A.- FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA. FIBRA ÓPTICA: RESEÑA …
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A.- FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA. FIBRA ÓPTICA: RESEÑA HISTORICA. La historia de las comunicaciones por Fibra Óptica proviene de los estudios realizados desde el año 1953, donde se inventa la fibra de vidrio por el Señor Kapany, y la recubre por primera vez de un revestimiento lo que permitió su utilización práctica, en esa época es la primera vez que se emplea el término de Fibra Óptica, luego en el año 1958, ARTHUR SCHAWLOW y CHARLES TOWNES, desarrollan el Láser y obtienen por su descubrimiento el premio Nobel. Con el paso del tiempo el Láser se erigiría como la fuente de luz idónea para las comunicaciones ópticas. En el año 1962, se desarrollan los Láseres con elementos semiconductores así como los fotodiodos utilizados como receptores, sin embargo, ésta utilización era muy limitada debido a que no existían los conductos o canales adecuados para hacer viajar las ondas electromagnéticas provocadas por la lluvia de fotones que se originaban en la fuente denominada Láser. Para el año 1966 los Ingleses Charles Kao y George Hockman, investigadores de Estándar Telecomunications Laboratory, proponen la Fibra Óptica como medio de transmisión. Mantuvieron que los valores de Atenuación que se obtenían en su época, del orden de 1000 dB/Km, eran motivados por la escasa pureza de los materiales empleados en la fabricación de la Fibra Óptica. Llegaron a predecir que con los procesos adecuados se podrían llegar a obtener valores de atenuación del orden de 20 dB/Km. Es en realidad en 1977 cuando Bell Systems pone en funcionamiento un enlace
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A.- FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA.
FIBRA ÓPTICA:
RESEÑA HISTORICA.
La historia de las comunicaciones por Fibra Óptica proviene de los estudios
realizados desde el año 1953, donde se inventa la fibra de vidrio por el Señor Kapany, y la
recubre por primera vez de un revestimiento lo que permitió su utilización práctica, en esa
época es la primera vez que se emplea el término de Fibra Óptica, luego en el año 1958,
ARTHUR SCHAWLOW y CHARLES TOWNES, desarrollan el Láser y obtienen por su
descubrimiento el premio Nobel. Con el paso del tiempo el Láser se erigiría como la
fuente de luz idónea para las comunicaciones ópticas.
En el año 1962, se desarrollan los Láseres con elementos semiconductores así como
los fotodiodos utilizados como receptores, sin embargo, ésta utilización era muy limitada
debido a que no existían los conductos o canales adecuados para hacer viajar las ondas
electromagnéticas provocadas por la lluvia de fotones que se originaban en la fuente
denominada Láser. Para el año 1966 los Ingleses Charles Kao y George Hockman,
investigadores de Estándar Telecomunications Laboratory, proponen la Fibra Óptica
como medio de transmisión. Mantuvieron que los valores de Atenuación que se obtenían
en su época, del orden de 1000 dB/Km, eran motivados por la escasa pureza de los
materiales empleados en la fabricación de la Fibra Óptica. Llegaron a predecir que con los
procesos adecuados se podrían llegar a obtener valores de atenuación del orden de 20
dB/Km. Es en realidad en 1977 cuando Bell Systems pone en funcionamiento un enlace
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telefónico óptico con un vano de 9 Km en Chicago USA, a partir de ese momento, se
realizan un sin numero de aplicaciones de Fibra Óptica que hacen posible medir un
amplio Rango de eventos y condiciones que incluyen esfuerzo. Las Fibras Ópticas
Monomodo comerciales que se utilizan en la actualidad presentan valores de atenuación
del orden de 0,3 dB/Km.
FIBRA ÓPTICA.
Según la compañía Siemens (1998), dice que la Fibra Óptica es un componente de
Sílice (SiO2) ó plástico, que posee un núcleo con índice de refracción N1, y un
revestimiento con índice de refracción N2, ligeramente menor que el primero; al mismo
tiempo de nombrarlo como un conductor óptico filiforme extremadamente delgado, a
través del cual se propaga la luz .
Por su parte Jose Martín Sanz (1996 pág 7). Define la Fibra Óptica como un cable
de fibras delgadas de vidrio que sirven como conducto para la luz a largas distancias con
pocas pérdidas, donde la transmisión se realiza a través de un haz luminoso modulado que
introduce la luz en las fibras de vidrio, mientras que la recepción se realiza en el otro
extremo mediante un detector fotoeléctrico que convierte las variaciones de amplitud de la
luz en las señales de cable. La instalación de las fibra ópticas es más cómoda y la
atenuación de la luz es menor que las pérdidas que hay con radiación de la onda de radio
frecuencia RF.
Según Parra J 1995, las fibras ópticas son filamentos de vidrio de alta pureza
extremadamente compactos, fabricados a alta temperatura con base de silicio, cuyo
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proceso de elaboración es controlado por medio de computadoras para permitir que el
índice de refracción de su núcleo, que es la guía de onda luminosa, sea uniforme y evite
las desviaciones. Las principales características de éste material son las bajas pérdidas de
la señal, amplia capacidad de transmisión y alto grado de confiabilidad debido a que son
inmunes a las radiaciones electromagnéticas, no constituyen fuentes de radiación
electromagnética al no emitir radiación alguna, por lo que se convierte en el medio ideal
de transporte cuando se encuentra en medios con fuertes campos electromagnéticos.
Tienen la capacidad de tolerar altas diferencias de potencial sin ningún circuito adicional
de protección y poseen un gran ancho de banda, desde los 10 MHz x Km pudiendo llegar
hasta los 1.500 GHz x Km.
CARACTERÍSTICAS DE LAS FIBRAS ÓPTICAS.
APERTURA NUMÉRICA.
Cuando se realiza el acoplamiento entre la onda lumínica emitida por la fuente de
luz y el medio utilizado para la transmisión, fibra óptica, la onda lumínica sufre una
variación en el medio de propagación, pues tras de propagarse inicialmente por el aire,
pasa a propagarse por el núcleo de la fibra óptica.
El fenómeno físico que posibilita este cambio en el medio de propagación es el de la
refracción de la onda lumínica. A su vez, la viabilidad del acoplamiento se determina por
todos aquellos valores para los cuales el valor de la onda incidente se encuentra por
debajo del ángulo límite de reflexión.
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El parámetro que, conjugando estos dos fenómenos físicos, refracción y reflexión,
delimita el rango de pulsos lumínicos capaces de ser acoplados y de propagarse por el
núcleo de una fibra óptica recibe el nombre de Apertura Numérica.
Se define la Apertura Numérica de una fibra óptica como el valor numérico del seno
del máximo ángulo que posibilita el acoplamiento de la onda lumínica desde el exterior de
la fibra óptica hasta su interior. Una vez que se produce este acoplamiento, es el haz
lumínico se propaga por el núcleo de la fibra óptica.
El primer paso para calcular la Apertura Numérica de una fibra óptica es determinar
las condiciones que rigen el proceso de refracción de la onda lumínica.
Al ser el índice de refracción del aire NA=1 y el índice de refracción del núcleo de
la fibra NB ≠NA, se cumple como ya vimos que NB>NA y la trayectoria que sigue la
onda lumínica refractada es la dibujada en la figura N°° 1
Figura: N °° 1
Fuente: Comunicaciones Ópticas.
La segunda ley de la refracción con la notación utilizada en nuestra figura se
expresa conforme la siguiente relación matemática:
Sen α1 NB = Sen αR NA
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El haz lumínico refractado que se propaga por el núcleo de la fibra óptica en base a
reflexiones sucesivas que se producen en la zona límite entre el núcleo y el revestimiento.
El segundo paso consiste en imponer al rayo refractado la condición obligatoria para
su propagación por el núcleo de la fibra mediante reflexiones sucesivas.
Esta condición es la que impone el ángulo crítico de reflexión que en el caso de la
figura N°° 2 y con la notación utilizada es Sen (90 - αR). Se propagan todos aquellos
pulsos lumínicos o modos que inciden con un ángulo inferior de 90 - αR.
Figura N°° 2.
Fuente: Comunicaciones ópticas
CABLES CON FIBRAS ÓPTICAS.
Producción de fibras ópticas.
En este punto trataremos los aspectos relacionados con la tecnología de las fibras
ópticas. Estos aspectos se refieren a la producción de las fibras ópticas y la formación del
cable que las contiene. Entre los métodos de producción de fibra óptica veremos dos tipos
fundamentales: El método de doble crisol (del que se obtienen fibras ópticas de calidad
regular y que no se usan en telecomunicaciones) y el método de la preforma.
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METODO DEL DOBLE CRISOL.
Las fibras ópticas se producen por varios métodos distintos dependiendo del tipo de
material que la componen. Una clasificación inicial comprende a las fibras ópticas de
plástico, multicomponentes y sílice. Las fibras ópticas útiles para las telecomunicaciones
son las de multicomponentes y de sílice (SiO2), si bien estas son las únicas usadas en la
actualidad por su alta calidad.
El método del doble crisol, que se describirá a continuación, es más interesante por
su carácter histórico que por su utilidad actual.
La producción de fibra óptica multicomponentes es una producción en dos
etapas. La primera etapa de éstas consiste en producir el vidrio a partir de polvos de alta
pureza. La materia prima [SiCl4; BCl3; Na2NO3; (NO3)2 ] se mezcla en proporciones
apropiadas para obtener el índice de refracción deseado y se purifica mediante el
intercambio iónico por destilación y extracción de disolventes en el horno de la figura
N°° 3 .
El horno se calienta mediante un generador de radio frecuencia de 5 MHz, a
temperaturas superiores a 1300 °K los vidrios alcalinos tienen una conductividad iónica
suficiente como para producir un acoplamiento entre el campo de Radio Frecuencia y el
material fúndente. Se permite actuar al principio a un calefactor de grafito para el
calentamiento inicial, dejando al campo de radio frecuencia el mantenimiento de la
temperatura deseada. Solo el material fundido recibe la energía del campo. El crisol se
mantiene frío mediante una corriente gaseosa o de agua. Sobre las paredes del crisol se
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crea una capa de sílice sólida debido al salto de temperatura lo que ayuda a aislar el
material fundido.
En la primera etapa del desarrollo de este método (mitad de la década de los
sesenta en Inglaterra) se usaba un crisol de platino, pero la alta atenuación de las fibras
ópticas llevó a pensar en una migración de iones ferrosos desde el crisol hacia el material
fúndente. Se cambió entonces por un crisol de sílice puro, cuya temperatura de fusión es
mayor que la del vidrio multicomponente.
La segunda etapa consiste en el estirado de la fibra óptica, el montaje de la
figura N°° 3 consiste en dos crisoles concéntricos fabricados de platino o sílice. El orificio
inferior del crisol interior se diseña en función de la fibra deseada. El material se
introduce en forma de varilla de forma que la alimentación del crisol puede ser continua,
la viscosidad del material se lleva a un valor adecuado para el estirado mediante un horno
de radio frecuencia. El perfil del índice de refracción se ajusta mediante la posición
relativa de los crisoles. Tanto la velocidad de estirado como la temperatura del horno
permiten también controlar la mezcla de materiales y por lo tanto el tipo de perfil de
índice.
El estirado de la fibra óptica se efectúa enrollando a la misma en un tambor giratorio
colocado debajo del doble crisol. Los mejores valores conseguidos con este método son
de 4 dB/Km para 0,85µm y una dispersión modal de 0,6 ns/Km.
UNIONES DE FIBRAS ÓPTICAS. Las uniones entre Fibras Ópticas producen una atenuación de valores pequeños pero
que acumulados en varios Kilómetros de trayecto pueden ser una limitación importante en
la longitud del enlace.
