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¿ESTÁ MI RED EN ÓPTIMAS CONDICIONES? CONDICION ES?

FIBRA ÓPTICA

¿ESTÁ MI RED EN ÓPTIMAS CONDICIONES? GUÍA BÁSICA PARA EL OPERADOR DE CABLE

FIBRA ÓPTICA

© CINIT Versión 1.0

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FIBRA ÓPTICA

¿ESTÁ MI RED EN ÓPTIMAS CONDICIONES? C ONDICIONES? GUÍA BÁSICA PARA EL OPERADOR DE CABLE FIBRA ÓPTICA

CONTENIDO

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INTRODUCCIÓN …………………………………………………………………… 3

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¿QUÉ HACER Y QUÉ NO HACER? ……………………………………………. 4 PLANEACIÓN………………………………………………………………4 DISEÑO DE ENLACES………………………………………………… ENL ACES……………………………………………………… …… 6 CONSTRUCCIÓN………………………………….…………………………. 13 RECOMENDACIONES GENERALES……………………………………17 o

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o

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¿QUÉ MEDIR Y CON QUÉ MEDIRLO? ………………………………………….19 PARÁMETROS, DISPOSITIVOS Y EQUIPOS…………………………………. 19 21 EMPALMES Y FUSIONES………………………………………… FUSIONES……………………………………………………… …………… 27 DETECCIÓN Y REPARACIÓN DE FALLAS ………………………………………… GLOSARIO …………………………………………………………………………. 29 o

o

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FIBRA ÓPTICA

INTRODUCCIÓN Las redes de cable han evolucionado y con el paso del tiempo se han convertido en redes híbridas de fibra óptica y cable coaxial ( HFC) con el objetivo de dar más y mejores servicios. La fibra óptica [Figura 1], en comparación con el cable coaxial, tiene varias ventajas técnicas. Por ejemplo, las señales que viajan en la fibra en forma de luz se atenúan muy poco a grandes distancias por lo cual la necesidad de amplificadores disminuye drásticamente. Además, como las señales que transporta la fibra no son de radio frecuencia, están libres de varios tipos de interferencias electromagnéticas y ruidos que afectan en gran medida a las señales que transporta el cable coaxial. Y por último, la fibra óptica tiene una gran capacidad de ancho de banda limitado únicamente por los equipos conectados a ésta. Debido a las ventajas que tiene la fibra óptica frente al cable coaxial, no se sabe con certeza hasta qué punto lo va a sustituir. Sin embargo, lo que sí está comprobado es que una arquitectura de red con más fibra óptica se convierte en una red más confiable. Para la operación, instalación, mantenimiento y reparación de una red de telecomunicaciones con fibra óptica, se requiere conocer técnicas especializadas. Es muy importante que el personal del sistema de cable esté capacitado y que cuente con la herramienta apropiada para trabajar con los equipos ópticos. Así como la fibra óptica entró a las redes de cable, es necesario que la Industria se prepare y esté dispuesta a adoptar nuevas tecnologías que permitan mantener a las redes de cable en óptimas condiciones para seguir compitiendo con otras redes de telecomunicaciones.

Figura 1. Cables de fibra óptica


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¿QUÉ HACER Y QUÉ NO HACER? En la planeación… •

Si su red es de sólo cable coaxial y planea proveer servicios como Internet de banda ancha, telefonía, video por demanda o cualquier servicio avanzado, es inevitable el uso de fibra óptica en su sistema.

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Digitalice todos los mapas de su sistema. Esto permite acelerar cualquier proceso de diseño y asegura que la información pueda ser fácilmente almacenada y modificada.

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Tome en cuenta que en una instalación de cable coaxial se manipula únicamente un conductor, mientras que en una instalación de fibra óptica se manejan numerosas fibras a lo largo de una distancia considerable. Construir, reconstruir o modificar una red de cable sin los planos de diseño es equivalente a construir una casa sin los planos arquitectónicos.

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En una red HFC considere que los nodos sean suficientemente grandes para cubrir un número aceptable de casas, pero a la vez que su tamaño permita a los suscriptores tener un servicio de calidad. Recuerde que el ancho de banda se divide entre el número de suscriptores atendidos.

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Planee la red de manera que su diseño permita la posibilidad de la futura subdivisión de los nodos. Los estudios de tráfico y la experiencia de algunas redes de cable indican que

500 casas pasadas por nodo es un número adecuado para dar satisfactoriamente servicios avanzados. Sin embargo, también se debe considerar la penetración esperada y que los nuevos servicios demandarán mayor ancho de banda. •

Recuerde que el objetivo de las arquitecturas FTTX (Fibra hasta “X”, que es el término genérico que se utiliza para describir arquitecturas que utilizan fibra óptica) consiste en llevar la fibra lo más cerca del suscriptor y disminuir el uso de elementos activos [observe en la Figura 2 la arquitectura FTTN].

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Actualmente, los costos asociados a la construcción e instalación de redes FTTH (Fibra Hasta la Casa, por sus siglas en inglés) o de arquitecturas Fiber Deep siguen siendo muy altos para algunos sistemas. No obstante, las tendencias indican que en poco tiempo la necesidad de este tipo de arquitecturas será mayor.


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FIBRA ÓPTICA

Fibra óptica: Una para flujo ascendente y otra para descendente

NODO 1 Redes coaxiales conectadas por fibra óptica al CRC

NODO 4

NODO 2

NODO 3 NODO 5

Redes coaxiales conectadas por fibra óptica al CRC

Figura 2. Fibra hasta el nodo (FTTN) •

Considere un número extra de fibras para subdivisiones, es decir, instale cables con fibras de reserva. Esto permitirá que el sistema pueda crecer con mayor facilidad sin la necesidad de tender nuevos cables de fibra.

