Redes de Banda Ancha

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Redes de Banda Ancha

Fibra Óptica

• Características generales.

• Conceptos básicos.

• Pérdidas en las fibras.

• Tipos de fibras.

• Fabricación.

• Cables.

• Conectores.

• Empalmes.

Elaborado por Renato González S


Características generales

• Desde 1870, el físico británico John Tyndal dio el

primer paso con su experimento.

• Más tarde, en 1880, Alexander Graham Bell

inventaría el fotófono; ; por medio del cual se

hacia posible transmitir voz a través de la luz.

• Sólo hasta la invención del Láser (1950)

sería

posible efectuar comunicaciones ópticas a

"grandes” distancias.

• Línea de transmisión fabricada con material

dieléctrico.

Elaborado por Renato González S


Características generales

• Su naturaleza dieléctrica les permite ser usadas

en ambientes muy contaminados

electromagnéticamente.

• Transporta la información en forma de rayos de

luz (puede o no ser visible).

• El intercambio de información a través de este

medio es posible explicarlo usando la teoría de

los rayos (óptica).

• La información se transporta en forma segura.

• Dada la alta frecuencia de la luz, los volúmenes

de información transportados son bastante

elevados.

Elaborado por Renato González S


Conceptos básicos

• Presenta simetría axial.

El core y el cladding son fabricados juntos como una única pieza de

silicio (no pueden ser separados)

Elaborado por Renato González S


Conceptos básicos

• Los conceptos más importantes a tener en cuenta

para efectuar una transmisión óptica son:

– Reflexión

Elaborado por Renato González S


Conceptos básicos

– Refracción

Elaborado por Renato González S


Conceptos básicos

– Ángulo de aceptación

Elaborado por Renato González S


Conceptos básicos

– Modos de propagación: Al resolver las ecuaciones de

Maxwell, para la fibra óptica se encuentra que la ecuación de

propagación de la onda tiene varias soluciones, que son función

entre otras variables del diámetro de la fibra. Cada solución se llama

modo. . Para nuestros propósitos, el modo simplemente indicará las

diferentes rutas que pueden tomar un conjunto de rayos de luz

dentro de la fibra. (Diferentes formas de vibración de las ondas de

luz).

Elaborado por Renato González S


Conceptos básicos

– Longitud de onda

– Ventana de transmisión

Elaborado por Renato González S


Conceptos básicos

• Pérdidas (Atenuación

y dispersión)

Elaborado por Renato González S


Pérdidas en las fibras

Atenuación: Es la pérdida de potencia óptica que se

da cuando la luz se propaga por la fibra; es medida en

dB/Km. Existe la atenuación intrínseca y la extrínseca.

• Atenuación:

– Atenuación intrínseca: (Scattering(

Scattering) Es la que se

ocasiona por defectos propios de los materiales (o

introducidos en el proceso de fabricación) con los

cuales fue construida la fibra. Atómicamente ocurre

por la interacción de las impurezas con la luz que

viaja a través de la fibra.

– Atenuación extrínseca: (macro bending) Es

producida por curvaturas dadas en la fibra, las cuales

se originan principalmente en la instalación de la

misma. También existe atenuación extrínseca dada

por micro curvaturas Elaborado por (micro

Renato González bending).

S


Pérdidas en las fibras

• La siguiente figura

muestra la

variación del

coeficiente de

atenuación con la

longitud de onda.

Elaborado por Renato González S


Pérdidas en las fibras

• Dispersión:

Dispersión: Se manifiesta

(modela) como el esparci-

miento de los pulsos de luz al

propagarse por la fibra.

Cuando los pulsos se

ensanchan tienden entonces a

solaparse, convirtiendo la

información en señales

indistinguibles (cambia 0’s por

1’s y biceversa).

Elaborado por Renato González S


Pérdidas en las fibras

– Dispersión cromática: Ocurre como resultado de los

diferentes rangos de longitudes de onda de las fuentes

(emisores de luz); cada uno de estos rangos viaja a velocidades

diferentes. Con la distancia, la variación en la velocidad de las

longitudes de onda causa la dispersión de los pulsos de luz en el e

tiempo. (Este tipo de dispersión tiene especial interés en las

fibras mono-modo).

modo).

– Dispersión modal: Se presenta en las fibras

Se presenta en las fibras multi-

modo, y es causada por la llegada en diferentes

instantes de tiempo de la información, produciendo

dispersión. La dispersión limita las velocidades

(capacidades) de transmisión de las fibras ópticas.

Elaborado por Renato González S


Tipos de fibras

• Los rayos de luz pueden ingresar a una fibra óptica y propagarse en

estado estable de muchas formas, llamadas modos; cada modo

porta una porción de luz.

• Generalmente el número de modos en una fibra es una función de

la relación entre el diámetro del core, , la apertura numérica y la

longitud de onda.

• De esta forma, existen fibras mono-modo modo y multi-modo.

modo.

Elaborado por Renato González S


Tipos de fibras

• Single Mode (SM) Fiber: Únicamente permite una forma

de transmisión (propagación) para los rayos de luz a

través de ésta. Para estas fibras el tamaño típico del

core es de 8.3 µm. Son usadas cuando las pérdidas

permitidas no son muy altas y cuando se requieren

velocidades de transmisión altas.

• Multi Mode (MM) Fiber: Permite más de una forma de

vibración para la propagación de la luz. El tamaño del

core oscila entre 50 µm y 62.5 µm; son muy usadas para

aplicaciones de cortas distancias y con requerimientos

bajos de anchos de banda; el costo de sistemas con

fibras MM es más bajo debido a que los empalmes se

hacen menos exigentes y las fuentes no tienen que ser

muy coherentes (LED´s).

