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Principios de Un OTDR_v01 | Óptica | Fibra óptica
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CursoFO-7-OTDR
Principios de un OTDR
Carlos A. Sánchez Martín
EL FENÓMENO DE LA FIBRA
1.1.1 Esparcimiento de Rayleigh
1.1.2 Reflexión Fresnel
DIAGRAMA DE BLOQUE DE UN OTDR
1.2.1 Diodos Laser
1.2.2 Generador de pulso con diodo laser
1.2.3 Fotodiodo
1.2.4 Base de tiempo y unidad de control
ESPECIFICACIONES OTDR
1.3.1 Rango Dinámico
1.3.2 Zona muerta. ¿Por qué aparece?
1.3.4 Precisión
1.3.5 Longitud de onda
USANDO UN OTDR
1.4.1 Nivel de inyección
1.4.2 Longitud de onda de un OTDR
1.4.3 Ancho del pulso
1.4.4 Rango
1.4.5 Promediado
1.4.6 Smoothing
1.4.7 Parámetros de la fibra
1.5.1 Pendiente o pérdida de sección de fibra
1.5.2 Pérdida de evento
1.5.3 Reflectancia y pérdida de retorno óptica
MEDIDAS FALSAS Y ANOMALÍAS
1.6.1 Fantasmas
1.6.2 “Ganancia “ de fusión
OBTENIENDO EL MÁXIMO DE NUESTRO OTDR
1.7.1 Usando cables de lanzamiento
1.7.2 Verificando continuidad al final de la fibra
1.7.3 Localización de fallos
1.7.4 Indice de refracción efectivo
1 Principios de un OTDR
Un OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) es un medidor de fibra optica que caracteriza fibras y redes ópticas. El objetivo de este instrumento es detectar, localizar y medir eventos en cualquier lugar de un enlace de fibra.
Uno de los principales beneficios del OTDR es que puede completamente testear una fibra solo desde un final, como si operase como un sistema radar dimensional. El OTDR es similar a radar de precisión puesto que su resolución puede estar entre 6cm y 40 mts.
La técnica del OTDR produce información puntual con respecto a pérdidas localizadas y eventos reflectivos, por eso proporciona un registro gráfico y permanente el cual puede usarse como línea de actuación.
1.1 El fenómeno de la fibra
La habilidad del OTDR para caracterizar un fibra se basa en detectar pequeñas señales que vienen de vuelta al OTDR en respuesta a una inyección de una señal mayor, como “un radar”. En este respecto, el OTDR depende de dos tipos de fenómenos ópticos: Retroesparcimiento (backscattering) de Rayleigh y reflexiones de Fresnel.
La principal diferencia entre estos dos fenómenos es:
• El retroesparcimiento de Rayleigh es intrínseco al material de la fibra en sí y se presenta a lo largo de la longitud entera de la fibra. Si éste es uniforme a lo largo de la longitud de la fibra, entonces las discontinuidades de retroesparcimiento pueden usarse para identificar anomalías en la transmisión a lo largo de la longitud de la misma.
• Por otro lado, las reflexiones de Fresnel son eventos puntuales y ocurren solo donde la fibra se pone en contacto con el aire u otro medio, tal como en conexiones o empalmes mecánicos o uniones.
Cuando se envía un pulso de luz por una fibra, algunos de los fotones de luz se esparcen en direcciones aleatorias desde partículas miscroscópicas. Este efecto, referido en inglés como “Rayleigh scattering”, proporciona información temporal y de amplitud a lo largo de la longitud del cable.
Parte de la luz es esparcida hacia atrás en la dirección opuesta del pulso y se denomina señal retroesparcida (backscattered).
La pérdida de esparcimiento es el principal mecanismo de operación de fibras en las tres ventanas (850/1310/1550 nm). Típicamente, una fibra monomodo que transmite luz a 1550 nm con un coeficiente de esparcimiento (α s ) de 0.20 db/Km, perderá el 5 % de la potencia transmitida sobre una sección de fibra de
El factor de retroesparcimiento (S) describe la relación entre la potencia retroesparcida y la potencia esparcida. S es típicamente proporcional al cuadrado de la apertura numérica.
Dependiendo del coeficiente de esparcimiento de la fibra (α s ) y el factor de retroesparcimiento (S), el coeficiente de retroesparcimiento (K) es el porcentaje de la potencia retroesparcida y la energía introducida dentro de la fibra.
El valor del logarítmo del coeficiente de retroesparcimiento, normalizado a una duración de pulso de 1 ns, viene dado por:
K ns (dB)= 10 log K (s-1) – 90 dB
Cuando K ns = -80 dB, esto significa que para un pulso de duración 1 ns, la potencia retroesparcida está - 80 dB por debajo de la potencia de pico del pulso incidente.
Notar que –80 dB a 1 ns es equivalente a –50 dB a 1µs, esto es:
K µs (dB)= K ns (dB)+ 30 dB
El efecto de esparcimiento de Rayleigh es como cuando se emite un flash de luz en una niebla por la noche:
el rayo de luz se vuelve difuso – o esparcido – por las partículas de humedad. Una niebla espesa esparcirá mas la luz porque hay más partículas que la obstruyen.
El retroesparcimiento depende de la potencia introducida Po(Watt), el ancho del pulso usado ∆t (segundos), el coeficiente de retroesparcimiento K (s-1) ,la distancia d (metros) y la atenuación de la fibra (α) en dB/km:
Backscattering = Po . ∆t . K . 10 -α.d/5
Parámetros OTDR
Una mayor concentración de partículas dopantes en una fibra también creará mas esparcimiento y además mayores niveles de atenuación por kilómetro. Un OTDR puede medir los niveles de retro-esparcimiento con mucha precisión, y usa esta medida para medir pequeñas variaciones en las características de la fibra en cualquier punto a lo largo de su longitud.
Mientras que el fenómeno Rayleigh es bastante uniforme durante todo el recorrido de cualquier fibra dada, la magnitud del esparcimiento Rayleigh varía significativamente a diferentes longitudes de onda como se muestra en el siguiente diagrama y con diferentes fabricantes de fibras.
Esta reflexión es debida a la luz reflejada en los límites de dos materiales opticos de transmisión, donde cada uno tiene diferentes índices de refracción. Este límite se da en las uniones (conector o unión mecánica), el final de una fibra sin terminar, o en una rotura.
La magnitud de la reflexión de Fresnel depende de la potencia incidente y de la diferencia relativa entre los dos indices de refracción. La cantidad de luz reflejada depende de la uniformidad de la superficie límite (pulido) y de la diferencia de índice.
La luz reflejada por la superficie límite entre una fibra y el aire tiene un valor teórico de –14 dB. Este valor puede ser 400 veces mas potente que el nivel de retro-esparcimiento. Esto significa que el detector OTDR debe ser capaz de procesar señales las cuales pueden variar enormemente en potencia. Los conectores pueden reducir la reflexión Fresnel usando gel igualador de índice. El gel actúa como un material que iguala indices de refracción minimizando la diferencia de índice vidrio/aire.
