Conceptos básicos para utilizar un OTDR (4ª parte, bobinas de lanzamiento)

En esta cuarta parte, continuamos la 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

Lea antes los conceptos básicos para utilizar un OTDR (1ª parte) y conceptos básicos para utilizar un OTDR (2ª parte, ancho de pulso) y conceptos básicos para utilizar un OTDR (3ª parte, zona muerta).

Linealidad del receptor

La precisión de la medición de la atenuación o la pérdida está dada por la “Linealidad del Receptor”, y ésta depende de los siguientes parámetros:

• Rango dinámico
• Zona muerta de atenuación

La calibración absoluta de los niveles de potencia de retrodispersión medidos no es necesaria en un OTDR. Las mediciones normalmente se muestran en una escala logarítmica con un nivel de referencia arbitrario que suele ser la señal de retrodispersión en el extremo cercano de la fibra, después de la reflexión del extremo frontal. Por lo tanto, la pérdida de una sección de fibra, expresada en [dB], es simplemente igual a la diferencia entre los valores de potencia en cada extremo de la sección. De particular importancia, sin embargo, es la linealidad de las mediciones de potencia. Los fabricantes de instrumentos han invertido mucho tiempo y esfuerzo en desarrollar detectores y amplificadores de alta calidad que son muy lineales.

Para cuantificar la linealidad de un OTDR, se puede usar una fibra de referencia, cuya linealidad ha sido calibrada por un laboratorio independiente. Esto se mide en el OTDR sometido a prueba y los resultados se comparan con la fibra de referencia. Otra prueba de no linealidad consiste en una larga longitud de fibra no calibrada precedida por un atenuador programable. Aquí, la pérdida entre dos puntos dados en la fibra, a cierta distancia de separación, se mide a medida que el impulso de lanzamiento se atenúa progresivamente. Cualquier desviación en la pérdida representa una medida de la no linealidad del OTDR.

La linealidad puede verse afectada por la naturaleza del enlace de fibra y sus componentes, por lo que la mayoría de los fabricantes no citan un valor de linealidad. Cuando se usa, la linealidad OTDR se expresa normalmente en unidades de [dB/dB].

Bobinas de Lanzamiento y Recepción

La bobina de lanzamiento y de recepción es un rollo de cable de fibra óptica conectorizado en sus extremos que se utiliza para conectar el OTDR a la red de fibra óptica que está bajo prueba. El rollo, habitualmente es un filamento de fibra óptica desnuda, que dada su extrema fineza se puede bobinar entre 100 metros a 2000 metros en una pequeña caja que contiene a la bobina, ajustada al tamaño de la mano y totalmente transportable para quien realiza las mediciones. Estas, deben ser del largo necesario, y con conectores que coincidan con el puerto óptico del OTDR y del enlace de fibra óptica a bajo prueba.

Un extremo de la bobina de lanzamiento del OTDR normalmente se deja conectado al OTDR y el otro extremo se mueve progresivamente a lo largo del panel de conexión a medida que se realizan mediciones en cada fibra. Siempre, lógicamente, realizando los procesos de limpieza correspondientes en cada etapa. En el otro extremo de la red, debe ubicarse la bobina de recepción, en la cual no se conecta ningún equipo, ya que la medición con OTDR consta de un solo instrumento y a “circuito abierto”. Esta bobina de recepción normalmente es omitida por desconocimiento, pero es estrictamente necesaria si realizamos mediciones y debemos caracterizar toda la red, para observar los eventos incluyendo el primer y último conector.

Para las mediciones con OTDR, las bobinas de lanzamiento y recepción son imprescindibles y juegan un papel muy importante en las mediciones de fibra óptica, ya que permiten eliminar de la medición la zona muerta al inicio de la red, y la reflexión de Fresnel al final de la red, de tal modo que sea posible medir la pérdida total del enlace, incluyendo el primer y último conector de la red. Por ello, se debe tener cuidado para garantizar que se está utilizando las bobinas correctas. Los factores que afectan la elección son los siguientes:

• Tipo de fibra óptica
• Tipo de conectores
• Longitud de la bobina de lanzamiento / recepción
• Zona muerta del OTDR
• Distribución modal requerida

El tipo de fibra es quizás el factor más importante para considerar al elegir una bobina de lanzamiento / recepción.

