Por MC Luis Enrique Carreño A.
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(AGOSTO 2012)
WIRELINE:
BIFILAR COAXIAL TWISTED PAIR GUÍA DE ONDA FIBRA ÓPTICA
WIRELESS:
RADIOFRECUENCIA RF MICROONDAS TERRESTRES MICROONDAS SATELITALES
BIFILAR
BIFILAR
El más económico
Efecto de capacitancia Susceptible a EMI Menor BW Menor distancia
COAXIAL
COAXIAL
No efecto capacitancia Poco susceptible a EMI
No tanta distancia que la F.O. No tanto BW que la F.O. Mucho espacio al instalar muchos hilos que UTP Carga unbalanced
TWISTED PAIR (UTP, STP)
TWISTED PAIR (UTP, STP)
No efecto capacitancia Poco susceptible a EMI Soporta carga balanceada
No tanta distancia que la F.O. No tanto BW que la F.O.
GUÍA DE ONDA
GUÍA DE ONDA
Transmite radiofrecuencias en wireline
No tanta distancia que la F.O. No tanto BW que la F.O. Más difícil de instalar que coaxial, UTP y bifilar
FIBRA ÓPTICA
FIBRA ÓPTICA
Mayor BW Mayor distancia en wireline Mayor confiabilidad No EMI No efecto capacitancia El de menos susceptibilidad a clima Mayor seguridad en la transmisión
Se requiere de mucha capacitación en la instalación y mantenimiento. (Vs wireline y wireless menos satélites) Inversión inicial alta (Vs Wireline y wireless menos satélites) Se requiere de herramienta y equipo especializado (Vs Wireline y wireless menos satélites)
Todas la líneas wireless en comparación con las wireline.
Practicidad al ser inalámbricas las comunicaciones. Rapidez al realizar un enlace de L.D.
Susceptibles al clima. Inseguras. Menos confiabilidad.
RADIOFRECUENCIA (MENOR A 1GHz)
RADIOFRECUENCIA
Vs Microondas terrestres y satelitales
Mayor distancia con la misma potencia No se requiere LOS Line of sight
Poco BW
MICROONDAS TERRESTRES (1GHz O MÁS)
MICROONDAS TERRESTRES (1GHz O MÁS)
Vs RF y satélites
Mayor BW
Se requiere de más potencia o ganancias que RF. Menos alcance y cobertura que satélites.
MICROONDAS SATELITALES (1GHz O MÁS)
MICROONDAS SATELITALES (1GHz O MÁS)
Vs RF y MO Terrestres
Mayor cobertura Perfecto para enlaces en broadcast
Se requiere de mejor cálculos de enlace Mayor potencia y ganancias Inversión inicial alta al requerir satélites en órbita
Reflexión
Refracción
Difracción
Dispersión
Absorción
Atenuación
Cuando un haz viaja en un medio 1, incide en un medio 2, este haz se regresa al medio 1 con el mismo ángulo que incidió respecto a la normal 1ª ley de snell θi = θrfl
Cuando un haz viaja en un medio 1, incide en un medio 2, este haz traspasa al medio 2 cambiando su dirección con respecto al ángulo incidente, cumpliendo con la segunda ley de snell. 2ª ley de snell ȃ1 sen θi = ȃ2sen θrfr
Aquí surgen varios puntos
Índice de refracción = ȃ = c / ț Esta puede variar dependiendo
Material (densidad, opacidad, pureza, facilidad para dejar pasar la luz) ◦ Frecuencia del haz ◦ Temperatura del material ◦ Presión atmosférica
Donde c= 3x108 m/s velocidad de la luz en el vacío ț = velocidad de la luz en el medio donde viaja Ejemplos de índices de refracción y velocidades de luz en medios diversos, en la siguiente tabla…
Velocidad de la luz= c/ȃ + + +
+
+ +
+ +
+
+
+ + +
3x10 8 m/s 2.9991x10 8 m/s 2.25x10 8 m/s
2.05x10
8
m/s
2x10 8 m/s 1.97x10 8 m/s 1.94x10 8 m/s 1.89x10 8 m/s 1.85x10 1.8x10
8
1.69x10 1.23x10 0.73x10
8
m/s
m/s 8 8 8
m/s m/s m/s
Pi ≅ Prfl + Prfr
1ª Ley de snell θi = θrfl 2ª Ley de snell ȃ1 sen θi = ȃ2sen θrfr Por lo tanto θrfr =sen-1( (ȃ1/ȃ2)* sen θi ) θi = sen-1( (ȃ2/ȃ1)* sen θrfr )
Ejercicios…
40°
40°
58.72° 28.91°
Notas: A menor índice de refracción mayor la velocidad de la luz en ese medio.