1.2 Diagrama de bloque de un OTDR
El OTDR inyecta energía en forma de luz dentro de la fibra a través de un diodo laser y un generador de pulsos. La energía luminosa que retorna se separa de la señal inyectada usando un acoplador y se lleva a un fotodiodo. La señal óptica es convertida a un valor eléctrico, amplificada, muestreada y entonces se muestra en una pantalla.
Los diodos laser se seleccionan de acuerdo a la longitud de onda del test.
Las longitudes de onda actuales para el OTDR son 850 nm, 1300 nm para multimodo, y 1310 nm, 1550 nm para monomodo.
Algunas veces también se usan diodos laser a 1625 nm, particularmente en sistema de monitorización remota las cuales transportan tráfico en servicio. El propósito de usar 1625 nm es evitar la interferencia con el tráfico a 1310 nm y 1550 nm.
El generador de pulsos controla el diodo láser el cual envía potentes pulsos de luz (desde 10 mW a 1 W) dentro de la fibra. Estos pulsos pueden tener un ancho del orden de 2 ns hasta los 20 ns y una repetición de algunos Khz.
La duración del pulso (pulse width) puede seleccionarse por el operador para diferentes condiciones de medida. El rango de repetición de los pulsos se limita al promedio al cual el retorno del pulso se completa, antes de que otro pulso se envíe. La luz pasa a través del acoplador/divisor y se inyecta a la fibra bajo test.
El OTDR mide la diferencia de tiempo entre el pulso de salida y los pulsos retroesparcidos entrantes, de ahí la palabra “dominio del tiempo”(time domain). El nivel de potencia de la señal retroesparcida y la señal reflejada se muestrea en el tiempo. Cada muestra de medida se llama “punto de adquisición” y estos puntos pueden ser trazados en una escala de amplitud con respecto al tiempo relativo del pulso lanzado. Así pues, se convierte la información en el dominio del tiempo al de la distancia basándose en el índice de refracción de la fibra introducido por el usuario. El índice de refracción entrado por el usuario es inversamente proporcional a la velocidad de propagación de la luz dentro de la fibra. El OTDR usa este dato para convertir tiempo en distancia en el display del OTDR y divide este valor por dos para tener en cuenta tanto el trayecto de ida como de vuelta. Si el usuario entra un índice de refracción incorrecto o no exacto, las distancias resultantes mostradas por el OTDR puedan ser erróneas.
Los fotodiodos de los OTDR se diseñan especialmente para medir los niveles extremadamente bajos de la luz retroresparcida, al 0.0001% de lo que se envia por el diodo laser.
Como se estableció previamente, los diodos deben ser capaces de detectar la potencia relativamente alta de los pulsos reflejados de luz. Esto causa algunos problemas cuando se analizan los resultados de un OTDR (ver “Zona Muerta”).
El ancho de banda, la sensibilidad, la linealidad y el rango dinámico del fotodiodo y su circuitería de amplificación son cuidadosamente seleccionados y diseñados para ser compatible con los anchos de pulso usados y los niveles retroesparcidos desde la fibra.
La unidad de control es el cerebro del OTDR. Toma todos los puntos de adquisición, realiza el promediado, los almacena como un registro en función del tiempo y entonces muestra la traza resultante en la pantalla del OTDR.
La base de tiempo controla el ancho del pulso, el espaciado entre los subsecuentes pulsos y el muestreo de la señal. Se realizan múltiples pasadas para mejorar la relación señal / ruido de la traza resultante. Puesto que el ruido es aleatorio, mediante la adquisición de muchos puntos de datos a una distancia dada y promediándolos, el ruido tenderá fuera de promedio hacia cero, y los datos que permanecen representarán mas exáctamente los niveles de reflexión y retroesparcimiento en ese punto. Un OTDR puede adquirir hasta 32.000 puntos y disparar miles de pulsos, por lo que el procesador del OTDR debe ser muy potente para proporcionar un procesamiento rápido al usuario.
La pantalla muestra una escala vertical en Db y una horizontal en Km, y traza numerosos puntos de adquisición los cuales representan la “firma” de retroesparcimiento de las fibras bajo test.
1.3 Especificaciones OTDR
El rango dinámico es una de las características mas importantes de un OTDR, puesto que determina la máxima longitud observable de una fibra y por tanto la idoneidad de un OTDR para analizar una red en particular. Cuanto mas alto sea dicho rango, mayor será la relación señal /ruido y la traza será mejor, incluso con una detección mejor. Este rango dinámico es relativamente difícil de determinar ya que no hay un método estandar de cálculo que usen todos los fabricantes.
Definiciones del rango dinámico
Un método de determinar el rango dinámico (aprobado y avalado por el IEC 61746) es tomar la diferencia entre el punto extrapolado de la traza de retroesparcimiento próxima al final de la fibra (tomada en la intersección entre la traza extrapolada y el eje de potencia) y el nivel superior del ruido de fondo hacia ó después del final de la fibra.
• El nivel superior de ruido se define como el límite superior de un rango que contiene al menos el 98% de todos los puntos de datos del ruido.
• El nivel se expresa en decibelios (dB)
• Esta medida se realiza dentro de un periodo de 3 minutos para el promediado.
• Este valor del rango dinámico fue también recomendado por Bellcore.
Se dan otras definiciones de los rangos dinámicos por diferentes fabricantes, lo cual hace muy difícil los valores de comparación:
• RMS. El RMS (Valor cuadratico medio) también nombrado rango dinámico SNR=1 es la diferencia entre el punto extrapolado de la traza extrapolado próxima a la fibra ( tomada en la intersección entre la traza extrapolada y el eje de potencia) y el nivel de ruido RMS. Puedes comparar este valor a la definición IEC 61746 mediante la resta de 1.56 dB del rango dinámico RMS si el ruido es gausiano.
• N=0.1 dB . Esta definición del rango dinámico da una idea del límite al cual el OTDR puede medir cuando el nivel de ruido es 0.1 dB en la traza. La diferencia entre N=0.1 y la definición SNR=1 RMS es aproximadamente 6.6 dB. Esto significa que un OTDR que tiene un rango dinámico de 28 dB (SNR=1) puede medir un evento de la fibra desde 0.1 dB hasta 21.5 dB.
• Detección de final: El rango dinámico de la detección de final es la diferencia en un sentido entre el máximo de una reflexión Fresnel del 4% al comienzo de la fibra y el nivel de ruido RMS. Este valor es aproximadamente 12 dB mas alto que el valor IEC.
• Rango de medida Bellcore: Se define como la máxima atenuación que puede situarse entre el OTDR y un evento para el cual el instrumento será todavía capaz de medir el evento dentro de unos límites precisos. El evento puede ser reflexivo o no-reflexivo, o una rotura de fibra. Por ejemplo, un evento puede ser un empalme reflexivo de 0.5 dB (> 40 dB).
• 4% Fresnel: Esto es más un parámetro ecométrico que reflectométrico. Representa la habilidad del instrumento para percibir el pico de una reflexión Fresnel para la cual la base no puede ser percibida. Se define como el rango máximo garantizado sobre el cual el final más alejado de la fibra es detectado, algunas veces con un mínimo de 0.3 dB mas alto que el pico más alto del nivel de ruido.
