Medidas Opticas f.o.con Modulos Oct12

8/20/2019 Medidas Opticas f.o.con Modulos Oct12

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Introducción a las Mediciones de FibraÓptica

Autores:Autores:Ing. GuzmIng. Guzmáán Moratorion Moratorio

Ing. Ricardo MazzeoIng. Ricardo MazzeoIng. MartIng. Martíín Ayerzan Ayerza


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Capítulo 1

*Concepto de atenuación*Unidades de Medidas:

decibel/decibel-miliwatt

Tx

Rx

dB

0 dBm

dB

Pérdida

-xdBm

dB


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Longitud de onda

Se define la longitud de onda (λ) como la distanciaque recorre el pulso mientras una partícula delmedio que recorre la onda realiza una oscilacióncompleta.λ = v/f, siendo v la velocidad de la luz en el medioy f la frecuencia utilizada.


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Atenuación

La atenuación de una señal es una característica decalidad muy importante para la evaluación de unenlace de fibra óptica (cable y accesorios de red).Es la pérdida de potencia sufrida por la señal alrecorrer el enlace y tiene dependencia con lalongitud de onda de la luz que se trasmite.Por lo tanto la medición de atenuación del enlacedebe realizarse en las diferentesλ en las cualestrabaje el mismo, por ejemplo 1310 nm, 1490 nm,1550 nm.


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nm

α

850 1310

0.75

3

1550

Pérdidas debidas a:

Raylegh- Absorción IR

Absorción OH-

λ

dB/km

Longitud de onda

atenuación

Pérdida total

Atenuación y Long. de Onda


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El decibel

La unidad de medida de la señal de la luz es elmiliwatio mw, sin embargo la forma de medidamás conveniente es utilizar el decibelio (dB). Es launidad más común en el campo de la electrónica para la determinación de perdidas o ganancias deun sistema y poder realizar gr á ficas en escalasreducidas. Es una relación de potencia consideradaen forma logarítmica. Es una unidad de medidaadimensional y relativa (no absoluta) pues el dBrelaciona la potencia de entrada y la potencia desalida en un circuito.


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Perdida de LuzEn la mayoría de las aplicaciones de las fibras

ópticas la potencia de la luz de salida será siempremenor que la entrada a dicha fibra.Por lo tanto el valor de dicha Ganancia de potenciaserá siempre negativo.Esta Ganancia puede ser considerada como perdidade Luz : L(dB)= -G(dB)donde L

(dB)= 10log(Pot. Entrada/Pot. Salida)

La perdida de luz se usa par especificar a laatenuación de una fibra óptica.


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Perdida de LuzEjemplo:

Potencia de salida de un generador de luz a laentrada de una fibra óptica es 0,1mWPotencia de salida de una fibra óptica :0,05mw

Utilizando la fórmula :L(dB)= 10xlog(0,1mw/0,05mW)=3dB

Por lo tanto la perdida de potencia en esa fibra esde 3 dB


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El decibel miliwatt (dBm)Dado que el dB es una medida relativa, cuando es

necesaria una medició

n absoluta de potenciaó ptica, por ejemplo la que emite un laser, se utilizael dBm, es decir se toma como referencia(0 dBm) a 1 mw.El dBm es una relación logarítmica entre la potencia de medida y una potencia de referencia de1 mW: P(dBm)=10xlog(Potencia/1mW).


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El decibel miliwatt (dBm)En el ejemplo anterior la potencia que suministra elgenerador es de 0,1mW lo cual equivale a – 10dBmP(dBm)=10xlog (0,1mw/1mW)=-10dBmLa potencia de luz recibida por el receptor es0,05mw lo cual equivale a –13dBmL(dB)=Pot generada(dBm)-Pot receptor(dBm)L(dB)=-10dBm-(-13dBm) = 3dBmPor lo tanto, las perdidas de potencia a través de lafibra son de 3dBm o de 3dB.Todas las medidas deben ser realizadas enmiliwatios o en decibelios pero no mezcladas


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Relación: % de perdida de luz - dBDel ejemplo es útil acordarse de que una pérdida de

3 dB equivale a un 50% de potencia perdida.Un pérdida de 10dB equivale a un 90% de potencia

perdida.


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Medidas de atenuación

El alto grado de calidad alcanzado en la actualidad por las fibras ópticas (ya contamos en Uruguay confibras por debajo de los 0.25 dB/km. de atenuación

para longitud de onda de 1550 nm), nos ha llevado adar mayor importancia a la medición de lasatenuaciones de empalmes, conectores y splitters.-


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Té cnicas de medición de atenuaciónPropósito

Atenuación de la fibra - (dB/km).

Atenuación en eventos (curvaturas), empalmes,

conectores intermedios, splitters - (dB).Atenuación total del enlace (dB) - inversión defibras.

Ubicación de eventos (curvaturas), empalmes,conectores intermedios, splitters, fallas.

Longitudó ptica (km) y continuidad del enlace.


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Té cnicas de medición de atenuaciónEquipos

• OTDR (ReflectómetroÓ ptico en el DominioTiempo)

• IOLM (IntelligentOptical Link Mapper)

• Medidor de Potencia(Powermeter)


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Té cnicas de medición de atenuaciónEtapas

La medición de atenuación se debe realizar en lassiguientes etapas:

• Inspección de cable: chequeo de continuidad – longitud – especificación del fabricante.

• Ejecución de la instalación del enlace: chequeo de

empalmes, conectores, splitters.


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Té cnicas de medición de atenuaciónEtapas

• Aceptación del enlace: reporte de Longitud,atenuación.