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Analice los tipos de topologías para determinar cuál es la que mejor se ajusta a sus necesidades: estrella, anillo, estrella – estrella, o combinaciones [Figura 3].

Figura 3. Algunas opciones de topologías •

Cuando existan rutas comunes en la topología de estrella, es mejor tender un sólo cable con todas las fibras para dividir las rutas posteriormente, que realizar varios tendidos de cable con menos fibras.


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FIBRA ÓPTICA

La arquitectura de anillo tienen la ventaja de ofrecer redundancia. Si se interrumpe una trayectoria, las señales aún pueden llegar por el otro lado del anillo. La desventaja de esta arquitectura es que se incrementan los costos porque se requiere más equipo.

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Si existen numerosas rutas para llegar a varios nodos, es recomendable hacer una estrella primaria y varias secundarias. La primera estrella (la primaria) llegará a los Hubs y las secundarias partirán del Hub hacia los nodos.

¿Cómo hacer el diseño de un enlace? •

Primeramente, determine la arquitectura del enlace con base en la ubicación de las poblaciones de interés, el tamaño de las mismas, la penetración esperada y los servicios que se pretendan ofrecer.

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Para calcular un enlace óptico se utilizan las pérdidas que experimenta la señal al viajar por la fibra, por los conectores, por fusiones y por cualquier otro dispositivo. Con base en la atenuación total se calcula la potencia óptima de transmisión.

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El cálculo de la potencia del transmisor permite garantizar la llegada de un nivel de 0 dBm (cero decibeles referidos a 1 miliwatt) a la entrada de cada uno de los receptores ópticos. Este valor permitirá a su vez obtener el valor de los acopladores ópticos necesarios para distribuir la señal en l as diferentes rutas.

Ejemplo 1 •

El procedimiento para realizar el diseño de un enlace óptico es el siguiente:

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Asegúrese de tener la ubicación y la distancia precisa entre cada una de las poblaciones de interés.

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Considere el caso de la Figura 4. Fibra óptica

Transmisor óptico

Distan Distancia cia A

Receptor óptico (nodo)

Figura 4. Enlace de dos puntos •

Para conocer la pérdida total de señal a través de la ruta y calcular el valor de la potencia del transmisor, se debe conocer primero la atenuación de la fibra por unidad de distancia.


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FIBRA ÓPTICA

La pérdida de luz en una fibra óptica es muy pequeña [Figura 5]. Las dos longitudes de onda utilizadas en la fibra son 1310 nm y 1550 nm. A una longitud de onda ( λ) de 1310 nm la atenuación típica es de 0.35 dB/km, mientras que para 1550 nm es de 0.25 dB/km.

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No olvide considerar la pérdida extra por catenaria y por las reservas de fibra. Para el cálculo se recomienda agregar un 10% extra de la distancia en la ruta por catenaria y reservas de fibra. Atenuación dB / km

CURVA DE ATENUACIÓN VS LONGITUD DE ONDA

Zonas de menor atenuación: 1310 nm y 1550 nm

2.0

1.0 1000

1300

1500

2000

Longitud de onda nm

Figura 5. Curva de atenuación en la fibra óptica •

Una vez que haya considerado todos estos factores, con el valor de la pérdida típica por kilómetro de la fibra (dependiendo de la longitud de onda), efectúe el cálculo de la pérdida total de la ruta. Suponiendo que la distancia A es de 12 km, a 1310 nm se tiene:

Pérdida total por fibra = [distancia A (km) +10% distancia A (km)] x [atenuación (dB/km)] Pérdida total por fibra = [A + 0.1 (A )] (0.35) Pérdida total por fibra = [12 + 0.1 (12)] (0.35) Pérdida total por fibra = 4.242 dB •

Al resultado de la pérdida total por fibra (en este caso 4.242 dB) se le debe sumar la pérdida por conectores y empalmes. Para este cálculo se considerará 0.05 dB por cada conector y 0.25 dB por cada fusión. Sin embargo, estos valores son una aproximación, por lo tanto, se sugiere utilizar el valor indicado por cada fabricante en las hojas de especificaciones.

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Cada enlace puede ser diferente debido al número de conectores y/o fusiones que tiene. Generalmente se necesitan varias fusiones a lo largo de la ruta y conectores en el transmisor, receptor y en otros equipos.


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FIBRA ÓPTICA

Para el ejemplo de la Figura 4 suponemos que hay 2 conectores y 4 fusiones [Figura 6]. Conectores

Fusiones

Transmisor óptico

Receptor óptico (nodo) Distancia A = 12 km

Figura 6. Enlace con fusiones y conectores •

Siguiendo con el cálculo del enlace de la Figura 6, se tiene:

Pérdida total por conectores = 0.25 x 2 = 0.5 dB Pérdida total por fusiones = 0.05 x 4 = 0.2 dB

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Con los datos anteriores se calcula la pérdida total:

Pérdida total = Pérdida total por fibra (dB) + Pérdida total por conectores (dB) + Pérdida total por fusiones (dB) Pérdida total = 4.242 + 0.5 + 0.2 = 4.942 dB •

Ahora, se hace la conversión de dB a mW mediante la fórmula:

⎛ dB ⎞ ⎟ ⎝ 10 ⎠

mW = antlog ⎜

⎛ 4.942 ⎞ ⎟ = 3.12 mW 10 ⎝ ⎠

mW = antlog ⎜

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Por lo tanto, la potencia requerida del transmisor para el caso del ejemplo 1 sería de 3.12 mW [Figura 7]. Valor teórico de la potencia del transmisor: 3.12 mW

Nivel teórico a la entrada del receptor: 0 dBm

Transmisor óptico

Receptor óptico (nodo) Distancia A = 12 km

Figura 7. Valor teórico del transmisor óptico © CINIT Versión 1.0

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FIBRA ÓPTICA

Se recomienda seleccionar un transmisor óptico con un valor comercial ligeramente mayor al valor teórico (redondeo hacia arriba) para garantizar un nivel de 0 dBm a la entrada del receptor óptico. Si se excede por mucho el valor, entonces probablemente será necesario colocar un atenuador óptico a la entrada del receptor para ajustar el valor.

