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Mediciones de la fibra optica; Mediciones En la instalación de las redes PON

Pruebas durante la Instalación

 Las tres principales pruebas ópticas a desarrollarse durante la instalación de estas redes son:

  • Mediciones de la perdida de retorno óptico de manera bidireccional (ORL)
  • Mediciones de perdida óptica de los elementos de la PON de manera bidireccional.
  • Característica bidireccional del enlace punto a punto.

Las pruebas para realizar los tests mencionados requieren de los siguientes equipos de pruebas:

  1. Un medidor de pruebas de ORL , también conocido como un reflectómetro óptico de onda continua ( OCWR, Optical Continuou Wave Reflectometer ) ó medidor de reflexión.
  2. Equipos de prueba de pérdida óptica (OLTS – Optical loss test set) .
  3. Localizador visual de fallos (VFL), usado  para inyectar luz roja brillante en la fibra y permite ubicar los puntos de fallas, malos empalmes, cortes y curvaturas.
  4. Un Reflectómetro en el dominio del tiempo óptico (OTDR)
  5. Medidor de potencia de aislamiento de longitud de onda PON, que debe de ser capaz de medir  la potencia óptica del Burst de  ATM ó del Tráfico de subida de Ethernet  desde el ONT.

Idealmente la PON debe de ser medida correctamente después que cada elemento sea instalado

a) Mediciónes del ORL y Pérdida Óptica.. Debido a que la comunicación sobre la fibra es bidireccional, el ORL debe de ser medido en ambas direcciones. Usando un medidor de ORL o un conjunto compatible de pruebas de pérdida óptica (OLTS) a cada lado del enlace, el ORL debe de ser medido primero en un sentido luego en dirección contraria. Los OLTS actuales pueden ser usados para medir tanto el ORL como la pérdida óptica al mismo tiempo.Cuando se usa un OLTS, es importante recordar que el conjunto de prueba requiere una secuencia de dos mediciones, que se realiza en dos pasos :

  1. Los OLTs son primero referenciados  uno a otro utilizando sus fuentes  de luz individuales.
  2. Cada OLTS envía un valor de potencia calibrada desde su fuente de luz sobre la sección bajo prueba hacia el otro OLTS, que mide la potencia recibida y calcula la pérdida.

La recomendación ITU G.983.1 y G.984.2 permiten un máximo valor de ORL de 32 dB por enlace

Los medidores de ORL incluye una fuente y un medidor de potencia óptica para medir la potencia reflejada. Algunos OLTS pueden desarrollar esta prueba, haciendo innecesario la utilización de un ORL dedicado. Cada uno puede proveer un ORL total de todos los componentes, de un segmento del sistema.

Un setup tipico para una prueba integral entre la CO y el Terminal de acometida se muestra en la figura 13.

La calibración de un medidor de ORL debe de verificarse antes de realizar cualquier prueba, y recalibrarse si fuera necesario.

Medicon de la OL en la fibra optica

Fig 13: Medición del ORL en un solo sentido desde la C.O. hasta el Terminal de acometida
medicon bidireccional de la ORL en la fibra optica

Figura 13.b Prueba bidireccional del ORL desde la C.O. hasta el Terminal de acometida

La pérdida óptica es definida como la diferencia entre el nivel de potencia entre la fuente de transmisión y la potencia medida por el medidor de potencia. Las pérdidas de inserción (IL) es la pérdida de energía óptica resultante de la inserción de un componente o mecanismo en la ruta óptica.

La pérdida óptica total del enlace es la suma de los IL de los siguientes elementos:

  • Conector del OLT
  • Acopladores WWDM
  • Empalmes.
  • Atenuación de fibras.
  • Empalmes
  • Conectores del ONT
  • Cualquier conector malogrado

Cuando se diseña una red, se establece previamente la atenuación. Esto se realiza en detalle con el objetivo que el receptor reciba un nivel de potencia adecuado para tener un nivel libre de errores en la transmisión. La pérdida de un enlace toma en cuenta la potencia de transmisión y la sensibilidad del receptor, así como la perdida esperada de cada componente óptico en la red. La perdida de un enlace requerida para las PON, están basadas en la ITU-T Rec G.983, y es mostrada en la tabla 4

red de fibra optica-tabla de perdidas

Los splitter de la PON causan perdidas inherentes debido  a que la potencia de entrada es dividida en varios puertos de salida. La pérdida de los splitters depende del ratio de split y es aproximadamente 3 dB por un splitter 1×2. La pérdida se incrementa 3 dB cada vez que el número de salida se dobla. Para un splitter 1×32 se tendrá una perdida por el splitter de al menos 15 a 18 dB.

