2. Sist TX Por Fibra Optica Ver2.0 131lam 2016

Sistemas de Transmisión por Fibra Óptica

Sistemas de Transmisión por Fibra Óptica Hugo Zamora Farias Ingeniero Civil Electricista, Universidad de Santiago de Chile Magíster en Telecomunicaciones, Universidad de Santiago de Chile

1 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias


Contenidos 1. Principios físicos y de Fabricación de la Fibra Óptica 2. Parámetros de transmisión de la Fibra Óptica 3. Cables de Fibra Óptica 4. Empalmes y Conectores 5. Conversión Electro Óptica y Amplificación Óptica 6. Calculo de Enlaces de Fibra Óptica 7. Mediciones en Sistemas de Fibra Óptica 8. Normativa ITU-T para Fibras Ópticas 2 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias

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1. Principios Físicos y de Fabricación de la Fibra Óptica



Naturaleza de la Luz Las primeras hipótesis científicas acerca de la luz surgieron casi simultáneamente en el siglo XVII. Fueron propuestas por Isaac Newton y por Christian Huygens Las dos hipótesis son contradictorias entre sí y se llamaron Teoría corpuscular de Newton y Toría ondulatoria de Huygens.


2


Teoría corpuscular de New ton Supone que la luz está formada por partículas materiales, que llamó corpúsculos que son lanzados gran velocidad por los cuerpos emisores de luz. Permite explicar fenómenos como: La

propagación rectilínea de la luz en el medio, ya que los focos luminosos emitirían minúsculas partículas que se propagan en todas direcciones y que al chocar con nuestros ojos, producen la sensación luminosa. La reflexión

La

refracción 5 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias


Teoría ondulatoria de Huygens Huygens propuso que la luz consiste en la propagación de una perturbación ondulatoria del medio. Creía que eran ondas longitudinales similares a las sonoras. Se sabía que la luz puede propagarse en el vacío. Se inventa un medio muy sutil y de perfecta elasticidad que permita dicha propagación. Se le llama éter. Explicaba fácilmente fenómenos como reflexión y la refracción. Contra esta teoría se argumentaba que si era una onda debía haber fenómenos de difracción e interferencia que no se habían encontrado porque su longitud de onda es muy pequeña y que el resto lo explicaba la teoría corpuscular. La teoría corpuscular gozó de mayor aceptación, fundamentalmente por ser apoyada por Newton, aunque en el siglo XIX acabaría imponiéndose la ondulatoria 6 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias

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Teoría electromagnética de Maxw ell En

1864 Maxwell establece la teoría electromagnética de la luz. Propone que la luz no es una onda mecánica sino una onda electromagnética de alta frecuencia. Las

ondas electromagnéticas consisten en la propagación de un campo eléctrico y magnético perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación. Años

después Hertz, realiza una serie de experimentos en los que verifica la existencia de ondas electromagnéticas y establece como detectarlas. Las

ondas luminosas solo se diferencian de las de radio en que su frecuencia, mucho mayor impresiona la retina del ojo. Parecía que se había aclarado la naturaleza de la luz



CONCLUSION En la actualidad se sostiene que la luz tiene una doble naturaleza, corpuscular y ondulatoria. Se propaga mediante ondas electromagnéticas y presenta fenómenos típicamente ondulatorios, pero en su interacción con la materia en ciertos fenómenos de intercambio de energía tiene carácter corpuscular. Nunca manifiesta las dos condiciones simultáneamente, en un fenómeno concreto o es onda o es corpúsculo.


4


Espectro Electromagnético



Onda Electromagnética


5


Historia de la Fibra Óptica





6



Charles K. Kao nació en Shanghai, China, y recibió un B.Sc. en 1957 y un Ph.D. en de la Universidad de Londres. Él llega a ITT's Standard Telecommunications Laboratories en 1957 y escala desde ser un científico de investigación a Gerente de investigación. En 1974, Kao se une a la división de los productos electro-óptico en Roanoke, VA, como científico principal y después se hizo director de ingeniería. En 1982, ITT lo nombra como el primer científico ejecutivo, y llega a ser director corporativo de investigación en 1986. Desde 1987 hasta las 1996, el Dr. Kao ocupa el puesto de vice canciller de La Universidad China de Hong Kong. Hasta el año 1999 es presidente y jefe funcionario ejecutivo de Transtech Service Ltd en Hong Kong y continúa sus investigaciones en las telecomunicaciones y el desarrollo de redes de información. 13 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias