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Considerando que para este ejemplo se elige un transmisor con salida óptica de 5 dBm, se tiene:

Nivel de entrada en el receptor = Potencia del transmisor – Pérdida total Nivel de entrada en el receptor = 5 – 4.942 = 0.058 dBm •

Es importante tener cuidado con las unidades al efectuar las operaciones. Se debe trabajar con las mismas unidades en la potencia del transmisor y en la pérdida total (decibeles o miliwatts). Si la potencia del transmisor se especifica en mW, se efectúa la conversión a dBm con la fórmula: dBm = 10 log mW

Ejemplo 2 •

Ahora bien, suponiendo que para el ejemplo anterior hubiera otra población a la cual también se quiere llevar servicio [Figura 8], se debe calcular el valor de un acoplador

óptico. •

Un divisor o acoplador óptico tiene la función de canalizar un porcentaje de la potencia óptica total del transmisor en dos o más ramificaciones. Existen divisores o acopladores ópticos de dos, tres o cuatro salidas. Distancia A Transmisor óptico

Receptor óptico (nodo 1)

Acoplador óptico

Distancia B


Figura 8. Enlace óptico de dos poblaciones •

Para el caso de la Figura 8 se necesita un acoplador óptico de 2 salidas.


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FIBRA ÓPTICA

Para la ruta B [Figura 9] realice el mismo procedimiento de la ruta A para calcular el valor de la pérdida total.

Transmisor óptico

Distancia B = 10 km Receptor óptico (nodo 2)

Figura 9. Cálculo de la pérdida total para la ruta B •

Los datos de la ruta B son:

Distancia = 10 km No. de conectores = 2 No. de fusiones = 4 Por lo tanto se tiene:

Pérdida total por fibra = [distancia B (km) +10% distancia B (km)] x [atenuación (dB/km)] Pérdida total por fibra = [B + 0.1 (B)] (0.35) Pérdida total por fibra = [10 + 0.1 (10)] (0.35) Pérdida total por fibra = 3.535 dB Pérdida total por conectores = 0.25 x 2 = 0.5 dB Pérdida total por fusiones = 0.05 x 4 = 0.2 dB

Pérdida total = Pérdida total por fibra (dB) + Pérdida total por conectores (dB) + Pérdida total por fusiones (dB) Pérdida total = 3.535 + 0.5 + 0.2 = 4.235 dB

⎛ dB ⎞ ⎟ ⎝ 10 ⎠

mW = antlog ⎜

⎛ 4.235 ⎞ ⎟ = 2.65 mW ⎝ 10 ⎠

mW = antlog ⎜


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FIBRA ÓPTICA

Una vez que se tenga el valor de la pérdida total de la ruta B en decibeles y en miliwatts (para este ejemplo 2.65 mW) se debe sumar con el de la ruta A. Sin embargo, antes de esa operación se debe considerar otro detalle: agregar el valor de la pérdida por fusión (la del acoplador óptico ) para la ruta A [Figura 10].


Distancia A = 12 km Transmisor óptico

Figura 10. Ruta A con una fusión extra por el acoplador óptico •

Simplemente se suma la pérdida ocasionada por la fusión extra de la ruta A (en decibeles):

Pérdida total de la ruta A con acoplador = Pérdida total (dB) + Pérdida de la fusión (dB) Pérdida total = 4.942 + 0.05 = 4.992 dB •

Ahora, se hace la conversión de dB a mW:

⎛ dB ⎞ ⎟ ⎝ 10 ⎠

mW = antlog ⎜

⎛ 4.992 ⎞ ⎟ = 3.16 mW ⎝ 10 ⎠

mW = antlog ⎜

Por lo tanto, se tiene: Potencia necesaria para la ruta A: 3.16 mW Potencia necesaria para la ruta B: 2.65 mW •

Una vez que se tengan las potencias necesarias para la ruta A y B se procede a calcular el valor de la potencia óptica del transmisor:

Potencia óptica del transmisor = 3.12 + 2.65 = 5.81 mW •

Por lo tanto, la potencia total del transmisor deberá ser de 5.81 mW. Recuerde que es mejor elegir un transmisor que exceda ligeramente el valor teórico y ajustar el nivel de entrada a los receptores ópticos mediante un atenuador óptico.

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Con el valor de la potencia óptica del transmisor y de las pérdidas de la ruta A y B se calcula el valor del acoplador óptico. Para ello, únicamente se calcula qué porcentaje de la


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FIBRA ÓPTICA

potencia del transmisor se debe destinar a cada rama y, con base en este resultado, se selecciona un acoplador óptico de las hojas de especificaciones del fabricante. •

Es muy importante hacer la conversión de la pérdida total en cada rama de decibeles a

miliwatts. Esto es indispensable ya que los decibeles son unidades logarítmicas y para obtener el porcentaje de pérdida en cada rama es necesario trabajar con unidades lineales (miliwatts). •

Para conocer el valor del acoplador óptico simplemente se hace un cálculo aritmético (regla de tres): 5.81 mW → 100% 3.16 mW → x x = 54.38 %

O bien: 5.81 mW → 100% 2.65 mW → y y = 45.61 % •

Con estos porcentajes se sabe que se requiere un acoplador óptico que separe 45% de la potencia del transmisor óptico en un sentido y 55% en el otro. Es decir, el 45% de la potencia total viajará en la ruta más corta y el 55% se destina a la ruta más larga [Figura 11]. Distancia A: 55% de la potencia

Valor teórico de la potencia del transmisor: 5.81 mW


Transmisor óptico Distancia B: 45% de la potencia


Figura 11. Cálculo del acoplador óptico •

El último paso consiste en buscar en las tablas de especificaciones el acoplador óptico que mejor se ajuste a dicho porcentaje.


