Transcript formacion de fibra optica

FORMACION DE FIBRA OPTICA
CONCEPTO GENERAL
• La fibra óptica es un medio que nos permite transportar datos a mayores
distancias, a mayores velocidades y con inmunidad a interferencias
electromagnéticas. Lo que la convierten en un medio ideal para:
• largas distancias,
• velocidades altas ( troncales o conexiones a servidores)
• entornos con un alto grado de interferencias electromagnéticas, como
ambientes industriales o incluso en conductos ocupados por conductores
de energía sin importarnos la cantidad de energía que estos cables
transporten.
• La fibra óptica es un medio de comunicación basado en la utilización de la
luz, aprovechando para su uso óptimo dos características relacionadas con
la propagación de luz:
– LA REFRACCIÓN.
– LA REFLEXIÓN.
• La refracción.
• Se basa en la velocidad de propagación de la luz por ese medio en relación
con la velocidad de propagación de la luz en el vacío. Si dividimos la
velocidad de la luz en el vacío entre la que tiene en un medio transparente
obtenemos un valor que llamamos índice de refracción de ese medio.
• La reflexión.
• Se basa en el cambio de dirección que se produce cuando la luz pasa de
un medio transparente a otro, debido a la distinta velocidad de
propagación de la luz (refracción) a través de estos materiales, de tal
forma que tiende a regresar al medio inicial, permitendo que la luz se siga
propagando por el medio inicial más tiempo.
El confinamiento de la
luz por refracción, el
principio de que
posibilita la fibra
óptica, fue demostrado
por Daniel Colladon y
Jacques Babinet en
París en los comienzos
de la década de 1840.
• Las fibras ópticas basan su funcionamiento en las leyes de la
reflexión y de la refracción de la luz. Para ello se debe de
tener en cuenta que cuando un rayo de luz incide sobre la
superficie de separación de dos medios transparentes
distintos, parte de la luz resulta reflejada permaneciendo en el
primer medio y parte de la luz resulta refractada, penetrando
en el segundo medio.
La ley de la reflexión de la luz
establece que todo rayo de
luz que incide en una
superficie reflectante, saldrá
reflejado con un ángulo igual
al ángulo de incidencia y de
tal forma que tanto el rayo
incidente como el reflejado y
la perpendicular a la
superficie reflectante en el
punto de incidencia están en
el mismo plano.
• Confeccionando materiales transparentes con
características de refracción controladas se
consiguen fibras ópticas que en la actualidad
permiten que los haces de luz inyectados en las
fibras puedan llegar más lejos con menos pérdidas y
que se puedan transmitir más haces de luz por
unidad de tiempo dándonos medios capaces de
transportar datos a más velocidad y a mayores
distancias que otros medios como pueden ser el
cobre o los medios inalámbricos.
• Si aplicamos estas características de reflexión
y refracción a la fibra óptica nos encontramos
con que un hilo de fibra óptica va a consistir
básicamente de 2 materiales cilíndricos
transparentes, uno central y otro exterior que
envuelve al central en toda su trayectoria.
ESTRUCTURA DE LA FIBRA OPTICA
 Al material central le llamamos núcleo (core).
 Al material exterior le llamamos revestimiento (cladding).
• Cada filamento consta de un núcleo central con un alto índice
de refracción, rodeado de una capa de un material similar con
un índice de refracción ligeramente menor. Cuando la luz llega
a una superficie que limita con un índice de refracción menor,
se refleja en gran parte, cuanto mayor sea la diferencia de
índices y mayor el ángulo de incidencia, se habla entonces de
reflexión interna total.
• En el interior de una fibra óptica, la luz se va reflejando contra
las paredes en ángulos muy abiertos, de tal forma que
prácticamente avanza por su centro. De este modo, se pueden
guiar las señales luminosas sin pérdidas por largas distancias.
• Medidas del nucleo y del revestimiento.
• En la práctica las fibras van a tener un diámetro medido en el
revestimiento (cladding) de 125 µm. El núcleo va tener
medidas distintas dependiendo del tipo de fibra.