• Nivel de pico mas 0.3 dB: El rango dinámico es la diferencia entre la interfaz primera (front-end) de la traza retroesparcida y 0.3 dB mas que el pico del nivel de ruido.
El valor del rango dinámico, para cada definición puede también darse de acuerdo a diferentes condiciones:
• Valor típico: esto representa el promedio o valor medio del rango dinámico del OTDRs los cuales salen de producción.Un incremento de alrededor de 2 dB es normalmente mostrado en comparación con el valor específico.
• Valor específico: este es el rango dinámico mínimo especificado por el fabricante para sus OTDR.
• Sobre un rango de temperatura o temperatura ambiente: A la temperatura más alta y baja, el rango dinámico decrece normalmente en 1 dB.
El OTDR se diseña para detectar todo el nivel de retroesparcimiento a lo largo del enlace de fibra. Mide señales retroesparcidas las cuales son mucho mas pequeñas que la señal enviada a la fibra. El componente el cual recibe esos valores es el fotodiodo. Se diseña para recibir un rango de nivel dado. Cuando hay una fuerte reflexión, entonces la potencia recibida por el fotodiodo puede mas de 4000 veces mas alta que la potencia retroesparcida y puede saturar el fotodiodo. El fotodiodo requiere un tiempo para recuperarse de la condición de saturación; durante este tiempo, no detectará la señal retoesparcida correctamente. La longitud de la fibra la cual no es completamente caracterizada durante el periodo de recuperaci´n se denomina “zona muerta”.
Este efecto es similar a cuando se conduce un coche por la noche, y las luces de otro coche te deslumbran momentaneamente.
Atenuación de la zona muerta
La atenuación de la zona muerta (definida en IEC 61746) para una evento reflexivo a de atenuación es la región después del evento donde la traza mostrada se desvia de la traza de retroesparcimiento sin
interferencias por mas de un valor vertical dado (normalmente 0.5 dB o 0.1 dB). Bellcore especifica una reflectancia de –30 dB, una pérdida de 0.1 dB y da diferentes localizaciones. En general, cuanto más alta sea la potencia reflejada hacia el OTDR, mas grande es la zona muerta.
La atenuación de la zona muerta depende del ancho del pulso, la refletancia, la pérdida, el nivel de potencia mostrado y la localización.
Normalmente indica la mínima distancia después de un evento donde la traza de retroesparcimiento puede medirse.
Con anchuras de pulsos cortas, el tiempo de recuperación de un fotodiodo es el factor determinante de la atenuación de la zona muerta y puede ser 5 o 6 veces mas grande que el ancho del pulso en sí. Con anchos de pulsos largos, el ancho del pulso en sí es el fctor dominante, y la atenuación de la zona muerta es, en efecto, igual al ancho del pulso en sí mismo. La zona muerta especificada en la literatura es generalmente medida con los anchos de pulsos más cortos.
Bellcore especifica objetivos para dos zonas muertas de atenuación, la interfaz primera (front end) de la zona muerta y la zona muerta de “red”. Historicamente, la conexión entre el OTDR era altamente reflectiva;esto y otros factores a menudo provocaba que la zona muerta vista en la interfaz primera del OTDR fuera mas grande que la zona muerta muerta resultante de una reflection en la red. Actualmente, la conexión OTDR ha sido diseñada para tener una reflectancia muy baja y hay poca diferencia entre la zona muerta de la interfaz primera y la zona muerta de red.
Si la atenuación de la zona muerta de la interfaz primera del OTDR que se usa es grande, el efecto puede minimizarse usando un cable de lanzamiento.
Zona muerta de un evento
Es la mínima distancia en la traza, donde dos eventos separados pueden todavía ser distinguidos. La distancia a cada evento puede ser medida, pero la pérdida separa de cada uno de los eventos no puede medirse.
Este parámetro normalmente da una indicación de la distancia mínima para así poder distinguir entre eventos reflectivos que ocurren muy próximos.
• Para un evento reflexivo, la definición de la zona muerta de un evento es la distancia entre los dos puntos opuestos que están 1.5 dB por debajo del pico no saturado.
• Para un evento no-reflexivo, la zona muerta del evento puede describirse coma la distancia entre los puntos donde los niveles al inicio y fin en un empalme o a un valor dado (<1 dB) están dentro de ± 1dB de su valor inicial y final (esta no es la definición).
Las zona muerta de evento pueden reducirse usando anchos de pulso pequeños.
Los efectos de la zona muerta de la interfaz primera pueden también minimizarse usando una fibra de lanzamiento antes de la fibra bajo test.
Hay cuatro parámetros de resolución principales: pantalla (cursor), perdida (nivel), muestreo (distancia) y distancia.
Las resoluciones de pantalla se definen como:
• La resolución de presentación es la resolución mínima del valor mostraod (e.g. una atenuación de 0.031 dB tendrá una resolución de 0.001 dB)
• La resolución de cursor es la mínima distancia o atenuación entre dos puntos mostrados, donde una línea se ha dibujado. Un valor típico puede ser 6 cm o 0.01 dB.
La resoulción de pérdida viene gobernada por la resolución del circuito de adquisición. Para dos niveles de potencia cercanos, especifica la mínima diferencia de pérdida que puede medirse. Este valor esta generalmente alrededor de 0.01 dB.
La resolución de muestreo (o puntos de datos) es la mínima distancia entre dos puntos de adquisición.
Esta resolución de puntos de datos puede descender hasta centímetros dependiendo del ancho del pulso y el rango.
En general, cuantos mas puntos pueda adquirir y procesar un OTDR, mejor será la resolución de muestreo. El número de puntos que un OTDR puede adquirir es por tanto una importante parámetro de representación.
Un valor típico para un OTDR de alta resolución sería 1 cm de resolución de muestreo.
La resolución de distancia es muy similar a la resolución de muestreo.
La habilidad del OTDR para localizar un evento viene afectdad por el resolución de muestreo. Si solo se muestrean puntos de adquisición cada metro, entonces solo puede localizarse el final de una fibra dentro de ± 1 metro. La resolución de distancia es entonces como la resolución de muestreo, una función de la anchura del pulso y del rango. Esta especificación no debe ser confundida con la exactitud en la distancia que se discute posteriormente.
La precisión de una medida es la capacidad de la medida para ser comparada con una valor de referencia.
Linealidad (Precisión de la atenuación)
La linealidad del circuito de adquisición determina cuan cercano un nivel optico se corresponde con un nivel eléctrico, a través del rango completo.
La mayoría de los OTDR tienen una precisión de atenuación de 0.05 dB/dB. Algunos OTDR pueden bajar hasta 0.02 dB/dB.
