DISEÑO DE REDES DE FIBRA ÓPTICA

DISEÑO DE REDES DE FIBRA ÓPTICA FACTORES A CONSIDERAR Los siguientes son algunos de los factores más importantes que se deben tener en cuenta en el diseño de una red, que emplea como medio de transmisión una fibra óptica: 1. Ancho de banda de operación operación de las fibras ópticas Fibra óptica multimodo de perfil escalón: <200 Mhz Fibra óptica multimodo de perfil gradual: 200 Mhz a 1 Ghz

> 1 Ghz 2. Tipo de fuentes fuentes a utilizar

LED: Dispersión grande, amplio ancho espectral LD: Dispersión pequeña, estrecho ancho espectral 3. Tipo de detector a utilizar PIN o APD

El sistema de recepción de las señales ópticas con fotodetectores APD es más costoso que con los fotodiodos PIN PIN

4. Modulación

La gran mayoría de los sistemas de comunicación con fibra óptica utilizan modulación digital, sin embargo, algunos sistemas modulan al información de manera analógica; todo depende de los requisitos particulares de los equipos extremos de la red. 5. Distancia entre la fuente y el receptor receptor

Está definida por la ruta que ha de seguir el cable, al unir ambos sitios PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO DE UNA RED

El diseño se fundamenta básicamente en hallar la potencia mínima del transmisor (fuente), para así entrar a seleccionar el dispositivo adecuado para el sistema, ya sea LED o LASER, utilizando para ello la siguiente formula:

Pmin(TX) =P(RX ) + A + AM Donde: P(RX ) = Es la potencia óptica que requiere el receptor A = Es la atenuación total del sistema. AM = Es la atenuación por margen de degradación del sistema

DISEÑO DE REDES DE FIBRA ÓPTICA

El procedimiento para el diseño es el siguiente: 1. Determinar la potencia óptica requerida (dBm) en el receptor

Esta se obtiene de la gráfica que relaciona el margen potencia de transmisión (dBm), con la rata de transmisión (Mbit/seg). Figura 72


2. Calcular atenuación total del sistema (A)

A=AF + AE + AC + AI Donde: AF = Es la atenuación de la fibra óptica (dB/Km) AE = Es la atenuación debida a los empalmes AC = Es la atenuación debida a los conectores pigtail AI = Es la atenuación total por inserción (Tx + Rx ) 3. Determinar la atenuación por margen de degradación tanto de la fuente como del receptor (AM).

Los siguientes son los valores más típicos que se deben tener en cuenta, para determinar las atenuaciones de que hablan los numerales 2 y 3: Atenuación en la fibra (AF) Fibra multimodo 62.5/125 µm λ

= 850 nm Atenuación = 4dB/Km

λ

= 1.300 nm Atenuación = 2dB/Km


Fibra monomodo 9/125 µm λ

= 1.300 nm Atenuación = 0.5dB/Km

λ

= 1.550 nm Atenuación = 0.2dB/Km

Atenuación por empalmes (AE)

Normalmente, y con la tecnología de empalmería actual, la atenuación en cada empalme de fibra óptica es de 0.2 dB. Atenuación por empalmes (AC)

La atenuación de los pigtail a la fuente o al receptor es de 3.5 dB. Atenuación por inserción en el trasmisor (Ai)

Atenuación por inserción del LED: =15 dB Atenuación por inserción del LD: = 3 dB La atenuación por inserción en el receptor es despreciable, ≈ 0 dB.


Atenuación por margen de degradación (AM)

La atenuación por margen de degradación de todo el sistema, es de 5.0 dB Ejercicio 1.

Elaborar el diseño para unir, por medio de fibra óptica, dos equipos de cómputo que encuentran separados 1 kilómetro de distancia y que se

necesitan comunicar a una rata de 10 Mbit/seg. Por costos, se está utilizando un receptor tipo PIN. 1. Determinación de la potencia en el receptor.

En la figura 72 se puede observar que para una rata de transmisión de 10 Mbit/seg, se requiere en el receptor tipo PIN una potencia mínima de luz de -60 dBm. Atenuación total del sistema (A).

A=AF + AE + AC + AI


Suponemos que el enlace lo podemos hacer con fibra multimodo a un λ= 1.300 nm.

