Introducción
La fibra desempeña un papel cada vez mayor en la mayorÃa de contratos de instalación de redes. Como consecuencia, se dedica más atención a las herramientas primarias de certificación de cableado de fibra óptica, sistemas de comprobación de pérdida óptica (OLTS) y reflectómetros ópticos en el dominio de tiempo (OTDR). Si bien las medidas que toman estos instrumentos son similares, suelen desempeñar funciones distintas en el proceso de certificación. En lugar de ser competencia, OLTS y OTDR son herramientas complementarias que desempeñan un papel en la mayorÃa de proyectos de instalación de fibra óptica. Este artÃculo explica cómo funciona cada método, describe sus ventajas y propone sugerencias para contratistas acerca de cómo desarrollar una estrategia de certificación que maximice la satisfacción del cliente.
Crecimiento del cableado de fibra óptica
El papel, cada vez mayor, que desempeñan las aplicaciones de gran ancho de banda rige el crecimiento de la implementación de sistemas de cableado de fibra óptica. Según el informe “Structured Cabling Systems†(sistemas de cableado estructurado) de FTM Consulting, los ingresos por cableado de fibra óptica excederán a los generados por cableado UTP por primera vez en 2008. Si bien el cobre ha dominado el mercado hasta ahora, la fibra establecerá una mayor cuota de mercado en aplicaciones de sistemas de cableado estructurado como centros de datos, campus e instalaciones “fibra hasta el hogarâ€. Además, la utilización de fibra seguirá avanzado y copando los sistemas de cableado. Por otra parte, existen estudios que predicen que el cobre seguirá dominando el mercado de subsistemas horizontales.
Figura 1: Las mediciones de pérdida óptica requieren una fuente de luz en un extremo del enlace y un medidor de potencia en el otro. Juntos, estos dispositivos determinan el total de pérdida de luz del enlace.
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Funcionamiento y ventajas de OLTS
El papel, cada vez mayor, que desempeña la fibra óptica significa que está siendo más importante que nunca entender y aprovechar los métodos primarios utilizados para comprobar y certificar los sistemas de cableado de fibra. OLTS ha sido durante mucho tiempo el principal método de certificación de instalaciones de cableado de fibra óptica. La comprobación se diseña para determinar la cantidad total de pérdida de luz por el enlace de fibra. Otros términos utilizados para referirse a esta tecnologÃa son: pérdida/longitud y medidor de potencia/fuente luminosa (PMLS).
La comprobación se realiza con una fuente luminosa estable que produce una onda continua a determinadas longitudes de onda. La fuente luminosa se conecta en un extremo de la fibra. En el extremo opuesto del enlace de fibra se instala un medidor de potencia con un fotodetector. El detector mide la potencia óptica a las mismas longitudes de onda que la fuente luminosa. Estos dos dispositivos determinan la cantidad total de pérdida de luz. Esta certificación de pérdida/longitud se describe en estándares de certificación como el boletÃn TSB140 de la TIA (Telecommunications Industry Association) titulado “Additional Guidelines for Field-Testing Length, Loss and Polarity of Optical Fiber Cabling Systems†(Direcciones adicionales para la comprobación in situ de la longitud, la pérdida y la polaridad de los sistemas de cableado de fibra óptica) como certificación básica o de Nivel 1 necesaria para todos los enlaces de cableado de fibra óptica. Las pruebas de nivel 1 son las de atenuación (pérdida de inserción), longitud y polaridad.
Figura 2: Los resultados obtenidos por un OLTS muestran la longitud de la fibra y la pérdida de luz total, expresada en dB.
Una innovación clave de los últimos años es la disponibilidad de módulos de pérdida/longitud de fibra que pueden adjuntarse a juegos de certificación de cobre para hacerles funcionar como un OLTS. Algunos de esos instrumentos pueden certificar dos fibras a la vez para comprobar la polaridad, certificar la longitud de la fibra que se está comprobando y reducir el tiempo necesario para la certificación. La unidad principal del certificador de cobre con el módulo de pérdida/longitud de fibra se utiliza en un extremo de la fibra, y la unidad remota, en el otro. Se establece un nivel de potencia de referencia con latiguillos de referencia antes de separar los dos instrumentos y de conectar uno a cada extremo de la fibra que se va a certificar.
A continuación, con solo pulsar un botón, ambas fibras se comprueban a dos longitudes de onda para medir sus longitudes y sus pérdidas y determinar el estado pasa o falla en menos de 12 segundos. AsÃ, la polaridad puede revertirse rápidamente para obtener resultados bidireccionales. Este enfoque propone un método preciso y eficaz para certificar que el enlace de fibra se adapta al presupuesto de pérdida para una aplicación determinada como 10 Gbps Ethernet.
Funcionamiento y ventajas de OTDR
Con unos presupuestos de pérdidas ajustados y menos espacio para el error en estructuras de fibra de ancho de banda elevado, los propietarios y los diseñadores de las redes establecen especificaciones no sólo para presupuestos de pérdidas globales sino para todos los conectores y empalmes. Dado que las fuentes luminosas y los medidores de potencia no pueden realizar este tipo de pruebas, muchas organizaciones de estándares como la TIA y la ISO (International Organization for Standardization) recomiendan certificación ampliada o de nivel 2.
