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Ing. Aurelio Bazn Snchez
RESUMEN Y CONSIDERACIONES
DE LAS MEDICIONES DE
ATENUACIN PTICA
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Definicin, instancias de normatividad
y estndares
Los estndares son reglas documentadas que contienen
especificaciones o criterios tcnicos utilizados como
guas y/o definiciones para que productos o servicios se
ajusten a un propsito determinado.
De esta forma, los estndares en la industria de
telecomunicaciones son un conjunto de normas y
recomendaciones tcnicas que especifican la forma de
transmisin en los sistemas de telecomunicaciones
estipuladas por los organismos internacionales.
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ITU-T
Es uno de los miembros de la UIT (Unin Internacional
de Telecomunicaciones), que promueve los estndares de
las redes de comunicacin de datos, conmutacin
telefnica, sistemas digitales y terminales.
Dentro de este organismo existe la Comisin de Estudio
15 - Infraestructura de las redes pticas de transporte
y de otras redes de acceso, encargada de los estudios
relacionados a las redes pticas pasivas (PON) y redes
pticas de conmutacin automtica (ASON).
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ESTNDARES RELACIONADO A
COMUNICACIONES PTICAS
Relacionadas a la Fibra ptica
UIT-T G.650.1/2/3
Es la recomendacin que se encarga de la definicin y
mtodos de prueba de los diversos parmetros de las fibras
monomodo.
UIT-T G.651-1
Caractersticas de un cable de fibra ptica multimodo de
ndice gradual de 50/125 m. Para efectos de seleccin se
recomienda comparar otros estndares (ISO, IEC)
UIT-T G.652 G.657
Caractersticas de los diferentes tipos de fibra ptica
monomodo.
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Otras Recomendaciones relacionadas
UIT-T G.661 Parmetros de los amplificadores pticos
UIT-T G.667 Compensadores de dispersin cromtica
UIT-T G.692 Interfaces multicanal ptico
UIT-T G.957 Interfaces para SDH
UIT-T G.984 - 989 PON Y GPON
UIT-T G.694.1 Planes espectrales DWDM
UIT-T G.694.2 Planes espectrales CWDM
UIT-T G.911 Fiabilidad y la disponibilidad en Sis. de F. O.
UIT-T G.698.1 WDM con interfaces monocanal
UIT-T G.671 Caractersticas de transmisin de los
componentes y subsistemas pticos
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RESUMEN DE ESTNDARES DE FIBRA PTICA
ITU-T G.651.1 Multimode fiber . ISO OM3 y OM4.
ITU T G 652 Standard Singlemode fiber. (A, B, C, D), diferente
comportamiento
por absorcin del pico de agua. Estndares equivalentes : IEC
60793-2, TIA/EIA-
492CAAB
ITU-T G.653 Zero Dispersion Shifted Fiber (ZDSF), (A y B)
ITU-T G.654 Cut Shifted Fiber (A, B, C)
ITU-T G.655 Non-zero Dispersion Shifted Fiber (NZDSF), para
DWDM.
Aplicaciones de largo alcance y backbone . (A, B, C, D y E)
diferente
comportamiento en atenuacin, dispersin cromtica y PMD
ITU-T G.656 BB Dispersion Fiber, diseadas para redes
dorsales.
ITU-TT G 657 ltimo estndar, indicadas para FTTH y con tolerancia
a las
curvaturas. (A y B)
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REDES PTICAS DE
TELECOMUNICACIONES
Existen mucha variedad de topologas de red de acuerdo con las
distancias
alcanzadas, ancho de banda requeridos y condiciones
particulares.
Buildings
Multi-home Units
Residential
CO/Headend/M
TSO
Local Convergence Point
Network Access
Points
High Speed DWDM network Access/FTTx network
- HFC, PON
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Qu significa caracterizar una fibra?
La caracterizacin es simplemente el proceso de eleccin y prueba
de la fibra ptica para asegurar que estn disponibles para los tipos
de transmisin (WDM, SDH, Ethernet) que seran usados.
Los tipos de transmisin estn en funcin de cada tecnologa.
Tecnologa Velocidad PMD Max CD Max
SDH 10 Gbs 10 ps 1176ps/nm
Ethernet 10 Gbs 5 ps 738 ps/nm
SDH 40 Gbs 2.5 ps 64 ps/nm
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TIA, ISO, IEC, IEEE
Prueba de atenuacin ptica - ANSI/ TIA 568 C.3, ISO/IEC
14763-3 y ISO 11801
Prueba de atenuacin para:
Enlace
Canal
Mxima atenuacin prevista deber ser indicado en el diseo.
