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Capitulo IV Sistemas de Telecomunicaciones basados en fibra óptica

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Capitulo IV Sistemas de Telecomunicaciones basados en fibra óptica

  1. 1. Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones (Versión 0) Capítulo IV Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica (Parte 2 de 2) (Versión 0) Ing. Antonio J. Delgado Celis Correo electrónico: adelgado_prof@hotmail.com
  2. 2. 2 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 Agenda del Capítulo IV (2): 3. Los cables de fibra óptica. 4. Conexionado de cables de fibra óptica. 5. Medida de los parámetros de transmisión y detección de fallas en cables de fibra óptica. 6. Mejoramiento de las características de transmisión.
  3. 3. 3 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.- Los cables de F.O. Agenda: 1) Parámetros de diseño: sensibilidad a curvaturas y microcurvaturas, resistencia mecánica, fatigas estática y envejecimiento. 2) Consideraciones de diseño y constructivas. 3) Principales tipos de cables. 4) Pruebas de los cables: geométricas, ópticas, de transmisión, mecánicas y ambientales.
  4. 4. 4 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.- Los cables de F.O. La fibra no tiene características adecuadas de tracción que permitan su utilización directa. Por otra parte, en la mayoría de los casos las instalaciones se encuentran a la intemperie o en ambientes agresivos que pueden afectar al núcleo, lo que se debe impedir para garantizar el mantenimiento de las características ópticas y mecánicas del sistema. Es por todo lo anterior que han de preverse una serie de elementos que la ayuden en ese aspecto e incluso que la sustituyan. Así mismo, dada la amplia difusión y desarrollo de los sistemas ópticos, se hace cada vez más necesario disponer de cubiertas y protecciones de calidad capaces de proteger a la fibra, en aplicaciones específicas.
  5. 5. 5 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.1.- Los cables de F.O. Æ Parámetros de diseño La fibra óptica presenta tres características que constituyen parámetros diseño del cable: a. La sensibilidad a las curvaturas y microcurvaturas. b. La resistencia mecánica. c. La fatiga estática y el envejecimiento.
  6. 6. 6 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.1.- Los cables de F.O. Æ Parámetros de diseño a.- Sensibilidad a las curvaturas y microcurvaturas Siempre que la fibra se ve sometida a una curvatura o un pandeo (al bobinarla, al tender el cable, etc.), se origina una atenuación adicional al producirse una fuga de modos que en condiciones normales permanecerían en el núcleo; no obstante, como esta atenuación adicional varía exponencialmente con el radio de curvatura, estas pérdidas son inapreciables hasta que se sobrepasa una curvatura crítica. Como regla práctica, puede considerarse un radio de curvatura mínimo de valor igual a diez (10) veces el diámetro del tubo que aloja al módulo de fibras. En cuanto a las microcurvaturas, estas se producen por fuerzas laterales localizadas a lo largo de la fibra. Pueden aparecer a consecuencia de irregularidades de fabricación e instalación, así como por variaciones dimensionales en los materiales del cable a consecuencia de los cambios de temperatura.
  7. 7. 7 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.1.- Los cables de F.O. Æ Parámetros de diseño a.- Sensibilidad a las curvaturas y microcurvaturas (continuación) Las pérdidas debidas a la microcurvatura en un cable de fibras ópticas pueden limitarse modificando muchos de los parámetros mecánicos de la fibra o del cable, tales como: • Aumento del diámetro del revestimiento de modo que la tensión necesaria para producir microcurvatura sea mayor. • Aumento del radio de la curvatura continua debido al trenzado. • Disminución del módulo de elasticidad del recubrimiento y del material de la cubierta del cable. • Aumento del espesor del recubrimiento. • Eliminación de la tensión de la fibra en el interior del cable.
  8. 8. 8 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.1.- Los cables de F.O. Æ Parámetros de diseño a.- Sensibilidad a las curvaturas y microcurvaturas (continuación) En la práctica se adoptan dos variantes: • Eliminación de la tensión susceptible de producir microcurvaturas (estructuras de fibra libre u holgada, ya mencionadas). • Minimizar los efectos de las tensiones mediante el uso de materiales amortiguadores de las mismas sobre la fibra (estructuras densas). En cuanto a la atenuación adicional que producen las microcurvaturas, depende de su periodicidad y de la amplitud de las mismas.
  9. 9. 9 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.1.- Los cables de F.O. Æ Parámetros de diseño b.- Resistencia mecánica La resistencia mecánica teórica de las fibras ópticas (del orden de 350 N/mm2) es muy pequeña comparada con las altas tensiones a que puede estar sometido un cable durante el proceso de tendido. Los cables ópticos deben incorporar elementos adicionales que proporcionen la resistencia necesaria con la mínima elongación, independizando en lo posible las elongaciones de fibra y del cable. Se justifica la preferencia por las estructuras holgadas en la mayoría de los casos.
  10. 10. 10 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.1.- Los cables de F.O. Æ Parámetros de diseño b.- Resistencia mecánica (continuación) La probabilidad de rotura aumenta exponencialmente con el esfuerzo de tracción, y la resistencia disminuye rápidamente al aumentar la longitud. Por ejemplo: mientras una fibra de 10 metros se puede alargar un 5%, otra de 1500 metros no soporta más de un 2% de elongación. Esta probabilidad no es una función claramente definida, aunque se sepa que de la longitud del cable y del número y profundidad de las fisuras iniciales. Por otra parte, la vida útil de la fibra depende de la tensión permanente a que se la somete, tanto mientras se tiende como cuando queda instalada.
  11. 11. 11 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.1.- Los cables de F.O. Æ Parámetros de diseño c.- Fatiga estática En el proceso de fabricación se incluyen elementos hidrófugos de protección de la fibra, ya que la humedad presente en el exterior de la misma provocar el aumento del tamaño de las fisuras superficiales originadas procesos de tracción. La vida media de las fibras está ligada directamente a la relación entre los valores de fatiga durante el tendido y la tensión permanente a que quedan sometidas, de modo que si la tensión de servicio es inferior al 20% de la resistencia inicial, el efecto de la fatiga estática es despreciable, mientras que si excede del 30% la vida de la fibra alcanza sólo unos días.