Si un OTDR no es lineal ,entonces si se miden fibras largas, los valores significativamente.
de pérdidas de sección cambiarán
La precisión en la medida de distancia depende de los siguientes parámetros:
• Indice de grupo: mientras que el índice de refracción se refiere a un único rayo dentro de uan fibra, el índice de grupo se refiere a la velocidad de propagación de todos los pulsos de luz en la fibra. La precisión de las medidas de distancia de un OTDR depende de la exactitud del índice de grupo.
• Error de la base de tiempos: Esto es debido a la inexactitud del oscilador, el cual puede variar desde 10 -4 a 10 -5 . Paque tener una idea del error de distancia , hay que multiplicar esta incertidumbre por la distancia medida.
• Error de distancia en el origen. Un valor típico para el Wavetek 5100 mini-OTDR es:
±5 x 10 -5 x distancia ± 1m ± resolución de muestreo ± incertidumbre del índice de grupo.
Los OTDR miden de acuerdo a una longitud de onda. Las principales longitudes de onda son 850 nm, 1300 nm para multimodo, y 1310 nm y 1550 nm para monomodo. Una cuarta longitud de onda esta ahora apareciendo para monitorizar sistemas en servicio: 1625 nm. Este ocurre si se usan dos longitudes de onda monomodo para transmisión.
La longitud de onda se especifica normalmente con una longitud de onda central y un ancho espectral dado. El ancho espectral estandar es ±30 nm, pero puede ser ± 10 nm. Algunos OTDR muestran las longitudes de onda usadas para la medida.
La atenuación de fibras opticas varía con la longitud de onda, y cualquier medida debería ser corregida a la longitud de onda de transmisión o a la longitud central ( 850, 1310 o 1550 nm). La corrección es mas relevante en la primera ventana a 850 nm.
El OTDR es muy versátil y tiene muchas aplicaciones. Primeramente, es importante seleccionar un OTDR que tenga las apropiadas especificaciones para la tarea en manos. Con las recientes avances en modularidad, algunos OTDRs, como el Wavetek MTS 5100, puede configurarse flexiblemente para realizar test sobre casi cualquier clase de red de fibra optica, monomodo o multimodo, corto o largo alcance.
Se puede definir en sentido amplio el uso de un OTDR como el proceso de dos pasos:
• Adquisición donde la unidad adquiere datos y muestra los resultados numérica y gráficamente.
• Medida donde el operador analiza los datos y hace una decisión basada en los resultados para almacenarlos, imprimirlos, o pasar a la siguiente adquisición de fibra.
La mayoría de los modernos OTDR automáticamente seleccionan los parámetros de optima adquisición para una fibra en particular mediante el envio de pulsos de salida en un proceso conocido como “autoconfiguración”. Usando esta caracteristica, el usuario selecciona la longitud de onda (o longitudes) de test, el tiempo de adquisición (o promediado), y los parámetros de la fibra (e.g. el índice de refracción si no se ha introducido).
Hay tres principales aproximaciones a la configuración de un OTDR:
• Un usuario dejaría simplemente al OTDR autoconfigurarse y aceptar los parámetros de adquisición seleccionados por el OTDR.
• Un usuario con mas experiencia permitiría a la unidad autoconfigurarse, analizaría los resultados brevemente y cambiaría uno o mas parámetros de adquisición para optimizar la configuración para los propósitos de su test.
• Un usuario experimentado puede escoger no usar la característica de autoconfiguración y entrar los parámetros de adquisición basados en su experiencia y conocimiento del link bajo test.
Típicamente, cuando se testean cables multimodo, una vez que se seleccionana los parámetros de adquisición, son “fijados” y los mismos parámetros se usan para cada fibra en el cable (esto acelera el
proceso de adquisición y proporciona consistencia en los datos, lo cual es de ayuda cuando se analizan o comparan fibras).
A continuación, se discuten varios parámetros de adquisición y sus efectos en la traza resultante.
La degradación de la calidad del conector del panel frontal del OTDR por falta de limpieza conducirá a medidas de mala calidad.
El nivel de inyección se define como el nivel de potencia la cual el OTDR inyecta dentro de la fibra bajo test. Cuanto mas alto sea este nivel, mas alto será el rango dinámico. Si el nivel de inyección es bajo, las trazas tendrán ruido y la precisión de la medida se degradará. Pobres condiciones de conexión que resultan en bajos niveles de inyección son la principal razón para las reducciones en precisión.
El comportamiento de un sistema óptico está directamente relacionado con la longitud de onda de transmisión. No solo la fibra óptica que exhibe diferentes características de pérdidas a diferentes longitudes de onda, sino los valores de pérdida de las fusiones también serán diferentes con la longitud de onda.
En general, la fibra debe ser comprobada con la misma longitud de onda a la que será usada para la transmisión. Esto significa 850 nm y/o 1300 nm para sistemas multimodo, y 1310 nm y/o 1550 nm para sistemas monomodo.
Si el test se realiza sólo a una longitud de onda, los siguientes parámetros necesitan ser considerados:
1. Para un rango dinámico dado, 1550 nm verán distancias mas largas a lo largo de la misma fibra que a 1310 nm debido a la atenuación más baja en la fibra:
a. 0.35 dB/Km a 1310 nm significa que aproximadamente 1 dB de señal se pierde cada 3 km.
b. 0.2 dB/Km a 1550 nm significa que aproximadamente 1 dB de señal se pierde cada 5 Km.
2. La fibra monomodo tienen el diámetro del campo modal mas grande a 1550 nm que a 1310 nm. Los campos modales más grandes son menos sensibles a desplazamiento lateral durante la fusión, pero mas sensibles a pérdidas incurridas por curvaturas durante la instalación o en el proceso de cableado.
nm es mas sensible a curvaturas en la fibra que a 1310 nm. Esto se muestra en el
diagrama de debajo. Puede también ser nombrado como “macrocurvaturas”.
nm se medirán generalmente las pérdidas en fusiones y conectores más altas que a
nm. Estos resultados provienen de un estudio de Corning sobre 250 fusiones donde los
valores a 1310 nm se mostraron típicamente mas altos en 0.02 dB sobre los valores de 1550
nm para fibra de dispersión desplazada.
La duración del ancho del pulso del OTDR controla la cantidad de luz que será inyectada dentro de la fibra. Cuanto más grande sea el ancho del pulso significará que mayor energía luminosa será inyectada. Así pues, se tendrá mas luz retroesparcida o reflejada hacia atrás desde la fibra hacia el OTDR.
Los pulsos largos se usan para ver largas distancias a lo largo de un cable. Estos pulsos también producirán zonas mayores en la forma de onda de la traza del OTDR donde las medidas sean imposibles. Esto se denomina “zona muerta” de un OTDR.
Pulsos cortos inyectan niveles más bajos de luz pero reducen esta zona muerta.
La duración del ancho del pulso se da normalmente en ns pero puede ser estimada en metros de acuerdo a la
Donde c representa la velocidad de la luz en el vacio ( 3 x 10 8 m/s), T la duración del pulso en ns, y n el índice de refracción.
Como un ejemplo, un pulso de 100 ns podría ser interpretado como un pulso de “10 m”.