• Mantenimiento: localización de fallas.

• Operación: atenuación de conectores, enlace.


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Capítulo 2

Equipos Powermeter


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POWERMETER


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POWERMETER (Equipo de Potencia)Atenuación Total

Se utiliza para medir la atenuación total de unenlace de fibra

Consta de una fuente de luz y un medidor, que seconectarán en ambos extremos de la fibra a medir.

Además, la utilización del instrumento permiteverificar la inversión o no de las fibras de un enlace.


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POWERMETER (Equipo de Potencia)Atenuación Total


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Medidas de Potencia

¿Cuáles conectores se incluyen y cuáles no?

Cuando necesitamos medir la atenuación total de untramo o pérdida de potencia, debemos excluir lasatenuaciones producidas por los jumpers usados en lamedición.Para esto, antes de realizarla, debemos conectar lafuente de luz al medidor de potencia con los mismos jumpers y adaptadores que usaremos luego, y seguirestos pasos:


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Medidas de Potencia* Encendemos ambos equipos.

* Los ajustamos a CW (continuous wave-ondacontinua no pulsante).* Elegimos la longitud de onda deseada (el equipo debe

incluir, de ser posible, poder medir en tres longitudes deonda:1310 nm, 1490 nm, 1550 nm y 1625 nm.* Presionamos ahora en el medidor el botón ABS>REF para almacenar el nuevo valor de referencia.* Entonces, al desconectar los jumpers entre sí yconectarlos a la fibra bajo prueba obtendremos el valor de atenuación de la fibra.


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Medidores de Potencia


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Equipos de Potencia calibrados


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Medida de Potencia final


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Medida de Potencia final

En el esquema anterior aparece una‘Planilla

’debido a la no capacidad de almacenamiento dedatos por parte del instrumento.

Por lo tanto, se debe especificar la capacidad dealmacenamiento de mediciones del instrumento.


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Capítulo 3

Equipos OTDR:* Conceptos básicos* Interpretación de Medidas


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OTDRUn OTDR es un reflectómetro óptico en el dominiotiempo. Es un instrumento de medición que envía pulsos de luz, a determinada longitud de onda deseada(ejemplo 1310 nm, 1490 nm, 1550 nm, 1625 nm), paraluego medir sus reflexiones producidas a lo largo de laFO.Estos resultados, luego de ser promediadas las muestras

tomadas, se grafican en una pantalla donde se muestra elnivel de señal en función de la distancia.


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OTDRLuego se podrán medir las atenuaciones de los diferentestramos, atenuación de empalmes y conectores, atenuaciónentre dos puntos, etc.

También se utiliza para medir la distancia a la que se produjo un corte, o la distancia total de un enlace,o para identificar una fibra dándole una curvatura para

generar una fuga y observando en la pantalla delOTDR ver si la traza presenta un salto.


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OTDRMediciones de:

• Atenuación entre 2 puntos• Pérdida en empalme• Pérdida de conector

• Pérdida de splitter • Atenuación por tramo• Distancias a empalmes, cortes, tramos, etc.

• Reflectancia• Pérdida de retorno ORL (si lo incluye)


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OTDREl índice de refracción de la fibra se calcula como elcociente entre la velocidad de la luz en el vacío (Co) yla velocidad de la luz en el medio (V).n=Co/V, Co=3x108 m/s ; n>1

n1

n2

a a

b

Ley de Snell:n1.senaaaa = n2.senbbbb

I R

B


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OTDREn fibras ópticas se busca la reflexión total de formaque el haz de luz inyectado viaje por el núcleo.Esto se logra modificando n entre el núcleo y elrevestimiento.

nnucleo> nrevestimiento


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OTDREl OTDR aprovecha los fenómenos presentes en la F.O. para analizar y entregar un resumen detallado de lasituación.

• Dispersión de Rayleigh• Reflexión de Fresnel


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Dispersión de RayleighDebido a que el material de las fibras no es homogéneoy al estar sus partículas distribuidas aleatoriamente laluz tiende a dispersarse en todas direcciones.

La dispersión Rayleigh se produce cuando un pulsoviaja por la fibra y pequeñas variaciones en el material(no homogeneidad), como variaciones y

discontinuidades en el índice de refracción, causan quela luz se disperse en todas direcciones.


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Dispersión de Rayleigh

El fenómeno de pequeñas cantidades de luz que sereflejan directamente de regreso al transmisor sellama retrodispersión.


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Reflexión de Fresnel• Las reflexiones Fresnel ocurren cuando la luz que viaja por la fibra encuentra cambios bruscos en elíndice derefracción del material (ni) que pueden producirse enconexiones o roturas en los que existen espacios de aire.

Se refleja una gran cantidad de luz, en comparación conla dispersión Rayleigh. La intensidad de la reflexióndepende del grado de cambio en elíndice de refracción.

• La potencia reflejada esta dada por la siguienteformula: Pr = (n1-n2)2(n1+n2)2


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Reflexión de Fresnel

Se tiene pérdida de potencia Pr~4%


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OTDRUna porción de la inyección de una serie de pulsos

ópticos es retrodispersada y retroreflejada desde los puntos de la fibra donde el índice n cambia.

La intensidad de los pulsos que retornan es medido eintegrado como función del tiempo, y se muestra enla pantalla del equipo como función de la distancia dela fibra.


