FIBRA OPTICA

UN POCO DE HISTORIA

FIBRAS OPTICAS

COMO SE FABRICA

ATENUACION DE LA FIBRA OPTICAAtenuacin en F.O. Es la prdida de potencia ptica en una fibra, y se mide en dB y dB/Km.

Las prdidas pueden ser intrnsecas o extrnsecas.

Intrnsecas: dependen de la composicin del vidrio, impurezas, etc., y no las podemos eliminar. Las ondas de luz en el vaco no sufren ninguna perturbacin. Pero si se propagan por un medio no vaco, interactan con la materia producindose un fenmeno de dispersin debida a dos factores: Dispersin por absorcin: la luz es absorbida por el material transformndose en calor. Dispersin por difusin: la energa se dispersa en todas las direcciones. Esto significa que parte de la luz se ir perdiendo en el trayecto, y por lo tanto resultar estar atenuada al final de un tramo de fibra.

Extrnsecas: son debidas al mal cableado y empalme. Las prdidas por curvaturas se producen cuando le damos a la fibra una curvatura excesivamente pequea (radio menor a 4 o 5 cm) la cual hace que los haces de luz logren escapar del ncleo, por superar el ngulo mximo de incidencia admitido para la reflexin total interna. ATENUACION DE LA FIBRA OPTICA

Perdida completa del enlace ptico debido a curvatura.

ATENUACION DE LA FIBRA OPTICA

MICROCURVATURA

FACTORES QUE ORIGINAN LA ATENUACION

DISPERSION

Atenuacin por empalme Cuando empalmamos una fibra con otra, en la unin se produce una variacin del ndice de refraccin lo cual genera reflexiones y refracciones, y sumandose la presencia de impurezas, todo esto resulta en una atenuacin. Se mide en ambos sentidos tomndose el promedio. La medicin en uno de los sentidos puede dar un valor negativo, lo cual parecera indicar una amplificacin de potencia, lo cual no es posible en un empalme, pero el promedio debe ser positivo, para resultar una atenuacin. PrdidasPor insercin: es la atenuacin que agrega a un enlace la presencia de un conector o un empalme. De retorno o reflactancia: es la prdida debida a la energa reflejada, se mide como la difrencia entre el nivel de seal reflejada y la seal incidente, es un valor negativo y debe ser menor a -30 dB (tpico -40dB). En ocasiones se indica obviando el signo menos.

ATENUACION DE LA FIBRA OPTICA

Empalme por fusin

Herramientas y materiales para empalmes

Fiber Optic Splice Closure

Empalme mecnico

OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) Un OTDR es un reflectmetro ptico en el dominio tiempo. Es un instrumento de medicin que enva pulsos de luz, a la longitud de onda deseada (ejemplo 3ra ventana:1550 nm), para luego medir sus ecos, o el tiempo que tarda en recibir una reflexin producida a lo largo de la FO. Estos resultados, luego de ser promediadas las muestras tomadas, se grafican en una pantalla donde se muestra el nivel de seal en funcin de la distancia. Luego se podrn medir atenuaciones de los diferentes tramos, atenuacin de empalmes y conectores, atenuacin entre dos puntos, etc. Tambin se utiliza para medir la distancia a la que se produjo un corte, o la distancia total de un enlace, o para identificar una fibra dndole una curvatura para generar una fuga y observando en la pantalla del OTDR ver si la curva se cae.

MEDICION CON OTDR

Emisores de luz y medidores de potencia

Atenuadores pticos fijos

ELEMENTOS DE UN CABLE DE FIBRA OPTICA

Fibra Multimodo Nucleo: 50/125 um 62.5/125 um

Puede propagar mas de un modo de luzPara cada fibra el numero de modos puede ser facilmente superior a mil.Se usa para aplicaciones de corta distancia. Debido al tamao del ncleo es ms facil de conectar y tiene una mayor tolerancia a componentes de menor presicin.Usa como fuente de luz un led por lo que se abarata la electronica del equipo.Existen dos tipos de fibra multimodo: de ndice escalny fibra de ndice gradual.

