viernes, 3 de mayo de 2013

OTDR


Introducción

En la actualidad, el mundo va avanzando a pasos agigantados en cuanto a transmisión de información ya sea por medios de transmisión guiados (cables) o no guiados (inalámbricos), este avance trae como consecuencia la evolución en la transmisión de datos, la fibra óptica que es un medio de transmisión guiado es lo que más ha avanzado en los últimos años.

La fibra óptica nos permite transmitir a grandes distancias, con un buen ancho de banda y a una muy buena velocidad, para que la fibra pueda transmitir correctamente se tiene que seguir normas y protocolos, también requiere cuidados y mantenimiento. El mantenimiento de enlaces de fibra óptica requiere las herramientas de comprobación adecuadas, conocimientos exhaustivos de los estándares de instalación y de aplicación y capacidad para documentar los resultados de la comprobación, el OTDR por sus siglas en ingles Optical Time Domain Reflectometry (reflectometría en el dominio del tiempo), es la técnica de medición empleada por un instrumento que lleva también el nombre OTDR, se usa con frecuencia para caracterizar y evaluar el estado de enlaces de fibra óptica, basándose en el análisis de señales reflejadas por esta técnica. Este instrumento se usa por sus dos grandes ventajas:


  • Es un instrumento que se puede aplicar en enlaces ya instalados y operativos, lo que lo hace práctico para realizar mediciones con facilidad
  • Es un instrumento que solo precisa de un acceso a uno de los extremos de la fibra, facilitando la toma de medidas de manera cómoda y sencilla

Fundamentos de Operación


El principio de operación de instrumentos OTDR, es el fenómeno de dispersión Rayleigh, el cual dice que una pequeña fracción de la potencia insertada en la fibra se dispersa y cambia su dirección y sentido de propagación, volviendo una parte hacia el emisor. Los puntos donde generalmente sufren reflejo de potencia son: el extremo final de la fibra, conectores, empalmes.

La señal de luz de retroceso, después de sufrir una atenuación hasta llegar al emisor, es detectada mediante un fotodiodo, a continuación es procesada para luego ser presentada en pantalla. La grafica final consiste en una línea o trazo continuo que corresponde a la potencia recibida en función a la distancia sobre la fibra, esta grafica recibe el nombre de traza de la fibra.

El OTDR calcula las distancias de la forma:





Fig. 1 Formula de OTDR para calcular distancias

Fuente: Guía de laboratorio: Comunicaciones ópticas, curso de OTDR, Ing Remmy Fuentes T., recuperado 2/5/2013


Dónde:

c= Velocidad de la luz en el vacío (2,998 X 108 m/s)

t= Retraso de tiempo desde la emisión del pulso a la recepción del pulso reflejado

n= Índice de refracción de la fibra a prueba (Como especifica el fabricante)





Fig. 2 fenómeno de dispersión Rayleigh

Fuente: www.electron.frba.utn.edu.ar/materias/95.../curso_de_fibras_opticas.ppt‎, electron.frba.utn.edu.ar, curso de fibras ópticas, recuperado 2/5/2013


Las reflexiones de Fresnel también son usados en OTDR, este fenómeno ocurre cuando la luz viaja por la fibra óptica y encuentra cambios brusco en la densidad del material que pueden producirse en conexión o roturas en los que existen espacios con aire. Se refleja gran cantidad de luz, en comparación con la dispersión de Rayleigh.

Software de simulación de reflexión de Fresnel


http://delibes.tel.uva.es/tutorial/Tema_I/Propiedades_Fibra/Uniones/UI_Perdidas.html







Fig. 3 Reflexión de Fresnel

Fuente: Guía de laboratorio: Comunicaciones ópticas, curso de OTDR, Ing Remmy Fuentes T., recuperado 2/5/2013


Eventos

El OTDR se basa en dos fenómenos para mostrarnos que es lo que sucede en la fibra: Reflexión de Fresnel y la dispersión de Rayleigh; aparte de esos dos fenómenos también tiene la capacidad de mostrar eventos que suceden en la fibra óptica dentro de la gráfica, como ser: Empalmes, conectores, curvaturas, continuidad de la fibra, atenuación del enlace dB/Km, longitud de la fibra y perdidas de inserción y retorno de cada uno de los eventos.





Fig. 4 Salida hipotética en pantalla de un OTDR

Fuente: Guía de laboratorio: Comunicaciones ópticas, curso de OTDR, Ing Remmy Fuentes T., recuperado 2/5/2013




Fig.5 Eventos y atenuación en un enlace de fibra óptica

Fuente: Guía de laboratorio: Comunicaciones ópticas, curso de OTDR, Ing Remmy Fuentes T., recuperado 2/5/2013


Las imagenes de los graficos del OTDR realizados en clase son:




Fig. 6 Gráfica resultante al analizar un enlace con OTDR

OTDR: TD 3000
Fecha: 4/18/13
Hora: 12:17 pm
Tipo de Fibra: Mono modo
Perdidas: 0.10 dB
Reflectancia: -60.00 dB
Rango: 32 Km
Resolucion: 4 m
Ancho de Pulso: 2000 ns
Longitud de onda: 1310 (segunda ventana)
Perdida Total: 2.62 dB