  12. 12. 12 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.1.- Los cables de F.O. Æ Parámetros de diseño Los ensayos realizados son no destructivos. Ha de tenerse en cuenta que el propio ensayo disminuye notablemente la resistencia posterior de la fibra, por lo que si se quiere evitar este efecto, ha de realizarse de modo estadístico sobre elementos que no vayan a prestar servicio posteriormente. d.- Atenuación por cableado El cableado introduce una atenuación suplementaria del orden de 0,1 dB/Km, dependiendo de la longitud de onda de explotación.
  13. 13. 13 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.2.- Los cables de F.O. Æ Consideraciones de diseño y constructivas La aplicación a que se destine el cable determinará en todos los casos su estructura y, en consecuencia, sus características. En cualquier caso, han de tenerse en cuenta los siguientes factores: 1) Elongación prevista Æ será pequeña en cables subterráneos y grande en el caso de cables submarinos o de tendido aéreo. 2) Resistencia mecánica y tensión de trabajo admisible 3) Protección contra humedades 4) Tipo y grado de elementos agresivos ambientales Æ que determinarán las características mecánicas y químicas de los materiales plásticos a utilizar. 5) Pérdidas adicionales causadas por curvaturas y microcurvaturas 6) Capacidad del cable Æ pequeña en cables destinados a aplicaciones de gran velocidad y cables monofibra o bifibra para instalaciones de interior, y grande para los cables de enlace de centrales telefónicas y de distribución. 7) Procedimiento de empalme Æ aspecto muy importante a considerar cuando el número de fibras es grande, pudiendo determinar en estos casos la elección de estructuras modulares de cable.
  14. 14. 14 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.2.- Los cables de F.O. Æ Consideraciones de diseño y constructivas: Estructuras Los cinco primeros factores determinan la elección del tipo y dimensiones del recubrimiento de la fibra, debiendo optar entonces por: a. Estructura holgada o libre Æ la fibra y su recubrimiento primario quedan inmersos en un fluido viscoso que los aísla parcialmente de esfuerzos externos y humedades. b. Estructura ajustada Æ la fibra está embutida por extrusión en un material plástico resistente.
  15. 15. 15 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.2.- Los cables de F.O. Æ Consideraciones de diseño y constructivas: Estructuras a.- Estructuras holgadas Este tipo de cable busca fundamentalmente aislar a la fibra óptica de las fuerzas mecánicas exteriores que se ejerzan sobre el cable. Según la forma en que se disponga la fibra en el interior del cable, puede ser: • Con tubito: se utiliza un tubito plástico de alto módulo elástico (rígido), de diámetro (2 o 3 mm.) superior a la fibra. Esta se adapta libremente en su interior, a fin de quedar aislada de esfuerzos externos y de las variaciones de temperatura. Los tubos pueden ser huecos o, más comúnmente estar llenos de un gel resistente al agua que impide que ésta entre en la fibra, tal como la silicona hidrófuga estable al menos entre -20 y +60 ºC. • Con soporte (módulo) acanalado con ranuras: la fibra se coloca flojamente en la acanaladura (ranura), directamente sobre el cable.
  16. 16. 16 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.2.- Los cables de F.O. Æ Consideraciones de diseño y constructivas: Estructuras a.- Estructuras holgadas (continuación) En cables de pequeño número de fibras, éstas se ensamblan por grupos de 6, 8, 10 o 12, recubiertos de polietileno, y todos ellos alrededor de un elemento central resistente de poliamida aromática (aramida) de 0,7 a 4 mm., normalmente Kevlar 49. Cuando se trata de cables de mayor capacidad se disponen varios de estos elementos helicoidalmente alrededor de otro elemento resistente de igual o mayor diámetro, y el conjunto se recubre con una cinta envolvente de poliéster, una de polietileno (PE), otra estanca de aluminio y polietileno (Al- PE), y una última de polietileno, o hilaturas de Kevlar en lugar de Al-PE. A veces se incluyen en el cable conductores metálicos para alimentación de regeneradores intermedios o para comunicaciones de prueba extremo a extremo. La identificación de la fibra se hace por coloreado de los recubrimientos primario y secundario.
  17. 17. 17 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.2.- Los cables de F.O. Æ Consideraciones de diseño y constructivas: Estructuras a.- Estructuras holgadas (continuación) Figura 4.32. Estructura típica de un cable de fibra óptica de estructura holgada (Tomado de: http://www.textoscientificos.com/redes/fibraoptica/tiposfibra).
  18. 18. 18 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.2.- Los cables de F.O. Æ Consideraciones de diseño y constructivas: Estructuras a.- Estructuras holgadas (continuación) Figura 4.33. Ejemplos de cables de fibra óptica de estructura holgada (Tomado de: CommScope Fiber Optic Cable Products Catalog).
  19. 19. 19 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.2.- Los cables de F.O. Æ Consideraciones de diseño y constructivas: Estructuras b.- Estructuras ajustadas Contiene varias fibras con protección secundaria que rodean un miembro central de tracción, y todo ello cubierto de una protección exterior. Típicamente, el cable está formado por un recubrimiento primario que consiste en una capa de barniz de acetato de celulosa de 6 µm de espesor o resinas de silicona de unas 20 µm. La segunda capa, colocada sobre la anterior por extrusión, va directamente sobre ella y tiene un espesor aproximado de 0,5 a 1 mm. La fibra se incorpora a una estructura de elevada resistencia mecánica, construida por una cubierta termoplástica de doble capa adherida a la fibra. La identificación de la fibra dentro del cable se hace coloreando el recubrimiento secundario. Entre ambos recubrimientos se sitúa a veces una capa amortiguadora.
  20. 20. 20 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.2.- Los cables de F.O. Æ Consideraciones de diseño y constructivas: Estructuras b.- Estructuras ajustadas (continuación) Estructura típica de un cable de fibra óptica de estructura rígida (Tomado de: http://www.textoscientificos.com/redes/fibraoptica/tiposfibra).
  21. 21. 21 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.2.- Los cables de F.O. Æ Consideraciones de diseño y constructivas: Estructuras b.- Estructuras ajustadas (continuación) Figura 4.35. Ejemplos de cables de fibra óptica de estructura rígida (Tomado de: CommScope Fiber Optic Cable Products Catalog).