INDICE ESCALONADO

Fibra de ndice escaln

Tiene ndices de refraccin del ncleo y revestimiento diferentes pero uniformes.Esto permite el confinamiento de la luz dentro del ncleo debido a propiedades de reflexin en la frontera.Como viajan por caminos diferentes llegan en diferentes tiempos consecuencia ensanchamiento del pulso.El ensanchamiento restringe la velocidad de transmisin

INDICE GRADUAL

Fibra de ndice gradual

Tiene ndices de refraccin del ncleo decrece desde el centro al exterior y el ndice del revestimiento es uniforme.La luz viaja ms rpido en un material de ndice de refraccin mas bajo.La luz viaja por caminos sinuosos a diferentes velocidades. Mas lenta en el centro ms rpida en el exterior.Como viajan por caminos a diferentes velocidades mas rapido en caminos largos y mas lento en caminos cortos consecuencia se reduce la cantidad del ensanchamiento del pulso reduciendo la dispersin modal.Tiene mayor ancho de banda que la fibra de ndice escaln.

FIBRA MONOMODO

Fibra monomodo. 8 a 10 um.

Se propaga un solo modo de luz.Un camino de luz por el centro de la fibra.Se logra reduciendo el tamao del ncleo de la fibra. El ndice de refraccin es similar a de una fibra multimodo de ndice escaln.Debido al tamao del ncleo es dificil aclopar la luz.Para lograrlo es necesario utilizar un laser.Para conexiones y empalmes se requieren de componentes de mayor presicin.Debido a que se propaga en un nico modo se elimina el ensanchamiento del pulso.Permite velocidades de transmisin mucho mayores sobre distancias largas.

Fibra multimodo de ndice en escalnFibra multimodo de ndice gradualFibra monomodo de ndice en escaln

Propagacin de la Luz

Que es la luz

INDICE DE REFRACCION

Transmisin de luz en un fibra

Cuando un rayo de luz se propaga sin obstculos por un medio como el aire viaja en lnea recta.

Sin embargo, cuando un rayo de luz viaja de un medio a otro, se dobla en la frontera que separa ambos medios, esto es conocido como refraccin.

El ngulo con el cual se refracta se denomina ngulo de refraccin.

El ngulo con el cual el rayo de luz choca con la frontera se denomina ngulo de incidencia.

LEY DE SNELL

ANGULO DE ACEPTANCIA DE LA FIBRA

FIBRA OPTICA MULTIMODO

FIBRA OPTICA MONOMODO

CABLE ADSS

CABLE OPGW

Algunos tipos de conectores

ADAPTADOR FC

CONECTORES ST*

PATCH CORD

CAJA DE DISTRIBUCION -ODF

ESQUEMA DE ENLACE

http://www.verizonbusiness.com/mq/about/network/maps/GlobalIP_gn_F1.swfCABLES SUBMARINOS

Tendido del cable

Reparacin

Origen de daosLos cables pueden romperse por cables pesqueros, anclajes, avalanchas submarinas e incluso mordeduras de tiburn. Las roturas eran comunes en los primeros tiempos de las instalaciones de los cables debido al uso de materiales simples y por poner los cables directamente en el suelo marino en vez de enterrar los cables en fosos en reas vulnerables.

Los cables tambin fueron cortados a veces por las fuerzas enemigas en tiempo de guerra.

El terremoto de Terranova de 1929 rompi una serie de cables transatlnticos al accionarse una avalancha submarina masiva. El terremoto de Hengchun del 26 de diciembre del 2006 hizo inoperables a los numerosos cables cerca de Taiwn.

Para efectuar reparaciones en cables profundos, la porcin daada se lleva a la superficie usando una especie de garfio.

Los cables profundos se deben cortar en el fondo del mar y cada extremo llevados por separado a la superficie, donde una nueva seccin es empalmada.

El cable reparado es ms largo que la original, as que el exceso se pone deliberadamente en forma de U en el fondo del mar. Un sumergible se puede utilizar para reparar los cables que estn cerca de la superficie.

Reparacin

Un nmero de puertos cerca de las rutas de cable importantes se convirtieron en hogares para las naves especializadas en la reparacin del cable.