A mayor índice de refracción menor la velocidad de la luz en ese medio.
Cuando ȃ1>ȃ2 entonces θi <θrfr y ȃ1<ȃ2 entonces θi >θrfr
θi =sen-1( (ȃ2/ȃ1)* sen θrfr ) y como θrfr =90° Entonces θi =sen-1(ȃ2/ȃ1)
θi =sen-1(ȃ2/ȃ1) 48.77°
48.77°
Calcular ángulo de reflexión y de refracción a) 48.77°
a) 45°
a) 60°
CUANDO LOGRAMOS QUE TODO SE REFLEJE Y NADA SE REFRACTA ES POR 2 COSAS EL MATERIAL ES 100% REFLEJANTE O EL ÁNGULO DE INCIDENCIA ES MAYOR AL QUE SE CALCULÓ CON EL EFECTO DE ”ÁNGULO CRÍTICO DE REFRACCIÓN” ojo, esto implica que el medio 1 es más denso, menos puro, es decir con mayor índice de refracción que el medio 2 ASÍ LOGRAMOS QUE Pi ≅ Prfl
GUÍA DE ONDA
FIBRA ÓPTICA
Cuando un haz que viaja en el medio 1 e incide en el filo del medio 2, este se descompone en varias señales con diversas direcciones hacia el medio 1
Cuando un haz de luz viaja en un medio y este se esparce al recorrer una cierta distancia, es decir se separa; a este efecto se le denomina dispersión.
TIPOS DE DISPERSIÓN EN FIBRA ÓPTICA
DISPERSIÓN DE RAYLEIGH SCATTERING (DISPERSIÓN POR RADIACIÓN) DISPERSIÓN MODAL (MULTIMODAL) DISPERSIÓN CROMÁTICA (CD) DISPERSIÓN POR MODO DE POLARIZACIÓN (PMD)
TIPOS DE DISPERSIÓN EN FIBRA ÓPTICA DISPERSIÓN DE RAYLEIGH Las atenuaciones debidas a difracciones, absorciones por impurezas, suciedades y burbujas de aire y agua en la fibra óptica se le denomina dispersión de Rayleigh
TIPOS DE DISPERSIÓN EN FIBRA ÓPTICA
SCATTERING (DISPERSIÓN POR RADIACIÓN) Las atenuaciones o pérdidas provocadas por curvaturas donde se refracta la luz, escapándose del núcleo hacia el revestimiento.
TIPOS DE DISPERSIÓN EN FIBRA ÓPTICA
DISPERSIÓN MODAL (MULTIMODAL) Es la interferencia destructiva generada por las diversas reflexiones en los diferentes modos de propagación; que existe en una fibra que tiene un núcleo muy ancho. Se le puede tratar como una atenuación.
TIPOS DE DISPERSIÓN EN FIBRA ÓPTICA
DISPERSIÓN CROMÁTICA (CD)
Es el retardo que se genera entre las diferentes longitudes de onda debido a que varía el índice de refracción dependiendo de la frecuencia.
Dispersión que afecta en enlaces con altas tasas de bit y/o diferentes longitudes de onda en la misma fibra óptica debido a que el índice de refracción varía en el mismo material dependiendo de la frecuencia
TIPOS DE DISPERSIÓN EN FIBRA ÓPTICA
DISPERSIÓN CROMÁTICA (CD)
Distorsión del pulso
λ
λ
Espectro
λ
Dispersión cromática causada por las diferentes long. de onda en la fuente de luz
Bajas Velocidades Pulsos de Entrada
1
0
Pulsos de Salida
1
1
0
1
Altas Velocidades Los pulsos digitales se Traslapan
1
0
1
0
1
0
1
1
0
1
0
1
0
1
Una fibra monomodo posee dos modos de propagación en lo que respecta a la polarización. ◦ La diferencia en el tiempo de propagación entre esos dos modos es el retardo de grupo diferencial (DGD). ◦ La PMD es el valor medio del DGD en función de la longitud de onda
La PMD no es intrínseca (varía con el tiempo, temperatura) y exige predicciones estadísticas
La PMD es causada por irregularidades de bibi-refringencia o de la geometría de la fibra ◦ Dos modos de polarización ◦ Formato elíptico del núcleo ◦ Asimetría
La PMD depende de esfuerzos mecánicos ◦ Curvatura y torsión
Los diferentes modos de polarización que existen en la luz viajan a distintas velocidades.
