Por MC Luis Enrique Carreño A.� lcarreno@nec.com.mx

(AGOSTO 2012)(AGOSTO 2012)(AGOSTO 2012)(AGOSTO 2012)

� WIRELINE:WIRELINE:WIRELINE:WIRELINE:� BIFILAR� COAXIAL� TWISTED PAIR� GUÍA DE ONDA

FIBRA ÓPTICA� FIBRA ÓPTICA

� WIRELESS:WIRELESS:WIRELESS:WIRELESS:� RADIOFRECUENCIA RF� MICROONDAS TERRESTRES� MICROONDAS SATELITALES

� BIFILAR

� BIFILAR

� El más económico

� Efecto de capacitancia� Susceptible a EMI� Menor BW� Menor distancia

� COAXIAL

� COAXIAL

� No efecto capacitancia� Poco susceptible a EMI

� No tanta distancia que la F.O.� No tanto BW que la F.O.� Mucho espacio al instalar muchos hilos que

UTP� Carga unbalanced

� TWISTED PAIR (UTP, STP)

� TWISTED PAIR (UTP, STP)

� No efecto capacitancia� Poco susceptible a EMI

Soporta carga balanceada� Soporta carga balanceada

� No tanta distancia que la F.O.� No tanto BW que la F.O.

� GUÍA DE ONDA

� GUÍA DE ONDA

� Transmite radiofrecuencias en wireline

No tanta distancia que la F.O.� No tanta distancia que la F.O.� No tanto BW que la F.O.� Más difícil de instalar que coaxial, UTP y

bifilar

� FIBRA ÓPTICA

� FIBRA ÓPTICA

� Mayor BW� Mayor distancia en wireline� Mayor confiabilidad� No EMI� No efecto capacitancia

El de menos susceptibilidad a climaNo efecto capacitancia

� El de menos susceptibilidad a clima� Mayor seguridad en la transmisión

� Se requiere de mucha capacitación en la instalación y mantenimiento. (Vs wireline y wireless menos satélites)

� Inversión inicial alta (Vs Wireline y wireless menos satélites)� Se requiere de herramienta y equipo especializado (Vs Wireline y

wireless menos satélites)

� Todas la líneas wireless en comparación con las wireline.

� Practicidad al ser inalámbricas las comunicaciones. comunicaciones.

� Rapidez al realizar un enlace de L.D.

� Susceptibles al clima.� Inseguras.� Menos confiabilidad.

� RADIOFRECUENCIA (MENOR A 1GHz)

� RADIOFRECUENCIA

� Vs Microondas terrestres y satelitalesVs Microondas terrestres y satelitalesVs Microondas terrestres y satelitalesVs Microondas terrestres y satelitales

Mayor distancia con la misma potencia� Mayor distancia con la misma potencia� No se requiere LOS Line of sight

� Poco BW

� MICROONDAS TERRESTRES (1GHz O MÁS)

� MICROONDAS TERRESTRES (1GHz O MÁS)

� Vs RF y satélitesVs RF y satélitesVs RF y satélitesVs RF y satélites

Mayor BW� Mayor BW

� Se requiere de más potencia o ganancias que RF.

� Menos alcance y cobertura que satélites.

� MICROONDAS SATELITALES (1GHz O MÁS)

� MICROONDAS SATELITALES (1GHz O MÁS)

� Vs RF y MO TerrestresVs RF y MO TerrestresVs RF y MO TerrestresVs RF y MO Terrestres

� Mayor cobertura� Mayor cobertura� Perfecto para enlaces en broadcast

� Se requiere de mejor cálculos de enlace� Mayor potencia y ganancias� Inversión inicial alta al requerir satélites en órbita

� Reflexión

� Refracción

� Difracción

� Dispersión

� Absorción

� Atenuación

� Cuando un haz viaja en un medio 1, incide enun medio 2, este haz se regresa al medio 1con el mismo ángulo que incidió respecto a lanormal

� 1ª ley de snell θi = θrfl� 1ª ley de snell θi = θrfl

� Cuando un haz viaja en un medio 1, incide enun medio 2, este haz traspasa al medio 2cambiando su dirección con respecto alángulo incidente, cumpliendo con la segundaley de snell.ley de snell.

