Material de apoyo para f.o.
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INSTITUTO PROFESIONAL DUOC-UC ESCUELA DE INFORMATICA Y TELECOMUNICACIONES GUIA Y MATERIAL DE APOYO PARA LABORATORIO DE FIBRA OPTICA Material de apoyo para la Carrera de Ingeniería en Conectividad y Redes Santiago de Chile, Agosto 2011
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Guia de apoyo para curso de Fibra Optica
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INSTITUTO PROFESIONAL DUOC-UC ESCUELA DE INFORMATICA Y TELECOMUNICACIONES
GUIA Y MATERIAL DE APOYO PARA LABORATORIO DE FIBRA OPTICA
Material de apoyo para la Carrera de Ingeniería en Conectividad y Redes
Santiago de Chile, Agosto 2011
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El presente documento tiene como
objetivo principal brindar apoyo al curso
de Diseño de Redes de Fibra Óptica.
El material fue preparado por
el Ingeniero Civil Eléctrico: Eduardo Morales Cabello.
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PROLOGO
Desde mediados de los años 70, los sistemas de comunicaciones que
emplean Las fibras ópticas como medio de transmisión se han desarrollado
considerablemente. Las atenuaciones introducidas por las fibras ópticas para sistemas de
comunicación, están dentro del intervalo de 0.2 dB/Km a 5 dB/Km, y las fuentes ópticas
pueden acoplar niveles de luz a las fibras ópticas desde varios microwatts a varios
miliwatts, y sensibilidades típicas de los receptores ópticos están en el intervalo de -20
dBm a -60 dBm. Los enlaces por fibra óptica hoy en día se encuentran en aplicaciones
de corta distancia y de larga distancia, tanto para rutas punto a punto como punto a
multipunto y multipunto a multipunto.
Un entendimiento amplio del funcionamiento de cada uno de los elementos
que entran a formara parte de los enlaces por fibra óptica es una condición indispensable
para realizar eficientemente el diseño, dimensionamiento y mantenimiento de estos
enlaces. Uno de los objetivos de esta guía y material de apoyo es tender un puente entre
estudiantes y técnicos e ingenieros en telecomunicaciones. El texto también fue escrito
pensando que pudiese servir como una introducción al estudio de tópicos más profundos
de diferentes aspectos y aplicaciones de los sistemas de comunicaciones que emplean
como medio de transmisión a las fibras ópticas.
Esta guía se inicia con el Capitulo I, que permite al estudiante comprender
los principios fundamentales que rigen la transmisión de las ondas electromagnéticas en
la fibra óptica. Además, se definen los principales características físicas y parámetros de
diseño que el estudiante debe conocer para poder analizar un sistema de transmisión
óptico.
En el Capitulo II, se presentan los tipos de estructuras básicas de un cable de
fibra óptica, tanto para planta externa como al interior de un edificio. También, se
conocerán los principales tipos de cables comercializados en el mercado nacional por
empresas del rubro.
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En el Capitulo III, se dan a conocer los principales equipamientos activos o
pasivos y accesorios ópticos que pueden intervenir en un enlace óptico, ya sea en un
empalme, conectorización y medición.
En el Capitulo IV y V, fijaremos las principales normas para planta externa
como interna, que rigen las transmisiones ópticas, siguiendo las recomendaciones de la
ITU, como también rescatando los criterios de instalación obtenido de la experiencia de
los profesionales en telecomunicaciones con los cuáles hemos trabajado.
En el Capitulo VI, se muestra el procedimiento básico para la certificación
de enlaces de fibra óptica y el análisis de las curvas que arroja el OTDR.
Finalmente, el Capitulo VII aborda los cálculos de las pérdidas ópticas y
ancho de banda, que nos permiten fijar los criterios necesarios para el diseño y
dimensionamiento de un enlace de fibra óptica.
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INDICE GENERAL
Pág.
PROLOGO .............................................................................. 3
I. FUNDAMENTOS DE LA FIBRA OPTICA .................................. 7
1.1 Historia de la Fibra Óptica............................................. 7
1.2 ¿Qué es una Comunicación Optica? ................................ 9
1.3 Propiedades de la Fibra Optica .................................... 10
1.4 Tipos de Fibras Ópticas .............................................. 14
1.5 Ventajas y Desventajas de la Fibra Optica .................... 19
1.6 Pérdidas Opticas ........................................................ 21
1.7 ¿Qué es la Dispersión? ............................................... 23
1.8 Criterios Básicos de Seguridad .................................... 26
1.9 Recomendaciones de la ITU para Fibras Opticas ............ 27
II. COMPOSICIÓN Y TIPOS DE CABLES DE F.O ....................... 28
2.1 Fabricación de la Fibra Optica...................................... 28
2.2 Tipos de Diámetros de la Fibra Optica .......................... 29
2.3 Tipos de Estructuras de Cables de Fibra Optica .............. 31
2.4 Composición del Cable de Fibra Optica ......................... 37
2.5 Factores Externos que influyen en el Deterioro
de los Cables de Fibra Optica ...................................... 42
III. EQUIPAMIENTO Y ACCESORIOS OPTICOS teoría................. 43
3.1 Principales Tipos de Conectores para Fibra optica .......... 43
3.2 Normas para el Hardware utilizado en el Cableado
por Fibra Optica (Anexo ANSI/TIA/EIA – 568 A) ............ 44
3.3 Tipos de Empalmes Mecánicos para Fibra Optica ........... 45
3.4 Empalmes por Fusión ................................................. 45
3.5 Tipos de Mufas .......................................................... 46
3.6 Equipos Opticos para Redes de Datos ........................... 48
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IV. NORMAS Y CRITERIOS DE INSTALACIÓN DE CABLES DE F.O.
EN INTERIORES ............................................................. 51
4.1 Procedimiento de Instalación de Cables en Interiores ..... 51
4.2 Empalmes y Terminaciones en Interiores ...................... 55
4.3 Normas para el Sistema de Cableado por Fibra Optica
(Anexo ANSI/TIA/EIA – 568A)..................................... 59
V. NORMAS Y CRITERIOS DE INSTALACIÓN DE CABLES DE F.O.
EN EXTERIORES ............................................................. 63
5.1 Tipos de Instalación de Fibra Optica en Planta Externa ... 63
5.2 Procedimiento de Instalación en Exteriores de Cables
Subterráneos ............................................................ 64
5.3 Procedimiento de Instalación en Exteriores de
Cables Aéreos ........................................................... 71
5.4 Reparaciones de Cables en Exteriores .......................... 75
VI. CERTIFICACIÓN DE ENLACES DE F.O. MEDIANTE OTDR ...... 78
6.1 Equipamiento ............................................................ 78
6.2 Determinación de la Localización física de las Anomalías 79
VII. DISEÑO DE ENLACES DE FIBRA OPTICA ............................ 80
7.1 Criterios de Diseño de Enlaces de Fibra Optica .............. 80
7.2 Cálculo de Atenuaciones ............................................. 82
7.3 Cálculo de Ancho de Banda ......................................... 85
GLOSARIO ........................................................................... 88
BIBLIOGRAFÍA ...................................................................... 94
ANEXO A (LABORATORIO DE CONECTORIZACIÓN) .................... 95
ANEXO B (LABORATORIO DE EMPALME) .................................. 99
ANEXO C (LABORATORIO DE OTDR) ....................................... 101
I. FUNDAMENTOS DE LA FIBRA OPTICA
1.1 Historia de la Fibra Óptica
1790: Claude Chappe, construyó en Francia un sistema de telégrafo óptico que consistía
en una cadena de torres con sistema de señalización, logrando transmitir información a
una distancia de 200 Km en 15 minutos.
1870: John Tyndall demostró con su experimento que un chorro de agua era capaz de
conducir la luz, basándose en el principio de reflexión interna total.
1889: Alex Graham Bell, desarrolló el fotofón con el cuál se podía transmitir señales de
altavoz con ayuda de la luz, pero sujeto a condiciones atmosféricas.
1958: Invención del Rayo Láser y Fotodiodos Semiconductores.
1970: Desarrollo de la primera fibra óptica de baja pérdida, con una atenuación de 20
dB/Km, desarrollada por la empresa norteamericana CORNING.
1980: 1º Generación de Sistemas de Comunicaciones de Fibra Optica.
Longitud de Onda : 800 nm
Ancho de Banda : 45 Mb/s a 10 Km, sin uso de amplificadores.
1987: 2º Generación de Sistemas de Comunicaciones de Fibra Optica.
Longitud de Onda : 1300 nm
Ancho de Banda : 1.7 Gb/s a 50 Km, sin uso de amplificadores.
1990: 3º Generación de Sistemas de Comunicaciones de Fibra Optica.
Longitud de Onda : 1550 nm
Ancho de Banda : 2.5 Gb/s a 60-70 Km, sin uso de amplificadores.
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1996: 4º Generación de Sistemas de Comunicaciones de Fibra Optica.
Uso de:
Amplificadores Opticos dopados con Erbium (incrementa el espacio entre
repetidores).
Multiplexores de División de Longitud de Onda (WDM, incrementa la tasa de bits).
2000: 5º Generación de Sistemas de Comunicaciones de Fibra Optica.
Investigaciones para:
- Encontrar una solución al problema de la dispersión (Técnicas de
compensación de dispersión por medio de solitones ópticos).
- Disminución de la Dispersión por Modo de Polarización (PMD).
- Uso de otras ventanas de longitud de onda o las mismas pero con menor
atenuación (Ej: Fibra óptica All Wave)
- Mejorar las Técnicas de Fabricación de la fibra óptica.
Desarrollo de:
- Sistemas DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexer).
- Sistemas CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexer).
- Redes totalmente Opticas.
- Equipos ópticos de menor costo y mayor rendimiento.
- Fibra óptica al Escritorio.
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1.2 ¿Qué es una Comunicación Optica?
Las Comunicaciones Opticas representan una forma distinta de comunicación,
convirtiendo una señal eléctrica en una señal luminosa que viaja por medio de una guía
de onda cilíndrica de vidrio denominada fibra óptica.
De acuerdo al ejemplo de la Figura 1.1, para convertir una señal eléctrica en señal de
luz, necesitamos los siguientes pasos:
1.- Conversión de la señal eléctrica análoga a digital por medio de un codificador
(Coder), para luego aplicar algún método de modulación (NRZ, RZ, Manchester, etc.),
que permite entregar una secuencia de pulsos eléctricos entre 0-5 Volt, denominados
bits.
2.- Conversión de la señal eléctrica digital a señal óptica digital por medio de una
fuente de luz (Transceiver, Conversor de Medio ó Módem Optico), transformando los
bits en pulsos de luz para transmitirlos, a través de la fibra óptica, a una longitud de
onda especificada por el fabricante del equipo óptico.
Figura 1.1: Comunicaciones Opticas.
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Una vez que los pulsos llegan al detector o receptor óptico debemos realizar la
operación inversa:
1.- Convertir la señal óptica a una secuencia de pulsos eléctricos.
2.- Decodificación de los pulsos eléctricos digitales a una señal eléctrica analógica, a
través de un decodificador (Decoder)
1.3 Propiedades de la Fibra Optica
La Fibra Optica es un medio de transmisión, compuesto de fibra de vidrio
(cuarzo ó dióxido de silicio SiO2) que permite transmitir señales luminosas, a través de
esta guía de onda óptica.
El rango de longitud de onda () para transmitir por una fibra óptica es de 800
[nm] a 1600 [nm], usando preferentemente las longitudes centradas en las siguientes
ventanas 850, 1310 y 1550 [nm] por motivos de baja atenuación. (Ver Figura 1.2)
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Figura 1.2: Espectro Electromagnético.
La velocidad de propagación de la luz en un medio distinto del vacío, se
encuentra afectada por el índice de refracción del medio y está dada por la siguiente
ecuación:
v = c / n
v = velocidad de propagación
c = velocidad de la luz = 300.000 Km / seg.
n = índice de refracción
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Ley de Snell
Es la propiedad física elemental, con la cuál se realiza la transmisión de los
rayos de luz, a través de una fibra óptica.
Cuando los rayos de luz inciden en la frontera de ambos medios con índices de
refracción distintos (n1 > n2), existe un rayo que pasa al otro medio que se denomina
rayo refractado (refracción) y otro rayo que sigue en el mismo medio que se denomina
rayo reflejado (reflexión). Pero a partir de un cierto ángulo crítico c, que depende de
los índices de refracción de ambos medios, los rayos que inciden en la frontera se
reflejan completamente, permitiendo con ello que se produzca el principio de reflexión
interna total. (Ver Figura 1.3)
Figura 1.3: Ley de Snell.
Fórmula de la Ley de Snell:
n1 sin 1 = n2 sin 2
si: 1 = c ; 2 = 90º
c = arcsen (n2/n1)
Figura Nº3: Principio de Reflexión Interna Total.
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Apertura Numérica
Cuando la fibra óptica es acoplada con la fuente de luz, se debe asegurar que la
gran mayoría de los rayos de luz emitidos por la fuente entren al núcleo de la fibra
óptica para evitar pérdidas. Estas pérdidas se pueden minimizar si utilizamos una fibra
óptica con la misma Apertura Numérica (NA), recomendada por el fabricante del
equipo óptico. (Ver Figura 1.4)
La Apertura Numérica es una constante que permite dar a conocer el ángulo de
aceptancia NA , para el cuál los rayos de luz que salen de la fuente con ángulos
menores a NA y que inciden en la superficie Aire – Fibra, son refractados al interior
del núcleo de la fibra y para los rayos de luz que salen de la fuente con ángulos mayores
a NA, son reflejados completamente y por ende no son capturados por el núcleo,
causando las pérdidas de acoplamiento o inserción entre el equipo óptico y la fibra.
Figura 1.4: Cono de Aceptación.
NA = ángulo de aceptancia
NA = Apertura Numérica = sen NA
NA = 22 2n1n
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Uso de la Fibra Optica
Si se requiere dar solución a una red de datos, se deben considerar las
condiciones técnicas del terreno, como la distancia y posibles ruidos o inducciones
eléctricas a nuestra red. Si se trata de una planta, fábrica, mina o bodegas, en la cuál los
puntos de telecomunicaciones se encuentran esparcidos y alejados a una distancia
superior a 90 metros, según norma referente al cable UTP, se justificará el uso de cable
de fibra óptica. También, se debe considerar el uso de cable de fibra óptica, si existe en
algún sector gran pérdida de datos, debido a la inducción de corrientes fuertes.
Finalmente, las condiciones externas del terreno, también justificarán una red
LAN con fibra óptica, ya que en climas muy húmedos, los cables de cobre sufren un
deterioro bastante acelerado debido a la corrosión, lo cuál implicará a largo plazo tener
que reemplazar este material.
1.4 Tipos de Fibras Ópticas
Una fibra óptica es una guía de onda cilíndrica y larga realizada con materiales
de cuarzo y silicio que confina y propaga ondas luminosas.
- Está compuesta básicamente de 3 capas:
- núcleo (core)
- manto ó revestimiento (cladding)
- recubrimiento (coating)
El núcleo y el manto no se pueden separar con herramientas mecánicas.
También, cabe decir, que el núcleo tiene un índice de refracción un poco más alto que el
manto.
El recubrimiento entrega protección mecánica contra dobleces y protección
contra la humedad.
Nota: La Materia Prima (Silicio) para fabricar la f.o. es abundante en la
naturaleza.
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Valores típicos de índice de refracción :
Figura 1.5: Construcción de la Fibra Optica.
Existen tres tipos básicos de fibra óptica que son utilizadas en el mercado:
- Fibra Monomodo (FIBER SINGLEMODE)
- Fibra Multimodo (FIBER MULTIMODE)
- Fibra Plástica
Fibra Monomodo
Este tipo de fibra posee la ventaja de alcanzar grandes distancias, generalmente sobre 2
Km y tener un ancho de banda sobre 1 Gbit / seg. Es utilizada en los enlaces de
comunicación de datos para unir continentes, países y ciudades. En la fibra monomodo
se propaga un solo modo (camino que sigue un rayo de luz por el núcleo). Esto se logra
reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra entre 8 a 10 m, tamaño que sólo permite
enviar un modo de propagación. Para poder transmitir un solo modo debemos utilizar
una fuente de luz que su espectro de potencia este concentrado mayoritariamente en una
sola longitud de onda, para lo cuál el láser cumple con este requisito.
