Normas para fibra óptica (página 2)

Partes: 1, 2

Publicado en el 2002, este estándar especifica 10 Gigabit Ethernet a través del uso de la Subcapa de Control de Acceso al Medio (MAC) IEEE 802.3, por medio de Acceso Múltiple con Detección de Portadora y Detección de Colisiones (CSMA/CD), conectada a través de una Interfaz Independiente del Medio Físico de 10 Gbps (XGMII) a una entidad de capa física tal como 10GBASE-SR, 10GBASE-LX4, 10GBASE-LR, 10G BASE-ER, 10GBASE-SW y 10GBASE-EW, permitiendo 10 Gbps hasta 40 km y garantizando una Tasa de Bits Errados (BER) de 10-12. Su operación es en modo full dúplex y se encuentra especificada para operar sobre fibra óptica.

10GBASE-R es la implementación más común de 10GBE y utiliza el método de codificación 64B/66B, en el cual 8 octetos de datos se codifican en blocks de 66 bits, los cuales son transferidos en forma serial al medio físico a una velocidad de 10 Gbps. 10GBASE-W es una opción que, mediante el encapsulamiento de las tramas 10GBASE-R en tramas compatibles con SONET y SDH, permite la conexión a la WAN.

Por su parte, 10GBASE-LX4 utiliza el método de codificación 8B/10B, dividiendo las tramas de datos de 32 bits y 4 bits de control en 4 grupos de 10 bits que se transmiten en forma simultánea e independiente, cada uno a una velocidad de 2,5 Gbps, mediante Multiplexación por División de Largo de Onda (Wavelength-Division Multiplexed-Lane, WDM).

Las letras "S", "L" y "E" hacen referencia al largo de onda de operación

S=Short Wavelength – 850 nm

L=Long Wavelength – 1300/1310 nm

E=Extra Long Wavelength – 1550 nm).

Cabe destacar que en ninguno de estos casos se hace referencia a un tipo de fibra óptica específica.

2.3. ESTANDAR ANSI/TIA/EIA-568-B.3

Publicado en el 2000, el estándar ANSI/TIA/EIA-568-B.3 indica los requerimientos mínimos para componentes de fibra óptica utilizados en el cableado en ambientes de edificio, tales como cables, conectores, hardware de conexión, patch cords e instrumentos de prueba, y establece los tipos de fibra óptica reconocidos, los que pueden ser fibra óptica multimodo de 62.5/125 &µm y 50/125 &µm, y monomodo. Se especifica un ancho de banda de 160/500 MHz. Km para la fibra de 62.5/125 &µm y de 500/500 MHz. Km para la fibra de 50/125 &µm, y atenuación de 3.5/1.5 dB/Km para los largos de onda de 850/1300 nm en ambos casos respectivamente.

2.4. DIODO LÁSER EMISOR SUPERFICIAL DE CAVIDAD (VCSEL)

Con la aparición de aplicaciones de alta velocidad que requieren fuentes de luz más eficientes, confiables y de menor costo, surge la tecnología Láser VCSEL, que está diseñada para operar a 850 nm, proporcionando la capacidad de modular a altas velocidades con un reducido ancho espectral y una emisión de luz mucho más concentrada que la de un típico diodo Láser con un consumo de potencia menor. Con ello se redujo considerablemente la cantidad de modos de transmisión óptica a través de la fibra, aspecto fundamental para reducir la dispersión modal, mejorar el ancho de banda y poder transmitir a mayores velocidades.

Esto trajo consigo que la fibra óptica multimodo de índice de refracción gradual tradicional reconocida por el estándar ANSI/TIA/EIA-568-B.3, especificada para operar a 850 nm, no mejorará el desempeño, ya que su proceso de fabricación permite que en el centro del núcleo se presenten irregularidades ópticas, lo cual no es un problema para las aplicaciones con diodo LED, ya que ellos transmiten muchos modos de luz que ingresan a la fibra en distintos ángulos, por lo que las irregularidades del centro no afectaban mayormente la operación de las aplicaciones de mediana y baja velocidad. Sin embargo, la tecnología VCSEL concentra la emisión de luz en el centro del núcleo de la fibra, por lo que cualquier irregularidad afecta considerablemente el desempeño de transmisión, limitando la máxima distancia alcanzable. Esto llevó a desarrollar un nuevo diseño y especificación para la fibra óptica multimodo de 50/125 &µm que mejorara su proceso de fabricación y desempeño a 850 nm.

