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Fibra óptica y redes FTTH
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Ing. OSCAR MAURICIO MANTILLA FRANCO
Instructores SENA
Contenido Temtico: Notacin Cientfica y los Decibeles (db). Historia de las Telecomunicaciones Elementos de un Sistema de Comunicaciones Longitud de Onda Ondas Electromagnticas Comunicacin en RF Modos de Transmisin Repaso Redes HFC Introduccin a los Sistemas de comunicaciones pticas Fibra ptica
Tipos de fibra, caractersticas, seleccin de cable, etc.
Caractersticas de los conectores Tipos de conectores
Contenido Temtico: Introduccin a los equipos de Medicin OTDR
Caractersticas
Funciones
Configuracin
Introduccin a los equipos de Empalme.
Caractersticas
Funciones
Configuracin
Notacin Cientfica
Para tener en cuenta !!!
103 = 10 x 10 x 10 = 1000 102 = 10 x 10 = 100
101 = 10 = 10 100 = 1
101 = 1/10 = 0,1 102 = 1/100 = 0,o1 103 =1/1000 =0,001
Ejemplo: Transformar a NC
- 25.000 Kg =
- 25.500 Kg =
- 14.000000.000 m =
- 300.000 Km/s =
Ejemplo: Transformar a NC
- 25.000 Kg = 2,5 x 104 Kg
- 25.500 Kg = 2,55 x 104 Kg
- 14.000000.000 m = 1,4 x 1010 m
- 300.000 Km/s = 3.0 x 105 Km/s
Ejemplo: Transformar a NC
- 0,001 g =
- 0,00101 g =
- 0,00000000025 m =
- 0,0105 m =
- 0,0000650 L =
Ejemplo: Transformar a NC
- 0,001 g = 1 x 103 g
- 0,00101 g = 1,01 x 103 g
- 0,00000000025 m = 2,5 x 1010 m
- 0,0105 m = 1,05 x 102 m
- 0,0000650 L = 6,50 x 105 L
Que es el Decibel (db)
Atenuacin
Historia de las Telecomunicaciones
Historia
El uso de la luz en las comunicaciones tiene un origen difuso en los inicios de la humanidad.
En muchas civilizaciones se indicaba la victoria en batallas mediante el envi de seales visuales, luz o humo.
Uno de las desventajas de estos sistemas es su baja velocidad de transmisin.
Historia
Elementos de un Sistema de Comunicaciones Un sistema de comunicacin, en forma general, est
constituido por los siguientes elementos bsicos:
FUENTE:
Es el que origina el mensaje,
-Voz humana.
-Una imagen de televisin.
-Un mensaje de texto.
Simplemente datos.
Esta se conoce como seal de Banda Base.
TRANSMISOR:
Convierte la seal de banda base en otra
seal, con caractersticas ms ptimas para
ser enviadas por el canal.
Tx Rx F T
SISTEMA
ESTIMULO
RESPUESTA (Seal)
CANAL DE COMUNICACIONES:
Es el medio de transmisin:
-Un alambre.
-Un Cable Coaxial.
-Gua de ondas.
-Fibra ptica
-Enlace de radio.
RUIDO/INTERFERENCIAS:
Son agentes extremos a nuestro sistema que aaden o
modifican la informacin que se est transmitiendo.
Esto puede ser causado por los equipos utilizados,
alambres, conductores, atmsfera, etc.
Tx Rx
R/I
C
RECEPTOR:
Procesa la seal proveniente del canal
y la transforma en banda base,
intentando eliminar la interferencia o
ruido introducido.
DESTINATARIO:
Es la unidad a la que se entrega el
mensaje
Tx Rx D R
La longitud de onda de una onda describe cun larga es la onda. La
distancia existente entre dos crestas o valles consecutivos es lo que
llamamos longitud de onda. Se encuentra medida en metros y se mide
respecto a la velocidad de la luz.
f
c
Longitud de Onda
Ondas Electromagnticas
BANDAS DE RADIO CORRESPONDIENTES
AL ESPECTRO RADIOELCTICO
NOMBRE DE LA BANDA FRECUENCIAS LONGITUDES DE ONDA
Banda VLF (Very Low Frequencies Frecuencias Muy Bajas) 3 30 kHz 100 000 10 000
m
Banda LF (Low Frequencies Frecuencias Bajas) 30 300 kHz 10 000 1 000 m
Banda MF (Medium Frequencies Frecuencias Medias) 300 3 000 kHz 1 000 100 m
Banda HF (High Frequencies Frecuencias Altas) 3 30 MHz 100 10 m
Banda VHF (Very High Frequencies Frecuencias Muy Altas) 30 300 MHz 10 1 m
Banda UHF (Ultra High Frequencies Frecuencias Ultra Altas) 300 3 000 MHz 1 m 10 cm
Banda SHF (Super High Frequencies Frecuencias Super Altas) 3 30 GHz 10 1 cm
Banda EHF (Extremely High Frequencies Frecuencias Extremadamente
Altas)
30 300 GHz 1 cm 1 mm
Comunicacin RF
Modos de Transmisin La forma como se intercambia informacin entre emisor y receptor da como resultado cuatro formas generales de transmisin.