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Según Roberto Ares (1993) la atenuación en los empalmes tienen dos orígenes:
* Los extrínsecos al sistema de unión (desplazamientos transversales, axiales y
longitudinales, reflexión en los extremos, etc.
* Los intrínsecos (desadaptación de índice de refracción, apertura numérica, perfil
del índice, diámetro etc..
En la figura N°° 4 se resumen las atenuaciones típicas entre fibras ópticas para:
• Separación longitudinal S normalizada al valor del radio R.
• Separación transversal e normalizada al valor del radio R.
• Separación Angular respecto del eje de alineamiento.
• Separación Angular del corte respecto de la perpendicular al eje.
• Rugosidad r normalizada respecto de la longitud de onda .
• Diferencias de radios R1y R2 entre ambas fibras ópticas respecto de
(R1+R2)/2=R.
• Diferencia de Apertura Numérica AN1 y AN2 respecto de (AN1 y AN2)/2= AN
• Diferencia de circularidad C Normalizada al valor del radio R.
• Perdida por reflexión de Fresnell.
Los empalmes pueden clasificarse según la forma de realización en: soldadura por
fusión, unión mecánica o adhesiva. Dentro de cada tipo hay varias formas según el
fabricante. Se debe considerar una amplia gama de características en la elección del método
apropiado de unión, como son:
• Empalme Pasivo (Fibra Óptica con Fibra Óptica) o Activo (Fibra Óptica con
semiconductor).
• Empalme Simple o Múltiple.
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• Empalme Fijo o Desmontable.
• Condiciones de trabajo para el empalme: acceso a fuentes de energía,
complejidad y captación del personal, herramientas y repuestos necesarios.
Figura N°° 3. Método del Doble Crisol.
Fuente: Servicios Redes y Sistemas Digitales (Siemens). 1993
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Figura N°° 4
Fuente: Sistemas y Redes
EMPALME POR FUSIÓN.
Según Siemens (1997) Aproximadamente el 70% de los empalmes se efectúan con
este método. Diferentes fuentes de calor se han usado: la resistencia eléctrica, el láser de
CO2 , la microllama de oxígeno-propano, el arco eléctrico , etc. En la mayoría de los casos
se usa el arco eléctrico que permite una buena distribución de calor y es fácilmente
controlable.
Los pasos para el método de fusión son:
0,5 < S/R < 1 0,2 < At < 0,45 0,1 < E/R < 0,2 0,25 z At < 0,85 0,5 < θ < 2° 0,05 < At < 0,5 0,2 < θ < 2° 0,01 < At <0,2 0,2 < r/A < 2 0,01 < At < 0,3 AR/R < 0,1 At < 0,7 AN/An < 0,05 At < 0,4 C/R < 0,05 At < 0,1 0,3 < At < 0,38.
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• Limpieza y corte de la Fibra Óptica
• Prefusión y Fusión de la interfaz.
• Protección y verificación del empalme.
Limpieza y corte de la fibra óptica: Para realizar el empalme se deben retirar los
recubrimientos de las fibras ópticas . En general el recubrimiento secundario se extrae
mecánicamente mediante una pinza de corte lateral. El recubrimiento primario se quita
embebiendo una gasa en acetona (CH3-CO-CH3) y limpiando el extremo de la Fibra
Óptica hasta extraer todo el acrilato, los extremos de la Fibra Óptica una vez limpios deben
ser cortados. La operación consiste en marcar el extremo de la fibra óptica con una hoja
cortante para producir una microfactura y mediante una tensión axial se produce el corte
perpendicular. Existen varios tipos de herramientas que permiten efectuar ambas
operaciones de corte mecánicamente.
Prefusión y Fusión de la Interfaz: En el caso de la unión por fusión, la operación
continúa con el alineamiento de los extremos en la máquina de empalmar. En la figura
N°° 5 se observa que consiste en una doble ranura en V donde se colocan las fibras ópticas.
La Prefusión es un breve calentamiento de los extremos sin tocarse que permitan redondear
el corte y evitar la formación de burbujas de aire en la unión. La fusión se realiza mediante
un tiempo más prolongado y con una presión axial para evitar el estrangulamiento del
material de la interfaz. La temperatura en esta zona debe ser suficiente para lograr reducir la
viscosidad y permitir la autoalineación por tensión superficial de los núcleos.
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El tiempo de la duración de la descarga depende de la temperatura que se alcance en
la juntura. En la figura N°° 5 se puede observar que luego de un tiempo t1 se produce una
compresión para evitar el estrangulamiento, mientras que antes se desarrollaba la prefusión.
Figura N°° 5 Método de empalme de Fusión de Fibras Ópticas
Fuente: Servicios Redes y Sistemas Digitales. Siemens. 1993
Protección y Verificación del Empalme: La protección del empalme se efectúa
para restablecer el recubrimiento primario de la Fibra Óptica. Algunas empresas usan una
resina que se endurece ocupando ambas funciones. En otros casos se utiliza un mango
termocontraible con un gel copolímero (etileno vinil acetato.), como protección primaria y
un alambre de acero como protección mecánica más una capa exterior cilíndrica de Nylon
como protección secundaria. Debe tenerse cuidado en la compactación del termocontraible
pues la contracción y la expansión térmica de la manga puede transferirse directamente a la
Fibra Óptica ocasionando un aumento de la Atenuación.
La verificación consta de dos pasos. Por un lado, la prueba de tracción sobre el
empalme que se efectúa mediante una pesa de 250 gr. Por otro lado, se prueba la atenuación
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. Está medida se realiza por el método de diferencia entre la potencia óptica transmitida con
y sin empalme o mediante el método OTDR (Reflectómetro Óptico en el Dominio del
Tiempo). El tiempo requerido para efectuar el empalme del cable puede resultar demasiado
largo cuando el número de Fibras Ópticas es elevado. Para reducir el tiempo puede ser
necesario acudir a uniones mecánicas o adhesivas.
Veamos ahora algunos aspectos relacionados con la caja mecánica del empalme.
La caja o cubierta del empalme debe cumplir con variadas características, muchas de ellas
comunes a los cables convencionales: debe restablecer la continuidad de la cubierta,
proveer de conexión a tierra para los elementos metálicos y permitir la continuidad
neumática en cables presurizados siendo hermética para el aire comprimido, proporcionar
una protección a las uniones de Fibra Óptica con la organización y almacenamiento
adecuado y permitir un fácil acceso a su interior.
UNIONES DESMONTABLES.
Conectores Ópticos: Se define el conector óptico como aquel dispositivo
desconectable a voluntad que nos permite interconectar fibras ópticas. Los conectores
ópticos constituyen uno de los elementos más importantes de los sistemas de
comunicaciones ópticas.
CONECTORES ÓPTICOS DE FÉRULA ÚNICA.
Estos están formados por dos unidades “macho” que se interconexionan por medio
de una “hembra” común a ambos o acoplador óptico. Constructivamente constan de una
pieza central o cánula, que en lo sucesivo denominaremos férula, que aloja en su interior la
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fibra óptica desnuda. Realiza una doble función pues la parte interna de la férula retiene
mecánicamente la fibra óptica y la parte exterior de la férula guía a la fibra óptica cuando se
inserta el conector en la hembra común de acoplamiento o acoplador óptico.
La parte exterior del conector o cuerpo del mismo es una carcasa metálica que
realiza la función de inmovilizar mecánicamente al conector en el acoplador óptico. Los
materiales que habitualmente se emplean para construir las férulas de los conectores ópticos
son: Aluminio, acero inoxidable, acero inoxidable niquelado, circonio y materiales
cerámicos.
Los materiales que habitualmente se emplean para construir las carcasas de los
conectores ópticos son: Acero inoxidable, acero inoxidable niquelado, plásticos y
polímeros.
La fiabilidad del acoplamiento entre las dos fibras ópticas conectorizadas depende
de la precisión en el dimencionado de las férulas y de la concentricidad del núcleo de la
férula con el núcleo de la fibra óptica. El criterio constructivo que se emplea en la
fabricación de las férulas es realizarlas en una sola pieza, mecanizando en su interior un
taladro que servirá para centrar la fibra óptica. Esta se fija a la férula mediante un adhesivo
epoxy.
Las causas que determinan la excentricidad en el acoplamiento férula-fibra son:
• La propia excentricidad en el mecanizado del taladro, y que se puede estimar en
el margen de 1 a 1,5 micras.
• La excentricidad de alineamiento entre el taladro y el núcleo de la fibra óptica, y
que puede ser un valor máximo de 0,6 micras conforme especificado por el C.CI..T.T.
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• La excentricidad resultante del proceso de fijación con epoxy de la fibra óptica y
que puede alcanzar un valor de 0,4 micras.
Una vez mecanizada las férulas el paso siguiente consiste en desnudar y seccionar la
fibra óptica introduciéndola por el orificio de centrado para proceder a su fijación mediante
adhesivo epoxy. Antes del endurecimiento de adhesivo se procede al ajuste y centrado de la
fibra óptica en la férula mediante un equipo que inyecta luz en la fibra óptica e ilumina su
núcleo, lo que permite su observación mediante un conjunto de lentes.
Los conectores de férula única o de enfrentamiento directo disponibles en el
mercado son los siguientes tipos:
Conector SMA (Amphenol).
Este conector es la versión óptica del conector subminiatura tipo A. Es
actualmente el más utilizado en los sistemas de transmisión de datos de cortas distancias
con fibras ópticas multimodo.
Sus datos de normalización son conforme a las normas: Mil Standard 186 y Mil-C
83522 1A/2A.
Existen dos versiones SMA-905 y SMA-906,(ver figura N°° 6) la diferencia entre
ambas consiste en que el modelo SMA-905 tiene la férula recta, mientras que el modelo
SMA-906 tiene un resalte de mayor diámetro a partir de la mitad de la férula. La versión
más implantada es el SMA-905. El acoplamiento entre conectores se realiza por medio del
acoplador SMA que garantiza una separación entre las caras enfrentadas de las fibras
ópticas de 3 a 18 micras. Los valores de atenuación que introducen estos conectores
oscilan entre 0,3 dB y 1,5dB.
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En la actualidad la introducción de nuevos materiales para la fabricación de las
férulas tales como los materiales cerámicos y aluminio con carcasas exteriores metálicas o
de polímero, han dado origen a las versiones SMA-86.020 y SMA-86.021 en las que
optimizan los valores de las pérdidas de inserción características que introducen los
conectores y acopladores SMA. La diferencia entre ambas versiones consiste en que la
primera la carcasa exterior del conector es un polímero, mientras que en la segunda es
metálica. En ambas versiones la férula está fabricada con aluminio y material cerámico.
Figura N°° 6: Muestra la sección y corte de la sección de un conector SMA-905
Fuente: (Comunicaciones Ópticas.)
Conectores ST.
Este conector es un desarrollo de la firma DORRAN y tiene un diseño de tipo
bayoneta muy similar al BNC usado con el cable coaxial.(Ver figura N°° 7) Se diferencia
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del SMA, en que en el conector ST las caras de las fibras están en contacto físico entre sí y
bajo presión. Se reducen de esta forma las pérdidas por efecto de la reflexión de Fresnel.
La cara exterior presenta un elemento de codificación mecánico o chaveta que al
encastrar obliga a la férula a adoptar una única posición de trabajo. Para mantener ambos
extremos de las fibras ópticas bajo presión las férulas están sometidas a presión con sendos
muelles con lo que lógicamente este conector no necesita mantener una distancia prefijada
entre férulas.
Para el interconexionado de los conectores, ST, se utiliza un acoplador ST que
presenta la peculiaridad de que la pieza central de guiado construida en material cerámico
es solidaria con la parte mecánica exterior del acoplador ST construida de metal. Los
valores de atenuación que introducen estos conectores oscilan entre 0,1 dB y 0,4 dB.