IEEE 802.3
Las pruebas pueden ser hechas por:
Insercin
Reflectometra
Requerimientos de las pruebas
de atenuacin en LAN
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Especificacin de los lmites
mximos de la atenuacin
Lmite mximo de atenuacin entre los puntos A y B
para fibras multimodo en 1310 nm - TIA/EIA-568-C es:
2 pares de conectores @ 0.75 dB cada uno
2 empalmes @ 0.3 dB cada uno
120 m fibra @ 1.5 dB/km
Total
= 1.5 dB
= 0.6 dB
= 0.18 dB
= 2.28 dB
Fuente 120m
Medidor
A B
Ejemplo: En una red de rea local con fibra MM
120 m patch panel a patch panel
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Mediciones en el medio de transmisin Fibra ptica Empalmes y
conectores (ODF)
Mediciones en los equipos y componentes pticos Transmisores y
receptores pticos (interfaces) Amplificadores Divisores
MEDICIONES EN LOS SISTEMAS PTICOS
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COEFICIENTE DE ATENUACIN Y LAS BANDAS UIT
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COEFICIENTE DE DISPERSIN CROMTICA
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Pruebas de la Planta
Antes, durante y despus de la construccin de la
planta de fibra, se deben realizar pruebas de
control de calidad y aceptacin para garantizar que
la calidad y el desempeo del cable estn dentro
de los parmetros requeridos.
Las pruebas se dividen en 3 categoras:
pruebas de recepcin inspeccin
pruebas en construccin
pruebas de aceptacin y conformidad
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Inspeccin del Cable
La inspeccin del cable consiste en dos partes:
1) Inspeccin de recepcin
el objetivo es verificar si el suministrador ha entregado lo que
se pidi y si el producto cumple las especificaciones.
consiste en una inspeccin visual y algunas mediciones por
muestreo
atenuacin de la fibra y su dispersin (si es necesario)
es usual realizar esas pruebas en 10% del material recibido
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Inspeccin del Cable (cont.)
2) Pruebas previas a la instalacin
realizadas previamente al despacho de las bobinas de cables al
sitio en donde se instalarn
consisten en:
inspeccin visual de la bobina para constatar la integridad del
cable.
prueba de atencuacin con el OTDR de todas las fibras para
obtener valores de referencia, as mismo, de la PMD
(si es necesario)
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Atenuacin hay dos maneras de medir la atenuacin
la primera forma se realiza con fuentes y medidores de potencia
ptica. Nivel bsico. OLTS / LSPM.
la segunda forma es utilizando un OTDR. Nive l extendido.
Para los empalmes por fusin se puede tener un estimado previo
con la informacin que brindan las empalmadoras
PMD y dispersin cromtica
Pruebas en la construccin de la planta
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Pruebas de Aceptacin de la Planta ptica
Generalmente, las pruebas consisten en medir la atenuacin
extremo a extremo del cable empalmado y, recomendablemente dotado
de conectores y cordones pticos.
el objetivo es verificar el cumplimiento del valor especificado
del coeficiente y de la atenuacin extremo a extremo
as mismo, medir la PMD del cable instalado
El mtodo usual es medir de tramo en tramo con dos conjuntos de
medicin de atenuacin
las pruebas se realizan en un sentido y luego en el otro
la prdida sera el promedio de los dos resultados
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Mediciones en la planta de fibra ptica
Pruebas de preinstalacin Inspeccin del cable instalado Inspeccin
de ODFs y conectores Prdidas por insercin Mediciones con OTDR
Mediciones de la Optical Return Loss Polarization Mode Dispersion
(PMD) Medicin de la dispersin cromtica (CD)
@ On @ Charge
LASER
ON/OFF
PREV
LEVEL
ADJUSTMENU
ENTER
CW/
FMOD
LASERON/OFF
PREV
LEVEL
ADJUSTMENU
ENTER
CW/
FMOD
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Pruebas de los Equipos
Tambin el equipo se debe someter a pruebas de recepcin y de
aceptacin final
La prueba de recepcin generalmente consiste en una sencilla
inspeccin visual
En algunos casos, las pruebas de recepcin incluyen sistemas de
verificacin de los parmetros de operacin y pruebas de esfuerzo
climtico
Las pruebas de aceptacin buscan verificar que todos los
parmetros estn dentro de lo especificado y que el sistema opera en
campo sin errores.
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Pruebas de los Equipos
Las pruebas son recomendadas por el suministrador o por la
administracin de la empresa operadora, segn estndares
establecidos.
