del centro al exterior, formando una fibra a escala.

La PREFORMA es el cilindro macizo de SiO2 dopado que sirve como materia prima

para la elaboraci ó n de la fibra ó ptica. La t é cnica general de fabricaci ó n de

preformas consiste en formar vapores de los distintos componentes de Si y los

dopantes, y hacerlos reaccionar formando una capa de material cristalino, as í se

depositan sucesivas capas con distintas composiciones consigui éndose el perfil de

índice adecuado para la fibra.

Una vez obtenida la preforma, ésta se caliente en un horno y se estira a trav és de

un sistema automático computarizado hasta conseguir el diámetro adecuado (125

mm). La fibra ó ptica finalmente obtenida conserva a escala las variaciones del

índice de refracción de la preforma.

Existen varios tipos de fabricación de fibra óptica, destacándose entre estos:

�M.C.D.V. (Modified Chemical Vapor Deposition), AT&T.

�V.A.D. (Vapor Axial Deposition), Japón.

�O.V.D. (Outside Vapor Deposition), CORNING.

�P.C.V.D. (Plasma Chemical Vapor Deposition), Philips.

Recurso complementario: Video de “Así se Hace” de Discovery Channel.

Procesos de fabricación de fibra:



Cable de fibra por su composición hay tres tipos disponibles actualmente:

1) Núcleo de plástico y cubierta plástica

2) N ú cleo de vidrio con cubierta de pl á stico (frecuentemente llamada fibra PCS, El n ú cleo silicio cubierta de plástico)

3) Núcleo de vidrio y cubierta de vidrio (frecuentemente llamadas SCS, silicio cubierta de silicio)

Las fibras de plástico tienen ventajas sobre las fibras de vidrio por ser m ás flexibles y más fuertes, fáciles de instalar, pueden resistir mejor la presión, son menos costosas y pesan aproximadamente 60% menos que el vidrio. La desventaja es su caracter ística de atenuación alta: no propagan la luz tan eficientemente como el vidrio. Por tanto las de pl á stico se limitan a distancias relativamente cortas, como puede ser dentro de un solo edificio.

Las fibras con núcleos de vidrio tienen baja atenuaci ón. Sin embargo, las fibras PCS son un poco mejores que las fibras SCS. Adem ás, las fibras PCS son menos afectadas por la radiaci ón y, por lo tanto, más atractivas a las aplicaciones militares. Desafortunadamente, los cables SCS son menos fuertes, y más sensibles al aumento en atenuación cuando se exponen a la radiación.

Materiales Usados en la Construcción de Fibras Ópticas

Procesos de fabricación de fibra:



Algunos Ejemplos de valores de Índice de Refracción:Material Índice de refracciónVacío 1Aire (*) 1,00029 (*) en condiciones normales de presi ón y temperatura (1 bar y 0ºC)

Agua (a 20°C) 1,333Hielo 1,31Diamante 2,417Acetona 1,36Alcohol etílico 1,36Glicerina 1,473Solución de azúcar (80%) 1,52

Donde:

C: la velocidad de la luz en el vacío

vp: velocidad de la luz en el medio “ i”

Cómo se logra que la Luz viaje por una Fibra:Los materiales presentan diferentes grados de oposici ón al paso de la Luz. Esta oposici ón afecta directamente la velocidad con que la Luz viaja a través de ese medio.

El valor máximo de la velocidad de la Luz ocurre en donde encuentra menos oposici ón a su paso, esto es, en el vacio. El valor de la velocidad de la Luz en el vacio (C) es una constante universal y es de: 299.792.458 m/s, aproximadamente300.000 Km/s.

El comportamiento que presenta un medio al paso de la Luz a trav és de él se identifica o de acracteriza con la relación que existe entre la velocidad de la luz en el vacio y la velocidad de la luz en dicho medio. Esta relaci ó n se conoce como "Indice de Refracción" y se anota con la letra "n":

Cuando la luz que viaja por un medio se encuentra con la superficie de contacto con otro medio, ocurren 2 fen ó menos f í sicos: reflecci ó n (parte de la luz que se devuelve al medio) y refracción (parte de la luz que pasa o cruza al otro medio).

Si dibujamos una l ínea imaginaria perpendicular a la superficie de separaci ón entre los 2 medios (llamada línea normal), el ángulo entre esta línea y el rayo de luz se llama "angulo incidente" anotado como Ө 1. El á ngulo que se forma entre el rayo refractado y la l í nea normal se conoce como "ángulo de refracción" se anota como Ө2.

El ángulo reflejado siempre será igual al ángulo de incidencia.

