FTTH, lo que debes saber.


 

Indice:

1.- ¿Qué es la FTTH?

2. – Vídeo prácticas

  • Empalme por fusión de una fibra óptica
  • Medidas de potencia óptica en redes FTTH

3.- FTTH, lo que también debes saber.

4.- Conclusión.

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1.- ¿Qué es la FTTH?

FTTH son las siglas de Fiber To The Home, consiste en llegar hasta el usuario con cable de fibra óptica.

Fig. 1. Estrutura Básica de una red FTTH mediante red GPON (TELNET-RI)

La red utilizada para FTTH consiste básicamente en enviar la señal óptica desde las dependencias del operador mediante un OLT, dividir las líneas principales mediante repartidores ópticos (spliters) y llegar hasta el usuario donde se instala un conversor óptico /eléctrico llamado ONT. Se utilizan varias longitudes de onda de luz, de forma que mediante una única fibra monomodo se puede emitir y recibir datos.

Hay que diferenciar dos tipos de terminaciones en las instalaciones de FTTH: una cuando el edificio es anterior a 2011 o son viviendas unifamiliares no acogidas a la ley de ICT2 (Infraestructura Común de Telecomunicaciones) y otra cuando el edificio es de nueva construcción (posterior a 2011) y por tanto posee una ICT2. Aclarar que la ICT se empezó a aplicar en el año 2003 en España, pero hasta su modificación en 2011 (ICT2) no se definió la instalación de fibra.

FTTH sin ICT : Desde la Caja Terminal Óptica (CTO), colocada normalmente en fachada se llega hasta el abonado con acometida de una única fibra monomodo. En la vivienda se instala una roseta de fibra con un conector SC-APC, a la que se conecta el  ONT (Optical Network Terminal).

FTTH con ICT: El operador coloca su CTO  en el RITI del edificio y mediante un latiguillo (pigtail) SC-APC  conecta con las regletas de salida del edificio, de las que parten dos fibras monomodo hasta cada abonado. Ya en la vivienda, en el RTR (Registro de Terminación de Red) se coloca una roseta de fibra con dos conectores SC-APC, sólo la fibra de color verde será la activa y la que se conecte al ONT, la otra queda de reserva.

2.- Vídeo prácticas

2.1. Empalme por fusión de una fibra óptica

En el siguiente vídeo se muestra como empalmar una fibra óptica mediante fusión usando una fusionadora Promax PROLITE 41, también se muestra como solucionar problemas cuando la fusión no se realiza correctamente.

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2.2. Medidas de potencia óptica en redes FTTH

Medida de potencia óptica y atenuación mediante el equipo emisor de luz PROLITE 105 y el medidor de potencia  PROLITE 67. Este vídeo es el complemento práctico perfecto para ilustrar los conceptos que se tratan en este artículo.

3.- FTTH, lo que también debes saber.

Veamos con un poco  más de detalle los elementos de un despliegue de FTTH como el de la  figura 1.

OLT (Optical Line Terminal): Elemento activo situado en la cabecera (propiedad del operador), del que parten las fibras ópticas hacia los usuarios. Algunas características de la OLT:

  • Agrega trafico y lo encamina hacia los clientes.
  • Posee muchas salidas con una potencia óptica que ronda los 3 dBm (2mW) y cada salida  puede alimentar hasta unos 64 usuarios (ONTs), usando divisores pasivos.
  • La capacidad máxima actual de cada salida de la OLT es de 2,5 Gbps de bajada y 1,25 Gbps de subida.
  • La  distancia máxima entre la OLT y el usuario (ONT) es de  20km.

 

Fig. 2. OLT con conexión a una red GPON para FTTH.

ODF : También conocido como ROM (Repartidor Óptico Modular). Es un armario con bandejas de 19″ que permite terminar las mangueras de fibra en conectores.

Fig. 3. ODF

Los ODF se instalan en la central del operador, para conectar las mangueras que van hacia la red GPON con el OLT. La conexión entre el ODF y el OLT se realiza mediante latiguillos (pigtails).

ODN (Optical Distribution NetWork):  Hace referencia a la red de distribución óptica que estamos tratando,  cumple con el estándar GPON (Gigabit-capable Passive Optical Network), sus elementos no requieren de alimentación eléctrica (elementos pasivos). Usualmente se le llama red GPON.