Fig. 7 Gráfica resultante al analizar un enlace con OTDR

OTDR: TD 3000
Fecha: 4/18/13
Hora: 12:01 pm
Rango: 32 Km
Resolucion: 4 m
Ancho de Pulso: 2000 ns
Longitud de onda: 1310 (segunda ventana)



Fig. 8 Tabla resumen de eventos al analizar un enlace con OTDR

OTDR: TD 3000
Fecha: 4/18/13
Hora: 12:17 pm
Tipo de Fibra: Mono modo
Perdidas: 0.10 dB
Reflectancia: -60.00 dB
Rango: 32 Km
Resolucion: 4 m
Ancho de Pulso: 2000 ns
Longitud de onda: 1310 (segunda ventana)
Perdida Total: 2.62 dB





Fig. 9 Gráfica resultante al analizar un enlace con OTDR

OTDR: TD 3000
Fecha: 4/18/13
Hora: 12:05 pm
Tipo de Fibra: Mono modo
Perdidas: 0.10 dB
Reflectancia: -60.00 dB
Rango: 32 Km
Resolucion: 4 m
Ancho de Pulso: 2000 ns
Longitud de onda: 1310 (segunda ventana)
Perdida Total: 2.42 dB




Fig. 10 Gráfica resultante al analizar un enlace con OTDR

OTDR: TD 3000
Fecha: 4/18/13
Hora: 12:48 pm
Tipo de Fibra: Mono modo
Rango: 16 Km
Resolucion: 2 m
Ancho de Pulso: 500 ns
Longitud de onda: 1550 (tercera ventana)


A continuación se hará una introducción al simulador de OTDR online: OTDR Emulator and On-Line Training Package


Este simulador está diseñado para emular la operación de un OTDR. El principal propósito del emulador es el de permitir a personas que están estudiando fibra óptica, y así brindar la habilidad de ganar experiencia práctica para el uso de OTDR cuando el hardware y longitudes de fibra para probar no están disponibles.

El software es de fácil manejo, y es de uso intuitivo.





Fig. 11 Vista de las secciones del panel principal del simulador

Fuente: http://www.vanguarddata.com.au/otdrem/VanGuard%20Data%20OTDR%20Emulator%20User%20Guide.pdf, OTDR Emulator 4.0-005 EA User Guide, Vanguard, recuperado 2/5/2013


1) Barra de menú: Proporciona fácil acceso a las opciones de aplicación

2) Barra de herramientas: Al presionar un botón se accede a una vista común del trazado de fibra y sus opciones de manipulación

3) Vista de fibra virtual: nos muestra los trazados de fibras virtuales disponibles separados por el cable virtual

4) Vista de tramo: Muestra las trazas activas que han sido simuladas

5) Panel de información: Muestra la distancia y pérdidas entre los cursores de trazas seleccionadas

6) Panel de botones de software: Parámetro típico de selección de botones para un OTDR

7) Panel de traza: Área donde las trazas seleccionadas son analizadas y visibles

Para empezar simularemos una simulación rápida, para esto usaremos un botón que se encuentra en el panel de botones de software. Procedemos a dar click en el botón “start test” y la simulación ya está hecha, dando como resultado la siguiente imagen




Fig. 12 Primera simulación 

Fuente: Elaboración propia, 2013


A continuación se explicara cómo crear una fibra virtual, existen dos formas de crear una fibra virtual para pruebas:
  • Manualmente insertando detalles de eventos en la fibra
  • Importando formulario de eventos de un tramo real, al que se tiene acceso


Para crear una fibra virtual en forma manual, empezamos seleccionando en la opción Virtual fiber à Create Virtual Fiber




Fig. 13 Opción de creación de fibra virtual

Fuente: Elaboración propia


Se abrirá una ventana como la siguiente




Fig. 14 Ventana de creación manual de fibra virtual

Fuente: Elaboración propia


Los eventos se agregan haciendo click en los botones de eventos, por ejemplo se quiere agregar una reflexión, se da click en el botón Reflective y así con todos los eventos que se quieran agregar.

Si se desea guardar los cambios en la fibra virtual, se le da click a la opción “save as”, si no se quiere guardar los cambios, solo se cierra la ventana.

Para simulaciones rápidas, solo es necesario elegir una fibra de la vista de fibra virtual, y hacer los cambios de longitud de onda, ancho de pulso, la distancia en kilómetros de la fibra, etc. En el panel de botones de software. Una vez terminada la elección de cable y modificación de esos parámetros solo es necesario iniciar la simulación “Start test”.


Bibliografía

www.electron.frba.utn.edu.ar/materias/95.../curso_de_fibras_opticas.ppt‎, electron.frba.utn.edu.ar, curso de fibras ópticas, recuperado 2/5/2013

Guía de laboratorio: Comunicaciones ópticas, curso de OTDR, Ing. Remmy Fuentes T., recuperado 2/5/2013

España B. M. C. (2005), Comunicaciones ópticas: Conceptos esenciales y resolución de ejercicios, Madrid: España, Ediciones Diaz de Santos S. A.

http://es.flukenetworks.com/expertise/learn-about/otdr, OTDR, FLUKE Networks, recuperado 2/5/2013

http://www.vanguarddata.com.au/otdrem/VanGuard%20Data%20OTDR%20Emulator%20User%20Guide.pdf, OTDR Emulator 4.0-005 EA User Guide, Vanguard, recuperado 2/5/2013




































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