Robert D. Maurer es un nativo de Arkadelphia, AR. Él recibió el grado de bachiller en física en la Universidad de Arkansas en 1948 y un doctorado en físicas del Massachusetts Institut e of Technology (MIT) en 1951. Después de un año de graduado en el MIT, Maurer se unió al departamento de física de Corning en Sullivan Park en el laboratorio de investigación y de desarrollo. Ocupo los puestos de físico investigador, Senior asociado y Gerente del departamento de Física Fundamental de Corning. Él fue nombrado research fellow, que es la mas alta posición técnica de Corning, en 1978, y se retira en 1989. 14 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias

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Los Doctores Donald Keck, Bob Maurer y Peter Schultz, de Corning "En los 30 años desde que nuestro descubrimiento de la fibra con baja-pérdida, más de 300 millones de km de fibra óptica se ha desplegado a nivel mundial. Estas fibras solas pueden manejar más información que todo los miles de millones de kilómetros de cables de cobre instalados durante el último siglo. Sería necesario 2 toneladas métricas de alambre de cobre para transmitir la información que se puede con un poco más de 1 lb de fibra. En laboratorio hoy, una sola fibra puede transmitir el equivalente de 60 millones de llamadas telefónicas simultáneas."...(D Donald Keck...1999.) 15 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias




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Principio de Transmisión de la Fibra Óptica Índice de refracción



Principio de Transmisión de la Fibra Óptica Índice de refracción LEY DE SNELL LA LEY DE SNELL PERMITE DESCRIBIR LA REFLEXION TOTAL PARA EL CASO DE UTILIZAR UN MEDIO COMO EL VIDRIO PARA GUIAR UN RAYO DE LUZ


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Principio de Transmisión de la Fibra Óptica Apertura Numérica

n0 sen sen

NA=n1 sen

(90- c)

2 2 NA=√n1 -n2



Principio de Transmisión de la Fibra Óptica ¿ Qué es la fibra óptica?

Núcleo (CORE)

Recubrimiento (CLADDING) Revestimiento (BUFFER)


10


Principio de Transmisión de la Fibra Óptica Transporte de información a través de una fibra óptica



Tipos de Fibras Ópticas

125 um CLADDING

8-10 um (FIBRA MONOMODO)

CORE 50-60 um (FIBRA MU LTIMODO)


11


Tipos de Fibras Ópticas FIBRA MULTIMODO

n2

n1> n2

n1 DETECTOR

CL AD DING : 1 25 u m

CO RE : 5 0 a 6 0 u m

EMISOR





12


Tipos de Fibras Ópticas n1> n2

n2 n1 DETECTOR

CLADDING: 125 um CORE : 8 a 10 um

EMISOR

FIBRA MONOMODO



Modos de Transmisión en una Fibra Óptica


13


Modos de Transmisión en una Fibra Óptica FIBRA OPTICA ESCALON

FIBRA OPTICA GRADIENTE

FIBRA OPTICA MONOMODO 27 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias


a

b

SUPERFICIES FRONTALES DE UN CONDUCTOR DE FIBRA OPTICA: a) Multimodo de índice gradual b) Monomodo de índice escalón

28

Profesor Mg. Hugo Zamora Farias

14






15


Fibra Óptica de Plástico (POF)

Fibra

óptica de plástico, (POF), típicamente utiliza PMMA (acrílico), resina de propósito general como el material del núcleo, y polímeros fluorados para el material de revestimiento. En

las fibras de gran diámetro, 96 por ciento de la sección transversal es el núcleo que facilita la transmisión de la luz. 31 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias



•POF es fuerte y muy difícil de doblar. Se pierde solamente una pequeña cantidad de luz incluso cuando se dobla a un radio de 25 mm, por lo que se puede instalar para proporcionar iluminación dentro de las paredes u otros lugares estrechos. También es la adecuado para la iluminación en lugares estrechos. •La instalación es simple. Hay varios métodos, pero el más común para aplicaciones de transmisión de la luz es el método de la placa caliente. Se aprovecha del hecho de que el material utilizado es de plástico, de manera que extremos de las fibras se calientan y se suavizaron, a continuación, empujado contra una superficie de espejo. El proceso es rápido y se puede repetir con muy poca desviación. La instalación es sencilla, incluso para aquellos que nunca han manejado de fibra óptica.

32


16



POF

no es adecuado para la transmisión a larga distancia. En comparación con la fibra de cuarzo, que experimenta grandes pérdidas de transmisión. Normalmente,

Un LED de 650 nm (rojo) se utiliza como fuente de luz para módulos transceptores ópticos de POF.