Fibra Multimodo
Este tipo de fibra es utilizada para menores distancias, generalmente menores a 2 Km y
su uso es mayor para el cableado vertical en edificios. Su ancho de banda depende
mucho de la dispersión producida por los modos que se propagan a través del núcleo,
llegando a 500 Mbps en algunas fibras multimodo. En la fibra multimodo se propaga
Núcleo : 1.5
Manto : 1.48
Aire : 1.003
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una gran cantidad de modos, debido a que el diámetro del núcleo de la fibra es de 50 ó
62.5 m. Para esta fibra se utiliza una fuente de luz cuyo espectro no esta solamente
concentrado en la longitud de onda fundamental, sino que también en las longitudes de
ondas secundarias, para esto se utiliza un LED ó VCSEL.
Fibra Plástica
Es utilizada con menor frecuencia en aplicaciones industriales para muy corta distancia,
poseen un diámetro de núcleo aproximadamente de 200 m y su transmisión es
realizada a longitudes de onda entre 660 nm – 780 nm.
Figura 1.6: Tipos de Fibras Opticas.
Tipos de Fibra Multimodo
Existen dos tipos de fibras multimodo, que difieren en los perfiles de los índices de
refracción del núcleo y manto:
- Fibra Multimodo Indice Escalón
- Fibra Multimodo Indice Gradual
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Fibra Multimodo de Indice Escalón
Una fibra de índice escalón es una fibra óptica con índices de refracción del núcleo y
manto diferentes, pero uniformes. En la frontera núcleo-manto, hay un cambio abrupto
en el índice de refracción provocando un confinamiento de la luz en el núcleo.
Figura 1.7: Dispersión en Fibra Multimodo de Indice Escalón.
Los rayos de luz viajan por caminos muy diferentes en el núcleo de la fibra con
velocidades iguales. Debido a que la distancia que recorre cada rayo es distinta, llegarán
a su destino en tiempos distintos. Esto trae como consecuencia que un pulso se ensanche
en tiempo.
Como muestra la figura los rayos de luz empiezan todos al mismo tiempo, pero después
de viajar por la fibra, llegan a sus destinos en tiempos diferentes debido a que siguen
diferentes caminos por el núcleo de la fibra óptica. El ensanchamiento del pulso es una
distorsión de la señal conocida como dispersión modal.
El ensanchamiento del pulso restringe la velocidad de transmisión de datos, debido a
que ésta es inversamente proporcional a la anchura del pulso. Un pulso más ancho
significa que se puede enviar menos pulsos por segundos, lo que resulta en una
disminución del ancho de banda de transmisión.
Velocidad de Tx de Datos 1 / ancho del pulso
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Fibra Multimodo de Indice Gradual
El índice de refracción del núcleo de una fibra de índice gradual decrece desde el centro
al exterior. El índice de refracción del manto es uniforme. La fibra de índice gradual
curva los rayos de luz en caminos sinusoidales debido a que el índice de refracción del
núcleo no es uniforme.
La región exterior del núcleo tiene un índice refracción más bajo que el centro del
núcleo. La luz viaja más rápido en un material con índice de refracción más bajo (v =
c/n). Los rayos de luz de la región exterior del núcleo viajan una distancia mayor y
requieren más tiempo para llegar al final de la fibra.
Figura 1.8: Dispersión en Fibra Multimodo de Indice Gradual.
Debido a que la luz viaja más rápido en la región exterior que en el centro del núcleo, el
mayor tiempo causado por la distancia se compensa parcialmente por una mayor
velocidad del rayo. Esto reduce la cantidad de ensanchamiento del pulso entre los rayos
de luz del centro del núcleo y de la región exterior, por lo que se reduce la dispersión
modal. Este tipo de fibra tiene un ancho de banda de transmisión de datos mayor que
una fibra índice escalón.
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1.5 Ventajas y Desventajas de la Fibra Optica
La Fibra óptica presenta grandes ventajas si se les compara con otros medios de
transmisión de datos, como por ejemplo:
- Multipar de cobre: ancho de banda menor y costos de instalación bajos. Susceptible
a interferencias electromagnéticas y a la corrosión.
- Cable coaxial: ancho de banda mayor que el multipar de cobre pero menor que la
fibra óptica, presenta altas pérdidas en los puntos de empalme y conexión. Es un
cable de mayor peso y la distancia máxima entre repetidores es de aprox. 1.5 Km.
- Microondas Satelitales y Terrestres: ancho de banda menor que la fibra óptica
monomodo, pero su costo es menor para unir distancias grandes. Susceptible a los
cambios climáticos y de temperatura.
Ventajas
- Gran capacidad para transmitir información: Para las fibras ópticas monomodo
su ancho de banda supera 1 Gbit/seg.
- Menor diámetro y peso ligero: Un cable de fibra óptica posee un diámetro mucho
menor y peso más ligero que un cable de cobre.
- Inmunidad a las interferencias eléctricas: La fibra óptica no se ve afectada por la
interferencia electromagnética (EMI) o interferencia de radiofrecuencia (RFI). La
fibra óptica está libre de conversaciones cruzadas, es decir, la información que viaja
por una fibra no puede ser recapturada por una fibra cercana.
- Aislamiento eléctrico: no necesita tierra común.
- Seguridad: Una fibra óptica no se puede intervenir por medio de mecanismos
eléctricos convencionales como conducción superficial o inducción
electromagnética. Si se interviniera se podría detectar monitoreando la señal óptica
recibida al final de la fibra o curvándola en cualquier parte.
- Larga vida de útil y Libre de Corrosión: La fibra óptica es un medio que posee
una vida de servicio estimada en más de 30 años para algunos cables. Los enlaces de
fibra óptica bien diseñados, son aquéllos en dónde los cables de fibra soportan las
condiciones de temperatura, humedad, etc. existentes y las eventualidades de
operación que salgan con el tiempo, de tal forma de mantener la vida útil del cable.
La fibra óptica no sufre de corrosión.
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- Baja Mantención: El mantenimiento es menor que el que se requiere para otro
medio de transmisión, debido a que se requiere de pocos repetidores. No hay forma
que pueda corroerse el cable y que pueda causar pérdidas de señales ó señales
intermitentes. El cable no se ve afectado por cortocircuitos, sobretensiones o
electricidad estática.
- Baja Atenuación: Para una transmisión a longitud de onda cercana a 1550 nm la
atenuación que se produce en la fibra aprox. es de 0.2 dB/km.
- Versatilidad: Los sistemas de comunicaciones por fibra son los adecuados para la
mayoría de los formatos de comunicaciones de datos, voz y video. Entre estos
sistemas tenemos: RS-232, Ethernet, Fast Ethernet, FDDI, SDH, ATM, DWDM,
etc.
- Expansión: Los enlaces de fibra óptica bien diseñados pueden expandirse
rápidamente y cambiar de un sistema de transmisión de baja velocidad a uno de alta
velocidad, cambiando solamente la electrónica pero no la fibra. Ejemplo de ello es
el HFFC utilizado por las empresas de televisión por cable.
- Regeneración de la señal: la fibra óptica monomodo puede alcanzar distancias
cercanas a los 70 – 80 Km sin uso de amplificadores, con el tiempo será cada vez
mayor la distancia que alcanzará la fibra sin regenerar.
Desventajas
- Conversión electro-óptica: Antes de conectar una señal eléctrica de comunicación
a una fibra óptica, la señal debe convertirse mediante componentes optoelectrónicos
a una señal óptica usando una fuente de luz: Láser o LED. Luego la señal óptica que
llega al extremo receptor es nuevamente convertida a señal eléctrica.
- Transmisión de la señal óptica en ventanas de frecuencia determinada: De
acuerdo a las propiedades físicas de la fibra, ésta posee tres ventanas donde la
atenuación es aceptable para transmitir información segura. Se espera que en
el futuro la transmisión pueda realizarse en todo el espectro
posible.
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Figura 1.9: Gráfico de Atenuación v/s Longitud de Onda
- Camino fijo recto: El cable de fibra óptica debe ser instalado en forma recta para
poder evitar curvaturas que producirían pérdidas ópticas.
- Instalación especial: Se requiere de un equipamiento de alto costo y de personal
técnico calificado. Se espera que los costos de equipos bajen con el correr del
tiempo, por el surguimiento de mejores tecnologías.
- Reparación especializada: La reparación de un cable requiere de personal técnico
calificado con destreza y habilidad en el manejo de herramientas y equipos
asociados.
1.6 Pérdidas Opticas
La luz que viaja en una fibra óptica pierde potencia con la distancia. Las pérdidas de
potencia dependen de: la longitud de onda del material por el que se propaga, la
distancia, las pérdidas de conectores, etc.
Las pérdidas de potencia de luz en una fibra óptica se miden en decibeles dB. Las
especificaciones de un cable de fibra óptica expresan las pérdidas del cable como la
atenuación en dB por Km de longitud, es decir en dB/Km. Este valor se debe multiplicar
por la longitud total del enlace de fibra en Km para determinar las pérdidas del cable en
dB.
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Las pérdidas de luz de una fibra son causadas por varios factores y se pueden clasificar
en intrínsecas y extrínsecas:
Intrínsecas
- Pérdidas por Absorción de OH-: Contaminantes como las moleculas de OH-,
absorben fotones a nivel molecular provocando pérdidas considerables si tenemos
muchas de ellas. Esto es controlado mediante un proceso de fabricación libre de
humedad e impurezas.
- Pérdidas por Scattering Rayleigh (impurezas): Otros tipos de impurezas o
contaminantes causan variaciones en la densidad óptica, composición y estructura
molecular de la fibra que provocan que los rayos de luz que se topen con estas
impurezas y se dispersen en muchas direcciones provocando pérdidas.
- Pérdidas por microcurvaturas: Son pequeñas curvaturas al interior de la fibra en
la frontera núcleo-manto, provocando cambios en el ángulo de incidencia y
perdiendo la propiedad de reflexión interna total en algunos puntos, provocando
refracción y con ello pérdidas.
- Pérdidas por Reflexión de Fresnel (conectores o empalmes): Ocurre en
cualquiera frontera de un medio donde cambie el índice de refracción, causando que
una parte de los rayos incidentes sea reflejado al primer medio y otra parte sea
refractado al segundo medio.
Extrínsecas
- Pérdidas causadas por curvaturas externas: La fibra óptica posee un cierto radio
de curvatura crítico que es especificado por el fabricante, con el cuál se asegura que
no existan pérdidas. Cualquier curvatura con un radio menor que este radio crítico
cambiará el ángulo de incidencia de los rayos de luz, provocando que la reflexión
interna total entre el núcleo y manto desaparezca y causando con ello una refracción
de los rayos fuera del núcleo y con ello las pérdidas ópticas.
- Pérdidas de conectores: Las pérdidas de los conectores están en el rango de 0.3 dB
a 1.5 dB y depende del tipo de conector utilizado. Los factores que contribuyen en
las pérdidas de conexión son : suciedad o contaminantes en el conector, instalación
impropia del conector, mal corte, etc.
- Pérdidas de empalmes: Las pérdidas ocurren en todos los tipos de empalme. Para
los empalmes mecánicos las pérdidas se encuentran entre 0.2 dB a 1 dB y para los
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empalmes por fusión las pérdidas son menores a 0.1 dB. Las pérdidas de empalme
se atribuyen generalmente a: mal corte, desalineamiento de los núcleos de las fibras,
contaminación, burbujas de aire, etc.
Figura 1.10: Ejemplo de tipos de pérdidas ópticas
1.7 ¿Qué es la Dispersión?
El ancho de banda de una fibra óptica es una medida de su capacidad de transmisión de
información. El ancho de banda de la fibra óptica está limitado por la dispersión total
que tiene como consecuencia el ensanchamiento del pulso.
La dispersión limita la capacidad de transmisión de información debido a que los pulsos
se ensanchan traslapándose unos con otros, haciéndose indistinguibles para el equipo
receptor.
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Figura 1.11: Cuadro de Dispersiones.
- Dispersión Modal: Causada por los diferentes modos o caminos que sigue un rayo
de luz en una fibra multimodo. Esto da como resultado que los rayos recorran
distancias diferentes y lleguen al otro extremo de la fibra en tiempos distintos
provocándose el ensanchamiento y traslape de los pulsos de luz. Este fenómeno se
da sólo en fibras multimodo.
- Dispersión Cromática: Se define como dispersión cromática a toda dispersión que
tenga como origen una dependencia de la longitud de onda, es decir, a la suma de la
dispersión cromática material y guía de onda.
- Dispersión Cromática Material: Causada por un fenómeno intrínseco al material,
debido a que el índice de refracción en la práctica no es constante y varía con la
longitud de onda de los rayos de luz (n = n()). Como la fuente de luz no es ideal,
está compuesta de un espectro de más de una longitud de onda, tanto en el caso de
los LED como de los LASER. Los modos de diferente viajan a diferentes
velocidades produciéndose la dispersión.
- Dispersión Cromática Guía de Onda: Causada cuando el índice de refracción del
núcleo difiere sólo levemente del índice de refracción del manto y parte de la luz se
refleja después que hubo penetrado en él. El grado de penetración en el manto
dependerá de la longitud de onda de la señal y conlleva a que el rayo de luz realice
una trayectoria mayor. Luego, para cada longitud de onda existirán diferentes
trayectorias lo que implica un menor o mayor tiempo de viaje para alcanzar el
receptor.
Dispersión Total
Dispersión Cromática
Dispersión MaterialDispersión de Guía de
Onda
Dispersión Modal
PMD
(Dispersión por modo
de Polarización)
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- Dispersión por Modo de Polarización: Efecto óptico que provoca dispersión en
una señal óptica que viaja por una fibra monomodo. Para el caso de distancias de
enlaces de fibra óptica mayores a 100 Km. el PMD puede llegar a ser un factor
limitante para la expansión de las redes ópticas. La luz acoplada al interior de una
fibra monomodo da como origen una señal electromagnética que posee dos
componentes (una componente eléctrica y una componente magnética) que viajan de
manera ortogonal. El PMD ocurre cuando se produce un desface ó retardo de una de
las componentes con respecto a la otra (birrefringencia) provocada por una asimetría
del núcleo y diferencia de índices de refracción a lo largo de la fibra.
Fibras de Dispersión Desplazada
La longitud de onda a la cuál la dispersión total es cero, se denomina longitud de onda
de dispersión cero. Como se puede observar en la figura, la dispersión de material tiende
a disminuir con el aumento de la longitud de onda. En general, la contribución de la
dispersión material es mayor que la dispersión por guía de onda, sin embargo, cerca del
punto en el cuál la dispersión total es cero, la dispersión por guía de onda es más
influyente.
Figura 1.12: Gráficos Dispersión v/s Longitud de Onda.
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La longitud de onda típica a la cuál la dispersión total es cero, es alrededor de los 1310
nm. Por otra parte, la longitud de onda para la cuál las pérdidas son mínimas es en los
1550 nm, es decir no son coincidentes. Luego lo que se ha hecho para maximizar las
características de transmisión, es desplazar la curva de dispersión, de modo que para la
longitud de onda de 1550 nm se obtengan las mínimas pérdidas con la mínima
dispersión.
1.8 Criterios Básicos de Seguridad
Hay ciertas precauciones que deben tomarse en cuenta cuando se trabaja con una fibra
óptica para mantener un entorno de trabajo seguro y reducir el tiempo perdido por
accidentes.
1. Utilizar guantes y gafas en el Corte y Pelado del Cable. No toque sus ojos o cara
en ningún momento. Lave sus manos inmediatamente después de trabajar con la
fibra desnuda o con solvente.
1. Guardar los residuos de fibra en un envase cerrado y etiquetado. Utilizar una
superficie de trabajo negra, para facilitar el contraste con las fibras y reducir la
posibilidad de rebote.
2. Use pinzas depiladoras para quitar cualquier pedazo de fibra inmediatamente
después de que haya penetrado en la piel. Las demoras en retirarlos aumentan el
riesgo de infección y la dificultad de extracción.
3. No consuma alimentos ni beba en el área de terminación. Las fibras ingeridas
pueden causar lesión interna.
4. No es recomendable trabajar con ropa de lana, chombas, sweater, ya que pueden
quedar ciertos trozos de fibras, que luego pueden ser incrustados en la piel.
5. Apagar las fuentes de luz cuando se trabaja con la fibra óptica. Nunca mire el
extremo de un conector terminado para determinar si la fibra está viva.
6. Evitar mirar la luz láser de la fuente ó fibra en operación. Las gafas de seguridad
no protegerán la retina de la lesión producida por la luz. Se recomienda que se
detecte la fuente sosteniendo la fibra contra una superficie contrastante, en lugar
de mirar directamente la fibra.
7. Trabajar con cuidado en la instalación de cables, debido a la tensión elástica que
se puede producir en la instalación, provocando daños en el cable ó dar un
latigazo hacia atrás, dañando al personal.
27
8. Mantener el área de trabajo ventilada y libre de gases que puedan provocar que
la chispa de la empalmadora de fusión provoque una explosión.