Halifax, Nueva Escocia era el hogar de una media docena tales barcos durante la mayor parte del siglo XX incluyendo los barcos duraderos tales como el CS Cyrus Field, CS Minia y el CS Mackay-Bennett. Los ltimos dos fueron contratados para rescatar a vctimas del hundimiento del Titanic.

La tripulacin de estos barcos desarroll muchas nuevas tcnicas para reparar y mejorar la instalacin del cable, por ejemplo el arado, un dispositivo para enterrar los cables. Reparacin

Buques Cableros

Buque CableroUn Buque Cablero, es un buque cuya misin fundamental es la de tender cables submarinos de telecomunicaciones y realizar posteriores reparaciones de estos cables, que sufren averas principalmente debidas a las anclas y a pesca de arrastre.

Es un buque de gran sofisticacin y alta tecnologa.

Debe ser fcilmente maniobrable a muy bajas velocidades, mantener una posicin fija en cualquier zona del mundo y bajo duras condiciones de corrientes marinas y atmosfricas, seguir una ruta predeterminada con una precisin de metros y estar equipado con los equipos especficos necesarios para realizar la batimetra, el tendido y reparacin de cables submarinos.

Buque Cablero

El tendido de un cable submarino es un proceso complejo, altamente preciso y delicado, por lo que requiere una maquinaria especifica y unos equipos especiales para controlar los parmetros del tendido del cable en todo momento.

El cable submarino debe adaptarse perfectamente al perfil del fondo del mar, ste, como la superficie terrestre tiene numerosas irregularidades. El cable debe ser tendido por el buque a una velocidad y tensin adecuada, variable a lo largo de su ruta, largando una cantidad de cable adicional (holgura) con el fin de que el cable se adapte al fondo.

Buque CableroUn buque cablero es reconocido externamente por la forma de su proa y su popa. Estas equipan unas grandes roldanas o rampas para el tendido y recuperacin de los cables.

Sus principales partes son:

- Tanques de cable. Para almacenar los diferentes tipos de cable, los buques van equipados en su interior con unos grandes tanques circulares. Estos tanques ocupan la mayor parte del interior del buque. - Maquinaria especial para tender o recuperar los cables. Estas mquinas van provistas de un gran nmero de pares de ruedas, o cadenas tipo caterpillar, entre las cuales pasa el cable y unos tambores circulares con los que se controlan la tensin, velocidad y longitud de cable que es izado o tendido.

Buque Cablero

- Laboratorios de medidas de transmisin ptica. Durante el tendido del cable es necesario ir comprobando en todo momento el perfecto funcionamiento del sistema, para lo cual existe todo tipo de equipos de medidas sobre fibra ptica, totalmente duplicado o triplicado. - Sala de empalmes. Para la realizacin de los empalmes de los diferentes tipos de cable. La realizacin de un empalme en un cable de fibra ptica submarino es un proceso que requiere unas tcnicas especiales y una gran especializacin en todas sus fases. Esta sala est equipada con todos los equipos necesarios duplicados o triplicados para la realizacin de estos empalmes. - Sistemas de posicionamiento y control del buque. El puente de mando est completamente computerizado y monta equipos duplicados de posicionamiento dinmico va satlite. As mismo la sala de mquinas est completamente automatizada, de tal forma que puede ir en rgimen desatendida.

Estructura del cable submarinoEl cable submarino consta de un ncleo de fibra ptica del dimetro de un cabello, envuelto en una capa de plstico con resina, que a su vez est recubierta por una malla de alambres de acero y un tubo de cobre, que a su vez est contenido dentro de un grueso tubo de plstico de apariencia siliconada. Este conjunto est embutido en un tubo de aluminio electrosttico y finalmente protegido por una cubierta de goma vulcanizada. En la imagen vemos el montaje de uno de los repetidores que permiten la transmisin de datos a travs de miles de kilmetros bajo el mar.

NSW is a leader in fiber-optic submarine communication cable systems and special cables for the offshore industry and other underwater and terrestrial applications. http://findarticles.com/p/articles/mi_hb5017

Estructura del cable submarino

Futuro de los cables submarinosEn la actualidad, existen instalados en el mundo ms de un milln de kilmetros de cable submarino, bastante para rodear el globo 30 veces, formando una red de enlaces de fibra ptica que llevan grandes volmenes de trfico entre los continentes.