33



Comparación de Fibra Óptica de Plástico (POF) y Fibra Óptica de Vidrio (GOF)

PMMA Polimetilmetalcrilate

HCSF GOF Hard Clad Silica Fiber Glass Optical Fiber


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Hard-Clad Silica (HCS) o Polymer-Clad Fiber (PCF) Hard-clad silica (HCS) o polymer-clad fiber (PCF) es una fibra óptica con un núcleo de vidrio o silice de 200um y un cladding de un plástico especial de 230 um. Se consiguen velocidades del orden de 100 Mbps y distancias de 2 Kms. F ib e r t yp e Gl a s s f i b e r

C o r e / C l a d d in g 9 / 1 2 5 µm 1 0 /1 2 5 µ m

Ap p lic a t io n a re a D is t a nc e D a t ara t e t e l e c o mmu n i c a t i o n s mo r e t h a n 1 0 k m M B it / s u p t o G b it /s local networks in 50/125 µm 62.5/125 medium areas, u p t o4 k m <1 5 5M B it / s µm buildings and telecommunications

Glass fiber

H CS

2 0 0 / 2 3 0µm

Plast ic fiber (P OF)

980 /10 00 µm

local networks in buildings and upt o2 k m telecommunications

<1 0 0M B it / s

local networks in buildings, industry up t o1 0 0 m and automotive

1 0 0M B it / s



Comparación de Fibra Óptica de Plástico (POF) y Fibra Óptica de Vidrio (GOF)


18


Modulación en Fibras Ópticas

T X- RX



Transmisión Coherente : 



T X- RX

Modulación Amplitud, Frecuencia o Fase, pero requiere osciladores locales, compleja sincronización, etc.

Transmisión No Coherente : 

Modulación en Amplitud  Analógica  Digital (ASK, OOK) (Sistemas IM-DD) 37 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias


Modulación en Fibras Ópticas

MI-DD: Modulación de Intensidad, Detección Directa (OOK) (No coherente) Fotodiodo Modulación Directa (del láser)

Modulación Externa (del láser CW)

PIN

APD


19


TÉCNICAS DE MODULACIÓN EN EL DOMINIO ÓPTICO. 

Para transmitir información a través de un sistema por fibra óptica es necesario modular una propiedad de la portadora óptica con la señal de información. Esta propiedad puede ser la intensidad, la fase, frecuencia o polarización.



La mayoría de los sistemas de comunicación por fibra óptica, actualmente instalados, son del tipo IM/DD (modulación de intensidad/detección directa) es decir, la fuente de luz es modulada por la corriente de información inyectada junto con la corriente de polarización en el diodo, en el receptor, el detector óptico convertirá directamente la potencia óptica recibida en corriente eléctrica ,usando fotodiodo PIN o fotodiodo de avalancha (APD).



Modulación directa o modulación de intensidad Es la forma más simple de modulación consiste en encender y apagar el LED o láser rápidamente, el circuito básico utilizado para esto es el siguiente:

El principal problema de esta técnica es la velocidad con que el láser se enciende y se apaga, ya que la luz tiende a cambiar, este cambio es causado por la dependencia del índice de refracción del material semiconductor del láser en la región activa con la densidad de portadores inyectados. El aumento de la corriente inyectada hace crecer la densidad de portadores, lo que hace caer el índice de refracción y, por lo tanto, la potencia y componentes espectrales(chirp) del pulso emitido, de manera que en el receptor la luz que llega es menos clara y hace difícil la detección precisa.

40


20


Modulación directa o modulación de intensidad Como consecuencia de esto se ve la necesidad de realizar la modulación con dispositivos independientes al láser (modulación externa), para altas frecuencias



Diámetro Campo Modal En las fibras ópticas monomodo la luz es más intensa en el núcleo pero algo de luz se propaga en la zona del cladding. El diámetro del campo modal es la medida del círculo de luz completo. Su valor aumenta conforme la longitud de onda de la luz guiada es mayor, es de gran importancia en las características de la fibra monomodo. A partir de él se puede calcular posibles pérdidas en empalmes, pérdidas por microcurvaturas y dispersión cromática de la fibra.


21


Longitud de Onda de Corte Es la longitud de onda por encima de la cual una fibra óptica monomodo soporta sólo un modo, o rayo, de luz. La fibra óptica, llamada monomodo no guía un único rayo para todas las longitudes de onda. Solo a partir de una longitud de onda óptica se comporta como monomodo, para longitudes de onda por debajo de ese valor la fibra óptica guía varios rayas de luz y se comporta como multimodo. La longitud de onda en la que se produce la separación entre monomodo y multimodo para una fibra óptica se llama longitud de onda de corte.