AF = 2.0 dB x 1 Km = 2.0 dB Km Suponemos que hay dos empalmes, uno en cada caja terminal.

AE= 2 X 2.0 dB = 0.4 dB En el diseño deben ir dos conectores unidos a cada pigtail (en la fuente y en el receptor)

AC= 2 X 3.5 dB = 7.0 dB

Suponemos que podemos utilizar un LED como fuente

AI= 15.0 dB DISEÑO DE REDES DE FIBRA ÓPTICA

Entonces, de acuerdo con la fórmula de atenuación total del sistema, tenemos:

A= 2.0 dB + 0.4 dB + 7.0 dB + 15.0 dB A=24.4 dB 3. Atenuación por margen de degradación del sistema (AM)

AM=5.0 dB Pmin(TX) =P(RX ) + A + AM En conclusión:

Pmin(TX) =60.0 dBm + 24.4 dB + 5.0 dB Pmin(TX) = - 30.6 dBm


Si volvemos a observar la figura 72, vemos que el LED nos puede otorgar una potencia de -15dBm, la cual es muy superior a la que estamos requiriendo para la fuente, que es de -30.6 dBm, de acuerdo con el valor hallado anteriormente. En conclusión puedo usar un LED como fuente. Ejercicio 2.

Se desea hacer la conexión entre dos redes LAN (Local Area Network) que distan 70 Km entre sí y cuya velocidad de transmisión (rata), requerida entre ellas, es de 100 Mbit/seg. Para el diseño se considerarán los siguientes aspectos: Se requiere de fibra óptica monomodo, a 1.300 nm Se efectuarán empalmes en fibra óptica cada 2 Km Se utilizará un receptor del tipo PIN. 1. Determinación de la potencia en el receptor

En la figura 72 se puede observar que para una rata de transmisión de 100 Mbit/seg., se requiere en el receptor tipo PIN una potencia mínima de luz de -45 dBm.


2. Atenuación total del sistema (A)

A=AF + AE + AC + AI

La atenuación debido a la fibra óptica es:

AF = 0.5 dB x 70 Km = 35 dB Km En una red, el número de empalmes de campo, sin contar los terminales, se define así:

No de empalmes = -1

Longitud total del cable

Longitud entre empalmes DISEÑO DE REDES DE FIBRA ÓPTICA

No de empalmes =

70 Km

-1

2 Km No de empalmes = 34 Como deben existir 2 empalmes terminales

No de empalmes = 34 + 2=36 Entonces: AE=36 X 0.2 dB=7.2 dB En el diseño deben ir dos conectores unidos a cada pigtail, uno en la fuente y otro en el receptor.

Ac=2 X 3.5 dB=7.0 dB Suponemos que no podemos utilizar un LASER como fuente.


AI=3.0 dB Entonces, de acuerdo con la fórmula de atenuación total del s istema, tenemos:

A=35.0 dB+ 7,2 dB + 7.0 d+ 3.0 dB A= 52.2 dB 3. Atenuación por margen de degradación del sistema (AM)

AM= 5.0 dB Pmin(TX) =P(RX ) + A + AM Pmin(TX) = -45.0 dBm + 52.2 dB + 5.0 dB Pmin(TX) = 12.2 dBm


Vemos que nos da una potencia positiva (+12.2 dBm) y no hay un LASER que trabaje con esta potencia. Debemos entonces buscar una fibra con menor atenuación o reducir el número de empalmes en el cable. Si consideramos el primer caso, podremos utilizar fibras ópticas monomodo, para 1.550 nm, con atenuaciones de 0.2 dB/Km. Retomando el ejercicio, tendríamos:

AF =0.2 dB x 70 Km =14.0 dB Km Entonces, la atenuación total quedaría:

A=14.0 dB+ 7,2 dB + 7.0 d+ 3.0 dB


A=31,2 dB Por consiguiente:

min

X

X

P (T ) =P(R ) + A + AM Pmin(TX) =45.0 dBm + 31.2 dB + 5.0 dB

Pmin(TX) = - 8.8 dBm En este rango, de acuerdo con la fig.72, se puedo trabajar el LASER como fuente.


DISEÑO DE REDES DE FIBRA ÓPTICA

Recommend Documents