IMPLEMENTACION DEL LABORATORIO

CAPÍTULO 3
LABORATORIO DE COMUNICACIONES ÓPTICAS
3.1 Introducción
En este capítulo se presenta un diseño detallado del Laboratorio de Comunicaciones Ópticas
(LCO) que quedará disponible en la UTFSM. Se comienza con un informe de la adquisición de
instrumental de mediciones ópticas licitado para fines de I&D en tecnología WDM. Se
especifican los instrumentos de medición que estarán disponibles para las experiencias de I&D en
comunicaciones ópticas, presentando una breve descripción de éstos. La descripción de cómo
utilizar y configurar los instrumentos se presenta en los anexos D, E, F, G y H.
Luego, se presenta el diseño del nodo UTFSM de la red óptica implementado en el LCO. Aquí se
presenta un diseño orientado al desarrollo de experimentos de investigación en comunicaciones
ópticas, mediante una distribución de las líneas de red en Patch Panels, instrumentos de medición
ubicados en Racks, simulación de enlaces ópticos de larga distancia por medio de carretes de
fibra óptica, entre otros puntos.
En el próximo capítulo se presentan algunas experiencias que servirán para familiarizarse con los
instrumentos de medición.
3.2 Objetivo del laboratorio
El propósito de implementar un laboratorio de I&D en esta “Red de Fibra Óptica para Internet del
Futuro”, tiene su principal objetivo en realizar experimentos y mediciones que entreguen
información sobre la tecnología WDM, implementada en la red óptica, para poder escalar en la
carrera del transporte de la información, que está en pleno desarrollo en el mundo actual.
Es por esto, que en capítulos posteriores se exhibirá una serie de experiencias que permitan
investigar esta tecnología, tanto a nivel de laboratorio como a nivel de red, por medio de los
instrumentos de mediciones ópticas que se dispondrá en el laboratorio.
37
3.3 Diseño del Laboratorio
En el Laboratorio de Comunicaciones Ópticas de la UTFSM, debe ubicarse el nodo UTFSM
correspondiente a la red óptica implementada por medio del proyecto Fondef D00I1026 “Redes
Ópticas para Internet del Futuro”, descrita en el capítulo anterior. Este nodo está conformado por
un Switch óptico ONS 15252, un Switch L3 Catalyst 3550-12G, y un Router 2651-XM.
Para implementar el LCO se requiere de Racks para instalar los equipos de la red óptica.
Considerando una distribución independiente para las tareas de experimentación y las de
aplicación, se requerirán 2 Racks: uno para cada tarea.
Asimismo, el LCO cuenta con un variado instrumental para la realización de experimentos de
investigación y desarrollo (I&D) en comunicaciones ópticas. Para una mejor utilización de los
instrumentos de medición, estos se ubicarían en bandejas dentro del Rack de experimentación.
3.4 Instrumentos de medición
Los instrumentos de medición son la base de cualquier laboratorio. Por esto, es que se realiza una
licitación pública para la adquisición del instrumental más adecuado para los fines del proyecto.
El presupuesto disponible para este punto se presenta en la Tabla 4 (http://redesopticas.reuna.cl ),
donde también aparece el presupuesto dedicado a la USACH, pero lo que interesa es el valor
total, puesto que esta Universidad ya cuenta con instrumentos y no será necesaria la adquisición
de algunos, es decir que el presupuesto mostrado no refleja literalmente la adquisición de todo el
instrumental especificado.
INSTRUMENTO
UTFSM
OSA (Optical Spectrum Analyzer)
OTDR (Optical Time-Domain Reflectometer)
6.600.000
OPM (Optical Power Meter)
1.650.000
POA (Programmable Optical Attenuator)
3.630.000
TOS (Tunable Optical Source)
2.640.000
Kit de herramientas ópticas
330.000
Cortador de fibra óptica
660.000
Carrete de fibra óptica
1.650.000
TOTAL
17.160.000
PRESUPUESTO TOTAL PARA INSTRUMENTOS
USACH
11.760.000
3.630.000
330.000
660.000
16.380.000
33.540.000
Tabla 4. Presupuesto destinado a la adquisición de instrumental de medición.
Las empresas Avantec Ltda., ITEC S.A. y Tecel Ltda. presentaron ofertas de instrumentos, en los
que destacaban las marcas Anritsu, Exfo, Acterna y Agilent Technologies.
38
Luego de un extenso análisis y estudio de las características de los instrumentos ofrecidos,
restringido principalmente por el presupuesto disponible, se llegó a la decisión de adquirir el
instrumental presentado en la Tabla 5 (http://redesopticas.reuna.cl ).