Si n1 es mayor que n2 (n1>n2) entonces el ángulo de refracción se acerca hacia la superficie

Si n1 es menor que n2 (n1<n2), entonces el ángulo de refracción se aleja de la superficie.



En una Fibra Óptica la Luz se introduce en el n úcleo de la fibra y el revestimiento se construye de tal forma que la refracción sea mínima o nula.

Para ello, el núcleo se debe construir siempre con un índice de refracción mayor que el del revestimiento, de forma que los rayos refractados se acerquen a la superficie.

Así, en una fibra óptica la luz se va reflejando contra las paredes del revestimiento o cladding (no recubrimiento) en ángulos muy abiertos, de tal forma que pr ácticamente avanza por su centro.

De este modo, se pueden guiar las señales luminosas sin pérdidas por largas distancias.

Para transmitir la Luz se busca introducirla en el n úcleo con un ángulo de incidencia de un valor tal que a partir de é l, el ángulo de refracci ón sea de 90 ° , lo que se conoce

como reflección total.En una fibra ó ptica de telecomunicaciones, n1 es del orden de 1,5 y en el revestimiento n2 es del orden de 1,3. Por lo cual, para á ngulos θ 1 ( á ngulo de incidencia) de 60° ó más, obtenemos la reflexión total. Esto se explica con la Ley de Snell:

n1 . sen θθθθ1 = = = = n2 . sen θθθθ2

θθθθ1: : : : ángulo entre el haz incidente y la normal (perpendi cular) a la superficieθθθθ2: : : : ángulo entre el haz refractado y la normal a la sup erficie

En la reflexión total θ2 = 90°

Ley de Snell:

Cómo se logra que la Luz viaje por una Fibra:



Reflexión Total InternaPara que todos los haces de luz se mantengan dentro del núcleo debe darse la reflexión total interna, y esta depende de los índices de refracción y del ángulo de incidencia:

Ejemplo: n1=1.5 n2=1.3 n1 . sen θθθθ1 = n2 . sen θθθθ2 1.5 . sen θθθθ1 = 1.3 . sen 90 o (sen 90 o =1)sen θθθθ1 = 1.3 / 1.5 => θθθθ1 > 60o

Entonces, para que todo el caudal de luz se propague dentro de la fibra, en el ejemplo el ángulo de incidencia debe ser mayor o igual a 60o. Nota: Una fibra necesariamente debe tener revestimiento (cladding), puesto que si no lo tuviera, a pesar de seguir cumpliéndose que el índice del núcleo es mayor que el del revestimiento que ser ía el vacío, ante cualquier suciedad o cuerpo que se adhiriera a la fibra, en dicho punto ya no se cumplir ía esa condición y se producir ía una pérdida por refracción hacia afuera.

Cálculos con la Ley de Snell:



Apertura Numérica (NA)

Cuando la fibra óptica es acoplada con la fuente de luz (el transmisor óptico), se debe asegurar que la gran mayoría de los rayos de luz emitidos por la fuente entren al núcleo de la fibra óptica para evitar pérdidas.

La Apertura Numérica es una constante que indica el ángulo de aceptación (фNA ) para el cuál, los rayos de luz que salen de la fuente (transmisor óptico) con ángulos menor a este son refractados (entran) al núcleo de la fibra y para los rayos de luz con ángulos mayores a фNA son reflejados y por tanto no son capturados por el núcleo, causando las pérdidas de acoplamiento o inserción entre el equipo óptico y la fibra.

Estas pérdidas se pueden minimizar si utilizamos una fibra óptica con la misma Apertura Numérica (NA).

Ejemplo:Si el núcleo de una fibra tiene un índice n1 es del orden de 1,5 y el revestimiento n2 es del orden de 1,3. La Apertura Numérica será:NA =√ (1,5)2 - (1,3) 2 = 0,7483Luego, фNA es igual a: фNA = arcsen (0,7483) = 48,44°

Cálculos con la Apertura Numérica:



10 Agosto 2012

Dimensiones Fibras Multimodo (MM):Diámetro Revestimiento: 125 µmDiámetro del Núcleo: 50-100 µm

Dimensiones Fibras MM estándares:> 50/125 µm> 62,5/125 µm

Alcance máximo: hasta 4,8 Kms.

Dimensiones Fibras Monomodo (SM):Diámetro Revestimiento: 125 umDiámetro del Núcleo: 6 a 10 um

Dimensiones Fibras SM estándar:> 9/125 µm

Alcance máximo: 90 Kms.

SM: "Sigle Mode"

Tipos de Fibras Ópticas:

OBSERVACIÓN: Existen distintas clases de fibras MM y SM las cuales se ver án en otra unidad.