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OTDREl OTDR calcula distancias de acuerdo a la siguientefórmula:

Distancia = c.t/(n.2)

c = velocidad de la luz en el vacío (2.998x108 m/s)t = retraso de tiempo desde la emisión del pulso a la

recepción del mismon = índice de refracción de la fibra


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OTDR - diagrama


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OTDR - diagrama* El generador de pulsos alimenta al diodo láser,que convierte señal eléctrica a luz.* La función del acoplador es separar la señalenviada de la señal devuelta.

* La señal que pasa por el acoplador alimenta alfotodiodo detector, el cual convierte la señal ópticaa eléctrica.

* Posteriormente se realiza la conversión analógicaa digital de la señal.* Finalmente, luego del procesamiento digital el

resultado es enviado a pantalla.


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INTERPRETACIÓN DE UN OTDR


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Perdida enempalme

Reflexión yperdida enconector

Aparenteganancia en

empalme

Reflexión a lasalida de la fibra

Reflexión a laentrada a la fibra

y zona ciega

la pendiente de la linea es la atenuación en la fibra

POTENCIA

dB

DISTANCIA km

OTDR


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INTERPRETACIÓN DE UN OTDR El procesamiento digital enviado a la pantalla tambiénse refleja en una Tabla de Eventos como se muestra enlas siguiente figuras. Los campos que se muestran en lamencionada tabla son:• Simbología• N° Evento• Distancia• Pérdida• Reflectancia• Perdida acumulada• Tipo de Evento


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Capítulo 4

Equipos OTDR– Especificaciones


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Especificación de OTDR

• Rango Dinámico• Zona Muerta• Resolución

• Precisión• λ (longitud de onda)


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Especificación de OTDRRango Dinámico:

Es la especificación que determina la perdida ópticatotal que puede analizar el OTDR, es decir, la longitud

total del enlace de fibra que puede medir la unidad.Mientras más alto sea el rango dinámico, mayor será larelación señal / ruido, la traza será mejor y mayor será la

distancia que puede analizar el OTDR.


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Especificación de OTDR


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Especificación de OTDRDefiniciones de Rango Dinámico:

• Un método de determinar el rango dinámico (aprobadoy avalado por el IEC 61746) es tomar la diferencia entre

el punto extrapolado de la traza de retroesparcimiento próxima al final de la fibra (tomada en la intersecciónentre la traza extrapolada y el eje de potencia) y el nivel

superior del ruido de fondo hacia ó después del final dela fibra. Este nivel superior del ruido de fondo vienemarcado por el ruido interno del equipo.


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Especificación de OTDREl nivel superior de ruido se define como el límite

superior de un rango que contiene al menos el 98% detodos los puntos de datos del ruido.

El nivel se expresa en decibelios (dB).Esta medida se realiza dentro de un periodo de 3minutos para el promediado.


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Especificación de OTDRSe dan otras definiciones de los rangos dinámicos por

diferentes fabricantes, lo cual hace muy difícil losvalores de comparación.


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Especificación de OTDR• El RMS (Valor cuadratico medio) tambié n nombrado

rango dinámico SNR=1 es la diferencia entre el puntoextrapolado de la traza extrapolado pr óxima a la fibra (tomada en la intersección entre la traza extrapolada y el

eje de potencia) y el nivel de ruido RMS. Se puedecomparar este valor a la definición IEC 61746 mediantela resta de 1.56 dB del rango diná mico RMS si el ruido

es gausiano.


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Especificación de OTDREl SNR es la relación entre la señal que se refleja de

vuelta y el nivel de ruido. Es función del ancho de pulso, puntos de muestreo, distancia de medición, número decálculo de muestreo, etc.

Por ejemplo, a mayor ancho de pulso, mayor potenciaretroreflejada, obteniendo un SNR mayor (mejor) y

mejor Rango Dinámico.


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Especificación de OTDR• Detección de final

El rango dinámico de la detección de final es ladiferencia en un sentido entre el máximo de unareflexión Fresnel del 4% al comienzo de la fibra y el

nivel de ruido RMS. Este valor es aproximadamente 12dB más alto que el valor IEC.

• Otros.


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Especificación de OTDRRango Diná mico:

Un buen método empírico es seleccionar un OTDR cuyorango dinámico sea de 8 a 12 dB mayor que la pérdida

máxima que se vaya a encontrar en cualquier tramo de lared.


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Especificación de OTDRUn OTDR monomodo con un rango dinámico de 38 dB

posee un rango dinámico utilizable de alrededor de 30dB.

Red Transporte: Asumiendo que existe una atenuaciónde fibra ordinaria de 0,20 dB/km a 1550 nm y empalmescada 2 km (pérdida de 0,1 dB por empalme), una unidad

como esta podrá certificar con precisión distancias dehasta 120 km.


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Especificación de OTDRZona muerta de reflexión o de evento:

Estas zonas muertas se originan a partir de eventos dereflexión (conectores, empalmes mecánicos, etc.) a lolargo del enlace, afectando a la capacidad del OTDR para medir con precisión la atenuación en enlaces más pequeños y diferenciar eventos en espacios cercanos,como por ejemplo conectores en paneles de conexiones,etc.


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Especificación de OTDRCuando la fuerte reflexión ó ptica de dicho evento

alcanza al OTDR, su circuito de detección se saturadurante un periodo de tiempo específico (convertido adistancia en el OTDR) hasta recuperarse y poder volver

a medir una vez más la retrodispersión de forma precisa.Como resultado de esta saturación, existe una parte delenlace de fibra tras el evento de reflexión que no puede“ver

”el OTDR, de aqu

íviene el t

érmino zona muerta.


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Especificación de OTDRLa zona muerta de reflexión representa la distancia

mínima entre el principio de un evento reflectivo y el punto donde un evento reflectivo consecutivo deber íaclaramente ser reconocido.