9. Trabajar con cuidado y protección adecuada cuando se trabaja con líquidos y
solventes que sirven para limpiar la fibra y pueden dañar los ojos y la piel.
1.9 Recomendaciones de la ITU para Fibras Opticas
CCITT G.651. Fibras ópticas multimodo para 850 nm ó 1300 nm
Apertura numérica AN = 0.18 a 0.24 (tolerancia 10%) Perfil de índice de refracción parabólico ó gradua.l
Diámetro del núcleo = 50 m (tolerancia 3 m)
Diámetro del revestimiento (manto) = 125m (tolerancia 3 m)
Error de concentricidad del núcleo = 6% Error de circularidad del revestimiento (manto) = 2%
Atenuación de 2 a 4 dB/Km en 850 nm Atenuación de 0.5 a 2 dB/Km en 1300 nm
Ancho de banda de 200 a 1000 Mhz en 850 nm Ancho de banda de 200 a 2000 Mhz en 1300 nm
CCITT G.652. Fibras ópticas monomodo optimizada para 1300 nm
Longitud de onda de corte = 1,18 a 1,27 m
Diámetro del campo modal 9 a 10 m (tolerancia 10%)
Diámetro del revestimiento (manto) = 125m (tolerancia 3 m)
Error de concentricidad del campo modal = 1 m
Error de circularidad del revestimiento (manto) = 2% Atenuación de 0.4 a 1 dB/Km en 1300 nm
Atenuación de 0.25 a 0.5 dB/Km en 1550 nm Dispersión cromática 1285-1330 nm de 3.5 ps/Km* nm
Dispersión cromática 1270-1340 nm de 6 ps/Km* nm
CCITT G.652. Fibras ópticas dispersión desplazada para 1550 nm
Diámetro del campo modal 7 a 8.3 m (tolerancia 10%)
Diámetro del revestimiento (manto) = 125m (tolerancia 3 m)
Error de concentricidad del campo modal = 1 m
Error de circularidad del revestimiento (manto) = 2% Atenuación inferior a 0.25 – 0.5 dB/Km en 1550 nm
Dispersión cromática 1525-1575 nm de 3.5 ps/Km* nm
28
II. COMPOSICIÓN Y TIPOS DE CABLES DE F.O
2.1 Fabricación de la Fibra Optica
Las fibras ópticas de calidad se fabrican con dióxido de silicio (SiO2) y diversos óxidos
dopantes (B2O3 , P2O5 , GeO2 , Cl4Si , Cl4Ge). El Boro y el Flúor aumentan el índice
de refracción, por lo tanto son colocados en el núcleo, y el Germanio y Fósforo
disminuyen el índice de refracción y son colocados en el manto. Las fibras ópticas se
fabrican a partir de un cilindro de varios milímetros de diámetro llamado PREFORMA,
compuesto de Silicio y dopantes en proporciones que varían desde su centro al exterior,
de forma que el índice de refracción resultante disminuye del centro al exterior,
formando una fibra a escala.
La PREFORMA es el cilindro macizo de SiO2 dopado que sirve como materia prima
para la elaboración de la fibra óptica. La técnica general de fabricación de preformas
consiste en formar vapores de los distintos componentes de Si y los dopantes, y hacerlos
reaccionar formando una capa de material cristalino, así se depositan sucesivas capas
con distintas composiciones consiguiéndose el perfil de índice adecuado para la fibra.
Una vez obtenida la preforma, ésta se caliente en un horno y se estira a través de un
sistema automático computarizado hasta conseguir el diámetro adecuado (125 m). La
Figura 2.1: Fabricación de Fibras Opticas.
H
PREFORMA
HORNO 2000ªC
MEDIDA DEL DIAMETRO
CRISOL PARA APLICAR
ACRILATO
HORNO PARA APLICAR
ACRILATOFIBRA OPTICA
CARRETE DE
FIBRA OPTICA
29
fibra óptica finalmente obtenida conserva a escala las variaciones del índice de
refracción de la preforma.
Existen varios tipos de fabricación de fibra óptica, destacándose entre estos:
M.C.D.V. (Modified Chemical Vapor Deposition), AT&T.
V.A.D. (Vapor Axial Deposition), Japón. O.V.D. (Outside Vapor Deposition), CORNING.
P.C.V.D. (Plasma Chemical Vapor Deposition), Philips.
V.A.D.
Figura 2.2: Producción de la Preforma y Fabricación de Fibras Opticas.
2.2 Tipos de Diámetros de la Fibra Optica
En una fibra óptica el núcleo y el manto (revestimiento) están formados normalmente
por dióxido de silicio acompañado con aleaciones de otros compuestos, mientras que el
recubrimiento está formado generalmente por una capa de acrilato.
30
La composición de las capas del núcleo y el manto difieren en pequeñas cantidades de
materiales como por ejemplo: Boro, Germanio, entre otros, que son añadidas durante el
proceso de fabricación. Estos componentes alteran las características del índice de
refracción en cada capa, permitiendo que se cumplan las propiedades físicas que hacen
posible que las señales se propaguen solamente por el interior del núcleo.
Las fibras ópticas que se comercializan en el mercado de las telecomunicaciones se
pueden agrupar en 5 categorías de acuerdo a los diámetros del núcleo y manto, tal como
se muestra en la siguiente tabla:
Núcleo Manto Recubrimiento Tubo o protección
II 8 a 10 125 250 900 ó 2.000
III 50 125 250 900 ó 2.000
IIII 62,5 125 250 900 ó 2.000
IIV 85 125 250 ó 500 900 ó 2.000
VV 100 140 250 ó 500 900 ó 2.000
TABLA 2.1: Diámetros comunes de una F.O. en [m]
El tamaño de la fibra se especifica en el formato núcleo/manto. Por ejemplo, una fibra
62,5/125 significa que la fibra tiene un diámetro del núcleo de 62,5 m y un diámetro
del manto de 125 m.
I. Núcleo: 8 a 10/125 [m]
Utilizado en fibra monomodo que puede propagar una mayor tasa de datos con bajas
atenuaciones de transmisión. Debido al pequeño tamaño de su núcleo, el equipamiento
óptico utiliza conectores de mayor precisión y fuente láser, aumentando los costos del
equipamiento.
II. Núcleo: 50/125 [m]
Fue la primera fibra de telecomunicaciones en venderse en grandes cantidades y es
bastante corriente hoy en día en fibras multimodo. Su pequeña NA y tamaño del núcleo
hacen que la potencia de la fuente acoplada a la fibra sea la menor de todas las fibras
multimodo, pero a su vez es la que tiene el mayor ancho de banda potencial.
III. Núcleo: 62,5/125 [m]
Es la fibra multimodo más popular y se está convirtiendo en estándar para muchas
aplicaciones. Esta fibra tiene un ancho de banda potencial menor que la fibra 50/125,
pero es menos susceptible a las pérdidas por microcurvaturas. Su mayor NA y mayor
31
diámetro del núcleo proporcionan un acoplamiento de luz ligeramente mayor que la
fibra 50/125.
IV. Núcleo: 85/125 [m]
Es una fibra muy popular en Europa, tiene una buena capacidad para acoplar la luz,
similar ala del núcleo de 100 m y utiliza el manto de diámetro de 125 m. Esto
permite la utilización de conectores y empalmes estándares de 125 m con esta fibra.
V. Núcleo: 100/125 [m]
El diámetro del núcleo la convierte en la fibra más fácil de conectar. Es menos sensible
a las tolerancias del conector y a la acumulación de suciedad en los conectores. Acopla
la mayor cantidad de luz de la fuente, pero tiene un ancho de banda potencial más bajo
que el de otras fibras multimodo con diámetros más pequeños. No es muy común y
difícil de obtener.
A continuación se dan a conocer las características principales de cada una de las
categorías:
Núcleo NA Pérdidas Ancho de Banda Long. de onda
I 8 a 10 La más pequeña La más baja El mayor 1350 ó 1550
II 50 Más pequeña Más bajas Más grande 850 ó 1310
III 62,5 Media Bajas Medio 850 ó 1310
IV 85 Grande Altas Más pequeño 850 ó 1310
V 100 La más grande Más altas El más pequeño 850 ó 1310
TABLA 2.2: Características de la F.O.
Existen otros tipos de fibra con diámetro de núcleos mayores, pero son menos comunes
y sus aplicaciones están limitadas.
2.3 Tipos de Estructuras de Cables de Fibra Optica
El cable de fibra óptica se encuentra disponible en dos construcciones básicas: cable de
estructura holgada y cable de estructura ajustada.
32
CABLES DE ESTRUCTURA HOLGADA (Loose Tube)
El cable de fibra óptica de estructura holgada consta de varios tubos de fibra rodeando
un miembro central de refuerzo y rodeado de una cubierta protectora
Figura 2.3: Cable de Estructura Holgada.
Cada tubo de 2 a 3 milímetros de diámetro lleva varias fibras óptica que descansan
holgadamente en él. Los tubos pueden ser huecos o estar llenos de un gel resistente al
agua que impide que ésta entre en la fibra. De esta forma, el tubo holgado aisla la fibra
de las fuerzas mecánicas exteriores que se ejerzan sobre el cable.
Las fibras dentro del tubo son ligeramente más largas que el propio cable, por lo que
éste se puede elongar bajo cargas de tensión, sin aplicar tensión a la fibra.
Cada tubo está coloreado y cada fibra individual en el tubo está coloreada para hacer
más fácil la identificación.
El centro del cable contiene un elemento de refuerzo que puede ser acero, kevlar o
material similar. Este miembro proporciona al cable refuerzo y soporte durante las
operaciones de tendido, así como en las posiciones de instalación permanente. Debería
amarrarse siempre con seguridad a la polea de tendido durante las operaciones de
tendido del cable y a los anclajes apropiados que hay en cajas de empalmes o patch
panel. Los cables de estructura holgada se usan en la mayoría de las instalaciones
33
exteriores, incluyendo aplicaciones aéreas en tubos o conductos y en instalaciones
directamente enterradas.
Este tipo de cable no es muy adecuado para instalaciones en recorridos muy verticales,
porque existe la posibilidad que el gel interno fluya o que las fibras se muevan.
CABLES DE ESTRUCTURA AJUSTADA (Tight Buffer)
El cable de fibra óptica de estructura ajustada consta de varios fibras con protección
secundaria que rodean un miembro central de tracción y todo ello cubierto de una
protección exterior. La protección secundaria de la fibra consiste en una cubierta
plástica de 900 m de diámetro que rodea el recubrimiento de 250 m de la fibra óptica.
Figura 2.4: Cable de Estructura Ajustada.
La protección secundaria proporciona a cada fibra individual una protección adicional
frente al entorno, así como un soporte físico. Debido al diseño ajustado del cable, es
más sensible a las cargas de estiramiento o tracción y puede verse incrementadas las
pérdidas por microcurvaturas.
Por una parte, un cable de estructura ajustada es más flexible y tiene un radio de
curvatura más pequeño que el que tienen los cables de estructura holgada.
Es un cable diseñado para instalaciones en interiores. También se puede instalar en
tendidos verticales más elevados que los cables de estructura holgada, debido al soporte
individual de que dispone cada fibra. Es de diámetro mayor y generalmente más caro
que un cable similar de estructura holgada con la misma cantidad de fibras.
34
TIPOS ESPECÍFICOS DE CABLES DE F.O.
A continuación se muestran las principales características de los cables de mayor uso en
fibra óptica:
1.- Cable de Fibra Optica Figura 8 ó Autosoportado
El cable de Figura 8, es un cable de estructura holgada
acompañado de un cable mensajero adosado. El cable
mensajero es el miembro soporte que se utiliza para
instalaciones aéreas. Es generalmente un cable de
acero para alta tracción con un diámetro comprendido
entre 1/4” y 5/8”. El cable de Figura 8, se denomina
así porque su sección transversal se asemeja al Nº8.
Se usa en instalaciones aéreas y elimina la necesidad
de atar el cable a un fiador preinstalado. Con un cable
de Figura 8, la instalación aérea de un cable de fibra
óptica es mucho más fácil y rápida
El cable mensajero se encuentra disponible en acero para alta tracción o en un material
dieléctrico cuando el cable se instale cerca de líneas de alta tensión.
2.- Cable de Fibra Optica Blindado ó con Armadura
El cable de Figura 8, es un cable de estructura holgada
acompañado de un cable mensajero adosado. El cable
mensajero es el miembro soporte que se utiliza para
instalaciones aéreas. Es generalmente un cable de
acero para alta tracción con un diámetro comprendido
entre 1/4” y 5/8”. El cable de Figura 8, se denomina
así porque su sección transversal se asemeja al Nº8.
Se usa en instalaciones aéreas y elimina la necesidad
de atar el cable a un fiador preinstalado. Con un cable
de Figura 8, la instalación aérea de un cable de fibra
óptica es mucho más fácil y rápida
35
Los cables blindados tienen una coraza protectora o armadura de acero debajo de la
cubierta de polietileno. Esto proporciona al cable una resistencia excelente al
aplastamiento y propiedades de protección frente a roedores. Se usa frecuentemente en
aplicaciones de enterramiento directo o canalización subterránea. El cable se encuentra
disponible en estructuras holagadas o ajustadas.
El cable blindado también se puede encontrar disponible con un recubrimiento protector
de doble coraza para añadir protección en entornos agresivos. La coraza de acero del
cable debería llevarse a tierra en todos los puntos terminales y en todas las entradas a los
edificios.
3.- Cable de Fibra Optica Aéreo Autosoportante (ADSS)
Es un cable de estructura holgada autosoportado totalmente dieléctrico (ADSS),
diseñado para instalalarse a lo largo de líneas eléctricas de transmisión y distribución,
diseñado para ser utilizado en estructuras aéreas. No requiere de un fiador como
soporte. Para asegurar el cable directamente a la estructura del poste, se utilizan
abrazaderas especiales. El cable se sitúa bajo tensión mecánica a lo largo del tendido.
4.- Cable de Fibra Optica Submarino
Es un cable de estructura holgada diseñado para permanecer sumergido en el agua.
Actualmente, todos los continentes están conectados por cables sumarinos de fibra
óptica transoceánicos.
5.- Cable de Fibra Optica Compuesto Tierra – Optico
(OPGW)
Es un cable de tierra que tiene fibras ópticas insertadas dentro de un tubo en el núcleo
central del cable. Las fibras ópticas están completamente protegidas y rodeadas por
pesados cables a tierra. Es utilizado para suministrar comunicaciones, a través de los
cables de guardia de las torres de alta tensión.
36
6.- Cable de Fibra Optica de Distribución
Es un cable de estructura ajustada usado en
aplicaciones de sistema troncal, LAN y donde se
requieran cables de tamaño pequeño y peso liviano.
Utilizado tanto en planta externa como en cableado
vertical al interior de edificios.
7.- Cable de Fibra Optica de Breakout
El Es un cable de estructura ajustada con una pequeña
cantidad de fibras y diseñado para una conectorización
directa y fácil. Se usa fundamentalmente para
aplicaciones en interiores, tales como redes LAN.
8.- Cable de Fibra Optica SkyWrap
Es un cable de fibra óptica de instalación helicoidal, diseñado para montaje en cables de
guardia o conductores de fase existentes. Se utiliza una máquina embobinadora espiral,
de diseño exclusivo, para instalar el cable bajo condiciones controladas. Este cable está
diseñado para ambientes de alto voltaje y ofrece un enlace completo de comunicaciones
a un costo instalado relativamente bajo.
37
Figura 2.5: Variedad de Cables de Fibra Optica.
2.4 Composición del Cable de Fibra Optica
Los cables de fibra óptica se fabrican con diversos materiales para adecuarse al entorno
de instalación.
Los cables de exteriores deben ser fuertes, a prueba de intemperie y resistentes a los
rayos ultravioleta. El cable debe resistir las variaciones máximas de temperatura que se
pueden dar durante el proceso de instalación y a lo largo de su vida útil. A menudo, un
cable se especifica con 2 rangos de temperatura. Un rango especifica las temperaturas
de instalación y manejo del cable y el otro rango indica el máximo rango de temperatura
del cable después que se encuentre instalado y se halle en su posición estática final.
Los cables de interiores deberán ser fuertes, flexibles y con el grado requerido de
resistencia al fuego (ignífugo) o de emisión de humos.
Algunos de los materiales más usados en la composición de un cable son:
POLIETILENO: Se utiliza para la cubierta de protección del cable común en
instalaciones en exteriores. La cubierta de tipo negro es resistente a la intemperie y
humedad. Es un buen aislante y posee características dieléctricas estables.
38
CLORURO DE POLIVINILO (PVC): Las cubiertas de PVC ofrecen resistencia a los
efectos medioambientales. Es un buen retardador del fuego y se puede encontrar en
instalaciones de interior y exterior. El PVC es menos flexible que el Polietileno y más
caro.