La aplicación a este conector de las técnicas y materiales actuales con la fabricación
de las férulas en circonio y de las carcasas exteriores en polímero han dado origen a las
versiones ST-86.010 y ST-86.013 en las que se optimizan los valores de las pérdidas de
inserción características que introducen los conectores y acopladores ópticos ST.
Conector Bicónico.
Este conector es un desarrollo de la firma A.T.T. y está formado por una férula en
forma troncocónica sin codificar y trabaja como el conector ST manteniendo las caras de
las fibras ópticas en contacto y bajo presión.(ver figura N°° 8) Presenta la ventaja de su
excelente precisión en el centrado debido a la forma troncocónica tanto de la férula como
del acoplador Bicónico que es el elemento de interconexión de ambas férulas. La férula está
formada por dos partes: la exterior construida por dos partes: la exterior construida con
material plástico que realiza la función de guiado; y la interior construida con material
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cerámico que realiza las funciones de centrado, posicionado y contacto final con la férula
siguiente.
Figura N°° 7: Muestra la vista en sección de un conector ST de un acoplador ST así como el
Detalle de la sección final de la férula del conector ST con pulido PC.
Fuente: Comunicaciones Ópticas
La parte inferior de la férula presenta un resalte con respecto a la parte exterior de la
misma. No tiene ningún elemento mecánico de codificación que obligue a la férula a
adoptar una única posición de trabajo. Entre la férula y la carcasa exterior del conector hay
un muelle que tiene la misión de mantener presionadas ambas férulas entre sí manteniendo
los extremos de las fibras ópticas en contacto y bajo presión. Para el interconexionado de
los conectores bicónicos se utiliza el acoplador bicónico que está construido en material
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plástico y presenta la peculiaridad de que la pieza central de guiado es flotante. Este
acoplador permite almacenar en su interior una gota de líquido adaptador de índice para de
esta forma minimizar las pérdidas introducidas por efecto de reflexión de Fressnell
Figura N°° 8: Representa las vistas en sección de un conector bicónico, de un acoplador bicónico
Así como el detalle de la sección final de la férula del conector bicónico.
Fuente: Comunicaciones Ópticas.
Conectores F.C.
Está formado por una férula totalmente cilíndrica y trabaja como el conector ST
manteniendo las caras de las fibras ópticas en contacto y bajo presión por la acción de
sendos muelles que presionan las férulas. La férula está formada por dos partes: la exterior
construida en acero inoxidable que realiza la función de guiado y que presenta una chaveta
que obliga a la férula adoptar una única posición de trabajo; y la interior construida con
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material cerámico que realiza las funciones de centrado, posicionado y contacto final con la
férula siguiente. La terminación del extremo de la parte interna de la férula es totalmente
plana y de aquí provienen las siglas que lo denominan: FC. Face Contact o Superficie de
contacto (ver figura N°° 9). En este conector el extremo seccionado de la fibra óptica en la
férula presenta una superficie cóncava pulida y se conoce como pulido de la férula P.C.
Para el interconexionado de los conectores F.C, se utiliza un acoplador F.C. que
presenta la peculiaridad de que la pieza central de guíado construida en una aleación de
cobre y berilio es solidaria con la carcasa exterior del acoplador F.C. construida de metal.
El cuerpo exterior del acoplador presenta en ambos sentidos sendos chaveteros donde alojar
las chavetas respectivas de las férulas y que obligan a éstas a adoptar su única posición de
trabajo.
Conector S.C.
Este conector responde a un nuevo criterio de modularidad, es el conector más
moderno y está diseñado para permitir que sea posible apilarle por simple presión (ver
figura N°° 10). La aplicación a este conector de las técnicas y materiales actuales con la
fabricación de las férulas en circonio y de las carcasas exteriores en polímero ha dado
origen a la versión S.C.-86.061, tanto para fibras ópticas monomodo como multimodo, en
la que se optimizan los valores de las perdidas características que introducen los conectores
y acopladores ópticos S.C. Los conectores de la versión 86.061 diseñados para fibras
ópticas multimodo introducen perdidas de inserción típicas de 0,15 dB para fibras ópticas
con diámetros de 50/125 micras y de 0,1 para fibras ópticas con diámetros de 62,5/125
micras con unas pérdidas de retorno típicas superiores a 18 dB.
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Los conectores de la versión 86.061 diseñados para fibras ópticas monomodo
introducen unas pérdidas de inserción típicas inferiores a 0,2 dB con unas pérdidas de
retorno típicas superiores a 30 dB cuando el pulido de la férula es P.C., y superiores a 45
dB cuando el pulido de la férula es super P.C.
Figura N°° 9: Muestra las vista en sección de un conector F.C, de un acoplador F.C, así como el
detalle de la sección final de la férula del conector F.C.
Fuente: Comunicaciones Ópticas
Conector DUPLEX F.D.D.I.
Este conector duplex es el conector adaptador con el que se implementan los anillos
F.D.D.I. realizados mayoritariamente con fibras ópticas multimodo. Constituye de hecho
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una variante de encapsulado de dos conectores S.T (ver figura N°° 11). sobre una misma
base mecánica y se diferencia del conector S.T. en que, al ser un conector duplex, la
retención del mismo no se realiza mediante la bayoneta, sino mediante dos retenedores o
ballestillas montadas sobre la base mecánica.
Figura N°° 10: Representa las vistas en sección de un conector S.C., de
un acoplador S.C. así como el detalle de la sección final de la férula S.C.
Fuente: C.A.N.T.V.
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Está amparado por la norma A.N.S.I.-X3T9.5 que es la que normaliza todos los
equipos y accesorios destinados a su utilización en redes F.D.D.I. Esta misma norma
normaliza la fibra óptica multimodo con diámetros de 62,5/125 micras como la que se debe
utilizar en el montaje de estos conectores, si bien se admite y tolera en la misma norma la
utilización y montajes de estos conectores con fibras ópticas multimodo de diámetros
50/125 micras. Este conector se suministra completamente montado y verificadas por el
fabricante sus pérdidas características de inserción y retorno.
Presenta la particularidad de que siempre viene conectorizado en ambos extremos
constituyendo un cordón de interconexión o jumper. Las dos modalidades de
conectorización de los cordones de interconexión son con conectores duplex F.D.D.I. en
ambos extremos, o con un receptor duplex F.D.D.I. en un extremo y con sus respectivos
dos conectores S.T. en el otro extremo. Este conector es codificable mediante la inserción
de una chaveta o llave que codifica mecánicamente al conector y que, una vez montada,
impide cualquier equivocación en el reconexionado del conector y por tanto, cualquier error
o variación en la topología del anillo que mediante estos conectores se conforma. La
aplización a este conector de las técnicas y materiales actuales con la fabricación de las
férulas en circonio o en material cerámico y de las carcasas exteriores en polímero han
dado origen a la versión 86.030, tanto para fibras ópticas monomodo como multimodo, en
la que se optimizan los valores de las pérdidas características que introducen los conectores
y acopladores ópticos Duplex F.D.D.I.
El código de colores y las siglas respectivas que se utilizan para decodificar los
conectores duplex F.D.D.I. son los siguientes.
* Color Rojo - Letra A - Utilizado en estaciones DAS.
* Color azul - Letra B - Utilizado en estaciones SAS.
34
* Color Verde - Letra M
* Color Blanco - Letra S - Carencia de codificación.
Figura N°° 11: Representa en perspectiva un conector duplex un conector duplex F.D.D.I. junto
con la pieza que permite la codificación del mismo.
Fuente: C.A.N.T.V.
Conector L.S.A.-D.I.N.47.256-T5.
Este conector se desarrolló conforme las recomendaciones de la comisión
Electrotecnia Internacional I.E.C.
Es característico de este conector la férula cilíndrica con una chaveta en su parte
posterior junto con su forma de trabajar manteniendo los extremos seccionados de las fibras
en contacto y bajo presión sin la acción de muelle alguno (ver figura N°° 12). Se trata de
conector de altísima precisión en el que prevalece la selección de los materiales empleados
en la fabricación de la férula y del acoplador LSA-DIN. La férula está formada por dos
partes: la externa construida en carburo de tungsteno que realiza la función de guiado y
presenta una chaveta que obliga a la férula a adoptar una única posición de trabajo; y la
interna construida en una aleación de níquel y plata que realiza las funciones de centrado,
35
posicionado y contacto final con la férula siguiente. La terminación del extremo de la parte
interna de la férula y del extremo seccionado de la fibra óptica presentan una superficie
esférica pulida. La forma de trabajar de este conector es distinta de las hasta ahora
expuestas al carecer de muelle alguno que mantenga las férulas bajo presión.
Figura N°° 12: Representa las vista en sección de un conector L.S.A.D.I.N así como el detalle de
la sección final de la férula del conector L.S.A.D.I.N.
Fuente: C.A.N.T.V.
TÉCNICA DE PEGADO PULIDO.
En este punto se tratarán los pasos necesarios para la conectorización o realización
de conectores insitu a partir de la fibra óptica desnuda y de un conector despiezado de
algunos de los tipos antes mencionados.
36
Pegado de la Fibra Óptica.
Consiste en introducir la fibra óptica desnuda por el orificio de guiado de la férula
para, a continuación, depositar el adhesivo y esperar su endurecimiento. En el caso de los
adhesivo Epoxy se puede acelerar su curado por medio de calor o mediante la aplicación de
radiación ultravioleta.
Corte y Pulido de la Fibra Óptica.
Consiste en cortar la Fibra Óptica en el punto más cercano posible a la superficie de
la férula para, a continuación, proceder a pulir el extremo de la férula. Esta operación se
realiza mediante un abrasivo de un gramo muy fino del orden de 0,5 Micras. Se trata de una
operación muy delicada en la que se ha de describir durante todo el proceso de pulido una
trayectoria en forma de “ocho” sin modificar el sentido del pulido, y con la adición repetida
de sustancias para lubricar y pulimentar el extremo seccionado de la fibra óptica durante el
proceso (ver figura N°° 13).
ACOPLADORES DISTRIBUIDORES DE FIBRA ÓPTICA.
Se definen los acopladores o distribuidores de fibra óptica como aquellos
dispositivos pasivos que nos permiten realizar la conmutación o distribución del haz
lumínico proveniente de una o más fuentes de luz. Cuentan con un número de puertas de
entrada y de salida variables a las que se conexionan las fibras ópticas. Constituyen los
elementos fundamentales en las redes ópticas pasivas y su elección se hará en base a los
parámetros de diseño requerido por las redes de distribución ópticas implementadas con
fibra ópticas tales como:
• Número de puertas de entrada/salida.
• Longitud de onda de trabajo.
37
• Sensibilidad.
• Tipo de fibra óptica monomodo o multimodo.
• Nivel de potencia.
En dependencia de la función que realizan, los distintos tipos de acopladores ópticos son:
• Distribuidores de fibra óptica.
• Acopladores Ópticos.
• Conmutadores Ópticos.
• Atenuadores Ópticos.
Figura N°° 13: Representa los pasos fundamentales en el proceso de montaje de conexionado y
pulido de un conjunto de montaje y conexionado de los existentes en el mercado.
Fuente: Empalmes y Mediciones de Fibra Óptica (C.A.N.T.V.)
38
TRANSMISION – RECEPCION DE DATOS.
Un sistema de Transmisión – Recepción de Datos no es más que una serie de
elementos que un conjunto permiten transferir información de un punto a otro.
Este está conformado generalmente por los siguientes elementos: fuente de
información y destino, transmisor, receptor y el canal propiamente dicho.