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Especificación de OTDREs decir, la zona muerta de reflexión es la distancia

entre inicio del evento y el punto situado a 1.5 dB del pico.


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Especificación de OTDRZona muerta por atenuación o no reflexiva:

Es la distancia mínima después de un evento reflectivodonde un evento no reflectivo (empalme) puede sermedido.


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Especificación de OTDREs la distancia entre el inicio del evento y el punto en la

curva de recuperación en el que el receptor ve un nivelde 0.5 dB comparado con el nivel normal de backscattering en la traza.


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Especificación de OTDRExisten 3 tipos de resoluciones:

• Resolución de Despliegue: La resolución de lectura esla mínima resolución del valor mostrado. La resolución

de cursor es la mínima distancia o atenuación entre 2 puntos mostrados ( valor típico 6[cm] ó 0.01[dB]).

• Resolución de Perdida: Se define como la mínimadiferencia de pérdida entre 2 niveles de ganancia.


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Especificación de OTDR• Resolución de Muestreo:

Es la distancia mínima entre dos puntos de adquisición,mientras menor es esta distancia mayor el número de

puntos de adquisición entonces mayor exactitud en lainformación obtenida y mejor la resolución.


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Especificación de OTDRDepende de:

• el ancho del pulso con que se mida (mayor ancho =mayor resolución), pero existe un número máximo de

muestras (en el orden de 16000 muestras por pulso).• el tiempo de adquisición o Nº de pulsos de luz

enviados. (2048, 32768 ó 261288, a mayor númeromayor definición).


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Especificación de OTDRPrecisión de Atenuación o Linealidad:

Es la linealidad del OTDR, expresada en dB/dB.Para explicar este concepto, supongamos que un OTDR

detecta una pé

rdida de 1 dB. Para una linealidad de 0,05dB/dB, la pé rdida registrada puede oscilar entre 0,95 dBy 1,05 dB. Para una pé rdida de 20 dB y la misma

linealidad, el registro puede variar entre 19,0 dB y 21,0dB.


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Especificación de OTDRPrecisión de Distancia:

La precisión de medición de distancia depende de lossiguientes par ámetros:• Índice de grupo: Elíndice de refracción se refiere a unú

nico rayo en la fibra, elíndice de grupo se refiere a lavelocidad de propagación de todos los pulsos de

luz en la fibra.• Error de tiempo base: Este se debe a la imprecisión delcuarzo, el que puede variar desde 0.0001 hasta 0.00001 .Para tener una idea del error de distancia, se tiene quemultiplicar este valor incierto por la distancia medida.


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Especificación de OTDRLongitud de onda:

La atenuación de fibras ópticas varía con la longitud deOnda, por lo que el equipo debe poder realizar las medidasa la longitud de onda en que se quiera transmitir. (1310,

1490, 1550 o 1625 nm).

í


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Cap tulo 5Equipos OTDR:

* Parámetros de Medición* Aná lisis de Eventos


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Parámetros de medición de OTDR• λ (longitud de onda)

• Coeficiente de dispersión• Indice de refracción de la fibra• Rango de medición en Km

• Monomodo, multimodo• Ancho de pulso• Tiempo de Adquisición


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Parámetros de medición OTDR

• Longitud de onda:Para la medición se deben seleccionar las ventanas olongitudes de onda en la que estará en servicio elequipo de transmisión.

Los valores más bajos de atenuación total de unenlace en buen estado se darán para longitud de ondade 1550nm


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Parámetros de medición OTDRdB/km

nmλ

α

850 1310 1550

1er Ventana 2da Ventana 3er Ventana


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á ó


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Parámetros de medición de OTDR• Coeficiente de dispersión• Rango de medición en Km• Fibras Monomodo o multimodo.

Se deben establecer estos parámetros en función deltipo de fibra, parámetros del cable dados por elfabricante y longitud aproximada del enlace.

á d d ó


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Parámetros de medición OTDR• Ancho de pulso:

El OTDR funciona emitiendo pulsos de luz repetidoscon una duración igual cada uno. El ancho de pulso

controla la cantidad de luz inyectada en una fibra. Laelección del ancho de pulso adecuado es básica paraobtener los mejores resultados de una medición. Escogermal un ancho de pulso para una determinada distancia puede hacer que se pierda de vista eventos en la traza.

P á d di ió OTDR


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Parámetros de medición OTDR• Ancho de pulso:

El ancho de pulso está ligado con la resolución de lamedición y el rango dinámico.

Un ancho de pulso corto brinda alta resolución y cortaszonas muertas pero menos rango dinámico.Un ancho de pulso largo brinda alto rango dinámico pero menos resolución y largas zonas muertas.


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P á t d di ió d OTDR


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Parámetros de medición de OTDR• Tiempo de Adquisición

Dentro del rango de tiempo de adquisición se encuentrael modo Tiempo Real que permite una visualización

r á pida de la traza y chequear continuidad del enlace.Esta modalidad es utilizada también para el chequeo deuna fibra a cortar en un cable en servicio, dándole una

curvatura y visualizando una atenuación en la pantalla.

M di ió


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MediciónExisten 3 maneras de configurar un OTDR:Automá tica: El usuario simplemente deja que el OTDR seauto-calibre, y acepta los par á metros calculado por este.Semi-automá tica: Un usuario con mayor experiencia puede dejar que el OTDR se autoconfigure, analice losresultados, y luego cambiar algunos de los par á metrosmanualmente para optimizar la lectura.Manual: Un usuario experimentado puede no elegir laauto-configuración y darse el los par ámetros, basado ensu experiencia Algunos de los par ámetros a modificarson: el rango (distancia),índice de refracción, ancho del pulso, longitud de onda, etc.