Modos de Transmisión en una Fibra Óptica

V= d (NA)/

d : Diámetro del Núcleo

El numero de modos puede ser calculado en forma aproximada como: 2

N=V/2 Para fibras de Índice Escalón 2

N=V/4 Para fibras de Índice Gradual 44 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias

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Ancho de Banda en Fibras Ópticas

Fibras Multimodo: En este tipo de fibras normalmente no se especifica la dispersión y se entrega el valor del ancho de banda expresado como:

BW x L= K(Constante) (MHz x Km)



Ancho de Banda en Fibras Ópticas

Fibras Monomodo: En las fibras monomodo se especifica la Dispersión (d) expresada en ps/Km nm. Formula aproximada para el BW en Mhz

BW =

0,187

d

L

La dispersión total se pude calcular como:

Dtotal (ps) = d (ps/Kms. nm) x L(Kms.) x

(nm) 46 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias

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Principio de Transmisión de la Fibra Óptica Diámetro Campo Modal Diámetro del Campo Modal En las fibras ópticas monomodo la luz es más intensa en el núcleo pero algo de luz se propaga en la zona del cladding. El diámetro del campo modal es la medida del círculo de luz completo



Fabricación de la Fibra Óptica

PREFORMA DE FIBRA OPTICA


24


Fabricación de la Fibra Óptica



FABRICACION DE LA PREFORMA DE FIBRA OPTICA


25


Fabricación de la Fibra Óptica OBTENCION DEL HILO DE FIBRA OPTICA

PREFORMA DE FIBRA OPTICA



2. Parámetros de Transmisión de la Fibra Óptica


26


Parámetros de Transmisión




Atenuación Pérdida de energía en un pulso


27



Atenuación La perdida de la señal a lo largo de la fibra, se mide en db/Km. y se produce por dos tipos de pérdidas: 

Intrínsecas: dependen de la composición del vidrio y no pueden eliminarse :   



Absorción ultravioleta Absorción infrarroja Dispersión intrínseca

(Fibra Óptica)

Extrínsecas: Dependen de impurezas, defectos en geometría de la fibra/cableado, curvaturas.   

Por contaminación del vidrio. Por curvado de la fibra. Por irregularidades periódicas en la geometría de la fibra

(Fabricación-Instalación) 55 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias


Causas de perdidas en la fibra óptica

luz


28


Parámetros de Transmisión (Ventanas de Transmisión)

db/Km 10

8.0

6.0

4.0

2.0

0. 6

0.8

1. 0

1°ventana (0.85 um)

1 .2

1. 4

1 .6

1. 8

[um]

2°ventana 3°ventana (1.31 um) (1.55 um) 57 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias


Parámetros de Transmisión (Ventanas de Transmisión) Primera ventana 0,85 m

2,0

Segunda ventana 1,30 m

Tercera Cuarta ventana ventana 1,55 m 1,62 m

1,8 ) 1,6 m /K 1,4 B (d 1,2 n ió 1,0 c a u 0,8 n e t 0,6 A

Los picos corresponden a absorción producida por el ión hidroxilo, OHOHOH-

OH-

0,4 0,2 0

Luz visible

0,8

0,9

Luz infrarroja

1,0

1,1

1,2

1,3

Longitud de onda ( m)

1,4

1,5

1,6

1 ,7

1,8 58


29


Parámetros de Transmisión Nuevas ventanas de transmisión



Parámetros de Transmisión Espectro Óptico y Bandas de Operación para las Redes Ópticas

B AN D A Banda - O Banda - E Banda- S Banda - C Banda- L Banda - U

D E S C R IP CIÓ N Original(Original) Extended (Extendida) Short(Corta) Conventional(C onvencional) Long(Larga) Ultralong (Ultralarga)

R AN G O( n m) 1260a 1360 1360 a 1460 1460a 1530 1530 a 1565 1565a1625 1625 a 1675

60


30


Parámetros de Transmisión Dispersión en la fibra óptica

Dispersión por modo de Polarización (PMD)



Parámetros de Transmisión Dispersión por Modo de Polarización

Perfect Fiber

fast

Normal Fiber

slow

PMD = delay time

62


31


Parámetros de Transmisión CARACTERISTICAS DE ATENUACION Y DISPERSION DE LA FIBRA OPTICA dB/Km

10


1°ventana (0.8 um)

8.0 6.0 4.0


2.0 0 .6

0.8

1. 0

1.2

1. 4

1. 6

1 . 8 [um]

Non Zero Dispersion Shifted Fiber (NZDSF): G.655

ps/Km nm

20

0 Dispersion Flattened: G.654 Dispersion Unshifted Fiber: G.652

Dispersion Shifted Fiber G.653

63



Compensación de dispersión  Métodos

de compensación más importantes:

 Fibras de  Fibras

dispersión desplazada (DSF)

de dispersión modificada no nula (NZDSF)

de dispersión negativa o compensadoras de la dispersión (DCF)

 Fibras

 Mediante gratings

de Bragg. 64 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias

32


Compensación de dispersión 

Fibras DCF tienen un coeficiente de dispersión cromático negativo y muy grande en λ =1550 nm (D≈ -60ps/km nm).



