Capítulo 2 - Biblioteca UNET

CAPITULO II
Fundamentos Teóricos
2.1 Antecedentes
Duque (2008) desarrolló la “Evaluación de la posible optimización del sistema
de comunicación de los servicios de Tránsito Aéreo (ATS), a través de la fibra óptica
existente. Para la transmisión y recepción de datos aeronáuticos entre el edificio ATC
(Centro de Tráfico Aéreo) y la Torre de Control (TWR), del Aeropuerto Internacional
Simón Bolívar”.Presentado en la Universidad Nacional Experimental del Táchira, en
el área de Ingeniería Electrónica. El desarrollo de dicho trabajo muestra las
consideraciones que hay que tomar en cuenta al trabajar con este medio de transmisión
de datos y las bondades que este nos brinda. También nos define claramente lo que es
el cable UTP, sus características, sus ventajas y desventajas al momento de
implementarse, entre otros medios de comunicación.
2.2 Bases Teóricas
Fibra Óptica
Historia
Según Morera (2005), el inicio de la investigación sobre la fibra óptica se
remonta a losaños 50, cuando se desarrollaron experimentos con materialestraslúcidos
coaxiales para aprovechar el fenómeno de reflexión total.Ahora bien los inicios de la
producción y comercialización de loscables de fibra óptica la ubicamos a finales de la
década de los 70.No fue sino a comienzos de los años 90 cuando se produjo
unaverdadera masificación de su uso. La aplicación inicial se basó encables
submarinos para aplicaciones de telefonía entre continentes,pero con el tiempo se ha
ampliado su uso tanto en distancias tancortas como interconexión de equipos en un
mismo gabinete, asícomo en aplicaciones que incluyen video, datos y sistemas
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decontrol. Se han desarrollado equipos y cables que son capaces dellevar información
sin necesidad de regeneración de la señal adistancias de cientos de kilómetros y
manejar volúmenes deinformación de magnitudes de billones de bits “Terabits”.A
manera de aclaratoria, existen fibras ópticas lumínicas que sonutilizadas para
iluminaciones especiales en el arte, la joyería yaplicaciones médicas. Este tipo de fibra
está fabricada generalmentede materiales plásticos, posee un diámetro relativamente
grande. Existen diferentes maneras para el envío de datos,comenzando con la
tecnología simple punto a punto paraconectar 2 extremos y luego con redes de datos
máscomplejas basadas en conmutación de circuitos o enconmutación de paquetes para
interconectar más de 2extremos.
Historia de la Fibra Óptica
1790 Telégrafo lumínico (Ing. Claude Chappe,FRANCES).
1850 Estudios de total reflexión agua-aire (JohnTyndall, INGLES).
1880 Primera patente distribución luz por tuberías (WilliamWheeler,USA).
1900 Estudios de comunicación por luz (Alexander Bell).
1930 Patente de comunicación por luz a través de tuberías (Norman French).
1950 Desarrollo de fibra dos capas “CLAD” (O’Brien, USA yHopkins, INGLES).
1966 Estudios de reducción de pérdidas predicen granfuturo “90% DE PERDIDAS EN
500mt” (Kao yHockham, INGLES).
1970 Estudios prometen mucho más (Maurer, Keck yShultz, USA).
1977 Producción comercial de primeras fibras paratelecomunicaciones (GTE Y
AT&T).
1980 Desarrollo de conectores SC, ST, FIBRAS GRADEDINDEX.
1995 NORMA 568SC.
1998 Protocolo Giga-Ethernet, Conectores miniatura (SFFC).
2000 Norma TIA-EIA-568B.3
2006 Protocolo 10 Giga-EthernetProtocolo 40 G OC-768.
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Definición
Para Morera (2008), una fibra es un conductor óptico de forma cilíndrica que
consta del núcleo (core), un recubrimiento (clading) que tienen propiedades ópticas
diferentes de las del núcleo y la cubierta exterior (jacket) que absorbe los rayos ópticos
y sirve para proteger al conductor del medio ambiente así como darle resistencia
mecánica.Además, y a diferencia de los pulsos electrónicos, los impulsos luminosos no
son afectados por interferencias causadas por la radiación aleatoria del ambiente.