Las pruebas incluyen, entre otras: Verificacin en bucle
local
prueba de alarmas con estmulo provocado
margen de operacin
tolerancia a jitter (en bucle local o remoto)
tasa de error
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En la aceptacin de las interfaces pticas, adems de pruebas
funcionales y de nivel ptico, se realiza la medicin de la tasa de
error (BER) en simuladores o racks de pruebas.
La medicin de la BER tiene por objetivo verificar el
cumplimiento de las caractersticas de transmisin .
Pruebas de los Equipos Terminales
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Instrumentos para Sistemas de
Fibras pticas
Fuentes pticas
Medidores de potecia ptica
Telfonos pticos
Detector de fibra viva
Certificadores
OTDR Optical Time Domain Reflectometer
OSA
Medidor de dispersin cromtica
Medidor PMD
Medidor ORL
Microscopios
Tpicamente
usado para la
mayora de
sistemas
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Qu se debe hacer antes de una medicin:
Inspeccionar antes de conectar
LIMPIAR
Esta limpio?
SI
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Inspeccionar, limpiar, inspeccionar y conectar
La inspeccin y limpieza de los conectores son pasos simples pero
con de gran
importancia en las mediciones
4 Conectar
Si la fibra est limpia,
entonces CONECTAR
el conector.
NOTA: De igual forma
para los jumpers.
2 Limpiar
Si el conector est
sucio, use la
herramienta de
limpieza
1 Inspeccionar
Use un microscopio
para INSPECCIONAR
la fibra.
3 Inspeccionar
Use la punta de
prueba del
microscopio para
RE-INSPECCIONAR
(confirmar si est
limpia la fibra)
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Contaminacin y comportamiento de la seal
Conector contaminado y su efecto en la calidad del
enfrentamiento ptico
CLEAN CONNECTION
Back Reflection = -67.5 dB
Total Loss = 0.250 dB
1
DIRTY CONNECTION
Back Reflection = -32.5 dB
Total Loss = 4.87 dB
3
Conexiones limpias vs. conexiones sucias
UN OTDR nos presenta una significante prdida de la seal
ptica a consecuencia de conectores sucios
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De qu depende una BUENA conexin ptica?
Perfecto alineamiento de ncleos
Contacto fsico
Impecablemente
limpio
Los requerimientos crticos para conseguir una eficiente
conexin
ptica son:
Core
Cladding
LIMPIAR
Transmisin de luz
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Qu hace tener una mala conexin?
Una simple partcula
entre los ncleos
puede causar
significativas prdidas
por insercin,
reflexiones e incluso
dao a las fuentes
pticas.
Actualmente las tcnicas de conectorizacin y la precisin de los
conectores
hacen posible el alineamiento de ncleos y el contacto fsico,
quedando como
accin de mantenimiento la limpieza de las caras de las
frulas.
Como resultado de la contaminacin de las caras se tienen
problemas en las
redes pticas.
PARTCULAS
Core
Cladding
Back Reflection Menor potencia Luz
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Efectos y acciones de las partculas en la cara de las
frulas
Cada vez que los conectores son enfrentados, las partculas
alrededor del ncleo se desplazan causando su cambio de posicin y
esparcimiento sobre la cara de la fibra.
Las partculas ms grandes que 5 usualmente se rompen y se
diseminan multiplicndose empeorando el acoplamiento.
Las partculas muy grandes provocan un air gaps y dificultan el
contacto fsico.
Las partculas duras menores a 5 tienden a crear picaduras en la
cara de la fibra
11.8
15.1
10.3
Movimiento de las partculas luego del
enfrentamiento de los conectores
Fibra
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Las potencias que se manejan en DWDM se acerca a 1W
La suciedad entre los ncleos de las fibras absorve potencia
dando
como resultado un calentamiento de
las partculas
Las fotos muestran un dao permanente causado por
calentamiento
1W sobre 1 minuto con una suciedad en el ncleo puede causar
dao permanente
La limpieza es crtica en sistemas DWDM
Inspeccin de conectores
expuestos a altas potencias
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Equipos para pruebas y mediciones
Los equipos de prueba especficos para atenuacin
generalmente consisten en:
Un OTDR (reflectmetro ptico en el dominio del
tiempo)
un kit de medicin de atenuacin por insercin
atenuadores pticos, bobinas, cordones y otros
Para transmisin en velocidades muy altas o
distancias largas, podra ser necesario incluir:
un medidor de la prdida ptica de retorno
un medidor de PMD
MTODOS DE PRUEBAS ATM Y RTM
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Principio de Medicin de la Potencia ptica
Las pruebas bsicas de potencia ptica son: potencia radiada de la
fuente
Presentada antes y despus del punto S
prdida en el enlace de fibra depende de la longitud de la fibra,
longitud de onda , calidad
de instalacin y de la calidad de los empalmes y conectores
puede resultar difcil interpretar algunas mediciones
sensibilidad del receptor medicin de la eficiencia de la
conversin ptico-elctrica
considerando la S/N o la BER
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Equipos usados en la medicin de la
Atenuacin y Potencia ptica
El Medidor de Potencia ptica
Consiste en un fotodetector calibrado dotado de un
rea grande para poder capturar toda la luz que
ingresa por la apertura
Se utiliza para determinar la potencia emitida por
un transmisor ptico, una fuente de prueba o las
potencias que existen en diferentes partes de un
enlace activo, etc.