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FIBRA ÓPTICA

Si se requiere dividir la potencia del transmisor óptico para más de dos rutas, se pueden emplear divisores ópticos con mayor número de salidas. Estos dispositivos cuentan con dos, tres o cuatro salidas con incrementos de 5% por lo regular.

En la construcción… •

Esta guía no puede describir ni identificar todos los peligros asociados con la construcción, ni puede dictar todas las medidas de precaución, por lo tanto, revise previamente todas las

normas de seguridad, métodos de construcción y políticas de su empresa y de la localidad. •

La construcción de una red de telecomunicaciones por cable debe ser realizada por personal calificado, siguiendo la reglamentación y las prácticas establecidas por organismos como la Secretaría del Trabajo y Previsión Social, la Secretaría de Salud, la Secretaría de Desarrollo Social y la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, tal como lo indica la Norma Oficial Mexicana para los Sistemas de Televisión por Cable (NOM05-SCT1-93).

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Antes de comenzar cualquier trabajo verifique que cuente con todas las herramientas y

equipos de seguridad necesarios. •

Previamente a cualquier instalación de fibra óptica revise la Norma Oficial Mexicana NOM130-ECOL-2000.. En él se indican las especificaciones para la planeación, diseño, 130-ECOL-2000 construcción y operación de un sistema de telecomunicaciones por fibra óptica.

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Algunas de las especificaciones contenidas en la NOM-130-ECOL-2000 son: o

Consideraciones generales para las obras de instalación de fibra óptica.

o

Dimensiones y características de las excavaciones para instalación subterránea en zonas rurales y urbanas.

o

Instalación de postes para instalación aérea.

o

Características de casetas repetidoras o terminales de señal.

o

Medidas de seguridad durante la instalación para prevenir y proteger a los peatones, trabajadores y al equipo de posibles accidentes.

o

Derecho de vía en trabajos de instalación.

o

Medidas para preservar la ecología y de tratamiento de residuos generados durante la instalación de la red de fibra óptica.

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Par una instalación subterránea se debe contactar previamente a los operadores de otros servicios que utilicen también el subsuelo para sus redes. Por ejemplo, a los operadores de servicios públicos como el agua, gas o drenaje. El daño a cualquiera de estos sistemas podría causar la interrupción del servicio y, en el peor de los casos, un daño de magnitudes catastróficas.


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FIBRA ÓPTICA

Para la instalación aérea de la fibra óptica se si guen procedimientos muy similares a los de la instalación de los cables coaxiales en planta externa. Se sigue el método de “carrete estacionario” o de “carrete en movimiento”, se debe respetar el mínimo radio de curvatura, usar fusibles mecánicos para no exceder la máxima fuerza de tensión, etc. Revise los procedimientos descritos en la “Guía de Planta Externa” disponible en la sección de “Guías para el operador de cable” cable” del portal del CINIT.

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Considere y tome sus precauciones de los riesgos que implica el manejo de la fibra óptica. Los tubos de fibra pueden contener químicos dañinos que pueden ser absorbidos por la piel o ser inhalados si el área de trabajo no está correctamente ventilada o si no se respetan las normas de seguridad.

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El rayo del láser es invisible al ojo y puede ocasionar daños a la retina sin causar dolor alguno. Por lo tanto, se recomienda trabajar únicamente con la fibra óptica cuando no se

está transmitiendo señal alguna a través de ella. Aun cuando se piense que no existe ningún láser activo en la fibra, nunca se debe sostener el extremo de la fibra apuntando directamente al ojo. Si sospecha que ha mirado directamente al rayo de láser a una distancia menor de 15 cm, consulte a su médico. •

El uso de lentes y guantes [Figura 12] es altamente recomendado para manejar los cables de fibra óptica. Las fibras desnudas son extremadamente filosas y se pueden fracturar fácilmente. Nunca deje los residuos de la fibra en su lugar de trabajo después de hacer un empalme o una fusión.

Figura 12. Lentes y guantes de seguridad. Fuente: TecraTools •

Algunos cables de fibra incluyen armadura. La armadura es una envoltura metálica que provee protección extra a las fibras. Tenga cuidado al manipular la armadura ya que al ser cortada puede producir orillas afiladas.

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Una vez que reciba los carretes de fibra, utilice un OTDR (Reflectómetro en el Dominio del Tiempo) para verificar que la fibra se encuentre libre de daños. Después de ser instalada y antes de ser conectada a los equipos, se debe llevar a cabo otra prueba y corroborar los nuevos datos con los de la primera prueba.

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Recuerde que los carretes de fibra óptica deben siempre ser almacenados y colocados sobre sus bordes rodantes y nunca sobre alguna de sus bases laterales ni apilados [Figura 13].


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FIBRA ÓPTICA

Figura 13. Almacenamiento y transporte de los carretes de fibra •

A pesar de que la fibra se protege muy bien dentro del cable, es muy sensible a la máxima tensión de tirado, a su mínimo radio de curvatura y a las fuertes presiones físicas. Por lo anterior, antes de instalar cualquier cable revise las especificaciones técnicas.