INSTRUMENTO
MODELO
1 OSA
OSA 155
1 OTDR c/OPM
OTDR Bundle E6031A:
OTDR E6003B
OPM E6006A
1 TOS
8163A Mainframe
81689A Tunable Laser
2 POA
8156A Mainframe
opt#100 (SM Optical block)
EMPRESA
Avantec Ltda.
Tecel Ltda.
PRECIO $
DESTINO
11.335.000
USACH
6.638.908
UTFSM
Tecel Ltda.
6.399.409
UTFSM
Tecel Ltda.
2.656.879 UTFSM (1)
USACH (1)
Tabla 5. Instrumental de medición adquirido para el laboratorio.
Como resultado de esta adquisición de instrumentos de mediciones ópticas, el Laboratorio de
Comunicaciones Ópticas de la UTFSM queda formado por el instrumental descrito en la Tabla 6.
El LCO ya contaba con un OSA y un Kit de fibra óptica.
INSTRUMENTO
Analizador de espectro óptico (OSA)
Reflectómetro óptico (OTDR), con
Medidor de potencia óptica (OPM) incluido
Fuente óptica sintonizable (TOS)
Atenuador óptico programable (POA)
Kit de Fibra Optica
MODELO
OSA HP 86143A
OTDR Bundle E6031A:
OTDR E6003A
OPM E6006A
8163A mainframe
81689A Tunable laser
8156A mainframe
opt#100 (SM optical block)
Newport #FKP
Tabla 6. Equipos de mediciones ópticas disponibles en el laboratorio.
De acuerdo con las características de la red óptica, el requerimiento de investigación incluía un
laboratorio en la UTFSM y uno en la USACH. En la USACH, también se implementó un
laboratorio con equipos similares, para realizar las experiencias de investigación que se estimen
convenientes.
A continuación, se presenta una breve descripción de los equipos adquiridos. En los anexos D, E,
F, G y H, se presentan las descripciones detalladas de todos los equipos de mediciones ópticas,
adquiridos para propósitos de I&D en comunicaciones ópticas.
39
3.4.1 OSA (Optical Spectrum Analyzer)
El OSA HP 86143A, Figura 30 (www.agilent.com), está basado en la técnica de Grating;
despliega la amplitud de la luz v/s longitud de onda sobre el rango de longitudes de onda desde
600 [nm] a 1700 [nm]. El OSA utiliza un diseño monocromador patentado de doble paso para,
simultáneamente, lograr alta sensibilidad y rango dinámico, con un rápido tiempo de barrido.
Este instrumento es clave para caracterizar componentes DWDM y sistemas de múltiples canales
[Cat00].
Figura 30. OSA, Optical Spectrum Analyzer.
El OSA consta con una disquetera y una impresora, integradas al instrumento, para permitir
documentación instantánea de resultados y transferencia de copias electrónica hacia un PC. Un
puerto VGA permite conectar a un monitor de PC directamente la pantalla del OSA, y una
interfaz paralela habilita copias de los resultados de mediciones generadas. La interfaz GPIB
provee alta velocidad de transferencia a través del bus. Un panel frontal despejado ha sido
diseñado para complementar la interfaz de usuario gráfica (GUI) intuitiva mejorada.
El OSA ejecuta las pruebas basadas en las especificaciones introducidas, desplegando un mensaje
de PASO o FALLA para cada especificación probada, y resalta las especificaciones falladas. Los
resultados pueden ser guardados en un archivo o impresos.
Una descripción detallada de las funciones permitidas por el OSA se presenta en el anexo D,
correspondiente a la descripción del OSA.
3.4.2 OTDR (Optical Time Domain Reflectometer)
El OTDR, Figura 31 (www.agilent.com), es un instrumento diseñado para proveer al usuario, una
herramienta rápida para la instalación y monitoreo de enlaces de fibra óptica, y la efectiva
localización de fallas para su correcto mantenimiento [Cat00].
40
Figura 31. OTDR, Optical Time-Domain Reflectometer.
Este pequeño y liviano instrumento mezcla alta resolución, alta velocidad, y alto rango dinámico
(45 [dB]), con una interfaz de usuario eficiente y fácil de utilizar.
Varios módulos adicionales pueden aumentar sus capacidades, sin incrementar el peso o volumen
del equipo (tiene un peso menor a 2.8 [Kg]), además de un modo localizador de quiebres en la
fibra y un control remoto completo.
El instrumento adquirido tiene incorporado un módulo medidor de potencia óptica (OPM, Optical
Power Meter).
Una descripción detallada de las funciones permitidas por el OTDR se presenta en el anexo E,
correspondiente a la descripción del OTDR.