Medición


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Medición• Eventos reflectivos: Ocurren cuando hay una

discontinuidad en la fibra y ocurre un cambioabrupto en elíndice de refracción de la fibra.

• Eventos no reflectivos: Cuando no haydiscontinuidad, pero existen perdidas. Estos songeneralmente empalmes y curvaturas en la fibra.

• Retrodispersión de la fibra en tramos continuos.

Medición


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MediciónBobinas de Lanzamiento y Receptora:

• La fibra de lanzamiento (o la receptora) es utilizadacuando el usuario desea medir el primer (o el último)conector de un enlace óptico.• Desplaza el primer conector más lejos de la zonamuerta del conector del OTDR.• Las longitudes pueden ir desde 50m de un patchcorda los 1000m.

Medición


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MediciónLas siguientes mediciones pueden ser efectuadas por un OTDR:Para cada evento: Perdida – Reflectancia – Localización.Para cada sección de la fibra: Largo de la Sección- Perdida de la Sección [dB] - Índice de Perdida dela Sección [dB/Km] - ORL (perdidaó pticadevuelta).

Para un sistema completo: Largo de la Conexión -Pé rdida del Enlace aprox. [dB] - ORL del Enlace(si dispone).

Perdida en un empalme


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S

OTDR A, ka B, kb

ka=kb= coeficiente de retroesparcimientoS= atenuación del empalme

Para una fibra idealdonde dos tramos defibra A y B seempalman obtenemosuna perdida igual a S.Como ka=kb y las fibras

son de idénticascaracterísticas la curvase ve en ese punto deempalme como unescalón descendente.



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S1

OTDR

A B

S1= S + ∆k

Como las fibras en lavida real nunca tienenidénticas característicasde dispersión, se da porlo tanto que la potenciaretroesparcida de unempalme medido conOTDR es la suma de laatenuación real S más la

diferencia de ladispersión de las fibrasempalmadas ∆k.

∆k S



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S2

OTDR

B A

S2= S - ∆k atenuación del empalme

Al medirlo en el sentidoB-A obtenemos una perdida igual a S2. Esevalor S2 es igual al valorde atenuación real S

menos la diferencia endispersión de las fibrasempalmadas ∆k.

S- ∆k



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S2

OTDR

B A

S2= S - ∆k atenuación del empalme

Puede darse que elescalón se muestre haciaarriba en el gráfico delOTDR, eso no indica queexista ganancia de

potencia , el valor delempalme mantiene lamisma ecuación anterior.S

- ∆k

Perdida de empalme


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Perdida de empalmePara obtener el valor correcto de la pérdida del

empalme se deben tomar en cuenta las dosmedidas obtenidas en cada sentido y hacer suvalor promedio.

Por lo tanto el valor de pérdida en ese punto es :Semp = (S1+ ∆k +S2 - ∆k )/2

Semp = (S1+ S2 ) / 2

Perdida de empalme


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Perdida de empalmeTabla de Análisis Bidireccional

Perdida de empalme


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Perdida de empalme


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Perdida de empalme


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Perdidas por Microcurvaturas


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Perdidas por MicrocurvaturasLas pé rdidas por microcurvatura se producen cuandose somete a la fibraó ptica al aplastamiento (porejemplo instalación interna por grampeado), lo cualhace que los haces de luz logren escapar del núcleo porsuperar elángulo má ximo de reflexión total interna.

Pé rdida por Macrocurvaturas


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d da po ac ocu vatu asLas pé rdidas por curvatura se producen cuando ledamos a la fibraó ptica una curvatura excesiva (porejemplo en la instalación interna en quiebre de pared),la cual hace que los haces de luz logren escapar del

núcleo por superar elá ngulo máximo de reflexióntotal interna.

Perdidas por Macrocurvaturas


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p

La visualización en OTDR es semejante al producido por un empalme.De producirse una variación en la atenuación con lalongitud de onda significa que se está en presencia demacrocurvatura (a mayorλ mayor atenuación).Esto permite en los nuevos OTDR identificar lasmismas.

Microcurvaturas - Macrocurvaturas


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La visualización de estos eventos se puede lograrutilizando un VFL (Localizador Visual de Fallas).

Estos eventos se pueden generar tambié n en una caja

de empalme lo que se podr ía asociar en una primerainstancia al empalme propiamente dicho.


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Resultado obtenido para longitud de ondade 1550 nm


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8 x 0,1 dB de los empalmes. = 0.8 dB

4 x 0,5 dB de los acopladores = 2 dB

6 Bobinas. ( 2.5+ 4+0.7+1+3.5+3) dB x 0,25 dB/km =3,675 dBJumpers . 0.1 x 0.25 dB/km = 0.025 dB

TOTAL = 6.5 dB pérdida calculada del enlace.

Vista de la curva en el OTDR


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6.5 dBteórico

dB

km

E1 E2E3

E4

C

Cá lculo real con valores medidos OTDR E1 = 0.02dB , E2 = 0.04dB , E3 = 0.08dB, E4 = 0.05dB


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, , ,

C = 2 dB, E0-E1= 0.5 dB E1-E2 = 0.8 dB E2-C =0.15dBC-E3 = 0,2 dB E3-E4 = 0.70 E4-Fin = 0.6 dB.Total=4*0.1+0.02+0.04+0.08+0.05+2+0.5+0.8+0.15+0.2+0.7+0.6+Cn

TOTAL = 5.14+Cn = 6.54 dB

Cn = pérdida de dos acopladores = 1 dB.