El objetivo es introducir un haz de luz en el núcleo y que esterayo de luz quede
confinado en dicho núcleo, basándose en elfenómeno de reflexión total que ocurre
entre dos materialescon diferente índice de refracción. Estas fibras se fabrican deóxido
de silicio (vidrio) y tienen diámetros comparables alcabello humano.Básicamente
existen tres tipos de fibra:
Multimodo “MultiMode” (MM): En este tipo de fibra eltamaño del núcleo es
muysuperior al haz de luz (50 o 62.5 micras) por lo que la luz puede viajar de
diferentes formas (modos).
Para los tres diámetros de núcleos mencionados el revestimiento es de 125
micras y una vez elaborado el hilo es inseparable el núcleo del cladding. En la fibra
Multimodo existe la posibilidad de que un rayo de luz sea alcanzado por otro cuya
trayectoria sea más lineal; este fenómeno, conocido como dispersión modal, debe ser
evitado pues afectaría la confiabilidad de la información transmitida. Para garantizar
que esto no ocurra se debe limitar la cantidad de información en función de la distancia
de fibra instalada, parámetro que es suministrado por los fabricantes de la fibra óptica
en un ancho de banda expresado en Mhz/km, el cual es inversamente proporcional a la
distancia. Para poder llegar a anchos de banda de cientos de Mhz/km se debió
modificar el núcleo de la fibra Multimodo de manera que posea un índice de refracción
gradual “GradedIndex”, siendo este el estándar actual en la industria.
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Monomodo “Single Mode” (SM): En este tipo de fibra el tamaño del núcleo
(alrededor de 8.5 micras) es comparable al haz de luz inyectado, por lo que la forma de
viajar es lineal. La fibra Monomodo no presenta el problema de dispersión modal por
lo que es incorrecto hablar de ancho de banda en este tipo de fibra. La dificultad con
esta fibra estriba en lo complicado de introducir el haz de luz en núcleo tan pequeño,
por lo que es necesario recurrir a emisores láser y en general equipos y conectorización
de mayor precisión que aumentan considerablemente el costo de los equipos activos.
Todas las redes metropolitanas (MAN) o interurbanas (WAN) usan este tipo de fibra.
Como conclusión se puede afirmar que la fibra Multimodo se restringe su uso
en distancias relativamente cortas (redes de área local “LAN”) a no más de 2.000
metros. Sin embargo debido a la aparición de protocolos de LAN de velocidades de
Gigabits, muchos diseñadores están limitando el uso de fibras Multimodo a distancias
de 500 o 300 metros, e inclusive hay quienes limitan su uso a distancias no mayores de
100 metros. A continuación se presenta unos valores que pueden servir de guía para
tomar esta importante decisión.
Las formas en las que viaja el haz de luz a través de los distintos tipos de fibra optica
se muestra en la figura 2.
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Figura 2. Formas en que viaja la luz a través de la fibra óptica
Fuente: Cableado estructurado y fibra óptica: D. Morera.
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A continuación se presentan las ventajas y limitaciones que posee la fibra optica,
para ser utilizada como medio de comunicación.
Tabla 1. Ventajas y Limitaciones de la fibra óptica.
Fuente: Cableado estructurado y fibra óptica: D. Morera.
VENTAJAS
LIMITACIONES
Gran ancho de banda y confiabilidad de
Se requiere un medio físico para obtener
transmisión.
todos sus beneficios.
Cables de diámetro pequeños y más
Son frágiles, dificultando el proceso de
ligeros.
instalación.
Inmunidad a interferencias
Difícil reparación de una fibra en el
electromagnéticas.
campo.
Se reduce la susceptibilidad ante
Una vez instalada, el costo de mover o
variaciones al medio ambiente.
quitar es elevado.
Alto grado de privacidad.
Altos costos.
No hay inducción entre una fibra y otra.
Longitudes de onda operativas en una Fibra Óptica
Según González (2010), la longitud de 850 nm, se denomina la primera
ventana y corresponde a los equipos más económicos, pero como contrapartida son los
que generan mayor atenuación en la fibra y la dispersión de pulsos es más grave por lo
que tiene fuertes limitantes en ancho de banda. La salida de estos equipos
generalmente es de diodos leds infrarrojos.
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Longitud de 1300 nm y 1310 nm, se agrupa como la segunda ventana, son
equipos con salidas láser de baja potencia “VSELs”.
Longitud de 1550 nm, se considera la tercera ventana, son equipos con salidas
láser de alta potencia, usado para enlaces de largas distancias.