SPLITTER OPTICO: es un repartidor/concentrador para fibra óptica  (reversible).
Fig. 4. Splitter óptico 1:8 con conectores SC/APC

En la red GPON se usan dos combinaciones para obtener la segregación de 64 fibras a partir de una:

  •   1:4     +    1:16     obteniendo 1:64
  •   1:8     +    1:8       obteniendo 1:64

CAJA DE EMPALME: contiene bandejas donde se guardan los empalmes de las fibras correspondientes a cables diferentes, pueden albergar bandejas con spritters. Se ubican en cámaras de registro,  fachadas y arquetas.

 

Fig. 5. Caja de empalme de fibra tipo torpedo

 

CTO (Caja Terminal Óptica): es un elemento  parecido a la caja de empalme, pero su función principal es la de albergar el último divisor de dónde saldrán las fibras que llegarán a casa de los clientes. Normalmente  incluyen fibras preconectorizadas en cada una de sus salidas para facilitar las acometidas de fibra.

Fig. 6. CTOs en sótano de edificio

En la fig. anterior tenemos un ejemplo de un edificio sin ICT2 (anterior a 2011) en el que el primer operador fué Movistar, instaló su CTO y el regletero de salida hacia planta con sus cables risers correspondientes. En este caso los operadores que llegaron después deben pagar un alquiler a Movistar por el uso de su instalación.

Lo anterior NO sucede en edificios con ICT2, en los que el regletero de salida y la red de distribución es propiedad de la comunidad de vecinos.

Fig. 7. Conexiones en CTOs de operador (abajo) y propietarios (arriba)

 

CDP (Caja Distribuidora de Planta): Se utiliza en edificios con ICT cuando hay más de 15 PAUs , en este caso se hacen segregaciones en planta de las fibras contenidas en el cable riser (multifibra). Contiene entrada y salida para el cable riser junto con bandejas para fusionar las fibras segregadas que partirán, mediante acometidas, hacia los PAUs de esa planta y/o de varias plantas (dos fibras por vivienda).

Fig. 8. Caja de Distribución de Planta (CDP)

 

ONT (Optical Network Terminal): Es un equipo que convierte la información óptica en eléctrica (conversor de medios), usa varias longitudes de onda ( 1310, 1490 y 1550 nm)  para transmitir y recibir de forma simultánea voz, datos y vídeo por una sola fibra monomodo. Lo instala la compañía telefónica en la vivienda y se conecta a la roseta de fibra, posee conectores RJ45 y RJ11 como salidas, además algunos modelos poseen con conector F para cable coaxial.

Fig. 9. Conexiones de un ONT HUAWEI HG8240 usado por Movistar: Puerto óptico, Switch con 4 salidas gigabit ethernet para datos (Internet)  e IPTV y dos conexiones para Teléfonos VoIP.

Hay dos tipos de ONT:

1º  ONT con tres longitudes de onda:

  • 1310 nm en el enlace ascendente (Upstream),
  • 1490 nm para el enlace descendente de datos (Downstream)
  • 1550 nm para el enlace descendente de TV (Downstream CATV). El ONT tiene una salida con conector F para cable coaxial (RF Overlay), este sistema consiste en transmitir canales de radiofrecuencia de forma lineal (analógica) sobre fibra óptica utilizando un modulador óptico  llamado VPON. Este sistema está en decadencia ganando terreno el sistema IPTV donde la señal óptica es modulada digitalmente.

2º ONT con dos longitudes de onda:

  • 1310 nm en el enlace ascendente (Upstream)
  • 1490 nm para el enlace descendente (Downstream).  La señal de TV se transmite mediante IP (IPTV). En este caso, se instala un descodificador adicional, que se conecta entre la TV y el ONT. La conexión se realiza con un latiguillo RJ45 (conector amarillo en fig. 10).
Fig. 10. Descodificador ZyXEL TV STB-2112T Nano V2 (instalado por Movistar)

 

4.- Conclusión

En la instalación de una red de fibra para telecomunicaciones se da una casuística grande debido a la variedad de tipos de inmuebles existentes. A partir de 2011, en España, la  ley ICT2 define como deben realizarse las instalaciones de fibra óptica en edificios pero sucede que más del 70% de los inmuebles son de antes del 2011 por lo que no están sujetos a esta legislación.