� 2ª ley de snell ȃ1 sen θi = ȃ2sen θrfr

� Aquí surgen varios puntos

� Índice de refracción = ȃ = c / ț� Esta puede variar dependiendo

� Material (densidad, opacidad, pureza, facilidad para dejar pasar la luz)◦ Frecuencia del haz◦ Frecuencia del haz◦ Temperatura del material◦ Presión atmosférica

� Donde c= 3x108 m/s velocidad de la luz en el vacío� ț = velocidad de la luz en el medio donde viaja

� Ejemplos de índices de refracción y velocidades de luz en medios diversos, en la siguiente tabla…

Velocidad de la luz= c/ȃVelocidad de la luz= c/ȃVelocidad de la luz= c/ȃVelocidad de la luz= c/ȃ

2.9991x10 8 m/s3x10 8 m/s

2.25x10 8 m/s

2.05x10 8 m/s

+

+

+

+

1.94x10 8 m/s

1.69x10 8 m/s

2x10 8 m/s1.97x10 8 m/s

1.89x10 8 m/s

1.85x10 8 m/s

1.8x10 8 m/s

1.23x10 8 m/s0.73x10 8 m/s

+

+

+

+

+

+

+

+

+

� Pi ≅ Prfl + Prfr

� 1ª Ley de snell θi = θrfl� 2ª Ley de snell ȃ1 sen θi = ȃ2sen θrfr� Por lo tanto θrfr =sen-1( (ȃ1/ȃ2)* sen θi )� θi = sen-1( (ȃ2/ȃ1)* sen θrfr )

Ejercicios… � Ejercicios… 40°

28.91°

40°

58.72°

� Notas:� A menor índice de refracción mayor la

velocidad de la luz en ese medio.

� A mayor índice de refracción menor la � A mayor índice de refracción menor la velocidad de la luz en ese medio.

� Cuando ȃ1>ȃ2 entonces θi <θrfr� y ȃ1<ȃ2 entonces θi >θrfr

� θi =sen-1( (ȃ2/ȃ1)* sen θrfr ) y como θrfr =90°� Entonces� θi =sen-1(ȃ2/ȃ1)

� θi =sen-1(ȃ2/ȃ1)

48.77° 48.77°

� Calcular ángulo de reflexión y de refracción

a) 48.77°

a) 45°

a) 60°

� CUANDO LOGRAMOS QUE TODO SE REFLEJE Y NADA SE REFRACTA ES POR 2 COSAS

� EL MATERIAL ES 100% REFLEJANTE� O� EL ÁNGULO DE INCIDENCIA ES MAYOR AL QUE SE

CALCULÓ CON EL EFECTO DE ”ÁNGULO CRÍTICO CALCULÓ CON EL EFECTO DE ”ÁNGULO CRÍTICO DE REFRACCIÓN” ojo, esto implica que el medio 1 es más denso, menos puro, es decir con mayor índice de refracción que el medio 2

� ASÍ LOGRAMOS QUE Pi ≅ Prfl

� GUÍA DE ONDA FIBRA ÓPTICA

� Cuando un haz que viaja en el medio 1 e incide en el filo del medio 2, este se descompone en varias señales con diversas direcciones hacia el medio 1

� Cuando un haz de luz viaja en un medio yeste se esparce al recorrer una ciertadistancia, es decir se separa; a este efecto sele denomina dispersión.

� TIPOS DE DISPERSIÓN EN FIBRA ÓPTICA

� DISPERSIÓN DE RAYLEIGH� SCATTERING (DISPERSIÓN POR RADIACIÓN)

DISPERSIÓN MODAL (MULTIMODAL)� DISPERSIÓN MODAL (MULTIMODAL)� DISPERSIÓN CROMÁTICA (CD)� DISPERSIÓN POR MODO DE POLARIZACIÓN

(PMD)

� TIPOS DE DISPERSIÓN EN FIBRA ÓPTICA� DISPERSIÓN DE RAYLEIGH

� Las atenuaciones debidas a difracciones,absorciones por impurezas, suciedades yabsorciones por impurezas, suciedades yburbujas de aire y agua en la fibra óptica sele denomina dispersión de Rayleigh

� TIPOS DE DISPERSIÓN EN FIBRA ÓPTICA

� SCATTERING (DISPERSIÓN POR RADIACIÓN)� Las atenuaciones o pérdidas provocadas por

curvaturas donde se refracta la luz, curvaturas donde se refracta la luz, escapándose del núcleo hacia el revestimiento.

� TIPOS DE DISPERSIÓN EN FIBRA ÓPTICA

� DISPERSIÓN MODAL (MULTIMODAL)� Es la interferencia destructiva generada por

las diversas reflexiones en los diferentes las diversas reflexiones en los diferentes modos de propagación; que existe en una fibra que tiene un núcleo muy ancho. Se le puede tratar como una atenuación.

� TIPOS DE DISPERSIÓN EN FIBRA ÓPTICA

� DISPERSIÓN CROMÁTICA (CD)

� Es el retardo que se genera entre las diferenteslongitudes de onda debido a que varía el índicelongitudes de onda debido a que varía el índicede refracción dependiendo de la frecuencia.