Alternar tramos de fibra DCF de longitud adecuada entre la fibra convencional para compensar la dispersión.



3. Cables de Fibra Óptica


33


ALTERNATIVAS DE TENDIDO DE CABLES DE FIBRA OPTICA

TERRESTRE

SUBACUATICO

AEREO 67 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias


Aéreo Submarino

Terrestre 68 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias

34


Cables de Fibra Óptica Principales tipos de Cables de Fibra Óptica


Sistemas de Transmisión por Fibra Óptica TIPOS DE CABLES DE FIBRA OPTICA

CABLES PARA INSTALACION AEREA CABLES PARA TUNELES CABLES PARA SER CANALIZADOS CABLES PARA INSTALACION SOTERRADA CABLES PARA INTERIOR DE EDIFICIOS CABLES PARA INSTALACIONES BAJO EL AGUA CABLES DE TIERRA CON FIBRA OPTICA CABLES DE POTENCIA CON FIBRA OPTICA


35


Elementos de protección de cables de fibra óptica



Cables de Fibra Óptica


36


Cables de Estructura Holgada Aramidas Tubo Holgado Miembro Central

Fibras Ópticas Cubierta de Polietileno Hilo de Rasgado 73 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias


Cables de Estructura Ajustada Aramidas Cubierta de Plástico Miembro Central

Fibra Óptica Cubierta de Polietileno Hilo de Rasgado 74 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias

37






Cable para Ductos o Aéreo


38


Cables de Fibra Óptica para Instalación en líneas de alta tensión

OPGW

ADSS

EAS 77 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias


OPGW

ALTA CONFIABILIDAD  DISPONIBILIDAD G!AN !ESISTENCIA AL "ANDALIS#O SI#ILA! APA!IENCIA AL CABLE DE TIE!!A ECONO#ICO PA!A CONST!$CCIONES N$E"AS !E%$IE!E POCO #ANTENI#IENTO DIFIC$LTAD PA!A !EPA!ACION PO! CO!TE #AO! COSTO DE INSTALACION %$E OT!OS SISTE#AS 78 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias

39


OPGW: OPTICAL GROUND WIRE



ADSS

ECONO#ICO PA!A CONST!$CCIONES N$E"AS SE P$EDE INSTALA! SIN INTE!!$#PI! EL SE!"ICIO ECONO#ICO PA!A T!A#OS CO!TOS

!E%$IE!E DE FE!!ETE!IA ESPECIAL !E%$IE!E POCO #ANTENI#IENTO !EPA!ACION PO! CO!TE #AS SI#PLE %$E OPGW FACIL#ENTE IDENTIFICABLE PA!A "ANDALIS#O 80 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias

40


ADSS: ALL DIELECTRIC SELF SUPPORTED



ADSS: ALL DIELECTRIC SELF SUPPORTED


41


EAS

FACIL DE INSTALA! D$!ANTE CONST!$CCION DELINEAS ECONO#ICO PA!A T!A#OS CO!TOS !E%$IE!E DE FE!!ETE!IA ESPECIAL !E%$IE!E POCO #ANTENI#IENTO NO AP!OPIADO PA!A #$C&AS FIB!AS $SO LI#ITADO EN P!ESENCIA DE &IELO SE AFECTA PO! DILATACION DE CABLE DE PODE! O DE TIE!!A 83 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias


EAS: EXTERNAL AUXILIARY SYSTEM


42


ALTERNATIVAS DE TENDIDO DE CABLES DE FIBRA OPTICA

TERRESTRE

SUBACUATICO

AEREO 85 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias


TIPOS DE CABLES DE FIBRA ÓPTICA Cables Subacuáticos-Submarinos


43


COMPOSICION DE COSTOS PARA SISTEMA TRONCAL DE FIBRA OPTICA

US$/metro LINEA DE ALTA TENSION

DUCTO EN CARRETERA

SUBMARINO

E S T U D IO S

1,5

1,0

5 ,0

C ABL E

8,0

4,0

1 2 ,0

EQ U IPO S

3,0

O B R AC SIV IL E S

3,5

T R AN S P O R T E

3,0 16,0

1,0

4 ,0 1 0 ,0

0,5

3 ,0

I N S T R U M E N TA C I O N

0,1

0,1

0 ,1

E N T R E N A M IE N T O

0,05

0,05

0 ,1

D E R E C HD OVEI A

TOTAL

3,0

0,5

20, 15

25, 15

0 ,1

34,3

87



4. Empalmes y Conectores de Fibra Óptica


44


Empalmes Manuales o Mecánicos



Empalmes por Fusión


45



1

2

3

4




2

1

4

3

5


46


Conectores Ópticos



Conectores Ópticos


47


Conectores Ópticos



Conectores Ópticos


48


Conectores Ópticos



5. Conversión Electro Óptica y Amplificación Óptica


49


Conversión electro-óptica

T X- RX

T X- RX

SISTEMA DE FIBRA OPTICA 99 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias


Conversión Electro-Óptica

Tx(EMISOR) TX-RX

:

Rx(DETECTOR) :

LED LASER PIN APD


50


Conversión Electro-Óptica Emisores



Conversión Electro-Óptica Detectores PIN

: Base de Si para 850 a 1000 nm, y umbrales entre -40 y -55 dBm

APD

: Base de Ge o P para 1310 y 1 550 nm, y umbrales de -35 a - 65 dBm


51


Conversión Electro-Óptica LED : -15 a -18 dBm, y Ancho Espectral de 50 a 100 nm LASER : 0 a - 3 dBm, y Ancho Espectral de 0.1 a 5 nm



Amplificación Óptica Fibra dopada con erbio (10-50 m)

Luz de 3ª ventana

Acoplador WDM

Aislante Óptico

Acoplador WDM Filtro Óptico

Aislante Óptico

Luz de 3ª ventana

Láser de bombeo a 980 nm o 1480 nm

Ganancia 10-30 dB 104 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias

52


Amplificación Óptica

Ganancia de un EDFA en 3ª ventana Ganancia Perfil de (dB) ganancia EDFA 30

(nm)



6. Calculo de Enlaces


53


Calculo de un Sistema de Fibra Óptica Parámetros para calculo de enlace

107 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias HZF/PST 011


CALCULO DE UN SISTEMA DE FIBRA OPTICA 5 Kms.

5 Kms.

5 Kms.

5 Kms.

SE AGREGAN CONECTORES: Pc (dB) 5 Kms.

5 Kms.

5 Kms.

5 Kms.

SE AGREGAN EMPALMES: Pe (dB) 5 Kms.

5 Kms.

5 Kms.

5 Kms.


54


CALCULO DE UN S ISTEMA DE FIBRA OPTICA (Atenuación)

L[Kms] P c [ dB ]

P e [ dB ]

P f [d B ]

P e ( dB )

Po(dBm) ∆λ

(nm)

λ

[nm]

Pe[dB]

P f [d B ]

P e [ dB ]

P f[dB ]

P e ( dB )

P c [ dB ]

P f[dB ]

Sr(dBm) Nr(dBm)

P e ( dB )

Da(ps/nm)



CALCULO DE UN SISTEM A DE FIBRA OPTICA (Dispersión) L[Kms] P c [ dB ]

P e [ dB ]

P f [d B ]

Po(dbm)

(ps)

Pe[dB]

P f [d B ]

P e ( dB )

P e [ dB ]

P f [d B ]

P e ( dB )

[nm]

Considerar la dispersión propia del cable

P c [ dB ]

P f [d B ]

P e ( dB )

Sr(dbm) Nr(dbm) Da(ps/nm)

d(ps/Kms nm)=………..


55


CALCULO DE UN SISTEMA DE FIBRA OPTICA L[Kms]

P c[ d B]

P e[ d B ]

P f [d B ]

Pe[dB]

P e[ d B ]

P f [d B ]

emp a l me

E MIS O R Po [dbm] [nm] [nm]

P f [d B ]

empalme

G Ps c Pf As c

emp a l me

Me Mr Ms Ma Mt Md

[ dB ] [ dB ] [ dB ] [ dB ]

Da D sc D Mdp

P c[ d B

P f [d B ]

DET E CTOR Sr [dBm] Nr [dB] Da (ps/nm)

[ dB ] [ dB ] [ dB ] [ dB ] [ dB ] [ dB ]

[ p s / n m] [ p s / nm [p s] [p s] 111 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias


CALCULO DE UN SISTEMA DE FIBRA OPTICA (Diagrama de niveles)

dBm 0 -5 -10 -20 -25 Pn Ma Mt Me

-30 -35 10

20

30

40

50

60

70

80

90

Md

Pn: Penalidad total Ma: Margen adicional Mt: Margen total Me: Margen equipo Md: Margen disponible

100 110 120 130 140 150 160 170 Kms. 112 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias

56


CALCULO DE UN SISTEMA DE FIBRA OPTICA (Diagrama de niveles)

dBm Po 0 -5

-20

Asc=Psc+Pn+Ma

Psc=Pf+Pc+Pe

-10

Pn: Penalidad total Ma: Margen adicional Mt: Margen total Me: Margen equipo Md: Margen disponible

G=Po-Sr+Me

-25 Pn Ma Mt Me

-30 Sr -35 10

20

30

40

50

60

70

80

90

Md=Ma+Mt+Me



7. Mediciones en Sistemas de Fibra Óptica


57


MEDICIONES DE CABLES Y FIBRAS OPTICAS

NACIONAL : -EIA

ELECTRONIC INDUSTRIES A SSOCIATION

-ANSI

AMERICAN NATIONAL STANDARD I NSTITUTE

-IEEE

INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS

-CECC

CENELEC ELECTRONIC COMPONENTS COMMITTEE

INTERNACIONAL : -IEC

INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION

-ITU-T

INTERNATIONAL TELE COMMUNICATION UNION ( SECTOR-T)



MEDICIONES DE CABLES Y FIBRAS OPTICAS

LABORATORIO INVESTIGACION Y DESARROLLO ENSAYOS ESPECIALES

FABRICA CONTROL DE CALIDAD

EXPLOTACION PRUEBAS PRACTICAS Y DE MANTENIMIENTO

PRUEBAS DE ACEPTACION


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MEDICIONES DE CABLES Y FIBRAS OPTICAS CONTROL DE CALIDAD PRUEBAS DE ACEPTACION

UIT-T MPR METODOS DE PRUEBA DE REFERENCIA

MPA METODOS DE PRUEBA ALTERNATIVOS

PRUEBAS DE TRANSMISION

PRUEBAS MECANICAS Y AMBIENTALES PRUEBAS OPTICAS Y GEOMETRICAS 117 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias

Sistemas de Transmisión por Fibra Óptica MEDICIONES DE CABLES Y FIBRAS OPTICAS


PRUEBAS MECANICAS Y AMBIENTALES

PRUEBAS OPTICAS Y GEOMETRICAS PRUEBAS DE TRANSMISION 1.-ATENUACION: -TECNICA DE FIBRA CORTADA (MPR) -TECNICA DEL RETROESPARCIMIENTO (MPA) 2.-LONGITUD DE ONDA DE CORTE: -TECNICA DE LA POTENCIA TRANSMITIDA (MPR) -TECNICA DEL DIAMETRO DEL CAMPO MODAL VS. λ.(MPA) 3.-DIAMETRO DEL CAMPO MODAL: - TECNICA DEL CAMPO PROXIMO LEJANO - DESCENTRAMIENTO TRANSVERSAL (MPR) - TECNICA DE LA MASCARA - TECNICA DE LA APERTURA VARIABLE Y LA ARISTA (MPA) 4.-DISPERSION CROMATICA: - TECNICA DEL RETARDO DE IMPULSOS Y - DESPLAZAMIENTO DE FASE (MPR)


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PRUEBAS OPTICAS Y GEOMETRICAS PRUEBAS DE TRANSMISION 1.-ATENUACION: -TECNICA DE FIBRA CORTADA (MPR) -TECNICA DEL RETROESPARCIMIENTO (MPA) 2.-LONGITUD DE ONDA DE CORTE: -TECNICA DE LA POTENCIA TRANSMITIDA (MPR) -TECNICA DEL DIAMETRO DEL CAMPO MODAL VS. λ.(MPA) 3.-DIAMETRO DEL CAMPO MODAL: - TECNICA DEL CAMPO PROXIMO LEJANO - DESCENTRAMIENTO TRANSVERSAL (MPR) - TECNICA DE LA MASCARA - TECNICA DE LA APERTURA VARIABLE Y LA ARISTA (MPA) 4.-DISPERSION CROMATICA: - TECNICA DEL RETARDO DE IMPULSOS Y - DESPLAZAMIENTO DE FASE (MPR)


Sistemas de Transmisión por Fibra Óptica MEDICIONES DE CABLES Y FIBRAS OPTICAS PRUEBAS DE TRANSMISION


PRUEBAS OPTICAS Y GEOMETRICAS

PRUEBAS OPTICAS Y GEOMETRICAS 1.-PERFIL INDICE DE REFRACCION ( OPTICA): -TECNICA DE CAMPO PROXIMO REFRACTADO 2.-CAMPO MODAL (GEOMETRICA) 3.-CIRCULARIDAD (GEOMETRICA) 4.CONCENTRICIDAD (GEOMETRICA) 5.-DIAMETRO DE REVESTIMIENTO (GEOMETRICA) 120 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias

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PRUEBAS OPTICAS Y GEOMETRICAS PRUEBAS MECANICAS Y AMBIENTALES A) PRUEBAS EN LAS FIBRAS: -RESISTENCIA A LA TRACCION -CICLO TERMICO B) PRUEBAS EN LOS CABLES: -RESISTENCIA A LA TRACCION -CICLO TERMICO -APLASTAMIENTO -IMPACTO -VELOCIDAD PENETRACION DE AGUA -PENETRACION AGUA -TORSION -RADIO DE CURVATURA -FLEXION -ETC.