El cable de fibra óptica básico se muestra en la figura 3.Desde el exterior hacia el
interior los componentes son:
•
El revestimiento exterior “Chaqueta” de 2 o 3 MM
•
Fibra textil de refuerzo “Kevlar”
•
Revestimiento interno “Buffer” de 0.9 MM (900 micras)
•
Acrilato protector de 250 micras
•
El hilo de fibra propiamente de 125 micras (Core Y Cladding en una sola
pieza)
Figura 3.Cable de Fibra Óptica
Fuente: Cableado estructurado y fibra óptica: D. Morera.
Cables de fibra óptica planta interna
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Son cables sin protección contra agentes ambientales externos. Deben ser
cables relativamente flexibles y de diámetros reducidos. Comercialmente podemos
encontrar los de uso en extensiones “Patch-cord” y los de distribución “Tight-Buffer”;
en este último cada hilo no posee el revestimiento de 3 mm ni el “Kevlar” individual,
es decir, que sólo posee el revestimiento de 900 micras. En el cable “Break-Out” cada
hilo posee todos los elementos básicos, pero por razones de costos y flexibilidad su uso
es cada vez menos frecuente.
A continuación se listan las nomenclaturas que deben tener los cables de uso
interior para diversos grados de protección contra el fuego, de acuerdo al Código
Eléctrico de EUA.
OFNP: No Conductivo Plenum (retardante a emisión de humo).
OFCP: Conductivo Plenum.
OFNR: No Conductivo Riser (retardante a propagación vertical de fuego).
OFCR: Conductivo Riser.
OFN, OFNG: No Conductivo.
OFC, OFCG: Conductivo.
Cable de fibra óptica planta externa
Morera (2008), expresa que los cables de fibra óptica planta externa, deben
tener protección contra la humedad, los rayos ultravioleta y las variaciones de
temperatura ambientales. Adicionalmente deben ser resistentes a esfuerzos de tracción
importantes (alrededor de 270 kgs). El cable de uso exterior recomendado es el de tubo
holgado “Loose Tube”. En este tipo de cable los hilos de fibra se confinan en tubos
“buffers” y dentro de estos tubos existe un compuesto lubricante e higroscópico que
garantiza protección contra los micro roces que causan las variaciones de temperatura,
la humedad y la tracción de halado. En este tipo de cable los hilos solamente poseen el
acrilato de 250 micras.
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Igualmente expone, que en la mayoría de las instalaciones de planta externa
subterráneas canalizadas, el uso del cable con armadura “Armored” es altamente
recomendado, pues los roedores representan el principal enemigo de dichas
instalaciones”…
A continuación se listan los tipos de cables de fibra óptica planta externa.
Cables con armadura
En los cables con armadura se debe destacar que la cinta de acero que
conforma la protección debe ser puesta a tierra, en ambos extremos de cada segmento
discontinuo, con el objeto de proteger a los operarios del cable de cualquier descarga
eléctrica producto de tensionesinducidas en la cubierta de acero.
Cables aéreos.
En los cables aéreos auto soportados el cable con “mensajero” de acero
incorporado está en desuso; el recomendado es el ADSS (AllDielectricSelfSupporting)
pues al no poseer ninguna estructura metálica, su peso es tan bajo que permite
separación entre postes “span” de cientos metros y en algunos modelos especiales
hasta 2 kilómetros.
Cable OPGW.
El cable OPGW es un cable de “guarda” de los tendidos de alta tensión que se
fabrica con hilos de fibra óptica en su interior. Con este tipo de cable la compañía de
energía eléctrica puede instalar fibra óptica en una fracción de lo que las compañías de
telecomunicaciones lo hacen.
Radios de Curvaturas
En los cables de fibra óptica debe respetarse lo que se denomina el “Minimun
Bend Radius” (radio mínimo de curvatura), el cual es necesario cumplir para
garantizar durante la instalación que noocurran maltratos en el cable y posterior a la
instalación para evitar atenuación en las fibras. Típicamente el radio de curvatura de
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halado es 20 veces el diámetro del cable y el de la fibra instalada es de 10 veces dicho
diámetro. Se debe consultar el manual del fabricante para obtener este dato.
El número de fibras por cable (comercial) puede variar entre: 2, 4, 6, 8, 12, 18,
24, 36, 48, 72, 96, 144, 192, 244, 288, siendo los más comunes los de 6, 12, 24, 48, 96
fibras.
Conectores y Empalmes
Para Morera (2005), La conectorización es probablemente la parte más crítica y
delicada de la fibra óptica. Es necesaria para empalmar cables o terminar en los
dispositivos ópticos de los equipos trasmisores y receptores.