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También al transportar los carretes de fibra es necesario tomar precauciones para asegurarse que la fibra no sufra daños. Selle ambos extremos de la fibra para evitar la entrada de humedad o la fuga de los compuestos químicos de los tubos. Asegure firmemente los extremos de la fibra al carrete para evitar que se mueva la fibra de su posición original en el carrete.

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Respete el mínimo radio de curvatura cuando maneje, instale o realice cualquier trabajo con la fibra. Los radios de curvatura muy cerrados provocan que la luz se atenúe gravemente debido a que se rebasa el ángulo crítico de incidencia de la fibra y la luz puede escapar del núcleo.

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Si el cable debe desenrollarse del carrete y colocarse en el piso (no es muy recomendable hacer esto, pero a veces es necesario), entonces se sugiere utilizar la técnica de la “ figura

ocho” para prevenir que el cable se tuerza o se doble. Esta técnica consiste en colocar el cable en el suelo en una posición tal que se forme la figura de un número ocho [Figura 14]. •

Al colocar el cable en el suelo para formar la “figura del número 8”, se debe respetar el mínimo radio de curvatura del cable.

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Observe que a medida que se va apilando el cable, el extremo queda en la parte inferior de toda la pila del cable. Al terminar de colocar el cable en el suelo se debe voltear la pila de modo que el extremo del cable se desenrolle desde la parte superior.

Figura 14. Técnica de la “figura ocho”


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FIBRA ÓPTICA

Utilice raquetas de almacenamiento [Figura 11] para garantizar que se mantenga el mínimo radio de curvatura. Revise las especificaciones del fabricante para conocer dicho valor.

Láser y conectores •

Los tipos de láser más utilizados en la industria de televisión por cable son: FP ( Fabry Perot ), ), DFB (Distributed Feed Back ), ), y YAG. Debido a sus propiedades y a su

comportamiento se utiliza generalmente el FP y el DFB. •

Se sugiere utilizar el láser FP en los transmisores de retorno debido a que funciona muy bien en un ancho de banda pequeño, mientras que los DFB ofrecen una mejor respuesta en la ruta principal (en el sentido descendente). Los láser DFB ofrecen una CNR (Relación Portadora a Ruido) superior al los FB pero requieren de otros mecanismos para el control de su temperatura. Consulte las especificaciones de los fabricantes para mayor referencia.

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Los conectores más comunes en los sistemas de televisión por cable son: el FC (de rosca), el FC (de presión) y el ST (de 90° de giro) [Figura 15]. En términos de pérdida de señal, un conector es la manera menos eficiente de unir dos fibras, pero se compensa por lo práctico que resulta su uso.

Figura 15. (De izquierda a derecha) Conector para fibra óptica FC, SC y ST •

Existen también un par de variantes para los conectores: el UPC (Conector Ultra Pulido) y el APC (Conector Pulido Angularmente). Estos nombres se les dan por la técnica de pulido que se le da al conector con la finalidad de disminuir aún más la pérdida de señal (tienen aproximadamente de 0.2 dB a 0.5 dB de pérdida).

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Recuerde que para elegir un conector se sugiere considerar lo siguiente: o

o

o

o

o

Baja pérdida: es decir que pierda poca potencia óptica. Fácil instalación: quiere decir que el conector se pueda instalar y/o desinstalar sin necesidad de herramientas especiales. Repetición: que al conectarse y desconectarse varias veces no existan cambios en la pérdida de la potencia óptica. Consistencia: que no haya variaciones en la pérdida de potencia óptica. Bajo costo: que no implique el uso de herramientas costosas ni que el conector, por sí mismo, sea muy caro.


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FIBRA ÓPTICA

Recomendaciones generales •

La variedad en cables de fibra óptica es muy extensa y variada: para instalación aérea o subterránea, con o sin armadura, con chaqueta sencilla o hasta triple, con fibras empaquetadas en tubos individuales (loose tube ) o con todos los grupos en un solo tubo (central tube ), ), entre otras opciones. En la Tabla 1 se aprecian algunos ejemplos.

Tipo

Descripci ón

Versiones

Fiber feeder

Son de diámetro pequeño (7.9 mm aproximadamente),

- Blindada para planta externa de hasta 12 fibras.

flexibles y económicos. Para aplicaciones en donde no

- Dieléctrico para planta externa de hasta 12 fibras.

se requieren más de 12 fibras. - Blindada para planta externa de hasta 96 fibras. Central tube

Ofrecen un tubo protector individual relleno de gel que puede llevar un número mayor de fibras. Tienen un diámetro pequeño.

- Dieléctrico para planta exterior de hasta 96 fibras. - Dieléctrico para montante interior / exterior de hasta 24 fibras. - Blindada y dieléctrica para planta exterior de

Minitubo

Ofrecen la capacidad, flexibilidad y durabilidad para

hasta 288 fibras.

trenzado

troncales de alto tráfico. Puede tener longitudes de

- Con o sin blindaje, autosoportadas, para planta

hasta 12.2 km, chaqueta, blindaje y relleno de gel.

externa de hasta 72 fibras.

- Con chaqueta doble y blindaje individual de hasta 96 fibras. - Con chaqueta triple y doble blindaje de hasta 72 fibras. - Dieléctrico para montante interior / exterior de hasta 144 fibras. Cable de fibra óptica no metálico y de minitubo. Ofrece ADSS

resistencia y flexibilidad para su instalación sin

- Se diseñan según las especificaciones del cliente.

mensajero en postes. - Fibra + UTP + coaxial Cables

Cables híbridos con varias subunidades (coaxial, par

híbridos

trenzado y fibra óptica) dentro de una misma chaqueta.