3.4.3 TOS (Tunable Optical Source)
La TOS 81689A, Figura 32 (www.agilent.com), corresponde a un módulo Plug-in incorporado al
mainframe 8163A, Figura 33 (www.agilent.com), de la serie de multímetros ópticos de Agilent.
Esta fuente óptica admite longitudes de onda dentro del rango de 1524 [nm] y 1576 [nm] del
espectro óptico.
Figura 32. Mainframe 8163A.
41
Figura 33. TOS, Tunable Optical Source.
Mediante el mainframe se puede controlar la fuente láser sintonizable usando las teclas del panel
frontal de éste. Con el uso de estas teclas se puede controlar la potencia de salida, el tipo de señal,
entre otros parámetros. La fuente acepta una potencia de salida máxima de +6 [dBm], y los tipos
de señal admitidos son: señal CW (onda continua), señal modulada, y señal de ancho espectral
aumentado.
Con el uso de este instrumento se puede realizar una variedad de mediciones, ya sea de
componentes pasivos de redes ópticas o de sistemas completos DWDM [Cat00].
Una descripción detallada de las funciones permitidas por este equipo se presenta en el anexo F,
correspondiente a la descripción de la TOS.
3.4.4 POA (Programmable Optical Attenuator)
El POA 8156A, Figura 34 (www.agilent.com), es un instrumento que sirve para atenuar y
controlar la potencia de una señal óptica en fibras mono-modo.
Figura 34. POA, Programmable Optical Attenuator.
42
Trabaja sobre el rango de longitudes de onda entre los 1310 [nm] y los 1550 [nm], con una
atenuación de hasta 60 [dB] (sin incluir las pérdidas por inserción). Soporta una potencia de
entrada máxima de +23 [dB], y debido a su original diseño, no provoca Overshoot ni Undershoot
al momento de variar el nivel de atenuación [Cat00].
Con respecto a las pérdidas de retorno, posee tres opciones en el rango de 35 [dB] a 60 [dB].
Posee una copla de 13 [dB] como opción para monitorear la potencia de entrada del receptor,
mientras se realiza la medición del BER. Se puede utilizar también como reflector variable,
disponible sólo con el Agilent 81000BR o la opción 203 del atenuador. Además, trae un
dispositivo de protección contra niveles de potencia peligrosos, el cual puede ser accionado
manual o automáticamente, asegurando más de 100 [dB] de aislamiento.
Una descripción detallada de las funciones permitidas por el POA se presenta en el anexo G,
correspondiente a la descripción del POA.
3.4.5 Kit de Fibra Optica
El Kit de fibra óptica Newport #FKP, Figura 35 (www.newport.com), corresponde a un conjunto
de piezas para realizar experimentos de laboratorio relacionados a fibra óptica.
Figura 35. Kit de fibra óptica.
Con el uso de este kit, se pueden efectuar mediciones de parámetros básicos en comunicaciones
ópticas, tales como: apertura numérica, atenuación, caracterización de fuentes LEDs, entre otros.
También, es posible realizar enlaces de comunicaciones ópticas y sensores ópticos.
Una serie de experiencias, utilizando este kit, se pueden encontrar en la memoria de titulación del
alumno Juan Montero de la UTFSM. Por esta razón, este instrumental del laboratorio no será
considerado en este trabajo.
43
La idea es que los instrumentos de medición queden en una ubicación fija dentro del Rack. Esto
es por la delicadeza de los conectores ópticos que ellos poseen. Para poder ubicar los
instrumentos dentro del Rack, se dispone de bandejas que los acogerán.
De acuerdo a las dimensiones de estos instrumentos, es que se podrían ubicar juntos en una
bandeja, o solos. Tanto el OSA como el OTDR deben quedar solos, en una bandeja cada uno. El
POA y la TOS, pueden ubicarse ambos en una misma bandeja, ya que sumando las dimensiones
del ancho de cada uno, no superan el ancho del Rack, esto se verificará posteriormente.
Una consideración muy importante en este diseño, es el peso de los instrumentos, ya que las
bandejas soportan un peso específico. El OSA tiene un peso de aproximadamente 14.5 [Kg]
[Osa02a], por lo que con una bandeja que soporte un peso mayor a éste, bastaría. El OTDR tiene
un peso de 3.3 [Kg] aproximadamente [Otd01], lo que se traduce en una necesidad de una
bandeja que soporte un peso mayor a éste. El POA pesa aproximadamente 9.6 [Kg] [Att00], y la
TOS pesa 7.5 [Kg] aproximadamente [Tos01], en total 17.1 [Kg], por lo tanto se requiere de una
bandeja que soporte un peso mayor.