La fuente de información, es la que se encarga de producir los mensajes a transmitir
a la parte receptora o destino. La fuente de información normalmente es de varios tipos: la
que produce señales analógicas la que produce señales digitales o la que produce señales
pulsátiles.
La función del transmisor, es la de ajustar la señal del mensaje en una señal
adecuada para la transmisión por un canal, en el proceso de transmitir mensajes se cumplen
con operaciones básicas como: filtrado, ampliación y modulación. Existen otras
operaciones especiales que pueden ser ejecutadas por otros tipos de transmisores, como lo
son: conversión Analógico/Digital, multiplexación, cifrado, codificación y ampliación del
espectro.
El receptor por su parte se encarga de establecer la señal de canal, reconstruyéndola
casi en su totalidad, debido al efecto del ruido y la distorsión, para luego llevarla a su
destino final.
Por último el canal, no es más que el medio físico a través del cual pasan los
mensajes o señales, existen diversos tipos de medios para transmitir los mensajes; enlace de
espacio libre (con antena), un par de alambres, un cable coaxial o una fuente óptica. Por
supuesto los mensajes que pasan a través de estos medios están sujetos a los cambios
debido al ruido y la distorsión.
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Modos de transmisión.
Los sistemas de comunicaciones electrónicos pueden diseñarse para manejar la
transmisión solamente en una dirección, ambas direcciones pero solo uno a la vez, o en
ambas direcciones al mismo tiempo. Estos se llaman modos de transmisión. Cuatro modos
de transmisión son posibles: Simplex, Half Duplex, Full-Duplex y Full-Full-Duplex.
Transmisión Simplex (SX), con la operación Simplex, las transmisiones pueden
ocurrir sólo en una dirección. Los Sistemas Simplex son algunas veces, llamados Sistemas
de un Sentido, solo recibir o solo para transmitir. Una ubicación puede ser un transmisor o
un Receptor, pero no ambos. Un ejemplo de la transmisión Simplex es la Radiodifusión de
la radio comercial o de televisión, la estación de radio siempre transmite y el usuario
siempre recibe.
Transmisión Half-Duplex. Con una operación Half-Duplex , las transmisiones
pueden ocurrir en ambas direcciones, pero no al mismo tiempo. A los sistemas Half Duplex
algunes veces se les llaman, sistema con alternativa de dos sentidos, cualquier sentido o
cambio y fuera. Una ubicación puede ser un transmisor y un receptor, pero no los dos al
mismo tiempo.
Transmisión Full Duplex.
Las transmisiones pueden ocurrir en ambas direcciones al mismo tiempo. A los
sistemas Full Duplex también se les conoce como líneas simultáneas de doble sentido,
duplex o de ambos sentidos. Una ubicación puede transmitir y recibir simultáneamente, sin
embargo a la que se está transmitiendo también debe ser la estación de la cual está
recibiendo, como por ejemplo un sistema telefónico estándar.
40
Transmisión Full/Full – Duplex. Se encarga de transmitir y recibir
simultáneamente , pero no necesariamente entre las misma dos ubicaciones (es decir, una
estación puede transmitir a una segunda estación y recibir de una tercera estación al mismo
tiempo). Las transmisiones Full/Full- Duplexse utilizan casi exclusivamente con circuitos
de comunicaciones de datos.
INSTALACIÓN DE CABLES CON FIBRAS ÓPTICAS.
INSTALACIÓN EN CONDUCTOS.
Como regla general digamos que todos los métodos de instalación deben permitir
hacer uso de herramientas convencionales. Entre los cuidados más importantes se tendrá
en cuenta que nunca deberá excederse la carga máxima del cable debido al peligro de
rotura de las Fibras Ópticas. Durante la instalación es deseable grandes longitudes de
tendido para reducir al mínimo el número de empalmes.
La ventaja de los cables con Fibra Óptica es el reducido tamaño y peso, lo cual
permite el tendido de mas de 2000 m de cable haciendo uso de los métodos
convencionales. Esta distancia se reduce cuando la canalización está en el mal estado,
tienen excesivas curvaturas o existen muchos cambios de dirección en las cámaras.
Los conductos pueden mejorarse con la colocación de subconductos, lo cual
incrementa la eficiencia en el uso de la infraestructura existente ya que permite instalar
más de un cable por ducto. Además introduce una superficie de alta calidad, limpia y
continua. Existen soluciones de compromiso que permiten colocar tres tubos de 27mm en
el ducto de 100 mm de diámetro.
Existen también subductos con pliegues longitudinales que permiten un menor
contacto con el cable y sirven como canal para los lubricantes.
41
Para facilitar la instalación el tendido puede realizarse con la ayuda de lubricantes
que disminuyen el rozamiento entre el cable y el conducto. Algunos lubricantes
muy viscosos pueden llegar a aumentar la carga de tracción.
Cuando el tendido se efectúa a mano el lubricante puede llegar causar problemas al
personal si se lo usa en abundancia. En tal caso es conveniente no usarlo.
Fundamentalmente el tendido se efectúa a mano, aunque se han diseñado máquinas
neumáticas controladas por microprocesadores para ayudar al tendido. Para la instalación
se requiere de la comunicación entre cámaras, pudiendo ser realizadas mediante radio
comunicaciones.
Existen diversas opiniones con respecto a la identificación exterior de los cables.
Algunos proponen señalarlos con pintura exterior para indicar su importancia, mientras
que otros piensan que estos pueden facilitar actos vandálicos o de sabotaje.
En los preparativos previos para la instalación del cable por los conductos urbanos
se deben realizar las siguientes acciones:
- Inspección de cámaras y conductos para comprobar la presencia de gases
nocivos y aguas estancadas (se ventilan los gases y se drenan las aguas).
- Verificación de la presión del gas dentro del cable antes del tendido con lo que
se comprueba daños en la cubierta.
- Implementación de medidas de seguridad como ser las señales de precaución.
- Instalación de un alambre de acero galvanizado de 4mm de diámetro como
elemento de tracción, limpieza del interior del conducto con un cepillo de
alambre y trapos unidos al alambre.
42
- Inspección del interior de los conductos mediante la introducción de un tramo de
2 m de cable como muestra testigo; una capa de esmalte puede facilitar la
inspección de la cubierta.
Para el tendido se coloca la bobina del lado de la cámara donde se encuentra la boca
del conducto para desenrollar con una curvatura amplia. El cable se guía a mano o
mediante un tubo flexible hasta el conducto. Debe cuidarse de hacer coincidir el
sentido helicoidal interno de torsión entre cables a empalmar.
INSTALACIÓN DE CABLES AEREOS.
La instalación de los cables aéreos ópticos difiere de los de cobre en que aquellos
están diseñados para una elongación máxima. Esto afecta, además del proceso de
instalación, a la resistencia al viento, la nieve y a cambios de temperatura. El cable aéreo
puede tener un soporte separado colocado previamente y al que se engrampa o por ser del
tipo autosoportado.
Es aconsejable colocar los cables con fibra óptica en la posición más alta del poste
ya que soportará así mejor la posterior instalación de otros cables. El viento incrementa
temporalmente y sustancialmente la carga sobre el cable. La expansión térmica depende de
las características de los componentes, en tal sentido los cables dieléctricos son más
exigentes.
Los cables aéreos permiten el uso de las instalaciones de energía para colocar cables
de comunicaciones. Así por ejemplo, puede usarse cables con fibra óptica en redes de
alimentación de ferrocarriles, de distribución o transporte de energía. En todos los casos se
43
usa la ventaja de la fibra óptica de no recibir interferencia de inducciones
electromagnéticas.
Los dos cables que se utilizan en estas redes ópticas son:
- Cable compuesto tierra óptico.
- Cable óptico autosoportante.
En el caso específico de los cables ópticos tendidos en las redes de distribución y
transporte de las compañías eléctricas entre las torres de alta tensión, la configuración del
tendido viene impuesta por el trazado de la propia red de distribución o transporte.
Cuando se opta por el cable óptico tierra-óptico es necesario conocer una serie de
factores externos para poder determinar el tipo idóneo de cable compuesto que mejor se
adapta a la utilización prevista.
La corriente de cortocircuito de la línea y el tiempo máximo de cortocircuito de la
misma son dos factores críticos a efectos de calcular el calentamiento que soportarían las
fibras ópticas guiadas en su interior y así poder escoger el tipo idóneo de cable compuesto
tierra-óptico.
Como ejemplo sirva citar que la temperatura de la armadura del cable compuesto
tierra-óptico con un diseño de vanguardia puede llegar a alcanzar valores de 160 °C para un
tiempo de desconexión del circuito a tierra de 1 segundo, temperatura que en el caso de
diseño más tradicionales puede superar los 250 °C.
Los agentes medioambientales que presentan una mayor influencia en el caso de los
tendidos aéreos realizados con este tipo de cable son: Incendios forestales, ambientes
salinos, carga de hielo, zonas con caídas habituales de rayos y zonas ventosas. En el caso
de coincidir varios agentes medioambientales simultáneamente, como ocurre en el caso de
44
las zonas insulares con un ambiente fuertemente salino, el acero del cable óptico se degrada
rápidamente hasta el extremo de que la vida útil de un cable óptico compuesto, en estas
zonas, se reduce hasta tan sólo diez años.
Los cables ópticos autoportantes, habitualmente dieléctricos, se tienden también en
las redes de distribución y transporte de las compañías eléctricas entre las torres de alta
tensión o en las redes de comunicación de los ferrocarriles, por lo que la configuración del
tendido viene siempre impuesta por el trazado de la red .
Cuando se tienden cables ópticos autoportantes entre torres de alta tensión es
necesario de calcular de una forma muy cuidadosa la distancia a la que se realiza su tendido
con respecto a los conductores de faseal objeto de que se encuentren en zonas de potencial
mínimo para minimizar de esta forma el efecto de corrientes superficiales que se inducen en
la cubierta de los cables ópticos autoportantes.
INSTALACIÓN DE CABLES ENTERRADOS.
La instalación de cables enterrados puede realizarse por varios métodos: la técnica
del arado vibratorio, el cavado de zanjas o trincheras a mano o con maquinaria. El método
más conveniente en largos tendidos es la técnica del arado, debido a que el reducido peso
y tamaño del cable hace innecesario el zanjeo. La instalación se realiza con un arado que
posee un alimentador en forma de tubo por el cual se desliza el cable y queda colocado en
la base del arado. Debe cuidarse la curvatura y la fuerza de tracción sobre el cable. Los
cables enterrados estarán a una profundidad de 1,2 m dependiendo del tipo de terreno, lo
cual supera la profundidad de los conductos para una mayor protección contra trabajos de
cultivo, drenaje e instalación de otros servicios.
45
Una vez instalados los cables de fibra óptica en sus respectivos enlaces es necesario
realizar una serie de mediciones a objeto de verificar si las características de transmisión
de la fibra no han variado por el efecto de los trabajos de instalación, así como también
verificar si la atenuación total preestablecida en el presupuesto de potencia para el enlace
bajo prueba se cumple, por ello, los parámetros que se verifican están representados por
las pérdidas especificadas por el fabricante para el cable de fibra óptica según la ventana
de operación expresada en dB/Km, las pérdidas permitidas para cada empalme en el
enlace más las pérdidas permitidas por conectores, esto se logra mediante las pruebas de
reflectometría y medición de atenuación.
La prueba de reflectometría permite evaluar las reflexiones debidas a elementos
adicionales al cable en la instalación, tales como: conectores, empalmes mecánicos y
probables fisuras en la fibra versus las reflexionesdebidas a factores intrínsecos.
