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INICTEL-UNI PRIMERA TAREA DEL MÓDULO 2 TEMA: ANÁLISIS DE LOS TIPOS DE FIBRAS SEGÚN LA UIT-T.

INSTITUCIÓN: INICTEL-UNI. CURSO: Especialista en Comunicaciones Ópticas. MÓDULO:

Instalador de Fibra Óptica.

DOCENTE: Ing. Jaime Rupaylla Aréstegui. ALUMNO: Pacheco Palacín John Helver CORREO: [email protected]

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TRABAJO N°1 ANÁLISIS DE LOS TIPOS DE FIBRAS SEGÚN LA UIT-T. 1. OBJETIVOS: 

Analizar los tipos de fibras según la normativa designada por la UIT-T.

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Principalmente se estudiarà las fibras de REC. G.652, G.653, G.654, G.655, G.656, G.657.

2. DESARROLLO DEL CONTENIDO: Existen principalmente dos (2) tipos de fibras ópticas, multimodo y monomodo. La diferencia principal entre éstas es el diámetro del núcleo, en el caso del primer tipo, el núcleo puede ser de 50 o 62,5 micras, mientras que el segundo tipo posee un núcleo de 9 micras. En ambos casos, el diámetro externo de la fibra es de 125 micras y al incluir el revestimiento alcanzan 250 micras. Debido a que su núcleo es de mayor diámetro, la fibra multimodo permite el paso de múltiples modos de propagación de la luz en su interior, cada uno con un tiempo de propagación distinto debido a que entran con ángulos diferentes, lo que conlleva a valores de dispersión modal elevados, que limitan el ancho de banda y la distancia del enlace. La fibra óptica monomodo fue desarrollada para evitar esto, haciendo el núcleo de menor diámetro, lo que obliga a que los distintos modos de propagación de la luz que penetran posean ángulos similares, minimizando y reduciendo casi a cero los valores de dispersión modal resultantes y permitiendo la transmisión de señales con mayor capacidad de transmisión de datos a mayor distancia. Las características que debe contemplar cualquier fibra óptica monomodo han sido definidas por el ITU-T en las recomendaciones del grupo “G” (Sistemas y medios de transmisión, sistemas y redes digitales). A continuación se presentan las cinco recomendaciones principales del ITU-T asociadas a fibras ópticas:

1. 2. 3. 4. 5. 6.

G.651 multimodo. G.652 monomodo, versiones A, B, C y D. G.653 monomodo con dispersión desplazada. G.655 monomodo con dispersión desplazada no nula, versiones A y B. G.656 monomodo diseñada especialmente para aplicaciones DWDM. G.657 monomodo diseñada para aplicaciones FTTb, FTTH.

Lab. Instalador de Fibra Óptica

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A continuación se describen los parámetros principales que se definen en cada una de ellas:

G.651 – Características de un cable de fibra óptica multimodo de índice gradual de 50/125 μm Recomendación donde se establecen los parámetros y características ópticas correspondientes a las fibras ópticas tipo multimodo, que pueden operar en la 1ra y 2da ventana (850 y 1300 ηm). Este tipo de fibras ópticas son empleadas en enlaces de corta distancia debido a que presentan altos valores de atenuación y dispersión, que impiden alcanzar largas distancias. Su vigencia se debe a que presentan menores costos de fabricación (y de los dispositivos terminales), puesto que son más sencillas de fabricar que las fibras ópticas monomodo. Los valores principales que describe esta norma son los siguientes:  

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·Apertura numérica: NA=0,18 a 0,24 (tolerancia 10%). ·Diámetro del núcleo: 50 µm (tolerancia 3 µm) y del revestimiento 125 µm (3 µm). ·Recubrimiento de silicón de 245 µm (tolerancia 10 µm). ·Error de concentricidad: 6%. ·Error de circularidad del núcleo: 6%. ·Error de circularidad del revestimiento: 2%. ·Atenuación a 850 ηm: entre 2,7 y 3 dB/km. ·Atenuación a 1300 ηm: entre 0,7 y 0,82 dB/km.

