OPTIMIZACIÓN DE PARÁMETROS DE MEDICIÓN OTDR

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OPTIMIZACIÓN DE PARÁMETROS
DE MEDICIÓN OTDR
NOTA DE APLICACIÓN
Caroline Hamel y James Barnard, Directores de producto, División de dispositivos portátiles y de seguimiento
A lo largo de los últimos años, las telecomunicaciones ocupan una parte cada vez mayor de nuestra vida cotidiana. Como contamos de forma
constante con estos servicios, garantizar la fiablidad de las redes ópticas se ha convertido en algo obligatorio. Es aquí en donde el
reflectómetro óptico de dominio en el tiempo (OTDR) empieza a cumplir su cometido. Este instrumento está diseñado para realizar pruebas
en enlaces de fibras detectando pérdidas y haciendo que los técnicos conozcan el tipo de fallos que tengan lugar en dichos enlaces,
facilitando la instalación y mantenimiento, reduciendo a su vez el tiempo de inactividad de la red.
No obstante, las mediciones OTDR están afectadas por varios factores, incluyéndose entre éstos el mismo OTDR. Para comprender la
importancia de la optimización de parámetros, vamos a examinar el proceso de medición, así como los parámetros clave que influyen en los
resultados.
Proceso de medición de OTDR
Al enviar luz a través de un enlace de fibra de cristal, una parte de dicha luz se refleja de vuelta al transmisor (lo que se conoce como
retrodispersión). Al caracterizar un enlace de fibra utilizando un OTDR, es esta luz reflejada la que se utiliza para calcular la atenuación del
enlace, las características de pérdida y la longitud del tramo de fibra. El software de OTDR muestra fallos y conexiones obvias en un gráfico
que se genera, conocido como curva, y proporciona el valor de pérdida en dB como función de distancia. Los fallos, denominados eventos,
se enumeran en una tabla de eventos. La Figura 1 ilustra una adquisición OTDR ordinaria, mostrando una curva y su tabla de eventos
correspondiente.
Figura 1. Imagen de pantalla de una medición OTDR ordinaria,
en la que aparecen tanto la curva como su tabla de eventos
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Un análisis OTDR detecta cualquier discrepancia en la fluidez del flujo de luz. Es decir, un enlace de fibra casi perfecto dejaría pasar la luz
sin ninguna pérdida, no obstante los tramos de fibra reales no son perfectos; poseen impurezas que atenuan la intensidad de la luz. Además,
los tramos de fibra se unen mediante empalmes o conectores, los cuales suponen obstáculos adicionales para el flujo de luz, afectando así
a la dirección de la luz. En la ubicación precisa en la que la luz encuentra dichos obstáculos, la luz puede reflejarse de vuelta al transmisor
(de forma parcial o completa) o ser expulsada de la fibra, o una combinación de ambas situaciones. Al encontrar un obstáculo importante,
éste se identifica como un evento.
El software de análisis OTDR debe estar bien diseñado para ubicar de forma exhaustiva todos los posibles tipos de eventos, como por
ejemplo las reflexiones, provocadas por conectores, roturas o extremos de fibra; las pérdidas, provocadas por empalmes o
macrocurvaturas; o las ganancias, provocadas por alineaciones imperfectas del núcleo de fibra o diferencias de diámetro (variaciones delta
en diámetro de campo de modo).
Un OTDR de buena calidad debe poder señalar con claridad todo tipo de eventos de la curva para hacerlos fácilmente identificables para el
usuario. Por ejemplo, como se muestra en Figura 1, además de ubicar eventos, la aplicación OTDR de EXFO también numera éstos (en la
curva y en la lista) para permitir a los usuarios relacionarlos con rapidez con la correspondiente información de medición incluida en la tabla
de eventos.
Como se ha señalado anteriormente, las mediciones pueden estar afectadas por distintos factores; por tanto, es importante ser consciente
de los parámetros que influyen en el análisis para interpretar mejor los resultados.
Parámetros clave
La detección de eventos y las mediciones de atenuación y longitud dependen de la relación señal a ruido (SNR) que el OTDR puede alcanzar
en un punto determinado del análisis de curva. SNR constituye la relación entre la señal que se refleja de vuelta y el nivel de ruido, y depende
del ancho de pulso, los puntos de muestreo, la distancia de medición, la precisión de ancho de banda del receptor y el número de cálculo
de promedio. Por tanto, la influencia de dichos factores en la detección de eventos, la precisión de medición de la atenuación y la resolución
espacial suele ser difícil de predecir por el usuario. Algunos fabricantes de dispositivos OTDR disponen de parámetros definibles por el
usuario, mientras que otros integran rutinas que ayudan al usuario a optimizar todos los parámetros para obtener los mejores resultados.
Figura 2. La información de medición de OTDR depende de la relación señal a ruido (SNR)
El ancho de pulso determina la potencia de la señal reflejada por retrodispersión. Un amplio ancho de pulso amplifica la señal recibida,
facilitando la distinción de ésta del ruido de fondo y, por tanto, mejorando la relación SNR. Por otro lado, la utilización de un ancho de pulso
más amplio que la distancia que separa dos eventos conduce a que la detección de eventos y las mediciones sean imprecisas. Además, si
el ancho de pulso aumenta, la zona muerta de atenuación aumenta a su vez, limitando la capacidad de detección de otros eventos tras un
evento inicial.