En resumen, considerando las bandejas disponibles en el mercado, las bandejas necesarias son: 1
Bandeja que soporte 20 Kg, para el OSA; 1 Bandeja que soporte 10 Kg, para el OTDR; y 1
Bandeja que soporte 20 Kg, para el POA y la TOS.
3.5 Distribución del Patch Panel.
El Patch Panel se utiliza para distribuir las líneas de la red óptica, de manera de ordenar las
correspondientes a aplicaciones y las correspondientes a experimentación.
A continuación, se presenta un diseño del Patch Panel que busca simplificar el manejo de las
conexiones y que permita su mayor flexibilidad con respecto a las mismas. Propone como
novedad tener los instrumentos del laboratorio conectados de forma permanente y utilizar sólo los
jumpers del Patch Panel para realizar las mediciones, esto impide que los conectores de los
instrumentos se dañen debido al mal uso.
Para el cálculo de los puertos del Patch Panel se debe considerar que al nodo UTFSM llegan 2
pelos de fibra, uno de entrada y otro de salida. Estos pelos deben llegar de forma directa al ONS
15252, lo que podría hacerse sin pasar por el Patch Panel, pero para poder dar mayor flexibilidad
en su manejo se incluyen 4 puertos del Patch Panel para estos pelos de fibra. 2 puertos para la
conexión de los pelos de fibra a la red óptica y 2 puertos para la conexión al equipo ONS 15252
de Cisco.
El ONS 15252 posee dos líneas de monitoreo de las señales de entrada y salida del equipo. Para
esto, se incluyen 2 puertos del Patch Panel.
Del ONS 15252, salen las 4 longitudes de onda o canales (23, 25, 27 y 29), de los cuales dos son
dedicados a experimentación y dos dedicados a aplicaciones. Para cada canal se tiene un puerto
de recepción y uno de transmisión, por lo que los puertos dedicados a estas conexiones son 8
puertos, (2 por cada canal o longitud de onda). Los dos canales dedicados a aplicación deben ser
puenteados para conectarlos con el Switch L3 Catalyst 3550-12G, para lo que se necesita
44
disponibilidad de 4 puertos más, los que irían al Switch. Los otros canales quedan libres en el
Patch Panel para realizar los experimentos.
Por ultimo, se propuso conectar los instrumentos directamente en el Patch Panel para evitar su
mal manejo. Esto requerirá 6 puertos más, uno para el OSA, uno para la TOS, 2 para el POA y 2
para el OTDR.
Esto da como requerimiento mínimo un Patch Panel de 24 conexiones.
Se recuerda que la ventaja de esta configuración, es que para realizar cualquier medición sólo se
deben manipular las conexiones del Patch Panel sin tener que conectar o desconectar los
instrumentos, evitando así su deterioro. Esto se respalda en lo delicado que son los conectores
ópticos y las entradas de los instrumentos.
Figura 36. Distribución de conexiones del Patch Panel.
Las conexiones de los canales 27 y 29 (1555.75 [nm] y 1554.13 [nm], respectivamente) quedan
libres para conectar los instrumentos de medición, de acuerdo a las experiencias que se quieran
realizar. Para esto, se dispondrá de jumpers para hacer los puentes respectivos.
45
Con un Patch Panel, se tendrían las líneas de aplicaciones y las de experimentación juntas, lo que
podría resultar en alteraciones no intencionales de la red óptica. Por esto se considera la presencia
de 2 Patch Panels: uno de 18 puertos para las líneas de aplicación y otro de 18 puertos para las
líneas de experimentación. La distribución de estos Patch Panels se presentan en las figuras 37 y
38.
Figura 37. Distribución Patch Panel de aplicaciones.
En la Figura 37 se presenta un detalle de las conexiones que tendrá cada puerto del Patch Panel
de aplicaciones. Este Patch Panel se ha diseñado con conectores del tipo SC. Se puede observar
que los puertos están distribuidos en tres placas de 6 puertos, para las cuales se utilizan las dos
primeras, de izquierda a derecha, según la descripción de la Figura 37.
Figura 38. Distribución Patch Panel de experimentación.
46
En la Figura 38 se presenta un detalle de las conexiones que tendrá cada puerto del Patch Panel
de experimentación. Este Patch Panel se ha diseñado con conectores del tipo ST. Se puede
observar que los puertos, también están distribuidos en tres placas de 6 puertos, para las cuales se
utilizan las dos primeras, de izquierda a derecha, según la descripción de la Figura 38.
Con esta configuración basta tener jumpers suficientes para realizar los puentes entre los distintos
puertos del Patch Panel según sea lo que se desea medir. En caso de uso completo del Patch
Panel, sería un jumper por cada puerto, lo que requeriría de 12 jumpers contando los de ambos
Patch Panels (6 para aplicaciones y 6 para experimentación).