La demanda de flujo de datos aumenta día a día, por lo que el futuro de las telecomunicaciones pasa por llegar con fibra óptica hasta todos los usuarios. Actualmente las redes GPON están migrando a las 10GPON con una capacidad superior a los 2,5 Gbps actuales en las OLTs, esto es necesario debido a la tendencia de la implantación de la IPTV que saturan la fibra cuando se visualizan canales de forma simultánea por parte de un mismo usuario. Son muchos los usuarios que actualmente ven la TV a través de Netflix, Amazon Prime Video o simplemente TV a la carta de los diferentes canales.

De lo que no hay duda es que el técnico de telecomunicaciones debe ser un experto en los temas relacionados con FTTH esto NO es el futuro, ES EL PRESENTE, y hay un gran mercado que explotar.

Un Saludo.

leandrogg68

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FIBRA ÓPTICA


Indice:

1.-Fibra óptica, ¿qué es?

2.- Vídeo Prácticas:

  • Fundamentos de la fibra óptica.
  • Medida de pérdida de potencia, pelado y limpieza de la fibra óptica.
  • Colocación de un conector ST de fibra óptica.

3.- Fibra óptica, lo que también debes saber.

  • Principio de propagación del rayo luminoso.
  • Tipos de fibra óptica.
  • Pérdidas de señal en fibra óptica.
  • Fuentes de luz para fibra óptica.

4.- Conclusión.

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1.- Fibra óptica, ¿qué es?

Un cable de fibra óptica, básicamente consta de hilos muy finos de silicio ultra-puro colocados de forma concéntrica, al central se le llama núcleo y  al otro revestimiento.

El silicio del núcleo posee un índice de refracción ¹ superior al del revestimiento, lo que permite que la luz quede confinada en el núcleo y pueda transmitirse por el mismo sin apenas pérdidas  por refracción, debido a que se refleja en la unión núcleo-revestimiento.

Para proteger la fibra óptica se añaden otras capas como el Buffer y la cubierta.

constitución de fibra óptica
Figura 1. Constitución de una fibra óptica.

2.- Vídeo Prácticas.

2.1.- Fundamentos de la fibra óptica.

Vídeo donde muestro los conceptos de reflexión, refracción y ángulo crítico de una fibra óptica mediante un experimento con un vaso de agua y un puntero láser.

Además, se puede ver la propagación de los modos de luz, la dispersión y las pérdidas de retorno en una fibra óptica simulada con unas barras de metacrilato y un puntero láser.

2.2.- Medida de pérdida de potencia, pelado y limpieza de la fibra óptica.

VideoPráctica en la que muestro como medir las pérdidas de un latiguillo de fibra óptica con un medidor Fluke DSP 2000 y su accesorio para fibra DSP-FOM/DSP-FTK.

Además, se visualiza en un microscopio óptico, conectado a una webcam, el núcleo y revestimiento de la fibra para comprobar su estado en el extremo de un conector ST.

Finalmente se explica el procedimiento de pelado y limpieza de una fibra óptica.

2.3.- Colocación de un conector ST de fibra óptica.

En este vídeo realizo el proceso de conectorización de un conector ST a una fibra óptica monomodo 9/125.
Finalmente se visualiza en un microscopio como ha quedado el pulido del núcleo y revestimiento.

3.-  Fibra óptica, lo que también debes saber.

3.1.- Principio de propagación del rayo luminoso.

El núcleo de una fibra óptica tiene un índice de refracción ligeramente mayor que el revestimiento. La luz que llega al límite entre el núcleo y el revestimiento con un ángulo de incidencia mayor que el ángulo crítico se refleja y continúa su recorrido dentro del núcleo.

Este principio de reflexión total es la base para el funcionamiento de la fibra óptica. El ángulo crítico depende del índice de refracción del núcleo y del revestimiento

Podemos describir un cono imaginario (cono de aceptación) con un ángulo (ángulo de aceptación) relacionado con el ángulo crítico (Figura 2). Si la luz se introduce en el extremo de fibra desde el interior de este cono, está sujeta a la reflexión total y viaja por el núcleo.

Al seno del ángulo de aceptación se le denomina apertura numérica,  que da la capacidad de recoger la luz de la fibra. La luz que llegue al extremo de fibra fuera de este cono se refractará en el revestimiento cuando se encuentre con el límite núcleo-revestimiento, siendo expulsada hacia el exterior.

apertura numérica y ángulo crítico
Figura 2. Angulo de aceptación y crítico. La apertura numérica = sen (angulo de aceptación).