El conector típico está compuesto por un cilindro que tiene una apertura
central. Este cilindro o férula “Ferrule” alinea la fibra con respecto a otra fibra. Para
garantizar una buena conectorización (baja atenuación ≤ 0.4 dB) es muy importante la
precisión de los componentes del conector para garantizar esta alineación y a su vez el
remate de la fibra la salida del “Ferrule” de manera que el vidrio quede lomás
traslúcido posible.
Los conectores actuales poseen un “Ferrule” de material cerámico y la forma es
conocida como PC “Phisycal Contact”. Uno de los errores involuntarios fue decidir
que las fibras MM y SM tuvieran el mismo diámetro exterior (125 micras), lo que hace
que los conectores tengan las mismas dimensiones; pero esnecesario que las
tolerancias dimensionales de los SM sean más estrictas. Lamentablemente algunos
vendedores inescrupulosos están suministrando conectores SM que no cumplen con la
precisión requerida y el instalador descubrirá el “defecto” únicamente al instalar los
conectores y a pesar de obtener una terminación considerada adecuada a nivel de
inspección por microscopio, la atenuación resultará con valores totalmente exagerados.
La conectorización ha evolucionado desde el uso de hornos de curado hasta
conectores con pegamentos anaeróbicos, conectores pre-terminados y hasta conectores
re-utilizables.
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Comercialmente los conectores más utilizados son:
•
ST: Conector tipo bayoneta usado en todas las áreas, Ferrule 2.5 MM
•
SC: Conector tipo “Push” el cual es el recomendado por norma de Cableado
Estructurado, Ferrule 2.5 MM
•
FC/PC: Conector tipo roscado utilizado en el ambiente telefónico, Ferrule 2.5
MM
•
MTRJ: Conector miniatura “Push” doble utilizado en equipos activos de
redes, no recomendado en SM
•
LC: Conector miniatura “Push” utilizado en equipos activos de redes, Ferrule
1.25 MM
Cuando se va a efectuar una conectorización en un cable de exteriores, se debe
colocar en los hilos “revestimientos artificiales” y un separador de hilos.
•
Fan-out Kit: Chaqueta final de 900um, opciones de 6 o 12 fibras.
•
Spider Break-out Kit: Chaqueta final de 3MM, opciones 6,12 y 24 fibras, más
robusto pero mucho más costoso.
Dispositivos de conectorización para cables planta externa
OPCION “Pigtail”: Una alternativa muy usada recientemente es adquirir de
fábrica un conector ya instalado en un cable de unos 3 metros (lo usual chaqueta de
900um), este dispositivo se denomina “pigtail” y para unirlo al cable se debe efectuar
un empalme, como se puede observar en la figura 4.
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Figura 4. Pigtail de fibra óptica
Fuente: Cableado estructurado y fibra óptica: D. Morera.
Empalme Mecánico y de Fusión
Según Morera (2008), Los empalmes mecánicos buscan que las fibras se
toquen directamente. La calidad de esta unión depende en primer término de la
precisión del empalme que garantice la alineación de las fibras en segundo grado de la
desviación, con respecto a 90 grados, del corte que hay que efectuar previamente. El
cortador de precisión “cleaver” es el elemento clave en este proceso y los
fabricantesindican su calidad especificando la desviación máxima en grados del corte
perpendicular y del número de cortes garantizados con la hojilla suministrada. Las
desviaciones van desde 3 grados hasta los 0.5 grados.
A diferencia del empalme mecánico, el empalme de fusión “suelda” las fibras
para eliminar la presencia de aire entre ellas. De nuevo la precisión depende del
cortador y de la alineación que efectúa la máquina de fusión. La alineación puede
llegar a ser axial o tridimensional y estas máquinas de empalme pueden estimar la
atenuación resultante del empalme, la cual se puede observar a continuación.
Empalmes de Fusión
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•
Alineación Axial (0.08dB)
•
Tridimensional Por Cladding (0.03dB)
•
Por Núcleo (0.01dB)
Instrumentos de Medición
Microscopio Óptico: Dispositivo que permite inspeccionar la terminación de
un conector. Las magnificaciones van desde X100 hasta X400. Se recomienda para
conectorizaciones Monomodo por lo menos X200.
Medidor de Potencia: Para medir atenuación se usa una pareja de equipos
“OLST”, que está compuesto por una fuente de luz y un medidor de potencia lumínica.