ConclusionesS d d d ál l l l


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Se deduce de este cálculo que los valores promedio de atenuación de cada bobina es de 0,20dB/km mientras que el teórico era de 0,25 dB/km.Los valores de empalme estuvieron siempre pordebajo del valor estimado de 0.1 dB por empalme.La pérdida en el punto intermedio de conexión(puente en central ) dio una pérdida de 2 dB.La pérdida real es mayor que la pérdida teóricacalculada por lo que el enlace no es aceptable. Sedebe mejorar la pérdida del puente en el puntointermedio.

Capítulo 6


118/175

p

Medidas en Red FTTHEquipos IOLM


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Medidas de Atenuación en Red FTTH

Si se hicieran desde la central tendríamos la superposición de


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Trazo Real:Las ramas no son identificables !Zonas “invisibles” largas

Si se hicieran desde la central tendríamos la superposición demedidas de varias fibras luego del primer splitter.

IOLM – Intelligent Optical Link MapperInstrumento que realiza caracterización de un enlace


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Instrumento que realiza caracterización de un enlaceutilizando los mismos principios del OTDR. Sinembargo var ía la representación gr á fica de losresultados.

Es una aplicación optimizada para la caracterizaciónde redes FTTH. La aplicación puede ser utilizada conanterioridad o posterioridad a la activación de la red.Existen diferentes modelos según las longitudes deonda que disponga.

IOLM – Intelligent Optical Link MapperL li ió li i d di i l


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La aplicación realiza una serie de mediciones y lasintegra en una sencilla e intuitiva vista de enlace.La aplicación resume los resultados mediante unarepresentación lineal del enlace, mostrando cadaelemento con su posición, pé rdida y reflactanciaasociadas, así como el tipo de elemento.Puede incluir medida ORL del enlace. Necesita una fibra de lanzamiento menor que elOTDR. Muestra los valores de cada elemento y losevalúa en función de los mismos.

IOLM – Intelligent Optical Link MapperV t j IOLM


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Ventajas IOLM:• Menor tiempo de ejecución de medidaó ptica para caracterización del enlace. La estructura dered de FTTH de Antel define 2 niveles de splittersy con OTDR convencional se deber ía realizar 3medidas para cada longitud de onda con diferentesanchos de pulso para visualizar los distintoscomponentes de red. El IOLM realizaautomaticamente las 3 mediciones.• Interpretación r á pida del enlace.• Menor zona muerta.

INTERPRETACIÓN DE UN IOLM


124/175



125/175



126/175


127/175

Etapas de mediciónI ió


128/175

Inspección

InstalaciónAceptación

MantenimientoOperación.

1- Inspecció

n de cable - aceptació

nUna vez recibido el cable se realiza pruebas de


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patenuación y longitud óptica. Es una medida rápidacon OTDR de chequeo. Se realiza medición desdeun extremo solamente a una o varias longitudes deonda y se puede realizar medición en totalidad de

fibras del cable o muestreo.Se puede realizar la medición en tiempo real paraobtener resultados en menor tiempo.

Se puede realizar una inspección con VFL.

Se puede realizar medidas PMD.

2- Instalación de cable• Light Source – Power Meter


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g

• OTDR • VFL

•Microscopio

2- Instalación de cableDurante la instalación de cable y realización de


131/175

yempalmes se puede realizar medidas con OTDR para verificar atenuación de la fibra y verificaciónde empalmes realizados hasta el momento. Serealiza medición desde un extremo solamente o a

punta de cable la totalidad de las fibras. Lamedición se realiza a una longitud de ondasolamente. Se puede realizar medida de pérdida de

potencia y ORL. Se puede utilizar VFL eninstalaciones internas y para chequeo de empalmes.

2- Instalación de cableSe puede realizar inspección de conectores con


132/175

microscopio (por ejemplo incluido en el OTDR).• Conectores sucios/mala calidad• Un conector debe brindar una correcta alineación denúcleos de ambas fibras y contacto f ísico entre

ambas, si no lo hace aumenta la atenuación.• Si estas condiciones están dadas (buen conector), lafuente de falla es la suciedad en la conectorizacion.

• La suciedad es la culpable del 90% de las fallas delas redes FTTH.

2- Instalación de cable• Una simple partícula en el núcleo de la fibra causa


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incrementos de atenuación/reflexiones.

2- Instalació

n de cable• Cada vez que el conector es conectado, las partículasé


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en torno al conector se desplazan a través de lasuperficie del mismo colocándose en el núcleo de laferrula/fibra.• Partículas mayores a 5µ usualmente se destruyen

cuando se conectorizan creando partículas menores.• Las partículas grandes crean barreras (“air gaps”)que no permiten el contacto de los núcleos de los

conectores.

2- Instalació

n de cable• Las partículas menores a 5u tienden a incrustarse enf f f


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la superficie de la fibra, creando fallas irreparables(pits and chips).


136/175

2- Instalació

n de cable• Emisión de luz: Continua o modulada (2-3 Hz)Ti d fib ibl MM (M l i d )


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• Tipos de fibras compatibles: MM (Multimodo) ySM (Monomodo)• Potencia de salida: > 0,5 mW (-3dBm) en fibraó ptica SM

• Alimentación a bater ía• Dimensiones pequeñas

2- Instalació

n de cable• El VFL provee una luz visible roja @630 o 650nmS i t ñ l i l litt i t d


138/175

• Se inyecta señal sin el splitter, sin punto deconexión imposible su utilización en campo. Esnecesario un punto de medición.La continuidad del link o canaló ptico, no asegura que

la atenuación sea la correcta!!!