2.5. ANEXO ANSI/TIA/EIA-568-B.3-1

Publicado en el 2002, este anexo entrega especificaciones adicionales para la fibra óptica de 50/125 &µm para proveer la capacidad de soportar transmisión serial a 10 Gbps mediante tecnología VCSEL a 850 nm hasta una distancia de 300 m, máxima distancia establecida por el estándar para el backbone interior. A este tipo de fibra se le conoce como fibra óptica optimizada para láser, o por la clasificación OM3.

La fibra de 50/125 &µm OM3 está especificada para un ancho de banda de 1500/500 MHz•Km y atenuación de 3.5/1.5 dB/Km @ 850/1300 nm. Cabe destacar que este ancho de banda corresponde al determinado mediante el Método de Medición de Ancho de Banda por Lanzamiento Saturado de Modos (Overfilled Launch Bandwidth – OFL), sin embargo, la forma correcta de medir el desempeño de una fibra de 50/125 &µm mejorada para Láser es a través del Método de Medición de Ancho de Banda Efectivo por Lanzamiento de Láser (Effective Laser Launch Bandwidth – EFL), mediante el cual la fibra se certifica para un ancho de banda efectivo de 2000/500 MHz•Km, extendiéndose así la máxima distancia alcanzable para la aplicación10GBE Finalmente, dependiendo de las distancias que se desee alcanzar será la aplicación que se deberá escoger. Por lo general, esta decisión se basa en el costo de la aplicación, la infraestructura de cableado disponible y las proyecciones de crecimiento y migración futuras.

Características técnicas

La fibra es un medio de transmisión de información analógica o digital. Las ondas electromagnéticas viajan en el espacio a la velocidad de la luz.

Básicamente, la fibra óptica está compuesta por una región cilíndrica, por la cual se efectúa la propagación, denominada núcleo y de una zona externa al núcleo y coaxial con él, totalmente necesaria para que se produzca el mecanismo de propagación, y que se denomina envoltura o revestimiento.

La capacidad de transmisión de información que tiene una fibra óptica depende de tres características fundamentales:

a) Del diseño geométrico de la fibra.

b) De las propiedades de los materiales empleados en su elaboración. (diseño óptico)

c) De la anchura espectral de la fuente de luz utilizada. Cuanto mayor sea esta anchura, menor será la capacidad de transmisión de información de esa fibra.

Presenta dimensiones más reducidas que los medios preexistentes. Un cable de 10 fibras tiene un diámetro aproximado de 8 o 10 mm. Y proporciona la misma o más información que un coaxial de 10 tubos.

El peso del cable de fibras ópticas es muy inferior al de los cables metálicos, redundando en su facilidad de instalación.

El sílice tiene un amplio margen de funcionamiento en lo referente a temperatura, pues funde a 600C. La F.O. presenta un funcionamiento uniforme desde -550 C a +125C sin degradación de sus características.

Características mecánicas

La F.O. como elemento resistente dispuesto en el interior de un cable formado por agregación de varias de ellas, no tiene características adecuadas de tracción que permitan su utilización directa.

Por otra parte, en la mayoría de los casos las instalaciones se encuentran a la intemperie o en ambientes agresivos que pueden afectar al núcleo.

La investigación sobre componentes opto electrónicos y fibras ópticas han traído consigo un sensible aumento de la calidad de funcionamiento de los sistemas. Es necesario disponer de cubiertas y protecciones de calidad capaces de proteger a la fibra. Para alcanzar tal objetivo hay que tener en cuenta su sensibilidad a la curvatura y micro curvatura, la resistencia mecánica y las características de envejecimiento.

Las microcurvaturas y tensiones se determinan por medio de los ensayos de:

Tensión: cuando se estira o contrae el cable se pueden causar fuerzas que rebasen el porcentaje de elasticidad de la fibra óptica y se rompa o formen micro curvaturas.
Compresión: es el esfuerzo transversal.
Impacto: se debe principalmente a las protecciones del cable óptico.
Enrollamiento: existe siempre un límite para el ángulo de curvatura pero, la existencia del forro impide que se sobrepase.
Torsión: es el esfuerzo lateral y de tracción.