Emisor Receptor
Modos de Transmisin Simplex (SX).
La transmisin solo puede ocurrir en un nico sentido.
Este sistema comprende un transmisor y un receptor sin
que se pueda intercambiar estos roles.
Ejemplo: La radio comercial.
ORIGEN DESTINO
Modos de Transmisin Half-duplex (HDX)
Las transmisiones pueden ocurrir en ambas direcciones
solo que no simultneamente.
Ejemplo: Sistema de radios de comunicaciones porttiles.
ORIGEN DESTINO
Modos de Transmisin Full-Duplex (FDX)
Este tipo de transmisin permite el proceso de intercambio
de informacin en ambos sentidos y simultneamente.
Ejemplo: Sistema de comunicacin telefnica.
ORIGEN DESTINO
Modos de Transmisin Full / Full-Duplex (FFDX)
Este tipo de transmisin permite el proceso de intercambio
de informacin en ambos sentidos y simultneamente con
ms de un destino.
ORIGEN DESTINO
DESTINO
Ejemplo: Llamada en
conferencia
Topologa de redes HFC
Introduccin a los Sistemas de comunicaciones pticas Los sistemas de comunicacin transmiten
informacin de un lugar a otro, separados por distancias variables de unos cuantos a cientos o miles de Kilmetros.
Los sistemas de comunicacin pticos son Sistemas pticos que utilizan la fibra ptica como su medio de propagacin.
Estos sistemas estn siendo usados como medios de comunicacin eficiente desde los aos 80 y han revolucionado las comunicaciones.
Fibra ptica Las fibras pticas son conductos, rgidos o
flexibles, de plstico o de vidrio (slice), que son capaces de conducir un haz de luz inyectado en uno de sus extremos, mediante sucesivas reflexiones que lo mantienen dentro de s para salir por el otro. Es decir, es una gua de onda y en este caso la onda es de luz.
Tipos de Fibra ptica
Caractersticas fsicas de las fibras
Especificaciones
Caractersticas de transmisin
LO Bandas de Transmisin
Near Infrared
Frecuencia
Longitud de onda 1.6
229
1.0 0.8 m 0.6 0.4 1.8 1.4
UV
(vacuum) 1.2
THz 193 461
0.2
353
Telecom Larga distancia Telecom Regional Redes de rea Local
850 nm
1550 nm
1310 nm
CD Players 780 nm
HeNe Lasers 633 nm
El ndice de Refraccin
INDICE DE REFRACCIN ndice de refraccin = Velocidad en espacio libre
Velocidad en el material
N= ndice de refraccin
Vaci = 1.0
Aire =1.0003
Agua = 1.33
Cuarzo = 1.46
Vidrio = 1.5 a 1.6
Diamante = 2.42
Silicio = 3.4
Fibra ptica (MM) = 1.457
Fibra ptica (SM) = 1.471
Rayos
n0
n1
n0
n1 n0 * Seno = * Sen1
o
1
Apertura Numrica (NA)
Aceptanca / Cono de Emisin
NA = sin = n2core - n2cladding
Atenuacin
Atenuaciones Extrnsecas
Reductores de Dispersin
Amplificadores pticos
SC : subscription channel connector, tipo push - pull
SCA: conector de rosca
ST: straight tip connector. Diseo de AT&T
FC: Conector roscado de baja reflexin
FDDI: fiber distributed data interface.Conector dual
Deformaciones de la fibra
Desacople de ncleos
Desacople de recubrimiento
Desacople de apertura numrica
Perdidas del empalme
Atenuaciones Intrnsecas
Ejemplo atenuacin fibra ptica
Clculo de prdidas
- Longitud de onda () de 1310 nm la atenuacin tpica es de 0.7 dB/km.
- Longitud de onda () para 1550 nm es de 0.4 dB/km.
- Se recomienda agregar un 10% extra de la distancia.
- Prdida por conectores se considerar 0.75 dB por cada
conector.