PRUEBAS OPTICAS Y GEOMETRICAS PRUEBAS MECANICAS Y AMBIENTALES A) PRUEBAS EN LAS FIBRAS: -RESISTENCIA A LA TRACCION -CICLO TERMICO B) PRUEBAS EN LOS CABLES: -RESISTENCIA A LA TRACCION -CICLO TERMICO -APLASTAMIENTO -IMPACTO -VELOCIDAD PENETRACION DE AGUA -PENETRACION AGUA -TORSION -RADIO DE CURVATURA -FLEXION -ETC.


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Sistemas de Transmisión por Fibra Óptica MEDICIONES DE CABLES Y FIBRAS OPTICAS EXPLOTACION PRUEBAS PRACTICAS Y DE MANTENIMIENTO Categoría de mantenimiento

Actividad de mantenimiento Vigilancia (por ejemplo, pruebas periódicas)

Mantenimiento preventivo

Funciones Detección del aumento de pérdida en la fibra Detección del deterioro de la fibra Detección de la penetración de agua

Pruebas (por ejemplo, pruebas de degradación de la fibra)

Medida de localización de averías en la fibra Medida de la distribución de esfuerzos de la fibra Medida de localización de agua

Control (por ejemplo, control del elemento de red)

Identificación de la fibra Sistema de transferencia de la fibra

Vigilancia (por ejemplo, recepción de la alarma del sistema de transmisión o informe de averías del cliente) Mantenimiento posterior a Pruebas la avería (por ejemplo, comprobación de fallos de la fibra) Solución (por ejemplo, reparación o remoción del cable)

Interfaz con el sistema de explotación del trayecto Interfaz con la explotación del servicio de cliente

Distinción de averías entre el equipo de transmisión y la red de fibra óptica Medida de localización de averías en la fibra Restauración/reparación permanente Identificación de la fibra Sistema de transferencia de la fibra



INSTRUMENTACION PARA FIBRA OPTICA

OTDR: Óptical Time Domain Reflectometer Reflectómetro Óptico para medir fundamentalmente la atenuación de la fibra en función de la distancia 124 Profesor Mg. Hugo Zamora Farias

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dbm 0 -5 -10

OTDR: Optical Time Domain Reflectometer

-20 -25 Pn Ma Mt Me

-30 -35 10

20

30

40

50

60

70

80

90

Md




Generador

Medidorde Nivel

Analizador de espectro óptico (OSA)


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8. Normativa ITU-T para Fibras Ópticas



Normativa ITU-T para Fibras Ópticas

IEC INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION

ORGANIZACION MUNDIAL DE NORMALIZACION QUE REUNE A TODOS LOS COMITES ELECTROTECNICOS NACIONALES. TIENE COMO OBJETIVO PROMOVER LA COOPERACION INTERNACIONAL EN TODO LO RELACIONADO CON MATERIAS DEL CAMPO DE LA ELECTRONICA Y ELECTRICIDAD


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Normativa ITU-T para Fibras Ópticas

INTERNATIONALTELE COMMUNICATION UNION (SECTOR-T)

ORGANO PERMANENTE DE LA UNION INTERNACIONAL DE TELECOMUNICACIONES (UIT) RESPONSABLE DE LOS ESTUDIOS TECNICOS, OPERACION Y TARIFICACION DE SERVICIOS Y REDES DE TELECOMINICACIONES. ADEMAS PREPARA LAS RECOMENDACIONES EN UN AMBITO MUNDIAL.



Normativa ITU-T para Fibras Ópticas INTERNACIONAL : -IEC

INTERNATIONALE LECTROTECHNICALC OMMISSION

-ITU-T

INTERNATIONAL TELE COMMUNICATION UNION (SECTOR-T)

http://www.itu.int/rec/T-REC-G/s

G.650

ITU-T

IEC-794-1 G.651 G.652 G.653 IEC G.654 G.655 G.656 G.657


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Normativa ITU-T para Fibras Ópticas UNITED NATIONS

ITU

ITUT SG-15 TRANSMISSION SYSTEM&EQUIPMENT

WORKING PROGRAM OPTICAL TRANSMISSION


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2. Sist TX Por Fibra Optica Ver2.0 131lam 2016

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