La figura 14 muestra los elementos típicos de una PON, que deben de tomarse en cuenta cuando se determine la perdida de un enlace. Esta PON tiene seis empalmes entre el OLT y el ONT.  La Tabla 5 muestra la pérdida del enlace estimada de manera teórica.

 perdidas en un enlace de fibra opticaFigura 14 : Pérdidas de los elementos en un enlace óptico

Tabla 5  Pérdida del enlace

perdida de enlace de fibra optica

En el cálculo mostrado del ejemplo, no se toma en cuenta las pérdidas por dispersión o cualquier otro efecto no lineal . Para el caso estudiado la pérdida acumulada será de 27.6 dB y el sistema será de clase C (mínimo 15 dB/ max. 30 dB) con 2.4 dB de margen .

Pueden darse pequeñas mejoras en algunos componentes, los efectos de esta mejora permitirá a la PON ubicarse en un enlace de clase B (mínimo 10 dB/Max 25 dB) con un pequeño margen.

La mayor pérdida es causado por la atenuación de la fibra y del splitter  en la región de los 1310 nm.

La pérdida puede ser obtenida usando de manera separada una fuente y un medidor de potencia óptica. Un OLTS básico consiste de una fuente y un medidor, mientras los OLTS  avanzado consisten de una fuente y un medidor de potencia combinados  en una sola unidad, que es sumamente útil ya que permite realizar pruebas bidireccionales automáticas y análisis de resultados automáticos.

Las siguientes consideraciones son importantes cuado se  selecciona un OLTS para aplicaciones PON:

  • Pruebas automáticas, reducen los tiempos de prueba y los riesgos del operador.
  • Un alto rango dinámico, permite medir componentes de alta atenuación, tales como los splitters) y/o incrementar la distancia de cobertura.
  • Tener integrado las facilidades de comunicación bidireccional entre los técnicos, mejora las pruebas de extremo a extremo.
  • La capacidad  de probar con doble ó triple longitud de onda (1310/1490/1550),.

Antes de conectar o realizar el empalme de los cables de fibra, debe de medirse la pérdida óptica de cada sección del cable. Una vez que todas la conexiones son realizadas, la perdidas punto a punto deben de ser medidas entre cada Terminal de acometida y el OLT. La pérdida total no debe de exceder la pérdida  teórica calculada del enlace, de otro modo, no se tendrá una transmisión libre de errores.

b) Caracterización del enlace

Durante el proceso de instalación, es importante asegurar que cada elemento se encuentre dentro o no exceda las especificaciones.  Esto puede asegurarse usando un OTDR.

A diferencia de un OLTS que caracteriza un lazo completo con dos equipos de medición, un OTDR provee el mapa detallado de todas las pérdidas que se presentan en el enlace, permitiendo a los usuarios localizar  y caracterizar cada elemento individual de un  enlace, incluyendo conectores, empalmes, splitters, acopladores y fallas.

La operación del OTDR ha sido ampliamente desarrollado en el capitulo de Mediciones de esta Web. Cada evento en el enlace ( es decir cada componente óptico o avería), que cause reflexión son graficados en la curva que nos muestra el OTDR.

Las fallas que pueden ser detectadas por el OTDR incluye:

  • Desalineamientos de la fibra
  • Incompatibilidad de fibras.
  • Fallas angulares
  • Suciedad de los conectores
  • Cortes de fibra
  • Macrodobladuras

Las macrodobladuras son eventos indeseables que sugerí a causa que las fibras son forzadas a tener curvaturas mayores a un radio mínimo y pueden ser fácilmente detectados por comparación de las pérdidas a 1310, 1490 y 1550 nm. Esto es así debido a que las macrodobladuras presenta  mayor perdida para longitudes de ondas mayores. El  OTDR que mejor observar las macrodobladuras es el que posee una longitud de onda de 1625 nm ( a mayor longitud de onda , mejor detección de macrodobladuras).