POLIURETANO: Material común en la cubierta de cables. Muchas composiciones
tienen buenas propiedades de resistencia al fuego y es más duro y ligero que otros
materiales.
HIDROCARBUROS POLIFLUORADOS (FLUOROPOLÍMEROS): Su utilización
en la cubierta de cables ofrece buenas propiedades de resistencia al fuego, poca emisión
de humos y buena flexibilidad. Muy usado en instalaciones en interiores.
LSZH (Low Smoke Zero Halogen): Su utilización en la cubierta de cables permite ser
retardante al fuego y una emisión de humo de baja toxicidad.
KEVLAR: Es un material ligero que se encuentra justo por dentro de la cubierta del
cable rodeando a las fibras, y que se puede utilizar como miembro central de refuerzo.
El material es fuerte y se utiliza para proteger los tubos o fibras individuales en el cable.
KEVLAR es una marca particular de cabos de aramida que es capaz de soportar un
esfuerzo mecánico muy grande. Los cables de fibra óptica que deben resistir tensiones
de estiramiento o tracción elevadas utilizan a menudo kevlar como miembro central de
refuerzo.
CORAZA DE ACERO: La cubierta de coraza o armadura de acero se utiliza tanto en
instalaciones interiores como exteriores. Cuando se utiliza en un cable enterrado,
proporciona una resistencia excelente a la compresión y es el único material a prueba de
roedores. Los cables con coraza de acero se deben llevar a tierra para evitar posibles
inducciones electromagnéticas.
HILO DE RASGADO: Es un hilo muy fino y fuerte que se encuentra justo por debajo
de la cubierta del cable. Se usa para rasgar fácilmente la cubierta del cable sin dañar el
interior.
MIEMBRO CENTRAL: Se utiliza para proporcionar fuerza y soporte al cable.
Durante las operaciones de tendido del cable, se debe asegurar al orificio de tracción.
Para instalaciones permanentes, se debe atar al anclaje que hay para tal contenido en la
caja de empalmes o en el patch panels.
39
RELLENO INSTERTICIAL: Substancia gelatinosa que se encuentra en los cables de
estructura holgada. Llena la protección secundaria y los insterticios del cable haciendo
que éste sea impermeable al agua.
A modo de ejemplo a continuación se muestra una hoja de datos de un cable de fibra
óptica figura 8.
40
41
42
2.5 Factores Externos que influyen en el Deterioro de los Cables de Fibra
Optica
Los cables de fibra óptica pueden dañarse debido a factores externos naturales o
artificiales, es por ello que un buen diseño de enlace de fibra óptica involucra conocer
en detalle las características del lugar dónde se instalará el cable.
Factores Externos Naturales
- Temperatura: Las bajas temperaturas provocan una congelación de cables en
exteriores deteriorando características físicas del cable y las variaciones fuertes de
temperatura pueden provocar contracción y rotura del cable.
- Humedad, Nieve, Hielo y Lluvia: Puede provocar deterioro de las características
físicas de la fibra óptica, corrosión electrolítica en cables de fibra cercanos a líneas
energizadas y ruptura dieléctrica en el cable perforando la cubierta y dañando la
fibra óptica.
- Efecto Solar: Provoca desvanecimiento y degradación de los cables por los rayos
ultravioleta (U.V.) que inciden en la cubierta.
- Viento, Rayos, Terremotos, Animales: Pueden provocar deterioro de cubiertas y
empalmes debido a vibraciones, tensiones mecánicas y eléctricas.
Factores Externos Artificiales
- Humo y Fugas de gas: Dañan la cubierta de los cables provocando corrosión y
filtraciones.
- Autos y Camiones: Provocan deterioro del cable y empalmes por vibraciones y
tensiones mecánicas.
- Líneas energizadas: Provocan corrosión electrolítica en los cables.
- Incendio: Dañan las propiedades físicas de los cables si éste no es ignífugo.
43
III. EQUIPAMIENTO Y ACCESORIOS OPTICOS TEORÍA
3.1 Principales Tipos de Conectores para Fibra optica
A continuación se resumen las características de los principales tipos de conectores
utilizador :
- Conector ST: Conector que utiliza un sistema de cierre tipo bayoneta con ferrule
generalmente cerámico. Conector utilizado principalmente en instalaciones
interiores.
- Conector SC: Conector tipo push–on/pull-off (sistema de bloqueo mediante
presión) recomendado por la norma ANSI/TIA/EIA 568-A.
- Conector FC: Conector que utiliza un sistema de cierre tipo rosca. Es utilizado
principalmente en instalaciones en exteriores con fibra monomodo.
- Conector MT-RJ: Conector que posee similares características e iguales
dimensiones que un conector RJ, lo cuál lo hace compatible con las dimensiones de
los adaptadores RJ y están pensados para proporcionar fibra óptica al escritorio.
- Conector LC: Conector de formato pequeño utilizado para aplicaciones DWDM y
GigabitEthernet.
Pérdidas ST
M S
FC
M S(PC) S(APC)
SC
M S(PC) S(APC)
Pérdidas de Inserción
[dB]
< 0.5 < 0.3 < 0.7 < 0.5 < 0.5 < 0.4 < 0.4 < 0.4
Pérdidas de Retorno
[dBm]
- < -30 - < -30 < -60 - < -40 < -60
TABLA 3.1: Pérdidas de Inserción y Reflexión. M: Conector para fibras multimodo. S: Conector para fibras monomodo. S(PC): Conector de pulido de superficie física de contacto (Physical Contact) para fibras monomodo. S(APC): Conector de pulido en ángulo físico de contacto (Angle Physical Contact) para fibras monomodo.
FC ST SC
MT-RJ Figura 3.1: Principales Tipos de Conectores de Fibra Optica.
44
3.2 Normas para el Hardware utilizado en el Cableado por Fibra Optica
(Anexo ANSI/TIA/EIA – 568 A)
Esta norma especifica los requerimientos mínimos y recomendaciones para conectores,
adaptadores y hardware de conección de fibra óptica monomodo y multimodo
62.5/125m, para cableado horizontal y vertical (backbone). A continuación se entrega
un resumen de los requerimientos que especifica la norma:
- El conector y adaptador deben ser capaces de soportar conecciones de fibra óptica
simplex o duplex. El conector simplex o duplex y adaptador recomendado por esta
norma es el SC.
- Los conectores y adaptadores SC para fibra óptica 62.5/125m y monomodo debe
ser de las mismas dimensiones, sin embargo el color utilizado para fibra óptica
62.5/125m es beige y para fibra óptica monomodo azul, con el fin de poder
distinguirlos a simple vista.
- Se recomienda tener mucho cuidado con no cambiar la polaridad (Tx-Rx) al
conectar conectores con adaptadores, manteniendo la dirección de transmisión y
evitando cruzar las transmisiones de recepción y emisión. Para ello se recomienda
utilizar etiquetas de Tx y Rx en conectores y adaptadores para evitar los cruces.
- El conector SC debe tener una atenuación máxima de 0.5 dB, el par de conectores
SC para Tx y Rx debe tener una atenuación máxima de 0.75 dB y la atenuación
óptica para jumpers duplex y patch panel debe tener una atenuación máxima de 1.5
dB. Mediciones realizadas a 23 ºC 5 ºC.
- El conector SC debe tener una pérdida de retorno <= -20 dBm en fibra óptica
62.5/125m y una pérdida de retorno <= -26 dBm para fibra óptica monomodo.
Mediciones realizadas a 23 ºC 5 ºC.
- Las cajas de terminación al usuario deben seguir con las normas para conectores y
adaptadores anteriormente mencionadas y en cada caja de conexión para fibra óptica
debe asegurar como mínimo un radio de curvatura de 30mm y 1mt de fibra óptica
duplex al interior de la caja de terminación para asegurar futuras ampliaciones.
- El hardware de conexión de fibra óptica debe estar diseñado para suministrar
flexibilidad para el montaje en murallas, racks u otro tipo de hardware de
distribución.
45
3.3 Tipos de Empalmes Mecánicos para Fibra Optica
Preparación de empalme mecánico
1.- Pelar las dos fibras ópticas a empalmar con herramienta adecuada, limpiar cada una
con alcohol isopropílico.
2.- Introducir fibra óptica en un extremo del empalme hasta sentir el tope y girarlo para
cerrar un costado del empalme.
3.- Introducir fibra óptica en el otro extremo del empalme hasta sentir el tope y girarlo
para cerrar un costado del empalme.
Nota: Dentro del empalme mecánico existe un gel óptico con un índice de refracción
similar al del núcleo de la fibra lo que permite que las pérdidas de reflexión se vean
disminuidas.
Figura 3.2: Tipos de Empalmes Mecánicos.
3.4 Empalmes por Fusión
Pérdidas y Precauciones de un empalme por fusión
Los factores principales que generan pérdidas en un empalme son:
- Desalineación axial-lateral de los núcleos de las fibras.
- Separación en la unión de las fibras generando burbujas de aire.
- Desalineación axial-angular de los núcleos de las fibras.
- Inclinación de las terminaciones.
46
- Diferencia en el diámetro de los núcleos.
- Diferencia en el índice de refracción.
- Diferencia en la excentricidad y ovalidad de los núcleos de las fibras.
Figura 3.3: Factores de pérdida en un Empalme por Fusión.
3.5 Tipos de Mufas
Las mufas (instalación exteriores) o cajas de empalme (instalación interiores) son muy
utilizadas básicamente en la instalación de fibra óptica para:
- Cambio del tipo de cable de fibra óptica.
- Derivación hacia una zona de rack y edificio.
- Derivación de cable externo que llega a un edificio a cable interno para conexión de
equipos.
47
- Falla del cable y reparación.
Las mufas o cajas de empalme nos permiten:
- Proteger los empalmes de fibra óptica del medio ambiente y factores externos.
- Organizar los empalmes de fibra óptica.
- Proveer de continuidad eléctrica y conexión a tierra dónde se requiera.
Figura 3.4: Tipos de Mufas.
48
3.6 Equipos Opticos para Redes de Datos
Emisores y Receptores ópticos
Las fuentes ópticas se precisan para
convertir las señales eléctricas en ópticas
y actúan como transductores electro-
ópticos en los extremos de transmisión.
Las fuentes ópticas han de ser pequeñas y
de bajo consumo pero capaces de ser
moduladas a altas velocidades y de buena
estabilidad con la temperatura, alta pureza
espectral y capaces de generar la mayor
potencia posible. Las fuentes más
comúnmente utilizadas son el LED,
VCSEL y el LASER. Las diferencias más
significativas son las siguientes:
- LED: es un emisor de baja potencia y precio relativamente económico que se utiliza
para cortas y medias distancias. En general, se utiliza en primera ventana (850nm) y
segunda ventana (1310 nm) en fibras multimodo.
- VCSEL: es un LED mejorado, cuya potencia es mayor que la de un LED y un
precio relativamente más económico que un LASER. En general, se utiliza en
primera ventana (850nm) y segunda ventana (1310 nm) en fibras multimodo.
- LASER: es un dispositivo de alta potencia y por tanto utilizado para grandes
distancias, además de tener un precio más elevado que el del LED. Su aplicación se
centra en segunda ventana (1310 nm) y tercera ventana (1310 nm) en fibras
monomodo.
El detector óptico se encarga de convertir la señal óptica en eléctrica y por tanto actúa
como un transductor óptico-eléctrico. Estos dispositivos absorben los fotones (luz)
procedentes de la fibra óptica y generan una corriente eléctrica sobre un circuito
exterior. Existen básicamente dos tipos de detectores: PIN y APD.
- PIN: se trata de una versión mejorada de una unión PN elemental que trabaja
polarizado en inversa. Son utilizados de forma general en 850 nm y 1300 nm, con
independencia del tipo de fibra óptica.
49
- APD: También conocido por el nombre de fotodiodo de avalancha. Se trata de una
unión PN polarizada fuertemente en inversa cerca de la región de ruptura que
origina un efecto multiplicativo de la corriente generada. Su utilización es escasa
debido a las elevadas tensiones de polarización (centenares de voltios) que lo hacen
desaconsejable.
EQUIPOS OPTICOS DE RED
- Amplificadores Opticos: Este equipo permite
amplificar la señal que llega atenuada para poder
llegar al receptor con una sensibilidad óptica que
permita reconstruir totalmente la señal. (Ej: Erbium y
Raman)
- Repetidores o Regeneradores Opticos: Este equipo permite reconstruir una señal o
hacer una copia aproximada de la señal que llega para poder llegar al receptor con
una sensibilidad óptica que permita reconstruir totalmente la señal, evitando realizar
amplificaciones que en muchas ocasiones amplifican ruidos extraños a la señal.
- Splitter: Es un equipo divisor de potencia óptica. (Balanceado y Desbalanceado)
- Atenuadores Opticos: Es un equipo pasivo que
permite introducir pérdidas ópticas al enlace con el
fin de atenuar la potencia óptica que llega al extremo
receptor. Pueden haber atenuadores fijos o variables
- Multiplexores: Es un equipo que posee entradas de par trenzado o cable coaxial, las
señales eléctricas interiormente son convertidas a señales ópticas para realizar la
multiplexión/demultiplexación de las señales y sacar una salida óptica.
50
- DWDM / WDM : WDM es un equipo multiplexor
con entradas y salidas ópticas que permite
multiplexar las señales ópticas de acuerdo a su
longitud de onda. Este equipo permite aumentar el
ancho de banda de los enlaces de fibra óptica ya
existentes sin tener que modificarlos alcanzando
transmisiones de 2.5 Gbps a 10 Gbps, Los sistemas
de multiplexación óptica son denominados DWDM
que pueden alcanzar velocidades de 40 a 80 Gbps a
distancia de 500Km sin repetidores.
- Modem Optico: Es un equipo que permite mandar la señal óptica modulada en
algún tipo de modulación conocido para alcanzar mayores distancias y velocidades
de transmisión sin repetidor que un transceiver standard.
- Switch Optico: Es un equipo que permite conmutar entradas y salidas de señales
ópticas a grandes velocidades.
51
IV. NORMAS Y CRITERIOS DE INSTALACIÓN DE CABLES DE F.O.
EN INTERIORES
4.1 Procedimiento de Instalación de Cables en Interiores
A continuación se dan a conocer los pasos y criterios más importantes para las
instalaciones de cables de F.O. al interior de un edificio:
1.- Recoger los requerimientos y necesidades del cliente con el fin de poder diseñar un
enlace de fibra óptica, realizando cálculos teóricos de atenuación mínima que
garanticen la transmisión de datos.
Es importante conocer los siguientes requerimientos técnicos:
- Distancia del enlace de fibra óptica, para saber la cantidad de fibra óptica a utilizar.
- Topología de red y protocolo de comunicación de redes LAN, con el objetivo
dimensionar y especificar los equipos ópticos a utilizar.
2.- Realizar un levantamiento en terreno del lugar y revisar los planos de instalación del
edificio. Es importante conocer distancias principales, tales como: distancia entre piso y
piso, largo y ancho del shaft, caja de empalme con respecto al rack instalado en la sala
de equipos, distancia del rack con la red ó equipos, etc., todo esto con el fin de detectar
los puntos críticos del enlace y trazar la ruta óptima.
3.- Identificar y abrir todas las cajas de distribución, conductos y bandejas de cables, y
asegurarse de que no están obstruidas y de que cumplen todos los requerimientos
técnicos especificados por el fabricante del cable de fibra óptica.
Los cables de F.O. se pueden instalar en un conducto existente en el edificio (shaft) ó en
una red de bandejas de cables. En zonas congestionadas, puede ser apropiada la
utilización de un conducto ó una bandeja dedicada exclusivamente al cable. Para
aquellas situaciones en las cuales los conductos no son prácticos, se pueden instalar en
su lugar cables de F.O. con armadura e ignífugos. La armadura proporciona al cable una
resistencia buena al aplastamiento y se elimina el costo de instalar conductos o bandejas
de cables.
52
Si se va a instalar el cable de fibra óptica en conductos ó en bandejas de cables que
contienen otros cables, deberían identificarse los cables existentes e informar de la
instalación. Se debería identificar todo lo que concierne a seguridad.
Los conductos y bandejas de cables deben cumplir todas las restricciones mecánicas
impuestas por el cable de F.O., si se va a tender un cable dentro de un conducto ó una
bandeja, el radio de curvatura del conducto debe ser mayor que el radio de curvatura
mínimo del cable en condiciones de carga. Si se van a apilar otros cables sobre uno de
F.O., deberá utilizarse un cable armado de alta resistencia al aplastamiento.
Figura 4.1: Ruta del cable de fibra óptica.