G.652 – Características de un cable de fibra óptica monomodo Esta recomendación describe las características geométricas, físicas y de transmisión, correspondientes a la fibra óptica monomodo optimizada para operación en la 2da ventana (1.310 ηm), en donde presenta bajos valores de atenuación y dispersión cromática igual a cero. Este tipo de fibra puede ser empleada también para operar en la 3ra ventana (1.550 ηm), pero con valores de dispersión más elevados que restringen la distancia y velocidad de transmisión que pueden ser alcanzadas. El documento G.652 contempla cuatro (4) variantes de la fibra óptica que cumplen con los principales parámetros establecidos en el documento, las cuales son identificados como G.652.A, B, C y D, según se muestra a continuación:

G.652.A: contiene los atributos necesarios para sistemas SDH a una velocidad máxima de 1xSTM-16 o sistemas Ethernet a 1 GB hasta 40 Km. Los valores más relevantes de esta variante de fibra son los siguientes:    

·Diámetro del campo modal a 1.310 ηm: (8,6 a 9,5) ± 0,6 µm. ·Diámetro del revestimiento 125 ± 1 µm. ·Error de concentricidad del núcleo: 0,6 µm. No circularidad del revestimiento: 1%.


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·Coeficiente de dispersión cromática entre 1.300 y 1.324 ηm: 0,092 ps/ηm2 x Km. ·Atenuación a 1.310 ηm: 0,5 dB/km. ·Atenuación a 1.550 ηm: 0,4 dB/km. ·Máximo valor de PMD de diseño del enlace (PMDQ): 0,50 ps/ √(km), con Q=0,01% y M=20 cables.

G.652.B: contiene los atributos necesarios para sistemas de mayor capacidad de transmisión, como lo son los sistemas SDH con interfaces STM-64 o STM-256. Es importante destacar que dependiendo de la aplicación, es posible que se requiera compensación para minimizar los efectos negativos de la dispersión cromática. Los valores más relevantes de esta variante de fibra son los siguientes:         

·Diámetro del campo modal a 1.310 ηm: (8,6 a 9,5) ± 0,6 µm. ·Diámetro del revestimiento 125 ± 1 µm. ·Error de concentricidad del núcleo: 0,6 µm. ·No circularidad del revestimiento: 1%. ·Coeficiente de dispersión cromática entre 1.300 y 1.324 ηm: 0,092 ps/ηm2 x Km. ·Atenuación a 1.310 ηm: 0,4 dB/Km. ·Atenuación a 1.550 ηm: 0,35 dB/Km. ·Atenuación a 1.625 ηm: 0,4 dB/Km. ·Máximo valor de PMD de diseño del enlace (PMDQ): 0,20 ps/ √(km), con Q=0,01% y M=20 cables.

G.652.C: describe atributos similares a la G.652.A, pero permite la transmisión de datos en un rango extendido de longitud de onda que va desde 1360 a 1530 ηm, que es apropiado para sistemas de multiplexación de longitud de onda (WDM). Los valores relevantes de esta variación de fibra son los siguientes:        

·Diámetro del campo modal a 1.310 ηm: (8,6 a 9,5) ± 0,6 µm. ·Diámetro del revestimiento 125 ± 1 µm. ·Error de concentricidad del núcleo: 0,6 µm. ·No circularidad del revestimiento: 1%. ·Coeficiente de dispersión cromática entre 1.300 y 1.324 ηm: 0,092 ps/ηm2 x Km. ·Atenuación máxima entre 1.310 y 1.625 ηm: 0,4 dB/Km. ·Atenuación máxima a 1.550 ηm: 0,3 dB/Km. ·Máximo valor de PMD de diseño del enlace (PMDQ): 0,50 ps/ √(km), con Q=0,01% y M=20 cables.

G.652.D: describe atributos similares a la G.652.B, pero permite la transmisión de datos en un rango extendido de longitud de onda que va desde 1.360 a 1.530 ηm, qu e es apropiado para sistemas de multiplexación de longitud de onda (WD M). Los valores relevantes de esta variación de fibra son los siguientes:      

·Diámetro del campo modal a 1310 ηm: (8,6 a 9,5) ± 0,6 µm. ·Diámetro del revestimiento 125 ± 1 µm. ·Error de concentricidad del núcleo: 0,6 µm. ·No circularidad del revestimiento: 1%. ·Coeficiente de dispersión cromática entre 1300 y 1324 ηm: 0,092 ps/ηm2 x Km. ·Atenuación máxima entre 1310 y 1625 ηm: 0,4 dB/Km.


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·Atenuación máxima a 1550 ηm: 0,3 dB/Km. ·Máximo valor de PMD de diseño del enlace (PMDQ): 0,20 ps/ √(km), con Q=0,01% y M=20 cables.