  22. 22. 22 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.2.- Los cables de F.O. Æ Consideraciones de diseño y constructivas: Cubiertas En función del ambiente exterior en que se deba encontrar el cable, se disponen los diferentes tipos de cubiertas. En la siguiente tabla se indican algunos tipos de ellas y sus aplicaciones. Cubierta Aplicación Polietileno-Kevlar-polietileno Canalización Polietileno-aluminio-polietileno Canalización Polietileno-acero-polietileno Canalización Polietileno-aluminio-polietileno Zanja canalizada Polietileno-acero-polietileno Zanja canalizada Polietileno-acero-polietileno Entenado Polietil.-Kevlar-acero-polietil Aéreo Tabla 4.1. Tipos de cubiertas para cables de fibra óptica
  23. 23. 23 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.2.- Los cables de F.O. Æ Consideraciones de diseño y constructivas: otros aspectos Trenzado Se denomina trenzado a la disposición de las libras en el interior del cable. Si las fibras se disponen en el cable de manera rectilínea y paralela a lo largo del elemento de soporte (elemento de suspensión), un accidental pliegue del cable, sometería a las fibras a compresión longitudinal o a un estiramiento (extensión). Código de colores Para distinguirlas fibras y darles un orden de numeración, se ha convenido en colorear de distinta manera el revestimiento primario de las fibras presentes en el interior del mismo tubito o de la misma ranura. Luego se repiten los colores para los otro tubitos o ranuras. Para los tubitos o las crestas de las ranuras, también se utilizan distintos colores para poderlos distinguir y numerar
  24. 24. 24 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.2.- Los cables de F.O. Æ Consideraciones de diseño y constructivas: otros aspectos Sistema de coloración (continuación) Tabla 4.2. Código de colores para fibras ópticas. Posición Color base 1 Azul 2 Naranja 3 Verde 4 Marrón 5 Gris 6 Blanco 7 Rojo 8 Negro
  25. 25. 25 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.2.- Los cables de F.O. Æ Consideraciones de diseño y constructivas: otros aspectos Elementos auxiliares Además de las fibras, con sus envolturas cubiertas, estos cables disponen, como es usual en todos los cables para comunicaciones, de otros conductores auxiliares: para alimentación del sistema de fibras, conductores para alarmas y para comunicaciones de servicio.
  26. 26. 26 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.3.- Los cables de F.O. Æ Principales tipos de cables a.- Cables para redes telefónicas interurbanas Son los de aplicación más común. Son cables de gran capacidad. Por lo general están formados por varios tubos, cada uno de los cuales contienen varias fibras ópticas de con un recubrimiento secundario holgado. Están protegidos contra la entrada longitudinal y transversal del agua. Cuando se usan en canalización -práctica más usual- no necesitan protecciones adicionales contra los agentes mecánicos. Cuando vayan a ser enterrados directamente o se encuentren en ambientes especialmente agresivos, se les añade una segunda cubierta a base de cinta acero-polietileno, que también los protege de la entrada transversal del agua.
  27. 27. 27 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.3.- Los cables de F.O. Æ Principales tipos de cables a.- Cables para redes telefónicas interurbanas (continuación) Normalmente se fabrican cables de 4, 8,16, 32, 64 y 128 fibras. Figura 4.36. Ejemplos de cables para redes telefónicas interurbanas (Tomado de: CommScope Fiber Optic Cable Products Catalog).
  28. 28. 28 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.3.- Los cables de F.O. Æ Principales tipos de cables Tabla 4.3. Características típicas de un cable de 32 fibras. CUBIERTA APLICACION 1.- Elemento resistente central Kevlar 49 o acéro galvanizado 2.- Recubrimiento del elemento central Diámetro exterior = 2,5 mm. Polietileno 3.- Tubo holgado con fibras y relleno de compuesto antihumedad Diámetro = 4 mm. Poliéster N de tubos = 8 N de fibras por tubo = 4 Diámetro exterior del tubo = 2,5 mm. 4.- Cintas envolventes Poliester 5.- Primera cubierta Polietileno 6.- Protección metálica Cinta estanca Al-polietileno 7.- Cubierta exterior Polietileno Diámetro exterior = 16 mm. Otros datos: Peso (Kg/Km) 220 Radio de curvatura mínimo (mm) 300 Resistencia a la tracción (Nw) 2400 Longitud típica de la bobina (Km) 2 a 4
  29. 29. 29 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.3.- Los cables de F.O. Æ Principales tipos de cables b.- Cables para redes urbanas y locales Se utilizan en zonas urbanas o con gran densidad de abonados, para uniones entre centrales telefónicas y en redes de área local (LAN), atendiendo a servicios telefónicos, de TV, terminales de datos, etc., por lo que el número de fibras a equipar por cable es muy grandes. Al ir instalados en canalizaciones no precisan cinta de aluminio- polietileno. Por lo demás, son similares a los anteriores.
  30. 30. 30 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.3.- Los cables de F.O. Æ Principales tipos de cables b.- Cables para redes urbanas y locales (continuación) Figura 4.37. Ejemplos de cables para redes urbanas y locales (Tomado de: CommScope Fiber Optic Cable Products Catalog).
  31. 31. 31 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.3.- Los cables de F.O. Æ Principales tipos de cables c.- Cables monofibra y bifibra Su aplicación más usual es la de latiguillos de conexión de los equipos a las fibras de los cables de gran capacidad, cuando éstos se despeinan para la conexión a aquellos. Su función de latiguillos obliga a que su flexibilidad sea alta, para lo que el elemento resistente se monta a base de hilatura de Kevlar trenzada, lo que, a su vez, proporciona características dieléctricas al conjunto. Sobre el primer revestimiento (transparente) se coloca el segundo. ajustado y de material plástico. La cubierta de estos cables suele ser de poliuretano ignífugo (retardadora de las llamas), como medida complementaria de seguridad.