- Fibra + UTP - Fibra + coaxial

Tabla 1. Algunos tipos de cables de fibra óptica. Fuente: Commscope


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FIBRA ÓPTICA

Se recomienda un minucioso análisis con apoyo del fabricante para determinar el tipo de cable ideal para cada aplicación.

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Instale los dispositivos adecuados para el almacenamiento y manejo de la fibra en la red, por ejemplo raquetas de almacenamiento y cierres de empalme [Figura 16].

Figura 16. Raquetas de almacenamiento y cierres de empalme •

Los cierres de empalme se utilizan para protección de las fibras y tienen la capacidad de almacenar numerosas fusiones.

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Para el CRC existen numerosos tipos de organizadores de fibras. Es importante tener un buen control en la distribución de las fibras. Existen varios proveedores para este tipo de productos. Acérquese a ellos para determinar cuál es el que mejor satisface sus necesidades.


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FIBRA ÓPTICA

¿QUÉ MEDIR Y CON QUÉ MEDIRLO? •

Utilice un OTDR (Reflectómetro en el Dominio del Tiempo) para identificar y medir la distancia en donde se produjo un corte o donde se dañó la fibra. Un OTDR es útil también para medir la longitud de los enlaces.

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Un OTDR [Figura 17] es un dispositivo que envía pulsos a través de la fibra para medir y graficar sus reflexiones y discontinuidades.

Figura 17. OTDR. Fuente: Sunrise Telecom •

Se recomienda ampliamente hacer la prueba de atenuación con un OTDR para cada carrete de fibra óptica antes de la instalación. Todas las fibras a instalar deberían ser probadas. La prueba de atenuación consiste en comparar los datos de atenuación de la fibra especificados por el fabricante (generalmente en dB/km) con los datos obtenidos con el OTDR.

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En cuanto a la red, es muy importante asegurarse que a la entrada de cada nodo óptico la señal llegue con una potencia óptica de 0 dBm (decibeles referidos a 1 miliwatt).

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En un enlace óptico, los batidos de segundo y tercer orden generalmente no representan problema alguno. Los valores típicos para este tipo de distorsiones se encuentra por arriba de la norma: Sin importar la cantidad de canales ni la longitud del enlace, para la fibra óptica se tiene 60 dB aproximadamente para los batidos de segundo orden (CSO) y 65 dB para los de tercer orden (CTB). La Norma Oficial Mexicana para el cable especifica que el valor de los batidos no será menor a 47 dB y 51 dB en el sistema de cable.

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La mejor manera para conectar o unir dos fibras es mediante una fusión. Actualmente existen muchas marcas de fusionadoras [Figura 18].

Figura 18. Algunas fusionadoras de fibra óptica. Fuente: www.furukawaamerica.com © CINIT Versión 1.0

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FIBRA ÓPTICA

Recuerde que la pérdida máxima típica para un empalme mecánico no debe ser mayor de

0.25 dB, mientras que para una fusión el valor máximo de pérdida es de 0.1 dB [Figura 19]. Si sus valores exceden estos parámetros, revise el procedimiento de fusión o empalme y hágalo nuevamente.

Empalme por fusión

Arco eléctrico Gel igualador de índices

Dispositivo de alineamiento

Empalme mecánico

Figura 19. Empalme por fusión y empalme mecánico •

Ya sea en un empalme mecánico o en una fusión, gran parte del éxito depende de la calidad del corte. Asegúrese de contar con la herramienta adecuada para cortar la fibra con precisión [Figura 20].

Figura 20. Cortadora de precisión. Fuente: http://www.furukawaamerica.com http://www.furukawaamerica.com •

Es muy recomendable colocar mangas termocontraíbles en los empalmes por fusión. Esto ayudará a proteger la fibra de agentes externos.


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FIBRA ÓPTICA

¿Cómo hacer un empalme mecánico? •

Asegúrese de contar con todo el material y la herramienta necesaria [Figura 21]: herramienta de ensamble, removedor de cubierta plástica, alcohol isopropílico, paños especiales (que no dejen pelusa o residuos), cortador de precisión y empalmes mecánicos.

Figura 21. Opciones de herramienta y material para realizar un empalme mecánico •

El área de empalme debe estar limpia , seca y bien iluminada. Un área limpia mejora la eficiencia del empalme y minimiza el riesgo de contaminación de la fibra.

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Abra los tubos de fibra siguiendo los procedimientos indicados por el fabricante. Una vez que las fibras individuales estén expuestas, límpielas siguiendo las recomendaciones de su empresa.

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Tome el empalme mecánico y colóquelo firmemente en la herramienta de ensamble presionándolo por los extremos [Figura 22].

Figura 22. Herramienta de ensamble y empalme mecánico


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FIBRA ÓPTICA

Remueva la cantidad adecuada de cubierta plástica de la fibra (de 25 mm a 50 mm aproximadamente) usando las pinzas apropiadas [Figura 23]. Asegúrese de que el removedor de cubierta plástica esté en buenas condiciones para evitar rayones o cualquier daño al núcleo de vidrio.

Fibra desnuda

Figura 23. Removedor de cubierta plástica •

Limpie la fibra desnuda (el núcleo de vidrio) con la ayuda de un paño especial y alcohol isopropílico [Figura 24].

Figura 24. Limpieza de la fibra óptica desnuda •

No limpie la fibra más de dos veces y procure mantenerla expuesta al aire el menor tiempo posible.

•

Corte la fibra y verifique la longitud de la fibra cortada usando las marcas de referencia de la herramienta de ensamble [Figura 25]. El corte de la fibra determina en gran medida el éxito del empalme. Asegúrese que la que la cortadora de precisión se encuentre en buen estado.