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El promedio de señal también aumenta la señal SNR. La reducción de ruido es proporcional a la raíz cuadrada del número de cálculo de
promedio que se utilice. Lo que porporciona una mejora de la medición y detección de eventos, así como resolución espacial, en especial
cuando la señal es débil. El número de cálculo de promedio hace referencia al número de mediciones adquiridas en el mismo punto de
muestreo para obtener un valor medio. Por la naturaleza irregular y arbitraria del ruido de fondo, el aumento del número de cálculo de promedio
reduce el nivel de ruido, mejorando la relación SNR, la cual, mejora a su vez la precisión de la medición de eventos y la detección. Al estudiar
con detenimiento eventos separados, el número de cálculo de promedio también mejora la resolución espacial porque ayuda a reducir el ruido
durante el análisis de amplio ancho de banda.
La influenecia del ancho de banda del receptor reside en que la transmisión en ancho de banda estrecho suaviza las curvas y atenúa las
transiciones agudas. Pese a que esto reduce el ruido y mejora la relación SNR en el extremo lejano de las mediciones de largo alcance,
aumenta las zonas muertas. Por otro lado, un amplio ancho de banda de receptor transmite agudas transiciones de las señales reflejadas y
retrodispersas, pero también deja pasar el ruido. Esta situación reduce las zonas muertas, pero precisa un mayor cálculo de promedio para
reducir el nivel de ruido. Un amplio ancho de banda de receptor posee un rango limitado debido principalmente al ruido aleatorio que
contiene. No obstante, mejora la precisión de medición de evento de enlace de fibra frontal y la resolución espacial, sobre todo al medir
eventos con poca separación.
Los puntos de muestreo poseen una influencia más compleja sobre los resultados finales. Sin tener que entrar necesariamente en una
descripción detallada de rangos y fases de muestreo, es bueno apuntar que las influencias principales de los puntos de muestreo pueden
describirse de la siguiente manera:
El aumento del número de puntos de muestreo reduce la distancia entre los puntos.
Un alto número de puntos de muestreo aumenta la distancia de medición
(cuando no esté limitada por el rango dinámico).
El aumento del número de puntos de muestreo mejora la resolución espacial de eventos
(cuando no esté limitada por el ancho de pulso).
Para un rango de medición y tiempo de cálculo de promedio determinado, el aumento del número de puntos de
muestreo reduce el cálculo de promedio de cada punto.
Nota sobre resultados
Las mediciones OTDR son, por supuesto, una aproximación a la realidad; éstas se basan en estadísticas, extrapolando el análisis la mejor
caracterización posible de un tramo de fibra determinado. A lo largo de los últimos años, los proveedores de equipos OTDR han afinado sus
aparatos, desarrollando una tecnología que permite obtener resultados muy realistas. No obstante, cada OTDR reacciona de forma distinta
a los parámetros mencionados anteriormente. Por consiguiente, para seleccionar de forma adecuada parámetos de funcionamiento óptimo,
el usuario ordinario de OTDR en exteriores debe tener un conocimiento exhaustivo de los parámetros que suelen influir en las mediciones
OTDR, así como su impacto en la unidad OTDR específica que se utilice. Por ejemplo, la utilización de un análisis de amplio ancho de banda
y concentración de puntos de muestreo al investigar un ancho de pulso largo puede conducir a resultados con ruido, una mala relación SNR
y, por ello, a una mala detección de fallos, así como a una errónea medición de eventos.
Como los técnicos de campo no trabajan en condiciones de laboratorio, éstos no pueden permitirse perder tiempo en la determinación de
la configuración óptima de sus OTDR, ni tienen acceso a todos los conocimientos que se precisan para seleccionar siempre los parámetros
correctos. Por tanto, el OTDR debe poder optimizar todos los parámetros necesarios para satisfacer las necesidades del usuario. El impacto
que ejerce la relación señal a ruido sobre la calidad de la detección y medición de eventos no se elimina por sí solo, es esta la razón por la
que distribuidores como EXFO optimizan sus parámetros OTDR, proporcionando al usuario resultados de primera clase en todo momento.
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Conclusión
Parámetros, como el ancho de pulso, el número de puntos de muestreo, la distancia de medición, el ancho de banda del receptor y el cálculo
del promedio afectan a la relación SNR (relación de señal con retroreflexión a nivel de ruido). En su totalidad, estos parámetros ejercen un
impacto considerable sobre los resultados finales, siendo la influencia de estos factores sobre la medición de la detección de eventos y la
resolución espacial muy difícil de predecir ya que interactúan en todos los OTDR. El cambio de un parámetro puede modificar al resto, lo cual
es algo de lo que el usuario puede no tener conocimiento o no desee realizar.
Los módulos de la serie OTDR FTB-7000B/70000C de EXFO evitan los resultados no deseados permitiendo una configuración óptima que
ofrece, en todo momento, mediciones de alta precisión. Los técnicos de campo no tienen que preocuparse de la optimización de parámetros.
EXFO lo hace, y es esa la razón por la que la serie OTDR FTB-7000B/70000C constituye una solución de primera clase que ayuda a ahorrar
tiempo.
Figura 3. La serie OTDR FTB-7000B de EXFO se combina con la plataforma Mini OTDR FTB-100,
así como con el FTB-400 para proporcionar una rápida optimización de parámetros.
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