El procedimiento usual es medir la potencia referencial de un par de cables de
interconexión que se usarán para tal fin en dBm. Luego se acoplan en serie dichos
cables de interconexión con lo que deseamos medir y obtenemos una segunda lectura
de potencia. La diferencia entre la potencia finalmente medida y la referencial será la
atenuación.
Atenuación (dB) = Pf (dBm) – Pr (dBm).
Pr = Potencia de salida con el cable de interconexión (o extensiones) referencial
Pf = Potencia de salida total
Reflectometro óptico “OTDR”: Equipo que emite una serie de pulsos de luz
y por las reflexiones que se producen evalúa y presenta una gráfica de distancia versus
atenuación. Además de ubicar el final de la fibra permite medir la atenuación
producida por el cable e identificar eventos como parejas de conectores o empalmes.
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Figura 5. Gráfica Obtenida por un OTDR
Fuente: Cableado estructurado y fibra óptica: D. Morera.
Evento 1: “zona muerta”, en esta distancia inicial d1, el OTDR no puede discriminar
lo medido y se considera no fiable.
Evento 2: Evento reflectivo que por el tamaño del pico se puede inferir que es una
pareja de Conectores a distancia d2.
Evento 3: Evento reflectivo que por el tamaño del pico se puede inferir que es un
empalme mecánico a distancia d3
Evento 4: Evento “no reflectivo” lo cual indica empalme de fusión o cable doblado
más de lo permitido
Evento 5: Evento reflectivo mayor, que por tamaño de pico y caída brusca de
atenuación indica final de la fibra
La zona muerta se debe compensar colocando un segmento de fibra (bobina de
lanzamiento) que por supuesto no formará parte del tendido medido, por lo que punto
inicial sería la primera pareja de conectores.
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Diseño de Redes LAN en Fibra Óptica
González (2010), menciona los elementos más resaltantes a tomar en
consideración en un diseño de un cableado en fibra óptica para una red de área local
“LAN”, de acuerdo a normas ANSI-TIA-EIA-568B.1 y 568B.3
Para el cableado horizontal se reconocen como medios aceptados:
•
Multimodo 62.5/125 GradedIndex
•
Multimodo 50/125 GradedIndex
Como se observa para este componente del cableado no se recomienda fibra
monomodo. Para el Backbone además de los tipos Multimodo mencionados
anteriormente se reconoce la fibra Monomodo.
Dentro del cable los hilos deben agruparse de acuerdo al código de colores
TIA/EIA-598A y los cables deben cumplir las pruebas reunidas en las normas TIA455. Los anchos de banda y atenuaciones se muestran en la tabla 2.
Tabla 2. Especificaciones para cables de fibra óptica
Fuente: Cableado estructurado y fibra óptica: D. Morera.
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Para el cableado horizontal la distancia máxima será de 90 metros y el cable
debe tener un mínimo 2 fibras y máximo 4. El cable típico es el de “patch-cord” o el
“tight-buffer”.
Para el Backbone el número de fibras serán en grupos de 6 o 12. De aquí se
deduce que no se deben tener menos de 6 fibras por segmento de Backbone; para
calcular el número de fibras de acuerdo a potenciales usuarios. En planta interna se
recomienda el “Tight-buffer” y en planta externa el “Loose Tube”.
A continuación se presenta la tabla de códigos de colores perteneciente a la
norma ANSI/TIA/EIA 598-A la cual es muy importante respetar al momento de
organizar las fibras en los gabinetes de conectorización y dice que se tiene que agrupar
las fibras, cada grupo será compuesto por 2, 4, 6 hasta 12 fibras ópticas. Además
menciona los 12 colores:
Tabla 3. Código de colores de la fibra óptica
Fuente: Cableado estructurado y fibra óptica: D. Morera.
Número de la fibra
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Color
Azul
Anaranjado
Verde
Marrón
Gris
Blanco
Rojo
Negro
Amarillo
Violeta
Rosado
Aguamarina
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Cuando el primer grupo sea utilizado, se procederá a trabajar con el segundo grupo
bajo la siguiente norma:
•
Grupo 1: Azul y sus 12 colores.
•
Grupo 2: Anaranjado y sus 12 colores.
•
Grupo 3: Verde y sus 12 colores.
•
Grupo 4: Marrón y sus 12 colores.
•
Grupo 5: Gris y sus 12 colores.
•
Grupo 6: Blanco y sus 12 colores.
•
Grupo 7: Rojo y sus 12 colores.
•
Grupo 8: Negro y sus 12 colores.
•
Grupo 9: Amarillo y sus 12 colores.