- Prdida por empalmes es de 0.3 dB por cada fusin
Solucin del Ejercicio
Prdida total por fibra = [distancia A (km) +10% distancia A (km)] x [atenuacin (dB/km)]
Prdida total por fibra = [A + 0,1(A)](0,7) Prdida total por fibra = [12 + 0,1(12)](0,7) Prdida total por fibra = 9,24 dB Prdida total por conectores = 0,75 x 2 = 1,5 dB Prdida total por fusin = 0,3 x4 = 1,2 dB
Prdida total = 9,24 + 1,5 + 1,2 = 11,94 dB
Potencia (mW) = antlog (11,94/10) = 15,63 mW
Seleccin de Cable
Condiciones de tendido
Tipos de instalacin
FIBRA PTICA
Cd. Color de fibra
1 AZUL
2 NARANJA
3 VERDE
4 MARRON
Cd. Color de fibra
5 GRIS
6 BLANCO
7 ROJO
8 NEGRO
Cd. Color de fibra
9 AMARILLO
10 VIOLETA
11 AGUAMARINA
12 ROSADO
Tabla de colores para hilos de fibra ptica
Tabla de colores para cubiertas de fibra ptica
MMF 50/125
MMF 62,5/125
SMF 8/125
EXTERIORES
Ejemplo de evento
No. cable
No. de hilos
No. cable
No. de hilos
Par Unin
550 24
3 >25 4>26
900 96
24 hilos es de dos bfer x 12 hilos 3 >25 indica bfer azul , fibra verde hacia el cable 900 de 96 hilos = 8 bferes x 12 hilos. El cable 25 corresponde al bfer verde, fibra azul. 4>26 indica bfer azul, fibra marrn hacia el cable 900 de 96 hilos = 8 bferes x 12 hilos. El cable 26 corresponde al bfer verde, fibra naranja
Se puede observar que la correspondencia debe ser PAR PAR e IMPAR con IMPAR
Ejemplo de evento
No. cable
No. de hilos
No. cable
No. de hilos Unin
350 48
37 >1 38>2
Cable servicio Nodo Castilla
El nodo de servicio slo tiene 6 fibras
Las uniones de fibra ptica se realizan en una manga, de la misma manera se realizan derivaciones o sangras (empalme de una fibra hacia otra). Una derivacin se toma de las fibras de reserva.
Pantalla electrosttica
de aluminio
plastificado Bfer
Alma
Cuerda de
corte para
cubierta
Manga de FO
En este dispositivo se realizan
los empalmes para llevar
seal hacia otros nodos.
Bandeja para
organizar fibra
AnilloOparaprotegercontra el ingreso de
humedad
Tubo plstico de
proteccin para las
fibras
Termoencogible
para sellamiento
de cables a las
entradas
(canuza)
Pinza derretible
para sellamiento
del termoencogible
Papel de aluminio para proteccin de
las fibras contra el calor que se le
aplique al termoencogible
Organizadores
para 12 fibras
Se deben cortar las
puntas para el ingreso
de los cables
La fibra se debe destapar 1,90 m del cable, y se inserta la canuza termoencogible antes
de realizar los empalmes.
Cuando haya que realizar una sangra. Suponiendo que hay una manga a 200 m, se
recoge cable de la reserva y se pela 3,80 m en el sitio donde debe colocarse otra
manga.
Halar la cuerda de kevlar para quitar la coraza hasta 3,80 m
1,90 m
Cuando se ingresa esta organizacin en la manga, de organiza en rollo el cable de los
bferes y slo se preparan aquellos de los que se debe empalmar.
E/O O/E RF RF
X1
X2
WDM
E/O
E/O
O/E
O/E
X1
X2
1 1310 nm
2 1550 nm
1 1310 nm
2 1550 nm
RF = Seal de radio frecuencia X1, X2 = Seales de informacin 1, 2 = Canales de longitud de onda E/O = Convertidor de seal elctrica a seal ptica O/E = Convertidor de seal ptica a seal elctrica WDM = Multiplexor por divisin de Longitud de onda
WDM
Sistemas de transmisin por fibra ptica
WDM
1
2 3
n
DWDM
http://www.evertz.com/resources/Designing-Fiber-Optic-Systems.pdf
Hasta 16 canales por fibra
DWDM 1,6nm espaciado CWDM 20nm espaciado
X1
X2
DS
X1
X2
1 1310 nm
2 1550 nm
1 1310 nm
2 1550 nm
DS
DS = distribuidores direccionales
Mediciones: Ubicacin de la Falla Atenuacin en la Conexin Mecnica y Empalme
Prdida de Retorno Total y Parcial Longitud Total y Parcial de la Fibra Atenuacin Total y Parcial de la Fibra
Conectores: FC, SC, LC, ST, DIN y HMS-10A (APC type)
Batera (Recargable): 5 a 6 horas de operacin continua
Memoria Interna y USB
Funciones del OTDR optical time-domain reflectometer (OTDR)
Mediciones en modo totalmente automtico
Pantalla de 6.5
Luz de Fondo y Contraste
Verificacin de Conexin
Alarma Visual y Sonoro
Power Off Automtico
Dimensiones: 284 x 200 x 77 mm, peso: 2.9 kg
Portable y de construccin dura (recomendacin militar)
Limpieza de la Ferula
Adaptadores para Conectores
Ms de 200km de longitud de fibra pueden ser alcanzados con el rango dinmico promedio (48/46.5 dB) de esta unidad. Zona Muerta de 1m para Eventos y de 5.5m para atenuacin. Anchos de Pulso desde 3ns hasta 2s Escala hasta de 250km
Caractersticas
Este es el rango fsico del OTDR Ej: *Perdida de la fibra = 0.4 dB/km Rango Dinmico = 43dB Maxima distancia medible de fibra = RD / Perdida de la Fibra = (43 dB) / (0.4 dB/km) = 107.5 km
Rango Dinmico
Diagrama en Bloques
Causas principales de perdidas
Micro y Macro bendings
Reflexin de Fresnel Retro-dispersin de Rayleigh Ancho de Pulso
TERMINOLOGIA OTDR
REFLEXION DE FRESNEL
Pulsos Anchos: - Mas Potencia, esto es, Mejor Rango
Dinmico Pulsos Cortos:
- Mejor resolucin, por ende reduccin del rango dinmico, ms nmero de medidas de lo requerido
ANCHO DE PULSO
El coeficiente de retroinspeccin (BSC): El BSC es la proporcin de la luz reflejada propagada en la fibra durante transmisiones pticas. EL BSC varia de acuerdo a la estructura y los materiales de la fibra.