 

3.2.- Tipos de fibra óptica.

El tipo de fibra queda determinado por los diámetro de su núcleo, en las de tipo multimodo, que no sean plásticas, el diámetro del núcleo es de 50 o 62,5 micras y en las monomodo usualmente es de 9 micras. En ambas el revestimiento es de 125 micras.

Tipos de fibra óptica
Figura 3. Tipo de fibra óptica recomendada según diferentes estándares ethernet. Las de tipo monomodo pueden alcanzar distancias superiores a 2 km.

La longitud máxima de un enlace de fibra depende del estándar de transmisión que se utilice, en la Fig. 3 se aprecia algunos de las variantes del estándar ethernet para fibra, por ejemplo con el standard 10GBASE-LX4 sobre fibra monomodo se puede alcanzar hasta 10 km con una velocidad de 10Gbps y con 1000BASE-ZX, 1 Gbps hasta 50 km, también con fibra monomodo.

Fibras multimodo 50/125 de índice gradual.

Estas fibras están diseñadas para ser utilizadas en 1ª y 2ª ventana ¹ ( 850 y 1300 nm). Adecuadas para su uso en aplicaciones de cableado como las Redes de Área Local (LAN) con vídeo, datos y voz, utilizando fuentes de luz LED, VCSEL o Laser Fabry Perot (ver apartado 3.4).

fibra óptica multimodo 50/125
Figura 4. Fibra óptica multimodo 50-125.

Las fibras multimodo también se identifican por un sistema de clasificación determinado por en estándar ISO 11801:  OM1, OM2, OM3 y OM4  el cual está basado en el ancho de banda modal de la fibra multimodo.

Fibras multimodo 62,5/125 de índice gradual

Estas fibras están diseñadas para ser utilizadas a 850 nm y 1300 nm. Adecuadas para su uso en aplicaciones de cableado como las Redes de Área Local (LAN) con vídeo, datos y voz, utilizando fuentes de luz LED, VCSEL o Laser Fabry Perot.

fibra óptica multimodo 62,5 / 125
Figura 5. Fibra óptica multimodo 62,5 / 125
Fibra multimodo plástica

Fibra óptica plástica de salto de índice, diseñada para ser utilizada en 650 nm. Adecuada para distancias cortas, entornos industriales y transmisión de señales de datos a baja velocidad. Su  ventaja es la gran apertura numérica que posee (0.50), que hace que sea fácil de acoplar.

fibra óptica multimodo plástica
Figura 6. Fibra óptica multimodo plástica.
Fibra óptica multimodo PCF 200/230

Fibra óptica multimodo de salto de índice PCF 200/230 micras. Esta fibra está diseñada para ser utilizada en las longitudes de onda de 650 nm y 850 nm. Adecuada para enlaces de vídeo y datos en cortas distancias, sistemas sensores (médicos e industriales) y en iluminación.

Fibra óptica multimodo PCF 200/230
Figura 7. Fibra óptica multimodo PCF 200/230
Fibra óptica monomodo 9/125 – G657

Posee una gran resistencia a las pérdidas adicionales debidas a macrocurvaturas. Ideal para el montaje de cable en el interior de edificios (ICT), cables patchcords y/o cables de interconexión. Adecuada para aplicaciones en redes de acceso “Fibre-To-the-Home” (FTH).

 

fibra óptica monomodo

Figura 8: Fibra óptica monomodo

 

 3.3.- Pérdidas de señal en fibra óptica

pérdidas en fibra óptica

Figura 9. Pérdidas en fibra óptica
Pérdida intrínseca por Dispersión.

Es debida  a las irregularidades submicroscópicas ocasionadas durante el proceso de fabricación. Cuando un rayo de luz se esta propagando, choca contra estas impurezas, se dispersa y refleja.

Dentro de estas pérdidas tenemos

  • Pérdidas por difusión de Rayleigh (por fluctuaciones térmicas del índice de refracción).
  • Imperfecciones de la fibra, particularmente en la unión núcleo-revestimiento, variaciones geométricas del diámetro del núcleo.
  • Impurezas y burbujas en el núcleo.