• Es en el núcleo que se inyectan los haces de luz y es por este
núcleo que deben transitar. De acuerdo al diámetro del
núcleo dividimos la fibra en Monomodo (Single Mode, SM) o
Multimodo (Multi Mode, MM).
• En una fibra monomodo el diámetro del núcleo está entre 8 y
10 µm.
• En una fibra multimodo el diámetro del núcleo es de 50 ó 62,5
µm.
• Monomodo. Fibra óptica en la que sólo se propaga un modo de luz. Se
logra reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra hasta un tamaño (8,3 a
10 µm) que sólo permite un modo de propagación. Su transmisión es
paralela al eje de la fibra. A diferencia de las fibras multimodo, las fibras
monomodo permiten alcanzar grandes distancias (hasta 400 km máximo,
mediante un láser de alta intensidad) y transmitir elevadas tasas de
información (decenas de Gb/s).
MULTIMODO.
• los haces de luz pueden circular por más de un modo o camino, debido al
diámetro de su nucleo. Esto supone que no llegan todos a la vez, de hecho
puede tener más de mil modos de propagación de luz, al inyectar los
haces de luz en este tipo de fibra deben espaciarse pues de lo contrario
podrían alcanzarse entre sí distorsionando la información que se pretende
transmitir, limitando la cantidad de haces de luz es decir limitando la
velocidad. Además un núcleo de mayor diámetro tiene como
consecuencia mayores pérdidas, es decir cubre distancias más cortas que
las monomodo.
• El núcleo de una fibra MM tiene un índice de refracción
superior, pero del mismo orden de magnitud, que el
revestimiento. Por el gran tamaño del núcleo de la fibra MM,
es más fácil de conectar y tiene una mayor tolerancia a
componentes de menor precisión.
• La electrónica necesaria no tiene porque ser tan precisa de
hay que la electrónica de red para la fibra MM sea bastante
más barata.
Dependiendo del tipo de índice de refracción del núcleo, tenemos dos tipos
de fibra MM:


Indice escalonado(step index): en este tipo de fibra, el núcleo tiene un
índice de refracción constante en toda la sección cilíndrica, tiene alta
dispersión modal.
Indice gradual: mientras en este tipo, el índice de refracción no es
constante, tiene menor dispersión modal y el núcleo se constituye de
distintos materiales.
ISO 11801 clasificación de fibras multimodo.

OM1: Fibra 62.5/125µm Soporta 1 Gb/s a una distancia máxima de 550m.

OM2: Fibra 50/125µm Soporta 1 Gb/s a una distancia máxima de 550m .

OM3: Fibra 50/125µm Soporta 10 Gb/s a una distancia máxima de 300m.

OM4: Fibra 50/125µm, Soporta 10 Gb/s a una distancia máxima de 550m.
• OM4 soportan velocidades de 40 Gb/s y 100Gb/s a 150m.
• Tipos según su diseño
• Cable de estructura holgada (Loose Tube).
•
Cable de estructura ajustada (tight buffer)
• Cable de estructura holgada (Loose Tube).Es un cable empleado tanto
para exteriores como para interiores que consta de varios tubos de fibra
rodeando un miembro central de refuerzo y provisto de una cubierta
protectora. Cada tubo de fibra, de dos a tres milímetros de diámetro, lleva
varias fibras ópticas que descansan holgadamente en él. Los tubos pueden
ser huecos o estar llenos de un gel hidrófugo que actúa como protector
antihumedad impidiendo que el agua entre en la fibra. El tubo holgado
aísla la fibra de las fuerzas mecánicas exteriores que se ejerzan sobre el
cable.
• Su núcleo se complementa con un elemento que le brinda resistencia a la
tracción que bien puede ser de varilla flexible metálica o dieléctrica como
elemento central o de hilaturas de Aramida o fibra de vidrio situadas
periféricamente.
• Cable de estructura ajustada (tight buffer)
• Es un cable diseñado para instalaciones en el interior de los edificios, es
más flexible y con un radio de curvatura más pequeño que el que tienen
los cables de estructura holgada.