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La fibra no se comporta de la misma forma para las distintas frecuencias de luz. De esta manera, existen 3 ventanas ó pticas en las cuales las fibras presentan menores atenuaciones al paso de la luz.

Estas son 3 ventanas, que est á n fuera del rango visible del ojo humano y que se identifican por las siguientes longitudes de ondas:

1° ventana: 850 nm (sólo MM) (800 a 900 nm) 2° ventana: 1310 nm (SM) ó 1300 nm (MM)

(1250 a 1350 nm)3° ventana: 1550nm (sólo SM)

(1500 a 1600 nm)

Ventanas de Transmisión:



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La cubierta de protecci ó n exterior del cable puede ser de polietileno, en algunos casos con una armadura o coraza de acero, goma o hilo de aramida.La cubierta está secuencialmente numerada por cada metro (pie) por el fabricante, lo que ayuda en el trabajo con el OTDR.

Los cables de estructura holgada se usan en la mayor í a de las instalaciones exte - riores, incluyendo aplicaciones a é reas, en conductos, o direc - tamente enterradas y tendidos submarinos. El cable de estructura holgada no es muy adecuado para instalaciones en recorridos muy verticales, porque existe la posibilidad de que el gel interno fluya o que las fibras se muevan.

Cable de estructura holgada (“Loose Tube”)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 mil í metros de di á metro, lleva varias fibras ó pticas que descansan holgadamente en él. Los tubos están llenos de un gel resistente al agua que evita problemas por roce o fricción entre las fibras. El tubo holgado aísla la fibra de las fuerzas mecánicas exteriores que se ejerzan sobre el cable.

El centro del cable contiene un elemento de refuerzo, que puede ser acero, Kevlar o un material similar. Este miembro proporciona al cable refuerzo y soporte durante las operaciones de tendido, as í corno en las posiciones de instalaci ó n permanente. Deber í a amarrarse siempre con seguridad en los entremos del tendido de cable, y a los anclajes apropiados que hay en cajas de empal-mes o paneles de conexión.

Tipos de Cables Fibras Ópticas:



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Cable de estructura ajustada (“Tight Buffer”) Contiene varias fibras con protecci ó n secundaria que rodean un miembro central de tracci ó n, y todo ello cubierto de una protección exterior. La protecci ón secundaria que lleva cada pelo de fibra consiste en una cubierta pl ástica de 900 μm de diámetro que rodea al recubrimiento de 250 μm de la fibra óptica.

La protecci ó n secundaria proporciona a cada fibra individual una protección adi-cional frente al entorno as í como un soporte f ísico. Esto permite que a la fibra se conec - te directamente un conector, sin la necesidad de una bandeja de empalmes. Debido al dise ñ o ajustado del cable, es m á s sensible a las cargas de estiramiento o tracci ó n y puede ver incrementadas las p é rdidas por micro curvaturas.

Por una parte, un cable de estructura ajustada es m á s flexible y tiene un radio de curvatura m á s pequeño que el que tienen los cables de estructura holgada. Es un cable que se ha dise ñ ado para instalaciones en el interior de los edificios. Tambi é n se puede instalar en tendidos verticales m á s inclinados que los cables de estruc-tura holgada, debido al soporte individual de que dispone cada fibra.

Tipos de Cables Fibras Ópticas:



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Tipos de Cables según Uso o Tipo de Tendido:1) Cable aéreo Autosoportado (ADSS, “All-Dielectric Self-Supporting Aerial”)

El cable autosoportado es de estructura holgada dise ñ ado para ser utilizado en estructuras a é reas. No requiere un fijador corno soporte. Para asegurar el cable directamente a la estructura del poste se utilizan abrazaderas espe -ciales. El cable se sitúa bajo tensión mecánica a lo largo del tendido.

(Cable ADSS)

Cables de Fibras Ópticas de cada Tipo:



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2) Cable Submarino

Es un cable de estructura holgada dise ñado para permanecer sumergido en el agua. Actualmente muchos continentes están conectados por cables submarinos de fibra óptica transoceánicos.

1. Polietileno. 2. Cinta 'Mylar'. 3. Viales de acero flexible. 4. Aluminio para aislar del agua salada. 5. Policarbonato. 6. Tubo de cobre o de aluminio (llevan alimentación

eléctrica a elementos activos de la red sumergidos). 7. Vaselina. 8. Fibras ópticas

Existen 2 tipos de cables de F.O. submarina según la profundidad en la cual se realiza el tendido:

1) 0-700 m de profundidad2) 0-1.500 m de profundida

Tipos de Cables según Uso o Tipo de Tendido:




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3) Cable compuesto tierra-óptico (OPGW)

Es un cable de tierra que tiene fibras ó pticas insertadas dentro de un tubo en el n ú cleo central del cable. Las fibras ópticas están com-pletamente protegidas y rodeadas por pesados cables a tierra. Es utilizado por las compa ñ í as el é ctricas para suministrar comunicaciones a lo largo de las rutas de las líneas de alta tensión.

