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Conceptos básicos para utilizar un OTDR

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Empezamos una serie de artículos descriptivos sobre los principios básicos para utilizar un OTDR. Son un extracto del libro “Comunicaciones en Fibra Óptica. Guía de estudios técnicos” cedido por el propio autor, Rodolfo Veloz Pérez, para su publicación en exclusiva en nuestro periódico técnico fibraopticahoy.com sin otro interés más que el puro formativo que ayude a los técnicos instaladores a mejorar en su diaria labor.

El reflectómetro óptico en el dominio del tiempo, conocido como OTDR (Optical Time Domain Reflectometer por sus siglas en inglés), funciona como si fuera un radar óptico para crear una imagen de todos los eventos de la fibra óptica en una red de fibra óptica instalada, filamento por filamento, por efecto de reflectometría óptica. La imagen que crea el OTDR se denominada traza, y contiene datos sobre la longitud de la fibra, la pérdida en los segmentos de la fibra, los conectores, los empalmes por fusión y empalmes mecánicos, y la pérdida causada por atenuaciones extrínsecas durante la instalación.

Los OTDR se utilizan para verificar la calidad de la instalación o para solucionar problemas. Sin embargo, la prueba OTDR es una prueba indirecta que puede no ser comparable a la pérdida o atenuación del sistema de transmisión y no debe usarse para certificar la red de fibra óptica por si solo, o para determinar la pérdida del cable. Para esto, se debe contar siempre con un LSPM u OLTS.

Según el Estándar TIA-568, en el capítulo de Fibra Óptica, en el anexo respecto de las mediciones se indica como Opcional las pruebas Tier 2, o de Nivel 2, que son con OTDR.  las pruebas de Nivel 2 complementan las pruebas de Nivel 1 con la adición de una traza OTDR del enlace de cableado. La (s) longitud (es) de onda utilizada para crear la traza OTDR debe ser la misma que la que se usa con la OLTS cuando se mide la pérdida del enlace. La traza OTDR caracteriza los elementos a lo largo de un enlace de fibra, que incluyen la longitud del segmento de fibra, la uniformidad de atenuación y el coeficiente de atenuación, la ubicación del conector y la pérdida de inserción, la ubicación de empalme y la pérdida de empalme, y otros eventos de pérdida de energía, como una curva pronunciada que puede haber ocurrido durante el cable instalación. La traza OTDR no reemplaza la necesidad de pruebas OLTS, pero se usa para la evaluación complementaria del enlace de cableado

Un OTDR proporciona información esencial sobre sistemas de fibra tales como pérdidas de empalme, pérdidas por conectores, imperfecciones en la fibra, pérdidas debido a la instalación (atenuación extrínseca), entre otros. Es esencial, por lo tanto, que los datos medidos sean precisos y de alta calidad. El OTDR mide la potencia retrodispersada en función del tiempo, que se convierte a una escala de distancia a través del conocimiento del índice de refracción de la fibra. Los principales parámetros de rendimiento son, por lo tanto, la precisión de la medición de potencia y la precisión de la medición de longitud. Para lograr esto, se debe conocer:

  • Índice de refracción
  • Rango Dinámico
  • Ancho de Pulso
    • Alcance Dinámico
    • Resolución
  • Tiempo Promedio

Índice de refracción

La mayor incertidumbre en la determinación de la posición de un evento a lo largo de la red de fibra óptica puede deberse a la configuración incorrecta del índice de refracción de la fibra, valor que se utiliza para convertir el tiempo en distancia. El índice de refracción, que correctamente es el IOR o Índice de Grupo (Effective group index of refraction), debe ser ingresado por el operador del OTDR para que coincida con el tipo de fibra que se está midiendo. Normalmente, este dato es suministrado por el fabricante del filamento de fibra óptica.

Se debe tener en cuenta que la longitud de los filamentos del cable de fibra óptica dentro de un cable puede ser mayor que la longitud del cable en sí mismo, ya que la fibra puede tomar una ruta espiral dentro del cable. Por lo tanto, a veces es más apropiado utilizar un índice de grupo efectivo o índice modal efectivo para medir la longitud de cable.