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FIBRA ÓPTICA

Figura 25. Marcas de referencia de l a herramienta de ensamble •

No limpie la fibra después de ser cortada y no permita que la misma entre en contacto con alguna superficie.

•

Inserte la fibra en el sitio de soporte de la herramienta de ensamble [Figura 26]. Tenga cuidado de que el extremo de la fibra no toque ninguna superficie y asegúrese de sólo manipular la fibra por donde tenga recubrimiento plástico.

Figura 26. Soporte de fibra y manejo correcto de la fibra •

Tome la fibra por el recubrimiento (aproximadamente a medio centímetro de la fibra desnuda) y lleve a la misma a través del canal de alineación hacia el empalme [Figura 27]. Empuje la fibra en dirección recta, nunca lo haga en ángulo.

Figura 27. Inserción de la fibra en el empalme mecánico © CINIT Versión 1.0

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•

FIBRA ÓPTICA

Siga empujando la fibra cuidadosamente hasta que perciba cierta resistencia. Cuando la fibra esté hasta el tope no será posible observar la fibra desnuda [Figura 28]. En caso contrario (si el núcleo de vidrio se aprecia), retírela sólo un poco e intente de nuevo la inserción hasta que sienta una resistencia. Cuando la fibra está correctamente instalada, se podrá apreciar una pequeña curvatura o arco en la fibra.

Figura 28. Fibra correctamente instalada en el empalme •

Nunca retire la fibra totalmente del empalme mecánico una vez que haya sido introducida.

•

Prepare la segunda fibra de igual manera que la primera: remueva cubierta plástica, limpie y corte.

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Coloque la segunda fibra cuidadosamente en el sitio de soporte del otro extremo de la herramienta de ensamble.

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Introduzca suavemente la fibra a través del canal de alineación dentro del empalme [Figura 29]. Cuando el recubrimiento de la fibra comience a entrar en el empalme, observará un ligero movimiento en la primera fibra. Esto sucede debido a que la segunda fibra hace contacto con la primera y la empuja ligeramente. Continúe empujando hasta que perciba una resistencia.

1° fibra

2° fibra

Figura 29. Colocación de la segunda fibra © CINIT Versión 1.0

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FIBRA ÓPTICA

Si la segunda fibra ha sido colocada correctamente, también se podrá apreciar una pequeña curvatura en la fibra (un arco de aproximadamente 3 mm en cada fibra) [Figura 30].

Figura 30. Instalación correcta de las dos fibras •

No retire ninguna de las dos fibras una vez que hayan sido instaladas, a menos que se deba repetir el empalme. Los extremos de las fibras deben juntarse por la misma fuerza de las fibras para asegurar una menor pérdida. Si no se observan los dos arcos o curvaturas en las fibras deberá repetir el procedimiento pero sin sacar completamente a cualquiera de las dos fibras.

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Si a pesar de repetir el procedimiento detecta problemas en la curvatura de las fibras o en el empalme mecánico, retire las dos fibras completamente, corte la fibra y repita el proceso completo con un nuevo empalme mecánico. Nunca reutilice el empalme mecánico.

•

Si efectuó correctamente todos los pasos descritos hasta este punto, presione el empalme mecánico con el mecanismo de la herramienta de ensamble para cerrarlo [Figura 31]. Empuje firmemente hasta que escuche un ligero chasquido. De preferencia asegure con una mano la herramienta de ensamble al realizar esta acción.


Figura 31. Proceso final del empalme 25


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FIBRA ÓPTICA

Para remover el empalme de la herramienta libere primer o las fibras de los soportes laterales y posteriormente levante el empalme mecánico cuidadosamente [Figura 32].

Retirarla primero de los soportes laterales

Y después del centro Figura 32. Liberación del empalme mecánico de la herramienta •

Si se tiene que rehacer un empalme corte la fibra en ambos extremos del empalme mecánico (con esto sólo perderá de 1 a 2.5 cm) y siga las instrucciones desde el inicio como si se tratara de uno nuevo. Recuerde que nunca debe reciclar o reutilizar los empalmes mecánicos.

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Una vez que haya terminado de hacer el empalme mecánico y de asegurarse que la pérdida no exceda 0.25 dB (o los parámetros de su empresa), instale las fibras en los cierres de empalme [Figura 33] siguiendo las recomendaciones del fabricante.

Figura 33. Algunos cierres de empalme. Fuente: www.preformed.com www.preformed.com;; http://ztong.en.alibaba.com •

Y por último, recuerde que un empalme mecánico se realiza generalmente para uniones temporales. En la mayoría de los casos será mejor la unión de fibras mediante una fusión que un empalme mecánico.


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FIBRA ÓPTICA

DETECCIÓN Y REPARACIÓN DE FALLAS •

Contar con la documentación de la red óptica es sumamente importante para los procesos de mantenimiento y reparación. La documentación básica debe incluir dibujos esquemáticos, planos, datos de las pérdidas por empalme, pérdida de potencia óptica de extremo a extremo y gráficas de OTDR.

•

No olvide que la velocidad para rastrea r y detectar fallas depende de la precisión de la documentación.

•

Una recomendación ampliamente difundida en la industria es que se debería asignar el 5% del valor de la red para fines de mantenimiento.

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Pueden existir muchas razones por las que un s istema falle, desde el daño físico del cable de fibra óptica por un árbol caído, accidentes de tráfico, daños por roedores, hasta otras razones que no son tan obvias y fáciles de detectar como agua dentro del cable. Es muy recomendable tratar de detectar la falla siguiendo este método: o

Verifique el funcionamiento de los transmisores ópticos. Utilice un medidor en el punto de prueba del transmisor y compare el valor obtenido con la lectura registrada en los diseños.

o

Verifique que los patchco rds de los transmisores se encuentren en buenas condiciones. Si sospecha que alguno está dañado, reemplácelo por otro y mida los niveles.

o

Revise los conectores y cámbielos si sospecha que ahí puede estar el problema.

o

Revise los patchcords y conectores de los receptores ópticos. Mida la potencia óptica y compare los valores obtenidos con las lecturas registradas en la documentación.

o

Verifique el cableado óptico en la planta externa. Utilice un OTDR desde uno de los extremos del sistema y podrá detectar con precisión dónde se encuentra la falla.