4) Cable Figura 8

Caracter ísticas: Cable de Fibra Ó ptica autosoportado con mensajero de acero incorporado y construcci ó n tipo tubo holgado con probada capacidad para operar en la ventana monomodo 1310nm/1550nm, conforme a la norma ITU-T G.652. Con chaqueta de color negro ofrece una apropiada respuesta frente a radiaciones UV.





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Cable Lashing / wrap

Es un cable de estructura holgada que se caracteriza porque su soporte mec á nico est á implementado por un alambre que va enrollado en forma helicoidal por fuera del cable de fibra.

5) Cable Tendido en Ductos

Características: Cable de Fibra Óptica para instalar en ductos; algunos construido con armadura de acero anti roedor (normalmente los MM) bajo su chaqueta de polietileno exterior. Fabricado en 6, 12 ó más filamentos y construcción de tubo holgado, en MM (Multimodo) trabaja en las ventanas de 850nm/1310nm conforme a est á ndares EIA-492, ISO/IEC 793 e ITU-T G.651 y en SM (Single-Mode) trabaja en las ventanas de 1310nm/1550nm conforme a ITU-T-G.652. En SM el mismo cable se puede usarse tambi én en forma aérea mediante lashing (“látigo” o mensajero de acero exterior).

Modelo: Cable de Fibra Óptica ducto MM 6 fibras armado.

Modelo: Cable de Fibra Óptica ducto SM 6 fibras





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6) Cable Interior Tendido Vertical

Características: Fabricado en 6 filamentos y construcci ón tigth-buffer, trabaja en las ventanas de 850nm y 1310nm conforme a est á ndares EIA-492, ISO/IEC 793 e ITU-T-G.651.

Ejemplo:Modelo: Cable de Fibra Óptica Interior MM 6 fibras.





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Códigos de colores para identificación numérica Para identificar cada fibra y cada grupo de fibras contenidas en los tubos buffer se utilizan diversos códigos de colores que varían de un fabricante a otro: Cables fabricados por SIECOR: (Siemens/Corning Glasses) Entonces, si tenemos dos tubos buffer, uno

verde y el otro rojo, con 8 fibras cada uno, será:

Cód. Colores Estándar TIA-598-ACables fabricados por PIRELLI - ALCATEL

Código de Colores de Fibras en Cables:



1.1. SISTEMAS DE TELECOMUNICACIONES SDH/PDHEntre las partes de un Sistema de Transmisión SDH encontramos: a)Tendidos de Cables de F.O. (Pta. Externa), b)Terminación de Cables en Planta (Cabecera de cables (patch panel) y ODF)c)Cableado de Interconexión entre equipos y el tendido (uso de patch cords, jumpers y pigtails)d)equipos SDH (o antecesores PDH)e)Conexiones de señales (digitales) eléctricas entre el equipo y distribuidor digital (IDF)

Ejemplo 1: Sistema o redes SDH / SONET

Tendido Exterior (Planta Externa) de Cable de F.O. Monomodo de varios pelos de fibra

Cabeceras de Cable (terminación del cable en la planta) o Patch Panel de F.O. que se instala en el ODF (distribuidor de tramas óptico)

Planta A Planta B

Jumpers de monofibras

Equipo SDH o SONET

Equipo SDH o SONET

Cableado de señales eléctricas con el IDF

Sistemas Ópticos:



Las diferencias con el anterior sistema est á n en que en este caso las entradas que llegan a los equipos no son eléctricas sino ópticas. Cada una de estas se ñales ópticas se ajusta a un ancho de banda dentro de la ventana de 1550 nm identificada por la longitud de onda donde est á centrado cada ancho de banda parcial. Luego, todas estas señales se envían por un solo enlace de fibra, que en este caso pueden ser 2 ó 1 fibra.

1.2 SISTEMAS DE TELECOMUNICACIONES DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)

Sistemas Ópticos:



1.3 SISTEMAS DE COMUNICACIONES ÓPTICAS EN LANA diferencia de los casos anteriores, ac á estamos en presencia de tarjetas y adaptadores para equipos que permiten adaptar se ñ ales Fast-Ethernet y Giga-Ethernet a una fibra ó ptica (estos elementos se conocen como “conversores de medios”), con el objeto de cubrir mayores distancias, principalmente en cableado backbone o vertical, o lograr disminución de ruido o mejor ancho de banda.