  32. 32. 32 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.3.- Los cables de F.O. Æ Principales tipos de cables c.- Cables monofibra y bifibra (continuación) Para su conexión a cable y equipo se terminan en sendos conectores por sus extremos. En cuanto a la identificación como monomodo o multimodo, se hace por el color de la cubierta exterior, siendo amarillo para las primeras y verde para las otras. La cubierta ignífuga del conjunto tiene forma de “8” o elíptica, disponiendo en su parte central de un hilo de rasgado que permita abrirlo para extraer independientemente cada una de las fibras.
  33. 33. 33 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.3.- Los cables de F.O. Æ Principales tipos de cables c.- Cables monofibra y bifibra (continuación) Tabla 4.4. Características típicas de un cable monofibra. CARACTERISTICA VALOR TIPICO Fibra con su primer recubrimiento Diámetro exterior 0.5 mm. Segundo recubrimiento(ajustado) Diámetro exterior 1 mm. Trenzado resistente de Kevlar 49 Cubierta de poliuretano ignífugo Diámetro exterior 3 mm. Peso (Kg/Km) 10 Radio de curvatura mínimo (mm.) 30 Resistencia a la tracción (Newton) 300 Longitudes típicas de bobinas (m.) 2500 a 3000
  34. 34. 34 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.3.- Los cables de F.O. Æ Principales tipos de cables c.- Cables monofibra y bifibra (continuación) Tabla 4.5. Características típicas de un cable bifibra. CARACTERISTICA VALOR TIPICO Fibras con su primer recubrimiento Diámetro exterior = 0,5 mm. Segundo reeubrimiento(ajustado) Diámetro exterior = 1 mm. Trenzado resistente de Kevlar 49 Cubierta de poliuretano ignífugo Diámetro exterior = 3 mm. Cubierta ignífuga para el conjunto bifibra Peso (Kg/Km) 25 - 30 Radio de curvatura mínimo (mm) 30 - 40 Resistencia a la tracción (Newton) 400 - 500 Longitudes típicas de hobinas (m.) 2500 - 3000
  35. 35. 35 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.3.- Los cables de F.O. Æ Principales tipos de cables c.- Cables monofibra y bifibra (continuación) Figura 4.38. Ejemplos de cables mono y bifibra (Tomado de: CommScope Fiber Optic Cable Products Catalog).
  36. 36. 36 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.3.- Los cables de F.O. Æ Principales tipos de cables d.- Cables dieléctricos Su principal uso se encuentra en los servicios de banda ancha y transmisiones telefónicas multicanales. En algunas aplicaciones de los cables ópticos particularmente las militares, es imprescindible que carezcan de componentes metálicos, bien en la zona central de refuerzo o en cualquiera de las cubiertas exteriores. También son particularmente útiles en ambientes eléctricamente ruidosos o en los que se prevean fenómenos de este tipo electrolítico.
  37. 37. 37 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.3.- Los cables de F.O. Æ Principales tipos de cables d.- Cables dieléctricos (continuación) El elemento central resistente será, por tanto, de Kevlar, y una de las capas de protección externa, que en un cable de fibra convencional es de Al—polietileno o de acero—polietileno, queda sustituida por hilatura de Kevlar. El número de fibras es hasta de 32, y por su gran flexibilidad y poco peso admiten instalación aérea, cosidos o en canalización.
  38. 38. 38 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.3.- Los cables de F.O. Æ Principales tipos de cables d.- Cables dieléctricos (continuación) Figura 4.39. Ejemplo de cable dieléctrico (Tomado de: CommScope Fiber Optic Cable Products Catalog).
  39. 39. 39 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.3.- Los cables de F.O. Æ Principales tipos de cables e.- Cables para empresas eléctricas Se aprovechan las características dieléctricas e inmunidad a las interferencias electromagnéticas de los cables de fibra óptica, para la transmisión de señales de telecomunicaciones a lo largo de las líneas de distribución de alta tensión. El cable se aloja en el interior del conductor de tierra de la red de distribución y. como debe soportar altas temperaturas eventualmente, los tubos que alojan las fibras son de plástico fluorado. A su alrededor se dispone una capa de aluminio extruido, sobre la que se cablean una o dos capas trenzadas de aleación de aluminio, que constituirá el cable de tierra.
  40. 40. 40 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.3.- Los cables de F.O. Æ Principales tipos de cables e.- Cables para empresas eléctricas (continuación) Por su función, el número de fibras necesarias es pequeño. Los diseños permiten alcanzar temperaturas continuas en el núcleo óptico hasta de 220 ºC y corrientes de 25 KA debidas a frentes de onda escarpados en el cable metálico. Desarrollos posteriores han permitido la instalación de conductores óptico en el interior de los conductores de fase.
  41. 41. 41 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.3.- Los cables de F.O. Æ Principales tipos de cables f.- Aplicaciones militares Además de las características dieléctricas antes mencionadas, se exige en estas aplicaciones una alta resistencia mecánica y a las radiaciones nucleares, por lo que el núcleo deberá ser de sílice. Al mismo tiempo, la disposición de los elementos ópticos y la composición de sus cubiertas será tal que permita un fácil y rápido pelado y utilización de conectores de campaña. g.- Cables para empresas ferroviarias Características normales de trabajo de este tipo de cables deben ser: • Resistencia a las bajas temperaturas. • Resistencia a las vibraciones. • Protección antirroedores.
  42. 42. 42 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.3.- Los cables de F.O. Æ Principales tipos de cables Tabla 4.6. Tipo de fibra utilizada según la aplicación. VENTANA DE OPERACIÓN APLICACION TIPO DE FIBRA 1ra ventana / 850 nm Enlaces de baja capacidad (<20 Mb/s) / Longitudes < 2Km Multimodo de índice escalón 2da ventana / 1300 nm Enlaces de alta capacidad / Enlaces de decenas de kilómetros Multimodo de índice gradual / Monomodo 3ra ventana / 1550 nm Enlaces de alta capacidad / Longitudes de cientos de kilómetros. Monomodo
  43. 43. 43 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.3.- Los cables de F.O. Æ Principales tipos de cables
  44. 44. 44 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.3.- Los cables de F.O. Æ Principales tipos de cables
  45. 45. 45 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.3.- Los cables de F.O. Æ Principales tipos de cables
  46. 46. 46 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.3.- Los cables de F.O. Æ Principales tipos de cables
  47. 47. 47 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.4.- Pruebas de los cables MEDIDAS GEOMETRICAS: z Diámetro de la superficie de referencia (revestimiento). z Error de concentricidad núcleo-revestimiento z No circularidad núcleo-revestimiento z Diámetro, error de concentricidad y no circularidad del recubrimiento primario. MEDIDAS MECANICAS: z Resistencia a las microcurvaturas z Resistencia a la abrasión. z Resistencia a la tracción y alargamiento. z Resistencia a la fatiga. z Dependencia de la atenuación con la temperatura. z Flexibilidad.