Se ha demostrado la factibilidad real de sistemas transocenicos que operan a 10 Gbit/s con 32 longitudes de onda, lo que significa una capacidad de 320 Gbit/s por fibra, suficiente para transmitir ms de 15 millones de circuitos de voz simultneos en un cable submarino tpico de cuatro pares de fibras pticas

Futuro de los cables submarinos Quiz la mayor importancia de las redes de cable submarino de fibras pticas sea la reduccin del costo de las comunicaciones de larga distancia que se deriva de las siguientes causas principales:

- La extraordinaria capacidad que presenta la tecnologa permite abaratar los costos por circuito. - La gran oferta de capacidad ofrecida en la actualidad debido a las cuantiosas inversiones realizadas. - La existencia de alta competencia entre las empresas explotadoras de las redes de cable submarino.

Por todo ello podemos decir que el cableado de fibra ptica submarino va a seguir implantando y cada vez aparecen ms tecnologas que mejoran en gran medida las comunicaciones de los cables de fibra ptica submarina

Repetidor Submarino

Branching UnitB320 - Branching Unit

The Branching Unit (BU) is laid underwater to branch out fiber transmission paths and Power-feeding paths to landing stations.

Repetidor SubmarinoNEC R320S Submarine Repeater has been specially designed for DWDM applications including 980nm and/or 1480nm pumped Erbium Doped Optical Amplifiers (EDFAs).

This technology enables high power amplification for optimized repeater spacing, a broader and flatter amplifier gain peak to allow for efficient channel packing density and a lower noise figure which results in more capacity over longer distances with the highest reliability.

Confiabilidad de las redesDado que hoy en da existe una gran conectividad mundial a travs de cables submarinos formando anillos, las redes submarinas de fibra ptica cuentan normalmente con protecciones en caso de falla de equipos o corte de un cable;

sin embargo debido a la gran cantidad de informacin que transportan se hace vital restablecer lo antes posible el equipo o cable daado, dado que mientras no haya sido solucionada la falla el sistema permanecer sin respaldo, producindose una crisis de proporciones en caso de producirse una nueva falla en otro lugar del anillo. Para cumplir con el propsito anterior las estaciones de cable submarino se conectan utilizando un anillo de trabajo y uno de respaldo, En caso normal, sin falla, el trfico prioritario es llevado por el anillo de trabajo, mientras que por el anillo de proteccin se lleva trfico de baja prioridad.

Confiabilidad de las redesEn caso de falla, existir una conmutacin de segmento (slo entre dos estaciones y por falla de equipos), o conmutacin de anillo, que implica una re-configuracin total del anillo.Cuando se realiza una conmutacin que utiliza el anillo de proteccin, el trfico no prioritario se pierde. La tecnologa de anillos aprovecha adems lo explicado antes en el sentido que es posible enviar por una misma fibra ptica varias seales de alta velocidad en diferentes colores de la luz en forma simultnea, por lo que si se usan 16 colores y considerando que se disponen de 4 pares de fibras, se podrn construir un total de 64 anillos independientes. (Posteriormente esa cantidad podra ser ampliada agregando nuevos colores o sea nuevas longitudes de onda).

Confiabilidad de las redes Gracias a la cantidad de anillos disponibles, la flexibilidad y confiabilidad del sistema crece enormemente, facilitando adems el mantenimiento preventivo y correctivo.

En las redes de submarinas de fibra ptica normalmente existe un centro remoto de operacin que tiene por funcin supervisar la red las 24 horas del da y los 365 das del ao. Todo tipo de actividad de mantenimiento correctivo, debe contar con la autorizacin y direccin del Centro de operacin de red de manera que nada sea hecho sin un adecuado registro y supervisin.