Recordemos, además, que el índice de refracción depende de la longitud de onda de operación. Por ello, tendremos distintos valores para distintas longitudes de onda. Por ejemplo, vemos en esta tabla una variación para cada ventana de longitud de onda:

  850 [nm] 1300 [nm] 1310 [nm] 1550 [nm]
Monomodo 1,467 1,468
Multimodo 50/125 1,490 1,486
Multimodo 62,5/125 1,496 1,491

Rango dinámico

Determina la longitud máxima observable de la fibra y por lo tanto la capacidad del OTDR para analizar alguna conexión.

Esta especificación determina la pérdida óptica total que puede analizar el OTDR; es decir, la longitud total del enlace de fibra que puede medir la unidad.

Mientras más alto sea el rango dinámico, mayor será la distancia que puede analizar el OTDR.

Disponer de un rango dinámico insuficiente se traduce en la incapacidad para medir la longitud del enlace completo, en la falta de precisión de la pérdida de enlace, y de pérdidas de medición del conector de extremo lejano y su atenuación.

Rango dinámico y el rango de medición máximo permitido

Longitud de Onda 1310 nm 1550 nm 1310 nm 1550 nm 1310 nm 1550 nm 1310 nm 1550 nm
Rango Dinámico 35 [dB] 35 [dB] 40 [dB] 40 [dB] 45 [dB] 45 [dB] 50 [dB] 50 [dB]
Rango de Medición máximo del OTDR 80 [km] 125 [km] 95 [km] 150 [km] 110 [km] 180 [km] 125 [km] 220 [km]

Un buen método empírico es seleccionar un OTDR cuyo rango dinámico sea de 5 [dB] mayor que la pérdida máxima que vaya a encontrar.

El rango dinámico es una característica importante ya que determina qué tan lejos puede medir el OTDR. El rango dinámico especificado por los proveedores de OTDR se alcanza con el ancho de pulso más largo y se expresa en [dB].  El rango de distancia o el rango de visualización especificado a veces suele ser engañoso, ya que representa la distancia máxima que puede mostrar el OTDR, no lo que puede medir.

Hay varias definiciones de rango dinámico comúnmente usadas. La siguiente es una lista de ellas:

  • Rango dinámico RMS
  • Rango dinámico IEC
  • Rango de medición
  • Rango dinámico de Fresnel
Conceptos básicos para utilizar un OTDR

Rango Dinámico RMS: El nivel de ruido RMS (Root Mean Square) es el rango dinámico del OTDR correspondiente a una Relación señal / ruido (SNR) de valor 1. Esta definición es quizás la más utilizada.

Rango dinámico IEC: Se refiere la señal al nivel máximo de ruido en lugar del nivel RMS y proporciona un rango dinámico que es aproximadamente 1,56 [dB] menos que para la definición RMS.

Rango de medición de pérdida: Se define por la cantidad de atenuación que se puede colocar antes de un evento determinado, de modo que el evento aún se puede observar con precisión dentro de límites aceptables.

Este rango dinámico se describe en la especificación de Telcordia GR-196, y hay cuatro tipos de eventos especificados en la especificación:

  1. medición de una pérdida de empalme de 0.5 [dB]
  2. medición del coeficiente de atenuación de la fibra
  3. detección de un extremo de fibra no reflectante
  4. detección de un extremo de fibra reflectante.

Rango dinámico de Fresnel: se puede observar antes de que la reflexión de Fresnel de un extremo de fibra ya no se pueda visualizar. Una reflexión de Fresnel surgirá del ruido mucho después de que se haya excedido el rango dinámico de la dispersión de Rayleigh. La altura del peak de reflexión de Fresnel dependerá del nivel real de la señal de dispersión de Rayleigh que esté presente en ese punto, y esto a su vez dependerá del ancho de pulso óptico. Por lo tanto, la diferencia real entre el rango dinámico de Fresnel y las otras definiciones de rango dinámico dependerá de la operación y condiciones del OTDR, pero en general el rango dinámico de Fresnel será mayor que las otras definiciones.

Siga leyendo en Conceptos básicos para utilizar un OTDR (2ª parte)

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