  48. 48. 48 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.4.- Pruebas de los cables MEDIDAS DE TRANSMISION: z Retrodispersión y atenuación monocromática. z Atenuación espectral. z Longitud de onda de corte. z Dispersión espectral y total. z Perfil del índice de refracción del núcleo. z Ancho de banda en el dominio de la frecuencia. MEDIDAS OPTICAS: z Diámetro del campo modal. z Apertura numérica.
  49. 49. 49 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 3.4.- Pruebas de los cables MEDIDAS AMBIENTALES: z Pruebas de temperatura. z Pruebas de alta temperatura y humedad combinadas. z Comportamiento a bajas temperaturas. z Ciclos de temperaturas altas, bajas y humedad. z pH del medio circundante. z Inmersión en diversos medios agua marina, siliconas, aceite, petróleo, etc.
  50. 50. 50 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 4.- Conexionado de cables de fibra óptica Agenda: 1) Requisitos de los métodos de conexionado 2) Empalmes 1. Tipos a. De fusión b. Mecánicos 2. Pérdidas en empalmes 3) Conectores 1. Características 2. Tipos
  51. 51. 51 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 4.- Conexionado de cables de fibra óptica Requisitos de los métodos de conexionado: ¾ Reducida degradación de las propiedades de transmisión de la fibra (bajas pérdidas de conexión y/o reflexiones). ¾ Alta fiabilidad de la conexión. ¾ Manejo sencillo (incluso para su realización en campo por parte de operarios e instaladores). ¾ Bajo coste.
  52. 52. 52 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 4.- Conexionado de cables de fibra óptica: Empalmes Consiste en conectar de manera permanente dos tramos dé fibra óptica, a fin de dar continuidad al enlace, de manera que la pérdida de potencia de la señal (atenuación de empalme) en el punto de conexión sea mínima. Tipos de empalmes: z Mecánico (y adhesivos): se usa para trabajar sobre cables que están funcionando. Para realizarlo se utiliza un soporte mecánico y un aglomerante en el punto de conexión, que se establece en forma mecánica. z Por fusión: consiste en calentar hasta el punto de fusión, por medio de una descarga eléctrica, los dos extremos de fibra óptica a unir.
  53. 53. 53 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 4.- Conexionado de cables de fibra óptica: Empalmes Pérdidas en empalmes: a. Intrínsecas ¾ Diferencias de diámetro entre los núcleos de las fibras. ¾ Excentricidad de los núcleos respectos del revestimiento (núcleos ovalados). ¾ Diferencias entre los perfiles de los índices de refracción entre las dos fibras. ¾ Diferencias entre los valores de los ángulos de aceptación de las fibras. b. Extrínsecas ¾ Limpieza insuficiente del revestimiento primario. ¾ Corte defectuoso. ¾ Ejes de fibra no alineados. ¾ Ejes de fibra no paralelos. ¾ Imperfección en la fusión.
  54. 54. 54 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 4.- Conexionado de cables de fibra óptica: Empalmes Pérdidas en empalmes: Figura 4.44. Causales de atenuación geométrica en un empalme de fibra óptica (Tomado de: CommScope Fiber Optic Cable Products Catalog).
  55. 55. 55 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 4.- Conexionado de cables de fibra óptica: Empalmes por fusión Etapas de un empalme por fusión: 1) Alineación Æ las fibras se posicionan y alinean entre loas electrodos. 2) Prefusión Æ se activan los electrodos, haciendo pasar una descarga eléctrica que sirve para limpiar la superficie de las fibras y redondear los extremos. 3) Acercamiento Æ se aplica una fusión sobre las fibras para acercarlas. 4) Fusión Æ se aplica una descarga de corriente más intensa que permite fundir las fibras.
  56. 56. 56 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 4.- Conexionado de cables de fibra óptica: Empalmes por fusión Con una pinza especial (125µ) se pela (strip) unos 5cm de coating (color) Se limpia (clean) la fibra con un papel suave embebido en alcohol isopropílico Se corta (cleave) 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 del coating con la división correspondiente a la medida. Una vez cortada, la fibra no se vuelve a limpiar ni tocar. d a . U n a v e z c u m p l i d o e s t o , a t r a v é s d e u n a r c o Cuidando que la fibra no contacte con nada, se introduce en la zapata de la empalmadora, sobre las marcas indicadas. Repetir el procedimiento con la otra fibra. En el display se verán las dos puntas, pudiéndose observar si el ángulo es perfectamente recto, sino fuera así la máquina no nos permitiría empalmar. Presionando el botón de empalme, estando la empalmadora ajustada en automático, la misma procederá a alinear en los ejes x e y, y a acercar las puntas a la distancia adecuada.
  57. 57. 57 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 4.- Conexionado de cables de fibra óptica: Empalmes por fusión d a . U n a v e z c u m p l i d o e s t o , a t r a v é s d e u n a r c o Una vez cumplido esto, a través de un arco eléctrico dado entre dos electrodos, aplicará una corriente de prefusión durante el tiempo de prefusión, y luego una corriente de fusión durante el tiempo de fusión. Luego hará una estimación (muy aproximada) del valor de atenuación resultante.