Elaborado por Renato González S


Tipos de fibras

• Ambos tipos de fibras actúan como medio de transmisión para la luz, l

pero operan de formas distintas, tienen diferentes características as y

aplicaciones.

• Las fibras también pueden ser clasificadas por el perfil de su índice í

de

refracción, algunas de estas son:

– Fibra Multimodo de índice escalón (step(

Index):

Elaborado por Renato González S


Tipos de fibras

– Fibra Monomodo de índice escalón (step(

Index).

Elaborado por Renato González S


Tipos de fibras

– Fibra Multimodo de índice gradual (graded(

Index).

• Su Índice de refracción del núcleo varía en función de la distancia al eje.

• Es importante anotar que la propagación monomodo sólo se presenta en

las fibras de Índice escalón. Por tanto no existe una fibra monomodo de

índice gradual (sólo se consideran para casos académicos).

Elaborado por Renato González S


TIA-598

598-A A Fibra Óptica Código C

de Colores Estándares

1 Azul

2 Anaranjado

3 Verde

4 Café

5 Gris

6 Blanco

7 Rojo

8 Negro

9 Amarillo

10 Púrpura P

11 Rosado

12 *Azul Marino

*Para más m s de 12 fibras los colores son repetidos cada 12 fibras.

Elaborado por Renato González S


COMPARACIÓN CON LOS CABLES COAXIALES

Longitud de la Bobina (mts(

mts)

Peso (kgs(

kgs/km)

Diámetro (mm(

mm)

Radio de Curvatura (cms(

cms)

Distancia entre repetidores (Kms(

Kms)

Atenuación n (dB(

/ km) ) para un Sistema

de 56 Mbps

F i b r a Ó p t i c a

2000

190

14

14

40

0.4

C o a x i a l

230

7900

58

55

1.5

40

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Redes de Banda Ancha

Unión de Fibras

A menudo es necesario unir fibras ópticas para :

Extender la longitud de un tendido

Unir un cable con mayor cantidad de fibras a dos o más cables con n menor cantidad de

fibras

En caso de fallas

Se emplean tres métodos para realizar uniones :

1.- Empalme por fusión

2.- Empalme mecánico

3.- Conexionado

Elaborado por Renato González S


Redes de Banda Ancha

Conexionado

Los conectores instalados de fábrica pueden comprarse como “jumpers” o

“pigtails”

Un pigtail es una fibra con un conector en una terminación y con fibra desnuda

en la otra. Se lo empalma por fusión con una fibra desnuda permitiendo así

que esta sea conectorizada.

Un jumper es una fibra con conectores en ambas terminaciones.

Cuando hay varias fibras que deben ser conectorizadas es común instalar todos

los conectores de fibras en un panel único llamado “patch panel”. . Luego se

utilizan cables jumpers para conectar los equipos terminales al panel de

conexionado-

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CONNECTOR INSERTION/RETURN LOSS SPECIFICATIONS

Connector

ST

FC

SC

FC/APC

SC/APC

Insertion Loss

< 0.50dB

< 0.35dB

< 0.35dB

< 0.35dB

< 0.35dB

Typical Return

Loss

> 50dB

> 50dB

> 50dB

> 60dB

> 60dB

Elaborado por Renato González S


Elaborado por Renato González S


Elaborado por Renato González S


Elaborado por Renato González S


Conectores

• Hay muchos tipos de conectores . El que

se use depende del equipamiento y la

aplicación

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Tipos de Conectores

Elaborado por Renato González S


Tipos de Conectores

Elaborado por Renato González S


Tipos de Conectores

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Tipos de Conectores

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Tipos de Conectores

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Jumpers de Fibra: Uso, cuidado y Mantención

• Mantener todos los conectores limpios.

• Limpie el conector con un pañueloa de papel con

alcohol isopropylico, y luego con uno seco.

• No toque el conector antes de la instalación.

• Respete al radio mínimo de curvatura 30 mm

(1.2 inch), durante el manejo y la instalación.

Elaborado por Renato González S


Redes de Banda Ancha

Cálculo de Pérdida de Enlaces

La pérdida del enlace o presupuesto de perdidas (lost(

budget) es la

suma de todas las pérdidas en el trayecto óptico

Se define al presupuesto de pérdidas como la pérdida tolerable máxima m

para obtener un nivel de rendimiento determinado.

Se permiten hasta 90 mtrs de fibra para loops + 10% para variaciones

debido a los tendidos.

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Redes de Banda Ancha

Cálculo de Pérdida de Enlaces

Paso 1 : Calcular la pérdida de la fibra óptica

Pérdida típica a 1310 nm = .35 dB/km

Pérdida típica a 1550 nm = .25 dB/km

Paso 2 : Calcular la pérdida de los empalmes por fusión.( 0.01-0.05

0.05 dB)

Paso 3: Calcular la pérdida de los empalmes mecánicos (0.5 – 1 dB)

Paso 4: Sumar las pérdidas de los acopladores ópticos.

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Redes de Banda Ancha

División Optica del Enlace mediante el uso de un Acoplador Optico

Paso 1 : Calcular la pérdida de la fibra óptica

Pérdida típica a 1310 nm = .35 dB/km

Pérdida típica a 1550 nm = .25 dB/km

Paso 2 : Calcular la pérdida de los empalmes por fusión.( 0.01-0.05

0.05 dB)

Paso 3: Calcular la pérdida de los empalmes mecánicos (0.5 – 1 dB)

Paso 4: Sumar las pérdidas de los acopladores ópticos. ( ver cuadro)

Elaborado por Renato González S

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