La diferencia de tiempo que resulta entre modos de polarización se conoce como Retardo Diferencial de Grupo o DGD rápida
lenta PMD=retardo de propagación DGD
Perfect SM Fiber span
Eje rapido
Eje lento ∆τ
PMD causa “ensanchamiento” de los pulsos limitando las velocidades de transmisión Valores típicos:
0,075 ps / √km en fibras buenas, 5-8 ps / √km en fibras no tan buenas
Cuando un haz al pasar por un medio se disipa su energía en calor es por causa de la absorción.
La atenuación es una pérdida de potencia cuando la luz viaja a través de las fibras ópticas. Es causada por absorción y esparcimiento de la luz. Se expresa en dB/Km
RECEPTOR LASER
(diodo)
Pin (Potencia Emitida)
Variación de Potencia
Pout (Potencia Recibida)
MULTIMODE FIBER MMF STEP INDEX “NO ITU” GRADED INDEX “G651” SINGLEMODE FIBER SMF MONOMODO STANDARD “G652” “G653” “G654” “G655” “G657”
Fibra que padece de mucha dispersión modal por lo cual no es adecuada en las telecomunicaciones de banda ancha, además no está normada por la ITU
Fibra que padece de dispersión modal por lo cual sólo es utilizada en enlaces cortos entreoficinas, para interconectar equipos que no estén a más de 550m, en Telmex se utilizan con láser de longitud de onda de 850nm , su núcleo tiene una rango entre 50-62.5 micrometros con una cladding de 125 micrometros. Fibra color naranja en NEC G651
Todas las fibras monomodo son step index, teniendo un core de 810 micrometros y un cladding de 125 micrometros, logrando así eliminar la dispersión modal pero se utilizaría con láser de 1310nm, 1550nm ó 1625 nm de longitud de onda. Dentros de la fibras SMF existen diferentes tipos, descritas en slides posteriores. Color amarillo en NEC
G652 STANDARD, DISPERSIÓN NORMAL, PARA RED LOCAL, 1310nm (Esta fibra monomodo no tiene CD en la ventana de 1310nm por lo cual es excelente en enlaces locales pero @1310nm ya que @1550nm tiene CD 17ps/nm.km) G653 DISPERSION SHIFTED, DISPERSIÓN DESPLAZADA NULA, RED LD, 1550nm (Esta fibra monomodo no tiene CD en la ventana de 1550nm por lo cual es excelente en enlaces de larga distancia, pero sólo utilizando la ventana de 1550nm, por lo cual en DWDM si generaría CD) G655 NON ZERO DISPERSION SHIFTED, DISPERSIÓN DISPERSIÓN NO NULA (Esta fibra tiene poca CD en las diferentes longitudes de onda y por consiguiente óptimo para DWDM, donde 1550nm tiene CD 4ps/nm.km) G657 BENDING LOSS -INSENTITIVE , INSENSIBLE A CURVATURAS (Esta fibra se comporta como una G652 pero minimizando dispersión por radiación, esto permite colocarse en patch cords para interconectar tarjetas donde se requiere doblar pronunciadamente) Entre otras
Cero = λ0 = 850nm Uno = λ1 = 1310nm Dos = λ2 = 1550nm Tres = λ3 = 1625nm A mayor longitud de onda mayor alcance, menos atenuación por kilómetro, y más directivo el patrón de radiación.