  58. 58. 58 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 4.- Conexionado de cables de fibra óptica: Empalmes por fusión Clasificación de los empalme por fusión Según tipos de descargas eléctricas • Descarga de corriente continua (DC) • Descarga de corriente alterna (AC) (1) Según la técnica de alineamiento Fijas Æ (alineamiento pasivo) las fibras no se desplazan lateralmente, sino que éstas se sitúan en posiciones predeterminadas. Móviles Æ (alineamiento activo) las fibras se desplazan lateralmente hasta obtener posiciones precisas previamente a la descarga. • Medición de potencia. • Visual • •
  59. 59. 59 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 4.- Conexionado de cables de fibra óptica: Empalmes por fusión Clasificación de los empalme por fusión (continuación) En las técnicas móviles resulta imprescindible la presencia de mecanismos muy precisos para realizar los movimientos finos que se precisan durante el alineamiento. Algunos mecanismos propuestos consisten en una plataforma móvil de precisión controlada por un motor, un dispositivo piezoeléctrico o un dispositivo de deformación elástica. Las características de linealidad en el movimiento, desplazamiento máximo y tamaño dependen de la técnica de alineamiento y del diseño de la máquina empalmadora.
  60. 60. 60 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 4.- Conexionado de cables de fibra óptica: Empalmes por fusión Protección de los empalmes 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. Factores a considerar para la protección de un empalme: ¾ Fiabilidad (variación de las pérdidas de empalme y rotura). ¾ Facilidad de manejo y coste. ¾ Estabilidad con las variaciones de temperatura.
  61. 61. 61 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 4.- Conexionado de cables de fibra óptica: Empalmes por fusión Protección de los empalmes (continuación) Tipos: ¾ Ranura con forma de V (V-groove) de plástico con cubierta. ¾ Un par de láminas de cristal cerámico. ¾ Un tubo termocontraíble, junto con una varilla de acero o un molde de plástico. Para la sujeción se utilizan como adhesivos una reacción química, la fundición del material o resinas fotosensibles.
  62. 62. 62 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 4.- Conexionado de cables de fibra óptica: Empalmes por fusión Tipos de fibra -Monomodo, Multimodo y DSF -Una sola fibra 125/250 um o una cinta de fibras (hasta 12) 125/900 um Pérdidas típicas de empalme 0,05 dB para cinta de 12 SMFs Posicionamiento de fibras -Ranuras en V fijas para alineamiento radial -Motores de alta precisión para alineamiento axial Alimentación 100-240 V AC, 50-60 Hz, batería adicional o conexión a la del coche (12 V DC) Entorno de operación 0-45 ºC, humedad máxima 98% RH no condensada Monitor 6,5" TFT Tamaño 223 x 346 x 165 mm Peso 5,3 kg Figura 45. Máquina empalmadora RSU 12 de Ericsson (Tomado de: Técnicas de empalme de fibras óptica / Dr. Francisco Ramos Pascual / revista CONECTRONICA Nº 41).
  63. 63. 63 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 4.- Conexionado de cables de fibra óptica: Empalmes por fusión Figura 46. Ejemplos de cajas de empalmes(1).
  64. 64. 64 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 4.- Conexionado de cables de fibra óptica: Empalmes mecánicos y adhesivos Empalme Mecánico: utiliza una fuerza mecánica para mantener el alineamiento de las fibras, por lo que existe la posibilidad de volver a conectarse (reconfiguración). Empalme Adhesivo: utiliza un material adhesivo para cumplir la función de mantener alineadas las fibras. En este sentido es similar a un empalme por fusión, dado que tiene la característica de ser permanente. Técnica: ranuras en V realizadas en distintos materiales, tanto duros como blandos Æ En el caso de materiales blandos es posible realizar empalmes entre fibras de diferente diámetro. Método de alineamiento Æ pasivo / el posicionamiento de las fibras depende de la precisión del substrato y de su evolución con el tiempo.
  65. 65. 65 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 4.- Conexionado de cables de fibra óptica: Empalmes mecánicos y adhesivos Materiales de adaptación Æ son usados para reducir las pérdidas del empalme y las reflexiones / Se necesita una adaptación de índices muy precisa para suprimir las reflexiones / Materiales de adaptación: gel y resina de Silicio, adhesivos fotosensibles o resinas de epoxy / En el método de empalme basado en adhesivo se prefiere que éste sirva simultáneamente como material de unión y de adaptación. Figura 47. Alineamiento de fibras mediante ranuras en V: substratos duro y blando (Tomado de: Técnicas de empalme de fibras óptica / Dr. Francisco Ramos Pascual / revista CONECTRONICA Nº 41). Figura 48. Empalme mecánico mediante abrazadera y varillas (Tomado de: Técnicas de empalme de fibras óptica / Dr. Francisco Ramos Pascual / revista CONECTRONICA Nº 41).
  66. 66. 66 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 4.- Conexionado de cables de fibra óptica: Empalmes mecánicos y adhesivos Figura 49. Empalme de múltiples fibras utilizando varillas de cristal y adhesivos (Tomado de: Técnicas de empalme de fibras óptica / Dr. Francisco Ramos Pascual / revista CONECTRONICA Nº 41). Figura 50. Empalme mecánico mediante abrazadera y ranuras en plástico (Tomado de: Técnicas de empalme de fibras óptica / Dr. Francisco Ramos Pascual / revista CONECTRONICA Nº 41).
  67. 67. 67 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 4.- Conexionado de cables de fibra óptica: Conectores Son los dispositivos que se utilizan para conectar dos tramos de fibra, con la probabilidad de hacer conexiones y desconexiones posteriores. Se utiliza en todos los casos en los que se deben conectar o desconectar las terminaciones del cable, según las necesidades de operación y mantenimiento. Características: ¾ Gran inmunidad a los agentes externos (polvo, temperatura). ¾ Garantiza una gran cantidad de conexiones y desconexiones sin deteriorarse. ¾ Pérdidas de inserción mínimas. ¾ Bajas pérdidas de retorno.
  68. 68. 68 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 4.- Conexionado de cables de fibra óptica: Conectores Tipos de conectores para cables de fibra óptica: a) FC que se usa en la transmisión de datos y en las telecomunicaciones. b) FDDI se usa para redes de fibra óptica. c) LC y MT-Array que se utilizan en transmisiones de alta densidad de datos. d) SC y SC-Dúplex se utilizan para la transmisión de datos (multimodo). e) ST se usa en redes de edificios y en sistemas de seguridad (monomodo). Figura 51. Tipos de conectores (Tomado de: Wikipedia).