Limitaciones Térmicas: Estas limitaciones difieren en alto grado según se trate de fibras realizadas a partir del vidrio o a partir de materiales sintéticos.

Otro objetivo es minimizar las pérdidas adicionales por cableado y las variaciones de la atenuación con la temperatura. Tales diferencias se deben a diseños calculados a veces para mejorar otras propiedades, como la resistencia mecánica, la calidad de empalme, el coeficiente de relleno (número de fibras por mm2) o el costo de producción

Algunas especificaciones sobre el cableado de fibra

5.1 POLARIDAD DE CABLES DE FIBRA

Cada hilo de un cable de fibra óptica debe llevar la señal de un trasmisor (TX) en un extremo a un receptor (RX) en el otro. Cuando al tratar de conectar un equipo de fibra óptica determinamos que la polaridad está invertida, parece muy simple su corrección: cambiamos de posición los conectores y asunto arreglado.

La norma 568-B.13 desarrollada por la TIA 4, en las cláusulas 10.3.2 y 10.3.3 nos indica que cada segmento de cableado debe configurarse de tal modo que los hilos de fibra con número impar sean la posición A en una punta del cable y la posición B en la otra; y de manera inversa, los hilos con número par sean la posición B en una punta y A en la otra. Dicho de modo más simple, si miramos ambos extremos de un canal dúplex, un hilo lo veremos en un extremo del lado izquierdo (A) y en el otro del lado derecho (B); inversamente, el otro hilo lo veremos en el primer extremo del lado derecho (B) y en el otro del lado izquierdo (A).

Independientemente del número de hilos de fibra óptica, y de si poseen conectores simples o dúplex, se puede mantener la polaridad correcta por medio del método de posicionamiento de par invertido (reverse-pair positioning), especificado por la norma 568-B.1 y definido ampliamente en el boletín TSB1255.

Número	Color	Número	Color
1	Azul	7	Rojo
2	Anaranjada	8	Negro
3	Verde	9	Amarillo
4	Marrón	10	Violeta
5	Gris	11	Rosa
6	Blanco	12	Aguamarina

5.2 POSICIONAMIENTO DE PAR INVERTIDO EN UN CANAL CON UNA INTERCONEXIOM EN CADA EXTREMO

Como ejemplos del anterior esquema, en un cableado para edificios, conforme a la norma TIA- 568-B.1, el enlace puede ser del MC7 a un HC8, del MC a un IC 9, de un IC a un HC o de un HC a una salida de telecomunicaciones; para centros de cómputo, conforme a la norma TIA-94210, el enlace puede ser de un MDA11 a un HDA12 o de un HDA a un EDA13.

5.3 POSICIONAMIENTO DE PAR INVERTIDO EN UN CANAL CON UNA INTERCONEXION EN UN EXTREMO Y UNA CONEXIÓN CRUZADA EN EL OTRO

5.4 POSICIONAMIENTO DE PAR INVERTIDO EN UN CANAL CON UNA INTERCONEXION CRUZADA EN CADA EXTREMO

El anterior esquema se puede implementar, en un cableado para edificios, del MC a un HC, del MC a un IC, o de un IC a un HC; para centros de cómputo, el enlace puede ser de un MDA a un HDA.

5.5 POSICIONAMIENTO DE PAR INVERTIDO EN UN CANAL HORIZONTAL DE CUATRO PUNTOS DE CONEXION

6. REDES DE TRASPORTE POR FIBRA ÓPTICA

En las redes de comunicaciones de transporte basadas en fibra óptica se utilizan los términos de fibra iluminada y fibra oscura siendo ambos un tipo de servicio y no un tipo de fibra óptica.

La técnica utilizada en las redes ópticas de gran capacidad se denomina WDM. La multiplexación en longitud de onda (WDMA) utiliza la propiedad de la diferente propagación de las ondas de luz en una fibra óptica para separar las diferentes informaciones.

Multiplexado WDM.