G.653 – Características de los cables de fibra óptica monomodo con dispersión desplazada La finalidad principal de esta norma es aprovechar la baja atenuación de la fibra óptica en la 3ra ventana, 1550 ηm, optimizándola para operar en esta longitud de onda, lo que se l ogra mediante la modificación geométrica del perfil de índice de refracción para desplazar la curva de dispersión cromática y lograr que esta última sea cero en la región mencionada. Estas fibras ópticas son denominadas fibras d e dispersión desplazada y permiten transmisiones de bits a mayores velocidades y distancias que las especificadas en las recomendaciones anteriores. A medida que se incrementa la velocidad de tr ansmisión, la dispersión degenera más la señal transmitida. Una fibra óptica que satisface los requerimientos G.653 puede también ser empleada para operar en la segunda ventana, 1.310 ηm, pero con limitaciones como la atenuación que según la recomendación, no debe ser mayor de 0,55 dB/Km y la dispersión que al haber sido desplazada para obtener cero en 1.550 ηm, presenta valores negativos en la región de 1.310 ηm. Las aplicaciones para este tipo de fibra incluyen cables submarinos y enlaces diseñados según las recomendaciones del ITU G.691 “Interfaces ópticas para monocanales STM -64 y otros sistemas SDH con amplificadores ópticos” y G.692 “Interfaces ópticas para sistemas multicanales con amplificadores ópticos”, lo cual significa que se adaptan a enlaces monocanales y WDM en donde se emplean amplificadores ópticos. Los principales valores que debe cumplir la fibra óptica definida en esta recomendación son los siguientes:     

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·Diámetro del campo modal a 1.550 ηm: (7,8 a 8,5) ± 0,8 µm. ·Diámetro del revestimiento 125 ± 1 µm. ·Error de concentricidad del núcleo: 0,8 µm. ·No circularidad del revestimiento: 2%. ·Coeficiente de dispersión cromática máximo entre 1.500 y 1.600 ηm: 0,085 ps/ηm2 x Km. ·Atenuación máxima a 1.550 ηm: 0,35 dB/Km. ·Máximo valor de PMD de diseño del enlace (PMDQ): 0,50 ps/ √(km), con Q=0,01% y M=20 cables.

G.655 – Características de los cables de fibra óptica monomodo con dispersión desplazada no nula Esta norma contiene las características de una fibra óptica monomodo que presenta el valor absoluto del coeficiente de dispersión cromática mayor a algún valor que no es cero en el rango de 1.530 a 1.565 ηm., con la finalidad de reducir el crecimiento de l os efectos no lineales que pueden afectar particularmente a sistemas WDM.


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Entre los efectos no lineales que son contraproducentes para los sistemas de multiplexación por longitud de onda se encuentran los siguientes:     

·Scattering estimulado de Brillouin (SBS) ·Scattering estimulado de Raman (SRS) ·Mezcla de cuarta onda (FWM) ·Modulación de Auto-Fase (SPM) ·Modulación de Fase Cruzada (CPM)

De estos, los que afectan en peor grado a los sistemas WDM son el FWM y el SPM. El primero, denominado mezcla de cuarta onda – Four Wave Mixing (FWM) –, consiste en la aparición de nuevas señales que se mezclan con las transmitidas originalmente, ocasionando atenuación e interferencias. El segundo, modulación de autofase – Self Phase Modulation (SPM) –, surge porque el índice de refracción posee un componente dependiente de la intensidad, lo que introduce un desplazamiento de fase proporcional a la intensidad del pulso, generando un efecto de chirp sobre la señal recibida (desplazamientos de fase en distintas partes del pulso). La fibra G.653 puede causar el fenómeno de mezcla de cuarta onda (FWM) en sistemas WDM en alto grado. Las fibras G.655 previene este problema pero tienen más presencia del efecto de la modulación de autofase (SPM), mientras que las fibras G.652 son más sensibles ante la FWM que el SPM. La recomendación G.655 presenta dos (2) variantes de fibra (G.655.A y G.655.B) que cumpliendo con lo estipulado en el documento difi eren en aspectos menores:

G.655.A: especifica las características de la fibra óptica que permita el soporte de sistemas diseñados bajo las recomendaciones ITU G.691 y G.692 , lo que significa que pueden emplearse en enlaces monocanales y WDM con amplificadores ópticos. Al utilizar esta f ibra para el caso de los sistemas multicanales (WDM), es posible limitar la potencia de inyección máxima total, así como la separación mínima entre canales hasta un valor de 200 Ghz, tomando en cuenta las longitudes de onda de operación y la dispersión de la fi bra. Es importante destacar que en este caso, la PMD puede causar degradaciones de las señales transmitidas, en base a la longitud y velocidad binaria. Los valores principales establecidos para la G.655.A se muestran a continuación:     