Primer letra indica (haul) Primer Número indica el nivel de STM-n Segundo número indica la ventana de longitud de onda Siempre fibra SMF EJEMPLOS: I.1 Intraoffice, STM-1, 1310nm I.4 Intraoffice, STM-4,1310nm S.1.1 Short haul, STM-1, 1310nm S.4.1 Short haul, STM-4, 1310nm L.1.1 Long haul, STM-1, 1310nm L.1.2 Long haul, STM-1, 1550nm L.4.1 Long haul, STM-4, 1310nm L.4.2 Long haul, STM-4, 1550nm L.16.1 Long haul, STM-16, 1310nm L.16.2 Long haul, STM-16, 1550nm L.64.1 Long haul, STM-64, 1310nm L.64.2 Long haul, STM-64, 1550nm L.64.3 Long haul, STM-64, 1625nm
Primer palabra indica (Bit rate en Mbps) Todas son Base por que entregan Baseband hacia dentro Las últimas letras o números indican la línea de transmisión y por consiguiente el alcance. EJEMPLOS: 1000 BASE Sx 1000 BASE Lx 1000 BASE Zx 10000 BASE Sx 10000 BASE Lx 1000 Implica 1000Mbps= 1Gbps y 10000 implica 10000Mbps= 10Gbps Sx implica láser de 850nm por lo cual se recomienda fibra MMF LX implica láser de 1310nm por lo cual se recomienda fibra SMF ZX implica láser de 1550nm por lo cual se recomienda fibra SMF para enlaces de 50-70 km
SFP SMALL FORMFACTOR PLUGGABLE STM1-4-16 ó 1000BASESx-LX-Zx Cwdm 4Gbps
XFP X FORM FACTOR PLUGGABLE 10Gbps (SDH ó Ethe ó CWDM)
Microsoft Office Excel Worksheet
Potencia en sistemas de comunicaciones de fibra óptica por estándar debe darse en dBm que implica referenciado al miliwatt
P(dBm) = 10log(Potencia medida watts/ 0.001 watts) = 10log (potencia medida en mw) es decir sólo su valor numérico. -9dBm=0.125mw -6dBm=0.25mw -3dBm= 0.5mw 0dBm = 1mw +3dBm=2mw +6dBm=4mw +9dBm=8mw Y para calcular los dBm en mw sería P(mw) = 10^(P[dBm]/10)
JM 1picowatts=10log(1x10-12/1x10-3)=-90dBm Leo 230 microwatts =0.230mw=-6.38dBm John 506 microwatts=0.506miliwatts=-2.95dBm Alex 178 microwatts =0.178mw=-7.49dBm Carlos 23miliwatts =13.61dBm Raúl +28dBm =630.95mw Issac+5dBm = 3.16mw Hugo 0dBm = 1mw Hugo -8dBm = 0.158mw Arturo-17dBm =0.019mw Laura -34dBm=0.398microw Edgar-37dBm=0.199microw Carlos-51dBm=7.9x10-6 mw=7.9nw Raúl -77dBm=1.99x10-8 mw =19.9pw John-97dBm=1.99x10-10 mw= 0.199picowatts
En un enlace como el de la figura que se muestra a continuación y que tiene una separación entre transmisor y receptor de 35Km donde se colocó una fibra óptica que tiene como característica una atenuación de 0.2 dB/Km a la longitud de onda de operación y un fotodetector en el sitio B con una sensibilidad de -34dBm, determine lo siguiente: •Calcular la potencia de recepción en el fotodetector en el sitio B en dBm •Mencione si el fotodetector va a ser capaz de decodificar la información sin bits erróneos y si cumple con lo que pide el cliente (mínimo 10dB de margen en el receptor con respecto al umbral) explique y justifique sus resultados.
Par de Conectore s
Empalm e de fusión
Par de Conectore s
Curvatura
Pt = 1mW
Empalm e mecanic o
Par de conectores
Site B
0.5dB 0.6dB
0.5dB
3.3dB 0.1dB
0.45dB
Rx
PTx= 10LOG(1)=0dBm
Lf.o=(0.2dB/km)(35km)=7dB
Prx =0dBm-7dB-0.5dB-0.1dB-0.6dB-3.3dB-0.45dB-0.5dB = -12.45dBm Si decodifica la información sin errores porque -12.45dBm es más que -34dBm que se tienen de sensibilidad y si cumple con el margen de 10 dB porque -12.45dBm es más que -24dBm