Dependiendo de la distancia y cantidad de sistemas ó pticos entre estos puntos, ac á puede ir un cable de varias fibras del tipo tight buffer (ajustada)

Patch Panel para interconexión vertical, llenos de conectores de fibra que pueden ser de distintos tipos

Sistemas Ópticos:



1.4 SISTEMAS DE COMUNICACIONES FTTx (Fiber To The x, donde x es Home (H), Building (B) o Networks (N))Hoy la más en boga es la FTTH que están desplegando en Chile Movistar, VTR, TelSur y GTD Manquehue.

Sistemas Ópticos:



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Existen distintos tipos de conectores de fibra óptica, todos los cuales son para la interconexión de los equipos de transmisión y recepción ópticas con los path panel donde están terminando los cables de fibra.

Esta interconexión se hace con cables especiales que continen sólo una fibra (mnofibra) llamados pigtail.

Además, cada conector se caracteriza tambien por el tipo de pulido que tiene su punta y el tipo de corte.

Tipos de Conectores :1)SC2)ST3)LC4)FC5)MV6)MT-RJ7)DIN8)E-20009)SMA10)DIAMOND

Tipos de Pulidos:1)PC, pulido normal2)SPC, Súper pulido3)UPC, Ultra pulido4)APC, Pulido angular

(PC: “Physical Contact”)

Partes de un Conector:1)Ferrule: Cilindro que rodea la fibra.2)Body: Cuerpo del conector.3)Boot: el mango.

Conectorización:



10 Agosto 2012video construcción de un Conector ST

Conectorización:



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Conectorización:



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Conectores IntercambiablesTambién existen conectores con el cuerpo intercambiable según la necesidad, como el Alberino de Diamond :

• Simplex es un conector independiente que se usa en un pigtail.

• Duplex es el conector doble (o 2 conectores iguales unidos) usado en un jumper (2 pigtails)

• Jackect Size : Es tama ñ o de la camisa que se debe adaptar á al di á metro externo del cable monofibra (por ejemplo, 2 ó 3 mm)

• Fiber Size : es el diámetro interior del boot en donde se introducir á la fibra, por tanto, debe ser levemente m á s ancho que el diámetro exterior de la fibra.

Conectorización:



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Los cables de interconexión se utilizan normalmente para conectar los equipos de transmisi ón ópticos con los tendidos de cables de fibra. Cables Amarillos son para Fibras SM (Monomodo) y Cables Naranja para Fibras MM (Multimodo).

Estos cables son normalmente:

1. Pigtail o cables monofibras

2. Jumper (corresponde a 2 pigtail)

3. Fan-out (varios pigtail unidos (fusionados)

a un cable).

Cables de Interconexión (Path Cords)

Conectorización:



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Los conectores ópticos dependen de los equipos y path panel, de esta forma existen pigtail y jumper que pueden tener un tipo de conector por un extremo y otro por el otro.Normalmente uno compra los Pigtail y jumper con los conectores ya hechos.

Conectorización:



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Bobina fibra óptica 9/125 monomodo 2.0 mm simplex d e 100 m

Bobina de cable de fibra óptica mono-modo simplex (1 fibra) que cumple el estándar G.652. La sección del núcleo y su revestimiento son de sección 9/125 micrones (um). La protección exterior es de tipo adherente o apretada (tight buffer) de color amarillo y diámetro de 2.0 mm. Cable libre de halógenos y no propagador de la llama (LSZH = Low Smoke Zero Halogen). Presentado en bobina para mayor comodidad. Longitud: 100m.

Tarifa: PVP Modelo: FH01 22.89EUR

Fijarse que el conector elegido tiene queSer para el diámetro del cable , por ejemplo: en el caso de este carrete los conectores debenser de 2 mm y no de 3mm.

Conectorización:



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Cabeceras de Cable, Patch Panel ÓpticosSon patch panel que continen conectores opticos de terminaci ón de los cables de fibras ópticas y que permiten desde all í, conectarse a los equipos de transmisi ón ópticos a trav és de los pigtails.. Normalmente vienen normados para rack 19”, la suma de los cuales constituyen los llamados ODF (Distribuidores de tramas ópticas). Dentro de la bandaja los conectores ya vienen hechos con un pequeño trozo de fibra, la que deberá ser fusionado con una fibra del cable.