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·Diámetro del campo modal a 1550 ηm: (8 a 11) ± 0,7 µm. ·Diámetro del revestimiento 125 ± 1 µm. ·Error de concentricidad del núcleo: 0,8 µm. ·No circularidad del revestimiento: 2%. ·Rango del coeficiente de dispersión cromática entre 1530 y 1565 ηm: desde 0,10 hasta 6,0 ps/ηm x Km. (signo positivo o negativo). ·Atenuación máxima a 1550 ηm: 0,35 dB/Km. ·Máximo valor de PMD de diseño del enlace (PMDQ): No se define.

G.655.B: esta segunda variante contempla una fibra óptica que proporciona la operación de enlaces según la separación de canales reducida de la recomendación G.692, permitiendo acercar los canales hasta un mínimo de 100 GHz, tomando en cuenta las longitudes de onda y dispersión cromática. En este caso, la potencia inyectada en la fibra puede ser de mayor valor que la G.655.A. Se indica en el documento que este tipo de fibra soporta aplicaciones a 10 Gbps


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a lo largo de al menos 400 Km. debido a las características de PMD estipuladas. Estas especificaciones pueden ser empleadas en sistemas de cables submarinos. Los valores estipulados para esta variante se muestran a continuación:         

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·Diámetro del campo modal a 1550 ηm: (8 a 11) ± 0,7 µm. ·Diámetro del revestimiento 125 ± 1 µm. ·Error de concentricidad del núcleo: 0,8 µm. ·No circularidad del revestimiento: 2%. ·Coeficiente de dispersión cromática entre 1530 y 156 5 ηm: ·Desde 1,0 hasta 10,0 ps/ηm x Km. ·Signo: positivo o negativo. ·Dmáx – D mín < ó = 5,0 ps/ηm x Km. ·Coef iciente de dispersión cromática entre 1565 y 1525 ηm: por determinar, la norma no establece los valores pero indica que los mismos serán determinados a futuro. ·Atenuación máxima a 1550 ηm: 0,35 dB/Km. ·Atenuación máxima entre 1600 y menos de 1625 ηm: 0,4 dB/ Km. ·Máximo valor de PMD de diseño del enlace (PMDQ): 0,5 ps/ √(km), con Q=0,01% y M=20 cables.

FIBRA G. 657 ESPECIALMENTE DISEÑADA PARA APLIACIONES FTTH La fibra óptica monomodo insensible a las curvaturas (G657) proporciona una gran resistencia a las pérdidas adicionales debidas a macrocurvaturas. Ideal para el montaje de cable en el interior de edificios, cables patchcords y/o cables de interconexión. Adecuada para aplicaciones en redes de acceso “Fibre-to-the-Home”


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Este tipo de fibra G. 657 posee la mayor resistencia a la Atenuaciòn por Curvatura, su atenuación oscila entre 0.03 y 0.75. Es apto para realizar trabajos en FTTH, REDES GPON. Debido a su versatilidad y manejabilidad.


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5. CONCLUSIONES

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Si la elección se hace con fibra Monomodo, cual de los tres tipos utilizar y cual de las versiones de cada tipo. Aquí deberán considerarse los siguientes factores: distancia de los enlaces y velocidad de trabajo del sistema. La tabla a continuación, resume los valores característicos de cada uno de ellos.

Para enlaces terrenos se recomienda la elección entre las recomendaciones G.652 y G.655, ya que la G.653 se recomienda para enlaces submarinos en donde la regeneración es importante para alcanzar grandes distancias. La fibra más versátil a utilizar es la G.652B, ya que presenta buena distancia (más de 100km) y capacidad (10Gbps), el doble de las prestaciones de la G.652A.

En el caso de velocidades superiores a 10Gbps, se entra en el campo de la multiplexación de longitudes de onda, donde G.652 C y D es recomendable. Las fibras G.655 se recomiendan también para sistemas de multiplexación de longitudes de ondas (WDM para la A) y para obtener mayor cantidad de longitudes de onda se utiliza la B (DWDM). El tipo de fibra G. 652 actualmente se está usando en el despliegue de la RED DORSAL NACIONAL DE FIBRA OPTICA- PROYECTO PERUANO. Las fibras G. 655 y G. 656 son usadas para aplicaciones DWDM, pero la más idonéa es es la fibra G´.656. La fibra G.657 es especialmente usada para redes ópticas GPON, en apliaciones de FTTH, FTTb.


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