El elemento fotosensible puede ser de germanio,
silicio o InGaAs
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Uso y mediciones de un Atenuador ptico
El atenuador incluye una atenuacin en el camino
entre el transmisor y el receptor
Un atenuador fijo se utiliza para reducir una
potencia excesiva
Un atenuador variable se utiliza en pruebas de
aceptacin para determinar el margen de
operacin del equipo
para ello, la atenuacin es aumentada hasta que el
desempeo se degrade a un umbral especificado
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Medicin de las prdidas de insercin
Las mediciones bsicas de la prdida de cordones pticos,
adaptadores o un enlace ptico, requiere del uso de una fuente
y
un medidor de potencia ptica calibrados.
Las mediciones deben realizarse en forma bidireccional
Fuente de luz calibrada
dBm
W
Menu
Ca
nc
el
dB
>2s
Perm
Medidor de potencia ptica
d B m
W
d B
Pt Pr
Esta medicin es la ms importante y es especfica para cada
enlace.
La atenuacin es la diferencia entre la potencia de entrada a la
fibra y la
potencia de salida A= Pt - Pr
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Atenuacin (Prdidas de
insercin)
La medicin efectuada ms comn
Correctamente referida como "atenuacin" pero tambin llamada
prdida de insercin "insertion loss"
Se miden con la combinacin de un medidor de potencia y una
fuente ptica
Se miden en dB
Las atenuaciones tpicas de los eventos son especificados por
normas
Insertion Loss dB = -10 Log 10
P2
P1
Fibre Joint
P1 P2
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Fuente de Luz
Dispositivo que emite luz invisible en alguna banda del espectro
til.
Se emplea conjuntamente con el medidor de potencia ptica para
determinar prdidas o atenuaciones en enlaces pticos o
componentes.
Isopo con una gota de
alcohol, luego usar un isopo
seco para terminar
Limpieza del
adaptador EUI
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Medidor de Potencia ptica
Dispositivo que permite medir la potencia de la luz presente a
la entrada de su detector de Germanio.
Se emplea conjuntamente con la fuente de luz para determinar
prdidas o atenuaciones en enlaces pticos o componentes.
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Fuentes pticas porttiles
Conectores de
salida
Exfo FOS-120A series LED based
850 or 1310 or 1550 nm
Dual wavelength available (1310/1550 nm)
Output power -20 dBm into 50/125 micron fibre
Stable to within 0.08 dB over 1 hour
Exfo FOS-130A series Laser based
1310 or 1550 nm only
Dual wavelength available (1310/1550 nm)
Output power -7 dBm into all fibre types
Stable to within 0.08 dB over 1 hour
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Fuentes de luz estabilizadas
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Condiciones de lanzamiento de
luz (Multimodo)
En los sistemas reales los patchcords, conectores etc. estn
normalmente a cortas distancias del transmisor.
A estas cortas distancias no se ha logrado una distribucin de
equilibrio modal
Cuando las mediciones son tomadas en condiciones cercanas a la
fuente, se generar errores de medicin.
El estndar IEC 60874-1 indica necesario tener para las
mediciones una DEM
Se recomienda usar equipos que proporcionen una DEM
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Medicin de la prdida
Patch-panel a Patch-panel
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Fuente de Luz
Detector
Fibra ptica
Lectura del Instrumento:
- 3.50 dBm
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Prdidas (atenuacin)
= P1 P2 Por ejemplo:
PIN= - 0dBm
POUT= - 22dBm
Prdidas Totales del Enlace: 22 dB
Medidor
Medidor
fuente
de luz
fuente
de luz
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De acuerdo con la norma TIA-568-C, despus de la salida de la
fuente de
luz debe usarse un mandril, el cual normalmente es para jumpers
de 50 o
62.5m de dimetro de ncleo con chaqueta de 3mm.