Otra importante consideración cuando en el uso de un OTDR es la zona muerta, Debido a que el detector del OTDR es muy sensitivo, y puede ser saturado por reflexiones fuertes, tal como el del conector de salida del OTDR o por el primer evento) en la red, si este evento es particularmente cercano al OTDR. Frecuentemente la zona muerta se ubica en el primer conector (el conector del OTDR). Desde que es imposible medir la pérdida dentro de la zona muerta, las pérdidas debido a los empalmes y conectores cercanos al punto de lanzamiento del OTDR no pueden ser determinado bajo circunstancias normales. Sin embargo, el uso de una caja supresora de pulso entre el OTDR y la fibra bajo prueba puede usarse para evitar este problema, la cula  contiene una longitud de fibra óptica que permite  que el primer conector así como los eventos que caen en la zona muerta puedan ser medidos dentro del enlace. Idealmente, la zona muerta del OTDR debe de ser tan corta como sea posible. Algunos OTDR tienen zonas muertas tan cortas como un metro  y una zona muerta de atenuación de cuatro metros.

Las pérdidas para el último conector de la fibra bajo prueba puede ser medido de la misma manera, mediante la conexión del supresor de pulsos en el último conector. El supresor de pulso permite al OTDR comparar el nivel de retrodispersión antes y después del evento y de esta maneracalcular la pérdida del conector.

La caracterización del enlace  PON usando el OTDR ha creado nuevos requerimientos en los OTDRs. Tales como :

  • Una zona muerta mucho mas corta para detectar el Terminal de acometida cercano al ONT.
  • Un rango dinámico para poder atravesar la perdida del splitter . Se requiere un OTDR optimizado.
  • El OTDR deberá de ser capaz de ver a través del splitter, distinguiendo entre la pérdida de splitter (aproximadamente 17.5 dB , para un splitter 1X32,  y el extremo de la fibra, para caracterizar el enlace completo.
  • Se requiere de una alta resolución  para caracterizar los eventos cercanos

Para las pruebas en la PON los OTDR deben de ser capaces de realizar pruebas en tres longitudes de ondas (1310,1490 y 1550 nm) y si es posible en una cuarta longitud de onda (1625 o 1650 nm) para deteccion de macrodobladuras. Sin embargo, una prueba  a 1550 nm es considerado adecuado para cubrir la región de de los 1490 nm. Al mismo tiempo es concocido que la atenuación a 1490 nm es aproximadadmente 0,02 dB mayor que la de 1550 nm,  esto es así para la últimas fibras, especialmente la fibra G.652.C de bajo pico de agua. Sin embargo, esto puede ser cuestionable para las fibra antiguas (primeros años de los 90 y anteriores) cuando la G.652.C no existía y cuado el interés  por el pico de agua era mínimo (1383 nm en la bada E).  En muchos casos, la amplitud y el ancho del pico de agua era  mayor de lo que hoy es común encontrar. Otra razón para probar  tanto en los 1490 y los 1550 nm esta basado en la realidad que cada una de esta longitud de onda, transporta diferentes tipos de servicio.

Un nuevo tipo de OTDR  optimizado para las  PON  usa 1650 nm de longitud de onda par el servicio de localización de averías. Este tipo de OTDR tiene un puerto dedicado para probar a 1650 nm y usar un filtro para rechazar todas la señales no deseadas (1310 nm y 1490 nm y 1550 nm) que pueden contaminar la medidas del OTDR. Solamente la señal de OTDR de 1650 nm le es permitido pasar a través del filtro, generando una medición precisa del OTDR. Este tipo de OTDR no interfiere con los láser transmisores porque la longitud de onda de 1650 nm es compatible con la recomendación ITU-T L41 ( El mantenimiento de longitudes de onda de fibras que transportan señales). Esta recomendación sugiere uno 100 nm de diferencia entre la longitud de onda usado por el OTDR en el servicio del mantenimiento y la longitud de transmisión mas cercana (1550 nm). Paar pruebas en fibra largas o componentes de altas perdidas, un rango dinámico elevado es necesario, además cuando se caracterice un elemento discreto, un pulso corto es frecuentemente requerido. Estos dos requerimientos se contradicen ya que un pulso largo provee un mayor rango dinámico, mientras un pulso corto que viene con una potencia baja limita el rango dinámico.

El software de análisis del OTDR debe de permitir localizar todos los posibles tipos de eventos, tales como:

  • Reflexiones, causados por conectores, cortes de fibra y terminaciones.
  • Pérdidas causadas por empalmes y macrocurvaturas.
  • Ganancias, causadas por imperfecciones de alineamientos del núcleo ó diámetros diferentes.

Un buen OTDR debe de ser capaz  de mostrar todos los tipos de eventos sobre la traza para permitir hacerlo fácilmente identificable al usuario, debe también proveer una lista de eventos en una tabla de eventos.

 

 

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