4.- Una vez realizado el levantamiento del lugar y se tiene claro lo que desea el cliente
se debe trabajar en los siguientes puntos:
- Diseño de enlaces (Cálculo de Atenuaciones y Ancho de Banda)
- Diseño de pauta de trabajo.
- Plano de instalación del enlace.
- Cotización de materiales, mano de obra y equipamiento óptico
- Carta Gantt.
- Informe Técnico, que da a conocer el equipamiento involucrado y su
implementación.
53
- Presupuesto a entregar al cliente.
Contactarse con empresas proveedoras de cables de fibra óptica, equipos ópticos y
ferretería de instalación en interiores con el fin de conocer los plazos de entrega de
equipamiento ó materiales y garantía técnica.
Una vez entregado el presupuesto al cliente, junto con el Informe Técnico y es aceptado
por el cliente, comienzan los trabajos para montar el enlace de fibra óptica conforme a
normas y especificaciones técnicas.
5.- Es recomendable que antes de proceder a la instalación, debería probarse el cable de
fibra óptica con equipos ópticos de prueba, con el fin de identificar alguna fibra cortada
si así lo hubiese.
Se deberá instalar en la ruta completa del conducto-bandeja un tramo continuo de cinta
de tracción.
Instalación de racks, cajas de empalme, bandejas y accesorios de fibra óptica en todo el
tramo del enlace, si se requiere.
6.- Tirar a mano el cable de fibra óptica, utilizando si es posible cajas de tracción, y
asegurándose de que las curvaturas del cable son mayores en todo momento que el
radio de curvatura mínimo que puede soportar el cable.
Instalar cajas de tracción, si es necesario, para instalar el cable entre: piso y cielo falso,
shaft, bandejas y curvas.
En las instalaciones verticales el peso del cable crea por sí mismo una tensión de carga
sobre él. Esta carga no debería exceder la carga de tensión máxima del cable permitida
para una instalación permanente. La máxima elevación vertical de un cable debería ser
especificada por el fabricante y no debería excederse.
54
Figura 4.2: Manguito utilizado para instalaciones verticales.
La sujeción de un cable vertical a un soporte en puntos intermedios puede reducir la
carga de tensión del cable. Asegúrese que la curvatura del cable en la parte de arriba del
tendido del cable es mayor que el radio de curvatura mínimo.
Cuando un cable de fibra óptica de exteriores entra a un edificio, se debería empalmar a
un cable de interiores cerca de la entrada del cable. En este punto se puede usar una caja
de empalmes ó un patch panel, que puede manejar varios cables para su distribución.
Esto proporciona un punto común de distribución de fibra óptica dentro del edificio y
permite que se puedan utilizar, a lo largo del edificio, cables de interiores de protección
apropiada frente al fuego.
Tanto la caja de empalmes, patch panel, el conducto ó bandeja y el cable debería
llevarse a tierra apropiadamente.
7.- Añadir lubricante si es necesario, evitando dar sacudidas o tirones, y no empuje el
cable en ningún momento.
8.- Enrolle el cable sobre el suelo, formando una figura en 8 para evitar curvaturas o
torsiones. Continúe con la tracción del cable hasta que se halle tendido todo el cable a lo
largo de la ruta definida para instalación.
55
9.- Si se encuentran bandejas de cables en la ruta, se debe acomodar el cable de fibra en
ellas. Se recomienda la Rotulación del cable en tramos y en patch panel.
10.- Dependiendo del diseño de ingeniería, se deberían dejar enrollados al menos 6
metros de cables para empalmes futuros y conexiones a armarios.
11.- Una vez instalado el cable, nuevamente se debería probar el cable de fibra, para
asegurarnos que durante la instalación no ha sufrido ningún daño.
12.- Certificación mediante OTDR de la instalación en interiores del enlace de fibra
óptica y asegurar radio crítico de curvatura y tensión máxima del cable.
13.- Evitar provocar un radio de curvatura menor al radio de curvatura crítico
especificado por el fabricante del cable para evitar daños y pérdidas en la fibra óptica.
14.- Evitar exceder la tensión máxima del cable especificada por el fabricante con el fin
de no dañar la fibra óptica.
4.2 Empalmes y Terminaciones en Interiores
Las cajas de empalmes se utilizan para proteger del entorno tanto el cable de F.O.
pelado como los empalmes. Hay cajas para montajes en interiores y exteriores, la del
tipo exterior debería ser a prueba de intemperie y con un sellado impermeable.
Las bandejas de empalme se usan para proteger y mantener los empalmes individuales
tanto mecánicos como por fusión. Hay bandejas disponibles para muchos tipos de
empalmes, incluyendo varios empalmes mecánicos con marca registrada, empalmes por
fusión desnudos, empalmes por fusión con funda termoretráctil, etc.
Las bandejas de empalme normalmente dan cabida hasta 12 empalmes y un gran
número de ellos se usan juntos para empalmar un cable largo de fibra óptica. Si es
necesario desviar algunas fibras a una bandeja diferente, debería usarse divisores de
tubo adecuados u ordenadores de fibra (ODFs).
56
Figura 4.3: Bandeja de empalmes.
Un Panel de conexión (Patch Panel) termina el cable de F.O. y permite que los pelos de
fibra sean conectados al equipamiento óptico mediante jumpers. Las fibras individuales
con esto pueden interconectarse, probarse e intercambiarse rápidamente con el
equipamiento óptico. Los patch panel, también permiten un etiquetado fácil de las fibras
y proporciona un punto de demarcación del enlace.
Los patch panel se encuentran disponibles en versión de montaje en pared o montaje en
rack y se sitúan frecuentemente cerca del equipo terminal, dentro del alcance del
jumpers de conexión.
Se debería dejar el suficiente espacio a la hora de instalar, tanto por encima como por
debajo del patch panel para que los cables de F.O. entren a la caja.
El patch panel posee un adaptador óptico, que permite al conector que viene del cable
aparearse con el conector apropiado del jumper de conexión con el equipo óptico.
Proporciona una conexión de bajas pérdidas ópticas después de muchas conexiones.
Antes de hacer cualquier conexión de un cable de fibra asegúrese de que todos los
conectores y adaptadores estén limpios. Las conexiones deberán ser ajustadas
únicamente con los dedos. Durante la conexión nunca debe rotarse la fibra.
57
Terminaciones de un Cable de F.O.
Un cable de F.O. puede ser terminado en diferentes configuraciones. A continuación se
dan a conocer algunas:
Terminación sin caja
La terminación de un cable de F.O. sin una caja es el tipo de terminación más simple y
menos costosa. Se utiliza para la terminación de cables de estructura ajustada en
interiores con un bajo número de fibras. Este tipo de cable es ligero y flexible y se
puede extender directamente hasta el equipo óptico terminal. Cada fibra del cable se
termina directamente con un conector instalable en campo.
La ventaja de esta técnica de terminación por conectorización, es que no se requieren
empalmes para la terminación. Se elimina el costo del empalme y la bandeja de
empalmes. Los conectores son también más baratos que los pigtails, pero su instalación
lleva mayor tiempo, incrementando el costo de la mano de obra. Para una instalación
que se use cable de estructura ajustada con un bajo número de fibras, esta técnica puede
resultar atractiva.
Terminación en una caja de empalmes
La terminación en una caja de empalmes permite la terminación de los cables de
estructura holgada o ajustada usando la técnica de terminación con pigtails ó latiguillos.
Se puede utilizar para cables de interiores o exteriores con un número elevado de fibras.
Los pigtails hechos en fábrica tienen cubiertas protectoras que permiten a los pigtails
recorrer los racks y conectarse al equipamiento óptico.
La terminación en una caja de empalmes supone una técnica determinación efectiva del
cable, que utiliza menos componentes que la terminación en panel de conexiones (no se
requieren jumpers de conexión) y elimina pérdidas por conexión. Sin embargo, no es
tan versátil como la terminación en panel de conexiones.
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Terminación en panel de conexiones
La terminación del cable en un panel de conexiones es la configuración más versátil.
Proporciona una conexión e identificación rápida y fácil de la fibra y permite la
conexión con un jumper al equipamiento óptico. El cable de F.O. se puede terminar
usando la técnica del pigtail ó la de conectorización.
Terminación del cable en panel de conexiones
Terminación sin caja
Terminación en patch panel
Terminación en caja de empalmes
Figura 4.4: Terminaciones de un cable de fibra óptica.
59
4.3 Normas para el Sistema de Cableado por Fibra Optica (Anexo
ANSI/TIA/EIA – 568A)
Esta norma especifica los requerimientos para un sistema de cableado horizontal o
vertical (backbone) de fibra óptica. A continuación se entrega un resumen de los
requerimientos que especifica la norma:
Nota:
Para aplicaciones específicas, los usuarios de este documento pueden consultar
otros estándares asociados con el servicio planeado o equipamiento para
determinar cualquier limitación al sistema. Los usuarios deben también consultar
con los proveedores de productos, equipos y sistemas para determinar que tan
adecuados son los requerimientos que presenta la norma en comparación con el
funcionamiento de los equipos.
- Para cableado horizontal se recomienda usar cable de fibra óptica 62.5/125 m y
para el backbone cable de fibra óptica monomodo ó cable de fibra óptica 62.5/125
m.
Cable Horizontal Fibra Optica 62.5/125 m
- El cable debe consistir de un mínimo de dos fibras ópticas de 62.5/125 m
protegidas por una jackets o cubierta protectora. Este cable debe tener un ancho de
banda de aproximadamente 1 GHz para una distancia de 90 mts, distancia
especificada para el cableado horizontal.
- La fibra óptica debe ser multimodo, índice gradual y debe cumplir con el standard
ANSI/EIA/TIA 492AAAA.
- Las especificaciones mecánicas y ambientales del cable de fibra óptica deben
cumplir las normas correspondientes de operación.
- El cable deberá ser instalado según las normas de instalación eléctrica y cableado
estructurado al interior de edificios.
- Cada fibra óptica debe tener un grado de performance especificado en la siguiente
tabla:
Longitud de Onda
nm
Atenuación Máxima
dB/km
Capacidad de Transmisión
Mínima MHz-km
850 3.75 160
1300 1.5 500
Tabla 4.1: Parámetros Característicos de una F.O. Multimodo Horizontal * Observación : Estos parámetros deben ser medidos a 23 ºC 5 ºC.
60
Cable Backbone Fibra Optica
- El backbone de fibra óptica deberá consistir de cables de fibra óptica monomodo o
fibra óptica multimodo 62.5/125 m, formado típicamente de grupos de 6 a 12
fibras cada uno. Estos grupos de fibras o fibras individuales cumplen con el código
de colores que también rige para el cableado estructurado. El cable debe cubrir a los
minitubos y fibras con una chaqueta protectora o capas de material dieléctrico.
- El backbone de fibra óptica monomodo brinda un mayor ancho de banda a mayores
distancias que la fibra óptica multimodo de 62.5/125 m.
- El ancho de banda de un sistema no sólo depende de las características de la fibra
óptica sino que también de la distancia y las características de los equipos de
transmisión, específicamente longitud de onda de trabajo, ancho espectral y tiempo
de subida optico.
Cable Backbone Fibra Optica 62.5/125 m
- La fibra óptica utilizada debe ser multimodo de índice gradual y debe cumplir con el
standard ANSI/EIA/TIA 492AAAA.
- Las especificaciones mecánicas y ambientales del cable de fibra óptica deben
cumplir las normas correspondientes de operación.
- Cada fibra óptica debe tener un grado de performance especificado en la siguiente
tabla:
Longitud de Onda
nm
Atenuación Máxima
dB/km
Capacidad de Transmisión Mínima
MHz-km
850 3.75 160
1300 1.5 500
Tabla 4.2: Parámetros Característicos de una F.O. Multimodo Vertical
* Observación : Estos parámetros deben ser medidos a 23 ºC 5 ºC.
61
Cable Backbone Fibra Optica Monomodo
- La fibra óptica monomodo debe ser de clase IVa Dispersion Unshifted (Dispersión
desplazada) y debe cumplir con la norma ANSI/EIA/TIA 492BAAA.
- La longitud de onda o con dispersión cero debe estar entre 1300 nm y1324 nm y el
máximo valor de la pendiente de dispersión a o debe ser no mayor a 0.093 ps/km-
nm2.
- El diámetro del campo modal nominal debe ser entre 8.7 m y 10 m con una
tolerancia de 0.5 m a 1300nm.
- La longitud de onda de corte debe ser menor a 1270 nm.
- Cada fibra óptica debe tener un grado de performance especificado en la siguiente
tabla:
Longitud de Onda
nm
Atenuación Máxima
dB/km
Capacidad de Transmisión
Mínima GHz-km
1310 0.5 1.0
1550 0.5 1.0
Tabla 4.3: Parámetros Característicos de una F.O. Monomodo
* Observación : Estos parámetros deben ser medidos a 23 ºC 5 ºC.
- Las especificaciones mecánicas y ambientales del cable de fibra óptica deben
cumplir las normas correspondientes de operación.
- El cable deberá ser instalado según las normas de instalación eléctrica y cableado
estructurado al interior de edificios.
Figura 4.5: Cableado en Fibra Óptica Repartido (de acuerdo con la norma
TIA/EIA 568-A)
62
- El enlace de fibra Vertical (B) no puede exceder los 2000 metros para multimodal,
ó los 3000 metros para monomodal.
- Los puentes de fibra en (A) y (C) no deben exceder una longitud combinada total de
15 metros.
- El enlace de fibra multimodal del subsistema horizontal (E) no debe exceder los 90
metros.
- Los puentes de fibra en (D) y (F) no deben exceder una longitud combinada total de
10 metros. Notar que (D) no debe exceder los 7 metros, y (F) no debe exceder los 3
metros.
63
V. NORMAS Y CRITERIOS DE INSTALACIÓN DE CABLES DE F.O.
EN EXTERIORES
5.1 Tipos de Instalación de Fibra Optica en Planta Externa
El cable de fibra óptica puede ser instalado en exteriores para conectar edificios ó
ciudades utilizando dos tipos básicos de instalaciones: instalación subterránea e
instalación aérea. Para instalación en exteriores se utiliza un cable de estructura holgada
con protección extragruesa (doble cubierta) ó con una cubierta blindada ó armadura.
A continuación se listan una serie de precauciones generales que se debe tener en cuenta
para una instalación de planta externa:
- Respetar el radio de curvatura mínimo.
- Respetar la tensión máxima que soporta el cable.
- Respetar las medidas de seguridad en el corte de la fibra y operación con fuentes
láser.
- La cubierta protectora del cable debe ser de acuerdo a las condiciones ambientales
del lugar.
- Usar elementos de seguridad en la preparación e instalación del cable de fibra
óptica.
- Dejar reserva de cable en los puntos de empalmes o mufas.
- Conectorizar adecuadamente para evitar las pérdidas ópticas de inserción y
reflexión.
- Antes de instalar el cable de fibra óptica inspeccionar el tramo y detectar todos los
puntos críticos para determinar la ruta óptima de la instalación.
- Adquirir, en lo posible, la fibra óptica que recomienda el fabricante del equipo o la
que más se asemeja a las características dadas por el fabricante.
- Utilizar fibra óptica de un solo proveedor para mantener las características de la
fibra óptica en todo el tramo y si es posible, adquirir carretes de cables de la misma
serie de fabricación.
- Guardar precauciones de almacenamiento del cable de fibra óptica. ( Hº, Tº)
64
- Para instalaciones de Planta Externa se recomienda utilizar fibra monomodo.
5.2 Procedimiento de Instalación en Exteriores de Cables Subterráneos
A continuación se dan a conocer los pasos y criterios más importantes para las
instalaciones de cables de F.O. subterráneos:
1.- Recoger los requerimientos y necesidades del cliente con el fin de poder diseñar un
enlace de fibra óptica, realizando cálculos teóricos de atenuación y ancho de banda
que garanticen la transmisión de datos.
Es importante conocer los siguientes requerimientos técnicos:
- Distancia del enlace de fibra óptica, para saber la cantidad de fibra óptica a utilizar y
dimensionar y especificar los equipos ópticos a utilizar.
- Conocer la ruta de instalación del cable para poder especificar la ferretería
correspondiente.
2.- Realizar un levantamiento en terreno del lugar y revisar los planos de la ruta de
instalación. Es importante conocer las zonas y puntos críticos del enlace, para poder
especificar el cableado correspondiente y trazar la ruta óptima.
3.- El cable de fibra óptica se puede enterrar directamente bajo tierra ó situar en un
conducto enterrado. Antes de que comiencen las excavaciones, se debe investigar las
condiciones del suelo a lo largo de la ruta del cable, para determinar la selección del
equipamiento de colocación del cable, el tipo de cable ó conducto (si se utiliza) y la
profundidad de la instalación. Todos los servicios que existen bajo tierra, como los
cables enterrados, las cañerías y otras estructuras a lo largo de la ruta, deben ser
identificadas y localizadas.