Si la bobina de lanzamiento no tiene el tamaño correcto, es probable que el rango dinámico se vea afectado, y que las mediciones de pérdida de la fibra óptica y los conectores no sean representativas del sistema después de la puesta en servicio.

El tipo de conectores debe ser en uno de los extremos compatible con el conector del OTDR. Esto podría ser, por ejemplo, un conector SC o LC. El conector en el otro extremo de la bobina de lanzamiento o recepción, por supuesto, es elegido para ser compatible con el tipo de enlace de fibra óptica bajo prueba. Por ello, normalmente el profesional que se dedica a las mediciones con OTDR tiene 2 bobinas de las mismas características para enfrentarse a un tipo de fibra óptica y con conectores específicos. Así, deberá tener pares de bobinas para:

1. Fibra Monomodo
2. Fibra Multimodo
   1. OM1
   2. OM3
   3. OM4

Y para distintos tipos de conectores también, los que debe acoplar a la red con su respectiva guía:

• SC
• LC
• FC
• ST
• Y otros…

Las combinaciones no son menores. Sumemos ahora la longitud de la bobina, pero esto depende del tipo de OTDR que se tenga. Esto, depende de la ADZ y EDZ del OTDR.

La longitud de la bobina de lanzamiento o de recepción se elige de modo que los efectos de la sobrecarga del receptor causados ??por la reflexión de Fresnel en el extremo OTDR del cable de conexión hayan desaparecido lo suficiente antes de medir la fibra bajo prueba. Dependiendo del OTDR, esta longitud puede ser hoy de unos pocos metros o varios metros.

Para definir la longitud de la bobina, se debe establecer el rango dinámico y el ancho de pulso para poder ver la fibra completa y tener suficiente retrodispersión. Luego, considerar que la velocidad de propagación de la luz en fibra óptica es de aproximadamente 0.2 [m/ns], lo que hace que aproximadamente se necesite una amplificación de 10 veces el ancho de pulso, debido a que se requiere suficiente retrodispersión para medir la pérdida por inserción.

Si se usa una bobina de lanzamiento demasiado largo reducirá la resolución de las mediciones.

Vista la tabla anterior, podemos deducir que la longitud depende del enlace que se está probando, ya que el ancho de pulso se establece por el mismo efecto. Generalmente se usa entre 200 [m] a 500 [m] para pruebas en redes Multimodo y de 1000 [m] a 2000 [m] para pruebas en Monomodo.

Otro factor, que aplica en el caso de las redes multimodo, es la cantidad de mezcla de modos que se produce dentro de él. En general, se asume que el volumen modal de la fibra está bastante lleno cuando se realizan mediciones de pérdida utilizando LSPM y que un filtro de modo es eficaz para crear una distribución de estado estable o EMD. El estado exacto de llenado de modo depende, de hecho, de la longitud del cable de conexión y de la manera en que se implementa el cable de conexión. A la inversa, un lanzamiento con llenado insuficiente puede tender a aproximarse al EMD si existe algún mecanismo de acoplamiento de modo, como las curvas. Aquí, hablamos de la distribución modal requerida.

Bobina de Recepción

El uso de una bobina de recepción en el extremo lejano de una fibra bajo prueba permite medir la pérdida de un conector en el extremo lejano. Habitualmente, esto se omite, y la medición de red pierde el valor de su medición real. La longitud de la bobina de recepción debe ser más larga que la zona muerta de atenuación del OTDR. Para no tener diferenciación entre bobina de lanzamiento y de recepción, habitualmente se adquieren dos bobinas en iguales condiciones, que permitan conectarse en ambos extremos, y de esta forma se puede hacer la medición bidireccional sin mover bobinas de su ubicación física.