  69. 69. 69 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 5.- Medida de los parámetros de transmisión Agenda: 1) Mediciones típicas 2) Condiciones iniciales 3) Métodos de medición de atenuación 1. Método de corte 2. Método de las pérdidas de inserción 3. Método de retroesparcimiento
  70. 70. 70 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 5.- Medida de los parámetros de transmisión: Mediciones típicas Medidas en Laboratorio • Longitud de onda de corte • Diámetro de campo modal Medidas en Campo • Atenuación • Retroesparcimiento de la señal (para la determinación de roturas y falsos empalmes) • Respuesta en banda base en el dominio de la frecuencia.
  71. 71. 71 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 5.- Medida de los parámetros de transmisión: Condiciones iniciales La habilidad y repetitividad de las medidas dependen de una preparación previa, de carácter mecánico y óptico, de la fibra a medir, previo pulido de la misma y posterior limpieza. Los condicionantes para ejecución de las medidas varían según se trate de una fibra monomodo o multimodo. ¾ Fibras multimodo: son determinantes las condiciones de inserción de la luz en la fibra. ¾ Fibras monomodo: las mayores dificultades se centran en la posible saturación del detector cuando se utilizan impulsos de alta potencia.
  72. 72. 72 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 5.- Medida de los parámetros de transmisión: Condiciones iniciales Equilibrio modal En una fibra multimodo los diversos modos que se propagan por ella intercambian energía entre sí (mezcla modal), fundamentalmente por la influencia de factores externos a la propagación en sí misma (microcurvaturas, empalmes, etc.). Esta mezcla de modos puede influir decisivamente en las medidas de atenuación y ancho de banda, dependiendo del grado de mezcla. A partir de determinada longitud de fibra, llamada longitud de equilibrio, el diagrama de campo electromagnético es estacionario Æ a partir de allí se ha alcanzado el equilibrio entre modos.
  73. 73. 73 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 5.- Medida de los parámetros de transmisión: Condiciones iniciales Equilibrio modal (continuación) Esta longitud oscila normalmente de 1 a 5 Km. Para evitar la inserción de tal longitud entre la fuente y la fibra a medir (método de referencia), se emplea un mezclador de modos, el cual aumenta artificialmente el acoplamiento modal y permite que se alcance la situación de equilibrio a sólo unos metros del extremo de la fibra a medir. Sólo desde la longitud de equilibrio en adelante se pueden efectuar medidas repetitivas con garantía, pues el parámetro a medir será independiente de la distribución modal a la entrada.
  74. 74. 74 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 5.- Medida de los parámetros de transmisión: Medición de Atenuación La medición de la atenuación representa la medición de la rutina más típica de cables y de fibras ópticas. Tiene por objeto proporcionar un medio que permita asignar cierto valor de coeficiente de atenuación a un largo de fibra, de modo que los valores de atenuación de cada tramo puedan sumarse para determinar la atenuación total de un cable compuesto de varios tramos empalmados. La medición de la atenuación durante la instalación y mantenimiento de cable de fibra óptica se realiza usualmente en la longitud de onda de trabajo del sistema de transmisión. Procedimientos de medida de la atenuación • Método de corte (ensayo de tipo destructivo Æ solo aplicable en laboratorio) • Método de las pérdidas de inserción • Método de retroesparcimiento
  75. 75. 75 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 5.- Medida de los parámetros de transmisión: Medición de Atenuación Método de corte El método de corte es una aplicación directa de la definición de atenuación. P2 es la potencia emergente en el extremo final de la fibra y P1 es la potencia que emerge de un punto muy próximo al extremo de entrada de luz, después de realizar un corte de la fibra , sin modificar las condiciones de inyección. Debido a que las conexiones de la fuente no son tocadas, las condiciones de inyección permanecen inalteradas Como el error de medición en esta técnica se encuentra limitado solamente por la estabilidad de la fuente luminosa y del medidor de potencia, es posible realizar mediciones con bastante precisión.
  76. 76. 76 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 5.- Medida de los parámetros de transmisión: Medición de Atenuación Método de corte (continuación) Instrumentos de medición: ¾ Fuente de luz estabilizada Æ LED o diodo Láser ¾ Dispositivo de inyección Æ ¾ Medidor de potencia óptica Æ compuesto de un mezclador de modos (filtro de modos) y un supresor de modos de revestimiento Ventajas y limitaciones: ¾ Arroja los resultados más exactos Æ es el método de referencia de la UIT. ¾ La instrumentación de campo es relativamente económica. ¾ El margen dinámico es superior a los 60 dB en algunos instrumentos de campo comercializados. ¾ Permite caracterizar la atenuación de la fibra a una longitud de onda o en función de varias longitudes de onda. ¾ Sin embargo presenta algunas limitaciones: ¾ Su naturaleza destructiva (en cada medición la fibra se acorta 2 metros). ¾ Requiere una preparación de la fibra en ambos extremos.
  77. 77. 77 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 5.- Medida de los parámetros de transmisión: Medición de Atenuación Método de corte (continuación) Figura 52. Método de corte para fibras multimodo (Tomado de: Introducción a la ingeniería de la fibra óptica / Baltasar Rubio Martínez / Addison-Wesley Iberoamericana / 1994).
  78. 78. 78 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 5.- Medida de los parámetros de transmisión: Medición de Atenuación Método de inserción Este método surgió a fin de solventar el carácter destructivo del método de corte. Se utiliza en instalaciones ya terminadas. Es similar al método de corte, pero P1 es la potencia que emerge desde un punto del tramo de fibra auxiliar, semejante al de la prueba, y P2 es la potencia de salida al conectar la fibra bajo prueba con la fibra auxiliar mediante un conector perfectamente caracterizado.
  79. 79. 79 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 5.- Medida de los parámetros de transmisión: Medición de Atenuación Método de inserción (continuación) Ventajas: • Es útil para las mediciones de campo sobre cable instalado y equipado con conectores. • Permite medir la atenuación en función a varias longitudes de onda. Limitaciones: • La incertidumbre sobre la atenuación exacta que introduce el dispositivo de conexión y el requerimiento de preparar ambos extremos de la fibra instalada con conectores en cualquier caso. • Su exactitud es siempre menor que la del método de corte.