El equipo necesario para la realización de las pruebas es un OTDR (Reflectómetro
Óptico en el Dominio del Tiempo), donde se puede observar cuando la luz viaja a través
de la fibra y se atenúa por un efecto conocido como retrodispersión de Rayleigh, donde
una parte de la luz es dispersada y regresa al equipo.
Con respecto a la medición de atenuación, está representada sobre la traza de la
pantalla como una caída vertical repentina por debajo del nivel de retrodispersión
(pérdida), teniéndose en consideración que la atenuación total es la suma de las
contribuciones parciales de pérdidas de potencia, debido a los empalmes, conectores, etc,
sumada a la atenuación propia del cable según la ventana de operación.
Como conclusión los instrumentos para la localización de fallas según el caso son:
46
• Medidor Exclusivo de Potencia.
Para:
- Medir potencia de salida del equipo transmisor óptico.
- Determinar el nivel de potencia recibida por el equipo receptor óptico.
- Comprobar la lectura de Tx – Rx (dB) con los registros.
• Medidor de potencia y Fuente de Luz:
Para:
- Realizar las pruebas de atenuación sin contar con el equipo de extremo.
- Comprobar la atenuación del Sistema de cable con los registros.
• OTDR:
Para:
- Localizar las fallas en el cable.
- Determinar la pérdida por empalme y por conector.
- Determinar la atenuación del sistema del cable.
Además de lo anteriormente expuesto es importante destacar que se debe tomar en
cuenta el protocolo de prueba para cualquier proceso de medición de un enlace mediante
fibra óptica, determinando previa a la instalación del enlace las medidas de potencia,
utilizando para ello la fórmula siguiente:
At = a (dB) x (N° de conec.) + b (dB) x N° de empal.) + L x C (dB/Km)
Donde:
47
a (dB): Atenuación por conector.
b (dB): Atenuación por empalme.
L: Longitud total del cable de fibra óptica, según se trate de la ventana de operación
(1300 nm ó 1500 nm)
At: valor mínimo de atenuación que se espera obtener en las mediciones de cada
una de las fibras que constituyen el cable.
Adicionalmente se realizan pruebas del elemento emisor, la línea de transmisión y el
elemento receptor, realizando en ellos un análisis de funcionamiento que consiste en los
pasos que a continuación se describen:
PRUEBA DEL ELEMENTO EMISOR:
La prueba del elemento emisor permite determinar el nivel absoluto de potencia del
convertidor eléctrico/óptico del sistema, de manera que se verifique si hay energía
luminosa y cuánta es proporcionada por el mismo, esto se logra inyectando a la línea la
potencia del emisor mientras el sistema está funcionando menos la pérdida total del
sistema, por lo que se obtiene del convertidor e/o una señal luminosa modulada con la
frecuencia de reloj del sistema. Utilizando un medidor de potencia óptico, se detecta el
valor medio especificado por el fabricante denominado extinción, siempre y cuando se
desconecte el circuito modulador y se considere que para realizar medidas reproducibles y
comparables los medidores de potencia deben estar a la longitud de onda estándar, además
de tomar en cuenta la temperatura ya que está a niveles elevados disminuye la resistencia
interna del fotodiodo.
48
PRUEBA DE LINEA DE TRANSMISION.
Permite obtener la pérdida o atenuación total del sistema, relacionando las potencias
de entrada y salida mediante la diferencia de nivel expresada por la ecuación:
Atenuación total = (p2 – p1) dB
Donde:
P1 = Potencia de entrada.
P2 = Potencia de salida.
Al aplicar este método (inserción), se requiere un medidor de potencia óptica y una
fuente de luz estabilizada, de manera que al simular la atenuación del sistema en servicio
la fuente de prueba trabaje en la misma ventana óptica del emisor y posea idénticas
características espectrales (led ó Láser).
Para medir el valor de atenuación total de una fibra es necesario medirla en ambos
sentidos y efectuar la semi-suma:
Atenuación Total (fibra N° X) = [p2 (a) – p1 (a)] + [p2 (b) – p1 (b) ]
2
PRUEBA DEL ELEMENTO RECEPTOR.
Al realizar la prueba del elemento receptor se define su sensibilidad o nivel óptico
de entrada según una determinada tasa de error en los bits (TEB), para ello se desconecta
la fuente de la línea y se inserta un atenuador óptico variable, el emisor y el receptor.
Posteriormente, se coloca un medidor de errores binarios entre el multiplexor y el equipo
terminal que aplica al sistema una señal de prueba la velocidad de transmisión actual, y
49
con el atenuador se reduce el nivel emitido por la fuente hasta alcanzar una valor de
entrada en el margen esperado, o bien hasta tener la taza de error preestablecida.
Luego, al separar la conexión en el receptor, puede medirse la potencia del sistema
(Sensibilidad del Receptor) y compararla con los datos de fabricación. Una vez registrada
la sensibilidad de referencia, puede determinarse la taza de error en función del nivel de
entrada restableciendo la configuración inicial.
79
B.- REVISIÓN DE LA LITERATURA.
La compañía MetroRed Telecomunicaciones S.A (1996), señala en un trabajo
realizado para modernizar las viejas tecnologías, que las transmisiones basadas en la
utilización del sistema SDH, permite la Implementación de redes muy flexibles y
económicas para los usuarios y operadores de telecomunicaciones, donde el objetivo
fundamental fue marcar una diferencia con los sistemas para enlace punto a punto que
actualmente están en uso.
Gracias a la implementación de la tecnología SDH sobre fibra óptica su red
brinda servicios de comunicaciones efectivas y económicas que posibilitan la
incorporación de las señales de control y mantenimiento de la red con capacidad para
transportar señales existentes y futuras.
Para el año 1999, Fernandez M. y Matheus W. Realizaron una investigación
titulada “Implantación de una Plataforma de Jerarquía Digital Síncrona (SDH) con
Anillo de Fibra Óptica. La cual estuvo constituida por nueva centrales telefónicas
pertenecientes a la empresa C.A.N.T.V.. Los resultados fueron logrados mediante la
utilización de una investigación de campo y aplicada que permitió la migración de los
servicios prestados a Grandes Usuarios hacia una red inteligente con mayores
capacidades de trafico, supervisión y control, quedando de esta manera
descongestionadas las redes de transmisión urbanas e interurbanas del servicio
telefónico básico. Además el aporte en cuanto a la velocidad de transmisión de
señales tributarias es mucho mayor, y la ampliación de los servicios a voz, video y
80
datos simultáneamente satisface las necesidades no solo de los grandes usuarios, sino
de todos los suscriptores del servicio prestados por la empresa C.AN.T.V.
C.- DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS.
ABSORCIÓN: Conversión de energía radiante en otras formas mediante su
paso a través de la atenuación resultante de la conversión de energía óptica en calor,
normalmente se expresa en dB/Km. (Curso: Empalme y mediciones en cable de
Fibra Óptica. 1998,p 90).
AMPLIFICADOR ÓPTICO: Dispositivo que recibe señales ópticas de bajo
nivel de una fibra óptica, amplifica la señal y la inserta en la fibra hacia fuera, sin
convertir la señal en impulsos eléctricos como paso intermedio. ( Curso: Empalme y
mediciones en cable de Fibra Óptica,1998, p.90).
APERTURA NUMERICA: Número que expresa la característica de
aceptación de luz de una fibra óptica, expresada por el seno del ángulo máximo con
respecto al eje de la fibra en la que un rayo entrante se refleja totalmente en el
mismo núcleo. (3M Fiber Optic Training Center,1996, p 1.).
ATENUACIÓN: Es una medida en la disminución de la transmisión de
energía (perdida de luz), expresada en decibeles (dB). La atenuación óptica en una
fibra determina la distancia a la cual una señal luminosa puede viajar, antes de que
sea necesario regenerarla. (Instructivo deconstrucción y estandarización .
C.A.N.T.V., 1993, p.3).
81
BANDA: Es el margen de frecuencia comprendido entre dos límites
definidos. (Amos,1998, p.35).
BASE DE DATOS: Conjunto de archivos interrelacionados que es creado y
manejado por un sistema de gestión o administración de base de datos. (Freedman,
1993, p.63).
BASTIDOR DE DISTRIBUCIÓN: Es un dispositivo situado normalmente
en una central telefónica, se utiliza para las terminaciones de redes. (Curso: Empalme
y Mediciones en Cable de Fibra Óptica, 1998, p 15).
BIT: Forma abreviada de dígito binario. (Amos, 1998,p.42).
BYTE: Una secuencia de dígitos binarios consecutivos, más pequeña que una
palabra, que se toma como unidad en computadoras y equipos de proceso de datos.
(Amos, 1998, p 45).
CABLE COAXIAL: Es una línea de transmisión formada por dos
conductores, uno de ellos un hilo, el otro un cilindro concéntrico con el hilo y un
dieléctrico rellenando el espacio entre ellos. (Amos, 1998, p.46).
CANAL (CHANNEL): En telecomunicaciones, generalmente es una vía de
señal unidireccional o una banda limitada de frecuencias asignada a la transmisión de
una señal. (Amos, 1998, p.48).
CONECTOR: Dispositivo mecánico u óptico que proporciona una
conexión desmontable entre dos fibras o una fibra y una fuente o detector. (Curso:
Empalme y Medición en Cable de Fibra Óptica, 1998, p.13).
82
CUBIERTA: Capa de material de composición plástica que cubre la fibra
para proveer protección mecánica. (Instructivo de construcción y Estandarización,
C.A.N.T.V., 1993, P. 7).
DATOS: Caracteres agrupados en un formato específico al cual se asigna un
significado; comúnmente se usa para designar hechos o conceptos que serán
procesados por un programa o aplicación. (Wefster, 1987, p. 52).
DECIBELES: Constituye la unidad estándar que representa la relación que
existe entre dos niveles de energía. En comunicaciones expresa tanto la ganancia
como la pérdida entre dos dispositivo de entrada y salida. (Instructivo de
Construcción y estandarización, C.A.N.T.V., 1993, p.).
LONGITUD DE ONDA DE OPERACIÓN: Representa la longitud de
onda de la luz en la cual un sistema es especificado, normalmente está expresadas en
nanómetros (nm). (Instructivo de construcción y Estandarización. C.A.N.T.V., 1993.
P.2).
MICROCURVATURAS: Son las discontinuidades locales en escala
microscópicas resultantes de tensiones mecánicas en las fibras, lo cual induce una
atenuación adicional. (Instructivo de Construcción y Estandarización. C.A.N.T.V.,
1993, p.2).
MODULACIÓN: Es el proceso por el que una característica de una señal se
varía en función de otra. (Amos, 1998, p.35).
NÚCLEO: Es la región (parte) central de vidrio en la fibra óptica que
provee el medio para la transmisión de la luz. (Instructivo de construcción y
Estandarización. C.A.N.T.V., 1993, p.3).
83
PERDIDAS GENERALES EN LOS ENLACES ÓPTICOS: Son las
pérdidas totales para una operación satisfactoria en un sistema de fibra óptica.
(Instructivo de Construcción y Estandarización C.A.N.T.V., 1993, p. 17).
REFLECTÓMETRO ÓPTICO EN EL DOMINIO DEL TIEMPO:
(OTDR): Instrumento que localiza fallas en fibras ópticas o que infiere a la
atenuación de mediciones de luz retrodispersada. (Curso: Empalme y Medición en
Cable de Fibra Óptica, 1998, p.93.).
RED EN ANILLOS: Es una topología en ciclos cerrados que no precisa
terminadores. (Instructivo de Construcción y Estandarización. C.A.N.T.V., 1993,
P.1).
REVESTIMIENTO: Es un cubrimiento sobre el núcleo que ayuda a contener
la señal luminosa. (Instructivo de Construcción y Estandarización. C.A.N.T.V., 1993,
p. 17.).