Tiempo o ancho del pulso
Distancia o longitud de fibra
El rango en un OTDR es la distancia máxima a la que el OTDR adquirirá muestras de datos. Cuanto mayor es éste parámetro, a más distancia el OTDR disparará pulsos a lo largo de la fibra.
Este parámetro es generalmente configurado a dos veces la distancia del final de la fibra.
Si este parámetro se configura incorrectamente, la forma de onda de la traza podría contener algunas medidas engañosas.
El detector del OTDR trabaja con niveles de potencia óptica extremadamente bajos ( tan bajo como 100 fotones por metro de fibra ). El promediado es el proceso por el cual cada punto de adquisición es muestreado repetidamente y los resultados promediados para mejorar la relación señal-ruído.
Mediante la selección del tiempo de adquisición o el número de promedios, el usuario controla este proceso con un OTDR.
Cuanto mayor sea el tiempo o mas alto el número de promediados, mas señal mostrará la forma de onda de la trza, en condiciones de ruído aleatorio.
La relación entre el tiempo de adquisición (número de promediados) y la cantidad de mejora de la relación
señal-ruído se expresa con la ecuación:
Donde N la relación de los dos promedios.
Notar que la distribución del ruído se considera aleatoria para esta fórmula.
Como ejemplo, una adquisición con 3 minutos de promedio mejorará en 1.2 dB el rango dinámico comparado con una adquisición de 1 minuto. El promediado mejorará la relación señal-ruído mediante el incremento del número de adquisiciones, pero el tiempo tomado para promediar la traza se incrementa. No obstante, de acuerdo a la ecuación, después de un cierto tiempo, no hay ventaja que pueda conseguirse cuando sólo permanece la señal.
En teoría, cuatro veces mas de promedio es igual a + 1.5 dB de ganancia en el rango dinámico.
Smoothing es un técnica con la cual se mejora la relación señal-ruído mediante el filtrado digital de los puntos de adquisición.
Para mejorar la precisión con niveles de luz mas bajos un OTDR puede usar filtros y técnicas de promediado que combinan las medidas de numerosos pulsos.
Una función de suavizado (smoothing) puede realizarse sobre los puntos de adquisición. Esto se hace usando unos coeficientes especificos. Un valor verdadero de un punto dado se modifica a otro valor el cual combina previas y subsecuentes adquisiciones con coeficientes relevantes.
Otros parámetros relacionados a la fibra pueden afectar los resultados del OTDR como sigue:
• Indice de refracción n: este índice está directamente relacionado con medidas de distancia. Cuando se comparan resultados de distancia de dos adquisiciones, siempre hay que asegurarse de que se está usando el índice apropiado. Debe advertirse que el uso del índice de refracción proporcionado por el fabricante de la fibra causará que el OTDR reporte longitudes de fibra más exactas. Así pues, a menudo, particularmente durante la localización de fallos, el usuario desea determinar la longitud del cable.
La longitud de la fibra y del cable no son idénticas y difieren debido a la sobre-longitud de la fibra en el buffer y la geometría (helicoidal) de los tubos de buffer en el cable. La relación entre la longitud de la fibra y la del cable varía dependiendo de la cantidad de fibra del cable y del diseño del cable, e incluso del fabricante del cable. Mientras sea posible tener este valor (típicamente nombrado como “helix factor”) proporcionado por el fabricante, la precisión del valor todavía proporciona gran incertidumbre en la localización de fallo.
Es siempre recomendable medir una longitud conocida de un cable similarmente construído y determinar un “índice de refracción efectivo” que conllevará que el OTDR reporte longitud de cable en lugar de longitud de fibra.
• Coeficiente de retroesparcido K: este coeficiente dice al OTDR el nivel relativo de retroesparcido de una fibra dada. Este coeficiente es introducido como un factor y generalmente el usuario no cambiará este valor. Cambiárlo afectará al valor obtenido de reflectancia y pérdida de retorno óptica. Mientras se asume que el coeficiente de retroesparcido es uniforme para un span entero, es posible que haya pequeñas variaciones de un span de la fibra a otro. Estas variaciones pueden causar anomalías en las medidas tales como fusiones con valores de pérdida negativa (o ganancia).
Típicos valores de coeficientes a 1 ns son:
-para fibra fibra monomodo estandar:
- 79 dB a 1310nm
81 dB a 1550nm
-para fibra fibra multimodo estandar:
- 70 dB a 1310nm
75 dB a 1550nm
La mayoría de los modernos OTDRs realizarán medidas completamente automáticas con muy poca
En general, hay dos tipos de eventos: reflexivo y no reflexivo.
• Los eventos reflexivos donde una discontinuidad en la fibra causa un cambio abrupto en el índice de
refracción están causados o por roturas, uniones de conectores, fusiones mecánicas o el final de fibra
sin determinar. Las pérdidas en los conectores están en torno a 0.5 dB y en fusiones mecánicas
entran dentro del rango de 0.1 dB hasta 0.2 dB.
• Los eventos no reflexivos ocurren donde no hay discontinuidades en la fibra y generalmente se
producen por empalmes por fusión o pérdidas por curvatura. Valores típicos serían desde 0.02 dB
hasta 0.1 dB dependiendo del equipamiento de fusión y del operador.
El OTDR puede realizar las siguientes medidas:
Por cada evento:
Por cada sección de fibra:
Para el sistema completo:
localización en distancia Pérdida Reflectancia
longitud de sección Pérdida de sección en dB Pendiente en dB/Km ORL de la sección (Pérdida de retorno)
longitud del enlace Pérdida del enlace en dB ORL del enlace
El OTDR permite al usuario realizar medidas en un span de fibra en al menos tres formas diferentes. El usuario puede también usar una combinación de estos tres métodos.
1. función automática completa: en éste caso, el OTDR detectará y medirá automáticamente todos los eventos, secciones y fin de fibra, usando un algoritmo de detección interno.
2. función de medida semi-automática: cuando se selecciona, el OTDR medirá y reportará un evento en cada localización (distancia) donde se haya colocado un marcador. Estos marcadores pueden colocarse automáticamente o manualmente. Esta función es de alto interés durante la aceptación del span (después de fusionar), donde el usuario desea caracterizar completamente todos los eventos a lo largo del span para establecer unos datos básicos. La detección automática no detectará y reportará eventos no reflexivos con pérdida cero, y así pues, se coloca un marcador en esa localización para que el análisis semi-automático reporte pérdidas nulas. Análisis más extensos de la traza usando un paquete software para PC tal como WinTrace para realizar análisis bidireccional del span, entonces usando medida semiautomática en localizaciones con marcador fijo, asegurará consistencia en el número de eventos de fibra a fibra y de medidas en dirección opuesta.
3. función de medida manual: Para análisis incluso más detellados o condiciones especiales, el operador puede controlar completamente la función de medida manualmente. Esto significa que el operador colocará 2 o más cursores para controlar la manera en la que el OTDR mide el evento o valor.
Dependiendo del parámetro a ser medido, el operador puede necesitar posicionar hasta 5 cursores para realizar medidas manuales. Mientras que este el método mas lento y pesado de medida, es importante tener esta capacidad disponible para aquellos span de fibra cuyo diseño o construcción son muy inusuales y difíciles de analizar con exactitud para los algoritmos automátizados.