  80. 80. 80 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 5.- Medida de los parámetros de transmisión: Medición de Atenuación Método de inserción (continuación) Figura 53. Método de las pérdidas de inserción (Tomado de: Introducción a la ingeniería de la fibra óptica / Baltasar Rubio Martínez / Addison-Wesley Iberoamericana / 1994).
  81. 81. 81 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 5.- Medida de los parámetros de transmisión: Medición de Atenuación Método de retrodispersión Se basa en el fenómeno de esparcimiento de Rayleigh, por el que en un punto de la fibra se esparce energía en el choque de la señal con impurezas cuyo tamaño es comparable con la longitud de onda en propagación, de la que sólo una fracción se mantiene dentro del núcleo y puede regresar al punto de inyección.(1) Es un método alternativo no destructivo. Además de la atenuación, este método proporciona información sobre las características de propagación de la fibra.
  82. 82. 82 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 5.- Medida de los parámetros de transmisión: Medición de Atenuación Método de retrodispersión (continuación) Otras aplicaciones: ¾ Continuidad óptica y localización de averías (roturas, efectos dieléctricos, defectos físicos, etc.). ¾ Identificación de irregularidades localizadas que se manifiestan en un incremento de atenuación. Ventajas: ƒ No es destructivo. ƒ Las mediciones se pueden repetir fácilmente, para ello se requiere acceder a un solo extremo de la fibra, lo que constituye su principal ventaja desde el punto de vista práctico para mediciones en cableado ya instalado. ƒ Permite medir la atenuación de inserción de empalmes y conectores. ƒ Proporciona información detallada sobre las características de atenuación de la fibra y su dependencia con la longitud. ƒ No contempla la exigencia de equilibrio modal y supresión de modos de revestimiento.
  83. 83. 83 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 5.- Medida de los parámetros de transmisión: Medición de Atenuación Método de retrodispersión (continuación) Desventajas: ƒ Incapacidad para realizar mediciones espectrales. ƒ El nivel de señal óptica retrodispersada es normalmente pequeño y próximo al nivel de ruido Æ limitación a la máxima gama dinámica, con el inconveniente adicional de que la señal experimenta una doble atenuación. ƒ Incapacidad para controlar la distribución de modos de luz retrodispersada Æ un coeficiente de atenuación diferente para los dos sentidos de propagación. ƒ Sensibilidad a las no homogeneidades de las fibras.(1)
  84. 84. 84 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 5.- Medida de los parámetros de transmisión: Medición de Atenuación Método de retrodispersión (continuación) Figura 54. Esquema para medida del retroesparcimiento (Tomado de: Introducción a la ingeniería de la fibra óptica / Baltasar Rubio Martínez / Addison-Wesley Iberoamericana / 1994).
  85. 85. 85 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 5.- Medida de los parámetros de transmisión: Medición de Atenuación Método de retrodispersión (continuación) P(t) = E.R. αR.vg.e-2αvgt/2 (I) donde: E Æ amplitud de impulso de excitación R Æ parte de potencia óptica que regresa al emisor αR Æ coeficiente de atenuación debido al efecto Rayleigh vg Æ velocidad media de grupo (=c/n) α(dB/Km) = 10.log(P1/P2) (II) 2.(L2-L1)
  86. 86. 86 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 5.- Medida de los parámetros de transmisión: Medición de Atenuación Método de retrodispersión (continuación) Fibras monomodos: R ≈ 2.δ (III) √Ф0.V/a donde: δ Æ diferencia relativa de índices de refracción Ф0 Æ diámetro del campo modal al 50% V Æ frecuencia normalizada a Æ radio del núcleo de la fibra Fibras multimodo de índice gradual: R ≈ 3.(n1 2 – n2 2) ≈ 0,75.δ (IV) 8.n1 2
  87. 87. 87 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 5.- Medida de los parámetros de transmisión: Medición de Atenuación Método de retrodispersión (continuación) Figura 55. Ejemplo de curva de potencia retroesparcida (Tomado de: Recomendación G651- Características de los medios de transmisión – Cables de fibra óptica). 1) Reflexión causada por el dispositivo de acoplamiento en el extremo de entrada de la fibra. 2) Zona de pendiente constante. 3) Discontinuidad debida a un defecto local, empalme o acoplamiento. 4) Reflexión debida a un defecto dieléctrico. 5) Reflexión en el otro extremo de la fibra.
  88. 88. 88 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 6.- Mejoramiento de las características de transmisión La dispersión tiene un efecto determinante en la longitud máxima de un enlace de fibra. Se han diseñado diversos tipos de fibra para evitarla: ¾ Fibra con dispersión desplazada (DSF) ¾ Fibra con dispersión aplanada (DFF) ¾ Fibra con dispersión optimizada (DOF) ¾ Fibra compensadora de dispersión (DCF)
  89. 89. 89 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 6.- Mejoramiento de las características de transmisión
  90. 90. 90 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 6.- Mejoramiento de las características de transmisión
  91. 91. 91 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 6.- Mejoramiento de las características de transmisión
  92. 92. 92 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 6.- Mejoramiento de las características de transmisión
  93. 93. 93 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 6.- Mejoramiento de las características de transmisión
  94. 94. 94 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 BIBLIOGRAFIA z Introducción a la ingeniería de la fibra óptica / Baltasar Rubio Martínez / Addison-Wesley Iberoamericana / 1994. z 1er Curso Internacional de Sistemas de Transmisión por fibra óptica / INACAP – CINCATEL / Santiago de Chile / 1997. z Técnicas de empalme de fibras ópticas / Dr. Francisco Ramos Pascual / Revista CONECTRONICA nº 41 z CommScope Fiber Optic Cable Products Catalog z Curso: Mantenimiento de Redes de Fibra Opticas / Ingeniero Roberto Taype P. / Universidad de Perú - Facultad de Ingeniería – Escuela Profesional de Electrónica z Redes ópticas DWDM
  95. 95. 95 Curso: Fibra óptica en sistemas de telecomunicaciones Capítulo IV - Sistemas de telecomunicaciones basados en fibra óptica / Parte 2 de 2 “No se nos otorgará la libertad externa más que en la medida exacta en que hayamos sabido, en un momento determinado, desarrollar nuestra libertad interna.” Mohandas Karamchand Gandhī (2 de octubre de 1869 - 30 de enero de 1948)

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