El cable de fibra óptica puede ser introducido en zanjas o enterrado directamente. Abrir
zanjas requiere más tiempo y mayor inversión, que hacer surcos directamente, pero
permite una instalación más controlada. Las zanjas se cavan hasta la profundidad
estimada por los especialistas en obras civiles.
El enterramiento superficial de un cable es más rápido (haciendo pequeños surcos), pero
debería monitorizarse el proceso para asegurarnos de que durante la operación del cable
65
no se dañe o se sitúe cerca de rocas. Se puede utilizar una combinación de los dos
métodos: enterramiento superficial en áreas aisladas y zanjas en carreteras o áreas muy
pobladas.
Las zanjas deben ser hechas tan rectas como sea posible. El fondo de la zanja deberá ser
plano, nivelado y sin piedras. Para aplicaciones de cable directamente enterrado, se debe
seleccionar cables con una cubierta pesada blindada que proporcione resistencia al
aplastamiento y protección contra roedores. Cuando se utilice un blindaje conductor,
como el acero o el aluminio, deberá llevarse el cable a tierra en todos los puntos
terminales y a la entrada de los edificios.
Los empalmes se pueden almacenar en cajas de empalme diseñadas para instalaciones
subterráneas. Las cajas se entierran a nivel de la superficie para permitir un acceso fácil.
Se deberá tener siempre en cuenta el radio de curvatura mínimo para el cable y los
subconductos o conductos internos.
Se puede tender el cable de fibra óptica dentro de sistemas de canalización nuevos o
existentes. Los conductos o tuberías proporcionan protección al cable (generalmente se
construyen con polietileno de alta densidad ó PVC) y un medio para la instalación y
eliminación futura de los cables. Los conductos se pueden sobredimensionar o se puede
instalar conductos sobrantes para permitir la colocación de cables adicionales en la ruta.
Los conductos y subconductos, también tienen un radio de curvatura mínimo. No se
debe curvar los conductos más allá de dicho radio.
En aplicaciones de cable enterrado se debería usar conductos de pared gruesa que tenga
capacidad para resistir la fuerza de compresión de relleno y del tráfico terrestre.
Figura 5.1: Sistema de conductos subterráneos.
66
4.- Una vez que se realizó el levantamiento del lugar, se debe trabajar en los siguientes
puntos:
- Diseño de enlaces. (Cálculo de Atenuaciones y Ancho de Banda)
- Diseño de pauta de trabajo.
- Inspeccionar los lugares dónde se puede realizar trabajos de canalización o arrendar
un espacio en los tubos de una canalización existente.
- Tramitar permiso municipal, si se realizarán excavaciones subterráneas.
- Realizar el plano del enlace y presentarlo a la municipalidad.
- Cotización de materiales, mano de obra y equipamiento óptico
- Carta Gantt.
- Informe Técnico, que da a conocer el equipamiento involucrado y su
implementación.
- Presupuesto.
- Contactarse con empresas proveedoras de cables de fibra óptica, equipos ópticos y
ferretería de instalación en exteriores con el fin de conocer los plazos de entrega de
equipamiento ó materiales y garantía técnica.
Una vez entregado el presupuesto al cliente, junto con el Informe Técnico y es aceptado,
comienzan los trabajos para montar el enlace de fibra óptica conforme a normas y
especificaciones técnicas. Si hay comprometidas obras públicas, se requiere esperar del
permiso municipal correspondiente, antes de proceder con la instalación.
5.- Es recomendable que antes de proceder a la instalación, debería probarse el cable de
fibra óptica con equipos ópticos de prueba, con el fin de identificar alguna fibra cortada
si así lo hubiese.
Para tracciones de largos conductos de cable, es común para el cable de fibra óptica el
uso de un lubricante para altas prestaciones. El propósito fundamental de dicho
lubricante es reducir el coeficiente de fricción del cable y tensión que se ejerce sobre
éste durante el procedimiento de instalación por tracción.
67
Figura 5.2: Sistema de tracción de cables en ductos subterráneos.
Las características de un lubricante de fibra óptica incluyen:
- Adecuación a las temperaturas exteriores.
- Propiedades ignífugas. (resistente al fuego)
- Bajo coeficiente de fricción cuando se usa sobre cables con cubierta de polietileno u
otros tipos de cable.
- Cualidades consistentes durante todo el periodo de instalación.
- Coeficiente de fricción seco, que se puede hacer notar para futuras tracciones del
cable.
- Incapacidad de afectar a las propiedades de la cubierta del cable, tubo, conducto o
subconducto durante y después de la instalación.
- Certificación (examen y aprobación por los organismos pertinentes)
El lubricante debe llenar el conducto por completo y debe ser aplicado:
- A todos los puntos de alimentación del cable y a los puntos intermedios de tracción.
- Justo antes de las curvas, cuando sea posible.
- Con un mago y una bomba para el lubricante.
68
El lubricante es muy resbaladizo, por lo que cualquier derramamiento de éste deberá
limpiarse tan pronto como sea posible, utilizando el procedimiento recomendado por el
fabricante.
La cantidad de lubricante que se requiere para una instalación se puede estimar, de
forma aproximada, de la siguiente manera:
Volumen [cm3] = Volumen del tubo [cm3] – Volumen del cable
[cm3] = (L/100) * * (D2/2)
2 - (L/100) * * (D1/2)
2
Volumen [cm3] = (L/100) * /4 * (D2
2 – D1
2)
*Volumen [litros] = Volumen [cm3] / 1000
donde:
L = Longitud del tendido en metros.
D2 = Diámetro interior nominal del tubo en centímetros. D1 = Diámetro exterior nominal del cable en centímetros.
La cinta de tracción se utiliza para tirar del cable o del conducto interno, en forma
manual, dentro del conducto enterrado. Para prevenir una rotura prematura, o que se
dañe el cable o el sistema de canalización, se deberá utilizar una cinta de tracción
adecuada.
En las instalaciones nuevas de conductos, la cinta de tracción se encuentra preinstalada
en conductos y subconductos. Si se van a instalar cables adicionales en el futuro, deberá
instalarse una cinta de tracción junto con el cable y dejarse allí para futuros tendidos. El
cable de fibra óptica se puede tender en sistemas de conductos subterráneos nuevos o
existentes. La instalación de conductos es frecuente en centros urbanos, donde la
excavación constante de las calles es desalentadora, difícil y costosa. Una vez en su sitio
el sistema de conductos, se puede proceder a la instalación del cable sin muchas
interrupciones.
Los tubos de cables varían en tamaño, sin embargo, un diámetro popular es de 4
pulgadas. A intervalos regulares, los tubos están terminados en las paredes de las
cámaras subterráneas de forma ordenada. Estas cámaras proporcionan un medio de
acceso al sistema de conductos subterráneos. Las cámaras son normalmente cuadradas ó
rectangulares y hechas de acero u hormigón.
69
6.- Se instala la longitud más larga posible de cable subterráneo para reducir el número
de empalmes. Las longitudes de los cables están determinadas por el diseño de
ingeniería, considerando factores tales como: tensión de tracción, localización de la
mufa (caja de empalmes en exteriores), accesibilidad, atenuación del enlace de fibra
óptica, radio de curvatura mínimo, etc.
Antes de realizar cualquier tracción del cable, se deberá inspeccionar cuidadosamente
todos los conductos subterráneos y las cámaras para evitar los posibles daños o
deterioros e inspeccionar las medidas de seguridad.
Figura 5.3: Localización de la tracción y la bobina (carrete).
Antes de entrar a una cámara, se deben extremar las precauciones para asegurar un
entorno de trabajo seguro. A continuación se enumera un listado de las principales
precauciones que deben ser tomadas:
- Las cámaras subterráneas abiertas se deben marcar claramente, resguardar y rodear
con barricadas.
- Se debe realizar pruebas de gases peligrosos. Todas las cámaras debe ventilarse
apropiadamente. (Mandrilear)
- No se deben estacionar vehículos alrededor de una cámara subterránea, ya que
pueden entrar gases.
- Se tendrá cuidado de no dañar los cables existentes.
- Se guardará una precaución especial cuando se bombee el agua fuera de la cámara
subterránea. Si se encuentra gasolina o aceite, se deberá avisar a los bomberos.
70
- No se deberá utilizar empalmadoras de fusión al interior de los ductos subterráneos,
debido a que la chispa eléctrica que genera puede producir una explosión si hay
gases inflamables presentes en el lugar.
- En forma práctica, antes de ingresar a una cámara antigua, aunque sea relativamente
nueva, se debe inspeccionar si existen arañas u otros insectos. Si no encuentra
ningún tipo de ellos, cuidado!, pueden existir gases peligrosos.
7.- A continuación se enumera un listado de pasos para llevar a cabo una óptima
instalación:
- Abrir todas las cámaras de cables subterráneos del tramo completo y asegurarse de
que están seguras y despejadas.
- Asegurarse de que todos los ductos estén despejados. Puede que sea necesaria la
limpieza de los ductos.
- Si hay cables o tubos presentes en los ductos que se van a utilizar en el tendido de
fibra óptica, se deberá identificar el tipo de cable existente y se deberá llamar al
propietario del cable para informarle de nuestro proceder y para identificar
cualquiera falta de seguridad.
- Para minimizar las tensiones del cable, se deberá planificar las localizaciones de los
carretes que alimentan las cámaras cerca de las curvas más pronunciadas. Los
puntos de arrastre y colocación de los carretes deberían estar, si fuera posible, en las
cámaras de las esquinas.
- Se deberá instalar en la ruta del ducto un largo continuo de cinta de tendido.
- Colocar los tubos (generalmente de 110 mm de diámetro) por la canalización
colocando separadores con el fin de evitar que no se trenzen, ordenar y poder
arrendar tubos a futuro. Los tubos más utilizados son: PVC clase1, tránsito liviano y
PVC clase2, tránsito pesado. En cruces ferroviarios se instala a 1mt un ducto de
acero galvanizado que cubre al tubo de PVC clase2.
- Utilización de subconductos en caso que los ductos estén utilizados y quede espacio
con el fin de protección y separación de propiedad.
- Lubricar y enlauchar previamente los tubos antes que sean colocados los cables de
cámara a cámara.
71
- Colocar los cables dentro de los tubos en forma manual (enlauchado).
- Instalar mufas cada cierto tramo
- En las curvas y esquinas se pueden necesitar poleas para proporcionar a los
subconductos el soporte adecuado. Asegúrese de que las poleas tengan el diámetro
requerido para acomodar los radios de curvatura mínimos del subconducto y del
cable.
- Se deberá dejar una longitud suficiente de subconducto para el montaje y para
permitir que se contraiga y dilate. (ver las especificaciones del subconducto)
- Si la tensión del cable se acerca al máximo permitido durante el tendido, parar el
arrastre y chequear la ruta del cable por si hubiera alguna obstrucción. Bajos niveles
de lubricante u otras dificultades pueden ser la causa de una tensión mecánica alta.
- Dependiendo del diseño de ingeniería, se debe dejar enrollados al menos 6 mts de
exceso de cable en cada extremo, para futuros empalmes, almacenamiento y
reparaciones de urgencia.
8.- Una vez instalado el cable, nuevamente se debería inspeccionar el cable de fibra,
para asegurarnos que durante la instalación no ha sufrido ningún daño.
9.- Las etiquetas de los cables de fibra óptica se debn situar en el cable en cada cámara,
para así identificar el cable, el propietario y el número de teléfono del propietario.
10.- Certificación mediante OTDR de la instalación en exteriores del enlace de fibra
óptica y asegurar radio crítico de curvatura y tensión máxima del cable.
5.3 Procedimiento de Instalación en Exteriores de Cables Aéreos
A continuación se dan a conocer los pasos y criterios más importantes para las
instalaciones de cables de F.O. aéreas:
1.- Recoger los requerimientos y necesidades del cliente con el fin de poder diseñar un
enlace de fibra óptica, realizando cálculos teóricos de atenuación y ancho de banda
que garanticen la transmisión de datos.
72
Es importante conocer los siguientes requerimientos técnicos:
- Distancia del enlace de fibra óptica, para saber la cantidad de fibra óptica a utilizar y
dimensionar y especificar los equipos ópticos a utilizar.
- Conocer la ruta de instalación del cable para poder especificar la ferretería
correspondiente.
2.- Realizar un levantamiento en terreno del lugar y revisar los planos de la ruta de
instalación. Es importante conocer las zonas y puntos críticos del enlace, para poder
especificar el cableado correspondiente y trazar la ruta óptima.
En el levantamiento del lugar se obtiene el cálculo de los metros de cables a necesitar de
acuerdo de la distancia entre postes más las reservas en cada tramo. También se deben
conocer el tipo de poste a utilizar en cada tramo, su ferretería correspondiente y
realización de un cálculo de flecha en cada poste para conocer el tipo de ferretería y
anclaje a utilizar.
3.- Se puede realizar una instalación aérea atando el cable a un mensajero de acero ó
instalando un cable de fibra óptica autosoportada a lo largo de la distancia entre postes.
Figura 5.4: Instalación de cable aéreo en mensajero (fiador).
Se deben extremar las precauciones cuando se realiza una instalación aérea. Se deberá
contactar al personal adecuado para que esté en lugar en el momento en que se vaya a
trabajar cerca de las líneas de alta tensión. Los factores principales de seguridad se
resumen a continuación:
- Se debe desconectar todas las líneas de alta tensión, si es necesario.
73
- No se debe instalar los cables cuando el ambiente sea húmedo.
- Los cables que se instalan cerca de las líneas de alta tensión se deben llevar a tierra.
- Se debe mantener en todo momento una distancia de seguridad entre el cable de
fibra óptica y el cable de alta tensión.
- Asegúrese de que todo el personal ha sido preparado adecuadamente para trabajar en
postes o torres de alta tensión.
- Asegúrese de que el cable cumple con las especificaciones de radiación de campo
eléctrico, para evitar inducciones eléctricas.
4.- Una vez que se realizó el levantamiento del lugar, se debe trabajar en los siguientes
puntos:
- Diseño de enlaces. (Cálculo de Atenuaciones y Ancho de Banda)
- Diseño de pauta de trabajo.
- Inspeccionar los lugares dónde se puede realizar trabajos de postación o arrendar un
espacio al dueño de los postes existentes.
- Tramitar permiso municipal, si se realizarán postaciones aéreas.
- Realizar el plano del enlace y presentarlo a la municipalidad.
- Cotización de materiales, mano de obra y equipamiento óptico
- Carta Gantt.
- Informe Técnico, que da a conocer el equipamiento involucrado y su
implementación.
- Presupuesto.
- Contactarse con empresas proveedoras de cables de fibra óptica, equipos ópticos y
ferretería de instalación en exteriores con el fin de conocer los plazos de entrega de
equipamiento ó materiales y garantía técnica.
Una vez entregado el presupuesto al cliente, junto con el Informe Técnico y es aceptado,
comienzan los trabajos para montar el enlace de fibra óptica conforme a normas y
74
especificaciones técnicas. Si hay comprometidas obras públicas, se requiere esperar el
permiso municipal correspondiente, antes de proceder con la instalación.
5.- Es recomendable que antes de proceder a la instalación, debería probarse el cable de fibra óptica
con equipos ópticos de prueba, con el fin de identificar alguna fibra cortada si así lo hubiese.
6.- Se instala la longitud más larga posible de cable aéreo para reducir el número de
empalmes. Las longitudes de los cables están determinadas por el diseño de ingeniería,
considerando factores tales como: tensión de tracción, localización de la mufa (caja de
empalmes en exteriores), accesibilidad, atenuación del enlace de fibra óptica, radio de
curvatura mínimo, etc.
Para las instalaciones dónde se instala el cable aéreo con mensajero, deberán
necesariamente ambos llevarse a tierra.
En cada poste, el cable forma una vuelta de expansión para permitir la dilatación del
mensajero. Debido a las propiedades de la fibra óptica, un cable de fibra óptica se dilata
o contrae cuando varía la temperatura. Por lo tanto, para reducir la tensión de un cable
de fibra que se haya unido al mensajero de acero, se añade una pequeña vuelta de
expansión al cable en el poste, teniendo cuidado con el radio de curvatura mínimo. Los
cables de fibra óptica autosoportados no requieren de lazos de expansión.
Figura 5.5: Lazo de expansión.
75
Se debe colocar el cable mensajero de poste a poste, para luego evaluar la tensión del
mensajero. Además, se deben instalar cruzetas y abrazaderas de protección en los postes
para que el cable quede fijo y bien apoyado. También se pueden instalar poleas en todo
el tramo del mensajero para poder realizar un tendido del cable en forma más rápida.