El LCO de la UTFSM también cuenta con 2 carretes de fibra óptica mono-modo, uno de 1000
[m] y otro de 500 [m]. Los 2 carretes tienen 20 pelos. Estos pelos de fibra óptica se desean
instalar en conexiones de un Patch Panel, para ser utilizados en experimentación, por lo tanto, se
dispondrá de un Patch Panel de 36 puertos, para cumplir con este requerimiento. En total se
dispone de 20 tramos de 1000 [m] y 20 tramos de 500 [m], es decir, 30000 [m], y como se tiene
un Patch Panel de 36 conexiones (18 tramos), algunos de los tramos se fusionarán, de manera de
lograr en 36 conexiones la mayor longitud para un enlace. En la Figura 39 se presenta un
esquema de este Patch Panel.
Figura 39. Distribución Patch Panel de fibra óptica.
En la Figura 39 se presenta el Patch Panel para la distribución de la fibra óptica disponible en el
LCO de la UTFSM, cuyo diseño será explicado en detalle en la sección 3.6 de este capítulo.
Con esta configuración, basta tener jumpers suficientes para realizar los puentes entre los
distintos puertos del Patch Panel, según sea lo que se desea medir. En caso de uso completo de la
fibra para medir un enlace de larga distancia, es decir para simular la longitud máxima de fibra
que se posee, se necesitaría realizar una medición utilizando todos los puertos, es decir, 17
jumpers, ya que los cables para la conexión con los instrumentos de medición están considerados
en el diseño de los Patch Panels anteriores. Cabe mencionar que la conexión para los jumpers de
experimentación será del conector más utilizado en el mercado, el cual corresponde al tipo ST.
Para realizar los puentes de aplicación, se utilizará el conector tipo SC, de manera que no puedan
conectarse entre sí, y así evitar posibles conexiones entre ambos Patch Panels.
Para concluir, se requiere de lo siguiente: 1 Patch Panel de 18 conexiones para tareas de
aplicación; 1 Patch Panel de 18 conexiones para tareas de experimentación; 1 Patch Panel de
36 conexiones para distribución de fibra óptica; 23 jumpers ST – ST para realizar los puentes en
experimentación; y 6 jumpers SC – SC para realizar los puentes en aplicaciones.
47
3.6 Diseño de las fusiones y conectores para Patch Panel de fibra
En esta sección, se realiza un estudio de los carretes de fibra óptica que se disponen para el
laboratorio y su correcta distribución en el LCO.
Antes, se debe saber que el laboratorio cuenta con dos carretes de fibra óptica que se encuentran
empotrados en la terraza del tercer piso del Departamento de Electrónica. Se hizo llegar las dos
puntas de cada carrete hasta el laboratorio de manera de distribuirlas en el Rack de
experimentación. Se observó que los cables de fibra venían con medición impresa, por lo que se
obtuvo que uno de los cables es de 1 [Km] y el otro de 0,5 [Km], sin embargo, esto es algo que
debe ser confirmado con el OTDR una vez que se instale el Patch Panel de las fibras. Por ahora
se supondrán estas medidas.
Se procedió a abrir cada cable para verificar la cantidad de pelos de fibra que cada uno tenía,
descubriéndose 20 pelos por cada cable, distribuidos en 4 cables más pequeños de diferentes
colores, tres de los cuales llevan 6 pelos y un último que lleva 2 pelos.
Cable naranjo
Cable azul
Cable verde
Cable café
=
=
=
=
6 pelos.6 pelos.6 pelos.2 pelos.-
A su vez cada pelo tiene un color característico, así se tiene que los cables naranjo, azul y verde
llevan, a su vez fibra azul, blanca, café, naranja, transparente y verde. Por su parte el cable café
que sólo tiene dos pelos, tiene uno azul y otro naranjo.
Para facilitar la nomenclatura del diseño, de ahora en adelante cada color se denominará por su
inicial, o sea:
A
B
C
N
T
V
=
=
=
=
=
=
Azul.Blanco.Café.Naranjo.Transparente.-1
Verde.-
Se propuso utilizar por completo el Patch Panel de 36 conexiones para realizar tramos de distinto
largo entre dos puntos. Como la cantidad de fibra es de 20 pelos por cable, se propuso utilizar la
fusión para disminuir la cantidad de puntas que lleguen al Patch Panel de fibra óptica y así lograr
tramos de distintos largos.
Como son 36 conexiones se tiene que se necesitan 18 tramos, lo que se convierte en la primera
restricción de diseño.
1
Se aclara que el trasnparente no es un color, sin embargo se incluye para facilitar la explicación.