Interfaz digital distribuida FDDI

Las redes MAN se las conoce también como LAN de segunda generación (ATM es la tercera generación). La interconexión de LAN puede realizarse mediante el concepto de MAN (Metropolitan Area Network). Se disponen de dos tipos de MAN, la denominada FDDI y IEEE 802.6. La FDDI (Fiber Distributed Data Interface) es una red de datos en anillo (un anillo con tráfico y otro para caso de fallas) que usa el protocolo Token Ring a una velocidad de 100 Mb/s (velocidad no normalizada que requiere fibras dedicadas).

Connector FDDI y Patch Panel. Se muestra una transición de FDDI a conector ST dúplex. También puede ser utilizado el conector SC dúplex hacia la red de datos. El conector FDDI recibe el nombre de FSD (Fixed Shroud Duplex).

Las MAN IEEE 802.6 tienen ciertas particularidades distintas a las FDDI debido a que trabajan sobre una velocidad normalizadas de 34 o 140 Mb/s (mayor velocidad y compatibilidad) y una longitud de datos definida (celdas fijas de 53 Bytes). La segmentación en celdas permite un trato más justo para tramas en espera, pudiendo enviarse partes de distintas

7.1 REDES FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

En la capa 1 (Dependiente del Medio Físico PMD) se define el uso de fibras ópticas (por ejemplo, multimodo de 62,5/125 µm de diámetro con diodos Led como emisor a 1300 nm). La longitud máxima es de 200 km para el anillo y 2 km entre estaciones. El número máximo de estaciones es 1000. En la FDDI todos los elementos del anillo deben permanecer con la misma temporización durante la transmisión de datos. Debido a jitter o inestabilidad se requiere de una memoria elástica buffer de entrada en cada puerta.

En la capa 1 (protocolo de capa física PHY) se provee dicha función. La memoria se reinicia en cada preámbulo de trama o token; con la elasticidad del buffer se compensan hasta 10 bit en tramas de 4500 Bytes. Los datos son codificados en símbolos (4B5B) de manera tal que de los 32 símbolos, 16 son usados para datos, 3 para indicar el inicio y final, 2 para indicadores de control y 3 para señalización de estado (es reconocido por el hardware de nivel físico). Los restantes 8 símbolos no son usados y sirven para detectar violaciones de código.

Hay 4 componentes de equipos FDDI:

-SAS (Single Attachment Station) que son estaciones simples de conexión como extremo de red en topología de árbol.

-DAS (Dual Attachment Station) se comportan como estaciones duales con protección en el anillo doble.

-DAC (Dual Attachment Concentrator) como concentrador de red entre el doble anillo y las extensiones.

La estación SAS se une al anillo mediante un concentrador, mientras que las DAS se unen directamente a ambos anillos. Se dispone de dispositivos de bypass y enrutadores para reconfigurar la red en caso de corte del anillo.

Redes directamente enterradas

La red directamente enterrada es aquella en la cual se usa subductos (mono, sub o triductos), los mismos que son guiados por una tubería de PVC y dentro de esos ductos se pasa la fibra. La tubería de PVC va directamente enterrada en una zanja. Esto implica el uso de marcadores electrónicos, cámaras de paso y cinta de advertencia. Se usa fibra armada y para el paso de la fibra se puede usar jalado o soplado.

Existen casos en los que se entierra directamente a la fibra, para bajar costos. Esto suele usarse en el oriente y para tramos cortos. Se usa fibra armada.

8.1 SISTEMAS TIDUCTOS

Elementos:

Tubería PVC de 4"
Triducto de PEAD/HDPE (poli etileno de alta densidad), 34 mm de diámetro interior / 40 mm de diámetro exterior

Red directamente enterrada, opción dos

Este procedimiento permitirá aislar los cables de comunicación (fibra óptica) de los de fuerza y de los de iluminación, teniéndolos sin embargo unidos en un sólo sistema. Este procedimiento es utilizado regularme por las empresas de telecomunicaciones cuando se trata de canalizar los cables de datos.

Además, los cables tanto eléctricos como ópticos tendrán la suficiente resistencia mecánica para garantizar su funcionamiento por al menos 30 años.

9.1 CANALIZACIÓN

La profundidad recomendada del canal es de 1,5 m ya que por las características del lugar, los cables estarán expuestos a soportar peso de al menos 40 Tn (un trailer cargado).