•
Grupo 10: Morado y sus 12 colores.
•
Grupo 11: Rosado y sus 12 colores.
•
Grupo 12: Aguamarina y sus 12 colores.
El conector recomendado es el SC dúplex, pero se acepta cualquier otro
conector que cumpla con las especificaciones “FOCIS” (Fiber Optic Conector
Intermateability Standard, norma ANSI/TIA/EIA-604-3)hasta la fecha el LC. El
conector Multimodo debe ser de color beige y el Monomodo de color azul. La
atenuación máxima no debe exceder 0,75 decibelios “dB” por pareja de conectores y
debe soportar 500 ciclos de conexión y desconexión. El adaptador o acoplador hembra
x hembra también deben cumplir los colores mencionados. Los empalmes son
permitidos y no se discrimina si pueden ser mecánicos o de fusión, siendo la
atenuación máxima permitida de 0,3 dB.
Los cables de interconexión deben ser SC dúplex y cruzadas “crossover”. Se
espera que el receptor llegue al transmisor y viceversa.
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Tomas y Gabinetes
Según Morera (2008), la toma debe tener la capacidad de cumplir con el radio
de curvatura de 25 mm y almacenar al menos 1 metro de cable de reserva, por lo que el
cajetín recomendado es el 4 x 4“. El organizadorde fibra “ODF” debe contar con dos
secciones, una que recibe el cableado horizontal y/o el Backbone, y la otra que
contiene los cables de interconexión “Patch-cords” de administración. Las dos
secciones se comunican con una seriede adaptadores “Bulk-heads” generalmente
fijados en láminas modulares. Los hay de montaje en pared o en “Racks”. Es
importante que tengan llave y dispositivos de organización y almacenaje de cable de
reserva.
Diseño de Backbone
•
El Backbone será en estrella, es decir que debe existir un cable de fibra óptica
directo entre cada uno de los armarios por piso “TR” y el principal “MC”.
•
El tipo de cable más usado es el “Tight-Buffer” Multimodo de 6 o 12 hilos,
dependiendo de la altura 62.5 o 50.
•
Se debe dejar al menos 3 metros de cable de reserva en cada gabinete.
•
Los conectores y gabinetes de acuerdo a las secciones anteriores.
Diseño de Backbone de campo
Los cableados en una red de área local están orientados por las
recomendaciones del cableado estructurado. En una red de área local compuesta por
varias edificaciones, debe estar presente en cada uno de ellos un Armario de
Telecomunicaciones Intermedio (IC) que centralizará y administrará el sistema de
cableado de dicho edificio. De todos estos armarios se debe elegir a uno de ellos como
el principal (MC) y debe existir un sistema de cableado en estrella entre cada IC y el
MC denominado Backbone de campo.
El cableado estructurado recomienda que en lo posible estos sean realizados en
Fibra óptica. A continuación se sugieren los pasos para el desarrollo de este Backbone:
24
•
Ubicación del armario principal: Centralizado, mayor densidad de usuarios y
acceso de proveedor de servicios.
•
El Backbone será en estrella aunque se podrán usar cables troncales, es decir,
en un sólo cable podrán ir los hilos que van a diferentes edificios.
Adicionalmente puede haber Armarios intermedios que consoliden 2 o más
edificios.
•
El tipo de cable será el “loosetube” y será MM o SM de acuerdo con el análisis
de tráfico esperado y distancias.
•
El número de hilos podrá ser de 6 para cada 50 potenciales usuarios por
edificio. Por ejemplo, un edificio con 1.400 metros cuadrados de oficina útil,
tendrá 140 potenciales usuarios y se servirá con un cable de 18 hilos. Si
estamos utilizando un cable mixto se recomienda por cada 6 hilos MM colocar
2 SM.
•
El cable de reserva dejado a lo largo del tendido (tanquillas o postes) será de
10%, al menos 5%.
•
Se debe efectuar el cálculo de atenuación en el trayecto más desfavorable, es
decir, el que va desde el MC al edificio más alejado el tipo de fibra y la
longitud de onda con mayor atenuación (si existe cable MM en 850 NM) no
excediendo esta de 10 db. La fórmula será:
Atenuación = (# de parejas de conectores x 0.75 dB) + (# de empalmes x 0.3 dB)
+ (Longitud tramo (km) x atenuación.
Ejemplos de redes particulares: Sistemas de Trenes subterráneos, instalaciones
militares, plantas industriales.