48
Por otra parte se debe utilizar el largo total de los dos cables de fibra, de manera de optimizar su
uso, es por eso que la suma de todos los tramos debe dar un total de 30 [Km]. Lo que se
transforma en la segunda restricción de diseño. Esto porque:
20 pelos 1Km  20 pelos 0,5Km  30Km
Como hay 20 pelos por cada tipo de cable, sólo 20 pelos se deben considerar por cada tipo de
cable para generar los tramos de mayor alcance, lo que se convierte en la tercera restricción de
diseño.
Por lo que se propone la siguiente solución: 4 tramos de 500 metros, 6 tramos de 1000 metros,
6 tramos de 2000 metros y 2 tramos de 5000 metros. Esta solución cumple los requisitos
anteriores. La Tabla 7 ayuda a verificar que se cumplen las restricciones de diseño.
Tramos
4
6
6
2
18
Tramos
Largo [m]
500
1000
2000
5000
Total [m]
2000
6000
12000
10000
30000
Tabla 7. Cantidad de tramos por tipo de cable.
Para los 4 tramos de 500 [m]:
Se utilizarán 4 pelos del carrete de 500 [m] - (no hay fusiones).
Para los 6 tramos de 1000 [m]:
Se utilizarán 6 pelos del carrete de 1000 [m] - (no hay fusiones).
Para los 6 tramos de 2000 [m]:
Se utilizarán 16 pelos del carrete de 500 [m] y 4 pelos del carrete de 1000 [m]. Para generar un
tramo de 2000 [m] con pelos de 500 [m] se necesitan fusionar 4 pelos (es decir, 3 fusiones), por
lo tanto con 16 pelos se pueden generar 4 tramos de 2000 [m] (12 fusiones). Para generar un
tramo de 2000 [m] con pelos de 1000 [m] se necesitan fusionar 2 pelos (es decir, 1 fusión), por lo
tanto con 4 pelos se generan 2 tramos de 2000 [m] (2 fusiones).
Así se completan los 6 tramos de 2000 [m].
Para los 2 tramos de 5000 [m]:
Se utilizarán 10 pelos del carrete de 1000 [m]. Para generar un tramo de 5000 [m], se necesitan 5
pelos de 1000 [m] (o sea, 4 fusiones), por lo tanto con 10 pelos se generan los 2 tramos de 5000
[m], (es decir, 8 fusiones).
49
Como resultado, se requieren 36 conectores ST, diseño que permite usar a “full” el patch panel,
y 22 fusiones como se puede observar en las figuras 40 y 41.
Además, a través de combinaciones, se consiguen todos los valores de distancias entre 500 [m] y
30 [Km], con espaciamiento de 500 [m]. (o sea 500 [m], 1000 [m], 1500 [m], 2000 [m], 2500
[m]... 30 [Km]), y también se obtiene la distancia más corta posible y las más larga.
La distribución que se observa en las figuras 40 y 41 está hecha en base a los colores de los
cables y con la nomenclatura de los colores de las fibras, con el fin que el personal que realice las
fusiones tenga mayor claridad del trabajo a realizar. Las puntas han sido denominadas:
O,5 A
O,5 B
1A
1B
=
=
=
=
punta A del cable de 500 metros.punta B del cable de 500 metros.punta A del cable de 1000 metros.punta B del cable de 1000 metros.-
En la Figura 42, se puede observar como queda el Patch Panel de fibra finalmente.
Figura 40. Diseño de fusiones y conectores para el cable de 500 [m].
50
Figura 41. Diseño de fusiones y conectores para el cable de 1000 [m].
Figura 42. Diseño definitivo para el Patch Panel de fibra.
3.7 Distribución del nodo UTFSM.
De acuerdo con el diseño deseado, se requiere de dos Racks estándar de 19” (48.3 [cm] de
ancho), uno para ubicar los equipos de red (Switch óptico ONS 15252, Switch L3 Catalyst 355012G y Router 2651-XM) destinado a tareas de aplicación, y otro para ubicar los instrumentos de
medición. El ONS 15252 es el único equipo que necesita alimentación independiente (-48 [V]
DC) ya que los otros dos equipos de red se alimentan directamente desde la red de 220 [V]. Por
lo tanto, se debe considerar espacio en el Rack para dicho equipo de alimentación. Las
dimensiones de este equipo de alimentación son 30 [cm] x 15 [cm] x 18 [cm] (alto x ancho x
fondo), además, el peso de la fuente no supera los 4 [Kg], por lo que se necesitaría una bandeja
que soporte hasta 10 [Kg] para ubicarla en el Rack.
51
En resumen, se requiere de: 2 Racks de 19’’; y 1 Bandeja que soporte 10 [Kg] para la fuente de
alimentación del ONS.