El procedimiento para la canalización en el cual los ductos estarán expuestos a altos pesos o presiones será el siguiente:

Abrir zanja
Colocación de cama de arena
Tendido de ducto
Cubrir con arena
Cubrir con tierra fina (no rocas)
Compactación
Agua
Compactación
Agua Y Compactación final

Elementos

10.1 CABLES

Son aquellos cables en los cuales las fibras se encuentran dentro de un buffer (tubo de plástico), de manera holgada.
Loose Tube = tubo holgado
Los buffers se encuentran alrededor de un elemento central.
Permiten la administración de los hilos. (12 hilos por buffer)
Recomendados para redes troncales.
Manejan altas capacidades de cables. (2 a 144 hilos)

10.1.2CABLE AEREOS ADSS 1

ADSS = All Dielectric Self Supported (Cable Auto Soportado Completamente Dieléctrico).
Se utiliza para tendidos aéreo.
Se caracteriza por no tener ni una sola parte metálica, de allí su nombre.
Puede ser tipo loose tube o central loose tube.
Se compone de los siguientes elementos:

Elemento de fuerza central
Fibras
Buffers
Hilos de aramida
Chaqueta exterior (PEAD)
Ripcord

Se debe tomar en cuenta el span (distancia entre postes) que soporta este cable.
El span lo determina la estructura interna del cable. (hilos de aramida)

10.1.3.1 CABLES CANALIZADOS

Se utiliza para tendidos canalizados.
Se caracteriza por tener una armadura metálica para protección contra roedores y resistencia mecánica.
Puede ser tipo loose tube o central loose tube.
Se compone de los siguientes elementos:

Elemento de fuerza central
Fibras
Buffers
Armadura
Chaqueta exterior (PEAD)
Ripcord

Se debe tomar en cuenta su resistencia a la tensión (casi siempre 600 l o 2700 N)

10.1.3.2 CABLE PLANO

Se utiliza para acometidas.
Se caracteriza por ser de bajas capacidades, de forma ovalada-plana, fácil manipuleo, liviano.
Suele ser tipo central loose tube.
Es similar a los demás cables de FO.

Puntos a considerar sobre tipos de cables y fibras

Tipo de fibra – inconvenientes/conveniencias.
Monomodo, multimodo.
Aplicación.
Distancia.
Fibra no es lo mismo que cable.
Normas.
Hojas técnicas.
Radio de curvatura de la fibra.

Rack

Típicamente se utiliza para albergar los paneles de interconexión de fibras (ODFs), bandejas de empalme, equipos, elementos y cables de patcheo.
Existen alternativas de racks abiertos, cerrados, para montar sobre pared, abatibles, etc.
También es muy usado en cableado estructurado.

Distribuidor de fibra óptica – ODF

Elemento usado como punto de interconexión entre cable de fibra proveniente de la planta externa y equipos activos.
Suele ser una caja metálica que posee uno o varios puertos de ingreso de cables, y un área de patcheo con faceplates con adaptadores o transiciones, en la cual se conecta la terminación del cable de fibra por el un extremo y el patchcord hacia el equipo activo por el otro extremo.
Dentro del ODF se colocan las bandejas de empalme, en donde se albergan las fusiones de fibra.
Los ODF son de capacidades variables, y así mismo pueden tener varios tipos de adaptadores.
Es conveniente que los ODFs contengan un área de para las reservas de los patchcords y que sean de bandeja deslizable.
El patcheo en un ODF puede ser frontal o transversal.
ODF = Optical Distribution Frame

edu.red /

Bandejas de empalme

Son bandejas cuya función es alojar a las fusiones de fibra.
Adicionalmente pueden contar con un área para reserva de pigtails y de los hilos de fibra.
Sus capacidades son variables.
Pueden tener la opción de ser cubiertas.

Cajas terminales

Pueden ser definidas como ODFs muy pequeños, y para montar sobre pared.
Deben tener un panel de patcheo, generalmente con una capacidad de 4 adaptadores.
Deben además incluir un splice holder para alojar las fusiones. (splice holder es un accesorio plástico muy pequeño con canales prediseñados para retener a los tubillos termocontraíbles para protección de empalme.
Suelen tener un puerto para ingreso de cable y constituyen el punto terminal de un enlace de última milla.
Se usan con el afán de reducir costos y espacio.
Luego de la caja terminal, se realiza la interconexión con el equipo activo.
Pueden alojar fusiones de fibra o conectorización.
Muy usadas en trabajos de cableado estructurado.
Muy utilizadas en tecnologías de última milla de fibra óptica y tecnologías como FTTX.