Para la instalación del cable de fibra óptica por el mensajero se utiliza la máquina
enlazadora que enrolla el cable de fibra con el mensajero mediante un cable enlazador
llamado lashing. Esta máquina pueda manejarse a control remoto y en ella se monta el
carrete de fibra y el carrete de lashing. La velocidad es dada por el especialista a cargo.
Siempre cuando se alcance un poste se detiene el tendido y la maquina se mueve al otro
lado del poste para continuar con la operación. El mensajero termina en cada poste con
una abrazadera y se forma con el cable de fibra un lazo de expansión.
7.- Los empalmes en instalaciones aéreas se realizan en mufas aéreas montadas
generalmente en postes ó entre postes. Las mufas utilizadas deben con cumplir las
condiciones ambientales del lugar y ser fabricadas para permanecer en la intemperie.
8.- Una vez instalado el cable, nuevamente se debería inspeccionar el cable de fibra,
para asegurarnos que durante la instalación no ha sufrido ningún daño.
9.- Las etiquetas de los cables de fibra óptica se deben situar en el cable al terminar en
cada poste, para así identificar el cable, el propietario y el número de teléfono del
propietario.
10.- Certificación mediante OTDR de la instalación en exteriores del enlace de fibra
óptica y asegurar radio crítico de curvatura y tensión máxima del cable.
5.4 Reparaciones de Cables en Exteriores
El cable no debe repararse en un ambiente húmedo. El cable a reparar debe estar
conectado a tierra.
La posición exacta de la rotura de la fibra debe determinarse mediante inspección visual
y medidas realizadas con un OTDR (Reflectómetro Optico en el Dominio del Tiempo).
Normalmente, no hay suficiente holgura en un cable instalado para realizar un empale
sin añadir un trozo de cable de conexión. Un cable de conexión introducirá en el
proyecto del enlace dos pérdidas por empalme, además de la atenuación del propio
cable de conexión.
76
La rotura localizada debe ser revisada para asegurarse de que sea factible un empalme
con un cable de conexión. Si no lo es, puede ser necesaria la sustitución del cable
entero.
Procedimientos de Reparación
1.- Determinar la posición exacta de la rotura de la fibra y la longitud adecuada del
cable de conexión para hacer un empalme a nivel del suelo, si la instalación es aérea.
Para reparaciones en planta externa, el empalme es preferible efectuarlo dentro de un
lugar protegido como un toldo o dentro de una furgoneta.
2.- Determinar los emplazamientos de las cajas de empalmes. Para reparaciones al aire
libre, el empalme debe ser realizado dentro de una caja resistente al agua con sellado
antihumedad. Para las reparaciones sobre postes ó soportes externos, las cajas de
empalmes deben ser aptas para fijarse sobre los mismos postes ó sobre el mensajero.
3.- Asegurarse de que los elementos de reparación están disponibles en el lugar,
incluyendo equipo de ensayo, equipo de limpieza, equipo de pelado del cable, equipos
de conexión mecánica o de fusión, entre otros.
4.- Asegurarse de que ha finalizado toda la comunicación por el cable.
5.- Desconectar y bloquear todas las fuentes de luz del cable de fibra óptica y
etiquetarlas como fuera de servicio.
6.- Una vez preparada la caja de empalmes y localizado el punto de empalme del enlace,
cortar el trozo dañado de cable. Usar procedimientos de unión estándar y empalmar el
nuevo cable de conexión.
7.- Comprobar todos los pelos de fibra y todas las uniones.
8.- Después de completar la unión del cable y su comprobación, las cajas de empalmes
se instalan en sus posiciones permanentes. Para la reparación de líneas aéreas sobre
postes, las cajas de empalmes pueden ser montadas en el mensajero ó sobre los postes.
El cable sobrante debe ser almacenado ó enrollado sobre el mensajero ó colgado y
enrollado en el poste, asegurándose de no sobrepasar el radio de curvatura mínimo.
Asegurarse de no torsionar el cable sobrante.
9.- Las uniones y todas las fibras, deben ser comprobadas con un OTDR ó un medidor
de potencia.
77
Observaciones:
En instalaciones en exteriores se debe revisar periódicamente la ferretería asociada a la
instalación de los cables, tales como: grapas de amarre de suspensión, etc. Es importante
realizar una comprobación reflectométrica y una medición de atenuación absoluta de
forma regular aconsejablemente dos veces al año para detectar cualquier desviación de
las características ópticas.
Los extremos del enlace son las partes más delicadas, pues son los extremos los que
más se manipulan y están expuestos a los daños. Para ello es importante un control y
limpieza periódica de los conectores una vez instalados. Para su limpieza, se debe frotar
la punta del conector con un paño suave impregnado en alcohol isopropílico.
Figura 5.6: Caja de empalme montada sobre mensajero.
Reparación de un cable aéreo
Caja de empalmes montada sobre
postes Figura 5.7: Reparación y montaje de cajas de empalmes.
78
VI. CERTIFICACIÓN DE ENLACES DE F.O. MEDIANTE OTDR
6.1 Equipamiento
Para obtener la representación visual de las características de atenuación de una fibra
óptica a lo largo de todo su enlace se utiliza un Reflectómetro Optico en el Dominio del
Tiempo (OTDR). El OTDR dibuja la curva de atenuación en su pantalla, mostrando las
distancias sobre el eje X y la atenuación sobre el eje Y. A través de esta pantalla se
puede extraer información tal como la atenuación de la fibra, las pérdidas en los
empalmes, las pérdidas en los conectores y la localización de las anomalías. Este
instrumento permite certificar los enlaces de fibra óptica según especificaciones técnicas
o rehacerlos en caso de fallas importantes.
A continuación se dan a conocer los elementos y equipamientos más importantes que se
utilizan en la certificación de un enlace de fibra óptica:
1.-Limpieza de conectores y equipos de fibra, a través de líquidos o aire comprimido
2.- Instalación de conectores y bobinas de almacenamiento (para sacar al equipo de la
zona muerta de medición)
3.- Encendido e Inicialización del equipo OTDR
4.- Configuración del OTDR según:
a).- Longitud de onda
b).- Índice de refracción de la fibra
c).- Distancia del enlace
d).- Ancho del pulso
e).- Atenuación
f).- Resolución
79
6.2 Determinación de la Localización física de las Anomalías
Un OTDR puede proporcionar la ubicación de las anomalías. Sin embargo la
localización física real de una anomalía depende de la precisión del OTDR. A
continuación se dan a conocer los trazados de curvas típicas de un OTDR que es
conveniente de ser conocidas para identificar el tipo de anomalía conociendo el trazado
de la curva.
Figura 6.1: Curvas típicas mostradas por un OTDR.
80
VII. DISEÑO DE ENLACES DE FIBRA OPTICA
7.1 Criterios de Diseño de Enlaces de Fibra Optica
Para diseñar un enlace de fibra óptica con el fin de optimizar y dimensionar en forma
eficiente los equipos y la fibra debemos tener presentes ciertos criterios importantes
tales como:
- Topología de Red que se instalará o se unirá mediante fibra óptica.
- Ancho de Banda mínimo requerido para la transmisión.
- Protocolo de Comunicación que se utilizará en la transmisión.
- Necesidades y Requerimientos que desea el cliente hoy y a futuro.
Una vez investigados y aclarados estos puntos debemos comenzar a buscar en el
mercado equipos ópticos y fibra óptica que cumpla con los requerimientos especificados
anteriormente y poder encontrar los productos de mayor calidad al menor precio.
Además de cumplir con los requerimientos anteriores debemos obtener los siguientes
detalles técnicos para poder realizar los cálculos de diseño:
Equipo Optico
- Ancho de banda y Protocolo de comunicación según requerimientos.
- Método de Modulación.
- Ancho Espectral óptico.
- Tiempo de subida del generador y fotodetector.
- Longitud de onda de transmisión.
Fibra Optica
- Diámetro núcleo-manto recomendado por el equipo.
- Fibra Multimodo o Monomodo según especificación del equipo.
- Ancho de banda según especificación del equipo.
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- Apertura Numérica recomendada por el equipo.
- Longitud del cable > Longitud del enlace.
- Dispersión Modal o Cromática.
- Constante Gamma.
- Atenuación mínima recomendada por el equipo.
- Ferretería asociada de instalación.
- El cable debe cumplir con las condiciones ambientales y de operación.
Para realizar un diseño de enlaces de fibra óptica se debe hacer lo siguiente:
I.- Cálculo de Atenuaciones: Este cálculo permite dimensionar las pérdidas ópticas y
los parámetros de Sensibilidad óptica y Potencia óptica de salida y entrada del equipo
óptico.
II.- Cálculo de Dispersiones: Este cálculo permite asegurar el criterio que el ancho de
banda de la fibra óptica debe ser mayor que el ancho de banda del equipo óptico, para
ello se debe relacionar mediante ecuaciones matemáticas la dispersión de la fibra óptica
con los parámetros del equipo, tales como: anchura espectral, codificación de señal y
ancho de banda del equipo.
A continuación se describen los pasos a seguir para cada uno de los cálculos,
ilustrándolos con un ejemplo.
82
7.2 Cálculo de Atenuaciones
Antes de realizar este cálculo se debe definir primeramente:
1.-Tipo de fibra óptica a utilizar (Monomodo ó Multimodo). Se recomienda tener las
características técnicas y catálogos a la mano, por si se requiere de algún otro
parámetro para el diseño. Los parámetros no ocupados en el diseño serán de gran
utilidad en el momento de instalación, tales como:
- Radio de curvatura mínimo
- Tensión máxima que soporta el cable
- Apertura Numérica, que debe similar a la del equipo óptico a escoger, para
minimizar las pérdidas de inserción.
- Número de fibras del cable, número de fibras por minitubo y número de minitubos.
- Diámetro del cable, etc.
2.-Tipo de equipo óptico a utilizar.
3.-Diámetro del Núcleo/Revestimiento (Revestimiento=Manto)
4.-Longitud de onda que se utilizará ó con la que opera el equipo óptico
5.-Distancia punto a punto del enlace óptico
Una vez definidos estos datos se procede a recopilar información para poder realizar el
cálculo de Atenuaciones.
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Datos requeridos
1.-Atenuación de la Fibra Optica [dB/Km]
2.-Pérdidas de empalmes [dB]
3.-Pérdidas de conectores [dB]
4.-Pérdidas de equipos ópticos [dB]
5.-Potencia óptica de salida (Output Power Transmitter) [dBm]
6.-Sensibilidad óptica (Sensitivity) [dBm]
7.-Saturación óptica (Saturation) [dBm]
Ejemplo Nº1: Se requiere verificar si la fibra y el equipo óptico a utilizar cumplen con
el criterio de atenuación para enlazar dos redes de datos mediante un punto a punto,
utilizando como medio de transmisión fibra óptica multimodo (62.5/125 m) con una
atenuación de 3.5 dB/Km y distancia del enlace de 700 mts. La longitud de onda a
utilizar es de 850 [nm]. El CentreCom Micro Transceiver posee las siguientes
características:
=850[nm]
Potencia de salida óptica: –12dBm
Sensibilidad óptica: -32dBm Saturación óptica: -8.2dBm
Pérdida de la Fibra Optica: 3.5 dB/Km x 0.7 Km = 2.45 dB
Pérdida de conectores: 2 x 0.6 dB Pérdida de empalmes: 3 x 0.03 dB
Pérdida de equipos ópticos: 0 dB Pérdida Total: 3.74 dB
Dada la ecuación de balance de potencia:
Pot. salida óptica (Pe) = Pérdida Total + Pot. entrada óptica
(Ps)
-12dBm = 3.74 dB + Ps Ps = -15.74 dB
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Criterio de Atenuación:
Saturación (-8.2dBm) >= Ps >= Sensibilidad (-32dBm)
Nota: Este criterio de atenuación debe cumplirse en la etapa de diseño de enlaces como
en la etapa de certificación del enlace, dónde la Pérdida Total es obtenida del OTDR.
Recordar que la Pérdida Total obtenida del OTDR es el promedio de la Pérdida Total
medida de A a B y de B a A.
Cálculos de Atenuaciones:
Pérdidas de la fibra óptica : ______km x _______dB/km = _______ dB Pérdidas por empalme: ______ empalmes x _______dB/empalme = ________dB
Pérdidas por conectores: _____conectores x _______dB/conectores = ________dB Otros componentes ópticos: = ________dB Márgen de Diseño: = ________dB
Pérdidas Totales del enlace + ________dB
Potencia de salida promedio del transmisor = ________dB Potencia de entrada del receptor (a) = ________dB Rango dinámico del receptor ________dB a _________ dB
Sensibilidad del receptor para BER o S/N (b) = _________dB Margen restante (a) - (b) = _________dB
Criterios:
Margen restante > 0
Pérdidas totales del enlace < Atenuación máxima de la fibra óptica
Máxima longitud de la fibra > Longitud del enlace
85
7.3 Cálculo de Ancho de Banda
Antes de realizar este cálculo se debe definir primeramente:
1.-Tipo de fibra óptica a utilizar (Monomodo ó Multimodo) para obtener la dispersión
cromática o modal según sea el caso.
2.-Tipo de equipo óptico a utilizar.
3.-Longitud de onda que se utilizará ó con la que opera el equipo óptico.
4.-Distancia punto a punto del enlace óptico.
5.-Velocidad de Transmisión del enlace óptico en Mbps.
Una vez definidos estos datos se procede a recopilar información para poder realizar el
cálculo de Dispersiones.
Datos requeridos:
1.-Método de Modulación de la señal que entra al equipo óptico. (NRZ, RZ, Manchester, Análoga)
2.-Dispersión Cromática y Modal [ns/nm*km] para fibra multimodo. 3.-Dispersión Cromática [ns/nm*km] ( Dispersión Material y
Dispersión Guía de Onda ) para fibra monomodo.
4.-Tiempo de subida del generador de luz. [ns] 5.-Tiempo de subida del fotodetector. [ns]
6.-Ancho espectral óptico. [nm] 7.-Ancho de Banda Modal de la fibra óptica a la longitud de onda de
trabajo. [Mhz * Km]
Ejemplo Nº2: Un enlace de fibra óptica debe ser diseñado para proporcionar comunicación de datos a 10Mbps. La distancia punto a
punto es de 3.2 Km. El equipo y la fibra óptica a seleccionar posee las siguientes características:
Equipo óptico:
=850[nm]
Método de Modulación = NRZ
Tiempo de subida del generador de luz = 12[ns] Tiempo de subida del fotodetector = 20[ns]
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Ancho espectral óptico = 20[nm]
Fibra Optica: Tipo de fibra óptica: Multimodo 62.5/125 [m]
Ancho de Banda a 850 [nm]: 160 [Mhz*Km]
Dispersión Cromática: 0.1 [ns/nm*km]
Criterio de Ancho Banda:
Ancho de Banda Equipo < Ancho de Banda Fibra Optica ó Tiempo de Procesamiento Equipo > Tiempo de Procesamiento
F.O.
1.- Ancho de banda eléctrico del sistema: B sist. elect[Mhz] = 10/2 = 5[Mhz]
2.- Ecuación del Tiempo de Procesamiento:
T2equipo = T2fibra T2modal + T2cromatica = T2sistema - T2 generador - T2detector
Tsistema = 0.35/B sist. elect[Ghz] = 0.35/0.005 = 70 [ns]
T2equipo= T2sistema - T2 generador - T2detector Tequipo = (702 - 122 - 202)1/2 = 66 [ns]
Tcromatica = Dcromatica * Wespectral * d
= 0.1 * 20 * 3.2 = 6.4 [ns]
Tmodal = 0.35 /(0.00071*( B modal [Mhz*Km]/d)) =11.6 [ns]
Tfibra = (11.62 + 6.42)1/2 = 13.2 [ns]
Tequipo = 66 > Tfibra =13.2
Ecuaciones:
1.- BSIST.ELEC. MHZ =RRZ MBPS
=R MANCHESTER MBPS
=R ANALOGA
=R NRZ MBPS / 2
2.- T2
MODAL ns + T2 CROMATICA ns = T2
SISTEMA ns - T2
GENERADOR ns - T2
DETECTOR ns
3.- T2
FIBRAns = T2MODAL ns + T2
CROMATICA ns (fibras multimodo)
4.- TFIBRAns = T CROMATICA ns (fibras monomodo)
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5.- T2EQUIPO ns = T2
SISTEMA ns - T2
GENERADOR ns - T2
DETECTOR ns
6.- TSISTEMA ns = 0.35 / BSIST.ELEC. GHZ 7.- DCROMATICA ns/nm*km = DMATERIAL ns/nm*km D GUIA DE ONDA ns/nm*km (fibras
monomodo)
8.- TCROMATICA ns = DCROMATICA ns/nm*km * WESPECTRAL nm * dinstal km 9.- BMODAL INSTAL MHZ = BMODAL MHZ*KM / dinstal km
(long.instal.=long.carrete)
(long.instal.<long.carrete)
10.- BMODAL INSTAL MHZ = (BMODAL MHZ*KM / dFabrica km) * (dFabrica km/ dInstal km)
(long.instal.>long.carrete)
11.- BMODAL INSTAL MHZ = [ numero de fibras (BMODAL MHZ*KM / dFabrica km)-1/]-
12.- BMODAL ELEC MHZ = 0.71 * BMODAL INSTAL MHZ
13.- TMODAL ns = 0.35 / BMODAL ELEC GHZ
14.- Bfibra total GHZ = 0.35 / TFIBRAns Criterios:
TEQUIPO NS > TFIBRA NS
A.B.FIBRA MBPS > A.B.EQUIPO MBPS
88
GLOSARIO
Ancho de Banda: Cantidad de información que puede pasar por un medio de
transmisión al mismo tiempo. Se puede medir en Hertz ("ciclos por segundo") si se trata
de señales análogas ó en bits por segundo (bps) si se trata de señales digitales. El ancho
de banda es uno de los factores más importantes que determinan la velocidad de la
conexión a Internet. Para entender el concepto de ancho de banda, puede pensarse en
una autopista: a mayor cantidad de carriles, más autos podrán transitar al mismo tiempo.