•

Es muy importante que el personal del área de mantenimiento de la red esté capacitado para enfrentarse a emergencias. Es necesario que cuente con todo el material,

herramienta y documentación para restaurar lo más pronto posible el servicio. Dentro del material indispensable y básico para la reparación de una fibra se tiene: varios metros de cable de fibra óptica, empalmes, cierres de empalme, pinzas, cortadoras, tijeras para cable, alcohol isopropílico, herramienta removedora, paños especiales para limpiar fibra, etc. •

En la reparación de instalaciones aéreas considere los siguientes puntos:

Localice el bucle de reserva más cercano a la falla. 27 © CINIT Versión 1.0 o


o

o

o

o

o

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FIBRA ÓPTICA

Libere el cable extra del bucle de reserva cuidando que no quede expuesto al

tráfico vehicular y sin permitir que cuelgue en áreas donde se pueda dañar. Cuide también que el cable de reserva no se doble más allá del mínimo radio de curvatura. Libere el otro extremo del cable, elimine el cable dañado y realice las fusiones necesarias (los empalmes se pueden hacer en el poste, sin embargo, se sugiere hacerlas en un lugar más estable). Si no dispone de bucles de reserva, utilice otro cable de fibra para hacer el empalme en el área dañada. En casos extremos, vuelva a instalar un tramo nuevo de fibra. No olvide colocar señalamientos como cintas y conos en el área de trabajo para la seguridad de los peatones, trabajadores, automovilistas y de la misma red.

Al igual que en otras áreas de la red, si para la fibra óptica no se establecen programa s de

mantenimiento preventivo, se tendrán severos problemas a corto tiempo. Se sugiere utilizar periódicamente un OTDR para detectar fallas antes de que sean graves y se interrumpa el servicio. Una buena recomendación es llevar a cabo esta prueba cada vez que se le dé mantenimiento a los transmisores ópticos.

Para obtener más información al respecto, enriquecer esta guía o hacernos llegar cualquier duda y/o comentario, visite la sección de Foros de Discusión del portal del CINIT o envíe un correo a [email protected] © CINIT Versión 1.0

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FIBRA ÓPTICA

GLOSARIO •

Atenuador óptico: Dispositivo empleado para r educir el exceso de potencia óptica en algunos enlaces. Las técnicas de construcción son muy variadas y algunas de ellas se basan en el principio de exceder el mínimo radio de curvatura de la fibra para dejar escapar cierta cantidad de luz.

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Empalmadora de fusión o fusionadora: Dispositivo utilizado para unir dos fibras ópticas con la menor pérdida de potencia óptica posible. El equipo une las fibras permanentemente mediante un arco eléctrico. La mayoría de los modelos tienen una fuente térmica de fusión, abrazaderas para sostener las fibras y una pantalla para visualizar las fibras. Los modelos más recientes y sofisticados alinean automáticamente las fibras, pueden efectuar una prueba después la medición e indicar cuál es la pérdida de la potencia óptica en el empalme.

•

Fiber Deep: Término que se utiliza para describir las arquitecturas de red en donde la fibra sustituye gran parte del cable coaxial. De esta manera, al llevar la fibra más cerca del suscriptor, se elimina la necesidad de contar con amplificadores de RF maximizando así el rendimiento del sistema y reduciendo drásticamente las fallas.

•

FTTX: (Fibra hasta X).Término genérico que se utiliza para describir las arquitecturas que utilizan fibra óptica, por ejemplo: Fibra hasta el nodo (FTTN), F ibra hasta el edificio (FTTB) o Fibra hasta la casa (FTTH).

•

Hub: Dispositivo que integra distintas clases arquitecturas, cableados o tipos de redes. El término es comúnmente utilizado para identificar sistemas que mantienen una fuerte dependencia hacia un punto central

•

OTDR (Reflectómetro Óptico en el Dominio del Tiempo): Instrumento de medición que envía pulsos de luz a través de la fibra óptica con la finalidad de medir sus “ecos” o “reflexiones”. De esta manera, se puede determinar el tiempo que tarda en viaj ar y regresar la señal al encontrarse con discontinuidades, cortes o daños en la fibra (su funcionamiento es similar al de un radar).

•

Patchcord: es un tramo de fibra óptica de una distancia relativamente corta con

conectores por ambos extre mos. Los conectores pueden ser iguales o distintos. Si el tramo de fibra tiene sólo un conector en un extremo se conoce como pigtail. •

Pigtail: Tramo de fibra óptica con un conector en uno de sus dos extremos. Este tramo de

cable, de longitud generalmente corta, se utiliza para empalmar o fus ionar el extremo sin conector con otra fibra.


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FIBRA ÓPTICA

•

Topología: Topología de red es la disposición física en la que se conectan los nodos de una red. La topología de red la determina únicamente la configuración de las conexiones entre nodos. La distan cia entre los nodos, las interconexiones físicas, las tasas de transmisión y/o los tipos de señales no pertenecen a la topología de la red, aunque pueden verse afectados por la misma.

•

Red HFC (Híbrida Fibra - Coaxial): Red de telecomunicaciones compuesta por secciones de fibra óptica y de cable coaxial.


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Recomendaciones FO

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