3- Aceptación de instalaciones• Light Source - Power Meter

ORL


139/175

• ORL• OTDR (caracterización del enlace)• PMD

3- Aceptación de instalacionesUna vez realizada una instalación de cables defibra óptica se debe proceder a reali ar las


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fibra óptica se debe proceder a realizar lasmedidas de verificación de los enlaces realizados(atenuación, ORL, dispersión por modo de polarización), para asegurar un funcionamiento

uniforme y satisfactorio de la red.Para ello se utiliza el OTDR, POWERMETER,ORL, PMD.

Procedimiento de Aceptación de enlace Punto a

PuntoEn redes Punta a Punto (redes de transporte) se


141/175

En redes Punta a Punto (redes de transporte) se

debe realizar la medición con Powermeter, PMDy OTDR del 100 % de la red en ambos sentidos.Es decir, se debe realizar medición de laatenuación total, dispersión por modo de polarización ycaracterización de traza (incluidolos empalmes, conectores), verificación de noinversión y PMD.

Procedimiento de medición con OTDR para

Aceptación de enlace en redes Punto a Punto1 1

Origen FinCable de Fibra Óptica


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Fibra n°1λ 1

O→→→→ E Fibra n°1λ 2O→→→→ E

Fibra n°1λ 2E→→→→ O

Fibra n°1λ 1

E→→→→ O

Promedioλ 1

O↔↔↔↔ E

Promedioλ 2

O ↔↔↔↔ E

123

…n

123

…n

... ...


Aceptación de enlace en redes FTTHLa red FTTH se comporta como red Punto a Punto


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en el sentido ONT a OLT. Sin embargo, secomporta como red Punto a Multipunto en elsentido OLT a ONT. En este sentido, la medicióncon OTDR del enlace se debe realizar únicamenteen sentido ONT a OLT para garantizar la mediciónde la traza correspondiente a la ONT en cuestión.La medición desde la OLT determinaría una trazaque incluye las trazas de todos los enlaces asociadosal puerto de la fibra a conectar en la OLT, lo cual sedebe a los niveles de splitters de la red.


Aceptación de enlace en redes FTTHLa medición con OTDR desde OLT servirá


144/175

únicamente para determinar los valores deatenuación de los empalmes ubicados entre lacentral y el primer nivel de splitter.

Procedimiento de Aceptación de enlace para

redes FTTHLa atenuación máxima soportada por un sistema


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GPON viene dada por la potencia máximagarantizada por la OLT menos la potencia mínimaque es capaz de percibir la ONT. El estándar GPONdefine diferentes tipos de láseres (medidos endBm).


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Procedimiento de Aceptación de enlace pararedes FTTHONT:


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ONT:

TIPO Sensibilidad Mínimadel receptor

A (sin splitter) -25B+ (splitter 1:32) -27

C (splitter 1:64) -26

Procedimiento de Aceptación de enlace para

redes FTTHGPON utiliza componentes electrónicos clase B+ yC d d l á i b d ó i 28 dB 31dB


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C donde el máximo budget óptico es 28 dB y 31dB.

Un sistema para asegurar un correctofuncionamiento con equipos láser B+ presenta una

atenuación máxima admisible de red igual a 28 dB.Asumiendo una atenuación de splitters y conectoresde 20 dB tendrá un alcance máximo de 20 kmaproximadamente.

• Medición END to END de la red desde OLT aCTO (salidas) en IL y ORL (en 1310, 1490 y

Aceptación de redes FTTH


149/175

CTO (salidas) en IL y ORL (en 1310, 1490 y

1550)• Medición OTDR desde CTO a DO• Medición de OTDR desde DO a NAP (entrada)

• Medición de IL en acometida desde el CTO ala RosetaÓ ptica.-Valores de aceptación IL


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personas (1 en central y 1 en CTO).• Se fija la fuente en la central y se mide todas lassalidas de la CTO.• Sin modificar la fuente en la central se repite lamedición con los restantes CTO asociados alsplitter de agregación.

Procedimiento de Aceptación de redesFTTH

-Valor de aceptación•Clase C IL35dB


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•Clase C, IL35dB•Clase B+, IL35dB

-Verificar la correcta asignación entre splitter deagregación y splitter de distribución.

CENTRAL ABONADO

Procedimiento de Aceptación de redes FTTH


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OLT DO

Splitter1:4

NAP

Splitter1:8

CTO

EmpalmeFusión

ONTROSETA

Acoplador +2 conectores

Aten(dB)

Dist (km))

Procedimiento de Aceptación de redesFTTH

ANTEL:• Realiza medición de atenuación y ORLdesde


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• Realiza medición de atenuación y ORLdesdeCTO (salidas) a OLT con Powermeter – 100%.• Realiza medición de caracterización de la trazadesde CTO (salidas) a OLT con OTDR – 1medida por splitter 1:8 en CTO.• Realiza medición de atenuación en la línea deacometida desde ONT a CTO con Powermeter.