La pendiente de una sección de fibra, dada en dB/Km, puede ser medida usando el método de los 2 puntos o mediante el uso del método de aproximación por mínimos cuadrados (LSA).
Este último método trata de determinar la línea de medida que se ajusta más al conjunto de los puntos de adquisición. Es el medio más preciso para medir pérdidas en la fibra pero requiere una sección continua de fibra, un mínimo número de puntos de adquisición del OTDR, y una señal de retroesparcido relativamente limpia y libre de ruido.
Aproximación por mínimos cuadrados: ajuste a línea recta.
La pérdida de sección puede reportarse o en dB o en dB/Km. Rangos típicos de pérdidas de sección estarán entre 0.15 a 0.25 dB/Km para sistemas a 1550 nm, 0.25 a 0.35dB/Km para monomodo a 1310, 0.5 a 1.5 dB/Km para multimodo a 1300, y de 2 a 3.5dB/Km para sistemas a 850nm.
Usando medidas manuales, hay dos formas de medir una pérdida de evento:
Método de los dos puntos
El operador debe posicionar un primer cursor sobre el nivel lineal antes del evento, y un segundo cursor sobre el nivel retroesparcido lineal después del evento. La pérdida de evento es entonces la diferencia entre estas medidas de los dos cursores. Esto método puede usarse para un evento reflexico o no reflexivo. No obstante, la precisión de este método depende de la habilidad del usuario para situar los cursores en las posiciones correctas y puede ser comprometido si la traza tiene gran cantidad de ruido residual.
Si la traza es muy ruidosa o “puntiaguda”, entonces el usuario debería intentar situar el cursor en un punto de dato de la traza que no sea la parte superior del pico o la parte inferior de una depresión: esto es una clase de “promediado” visual de la traza. Si el usuario está usando el método de los dos puntos para medir un evento “puntual” (como una fusión en oposición a la longitud de una fibra), entonces el usuario debería advertir que el resultado también incluirá los efectos de cualquier pérdida de la fibra entre los cursores, porque la distancia entre los cursores no es cero.
Método de los cinco puntos
El próposito de este método de eventos “puntuales” es reducir los efectos de ruido en los spans de las fibras antes y después del evento mediante la realización de un análisis de mínimos cuadrados en los spans de las fibras, y minimizar la pérdida de la fibra adicional que es reportada como pérdida de evento debido a la distancia no nula entre los cursores. En orden a hacer esto, el software usa la posición de los 5 cursores para extrapolar el dato de la fibra antes y después del evento y tomar una distancia cero de medida de la pérdida en la localización del evento.
Este método se usa para medir la pérdida de ambos eventos, reflexivos y no reflexivos.
Para llevar a cabo esto, primero el operador debe hacer una medida de pendiente antes y después del evento sobre el nivel retroesparcido linelal de la traza. La medida de los 5 puntos es situada antes del evento donde la traza retroesparcida repentinamente se desvia y la medida de pérdida se hace entonces en esta localización
de evento. Este método es mas preciso que el de los 2 puntos puesto que el OTDR esta comparando entre dos niveles lineales de retroesparcido.
La reflectancia de un evento representa la proporción de potencia reflejada con la potencia incidente a una localización discreta en un span de fibra. Se expresa en decibelios (- dB). Valores pequeños negativos indican una reflexión mayor que un valor negativo grande. Esto es, una reflectancia de –33 dB es mas grande que una reflectancia de –60 dB. La reflectancia mayor se muestra como un pico mayor en la forma de onda de la traza.
La cantidad de reflexión en un conector, rotura o fusión mecánica depende de la diferencia en el índice de refracción de la fibra y el matrial en el interface de la fibra (otra fibra, aire, gel igualador de índice), y la geometría de la rotura o el conector (plano, angulado, quebrado, cada uno de los cuales permitirá una cantidad diferente de reflexión a ser capturada en el núcleo de la fibra).
La mayoría de las fusiones mecánicas usan un gel igualador de índice o fluído para reducir la cantidad de
cambio. Cambios menores en el índice de refracción producen reflexiones más pequeñas. Algunos OTDRs
pueden medir la cantidad de luz reflejada automáticamente mediante la colocación de un cursor justo delante
de la reflexión, y otro cursor en lo alto del pico de reflexión, y presionando el botón apropiado en el panel de
La pérdida de retorno óptica (Optical Return Loss – ORL) representa la potencia óptica total que vuelve a la
fuente desde un span de fibra completo. Esto incluye la luz retroesparcida de la fibra en si misma, así como
la luz reflejada desde todas las uniones y terminaciones.
ORL = - 10 log (Pr/Pi)
Pr= potencia reflejada Pi= potencia incidente
Un nivel alto de ORL degradará la actuación de algunos enlaces de transmisión. Los sistemas de transmisión
analógicos y los de transmisión digital de alta velocidad pueden ser sensibles a la ORL. Si un sistema es
sensible, esto es normalmente listado en las especificaciones del enlace proporcinado por el fabricante. El
MTS 5100 puede reportar un valor de ORL para el enlace total, mediante la selección de la opción
“ORL=Yes” en el menú de configuración. La medida de ORL manual es proporcionada para aislar la porción
del enlace que contribuye a la mayoría de la ORL.
1.6 Medidas falsas y anomalías
De vez en cuando, pueden verse resultados inesperados y eventos en la traza retroesparcida.
Falsas reflexiones Fresnel en la forma de onda de la traza pueden observarse alguna vez. Pueden ser el resultado de:
• Un evento reflexivo fuerte en la fibra, causando una gran cantidad de luz reflejada que se envia de vuelta hacia el OTDR.
• O un rango de configuración incorrecto durante la adquisición.
En ambos casos, el fantasma puede identificarse puesto que ninguna pérdida es incurrida cuando la señal pasa a través de este evento. En el primer caso, la distancia a la que ocurren los fantasmas a lo largo de la traza es un múltiplo de la distancia de ese evento reflexivo fuerte desde el OTDR.
En orden a reducir la reflexión, se puede usar un gel igualador de índice en la reflexión, o reducir la potencia inyectada mediante la selección de un ancho de pulso mas corto, o reduciendo la potencia (algunos OTDR proporcionan esta opción) o añadiendo atenuación en la fibra antes de la reflexión.
Si el evento causante del fantasma se sitúa al final de la fibra, unas pocas vueltas alrededor de una herramienta adecuada (bolígrafo, lápiz, mandril, etc) atenuarán suficientemente la cantidad de luz siendo reflejada de vuelta a la fuente y eliminará el fantasma. Esto es conocido como una envoltura de mandril.
Precaución: asegurarse de seleccionar un mandril con un adecuado diámetro para el tipo de cable, envuelta de la fibra, o cubierta usada, para no causar un daño permanente al span. Nunca se recomienda doblar una fibra o cable para introducir una atenuación sin el uso de un mandril adecuado que prevenga excesos de curvatura.