BSC (Backscatter Coefficient- coeficiente de retroinspeccin)
Graficas en OTDR de Anritsu
Ecmetro OTDR
MEDICIONES
Ejercicio
MEDICIONES
RESUMEN Limpieza de los conectores pticos En la preparacin de la medicin es muy importante la
limpieza de los conectores
Escoger el conector apropiado
Power On
Conectar la fibra ptica a probar
Presione la tecla Start
Conjunto de items de medidas automticas
(Distance range, Pulse width, Number of averaging)
Incio y fin de Averaging
Procesamiento de datos
Display presenta resultado de medidas
(Curva, tabla de resultados)
Medida completamente automtica (solamente 3 pasos)
passo-1
passo-2
passo-3
Mediciones manuales(1) Parmetros a escoger
Tiempo real promedio
Rango
Distancia mas larga
Resolucin
Numero de muestras
Ancho de pulso
Escoger el mas apropiado dependiendo de la distancia y el nivel de ruido en la fibra ?
Tipo de fibra
ndice de refraccin (IOR)
Coeficiente de retrodispercin (BSC)
Visualizacin del tipo de perdida
2 puntos
Perdidas de empalme
Perdidas en dB/km
Perdidas en dB/km AMC (LSA)
ORL
Mediciones manuales(2)
Configuracin de la medicin
Tecnologa de Conectores
Ultra-alta precisin Alineacin axial ptica mejor que 1
m (mono-modo)
Contacto fsico necesario de la superficie del final del vidrio
Es de suma importancia la limpieza del Conector Se requiere inspeccin y limpieza
especial
chaqueta
Ferula
Fibra
Key gua
Perdidas de insercin media:
Peor RL: < 14 dB (Fresnel)
Comn para conector De Fibra multimodo
Espacio de Aire
typ. 0.5 dB
Baja perdida de insercin: < 0.25 dB
Buena RL:
Comn para conector De Fibra monomodo
Contacto Fsico (PC)
> 40 dB
Alta perdida de insercin :
Mejor RL:
TV Cable, Sistemas De alto desempeo
Contacto fsico angular (APC)
0.4 a 0.9 dB
> 60 dB
Tipos de Conectores
8
Entorno de las Redes FTTH
CO o CT : Central Office, Central Telefonica,
DGO/ROM: Distribution General Optical, Repartidor ptico modular
OLT: Optical Line Terminal, Equipo Terminal de lnea ptica
ONT. Optical Network Terminal, Equipo Terminal en Cliente
NAP/CTO: Network access point, Caja Terminal ptica
Trminos mas frecuentes
Trminos mas frecuentes ATO: Armario Terminal ptico.
OSP: Outside Plant, Planta Externa
PON: Passive Optical Network
FTTH: Fiber To the Home, fibra hasta el hogar
SP/SS/ST: Splitter primary, secondary, tertiary, Divisor primario, secundario, terciario.
CE. Caja de empalme
Arquitectura FTTH
Tipos de Redes FTTx
Diferentes Arquitecturas de Redes FTTH
Modelo de Distribucin
Modelo con Sealizacin
Sistema PON
Red GPON
Centralizacin GPON
Concentradores de FO
Diagrama de Red Ethernet
Tabla de Control
Posible configuracin de ONT
Estndar PON
Longitudes de Onda TDM-PON
Longitudes de Onda WDM-PON
Hibrido TDM WDM-PON
GRACIAS POR SU INTERS