La dispersión de Rayleigh es responsable de aproximadamente el 90 % de la pérdida intrínseca en las fibras ópticas modernas. Las longitudes de onda más largas (3ª ventana), son menos afectadas que las longitudes de onda más cortas (1ª y 2ª ventana).

Además de producir pérdidas, la dispersión produce retraso entre los distintos modos de luz, lo que hace que se degenere la señal transmitida y se limite la velocidad de transmisión de datos, a esto se le llama dispersión modal ¹.

Pérdida intrínseca por absorción.

Es debida a impurezas tales como iónes metálicos , etc., que absorben la luz y la convierten en calor. Como el  vidrio usado para fabricar las fibras ópticas es ultrapuro, estas pérdidas son muy pequeñas.

Pérdidas extrínsecas por microcurvatura.

Son causadas por imperfecciones microscópicas en la geometría de la fibra resultantes del proceso de fabricación, como la asimetría de rotación, cambios menores en el diámetro del núcleo, o límites desiguales entre el núcleo y el revestimiento. El estrés mecánico, la tensión, la presión o la torsión de la fibra también pueden causar microcurvaturas.

Pérdidas extrínsecas por macrocurvatura.

Se producen cuando se curva la fibra con un radio menor que el radio de curvatura mínimo establecido por el fabricante. Parte de la luz en los grupos de modos de orden superior ya no es reflejada y se pierde.

3.4.- Fuentes de luz para fibra óptica

LED (Light Emitting Diode)

Usado en fibra multimodo para velocidades de hasta 622 Mbps, produce una luz uniforme de salida que llena por completo el núcleo y utiliza todos sus modos de funcionamiento.

VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser)

Es una fuente de luz común para soportar las velocidades de transmisión Gigabit en aplicaciones de redes ópticas en edificios a una longitud de onda de 850 nm.

A diferencia de un LED, la salida de luz de un VCSEL no es uniforme.  Como resultado, los láseres no utilizan todos los modos en fibra multimodo sino más bien un conjunto restringido de modos y además, cada láser rellena un conjunto diferente de modos en la fibra y con diferentes valores de potencia en cada modo.

Laser Fabry-Perot

Láser anterior al VCSEL y más caro de fabricar, trabaja en longitudes de onda mayores ( 1300, 1310 y 1550 nm) por lo que se usa fundamentalmente en fibras monomodo.

Fuentes de luz para fibra óptica

Figura 10. Fuentes de luz para fibra óptica

 

Aclaraciones

Índice de refracción (n): es la proporción entre la velocidad de luz en el vacío (c) y su velocidad en un medio específico (v).

F =  c / v

Para el vacío (espacio exterior) es 1, para el aire es 1,003 y para el agua es 1,333. Un valor más alto del índice de refracción  de un material indica que la luz viaja más lenta en ese material.

El índice de refracción para el núcleo es normalmente alrededor de 1,47 mientras que el índice de refracción para el revestimiento es aproximadamente 1,45.

Ventanas de transmisión de la fibra óptica: son las longitudes  de onda (λ), de los emisores de luz utilizados en fibra óptica, se miden en nanometros (nm), y las pérdidas son menores  en  ellas.

longitud de onda (λ)   = velocidad de la luz (c)  / Frecuencia (λ)   –>  λ = c  /  F

Ventanas de la fibra óptica
Figura 11. Ventanas de transmisión de la fibra óptica.

 

Dispersión modal: es una característica de la fibras multimodo que limita su ancho de banda debido al retraso que se produce en los diferentes modos de luz al ser conducidos por la fibra óptica.

dispersión modal
Figura 12. Dispersión modal

La solución a este problema es utilizar un núcleo que tenga un índice de refracción variable, a este tipo de fibra óptica se le llama de índice gradual o gradiente de índice.

Fibra óptica de indice gradual
Figura 13. Fibra óptica de índice gradual o gradiente de índice

 

4.- Conclusión

Trabajar con fibra óptica es el presente del técnico en telecomunicaciones, por tanto debemos manejar los conceptos y procedimientos de trabajo con fibra como manejamos los de trabajo con cable de cobre.

En España la Ley ICT de 2013 introduce la normativa de instalación de fibra en los edificios de nueva construcción, lo que llevará a que en pocos años todos los hogares estén conectados con fibra, esto abrirá el campo a muchas aplicaciones que hasta ahora están vetadas por la limitación de ancho de banda del cable de cobre.

Un Saludo.

leandrogg68

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