La certificación de nivel 2 implica la adquisición de un gráfico desde un OTDR. Un OTDR puede detectar dónde se encuentran los fallos en el enlace de fibra y certificar el trabajo que implica en una instalación. Los OTDR encuentran y caracterizan los eventos, tanto reflexivos como no reflexivos, en tiradas de fibra óptica. El resultado es que el OTDR puede certificar todos los conectores y los empalmes de fibra óptica a fin de garantizar que no hay eventos de pérdida no planificados debidos a una mala instalación o gestión del cableado. Los OTDR también son herramientas de solución de problemas muy potentes.
Los OTDR utilizan diodos láser por impulsos especiales para transmitir una serie de pulsos luminosos breves y muy potentes en la fibra. A medida que el impulso procedente del OTDR se desplaza por la fibra, la mayorÃa de la luz se desplaza en la dirección de ésta. Los detectores luminosos especiales de ganancia elevada miden la luz reflejada o dispersada a medida que cada pulso se desplaza por la fibra. El OTDR utiliza esas mediciones para detectar eventos de la fibra que reducen o reflejan la potencia en el impulso de la fuente.
Por ejemplo, una pequeña fracción de la luz se dispersa en otra dirección, debido a la estructura normal y a pequeños defectos del cristal que forma la fibra. El fenómeno de luz dispersa por impurezas en la fibra se llama dispersión de Rayleigh. Cierta cantidad de retrodispersión se espera para una longitud de fibra determinada basada en el coeficiente de atenuación de la fibra.
Figura 3: Un OTDR es una comprobación de único extremo, que mide la pérdida de luz en cada empalme y cada conector del enlace.
Cuando el impulso luminoso da con conexiones, roturas, rajas, empalmes, dobleces o el final de la fibra, refleja debido al cambio repentino del Ãndice refractivo. Este reflexiones se denominan reflexiones fresnel. La cantidad de luz reflejada, sin incluir la retrodispersión de la fibra, relativa al impulso de la fuente, se denomina “reflectanciaâ€. Se expresa en unidades de dB y suele ser un valor negativo para óptica pasiva, donde los valores cercanos a 0 representan reflectancias mayores (conexiones más pobres con mayores pérdidas).
Figura 4: Gráfico OTDR tÃpico que muestra longitud (203,25 m), un declive gradual de la fuerza de la luz y dos eventos (conectores, empalmes o alteraciones) a 100 m y 150 m.
Los OTDR muestran los resultados utilizando una representación gráfica o un trazado de la potencia de la luz reflejada o dispersada frente a la distancia de la fibra, como aparece en la Figura 4. El eje de las Y indica el nivel de potencia y el de las X, la distancia. Cuando lee el gráfico de izquierda a derecha, los valores de dispersión disminuyen porque la pérdida aumenta a medida que la distancia aumenta. Los trazados de OTDR tienen varias caracterÃsticas comunes. La mayorÃa de ellos empiezan con UN impulso de entrada inicial, resultado de una reflexión que tiene lugar en la conexión con el OTDR.
Siguiendo este impulso, el trazado del ODTR es una curva gradual descendente y que puede verse interrumpida por movimientos graduales. Este descenso gradual se debe a la dispersión de Rayleigh a medida que la luz se desplaza por cada sección de la fibra óptica. La curva descendente es interrumpida por movimientos bruscos que representan una desviación local del trazado hacia arriba o hacia abajo. Las pérdidas aparecen como un paso hacia abajo. Estos movimientos, o picos, suelen producirlos conectores, empalmes o roturas. El final de la fibra puede identificarse con un gran pico tras el cual el trazado vuelve a caer por debajo del eje de las Y. Para terminar, el impulso de salida en el extremo del trazado del OTDR procede de una reflexión que tiene lugar en la cara de salida del extremo de la fibra.
Un gráfico de OTDR permite certificar que el acabado y la calidad de la instalación cumplen las especificaciones de diseño y de garantÃa para las aplicaciones actuales y futuras. Por ejemplo, un requisito muy común es que la pérdida asociada a un empalme no supere los 0,3 dB y que la pérdida asociada a un conector no exceda los 0,75 dB.
Las pérdidas asociadas a eventos individuales son invisibles para un OLTS. Si un empalme o un conector no se ajusta a las especificaciones de diseño, el instalador puede corregirlo mientras se encuentra en las instalaciones.
Esto explica por qué la certificación de nivel 2 se ha convertido en un requisito para muchos proyectos de instalación. Una certificación de fibra completa de nivel 1 y de nivel 2 ofrece la imagen más completa de la instalación de fibra y es una prueba de que la instalación es de calidad. Incluso cuando no se requiere la certificación de nivel 2, muchos contratistas la prefieren porque documenta el trabajo necesario para el proceso de instalación completo. La certificación de nivel 2 demuestra que cada conector se dejó en buen estado. Si hay problemas más adelante, el contratista normalmente no estará obligado a arreglarlos gratis.