• Contiene varias fibras con protección secundaria que rodean un miembro
central de tracción, todo ello cubierto de una protección exterior. Cada
fibra tiene una protección plástica extrusionada directamente sobre ella,
hasta alcanzar un diámetro de 900 µm rodeando al recubrimiento de 250
µm de la fibra óptica. Esta protección plástica además de servir como
protección adicional frente al entorno, también provee un soporte físico
que serviría para reducir su coste de instalación al permitir reducir las
bandejas de empalmes.
COMPONENTES DE LA FIBRA ÓPTICA
.
• Conectores.
• Paneles de conexión de FO o Bandejas.
• Acopladores
• CONECTORES
• SC (Set and Connect) es un conector de sección cuadrada de inserción
directa, es el conector de uso más común en la actualidad.
• ST (Set and Twist) es un conector de sección circular que requiere un giro
del conector para su inserción tipo bayoneta.
• LC es al igual que el SC de sección cuadrada pero con un tamaño muy
inferior. Es el conector más nuevo y el cual parece que va a ser el de uso
mayoritario, debido principalmente a su reducido tamaño.
• FC es al igual que el ST de sección circular pero de inserción roscada.
Normalmente nos los encontramos en instalaciones industriales que han
sido realizadas hace bastante tiempo
• MT-RJ ( Mechanical Transfer Registered Jack). Es un conector que no ha
tenido aceptación en el mercado y su uso es escaso, se requiere
normalmente debido a que se posee electrónica activa con este tipo de
conector. Su diferencia principal con el resto es que en un solo conector
porta las 2 fibras siendo necesario un solo conector por enlace.
PULIDO DE CONECTORES
Paneles de conexión de FO o Bandejas. Cuando el cable de fibra óptica
no va a ser conectado directamente a la electrónica, nos ocurre al igual
que con el cableado de cobre categoría 5,6 ó 7, que debemos instalar
paneles de parcheo que en este caso pueden ser murales o de montaje
en rack.
• Acopladores. A los paneles o bandejas de parcheo le debemos instalar
acopladores que son accesorios a los cuales les conectamos en sus 2
extremos los conectores de fibra. Por el lado de la manguera de fibra el
conector ( pigtail o crimpado o pegado) por el otro lado el conector del
latiguillo.
•
•
• Haces de luz
• LEDs. Utilizan una longitud de onda de 850nm se usan en fibras
multimodo y son relativamente económicos.
• Lasers. Este tipo de emisor usa una longitud de onda de 1310 ó 1550nm,
son muy rápidos, se pueden usar con los dos tipos de fibra, monomodo y
multimodo, su precio es muy superior a los emisores a base de leds.
•
LAS FUNCIONES DEL CABLE
• Las funciones del cable de fibra óptica son varias. Actúa como elemento
de protección de la(s) fibra(s) óptica(s) que hay en su interior frente a
daños y fracturas que puedan producirse tanto en el momento de su
instalación como a lo largo de la vida útil de ésta. Además, proporciona
suficiente consistencia mecánica para que pueda manejarse en las mismas
condiciones de tracción, compresión, torsión y medioambientales que los
cables de conductores. Para ello incorporan elementos de refuerzo y
aislamiento frente al exterior.
TIPOS DE MANGUERA O CABLES.
• Uso Exterior:
• Fibra Enterrada
– Directamente. Requiere de protección adicional. Se usa una manguera
de exterior que puede tener una protección de metal adicional
(armada)
– Bajo Tubo. Dependiendo del entorno y la facilidad para introducir la
fibra en el tubo, se puede usar la misma fibra que en el punto anterior
o fibra universal interior/exterior, con menos protección exterior pero
mucho más maleable.
– Sumergida. Es una fibra especial fabricada para estos fines aunque se
suele emplear también la fibra para instalación soterrada directa.
• Fibra tendida.
– Autosostenida. No requiere que la fibra venga con elementos
adicionales para su sujeción. Esta es la fibra adecuada para instalación
aérea– Mensajero. La manguera viene o se le instala un cable que es el que va
a soportar toda la tensión de la tirada. Normalmente este tipo de fibra
se usa en distancias cortas.
• Uso Interior.
Se suele instalara mangueras para interior o fibra universal
interior/exterior.
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•
•
Técnicas de conectorización y empalme
Conector/Empalme mecánico
Conector/Empalme con pegamentos.