Redes MAN/WAN
Para González (2010), Las redes metropolitanas MAN o interurbanas WAN,
presentan en general las mismas topologías, cables, rutas y formas de tendido siendo la
25
diferencia fundamental las longitudes de los mismos. Desde unidades hasta pocas
decenas de kilómetros para las MAN y decenas medias hasta cientos e inclusive miles
de kilómetros para WAN. Para el diseñador la diferencia fundamental radica en la
distribución y tipo de amplificadores y la clase de vidrio a utilizar, lo cual veremos en
la última sección; por lo que a partir de este momento las trataremos como el mismo
tipo de tendido.
Tendidos
Según Morera (2005), la colocación de los cables de fibra óptica en planta
externa puede realizarse de forma aérea o soterrada. En los tendidos aéreos los cables
se suspenden en postes nuevos o existentes fijados en el terreno donde se realizará el
tendido. Los tendidos soterrados son los que se colocan bajo tierra de forma canalizada
o no canalizada.
Tendidos Aéreos
Son aplicables en:
•
Zonas topográficas muy accidentadas (ZONAS MONTAÑOSAS).
•
Pasos de valles, ríos, gasoductos (secciones aéreas).
•
Donde existan tendidos de postes pre-existentes de otros servicios y se lleguen
a acuerdos de uso (ENERGIA ELECTRICA).
•
Donde por razones de permisología no es aceptable la rotura de calles.
•
Donde existan condiciones de seguridad hacia el tendido (PARQUES
INDUSTRIALES PRIVADOS, INSTALACIONESMILITARES).
•
Tendidos provisionales.
Postes Nuevos
En el caso de los postes nuevos hay que definir claramente:
26
•
Máxima distancia entre postes (SPAN): Distintos modelos de cables vienen
con 3 distancias de acuerdo al código de Estados Unidos NESC (National
Electrical Safety Code):
1. NESC Heavy: Severa formación de capa de hielo vientos moderados
a fuertes.
2. NESC médium: Formación de capa de hielo menor a ½” vientos
moderados.
3. NESC Light: No hay hielo, vientos moderados.
•
En Venezuela se asume “NECS light”, pero se deben tener presente en zonas
costeras los pelicanos parados en los cables.
La altura debe considerarse (de acuerdo al perfil topográfico), el paso vehicular y
el cálculo de SAG (Flechas), el cual debe identificarse en cada poste.
En el proceso de instalación no superar las máximas tensiones de instalación
(tomando en consideración el peso del cable). Se deben usar medidores de tensión y/o
“fusibles” mecánicos.
Postes Existentes
•
Si son postes de energía eléctrica colocar el tendido a la distancia resultante del
estudio de campos eléctricos (daños en chaqueta por arcos).
•
Preparar el “corte” y efectuar toda la instalación con la coordinación estrecha
del personal de la empresa de energía. De enfrentarse a una instalación con
líneas energizadas (en “caliente”), debe buscarse personal especializado y
existen opciones de utilizar helicópteros para tal fin.
Cable a Utilizar en los Tendidos
•
Tendidos cortos (menos de 500 metros): Cable Exterior losse Tube, chaqueta
simple, trenzado a mensajero de acero o cable. Distancia máxima entre postes
50 metros.
27
•
Todo tipo de tendido aéreo: ADSS (AllDielectricSelfSupporting). Distancia
entre postes depende del modelo (desde 150 metros hasta 2 kms).
•
En torres de alta tensión es altamente recomendable el OPGW (Optical
PowerGroundWire), debido a:
-
Disminución notable de costos.
-
Protección del cable.
-
Inconvenientes en Líneas energizadas (Sustitución de cable estándar de
Guarda).
Los amarres y las mangas de empalme son especiales para el cable OPGW. Las
longitudes de las bobinas (Put-Up) van desde 1.500 hasta 8.500 metros
aproximadamente, dependiendo del diámetro del cable, del tamaño de bobina y de la
capacidad del fabricante.
Tendidos Amarres
Los tipos de amarres son: Amarres terminales (Dead End Assembly), Amarres
de bajada, Amarres de Suspensión (Suspension o Tanget Assembly).
Cuando las distancias entre postes superan los 250 metros se recomienda
agregar espirales amortiguadores (Spiral Vibration Damper).
Cada vez que se requiera empalmar la fibra en cuyo caso se necesite de una
manga debe dejarse cable suficiente de ambos lados para que el procedimiento sea
realizado en tierra. Una vez completados losempalmes, ese cable sobrante debe ser
amarrado de manera segura y ordenada en el poste en una Raqueta, respetando el
“BEND RADIUS”.