Los fantasmas también pueden introducirse en la forma de onda de la traza del OTDR si se configura el rango de distancia incorrectamente.
Rango de distancia del laser del OTDR
Pulsos del laser OTDR
El primer pulso del OTDR se completa a los 20 km y el segundo pulso es lanzado dentro de la fibra.
Cuando la fibra es mas larga que el rango de distancia, el primer pulso del OTDR está todavía presente en la fibra mientras el dato del segundo pulso esta siendo adquirido. El primero continúa 2 km mas lejos a lo largo de la fibra hasta que golpea y se refleja en el final.
El primer pulso se solapa con el segundo y pulsos subsecuentes e introduce un fantasma a los 2km. Esta distancia corresponde a la longitud de la fibra menos el rango de distancia del laser del OTDR.
Debe recordarse que una medida OTDR de pérdida de fusión indirectamente depende de la información obtenida de retroesparcimiento para calcular la pérdida de fusión. Se asume que el coeficiente de captura retroesparcido de las fibras en el span son idénticos. Si no es el caso, entonces las medidas pueden ser inexactas. Un ejemplo común de está aparente “ganancia” de fusión. La inexactitud es bastante pequeña, pero con el equipamiento de fusión actuales y operadores experimentados haciendo fusiones con pérdidas muy bajos, es posible para el efecto hacer que la fusión parezca ser una ganancia.
Teoría de ganancia
Si las fibras de diferentes campos modales (tamaño de núcleo, etc) se unen, la forma de onda de la traza del OTDR resultante puede mostrar un nivel de retoesparcimiento mas alto. Esto es debido al nivel incrementado de la señal retroesparcida reflejada de vuelta hacia el OTDR en la fibra hacia abajo.
Este fenómeno puede ocurrir cuando se unen diferentes tipos de fibra multimodo o 2 fibras con diferentes coeficientes de retroesparcimiento.
La suma da el valor de pérdida de fusión promedio o bidireccional:
Se sabe que no existe un amplificador pasivo, y que no se puede obtener una “ganancia” en potencia óptica de un empalme por fusión, pero el OTDR algunas veces reportará una ganancia causada por diferentes coeficientes de retroesparcido. Notar que mientras estas diferencias no siempre causarán una ganancia, pueden causa lecturas de pérdidas de empalmes erróneas incluso si éstas es una pérdida.
El análisis bidireccional es una técnica usada para minimizar el efecto de las diferencias de coeficiente a lo largo de un span que causan lecturas de fusión erróneas. Se usa cuando se requiere unos datos a almacenar de un span o durante el test de aceptación., donde se desean medidas de fusión precisas, a menudo realizas por subcontratas.
El concepto de análisis bidireccional es como sigue: Si existe un desajuste de coeficientes de retroesparcido entre dos fibras fusionadas, el sentido (algebráicamente) de que la diferencia cambiará dependiendo de la dirección de medida.
Esto es, si se mide en una dirección, la diferencia aparecerá como una ganancia, y si se mide en la dirección opuesta, aparecerá como una pérdida. Esta diferencia combinará con la pérdida de fusión real durante la medida. No obstante, si la lectura de las pérdida tomadas en las dos direcciones se promedian, entonces el efecto de retroesparcido se restará, dando la pérdida de fusión real.
Mientras el concepto se presenta aquí en detalle, y los cálculos manuales también pueden verse, en realidad, este análisis se realiza normalmente con programas como Win Trace el cual realiza automáticamente este análisis sobre spans mucho mas complejos que los mostrados aquí.
Ejemplo de análisis bidireccional sobre un span hipotético
El hipotético span comprende tres secciones de fibra, con empalmes por fusión entre el conector West y el East.
El perfil relativo de retroesparcimiento de las fibras es el mostrado. En este modelo , se ignora
temporalmente la pérdida en la fibra para mostrar, que si el coeficiente fue muestreado en numerosos puntos
a lo largo del span, el coeficiente sería mas alto en la segunda sección o sección del medio.
En este caso, digamos que el efecto de la no coincidencia de los coeficientes parece ser para el OTDR 0.05 dB. Recordar, y esto es muy importante, que el efecto aparecerá como una ganancia si se entra en la fibra 2,
y como una pérdida si se sale de la fibra 2.
Este span ha sido empalmado mediante fusión y la pérdida parece ser –0.003 dB en la fusión A entre la fibra 1 y la fibra 2, y –0.07 dB en la fusión B entre la fibra 2 y 3, Para este ejemplo, se usa consistentemente el signo menos para representar una pérdida y ningún signo para representar una ganancia.
Lo que ve el OTDR
Cuando se mide desde West hacia East, y ahora se está mostrando la pérdida en la fibra, la fusión A parece ser una “ganancia” de 0.02 dB (la real –0.03 dB mas la aparente ganancia de 0.05 dB debido al retroesparcido). La fusión B parece ser una pérdida de –0.12 (la real –0.07 mas la aparente –0.05 debido a retroesparcido).
Cuando se mide desde East hacia West, recordar que la fusión B esta ahora en la iquierda de la pantalla del OTDR y la fusión A esta en la derecha, entonces:
• La fusión A parece ser una pérdida de 0.08 dB ( la real de –0.03 dB mas la aparente de –0.05 dB debido a retroesparcido).
• La fusión B parece ser una pérdida de –0.02 (la real de –0.07 mas la aparente “ganancia” de 0.05 debido a retroesparcido).
Después de tomar la dos medidas, se puede hacer ahora una simple tabla mostrando la pérdida/”ganancia” de las fusiones A y B tomadas en cada dirección. Se pueden sumar las dos lecturas y entonces dividir por dos para coger el promedio. Notar que el resultado ahora representa exactamente las pérdidas de fusión reales de los dos eventos.
1.7 Obteniendo el máximo de nuestro OTDR
El uso de cables o bobinas de lanzamiento en una medida con OTDR posibilita un número de táreas efectivas:
• Correcta medida de la pérdida de inserción de los conectores del final del sistema.
• Mueve la zona muerta causa por el conector del panel frontal de OTDR fuera de la forma de onda de la traza del sistema bajo test.
• Mejora las características de equilibrio modal en sistemas multimodo para que la medida sea mas precisa.
• Permite al usuario controlar el nivel de inyección del OTDR dentro del sistema bajo test.
La longitud típica del cable de lanzamiento dependerá del sistema a ser chequeado pero generalmente está entre 500 y 1000 m para test multimodo, y 1000 m para test monomodo. La fibra usada en el cable de lanzamiento debiera coincidir con la fibra que se va a testear ( tamaño del núcleo, etc.) y los conectores del cable deben ser de alta calidad. La figura de debajo muestra una traza sin cable de lanzamiento.
Si un ayudante está disponible al final del span bajo test y si ambos finales del span son accesiles, algunos operadores usan un “cable receptor” para medir la pérdida del conector del final también. La figura de debajo muestra una traza con cable de lanzamiento y cable receptor.