Valores máximos de aceptación de redesAtenuación enlace: 28 dB

Empalme fusión : 0.1 dB valor promedio de


154/175

medición en ambos sentidos.Empalme mecánico: 0.75 dB

Conector : 0.5 dB por acoplador Bobina : 0,35 dB/km para 1310 nm

0,27 dB/km para 1490 nm0,25 dB/km para 1550 nm

0,28 dB/km para 1625 nm

Valores máximos de aceptación de redes

Splitter:


155/175

• 10xlog(1/N°salidas) dB• 3,5 dB por n (siendo n los niveles de 2 salidasdel splitter - 2n)

• Según el cuadro:

Umbrales de equipos

Umbrales de potencia de equipos:• Para la ONT, el umbral de recepción es de -28


156/175

, pdBm, por lo que este ser ía el límite inferior parafuncionar correctamente. El umbral de saturaciónes de -8 dBm, por lo que si le llega más potenciaque -8 dBm fallar ía.• Para la OLT, es seguro que son mejores que lasONT, o sea que funcionan con menor señal que

28 dBm y soportan más señal que -8 dBm antesde saturarse.

4- Mantenimiento de redAl producirse una falla en un enlace óptico sedetermina posible origen de falla (equipo o cable).


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En caso de falla de cable (rotura) se debe localizarla misma (por ejemplo desde ONT con OTDR a1625 nm) y proceder a reparación. Según tipo yubicación de falla es el procedimiento dereparación.

4- Mantenimiento de red en servicioEn caso que el nivel de potencia en ONT sea débil(pero hay continuidad de fibra), se debe localizar la


158/175

el origen de una atenuación nueva (por ejemplocurvatura o empalme mecánico), se realiza medidadesde ONT hacia CTO con OTDR a 1625 nm y

VFL.El OTDR con sistema de filtrado permite rechazarseñales no queridas (1310, 1490, 1550) que podr ían perturbar la medida OTDR. Esto asegura precisiónen las medidas OTDR para la longitud de onda1625 nm.

4- Mantenimiento de red en servicioEvita cualquier interferencia con el performance delenlace ó ptico, o con los transmisores láser de la


159/175

Central OLT.Este procedimiento se denomina troubleshooting.

.

5- Operació

nCuando se realice la configuración de enlace ópticoa través de uno o varios cables de FO se debe


160/175

realizar medidas de atenuación del enlace total,(cable y conectores). En caso de cuereada de fibrasde un cable, antes de realizar corte de las fibras se

procede a realizar curvaturas en ellas y realizarmedidas con OTDR desde acceso a red adecuado.Se verifica el corte de fibras asignadas. En caso de

FTTH el OTDR debe incluir filtro y realizar medidacon longitud de onda 1625 nm para no interferir conel servicio.

5- Operación de cableIdentificador de Fibra Activa• Identifica una fibraó ptica detectando


161/175

una señal ó ptica que está siendotransmitida a travé s de la fibramonomodo, no necesitando la apertura

de la caja de empalme. Se introduce lafibra en el FI aplicando una curvaturaleve que no genera atenuación.

Algunos FI indican la presencia ysentido del trafico así como también potencia relativa en la fibra.

Capítulo 8


162/175

PÉRDIDA DE RETORNO DE LA SEÑALOPTICAL REFLECTION LOSS (ORL)

ConceptoLa Pé rdida de Retorno de la Señal, expresada en dB,es una relación entre la potencia incidente y lapotencia reflejada de la luz hacia atrás (emisor) de un


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potencia reflejada de la luz hacia atr s (emisor) de untramo de red de FO (fibra, empalmes, conetores, etc)medida en una ubicación específica.

Concepto

Se expresa como:


164/175

ORL=10. log (potencia incidente/potencia reflejada)

No se debe confundir con la reflectancia que es usada para describir la reflexión en una interfaz a nivel decomponente, por ejemplo un conector.Reflectancia=10.log (potencia reflejada /potenciaincidente). Siempre es negativa.

Concepto

EnlaceFuente – Detector Fin enlace


165/175

óptico

Pinc Pref

de luz

(Cable FO - Conectores –

Empalmes – Spiltters)


166/175

Causas• Suciedad en empalmes, conectores.• Impurezas en la fibraó ptica, conectores.• ñ


167/175

Da os en conectores.• Problemas de alineación en empalmes, conectores.• Daños f ísicos en los tendidos de cable


168/175

Valores Std

Enlace:ORL mínimo = 32-35 dB


169/175

ORL std = 55 dB el std


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171/175

Consecuencias• La reflexión de propagación hacia atr ás retrasa laseñal original causando problemas en la etapa de

ó ó


172/175

modulaci n. Este fen meno es llamadointerferencia multitrayectoria (MPI). Lasreflexiones ocurren dentro de los amplificadoresó pticos, especialmente la interferencia por MPIcontribuye a la amplificación del ruido.•Velocidad limitada.•Imágenes fantasmas (video aná logo).

Unidades• La ORL se mide en dB y siempre es positiva yaque la potencia incidente es siempre mayor que lareflejada. Por ejemplo, si la interfaz de un sistema


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tiene una potencia incidente de 1µ w y una potencia reflejada de 1η w, la ORL es 30 dB.• Un alto valor de ORL implica menos potenciareflejada y así de éste modo mejor desempeño, porejemplo ORL = 50 dB es mejor que ORL = 30 dB

Etapa de medición de ORL• La ORL se mide en la etapa de aceptación delenlace antes de realizar conexión de equipos detransmisión pues de lo contrario el valor ORL


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contiene la señal reflejada y emitida por el equipo.

Etapa de medición de ORL• La reflexión es un fenómeno dependiente delsentido en el cual se mida, ya que la porción de luzreflejada var ía según el sentido en el cual viaje la


175/175

luz. Medir en forma BIDIRECCIONAL. NAP CENTRAL

CENTRAL NAPEn FTTH, los eventos reflectivos que se ubican

lejos del extremo en el cual estamos lanzando lamedición se ven también atenuados por lossplitters.

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