Proveedores de sistemas de cable submarinoEn la industria de cables submarinos, Fujitsu es una de las ms experimentadas en el mundo. En 1969, desarrollaron el primer sistema de cable coaxial submarino japones y desde entonces, Fujitsu ha instalado ms de 70 sistemas de cable submarino alrededor del globo. Otros:TYCONECALCATEL-LUCENTAZEA

Sistemas instalados de 1988 a 1991www.fujitsu.com

PANAMERICAN CABLE SYSTEM

PanAm Occupation for segment (STM-1 Circuits / percentage)

1. Descripcin del Sistema de Cable Submarino Panamericano.

El Cable Panamericano esta formado por 4 anillos interconectados y cada anillo esta compuesto por un par de fibras pticas. Un anillo lgico submarino en el Pacifico, un anillo lgico submarino en el Caribe, un anillo lgico submarino en las islas Vrgenes y un anillo terrestre en Panam.El sistema de transmisin esta compuesto por un sistema que utilizan un par de fibras que operan a 2.5 Gbps capaz de transportar 16 flujos STM-1.En el Pacifico todo el equipo fue suministrado por TYCO TELECOMMUNICATION y los amplificadores pticos fueron manufacturados por ATT.En el Caribe el cable fue suministrado por ALCATEL SUBMARINE NETWORKS (ASN) y PIRELLY, todos los repetidores fueron suministrados y manufacturados por ASN y las unidades de ramificacin (BU) fueron suministradas por TYCO.En las Islas Vrgenes entre St. Croix y St. Thomas el consorcio del cable Panamericano adquiri un par de fibras a TOCI Transoceanic Communications Inc. donde los equipos y fibras son administradas por ATT. En el anillo terrestre de Panam se utilizan dos rutas de fibra ptica entre Ciudad de Panam y Colon.Las unidades pasivas de Bifurcacin fueron manufacturadas por ATT mismas que conmutan con un sistema de alimentacin DC.

2.0 Equipos de Red

ADM (Add Drop Multiplexer) ADM-16 y ADM-1

NME (Network Managment Equipment)

SLTE Submarine Line Terminating equipment

CTB Cable Terminal box

PLNB Power neutraling Bay

PFE Equipo de alimentacin de potencia.

Repetidor sumergido de amplificacin ptica

BRANCH UNIT Unidad de derivacin o ramificacin.

2.1 Caractersticas tcnicas de los equipos de red.

El Multiplexor de insercin / extraccin ADM (Add Drop Multiplexer) de Lucent SLM2000-16 incluido el canal de servicio es usado para generar una seal ptica STM-16 (2.5 Gbit/s) y provee tributarios elctricos a nivel de STM-1 y accesos pticos a las estaciones terminales.El Multiplexor de insercin / extraccin ADM (Add Drop Multiplexer) de Alcatel equipado con agregado elctrico a nivel de STM-1 y provee tributarios elctricos a nivel de E1.Los sistemas de transmisin cumplen con la recomendacin G.826 ITU-TEl Equipo Administrador de la Red NME (Network Managment Equipment) de Lucent soporta la administracin, operacin y Mantenimiento de todo el sistema (OA&M).La interfase ptica de lnea 2.5 Gbit SLTE Submarine Line Terminating equipment SLR 2500 que corrige errores y eleva la velocidad de 2.5 Gbit a 2.6 Gbit por efecto de los bit de correccin.PFE Power feed equipment que alimenta y configura la planta sumergida equipos que fueron suministrados por KDD y manufacturados por NEC.CTB Cable Terminal box su funcin es la de alojar y separar la fibra y lnea de alimentacin que ingresa desde la camara main holePLNB Power neutraling Bay proteccin de las inducciones de voltajeRepetidor sumergido de amplificacin ptica, regenera la seal cada 115 km (tecnologa ATT) y cada 125 km (tecnologa ALCATEL)BRANCH UNIT Power Switched branching unit son pasivos y su funcin es la de conmutar mediante seales DC Power con el fin de que la red pueda seguir operando parcialmente cuando se producen cortes en algn segmento.Cable ligero Lightweight cable es utilizado en aguas profundas.Protecciones son utilizadas alrededor de los cables que se instalan en aguas poco profundas y donde hay repetidores y unidades de ramificacin sumergidas. Cable armado Armored cable se utiliza en lugares donde frecuentan tiburones y luego es enterrado con arena.La Sincronizacin es tomada de dos relojes de STRATUM1 ubicados en Arica ENTEL y St. Thomas

Multiplexor /Demultiplexor de longitudes de ondaMUXDeMUX1 2 3 41 2 3 41 2 3 4

La fibra ptima para trabajar con sistemas DWDM es la G.655 o NZDSF (Non Zero Dispersion Shifted Fibre);

Aunque con canales de 2,5 Gbps, DWDM se adapta perfectamente a la fibra convencional G.652 o SMF (Standard Single Mode Fibre), mucho ms barata y la utilizada en la mayor parte de las instalaciones hasta la actualidad.