Empalme por fusión de arco eléctrico
• Técnicas de conectorización y empalme
• Conector/Empalme mecánico, fácil de realizar, este método requiere una
inversión de entre 1.000,00€ y 3.000,00€ las herramientas para realizar
este tipo de conexión son fáciles de emplear y con estas conexiones se
pueden provocar pérdidas del orden de 0,5 a 1 dB por empalme o
conector. La herramienta que se emplea son mecánicas, empalmadoras
mecánicas, alicates de crimpado, accesorios soportes, etc. El conector o
empalme es relativamente costoso con respecto a otros métodos.
• Técnicas de conectorización y empalme
• Conector/Empalme con pegamentos, es el método más antiguo y el más
económico, a pesar de que ha evolucionado el sistema con respecto al
método original sigue siendo el más laborioso y con el cual podemos
cometer más errores. La calidad resultante depende de la habilidad del
instalador, un buen instalador puede realizar conexiones con una media
de 0,2 dB por conexión. La herramienta que se emplea consiste en un kit,
compuesto por resina de pegado o epoxi, alicates de crimpado, soportes
para conectores, spray catalizador, discos de pulido, microscopio, etc.
• Técnicas de conectorización y empalme
• Empalme por fusión de arco eléctrico, es el método más profesional con el
cual se logran las menores pérdidas ,del orden de 0.02 dB por conexión, y
es a su vez el que requiere una inversión mayor, entre los 4.000,00€ y
15.000,00€.
LOS MATERIALES QUE SE UTILIZAN EN LA CONEXIÓN
DEPENDEN DEL MÉTODO QUE EMPLEEMOS.
• Pigtail. Es un trozo de fibra que viene con el conector instalado. La
instalación del pigtail se efectúa mediante un empalme realizado por
fusión o por medios mecánicos. Este método es muy limpio y es el más
utilizado en la actualidad. Lo ideal es que estos empalmes se instalen en
bandejas portaempalmes para proteger el empalme de esfuerzos
mecánicos y a su vez dejar la instalación organizada por si requiere de
mantenimiento en el futuro.
• Conector. El conector se fija en el extremo de la fibra instalada. En este
caso debemos siempre adquirir los conectores dependiendo del sistema
de conexión que vayamos a emplear. Es decir no sirve el mismo conector
para instalar con un sistema de epoxi que con un sistema de crimpado.
Algunos requieren ser pulidos tras fijarlo a la fibra otros viene ya
MPO SISTEMA DE CABLES PRECONECTORIZADOS
• MPO es el acrónimo de la industria para los conectores multifibra “multifiber push on.
• El sistema MPO se basa en componentes pre-conexionados y certificados
en fábrica e incorpora el conector de alta densidad MPO como corazón
del sistema. Este conector puede alojar 4, 8 12 ó 24 fibras. El más usual es
el de 12 fibras.
•
El sistema está diseñado para rápidas y fiables operaciones en los centros
de datos, donde los beneficios son evidentes por las necesidades de un
espacio menor y una mejor escalabilidad.
Datos Claves
• Totalmente compatible las aplicaciones Ethernet basadas en fibra óptica
• Solución modular con cassettes y cables MPO reutilizables.
• Sistema de alta densidad que permite ahorro de espacio en canalizaciones
y mejora de la circulación de aire en los espacios.
• Excelente para trabajar la sección de cableado en centros de datos.
• Respecto con los sistemas habituales de fibra, la tecnología MPO permite
un menor consumo de energía.
• Los cables están pre-conexionados en fábrica a la longitud correcta con
una conectividad de alta densidad MPO.
Puntos clave de los nuevos cables MPO optimizado
• Ruta de migración a aplicaciones 40 Gb/s y 100 Gb/s
• Los componentes son pre-conexionados y testeados en
fábrica en un 100%
• Permite diferentes diseños de centro de datos para canales
de dos a seis cassettes
• Soporta el diseño centralizado de electrónica de red
• Pérdida de Inserción 0,35 dB máx. por cassette
• Perdida de retorno > 35 dB (LC) y >28 dB (MPO)
• Permite disponer de un diseño de infraestructura pasiva
extremo a extremo según las normativas para centros de
datos
Eskerrik asko