D.- SISTEMAS DE VARIABLES: DEFINICIÓN CONCEPTUAL Y
OPERACIONAL.
SISTEMA DE FIBRA ÓPTICA: Conceptualmente un sistema de fibra
óptica es aquel que se compone básicamente de un transmisor o fuente luz, un
receptor o detector, el tendido del cable de fibra óptica propiamente dicho, los
elementos de interconexión, y los regeneradores intermedios. (Wandel y Goltermann
(1998). Operacionalmente un Sistema de Fibra Óptica representa una tecnología que
84
permite la interconexión entre diferentes centrales telefónicas con una gran capacidad
de transmisión superior en 500 veces a la capacidad de transmisión de sus
homónimos coaxiales.
ANILLO SECUNDARIO DE JERARQUÍA DÍGITAL SINCRONA (SDH).
Conceptualmente es una red con cable de fibra óptica que forma un circulo de
conexiones punto a punto de estaciones contiguas, donde los mensajes van de una
estación a otra por medio de una longitud de acceso, el cual transmite los mensajes
que van dirigidos a otras estaciones. A su vez, es un sistema de transmisión de
información para redes con características de telecomunicaciones de alta velocidad,
susceptible de utilizarse en sistemas de enlace por fibra óptica.
(internet,http://MetroRed.Com.ar/tecnologia. Htm) (1996). Operacionalmente
representa una tecnología que permite la transmisión de información, voz, vídeo y
datos) de una manera simultánea y a niveles superiores de velocidad en comparación
a los sistemas actuales. También permite la transmisión de señales sincronas y
plesiócronas junto con información de operación y mantenimiento, constituye una
nueva alternativa para la transmisión de información de forma automática de una
estación de red a otra, ya que el proceso de flujo de información no se detiene si falla
una estación, ya que esta se desconecta y el resto de la red sigue funcionando.
50
JERARQUÍA DÍGITAL PLESIÓCRONA (PDH).
Actualmente existen en el mundo dos jerarquías digitales plesiócronas definidas
por la IUT, que se conocen generalmente como la jerarquía europea y la jerarquía
americana. La primera está basada en la velocidad primaria de 2048 Kbit/s y la segunda
en la velocidad primaria de 1544 Kbit/s, obtenidas por la multiplexación síncrona de
trenes básicos de 64 Kbit/s (32 y 24 canales respectivamente). La exigencia en estas
jerarquías en cuanto a sincronización, se reduce a tener la misma temporización en ambos
extremos de un enlace de transmisión, con el fin de poder demultiplexar correctamente
las señales. Ambas jerarquías tienen en común la utilización, a partir del segundo orden,
la técnica de justificación la cual mediante el empleo de bits de relleno y bits de control
asociados, hace posible la transmisión de afluentes cuya temporización proviene de
relojes diferentes entre sí y también diferentes al del equipo en el cual se realiza la
multiplexación.
El resultado es un tren de mayor velocidad conformado por entrelazamiento bit a bit,
de los diferentes afluentes.
Según Roberto Ares (Buenos Aires. 1993) La multiplexación plesiócrona tiene
limitaciones como las siguientes:
• Dada la forma de multiplexar los afluentes bit por bit, a partir del segundo
orden, para pasar de un orden alto a uno más bajo se requiere
demultiplexar todos los pasos intermedios, dificultando así la inserción y
extracción de tributarios.
51
• Diversidad de tramas para los diferentes órdenes, así como también para
los diferentes jerarquías.
• Carencia de datos auxiliares normalizados que puedan ser utilizados por el
usuario y también por la administración de la red.
Desde el punto de vista de una red digital integrada, estas limitaciones se pueden
expresar entre así:
• La estructura de trama de las centrales, hecha por entrelazamiento de
octetos a 64 Kbit/s, es sincrónica, por lo tanto, el empleo de la justificación
para adaptar temporización, se vuelve innecesario.
• El entrelazamiento de bits, hace que canales a 64 Kbit/s pertenecientes a
un tramo de tráfico, solo se puedan bifurcar hasta que se demultiplexa a
nivel de múltiplex primario.
• Los canales de nx64 Kbit/s, que no se pueden incluir dentro del múltiplex
primario, no se pueden tramitar de ninguna otra forma por la red.
• La información de mantenimiento no está asociada a vías completa de
tráfico, sino a enlaces individuales. Esto hace que el procedimiento de
mantenimiento para una vía completa, resulte complicado.
Primer orden Jerárquico Digital Plesiócrono.
El primer orden de la Jerarquía digital corresponde a 1544 Kb/s (norma
americana) o a 2048 Kb/s (norma europea). La velocidad de 1544 Kb/s es usada
52
principalmente en los Estado Unidos de América, Canadá y Japón; mientras que en el
resto del mundo, en particular en América Latina, utiliza la norma de 2048 Kbit/s.
La velocidad de 1544 Kbit/s corresponde a 24 canales de telefonía o datos a 64
Kbit/s cada uno (ley µ para telefonía); mientras que la velocidad de 2048 Kbit/s
corresponde a 30 canales de 64 Kbit/s (Ley A para telefonía).
En realidad el primer orden jerárquico corresponde tanto a la red digital
plesiócrona como a la síncrona. La diferencia entre ambas ocurren en los niveles de
jerarquía superior.
CONCEPTO GENERAL DE SÍNCRONIZACIÓN.
Según El Departamento de planificación y Construcción de la Empresa
C.A.N.T.V. En todo sistema de transmisión digital, la sincronización debe garantizarse
en tres diferentes niveles. En transmisión de datos estos niveles son: bit, carácter y
mensaje. En transmisión de PCM corresponden a bit, intervalo de tiempo y trama. En
transmisión de datos hay dos técnicas para enfrentar la sincronización:
• Transmisión asíncrona, por ejemplo el formato de arranque y parada.
• Transmisión síncrona, donde los datos son transmitidos a una velocidad
fija de bits, sobre una línea que se mantiene activa aún cuando no se esté,
enviando información, así que el receptor puede derivar su propia
temporización de la señal entrante.
53
En los sistemas PCM, la transmisión es siempre Síncrona ya que el receptor
obtiene su propia temporización de bits, de la señal entrante, mientras los alineamientos
de intervalo y de trama se obtienen utilizando un formato predeterminado. Más
específicamente en el sistema PCM pueden encontrarse tres situaciones diferentes las
cuales se muestran en la siguiente figura:
Figura N°° 14:
Situaciones en los sistemas PCM
Canales F0
Canales
F1
Caso A
F0
F0
Caso B
F0
F0
Caso C
TxMUX PCM Rx
Rx MUX PCMTx
TxCentral Digital Rx
Rx MUX PCMTx
TxCentral Digital Rx
Rx Central
Digital Tx
54
En el caso A) Dos multiplexores PCM primarios están conectados en una
configuración punto a punto: cada receptor deriva su propia temporización de bit de la
señal entrante. En el caso B) un múltiplex primario está conectado a un sistema de
conmutación digital que puede ser una central o un cross conect. La función de
conmutación digital utiliza división de tiempo, en tal sentido requiere que las
velocidades sean iguales en las dos direcciones y por lo tanto la información de
temporización, debe ser la misma en el bucle correspondiente al multiplexor primario,
de lo contrario ocurrirán deslizamientos en el sistema de conmutación.
En el caso C) cuando se conectan dos sistemas de conmutación se evitan los
deslizamientos utilizando un mismo reloj derivado de una única fuente. En las
situaciones anteriormente descritas, lo que quiere decir es que al introducir equipos de
cross conect digitales o en general equipos de conmutación digital, se llega
necesariamente a un esquema de red Síncrona. Conviene aclarar que los deslizamientos
no solo son producidos por defectos de sincronización, sino que la fluctuación de fase
(jitter) y la fluctuación lenta de fase (Wander), también los puede producir, sino se
mantienen dentro de límites seguros.
Como conclusión se puede decir, que muchas de las ventajas de una red digital de
telecomunicaciones, no solo son factibles en una arquitectura de red Síncrona. Sin
embargo conseguir que todas las temporizaciones de una red, tengan la misma
frecuencia instantánea, supone problemas tecnológicos y económicos que no siempre
son fáciles de resolver, especialmente en redes extensas y con un determinado grado de
complejidad.
55
JERARQUÍA DIGITAL SÍNCRONA.
BREVE RESEÑA HISTÓRICA.
La historia reciente de la Jerarquía Digital Síncrona SDH comienza cuando en
1985 la Bellcore (Bell Comunication Reserch) propone una normalización al comité
Norteamericano de estándar ANSI con el propósito de normalizar una Jerarquía Digital
para los operadores de fibras ópticas que funcionan en forma sincrónica. En aquel
momento se conocía como Sonet (Synchronous Optical Network). Posteriormente se
propuso ante el CCITT (Comité Consultivo para la Investigación de Telefonía y
Telegrafía) en 1986.
En el CCITT la Bellcore propone una velocidad sincrónica de 50.638 Kbit/s.
Mientras que la AT&T propone en cambio el valor de 146.432 Kbit/s. El CCITT
efectúa cambios sustanciales para unificar las distintas redes digitales introduciendo la
velocidad de 155.520 Kbit/s y genera la primera serie de Recomendaciones sobre la
SDH (Synchronous Digital Hierarchy) en 1988 con las denominadas CCITT G.707,
G.708 y G.709.
Dichas recomendaciones contienen la forma de armado de tramas. En las CCITT
G.781, G.782 y G 783 se dispone de la información referente a los multiplexores y en la
CCITT G.957 y G.958 la información referida a las interfaces de dichos sistemas.
Descripción de la Jerarquía Digital síncrona (SDH).
56
La existencia de diferentes jerarquías digitales, hace que cuando el tráfico traspasa
las fronteras nacionales, haya necesidad de efectuar conversiones generalmente
costosas, para llevar la señal dentro de otro país. A pesar de que las jerarquías
existentes, arrancan de un punto común que es el canal de 64 Kbit/s, al multiplexarse
para producir señales de más alta velocidad, se pierde esa compatibilidad originándose
así el ya mencionado requisito de conversión entre jerarquías.
Según (Marisol Useche, pág 13) 1998, El propósito esencial de la Jerarquía
Digital Síncrona (SDH), es proporcionar un estándar mundial unificado, que a su vez
ayuda a que la administración de la red sea más efectiva y económica. Además permitir
satisfacer más fácil y rápidamente, las demandas, cada día creciente, relacionadas con
nuevos servicios y más capacidad de transmisión, por parte de los usuarios.
La Jerarquía Digital Síncrona (SDH), involucró además de los conceptos de
estándar mundial y método de multiplexación síncrona, así como también el de red
estratificada en capas.
JERARQUÍA DIGITAL SÍNCRONA SDH.
La SDH es una norma internacional para redes sincrónicas de telecomunicaciones
de alta velocidad, la cual proviene de las siglas Synchronous Digital Hierarchy que
significa Jerarquía Digital, Está tecnología SDH brinda una serie de características
entre las que se destacan, la prestación de un servicio de comunicaciones flexibles y
económico, la incorporación de señales de control y mantenimiento de red, facilidad de
multiplexación y demultiplexación de señales, adopción de señales canales
57
estandarizados, capacidad de transporte y fácil crecimiento hacia velocidades mayores
según los requerimientos de la red según los estudios realizados por los autores Metro
Red Telecomunicaciones S.A (1996), El profesor ULLOA, Gonzalo, el Comité
Consultivo para la Investigación de Telefonía y Telegrafía. (CCITT) actualmente IUT
(Unión de Telecomunicaciones Internacionales).