PERSPECTIVAS FUTURAS

Desarrollo de distintos dispositivos pticos como:

- OADM ( Optical Add/Dropadd Mux con ancho de banda del orden de Terabit). - OXC ( Optical Cross Conect ). - Conversores de longitud de onda. - Compensadores de dispersin. - Routers pticos.

O-ADM: Optical Add/Drop MuxO-ADM1 2 3 4 E FInThroughtDropAddA E C F

Compensador de dispersinCompensadorde dispersion

Longitud de fibra ptica

RoutingRouting

SISTEMA DE GESTION DE REDES OPTICAS

TECNOLOGIA FSO

Free Space Optics (Tecnologa ptico Inalmbrico)

La tecnologa Free Space Optics (FSO) se basa en la transmisin de seales pticas en el espacio ("wireless fiber").

Los transmisores lser envan una seal modulada hacia los receptores de forma segura eye-safe y confiable carrier class.

Los sistemas que utilizan la tecnologa FSO son utilizados hoy en da para cubrir las necesidades de conexin hacia la ltima milla, interconexin de puntos, respaldo de enlaces y redes pticas, etc.

Estos enlaces tan robustos ofrecen a los usuarios varias ventajas, algunas de ellas son las siguientes:

Libre de interferencia RF / EM Solucin ptica de alta velocidad No requiere licencia de operacin Rpida instalacin Seguridad y Proteccin

Generalmente los equipos FSO cumplen en alguna de las siguientes clasificaciones:

Lser Clase 1M Transmisores lser que son completamente seguros an cuando son vistos directamente con el ojo sin proteccin alguna

Lser Clase 3b Transmisores que normalmente son peligrosos si se tiene una exposicin directa con el lser

Los equipos FSO no son visibles para el ojo humano ya que operan en una longitud de onda es superior a los 780 nm, es por esto que FSO debe cumplir con los estndares de seguridad Clase 1M y de esta forma no causar daos a terceros.

Longitud de onda Los equipos FSO pueden trabajar en las siguientes longitudes de onda:

Cercano a los 800 nm Esta longitud de onda se encuentra dentro del espectro conocido como "Regin de Riesgo Retinal" ya que esta puede llegar a daar la retina del ojo en caso de incidencia con el rayo. En este caso la nica forma de poder tener un nivel de seguridad aceptable es transmitiendo a una potencia relativamente baja.

1550 nm Generalmente los equipos que operan en esta longitud de onda cumplen con las normas de seguridad para el ojo humano "eye-safe" ya que esta se encuentra fuera de la "Regin de Riesgo Retinal" Estos equipos pueden transmitir a niveles de potencia hasta de 50 veces mayores que los que operan en 850 nm y cumplen con las normas de seguridad "eye-safe".

factores climatolgicos que pueden atenuar en gran medida la seal ptica. El principal evento viene siendo la neblina.Las tormentas de lluvia pueden afectar el enlace pero en menor escala.

Los equipos FSO que operan en longitudes de onda de 1550 nm pueden transmitir a niveles de potencia mucho ms elevados que los que operan en 850 nm ya que como estos primeros no operan en la "regin de riesgo retinal" tienen un mayor margen para seguir cumpliendo con las normas de seguridad Clase 1M.

Es por esto que la potencia de transmisin es el punto medular en los sistemas FSO. Conforme ms alto sea este parmetro se va a poder contar con una mayor penetracin en la neblina ms densa y de igual forma, se es posible contar con enlaces de longitudes mayores. Esto se va a traducir en tener un enlace con un alto nivel de disponibilidad de hasta 99.999%.

*************

FIBRA OPTICA

Documents

Transcript of FIBRA OPTICA