Tendido Soterrado
Es aplicable cuando no se cumplan las condiciones anteriores (preferible). El más
económico y más rápido, pero más vulnerable al vandalismo y al ambiente.
Existen diferentes agentes que afectan o dañan los tendidos aéreos o soterrados:
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•
Agentes ambientales: Tormentas eléctricas, Vientos, Sismos, Incendios
forestales.
•
Agentes Humanos: disparos, sabotaje, accidentes o robos ya que confunden el
tendido con el cable Multipar telefónico, lo roban y lo venden en el mercado de
cobre.
Los tendidos aéreos pueden realizarse en postes nuevos o en los existentes de otros
servicios.
Entre los tendidos soterrados tenemos:
Directamente Enterrado: Son aplicables cuando las distancias a recorrer son
considerables (km), por insuficiencia presupuestaria y cuando se considere que no van
a necesitarse ni cables adicionales ni derivaciones del cable existente, por un
prolongado periodo (más de 15 años).
Tendidos Canalizados (bancadas):Los tendidos canalizados implican una
inversión alta en obras civiles obteniendo como contrapartida crecimiento y fácil
mantenimiento. Se usan fundamentalmente en tendidos LAN.
Mangas para empalme de fusión
Como se mencionó anteriormente cada vez que se requieran empalmes tanto de
tendidos aéreos o soterrados se debe utilizar una manga, las cuales son dispositivos de
sellado hermético que almacenan las bandejas que contienen los empalmes.
Requieren empalmes:
•
Las derivaciones (Diseño distribuido de fibras).
•
Empalmes por longitud (Tener precaución con la longitud de cada bobina de
cable).
•
Por reparaciones (Cable de reserva).
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Las más usadas actualmente son la tipo cilíndrica o de domo con sellos expansibles
de goma. Capacidad es por empalmes o por número de bandejas. Además se debe
indicar el número de cables (puertos).
Bandejas para empalme
Indispensable para inmovilizar y ordenar los empalmes en las mangas o en los
gabinetes terminales y vienen en 2 formatos:
-
Estándar 30x12 cms, aprox. capacidad entre 12 y 24 empalmes (depende en
parte de habilidad de instalador).
-
Corta (short) 15 x12cms capacidad entre 6 y 12 empalmes.
Protocolo de pruebas
Los protocolos de pruebas son las mediciones que se deben efectuar a los
materiales y al tendido final. Dichas mediciones deben coincidir con los cálculos
teóricos que previamente se deben haber realizado. Un protocolo de pruebas debe
hacerse siempre al recibir el material y previo a la instalación, para de esta manera
hacer constatar que el cable está en perfectas condiciones al momento de ser instalado.
Este deberá llevar atenuación y ancho de banda en las dos ventanas de operación en
cada uno de los hilos.
Cuando
se
hace
una
manga
de
empalme
siempre
debe
hacerse
unareflectometría en cada hilo para asegurar que el tendido quedó operativo.
Avances en Equipos y Cables
Multiplexores ópticos: WDM (Wavelenght División Multiplexer), Prismas que hacen
converger en solo hilo de fibra varias señales en distintas longitudes de onda.
•
WDM: Hasta 8 longitudes de onda (común 2).
•
CWDM (Course): Hasta 16 longitudes de onda, separación 20 nm, banda de
1310 hasta 1610nm limite 70 Km.
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•
DWDM (Dense): A la fecha 156 longitudes de onda, separación 0.8nm, banda
de 1520 a 1580.
Normas de Seguridad.
1. El uso de lentes protectores es indispensable durante todo proceso de
conectorización, empalme y en general de manipulación del cable.
2. Se deben lavar las manos antes y después de haber manipulado la fibra
óptica pues un fragmento de fibra encajado puede producir una infección.
3. Todos los desechos de fibra expuesta deben ser colocados en un depósito de
fibra especial para tal fin. No solamente debemos protegernos a nosotros mismos, sino
a las personas que vendrán posteriormente al área de trabajo, en especial al personal de
limpieza.
4. No se pueden ingerir ni comidas ni bebidas en el área de trabajo, hay que
recordar que estamos trabajando con vidrio.
5. Para “verificar” si hay señal, no se debe ver los conectores buscando la
presencia de luz. Los daños en la retina pueden ser irreversibles, especialmente si
estamos observando con un microscopio una fibra activa.
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