Unas de las ventajas de la SDH es que permite disponer de una infraestructura
de red de telecomunicaciones que puede ser empleada en las tres áreas de aplicación
como lo son las redes corporativas o intercentrales, la amplia capacidad de señalización
para realizar funciones de gestión y mantenimiento de la red con el fin de sustentar su
eficacia y flexibilidad además contribuir con el transporte de señales tributarias
habituales; lo que quiere decir que pueden desplegarse como un nivel supuesto sobre los
ya existentes y aceptar nuevos tipos de señales de servicio de clientes que los
operadores quieran anexar en la red en un futuro.
Otras de las ventajas es el estar diseñada para redes de telecomunicaciones
flexibles y económicas que se basa en los principios de multiplexación y los elementos
de la red SDH como lo ratifica el grupo de estudio XVIII de la Unión de
Telecomunicaciones Internacionales. (IUT) 1989), cuado dice que la Jerarquía Digital
Síncrona Conforma una estructura de Red Integrada.
Estándar Mundial:
El hecho de que la multiplexación digital síncrona, permita la multiplexación de
afluentes plesiócronos de las jerarquías actualmente existentes, es de por sí un factor de
58
unificación mundial. La interfaz de nodo de red para SDH en la recomendación G.708
del CCITT, elimina los problemas de compatibilidad entre redes. De esta forma la SDH,
se convierte en el necesario punto de apoyo, en el camino hacia un estándar mundial
unificado para sistemas de transmisión. Este aspecto unificador se ve reforzado, al ser la
nueva red síncrona un medio de transporte para el sistema ATM (Asynchronous
Transfer Mode), considerado como el sistema de transmisión del futuro, pues ha sido
escogido por el CCITT (actualmente UIT-T), como el modo de transferencia para la
Red Digital de Servicios Integrados de Banda Ancha, RDSI-BA.
La multiplexación (MUX) (MULTIPLEXING) es una técnica en la cual varios
tipos de comunicaciones como voz, videos y datos se transmiten en la misma línea y en el
mismo tiempo, afirmación que hace la compañía Singapour Telecom (1996).
La multiplexación consiste en la transmisión simultánea de dos o más señales a
través de una vía común compartida sobre la base de una división en el tiempo o una
división de frecuencia por lo que se hace referencia a la existencia de dos tipos de
multiplexación: Multiplexación por División en el Tiempo (TDM – Time Division
Multiplex) y Multiplexación por División de Frecuencia (FDM – Frecuency Division
Multiplex). En cuanto a la primera se plantea como un sistema en el que a cada señal se
le asigna el uso de la vía de comunicaciones durante un corto intervalo de tiempo. Fink,
D. y Christiasen, D. (1992) establecen que si hay que multiplexar dos o más señales
digitales síncronas estas deben ser ajustadas por su fase y anchura de impulso y
combinadas directamente para luego ser demultiplexadas, indican que el método para
identificar la señal consiste en agrupar determinado número de bits de entrada en una
trama con un bit adicional al principio de ésta. Con respecto a la segunda se concibe
59
como el proceso de transmisión de dos o más señales a través de un soporte común
usando diferentes bandas de frecuencia para cada una de ellas. Cada señal modula una
portadora diferente, espaciadas unas de otras para evitar interferencias mutuas entre
bandas laterales.
Las ideas expuestas anteriormente, sirven de preámbulo para definir y analizar el
proceso de multiplexación directa síncrona de acuerdo con su funcionalidad en el acceso
de las distintas señales tributarias dentro de la estructura de la señal multiplexada. Por tal
efecto se tienen señales tributarias individuales que pueden ser reencaminadas mediante
la función de conmutación digital incorporada al equipo de multiplexación de la red, lo
cual constituye la verdadera flexibilidad en las redes de telecomunicaciones y la
capacidad para integrar la funcionalidad de la multiplexación síncrona y la conmutación
digital en un solo elemento de la red, pudiéndose lograr ahorros en equipos mediante la
integración de la Interface de Línea con la multiplexación y/o señales tributarias para
facilitar la interconexión para los equipos SDH.
MULTIPLEXACIÓN SÍNCRONA:
De manera semejante a lo existentes en las jerarquías actuales, en el caso de la
SDH, hay tres aspectos fundamentales a considerar: a) Estructura de trama básica, b)
Estructura básica de multiplexación, y c) Método de multiplexación.
En la figura N°° 15, se ilustra la estructura de trama básica. La trama tiene una
duración de 125µseg, y corresponde a una matriz de 9 filas y 270 columnas, cuyos
elementos son octetos de bits. Por lo tanto la trama tendrá:
60
9x270 = 2430 octetos
2430x8 = 19440
y como su duración es de 125µseg o sea que se repite 8000 veces por segundo, su
velocidad binaria es:
19440x8000 = 155520 Kbit/s.
Esta trama recibe el nombre de STM-1, MODULO DE TRANSPORTE
SÍNCRONO DE NIVEL 1, (STM-1 = Synchronous Transport Module, 1st Order).
Es oportuno resaltar que por su frecuencia de repetición y por estar conformada
por octetos, permite la observación directa y la fácil extracción e inserción de canales de
64 Kbit.
Observando la figura N°° 15, vemos que en la trama se distinguen tres áreas:
• Encabezado de sección (Section overhead).
• Punteros de AU (AU Pointer).
• Carga útil (Paid Load).
El encabezado de sección, ubicado en el sector comprendido por la fila 1 a la fila
3, columnas 1 al 9 (encabezado de la sección regeneradora RSOH), y las filas 5 a 9,
columnas 1 al 9 (encabezado de la sección múltiplex MSOH), desempeña funciones
como alineamiento de trama, monitoreo de errores y canales de datos auxiliares.
Los punteros de AU (Unidad Administrativa), ubicados en el sector
Comprendido por la fila 4 columnas 1 al 9, son secuencias de octetos que tienen como
función identificar las posiciones de comienzo de los tributarios, contenidos en la carga
útil (Pay Load).
61
La carga útil ubicada en el área restante, es la información útil transportada por el
STM-1. El STM-1, puede transportar afluentes de cualquiera de las jerarquías existente ó
tributarios de banda ancha en un futuro.
Figura N°° 15: Estructura de la trama Básica de SDH
270 columnas – 125 µseg.
1 9 10 270
RSOH 3
Puntero AU Carga Útil 5 MSOH 9 Fuente: Fundamentos de SDH. C.A.N.T.V. 1998 ORGANIZACIÓN DE UN STM-1
62
CONTENEDOR VIRTUAL. (VC).
Para que un tributario pueda entrar a formar parte de la carga útil de un STM-1,
previamente debe ser “empacado” adecuadamente. Para ello se procesa con el fin de
convertirlo en un “contenedor virtual” VC (VC: Virtual Container). Este VC, es una señal
sincrónica en frecuencia con el STM-1, y que ocupa un determinado lugar dentro de la
sección de carga útil de la trama.
Inicialmente el tributario debe adaptarse en velocidad para que se pueda
sincronizar con el STM-1, el resultado de esta adaptación es una señal de velocidad
ligeramente superior a la original del tributario; esta señal se conoce como
CONTENEDOR y se designa con la letra C. El proceso de formación del contenedor es
básicamente, igual para afluentes plesiócronos, solo que para el afluente plesiócrono se
emplea la técnica de justificación. Los octetos de relleno y los de control de relleno se
insertan en el respectivo contenedor.(Ver figura N°° 16)
Figura N°° 16: Conformación del contenedor.
Afluente Plesiócrono Conformación de Contenedor y justificación Afluente Síncrono Conformación de contenedor C
63
Fuente: Fundamentos Básico de SDH. C.A.N.T.V.1998
Los contenedores son síncronos con el STM-1. Una vez conformado el
contenedor C, le son agregados una serie de octetos que sirven para realizar diferentes
funciones relacionadas con el comportamiento del sistema, entre el punto de ensamblado
del contenedor y el punto de desensamblado del mismo, vale decir, entre el punto de
empaque y el punto de desempaque . Al recorrido entre estos dos puntos se le llama
TRAYECTO (Path) y al conjunto de octetos que se han agregado, se le llama tara o
encabezado (POH = Path Overhead). La función de insertar y extraer el encabezado de
trayecto, se denomina “función de terminación de trayecto”. Este encabezado, por lo
tanto permite la comunicación entre los dos extremos terminadores del trayecto.
Lleva información sobre: monitoreo de errores, estado y funcionamiento del
trayecto, composición de la carga útil transportada, verificación de conexión e indicación
de multitrama. Además permite comunicaciones del usuario y tiene una capacidad de
reserva cuya utilización no está definida aún. Para cada una de estas funciones, se designa
un octeto o bits según el tipo de trayecto. Al conjunto de: CONTENEDOR +
ENCABEZADO DE TRAYECTO (POH), se llama entonces CONTENEDOR
VIRTUAL (VC). (Ver figura N°° 17)
UNIDAD AFLUENTE (TU) – UNIDAD ADMINISTRATIVA (AU).
Los VC se clasifican en dos tipos. Los de orden inferior y los de orden superior.
64
Los primeros siempre serán acomodados en otros más grandes que son justamente los de
orden superior. Los de orden inferior o bajo orden (Low order container), transportan las
señales de baja velocidad, por ejemplo
tributarios de 2 Mbits/s y los de orden superior (High order container), pueden
transportar, bien sea, varios contenedores de bajo orden, o tributarios de más alta
velocidad como tributarios de 140 Mbit/s.
Figura N°° 17:
Contenedor Virtual (VC).
C VC
Fuente: Fundamentos Básicos de SDH. C.A.N.T.V. 1998
Esta clasificación hace que como cada VC, tiene un encabezado de trayecto
(POH), las POH también se denominan “Encabezado de trayecto de orden inferior” y
“Encabezado de trayecto de orden superior”.
Para acomodarse en el STM-1, los VC deben convertirse primero en otro
elemento llamado UNIDAD AFLUENTE. (TU: Tributary Unit) para el caso de los de
Conformación Del Contenedor POH
65
bajo orden y UNIDAD ADMINISTRATIVA (AU: Administrative Unit) para el caso de
los contenedores de alto orden. Para convertirse en AU ó en TU, a los contenedores se les
asigna un conjunto de octetos, denominado PUNTERO. (Pointer) el cual tiene como
función básica entre otras, la de indicar la ubicación de su VC asociado, dentro de la
carga útil. Si el VC es de bajo orden se convertirá en TU para lo cual se le asigna un
puntero de unidad afluente. Si el VC es de alto orden se convertirá en AU para lo cual se
le asigna un puntero de unidad administrativa.
a) UNIDAD AFLUENTE (TU) – GRUPO DE UNIDAD AFLUENTE (TUG).
El acomodamiento de los contenedores virtuales de bajo orden, dentro de los
contenedores virtuales (VC) de alto orden, requiere el siguiente proceso:
1. Conversión en Unidad Afluente (TU). Se realiza asignando el puntero
correspondiente. Ver figura N°° 18
2. Conformación del Grupo de Unidades Afluente TUG (Tributary Unit Group).
Una vez se tiene la TU, se agrupa con otras iguales mediante un proceso, de
multiplexación octeto a octeto formandose así lo que se denomina Grupo de
Unidades Afluente TUG. Ver figura N°° 19
3. Una vez conformados los TUG, se tienen dos posibilidades:
3.a. Conformar el VC de orden superior para lo cual la estructura formada por
el TUG, le debe ser agregada un POH y algunos octetos de relleno.
3.b. Mediante otra multiplexación, formar un TUG de mayor tamaño para
luego proceder como en la conformación del VC.
66
Figura N°° 18:
Formación de Unidad Afluente (TU).