Panel de Conexiones de 24 puertos sin adaptadores Dimensiones: 1,75" x 19" x 11" (16 x 16 x 13mm)

Distribuidores ópticos:



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ODF. Optical Dsitribution FrameEl Rack donde ubicamos las cabeceras de cable ópticos o patch panel ópticos, se llama ODF o Distribuidor de Tramas Óptico

Distribuidores ópticos:



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EQUIPOS DE TRANSMISIÓN SOBRE FIBRA ÓPTICA

1. PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy)

2. SDH (Synchronous Digital Hierarchy )

3. WDM (CWDM, DWDM)

Circuitos

de Voz Kbit/s nombre

Circuitos


Circuitos


1 24 1,544 T1 30 2,048 E1 24 1,544 J1

2 96 6,312 T2 120 8,448 E2 96 6,312 J2

3 672 44,736 T3 480 34,368 E3 480 32,064 J3

4 2016 274,18 T4 1920 139,264 E4 1440 97,728 J4

7680 565M E5

Nivel

Norteamérica Europa Japón

Tecnologías de Transmisión ópticas:



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3. WDM (CWDM, DWDM)




10 Agosto 2012




3. WDM (CWDM, DWDM)

Multiplexacion: Técnica que permite transmitir varios canales de informaci ón sobre un mismo medio de transmisión con el propósito de ahorrar el recurso de comunicación. Puede ser por asignación de frecuencias (MDF u ondas portadoras), por asignaci ón de intervalos de tiempo (MDT) y por asignación de códigos (CDMA, por las siglas en ingles de Acceso M últiple por División en Código). La técnica WDM (Multiplexado por longitud de onda) utilizada en fibra ó ptica, es una variante reciente del MDF desarrollado para los sistemas de comunicaciones ó pticas el cual permite la transmisión simultanea de varias longitudes de onda sobre una misma fibra, ampliando significativamente la capacidad delSistema. Jerarquías Digitales: Ordenes de Múltiplexación por división en tiempo utilizadas en los sistemas digitales de transmisión. El nivel más bajo (Eo) es el canal de voz de 64 kbps, a partir del cual se conforma la trama E1, en la norma europea, de 2048 Kbps, que agrupa 30 canales de voz. Le siguendiferentes velocidades de la llamada PDH y SDH.PDH: Jerarquía Digital Plesiocrona. La palabra plesiocrona significa que las frecuencias de reloj del sistema, aunque nominalmente son iguales, pueden diferir en un entorno normalizado causando que los flujos a multiplexar (tributarios) se adelanten o atrasen, siendo necesario recurrir a un proceso conocido en la literatura como justificaci ón. Esto hace m ás compleja la extracci ón de tributarios de bajo nivel en una trama superior. En norma de Europa las velocidades son aproximadamente 2, 8, 34 y 140 Mbps para los flujos E1, E2, E3 y E4 respectivamente.SDH: Jerarquía Digital Sincrona. Sistema de transmisi ón superior a la PDH, tratado en este articulo, el cual permite extraer con facilidad tributarios de bajo nivel en una trama o agregado de alto nivel. Es una tecnolog í a madura para transmisi ó n en l í nea sobre fibra ó ptica que logra la estandarización de las velocidades de transmisi ón, incluyendo casi todas las antiguas capacidades PDH. Las velocidades en n úmeros redondeados son 155 Mbps, 622 Mbps, 2.5 Gbps y 10 Gbps. A su vez, da soluci ón sistemática al problema de la gesti ón de la trama e incorpora mecanismos de protección de la red ante fallas. Actualmente se considera una plataforma multiservicio. Payload: Área de carga útil en la trama SDH.ATM: Modo Asíncrono de Transmisión. Técnica de conmutación rápida de paquetes que utiliza celdas de tamaño fijo (53 bytes). Es orientada a conexión y garantiza calidad de servicios.Gesti ó n: Proceso por el cual es posible acceder a los equipos de comunicaciones y redes para chequear el estado de los mismos, el comportamiento del enlace así como configurar las diferentes prestaciones y servicios que se requieren en el sistema. Esto a se garantiza mediante una red paralela de computación como son las LAN (Redes de Área Local), y las WAN (Redes de Área Amplia), para acceso remoto desde un centro de gestión remoto centralizado. Estas facilidades se incorporan desde el dise ño mismo del equipo como parte del harware y el software de trabajo (Véase SNMP como parte del protocolo TCP/IP). Existen adem ás, un grupo de herramientas o plataformas de gesti ón,desarrolladas por los mismos suministradores de equipo o libres en la red para su utilizaci ón.