1
2 3
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Instrumentacin tpica para la
medicin de la atenuacin
Medidor, fuente y OTDR
Medicin en longitudes de onda especficos
OTDR proporciona mayor cantidad de informacin y detecta
fallas
OTDR es ms caro y requiere mayor capacitacin
Power meter OTDR
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Ejemplo de la grfica de un OTDR
Optical Input Pulse
Splice Fibre End
Muestra el total del enlace
Prdida 2.5 dB/div
Distancia 10 km/div
Total prdida of 24.87 dB
Enlace de 70.155 km
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Reflectometra
Refraccin de Fresnel A causa de los cambios en el IOR (index of
refraction), variaciones en su
geometra y desadaptaciones ej: vidrio/aire, Fibra rota, empalmes
mecnicos, microcurvaturas, conectores, etc.
En la traza de OTDR se mostrara como un spike o punta La
reflectancia UPC es tpicamente de 50 dB y en APC mejores que 65
dB,
que a veces dificultan su observacin
Y justo despus de la refraccin se crea lo que se conoce Zona
muerta
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Reflectometra
UPC Conector UPC Conector
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APC Conector APC Conector
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Traza de OTDR simplificada
Power (dB)
Distance (km)
Slope shows fiber
attenuation
Loss
Reflection
OTDR Conector
Conector
Empalme fusion
Conector End of link
UPC
APC
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Reflectometra
Prdida en funcin de la longitud de onda
Adquisicin a 1310 nm
Adquisicin a 1550 nm
Macrobend
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Especificaciones
Precisin en distancia:
Depende de: La variacin del ndice de refraccin a lo largo de la
fibra Factor helicoidal del cable y desarrollos, bucles, etc.
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Especificaciones
Principales especificaciones de un OTDR
Rango Dinmico Rango de Medicin Zona Muerta de Atenuacin Zona
muerta de eventos Mnimo espacio entre puntos (resolucin
espacial)
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Especificaciones
Rango Dinmico (en dB) El margen que hay entre el nivel de
inyeccin y el ruido de fondo de un
determinado sistema, medido en dB.
La medicin sera en funcin de: Ancho del pulso Longitud de
onda
SNR=1
Dynamic
Range
Indicador
de nivel de
inyeccin
de luz
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Especificaciones
Rango de Medicin (en dB) Esta definida por la mxima atenuacin
posible entre el nivel inicial de
inyeccin hasta una zona donde el OTDR puede detectar un evento
con prdida
de 0.5dB
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Especificaciones Si usamos pulsos cortos tendremos una mejor
resolucin pero menos rango
dinmico:
Pulsos anchos darn un mejor rango dinmico pero con menos
resolucin
2 conectores (3 m entre cada uno)
Final(patch panel)
Conectores son medidos
por la distancia
pero marcados
como eventos
separados
Los conectores se ven muy juntos y se identifica como un
solo evento
El final de la fibra se alcanza con poca definicin debido a la
baja
potencia del pulso corto
El final de la fibra se alcanza cuando se usan pulsos largos
5ns pulse
30ns pulse
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Especificaciones
Este fenmeno
es comn con
fibra MM, a
causa de alto
ndice de
reflexin en los
conectores.
Este es un
ejemplo de un
*eco* ubicado
justo antes del
conector
generado por la
reflexin
El eco
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Especificaciones
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Medicin - Consejos
El objetivo , para obtener los mejores resultados, es utilizar
el menor pulso posible acorde a la longitud de fibra que se este
usando, podemos jugar un poco con una buena combinacion de duracin
de pulso y rango dinmico
A veces ser necesario hacer ms de 2 trazas en la medicin de la
fibra, variando un poco cada parmetro con el fin de ver cuales
resultados son los mejores de acuerdo a nuestro propsito.
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Fibra de lanzamiento Una fibra ficticia es usada para medir el
primer y/o ltimo conector de un enlace Esto permite al OTDR tener
una referencia antes y despus del conector De 200 a 1500 m
Conector del OTDR Primer conector del enlace/canal
Launch cable
Link under test
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Si no utilizamos una fibra de lanzamiento
La prdida en el
primer conector
no es medida
-
Measurement
Con un fibra de lanzamiento
La prdida en el
primer conector
en medida en el
evento 2
La primera
seccion
corresponde al
launch cable