Afluente
VC TU
Fuente: Fundamentos de SDH. C.A.N.T.V. 1998
Es conveniente aclarar que el puntero de TU no se coloca en el convertidor virtual
VC en cuestión sino en el VC que lo va a contener. Así en un VC, que lleva dentro a
otros VC convertidos previamente en Unidad Afluente (TU), hay un área especial para
colocar estos punteros de Unidad Afluente (TU).
De esta forma, examinando la forma de punteros de este contenedor que contiene
a otros, se puede saber en que sitio dentro de él, se ubica cada uno de los TU. Dicho de
otra forma, el puntero de TU indica la localización en la que comienza el VC respectivo
dentro de aquel contenedor de mayor capacidad.
C P C O H
P C O H
PTR TU
67
Figura N°° 19:
Formación de Grupo de Unidad Afluente TUG.
TU TU
TUG
POH
C POH
Fuente: Fundamentos de SDH. C.A.N.T.V. (1998)
UNIDAD ADMINISTRATIVA (AU)–GRUPO DE UNIDAD
ADMINISTRATIVA (AUG).
Los contenedores virtuales VC de orden superior, pueden haberse originado a
partir de un tributario de alta velocidad o a partir de Grupo de Unidades Afluentes
TUG TUG
VC PTR TU VC PTR TU
68
TUGs. A su vez estos VC de alto orden se convierten en Unidades Administrativas AU,
mediante la asignación del correspondiente puntero (Ver figura N°° 20). En el Modulo de
Transporte Síncrono de nivel 1 (STM-1), existen dos clases de Unidades Administrativas
AU: las AU-4 y las AU-3. Para que estas AU puedan conformar el Modulo de Transporte
Síncrono de nivel 1 (STM-1), deben primero conformar otra estructura que dentro de la
estructura de multiplexación de la recomendación de estructura de multiplexación
Síncrona del UIT-T, se denomina Grupo de Unidad Administrativa AUG (AUG:
Administrative Unit Group) (Ver figura N°° 21). Para el caso de un STM-1, el AUG está
conformado por una AU-4 o por tres AU-3. Los punteros de AU-4 y de AU-3, se ubican
en la fila 4 columnas 1 al 9 del STM-1, área destinada para tal fin e indican, como se
mencionó antes, la posición dentro de la trama STM-1, en la cual comienza el
correspondiente Contenedor Virtual. VC.
MÓDULO DE TRANSPORTE SÍNCRONO DE NIVEL N (STM-N)
Las señales STM-N se forman multiplexando N AUG (Grupos de Unidad
Administrativa) y agregando luego el encabezado de sección. Así, un STM-4 (Módulo
de transporte Síncrono de Nivel 4), está conformado por la multiplexación octeto a octeto
de 4 AUG (Figura N°° 22). A la estructura obtenida de multiplexar los 4 AUG le es
agregado el encabezado de sección para conformar así el STM-4.
69
Un STM-1, está conformado por un AUG más el encabezado de sección. El
encabezado de sección (SOH), se localiza en el área reservada para ello en el STM-1,
como se indica en la figura N°° 15.
Figura N°° 20
Formación de una AU.
AU
Fuente: Fundamentos de SDH. C.A.N.T.V. 1998
Figura N°° 21
Formación de un AUG a partir de AU-4
AU-4 VC-4 PTR AU
VC PTR AU
70
AUG
Fuente: Fundamentos SDH. C.A.N.T.V.1998
Figura N°° 22:
4 Grupos de Unidad Administrativa (AUG) multiplexados En un Módulo de
Transporte Síncrono de Nivel 4 (STM-4)
AUG No 1 STM-4
9 X 4 261 X 4
AUG No 2
AUG No 3
Multiplexación.
AUG No 4
Fuente: C.A.N.T.V.1999
ESTRUCTURA BÁSICA DE MULTIPLEXACIÓN.
71
En la figura N°° 23, se indica la estructura de básica de multiplexación SDH de
acuerdo a la recomendación G709 del CCITT (actualmente UIT-T).
Como puede apreciarse, la estructura permite la multiplexación de afluentes de las
jerarquías digitales plesiócronas actuales, existiendo para cada nivel de estas jerarquías su
correspondiente forma de acceso mediante la conformación del contenedor respectivo.
Los C, y VC se indican como Cij, Vcij. El número i expresa la capa o nivel de
multiplexación a la cual pertenece el respectivo afluente y el número j indica el orden de
la velocidad de bit dentro de esa capa i. La primera capa se identifica con el número i=1
para 1544Kbit/s y j=2 para 2048 Kbit/s. Así VC12, significa contenedor virtual del
afluente de orden 2 dentro de la capa de multiplexación 1, es decir, es un contenedor que
transporta un afluente de 2048 Kbit/s. J no se escribe si existe una sola velocidad en la
capa. Como se aprecia en la siguiente tabla.
Tabla # 1 Nomenclatura de los Subíndices
CAPA VELOCIDAD
Kbit/s
SUBINDICES
i = j =
1
1544
2048
1
1
1
2
2 6312 2 -
3 3436/44736 3 -
72
4 139264 4 -
Fuente: Fundamentos Básicos (SDH)
Alto y Bajo Orden
Los VC-11, VC-12 y VC-2, se denominan contenedores virtuales de bajo orden.
Los VC-3 y los VC-4, se denominan contenedores virtuales de alto orden. El VC-3 se
denomina también de bajo orden cuando no conforma una AU-3, sino que está contenido
en un VC-4, es decir en este caso el VC-3, es de bajo orden con respecto al VC-4
AU-3 Vs. AU-4.
• Interconexión de sistemas basados en AU-3 y Sistemas Basados en AU-4.
De acuerdo con la Recomendación. G.708, la regla para interconectar estos dos
tipos de sistemas es utilizar la estructura AU-4. El AUG, basado en AU-3 se
demultiplexa hasta TUG-2 ó VC-3 y luego se vuelve a multiplexar hasta AU-4, a
través de la ruta TUG-3, VC-4, AU-4, TU-3, TUG-3, VC-4, AU-4.
• Transporte de VC-11 mediante TU-12
Cuando una señal de 1544 Kbit/s, deba transportarse a través de una red SDH
basada en AU-4, la regla es hacerlo mediante TU-1
73
Figura N°° 23:
Estructura Básica de Multiplexación.
xN x1 139.264
Kbit/s
x3
x1 34.368
Kbit/s
44.736
Kbit/s
x3
6.312 Kbit/s
x 7 x7 x1
x3
2.048 Kbit/s
x4
1544 Kbit/s
Procesamiento de PTR de una unidad Administrativa ( )-N ( ) de orden “N”
AU Unidad Administrativa
Procesamiento de PTR de unidad Afluente (TU). AUG Grupo de Unidades Administrativas
X X ( ) C Contenedor
STM-1 AUG AU-4
AU-3 VC-3
VC-4 C-4
C-3VC-3 TU-3 TUG-3
C-2
C-11
VC-2 TU-2
VC-11 TU-11
C-12 VC-12 TU-12 TUG-2
74
Multiplexación.. STM Módulo de Transporte Síncrono.
TU Unidad Afluente.
Alineación. TUG Grupo de Unidades de Afluentes.
Correspondencia. VC Contenedor Virtual N = 1, 4, 16 ó 64.
Fuente: Servicios Redes y Sistemas Digitales.
EQUIPOS PARA SDH:
Los equipos necesarios para SDH son los equipos multiplexores y los equipos de
interconexión cruzada digital (DDC). Los primeros pueden ser configurados como
Multiplexor terminal (TM), cuyo propósito es combinar las funciones de interfaz,
ensamblado y desensamblado de los diversos paquetes. Distribuidor o HUB,
configuración para permitir entradas de 2 Mbit/s o STM-1 parcialmente llenas con
formatos de salida STM-1, y el Multiplexor Add-Drop (ADM) para topología de malla,
cadena y anillo con el modo de extracción/inserción.
(http://maxell. Univalle.edu.co/proyectos/jredes.html) (s/a) y G.I.P.E.,
C.A.N.T.V. (1999).
A continuación se presentan en las figuras N° 24, 25 y 26, las configuraciones de
los equipos multiplexores para SDH: configuraciones terminal, configuración Add/Drop
y configuración Hub, respectivamente.
Figura N°° 24: Configuración Terminal.
75
Figura N°° 25 Configuración ADD-DROP.
Figura N°° 26: Configuración HUB.
Fuente: C.A.N.T.V. (1999).
De igual manera, se exponen las diferentes arquitecturas de los equipos
multiplexores para los niveles de transmisión STM-1, STM-4 y STM-16, los cuales se
muestran en la figura N°° 27, 28, 29. Respectivamente.
Para STM-1, existe un soporte en el lado tributario de 84 señales norteamericanas
DS1 (1,544 Mbit/s), 63 señales Europeas de 2,048 Mbit/s, 21 señales norteamericanas
DS2 (6,312 Mbit/s), una señal europea de 140 Mbit/s o una de 155 Mbit/s.
Para STM-4, hay un soporte en el lado tributario de 128 señales europeas de 2
Mbit/s, 3 de 140 Mbit/s ó 3 de 155 Mbit/s, multiplexándolas en una o dos cadenas de 622
Mbit/s.
Figura N°° 27: Arquitectura de un Multiplexor STM-1.
76
Figura N°° 28: Arquitectura de un Multiplexor STM-4.
Figura N°° 29: Arquitectura de un Multiplexor STM-16.
Fuente: C.A.N.T.V. (1999).
77
Par un STM-16, pueden soportar en el ado tributario 16 Señales europeas de 140
Mbit/s o 16 de 155 Mbit/s, multiplexándolas y demultiplexándolas en una o dos cadenas
de 2,5 Gbit/s.
En consecuencia se derivan un conjunto de características que los equipos
multiplexores pueden aportar en la red SDH, como:
• Soporte a nuevos servicios con grandes ancho de banda.
• Flexibilidad de configuración como equipo terminal, Multiplexor Add-
Drop o como distribuidor.
• Diseño modular que permite un crecimiento gradual que soporta una
variedad de interfaces tributarias.Rápida respuesta a la demanda de
usuarios.
• Utilización Óptima del medio de transmisión.
• Mantenimiento eficiente de la red.
• Progreso en la calidad y niveles de veracidad.
• Montaje en un sencillo gabinete.
• Bajo consumo de poder.
• Compatibilidad con estándares internacionales.
• Integración de sistemas futuros.
Los segundos, (Equipos de Interconexión Cruzada Digital, Digital Cross – Conect),
son equipos centralizados para distribución de tramas, diseñados para ser transparente a
los sistemas telefónicos, estos colocan conexiones semipermanentes entre canales de
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diferentes ratas de transmisión para darle el control al operador de la red, al mismo
tiempo que realiza el enrrutamiento del tráfico entre nodos de la red por lo que se pueden
clasificar de acuerdo al tipo de contenedor o VC que intercambie y al nivel Jerárquico de
las señales en: DDC 1/0 y DCC 4/1. Los Cross – Conect 1/0, permiten hacer conexiones
cruzadas a 2 Mbit/s con capacidad de 512 puntos de conexión, mientras que los Cross –
Conect 4/1, pueden aceptar combinaciones de 2, 155 y 622 Mbit/s con conexión cruzada
de contenedores VC-1, VC-2, VC-3 y VC-4, para capacidad de 32, 64 ó 128 puntos de
conexión a STM-1.
Las aplicaciones de los DCC para la Jerarquía Digital Sincrona (SDH) se pueden
observar en la figura N°° 30, bién sea para el enrrutamiento automático del tráfico dentro
de la red, la separación entre canales o el agrupamiento de cualquier numero de
contenedores de diferentes niveles.
Figura N°° 30: Aplizaciones de lo Equipos para SDH.
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Fuente: C.A.N.T.V.(1999).