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Pérdidas ÓpticasLa luz que viaja en una fibra óptica pierde potencia con la distancia. Las p érdidas de potencia dependen de: la longitud de onda usada, el material por el que se propaga, la distancia, las p érdidas de unión (conectores, fusiones, acoples), radios de curvatura muy cortos, Otros (polvo en uniones, fibras degradadas, etc.) .Las pérdidas de potencia de luz en una fibra óptica se miden en decibeles dB. Las especificaciones de un cable de fibra óptica expresan las pérdidas del cable como la atenuaci ón en dB por Km de longitud (es decir dB/Km). Este valor se debe multiplicar por la longitud total del enlace de fibra en Km para determinar las p érdidas del cable en dB. Las pérdidas de luz de una fibra son causadas por varios factores y se pueden clasificar en intr ínsecas y extrínsecas:

Intrínsecas • Pérdidas por Absorción de OH-: Contaminantes como las mol éculas

de OH-, absorben fotones a nivel molecular provocando p é rdidas considerables si tenemos muchas de ellas. Esto es controlado mediante un proceso de fabricación libre de humedad e impurezas.

• Pérdidas por Scattering (propiedad de la fibra de vidrio que causa desviaciones de la luz y contribuye a las p érdidas ópticas intrínsecas).

• Rayleigh (impurezas): Otros tipos de impurezas o contaminantes causan variaciones en la densidad óptica, composici ón y estructura molecular de la fibra que provocan que los rayos de luz que se topen con estas impurezas y se dispersen en muchas direcciones provocando pérdidas.

• Pérdidas por microcurvaturas : Son pequeñas curvaturas al interior de la fibra en la frontera n ú cleo-manto, provocando cambios en el á ngulo de incidencia y perdiendo la propiedad de reflexi ó n interna total en algunos puntos, provocando refracci ón y con ello pérdidas.

• Pérdidas por Reflexión de Fresnel (conectores o empalmes): Ocurre en cualquiera frontera de un medio donde cambie el í ndice de refracci ó n, causando que una parte de los rayos incidentes sea reflejado al primer medio y otra parte sea refractado al segundo medio.

Extrínsecas• Pérdidas causadas por curvaturas externas : La fibra óptica posee un

cierto radio de curvatura cr ítico que es especificado por el fabricante, con el cuál se asegura que no existan p érdidas. Cualquier curvatura con un radio menor que este radio cr í tico cambiar á el á ngulo de incidencia de los rayos de luz, provocando que la reflexi ó n interna total entre el n úcleo y manto desaparezca y causando con ello una refracción de los rayos fuera del núcleo y con ello las pérdidas ópticas.

• Pérdidas de conectores: Las pérdidas de los conectores est án en el rango de 0.3 dB a 1.5 dB y depende del tipo de conector utilizado. Los factores que contribuyen en las p érdidas de conexión son: suciedad o contaminantes en el conector, instalaci ó n impropia del conector, mal corte, etc.

• Pérdidas de empalmes: Las pérdidas ocurren en todos los tipos de empalme. Para los empalmes mec ánicos las pérdidas se encuentran entre 0.2 dB a 1 dB y para los empalmes por fusi ón las pérdidas son menores a 0.1 dB. Las p é rdidas de empalme se atribuyen generalmente a: mal corte, des alineamiento de los n ú cleos de las fibras, contaminación, burbujas de aire, etc.

Perdidas y Dispersión óptica:



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ATENUACION CONECTORES DE F.O.

Los parámetros de reflexión de potencia óptica en los dispositivos se define de dos maneras:

1. Perdida de inserción (Insertion Loss) es la atenuación que se genera al usar un conector y se debe a que al insertar la luz en el núcleo hay una parte que se refleja (no ingresa en la fibra) debido a que no existe una alineación al 100% de los núcleos de la fibra en el conector y en el transceiver o patch panel.

IL = relación logarítmica entre la potencia transferida Pt e incidente Pi:IL=10logPt/Pi [dB]

La potencia transferida siempre es menor que la incidente, por lo que el valor en dB ser á menor o igual a cero.

2. P é rdidas de retorno (ORL - optical return loss) - se define como la relaci ó n logar í tmica entre la potencia transmitida Pt y la potencia reflejada Pr:

ORL=10logPt/Pr [dB]La potencia reflejada siempre es menor que la transmitida, por lo que el valor en dB ser á mayor o igual a cero. Mediante ORL se define los par á metros de reflectancia de TODO EL TRAMO y no solo con un dispositivo óptico. Se incluye tanto las reflectancias de los dispositivos como las de propia fibra óptica (retroesparcimiento de Rayleigh, etc...).

El error de aplicación de ambos parámetros a la hora de uso para la caracterización de los conectores se debe a que para los tramos cortos, las reflexiones en los conectores es la principal fuente del valor de pérdidas de retorno.




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Los parámetros de reflexión de potencia óptica en los dispositivos se define de dos maneras:

1. Perdida de inserción (Insertion Loss) es la atenuación que se genera al usar un conector y se debe a que al insertar la luz en el núcleo hay una parte que se refleja (no ingresa en la fibra) debido a que no existe una alineación al 100% de los núcleos de la fibra en el conector y en el transceiver o patch panel.