Mangas de empalme

Usadas para la protección de fusiones tanto en construcciones nuevas como en capacidad y trabajos de mantenimiento y reparación.
Mecánica Re-entrable, hermética.
Pude ser utilizada para empalmes aéreos, canalizados o directamente enterrados
Debe permitir agregar o cambiar cables.
Gran resistencia mecánica de la cubierta (garantía de por vida).
Debe poseer una bandeja de empalme para alojar a las fusiones.
En muchos casos, se requiere que las mangas tengas varios puertos de entrada y salida para permitir trabajar con derivaciones.

Tapones de anclaje y sellado

Dado que están expuestos a condiciones climáticas extremas, es deseable que sean hechos de plásticos en lugar de metálicos y además el caucho debe soportar dichas condiciones.

Herrajes para cable ADSS preformados

Son herrajes constituidos por láminas metálicas reviradas, cuya función es sujetar al cable.
Su fabricación es delicada, ya que ejercen presión y fricción directa sobre la chaqueta del cable, los cual evita su deslizamiento.
Existen herrajes de paso y de retención.
Suelen ser usados cuando el span es muy grande.
Se fabrican según el span y el tipo de cable (OPGW-ADSS).
Los herrajes de retención se utilizan cada cierta distancia (regularmente cada 3 postes) y cuando el cable va a dar curva o baja a cámaras.
Los herrajes de suspensión se utilizan en tramos muy cortos y rectos.
Ambos se utilizan en conjunto.
18.1 HERRAJES TERMINALES

18.2 HERRAJES DE PASO

18.3 HERRAJES PARA CABLE ADSS Preformados de Retención o Terminales

Suelen usarse accesorios adicionales para tener un mayor radio de curvatura a través una mayor separación desde el poste

18.4 HERRAJES PARA CABLE ADSS Preformados de Paso o Suspensión

Para mayor seguridad, pueden usar elementos preformados en los extremos

18.5 HERRAJES PARA CABLE ADSS Tensores

Son elementos de plástico que actúan como grapas para sujetar al cable.
Se utilizan en todos los postes (tanto para paso como para retención)
Suelen ser usados cuando el span es muy pequeño (zonas urbanas).
Suelen ser de fabricación local.
Se usan en conjunto con collarines o abrazaderas.
Actúan ejerciendo presión directa sobre el cable.

Conclusiones

Después de efectuada la presente investigación se obtienen las siguientes conclusiones:

19. 1.- La historia de la comunicación a través de la Fibra Óptica revolucionó el mundo de la información, con aplicaciones, en todos los órdenes de la vida moderna, lo que constituyó un adelanto tecnológico altamente efectivo.

19. 2.- El funcionamiento de la Fibra Óptica es un complejo proceso con diversas operaciones interconectadas que logran que la Fibra Óptica funcione como medio de transportación de la señal luminosa, generando todo ello por el transmisor LED"S y láser.

19.3.- Los dispositivos implícitos en este complejo proceso son: transmisor, receptor y guía de fibra, los cuales realizan una importante función técnica, integrados como un todo a la eficaz realización del proceso.

19.4.- La Fibra Óptica tiene como ventajas indiscutibles, la alta velocidad al navegar por internet, así como su inmunidad al ruido e interferencia, reducida dimensiones y peso, y sobre todo su compatibilidad con la tecnología digital.

Sin embargo tiene como desventajas: el ser accesible solamente para las ciudades cuyas zonas posean tal instalación, así como su elevado costo, la fragilidad de sus fibras y la dificultad para reparar cables de fibras rotos en el campo.

19.5.- Actualmente se han modernizado mucho las características de la Fibra Óptica, en cuanto a coberturas más resistentes, mayor protección contra la humedad y un empaquetado de alta densidad, lo que constituye un adelanto significativo en el uso de la Fibra Óptica, al servicio del progreso tecnológico en el mundo.

19.6.-Todos los equipos de y accesorios de fibra están normalizados para un eficiente funcionamiento.