Con todas las consideraciones anteriores, ahora es posible realizar una distribución física del
Rack, correspondiente al nodo UTFSM. Para esto, se debe considerar la dimensión física de cada
equipo. Un resumen de las dimensiones de todos los equipos para la distribución de los mismos
en los Racks se presenta en la Tabla 8 [Cat00] [Cis02].
Equipo
Alto (cm)
62.2
Switch óptico ONS 15252
5 (*)
Fan
6.68
Switch L3 Catalyst 3550-12G
4.29
Router 2651-XM
16.3
OSA (Optical Spectrum Analyzer)
19.4
OTDR (Optical Time-Domain Reflectometer)
8.9
POA (Programmable Optical Attenuator)
8.8
TOS (Tunable Optical Source)
5 (*)
Patch Panel aplicaciones
5 (*)
Patch Panel experimentación
10 (*)
Patch Panel Fibra
30
Fuente de alimentación
(*) Valores supuestos de acuerdo al estándar de los Racks.
Ancho (cm) Fondo (cm)
48.3
27.5
48.3 (*)
27.5 (*)
48.3
40.38
48.3
29.97
32.5
42.7
29.0
7.5
21.23
34.5
21.3
38.0
48.3
3
48.3
3
48.3
3
15
18
Tabla 8. Dimensiones del equipamiento del nodo UTFSM.
Tomando en cuenta las dimensiones de los equipos, presentadas en la Tabla 8, se presenta una
propuesta de la distribución de los Racks necesarios para la implementación del LCO, en la
Figura 43.
Se distribuyeron los equipos pensando en 2 Racks de 19’’, uno para aplicaciones y otro para
experimentación, como se dijo anteriormente. Los Racks tienen 2,1 [m] de alto. La profundidad
de los Racks es ajustable a las necesidades del equipamiento.
En la Figura 43, se presenta una distribución física del equipamiento necesario para implementar
el nodo UTFSM de la red óptica. La distribución, se realizó intentado separar los equipos
destinados a aplicaciones, de los destinados a investigación. Se discriminó sobre la base del alto y
el ancho, esto permite, por ejemplo, ubicar al POA y la TOS juntos, debido a que ambos no
superan los 10 [cm] de altitud, y juntos no hacen más de 43 [cm] de ancho.
Los soportes laterales o Support Rails, tienen una distribución para los agujeros donde se
conectan los equipos. En la Figura 44, se presenta esta distribución.
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Figura 43. Distribución del equipamiento en nodo UTFSM.
Figura 44. Distribución de los soportes laterales.
Por lo tanto, como se desea maximizar el espacio disponible, el peor caso será cuando los equipos
se encuentren instalados a mayor distancia. Suponiendo que los equipos se instalarán uno después
de otro, el peor caso será cuando los equipos queden instalados a 1,58 [cm] de separación. Con
esto, en el Rack de aplicaciones quedaría aproximadamente 1 [m] para ubicar una UPS de
protección o algún otro equipo.
La ventaja de esta distribución, radica en que como los Racks son cerrados, al trabajar en
investigación, basta abrir el Rack de investigación, sin interferir en el Rack de aplicaciones, y
viceversa. En definitiva ambos Racks quedan aislados el uno del otro.
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3.8 Conectores y Jumpers
Un punto importante por analizar son los conectores que poseen los equipos para realizar la
correcta interfaz entre estos y el Patch Panel.
La interfaz con la fibra en el equipo Cisco ONS 15252 corresponde a un conector SC, así también
como los conectores donde se obtienen los canales o longitudes de onda de aplicación. Los
conectores de los canales transparentes (experimentación) poseen un conector tipo MU. Los
conectores para el monitoreo de las señales de entrada y salida del ONS 15252, también
corresponden a conectores SC [Cis02].
Los conectores de los instrumentos de medición corresponden a conectores FC.
Los conectores del Switch L3 Catalyst 3550-12G corresponden a conectores SC duplex.
Ahora bien, bajo el supuesto de conexiones ST en el Patch Panel de experimentación, y
conexiones SC en el Patch Panel de aplicación, se debería tener 6 jumpers FC – ST (uno para
cada conector de los equipos del laboratorio). 4 jumpers SC – SC, para la interfaz entre el
equipo Cisco y el Patch Panel que corresponde a los canales o longitudes de onda de
aplicaciones. 4 jumpers MU - ST, para los canales transparentes. 4 jumpers SC – SC, para el
Switch L3 Catalyst 3550-12G. Y 2 jumpers SC – SC, para las líneas de entrada y salida del ONS
15252 y 2 jumpers SC – ST, para el monitoreo.