IL = relación logarítmica entre la potencia transferida Pt e incidente Pi:IL=10logPt/Pi [dB]

La potencia transferida siempre es menor que la incidente, por lo que el valor en dB ser á menor o igual a cero.

2. P é rdidas de retorno (ORL - optical return loss) - se define como la relaci ó n logar í tmica entre la potencia transmitida Pt y la potencia reflejada Pr:

ORL=10logPt/Pr [dB]La potencia reflejada siempre es menor que la transmitida, por lo que el valor en dB ser á mayor o igual a cero. Mediante ORL se define los par á metros de reflectancia de TODO EL TRAMO y no solo con un dispositivo óptico. Se incluye tanto las reflectancias de los dispositivos como las de propia fibra óptica (retroesparcimiento de Rayleigh, etc...).

El error de aplicación de ambos parámetros a la hora de uso para la caracterización de los conectores se debe a que para los tramos cortos, las reflexiones en los conectores es la principal fuente del valor de pérdidas de retorno.




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La DispersiónEl ancho de banda de una fibra óptica es una medida de su capacidad de transmisi ó n de informaci ó n. El ancho de banda de la fibra ó ptica est á limitado por la dispersi ó n total que tiene como consecuencia el ensanchamiento del pulso.La dispersión limita la capacidad de transmisi ón de información debido a que los pulsos se ensanchan traslap á ndose unos con otros, haci é ndose indistinguibles para el equipo receptor.

• Dispersión Modal: Causada por los diferentes modos o caminos que sigue un rayo de luz en una fibra multimodo. Esto da como resultado que los rayos recorran distancias diferentes y lleguen al otro extremo de la fibra en tiempos distintos provocándose el ensanchamiento y traslape de los pulsos de luz. Este fen ómeno se da sólo en fibras multimodo.

• Dispersión Cromática: Se define como dispersión cromática a toda dispersión que tenga como origen una dependencia de la longitud de onda, es decir, a la suma de la dispersión cromática material y guía de onda.

• Dispersión Cromática Material: Causada por un fenómeno intrínseco al material, debido a que el índice de refracci ón en la práctica no es constante y var ía con la longitud de onda de los rayos de luz (n = n(l)). Como la fuente de luz no es ideal, está compuesta de un espectro de m ás de una longitud de onda, tanto en el caso de los LED como de los LASER. Los modos de diferente l viajan a diferentes velocidades produciéndose la dispersión.

• Dispersión Cromática Guía de Onda: Causada cuando el índice de refracci ón del núcleo difiere sólo levemente del índice de refracción del manto y parte de la luz se refleja después que hubo penetrado en él. El grado de penetración en el manto dependerá de la longitud de onda de la señal y conlleva a que el rayo de luz realice una trayectoria mayor. Luego, para cada longitud de onda existir á n diferentes trayectorias lo que implica un menor o mayor tiempo de viaje para alcanzar el receptor.

• Dispersión por Modo de Polarizaci ón: Efecto óptico que provoca dispersi ón en una señal óptica que viaja por una fibra monomodo. Para el caso de distancias de enlaces de fibra ó ptica mayores a 100 Km. el PMD puede llegar a ser un factor limitante para la expansi ón de las redes ópticas. La luz acoplada al interior de una fibra monomodo da como origen una se ñ al electromagn é tica que posee dos componentes (una componente el é ctrica y una componente magn é tica) que viajan de manera ortogonal. El PMD ocurre cuando se produce un desface ó retardo de una de las componentes con respecto a la otra (birrefringencia) provocada por una asimetr ía del núcleo y diferencia de índices de refracci ón a lo largo de la fibra.




10 Agosto 2012

Gráficos Dispersión v/s Longitud de Onda

Fibras de Dispersión Desplazada

La longitud de onda a la cu á l la dispersi ó n total es cero, se denomina longitud de onda de dispersi ó n cero. Como se puede observar en la figura, la dispersi ó n de material tiende a disminuir con el aumento de la longitud de onda. En general, la contribuci ón de la dispersi ó n material es mayor que la dispersi ó n por gu í a de onda, sin embargo, cerca del punto en el cu ál la dispersión total es cero, la dispersión por guía de onda es más influyente. La longitud de onda t ípica a la cu ál la dispersi ón total es cero, es alrededor de los 1310 nm. Por otra parte, la longitud de onda para la cuál las p érdidas son m ínimas es en los 1550 nm, es decir no son coincidentes. Luego lo que se ha hecho para maximizar las características de transmisión, es desplazar la curva de dispersi ón, de modo que para la longitud de onda de 1550 nm se obtengan las mínimas pérdidas con la mínima dispersión.


rfo laminas unidad 1

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