Dado que un gráfico de OTDR también puede utilizarse para medir la pérdida de atenuación y de transmisión entre dos puntos cualesquiera de la planta de cableado, se pueden comparar los resultados de nivel 1 con los de nivel 2. Antes la inconsistencia entre los resultados de un OLTS y de los OTDR era importante. Eso se ha eliminado con mejoras del control de las condiciones de lanzamiento. La expresión “condición de lanzamiento†hace referencia a la forma como se propaga la fuente luminosa a la fibra. Aunque utilizan tecnologÃas completamente distintas, con condiciones de lanzamiento consistentes, la última generación de OLTS y OTDR sólo muestra una diferencia media de 0,1 dB para la pérdida de un único conector. Esta estrecha correlación puede atribuirse al trabajo que los fabricantes de equipos de certificación han hecho juntamente con la TIA, la ISO y la IEC (International Electrotechnical Commission) para desarrollar estándares de instrumentación que ayuden a lograr unos resultados consistentes.
¿Se necesitan las dos comprobaciones, OLTS y OTD?
Asà surge la siguiente cuestión: si se utiliza un OTDR ¿sigue siendo necesario el OLTS? La respuesta es que una medición OLTS sigue siendo necesaria en casi todas las aplicaciones porque aporta una medida directa de las pérdidas y de la longitud de la fibra de la planta mientras esos valores sólo pueden inferirse de una medición OTDR.
Tradicionalmente, la certificación OTDR se ha realizado con instrumentos independientes que cuestan bastante dinero y que tienen su propia y a menudo compleja interfaz de usuario. Estos instrumentos de los que hablamos aportan obstáculos para equipar a los técnicos que realizan certificación de fibra de segundo nivel.
Existen nuevos módulos OTDR que permiten llevar a cabo certificaciones completas de nivel 2 de enlaces de fibra utilizando el mismo instrumento y la interfaz que se suele utilizar para certificar cobre. Esto simplifica mucho la tarea de aportar certificación de enlaces de fibra de nivel 1 y de nivel 2. La nueva generación de módulos OTDR permite a los contratistas que conocen la certificación de cobre llevar a cabo certificaciones de fibra ampliadas. Los usuarios reconocen la familiaridad de la interfaz de certificación de cobre, los comandos de comprobación, los valores de almacenamiento y el diagnóstico experto. Con el módulo OTDR, una única comprobación desde un extremo de la fibra comprueba cada uno de los conectores y de los empalmes de un enlace para garantizar que el cableado de fibra se adecua a las especificaciones del componente. Todo esto reduce la curva de aprendizaje y amplÃa el valor añadido del certificador de cobre existente.
Desarrollar una estrategia para certificación de fibra óptica
Los contratistas de comunicación de datos deberÃan desarrollar una estrategia de certificación basada en los requisitos establecidos por los consultores, los diseñadores de sistemas o los propietarios de la red y los recursos disponibles del contratista, los equipos y la tolerancia para riesgos. Algunos diseñadores de sistemas o usuarios finales requerirán solamente certificación básica, mientras que otros requerirán certificación básica y ampliada.
DeberÃan utilizarse herramientas de inspección y de comprobación durante la instalación para minimizar problemas sencillos como conectores mal terminados o sucios que ralentizan la certificación. En segundo lugar, los técnicos deberÃan realizar certificaciones sistemáticamente con herramientas fáciles de utilizar y capaces de ofrecer la información necesaria, incluidos resultados de certificación e informes en un formato fácil de entender. Llevar a cabo certificaciones básicas de nivel 1 con una fuente luminosa y un medidor de potencia garantiza que el sistema cumpla con el presupuesto de pérdida para las aplicaciones inmediatas. La certificación de nivel 2 demuestra que el cableado y las conexiones se realizaron correctamente. Es muy positivo llevar a cabo ambas certificaciones en ambas direcciones y a múltiples longitudes de onda en la fibra.
El volumen, cada vez mayor, de instalaciones de fibra óptica, asà como los mayores márgenes asociados con este trabajo, suponen una oportunidad tremenda para los contratistas. Ahora los contratistas tienen la oportunidad de generar ingresos adicionales equipando a los técnicos encargados de la certificación de cobre para que también certifiquen fibra óptica. Los técnicos pueden aplicar directamente sus conocimientos del instrumento, asà que la formación necesaria para certificar la instalación de fibra óptica es escasa o nula. La elaboración de informes tiene lugar en el mismo formato que los otros informes, eliminando asà cualquier gasto generado por el cambio de formatos. Por otra parte, el coste de los módulos nuevos es considerablemente inferior que un instrumento nuevo y también son mucho más compactos.
Conclusión
La creciente proporción de trabajos de instalación de redes que implican fibra óptica hacen que los contratistas se vean obligados a entender las tecnologÃas implicadas en la certificación de fibra y en el desarrollo de una estrategia de certificación apropiada. Los contratistas, los propietarios de las redes y los diseñadores de sistemas de fibra óptica necesitan conocer la diferencia entre la certificación OLTS y OTDR y las ventajas de cada una de ellas. Los propósitos de estas tecnologÃas son distintos y son complementarias, en lugar de excluyentes en el proceso de certificación de fibra óptica.