Algunas veces un cable multifibra se instala y se desea verificar que el cable es continuo entre los dos finales expuesto. Se puede hacer una medida OTDR en el cable en cada dirección y esto confirmará que tiene continuidad. Se puede también hacer una medida de OTDR en una dirección y observar la longitud del cable que se representa en la traza, no obstante, la longitud de cada fibra en el cable a menudo variará en unos metros debido a la pequeña diferencia de longitud en los buffers o la geométría helicoidal dentro del cable. Es díficil, si no imposible, distinguir una fibra con muy poca sobre longitud, de una fibra que esta rota dentro del cable, 1 metro desde el final.
Una simple forma de verificar continuidad, sin hacer un test completo de OTDR desde los dos finales puede llevarse a cabo como sigue. En este caso, se necesita acceso a los dos finales del cable, o un ayudante y comunicación con éste.
Simplemente conectar el OTDR a una de las fibras en el cable, digamos fibra 1. Poner el OTDR en modo Tiempo Real y observar el final de la traza. Si la longiud parece aproximadamente correcta, entonces hacer los siguiente (si la longitud es ampliamente corta, se sabe que está rota).
Si no se puede ver un pico final (evento reflexivo en el interface aire/vidrio sin terminar al final del cable), entonces que el ayudante corte la fibra minimamente con un cortador manual. El pico final o reflexión final debería volverse aparente, y si no es así, entonces el ayudante no esta sosteniendo el final de la fibra 1, así que la fibra 1 estará rota en algún sitio dentro del cable cerca del final. Si al principio se ve un pico final grande, que el ayudante sumerga el final de la fibra en gel igualador de índice, o alcohol, o enrolle la fibra alrededor de un pequeño mandril cerca del final. Haciendo esto se atenuará el pico final. Si no es así, entonces la fibra está rota en algún sitio cerca del final del cable.
El OTDR puede ser una herramienta de incalculable valor para la localización de fallos. La localización de fallos exacta depende de una cuidadosa técnica de medida con el OTDR y de una completa y exacta documentación del sistema (cable). Mientras que cursos completos se basan a menudo en el tema de la localización de fallos, siguiendo unas pocas recomendaciones de debajo puede hacer el proceso mas exacto y la eficiencia debería incrementarse.
Las roturas en cables pueden ser parciales o completas (catastróficas). La causa más común de roturas son las “excavaciones” (sobre el 40 % de todas las roturas ). En el caso de una excavación, la localización del fallo no necesita ser extremadamente precisa puesto que el daño puede ser fácilmente localizado una vez que se está en las proximidades. Otros tipo de roturas incluyen balística (de armas de caza) o daño por roedores y son difíciles de encontrar y la localización exacta con un OTDR puede ahorrar una gran cantidad de tiempo y dinero.
Cuando un cable es dañado la rotura resultante puede ser altamente reflexiva o no reflexiva. Es generalmente más fácil de determinar una distancia exacta para un evento reflexivo. Así pues, algunas veces es útil medir varias fibras rotas hasta que se encuentre una rotura reflexiva. Si la rotura no es reflexiva, es normalmente mejor dejar al software del OTDR determinar la distancia a los eventos utilizando un análisis automatizado. Situar un marcador o cursor visualmente puede ser no muy preciso.
El operador puede desear calibrar el OTDR para mostrar la distancia de Cable o Envoltura mediante el uso de un “ índice de refracción efectivo”. Esto es importante, mientras que el OTDR puede determinar
distancias de 5 metros a 10.000, el factor helicoidal del cable contribuirá hasta 600 metros de inexactitud sobre un span de 10.000 metros. Un método alternativo de determinar la distancia real de la distancia óptica es medir la rotura desde los dos puntos finales y determinar la posición de la rotura relativa a l longitud total del span. Esta relación de distancia óptica de la rotura de la longitud optica total del span puede ser la misma relación de la distancia de cable a la rotura de la longitud total del cable.
Es importante recordar cualquier localización donde se dejan cocas del cable. Si el OTDR lee 1800 mts hasta la rotura pero hay 200 mts de cable suelto almacenado en una arqueta intermedia, o en un poste, entonces la distancia a la rotura será mas corta.
Es importante tener en cuenta en instalación aérea el hundimiento del cable de poste a poste pues la distancia del cable será diferente de la distancia entre postes. Después de que se determine la localización de la rotura, debería tener correlación a una marca secuencial del cable. Entonces, cuando se excave el cable o se examine una planta aérea con primáticos, la posición del cable puede ser rápidamente confirmada.
Siempre es mejor medir la distancia a la rotura desde el último evento cuya localización es conocida sobre la traza del OTDR usando los cursores. De ésta manera, se realiza una medida más corta que reduce la contribución del OTDR a una inexacta medida.
Durante la documentación del cable inicial, sacar provecho de alguna de las características del OTDR que permiten la adición de notas a eventos o ficheros. Datos geográficos o GPS pueden entrarse y esto será de mucha ayuda en la localización de fallos.
De nuevo, no hay sustituto en absoluto a una completa, detallada, y exacta documentación del cable durante la localización de fallos.
Se recuerda que el OTDR determina la distancia al evento basada en el tiempo. El índice de refracción sirve como un factor de correlación entre el tiempo y la distancia permitiendo al OTDR mostrar distancias.
Si el usuario sabe el índice de refracción proporcionado por el fabricante de la fibra, puede entrar el valor en el OTDR y además mejorar la exactitud de la distancia óptica mostrada.
En la mayoría de los diseños de cable, la longitud de la fibra es mayor quela longitud del cable. Esta puede causar sobrelongitud en los tubos de buffer (en diseños de estructura holgada) y/o “helicoides” de los tubos
de buffer o cintas dentro del cable. La longitud del cable o distancia física puede así varíar significativamente de longitud de fibra o distancia óptica.
En algunos casos, notablamente en la localización de fallo, los usuarios desean que el OTDR muestre la distancia física en lugar de la distancia óptica. Esto puede llevarse a cabo entrando un valor diferente de índice de refracción, algunas veces denominado “índice de refracción efectivo” que es ajustado a la sobrelongitud de la fibra.
Hay dos formas de determinar el índice de refracción efectivo:
1. Usar registros del cable o conociendo el cable o distancia física (Lefec) entre dos eventos conocidos en la traza del OTDR, el usuario debe obtener del OTDR los siguientes datos:
Distancia óptica entre dos eventos conocidos (Lopt)
Indice de refracción usado por el instrumento (IRopt)
El índice de refracción efectivo (IRefec) puede calcularse usando la fórmula:
IRefec= (Lopt * Iropt)/Lefect
2. En algunos OTDRs como el MTS5100, el IRefec puede calcularse automáticamente delimitando dos eventos conocidos con dos cursores y cambiando el índice de refracción hasta que el OTDR reporte distancia física en lugar de distancia óptica.
• Guide to Fiber Optic Measurements
901GFOM/00
La siguiente figura muestra un diagrama en bloques de un reflectometro óptico típico.
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Ch_3-_HW_packet
Cat_Ortodoncia.pdf
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20080519 Marta Naranjo
Ana Laura SB

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