En definitiva, se requiere de: 6 jumpers FC – ST, para conectar los instrumentos; 10 jumpers
SC - SC, para conectar y puentear líneas de aplicaciones; 4 jumpers MU - ST, para conectar los
lambdas de experimentación; y 2 jumpers SC – ST, para conectar las líneas de monitoreo.
En caso de conectar los instrumentos entre sí, el mínimo de cables que se necesitan son cuatro. Es
decir: 4 jumpers FC – FC.
3.9 Lay-out del Laboratorio
Para poder implementar el laboratorio, es necesaria una distribución física acorde a los
requerimientos de los equipos necesarios para formarlo. Para estos fines, se dispone del
laboratorio Shannon de la Universidad Técnica Federico Santa María, ubicado en el
Departamento de Electrónica de la Casa Central. En la Figura 45 se puede observar el lay-out de
este laboratorio, antes de ser implementado para la red óptica.
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Figura 45. Lay-out del Laboratorio Shannon, antes de ser implementado como nodo de red.
Por supuesto, para poder implementar el laboratorio, hay que realizar algunos cambios en la
distribución física del mismo. Para ello, se eliminará la mesa ubicada al lado derecho de una
mesa de trabajo, visualizada en la Figura 45. También, el Kit de fibra óptica se ubicará bajo
alguna mesa de trabajo. El carrete de fibra óptica (cable) será ubicado en la terraza del
Departamento de Electrónica.
En este laboratorio se instalará el nodo UTFSM de la red óptica. Para instalar este nodo, se
dispone de 2 Rack de dimensiones: 2100 x 483 x 600 [mm] (alto x ancho x profundidad), los que
se ubicarán en la esquina inferior derecha de la Figura 45. El lay-out del laboratorio Shannon,
implementado con los cambios necesarios, se presenta en la Figura 46.
Figura 46. Lay-out propuesto del Laboratorio Shannon.
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Los dos carretes de fibra óptica que se disponen para experimentación estarán ubicados en la
terraza del 3er piso del Departamento de Electrónica.
Como se mencionara anteriormente, se dispone de dos carretes de cable de fibra óptica para ser
utilizados en experimentación. El cable de fibra óptica de estos carretes, llegará a los Patch
Panels, del Rack de experimentación. La trayectoria desde la terraza del Departamento de
Electrónica de la UTFSM hasta el Rack de experimentación será por el entre-techo del edificio.
Esta trayectoria se presenta en la Figura 47. Cabe señalar que deben llegar ambas puntas de cada
carrete al Rack, para así tener un puerto de entrada y uno de salida.
Figura 47. Trayectoria de la fibra óptica.
3.10 Conclusiones
Antes de implementar un laboratorio, sea de cualquier área, siempre hay que realizar un estudio
del lay-out, ya que disponer del espacio físico adecuado donde implementar dicho laboratorio es
de vital importancia. En la implementación del laboratorio de comunicaciones ópticas de la
UTFSM, este punto resultó de gran trabajo, debido a que se realizó un estudio detallado para la
implementación del laboratorio.
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El punto clave en la implementación del Laboratorio de Comunicaciones Ópticas resultó ser la
distribución de las líneas ópticas de la red en los Patch Panels. Esta distribución se realizó
pensando en obtener un orden de estas líneas, de manera que se pueda trabajar en forma mucho
más eficiente.
Otro punto importante al momento de diseñar el laboratorio, fue la propuesta de ubicar los
instrumentos de medición de manera permanente dentro del Rack, debido a lo delicado que
resultan los conectores ópticos, ya que un mal uso de éstos puede causar daños que podrían ser
muy costosos y hasta irreparables.
Con la adquisición de los cuatro instrumentos de mediciones ópticas, se podrán realizar las más
variadas experiencias y pruebas, en lo que a comunicaciones ópticas se refiere. Cabe mencionar
que los equipos elegidos poseen las opciones más sencillas, es por eso que se pueden aumentar
sus capacidades, añadiendo módulos complementarios que a futuro podrían ser de mayor utilidad.
Todos los instrumentos, al ser del mismo proveedor, operan de manera similar. Por lo tanto, su
operación no será una tarea difícil para el usuario. Por esta razón, puede fácilmente desarrollarse
una asignatura de laboratorio en la carrera, a corto plazo.
La separación de las tareas de investigación y aplicación en dos Racks distintos, resulta en un uso
del nodo más eficiente, que tener ambas tareas en un mismo Rack. Al separar las tareas, basta
utilizar un solo Rack para cada una, lo que se traduce en tener tareas en forma independientes.
Por ejemplo, si se desea trabajar en tareas de experimentación, sólo se debe utilizar el Rack
correspondiente a esta tarea, con lo que se minimiza en forma completa el riesgo de dañar las
conexiones de las tareas de aplicaciones.
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