De la misma manera, a mayor ancho de banda, la información se obtiene con más
rapidez.
Apertura Numérica: Es la medida de aceptación angular de una fibra óptica, que es
aproximadamente el seno de la mitad del ángulo del cono de aceptación de la fibra.
Armadura: Cinta corrugada de acero que tiene la función de proteger el cable contra el
maltrato mecánico y ataque de roedores.
Atenuación: Es la disminución de la potencia óptica por Km de una señal que viaja por
un medio transmisión no ideal.
ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line): Línea telefónica con velocidad de
transmisión diferente, la mitad de la transmisión puede alcanzar valores de hasta 640
Kbps de subida, la otra mitad puede alcanzar velocidades de hasta 2.048 Mbps de
bajada.
CIR: Committed Information Rate (CIR) – Velocidad de información concertada
(CIR): término definido para el servicio de transmisión de datos que define la velocidad
promedio en que un usuario puede enviar datos y tener ancho de banda garantizado en
la red. Las transmisiones que exceden a CIR en las horas PEAK tienen menos prioridad
en la red o se descartan.
89
Decibel: Es la unidad de medida utilizada para expresar ganancia o pérdida obtenida de
la razón de potencias.
Dieléctrico: Medio aislante. (no conductivo)
Dispersión: Fenómeno por el cual componentes de la luz transmitida por la fibra sufren
retrasos distintos produciendo ensanchamiento de los pulsos.
EMI: Electromagnetic Interference, Es la interferencia que afecta a una señal eléctrica
transmitida o recibida por la radiación de los campos eléctricos y magnéticos. La fibra
óptica no es susceptible a las EMI.
Ferrule: Corresponde a un elemento mecánico rígido unido al cuerpo del conector que
permite que la fibra óptica se mantenga alineada para poder acoplarse con otra fibra.
Los ferrules generalmente son: cerámicos, plásticos y metálicos.
Firewall: Un nodo de red configurado como una barrera para evitar tráfico sin
autorización de un segmento a otro. Los Firewalls se utilizan para mejorar el tráfico de
la red, así como para añadir seguridad a la misma.
Gigahertz: Una unidad de frecuencia igual a un billón de ciclos por segundo.
Gateway: Un ordenador que realiza conversión de protocolos entre diferentes tipos de
redes ó aplicaciones.
90
Hub: Dispositivo que conecta dispositivos en una red y une líneas de comunicación en
una configuración tipo estrella.
Indice de Refracción: Es la razón entre la velocidad de la luz en el vacío y la
velocidad de la luz en el material específico.
LAN (Local Area Network): Un sistema de comunicación de datos confinado en un
área geográfica limitada con velocidades de datos moderadas (10/100/1000 Mbps).
LED: Diodo emisor de luz. Un dispositivo óptico usado en un transmisor para convertir
señales de eléctrico a óptico. Los LED´s tienen un amplio rango de potencia espectral.
Longitud de onda: Es la distancia entre peaks de amplitudes sucesivas de una onda.
Longitud de onda de corte: Es el valor a partir del cual una fibra monomodo puede
transmitir un solo modo de propagación.
Multiplexar: Combinación de varias señales para enviarlas por un solo canal de
transmisión.
Modo: Corresponde a una trayectoria de luz a través de la fibra óptica.
OSI (Open System Interconnection): Un modelo de arquitectura desarrollado por la ISO
para el diseño de redes con sistemas abiertos. Todas las funciones de comunicación son
divididas en siete niveles estandarizados: Físico, Enlace de Datos, Red, Transporte,
Sesión, Presentación y Aplicación.
91
OTDR: Reflectrómetro óptico en el dominio del tiempo, es un equipo que inyecta un
pulso de luz a la fibra y detecta las reflexiones, permite medir atenuación, longitud de
un enlace y localización de fallas.
PABX (Private Automatic Branch Exchange): Un sistema telefónico interno que
interconecta las extensiones telefónicas entre ellas, así como las redes telefónicas
externas.
Pigtail: Un cable de fibra óptica de longitud específica en el cuál en un extremo se
encuentra terminado en conector y en el otro extremo generalmente es empalmado con
un filamento de cable de fibra óptica.
Reflexión: Proceso que ocurre cuando un rayo de luz que viaja en un material
específico se intersecta con un material diferente, rebotando la señal completamente al
interior del material original sin pérdidas de luz.
Refracción: Proceso que ocurre cuando un rayo de luz que viaja en un material
específico se intersecta con un material diferente, donde parte de la señal cruza al otro
medio que posee un índice de refracción distinto.
Router: Un sistema de ordenador que almacena y traspasa paquetes de datos por medio
de direcciones de red de una LAN o WAN a otra.
RDSI (Integrated Services Digital Network): Una red digital conmutada utilizada para
transmitir voz, datos, imágenes.
92
Servidor Proxy: Brinda la capacidad de conectar toda una red local a Internet, sin la
necesidad de adquirir más líneas telefónicas. Permite almacenar en su memoria las
páginas visitadas por los usuarios. Esto significa que cuando un cliente requiere tener
acceso a un Sitio previamente visitado, se le muestra la copia de la página guardada en
el Proxy; evitando así la habitual congestión de Internet y aumentando la velocidad de
acceso. Forma una barrera entre el cliente y el servidor al que solicita información, lo
que representa una navegación más protegida. Esto hace difícil la tarea de conocer o
rastrear a quién está solicitando la información; y evitar con esto que lleguen mensajes
no deseados vía correo electrónico por la actividad en el WWW. Permite definir perfiles
y niveles de usuarios, con diferentes permisos de acceso; y con esto restringir los
servicios de los cuales los usuarios pueden disponer. Se puede llevara a cabo el
monitoreo del uso del sistema, así como de las conexiones establecidas.
Scattering: Propiedad de la fibra de vidrio que causa desviaciones de la luz y
contribuye a las pérdidas ópticas intrínsecas.
Transceiver: Es un equipo óptico que combina las funciones de emisión y recepción a
una longitud de onda determinada.
VLAN: Dispositivo de una red o redes que están configurados como si estuviesen
conectados al mismo cable, cuando en realidad están localizados en un número diferente
de segmento de red.
WDM: Wavelenght Division Multiplexer, Multiplexor por división de longitud de
onda. En estos sistemas se transmiten varias longitudes de onda en forma independiente.
WAN (Wide Area Network): Una red de comunicación de datos separa
geográficamente e incorporando un gran número de usuarios. Una WAN a menudo
utiliza dispositivos de transmisión proporcionados por portadoras comunes. Un ejemplo
de Wan incluyen: ATM, Frame Relay, Red IP, X.25, etc.
93
94
BIBLIOGRAFÍA
1.- Hildeberto J. Aguilar y Roberto Linares y Miranda, "Sistemas de Comunicaciones
por Fibra Optic", Alfaomega, 1995.
2.- Paul E. Green, Jr, "Fiber Optic Networks", Prentice Hall, 1993.
3.- Howes and Morgan, "Optical Fibre Communications", John Wiley & Sons, 1980.
4.- Alonso & Finn, "Campos y Ondas, Vol. II", Addison-Wesley Iberoamericana, 1987.
5.- Alonso & Finn, "Fundamentos Cuánticos y Estadísticos, Vol. III", Addison-Wesley
Iberoamericana, 1976.
95
ANEXO A (LABORATORIO DE CONECTORIZACIÓN)
Antes de comenzar con el laboratorio de conectorización el alumno deberá saber que existen los siguientes métodos de conectorización:
Principales Técnicas de Conectorización
Conectorización Epóxica. (calor, ultravioleta y anaeróbico) Conectorización Mecánica Crimpeada. (con F.O. prepulida y sin
F.O. prepulida) Conectorización Mecánica Reutilizable.
Conectorización Tipo Empalme Mecánico. (MT-RJ)
ACTIVIDAD 1:
A continuación el alumno procederá a realizar un conector con el Método de conectorización Mecánica Reutilizable.
PASOS BÁSICOS DE CONECTORIZACIÓN
Preparación de la fibra óptica
1.- Introducir chaqueta en el cable de fibra óptica. 2.- Marcar la fibra para prepararla para la conectorización con una
regla adecuada.
2.1.- Pelar la cubierta con herramienta adecuada. 2.2.- Marcar y Cortar el kevlar según regla.
3.- Pelar el revestimiento de la fibra.
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Preparación del conector
4.- Colocar fibra óptica pelada en el conector sobresaliendo un
pequeño trozo.
5.- Colocar por detrás del conector el anillo de sujeción y apretar en su parte delgada y gruesa con herramienta adecuada.y atornillar
6.- Colocar la chaqueta al conector. 7.- Cortar el trozo de fibra que sobresale de la férula (polímero,
cerámica, metálica) con lápiz zafiro o herramienta adecuada.
Pulido del conector
8.- Pulir el conector con lija adecuada con movimientos suaves, circulares y en 8 en una mesa lisa y sin ejercer presión al conector.
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ACTIVIDAD 2:
El alumno procederá a certificar la calidad del pulido con el uso adecuado del Microscopio óptico.
1.- Observar núcleo con microscopio, teniendo en cuenta que el núcleo debe verse bien pulido y ojalá blanco.
2.- Pulir hasta lograr que el núcleo se vea limpio y blanco.
Vistas de Pulido con Microscopio.
Notas: 1.- La forma de realizar un conector ST es la misma si estamos
utilizando fibra monomodo o multimodo, y si el coenctor es SC el procedimiento es similar sólo que debemos utilizar herramientas para
el conector SC. 2.- Para los conectores con F.O. prepulida es recomendable un buen
corte con herramientas de precisión y luego la limpieza de la fibra.
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3.- En la conectorización mecánica sin F.O. prepulida es
recomendable un buen pulido.
ACTIVIDAD 3:
CONECTORIZACIÓN EPÓXICO
A comienzos de la década de los 80, los pioneros en la industria de interconexión desarrollaron un método básico para unir un conector a
un tramo de cable de fibra óptica. Dicho método consistía en el uso de un epóxico aplicado a la fibra con una torunda de algodón o un
palillo de dientes. La fibra revestida se insertaba dentro del conector, el epóxico curaba, la fibra se separaba y, finalmente, se realizaban
unos cuantos pasos de pulido para suavizar y aplanar la fibra (en relación con el extremo del conector). El tiempo que tomaba efectuar
esta labor variaba entre 15 y 20 minutos por conector.
Aún hoy en día se emplean métodos similares. Los epóxicos se han refinado, se ha facilitado el método de aplicar el epóxico y se han
optimizado las películas/herramientas de pulido. Adicionalmente, se han desarrollado múltiples métodos de terminación y diseños de
conectores para instalarse en un cable de fibra en pocos minutos.
Investigar los pasos básicos del Método de conectorización Epóxica mediante calor, ultravioleta y anaeróbico
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ANEXO B (LABORATORIO DE EMPALME)
ACTIVIDAD 1:
A continuación el alumno procederá a realizar un empalme por fusión
siguiendo los siguientes pasos:
Procedimiento General para Empalmar por Fusión
Preparación de las fibras ópticas
1.- Corte de las fibras a empalmar con cuchillo de precisión o herramienta adecuada.
2.- Limpieza de las fibras con toallas y alcohol isopropílico u otra solución adecuada.
3.- Colocar en una de las fibras el protector termoretráctil que protege al empalme una vez fusionado.
4.- Colocar las fibras a empalmar en el equipo de fusión, enfrentándolas cara a cara.
Procedimiento de ejecución del equipo
5.- Encender el equipo de fusión. 6.- Apretar botón de Prueba Automática de la empalmadora para
comprobar la limpieza y el corte de los conectores. En el caso que las fibras estén sucias o mal cortadas el equipo lo indica, deteniendo el
proceso hasta que se coloquen las fibras limpias, bien cortadas o bien colocadas.
7.- Apretar botón de Alineamiento Automático de los ejes de los
núcleos de fibra. 8.- Apretar botón de Fusión que encara los núcleos y lanza una chispa
eléctrica que permite fusionar las dos fibras y entregar un cálculo automático estimado de la pérdida del empalme.
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9.- Comprobación visual del empalme fusionado, sino se vé bien
fusionado volver a realizar nuevamente el procedimiento de empalme.
10.- Colocación de la funda termoretráctil o manguito en el lugar del
empalme fusionado y colocarlo en el horno para calentar la funda y así proteger el empalme.
Nota: Las precauciones más importantes que se deben tener cuando
se empalma por fusión son:
Nunca tocar y mirar los electrodos cuando se fusiona debido a la alta corriente que se genera en ellos.
La máquina empalmadora debe operar en ambientes secos y libres de humedad.
El lugar dónde se empalma debe estar libre de gases y polvo. El equipo debe tener una mantención periódica.
Observación: Los empalmes por fusión son bastante sensibles a las
condiciones ambientales tales como: variaciones de temperatura,
presión atmosférica y humedad.
ACTIVIDAD 2:
Realizar 3 empalmes por fusión anotando la pérdida óptica obtenida por cada fusión con el fin de promediar los valores y obtener así la
pérdidad promedio de un empalme por fusión.
Empalme fusión Pérdida óptica [dB]
1
2
3
Valor promedio [dB]
El valor promedio debe ser menor a 0.03 dB para considerarse un
empalme por fusión con pérdida aceptable.
ACTIVIDAD 3:
Investigar los pasos involucrados en la realización de un empalme
mecánico y su pérdida promedio en dB.
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ANEXO C (LABORATORIO DE OTDR)
ACTIVIDAD 1:
A continuación el alumno procederá a aprender y utilizar el equipo
OTDR con la finalidad de poder interpretar el gráfico asociado a cada medición de enlaces de f.o.:
Procedimiento de Medición con OTDR
Pasos para la utilización de un OTDR:
Preparar instrumento y cables.
Limpiar conectores de equipo óptico y fibra óptica.
Encender OTDR y mantenerlo un tiempo hasta que alcance la temperatura de trabajo.
Configurar el OTDR, programando los parámetros adecuados para
la fibra y distancia del enlace.
Conectar bobina de alzamiento (para sacar a la fibra de la zona muerta del equipo de aproximadamente 1km).
Conectar el cable de fibra óptica.
Encender el láser.
Ajustar resolución para que observemos toda la fibra óptica bajo ensayo.
Medir y analizar la atenuación en todas las discontinuidades, empalmes, conectores y fibra en general, con el fin de chequear
que los valores entregados se encuentren dentro del rango aceptado. Si algún valor se encuentra fuera del rango tolerado
reparar el punto si fuese necesario.
Medir la fibra en ambos sentidos para después poder promediar las atenuaciones en los puntos importantes.
Grabar los datos para luego presentar un informe de la
certificación del enlace conforme a especificaciones técnicas.
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ACTIVIDAD 2:
Realizar 5 mediciones de pérdida de enlace de f.o., utilizando un medidor de pérdidas ópticas para corto alcance. Esto también servirá
para verificar continuidad del enlace óptico.
Medición Pérdida óptica del enlace [dB]
Distancia [km]
Longitud de onda [nm]
1
2
3
4
5
Comparar la pérdida óptica medida con la pérdida óptica teórica del
enlace de f.o..
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ACTIVIDAD 3:
Investigar porqué se producen y cómo detectar las reflexiones
fantasmas en un OTDR.