� Dispersión que afecta en enlaces con altas tasasde bit y/o diferentes longitudes de onda en lamisma fibra óptica debido a que el índice derefracción varía en el mismo materialdependiendo de la frecuencia

� TIPOS DE DISPERSIÓN EN FIBRA ÓPTICA

� DISPERSIÓN CROMÁTICA (CD)

EspectroEspectroEspectroEspectro

λDispersión cromática causada por las Dispersión cromática causada por las Dispersión cromática causada por las Dispersión cromática causada por las

diferentes long. de onda en la fuente de diferentes long. de onda en la fuente de diferentes long. de onda en la fuente de diferentes long. de onda en la fuente de luzluzluzluz

Distorsióndel pulso

λ λ

Bajas VelocidadesBajas VelocidadesBajas VelocidadesBajas Velocidades

1 0 1 1 0 1

Pulsos de Entrada Pulsos de Salida

Altas VelocidadesAltas VelocidadesAltas VelocidadesAltas Velocidades

0 11 0 1 0 1 0 11 0 1 0 1

Los pulsos digitales se Traslapan

� Una fibra Una fibra Una fibra Una fibra monomodomonomodomonomodomonomodo posee dos modos de propagación en lo que posee dos modos de propagación en lo que posee dos modos de propagación en lo que posee dos modos de propagación en lo que respecta a la polarización. respecta a la polarización. respecta a la polarización. respecta a la polarización.

◦ La diferencia en el tiempo de propagación entre esos dos modos es el La diferencia en el tiempo de propagación entre esos dos modos es el La diferencia en el tiempo de propagación entre esos dos modos es el La diferencia en el tiempo de propagación entre esos dos modos es el retardo de grupo diferencialretardo de grupo diferencialretardo de grupo diferencialretardo de grupo diferencial (DGD). (DGD). (DGD). (DGD).

◦ La PMD es el valor medio del DGD en función de la longitud de ondaLa PMD es el valor medio del DGD en función de la longitud de ondaLa PMD es el valor medio del DGD en función de la longitud de ondaLa PMD es el valor medio del DGD en función de la longitud de onda

� La PMD La PMD La PMD La PMD no esno esno esno es intrínseca (varía con el tiempo, temperatura) y exige intrínseca (varía con el tiempo, temperatura) y exige intrínseca (varía con el tiempo, temperatura) y exige intrínseca (varía con el tiempo, temperatura) y exige predicciones estadísticaspredicciones estadísticaspredicciones estadísticaspredicciones estadísticaspredicciones estadísticaspredicciones estadísticaspredicciones estadísticaspredicciones estadísticas

� La PMD es causada por irregularidades de La PMD es causada por irregularidades de La PMD es causada por irregularidades de La PMD es causada por irregularidades de bibibibi----refringencia o de la refringencia o de la refringencia o de la refringencia o de la geometría de la fibrageometría de la fibrageometría de la fibrageometría de la fibra

◦ Dos modos de polarizaciónDos modos de polarizaciónDos modos de polarizaciónDos modos de polarización◦ Formato elíptico del núcleoFormato elíptico del núcleoFormato elíptico del núcleoFormato elíptico del núcleo◦ AsimetríaAsimetríaAsimetríaAsimetría

� La PMD depende de esfuerzos mecánicosLa PMD depende de esfuerzos mecánicosLa PMD depende de esfuerzos mecánicosLa PMD depende de esfuerzos mecánicos

◦ Curvatura y torsiónCurvatura y torsiónCurvatura y torsiónCurvatura y torsión

rápida

� Los diferentes modos de polarización que existen en la luz viajan a distintas velocidades.

� La diferencia de tiempo que resulta entre modos de polarización se conoce como Retardo Diferencial de Grupo o DGDRetardo Diferencial de Grupo o DGDRetardo Diferencial de Grupo o DGDRetardo Diferencial de Grupo o DGD

Perfect SM Fiber span

PMD=retardo de propagación

lenta

DGD

Eje rapido

Eje lento

∆τ∆τ∆τ∆τ

PMD causa “ensanchamiento” de los pulsos limitando las velocidades de transmisión

Valores típicos:Valores típicos:Valores típicos:Valores típicos: 0,075 ps / 0,075 ps / 0,075 ps / 0,075 ps / √√√√km en fibras buenas,km en fibras buenas,km en fibras buenas,km en fibras buenas,5555----8 ps / 8 ps / 8 ps / 8 ps / √√√√km en fibras no tan buenaskm en fibras no tan buenaskm en fibras no tan buenaskm en fibras no tan buenas

� Cuando un haz al pasar por un medio se disipa su energía en calor es por causa de la absorción.

La atenuación es una pérdida de potencia cuando la luz viaja a través de las fibras ópticas. Es causada por absorción y esparcimiento de la luz. Se expresa en dB/KmEs causada por absorción y esparcimiento de la luz. Se expresa en dB/KmEs causada por absorción y esparcimiento de la luz. Se expresa en dB/KmEs causada por absorción y esparcimiento de la luz. Se expresa en dB/Km

LASERLASERRECEPTORRECEPTOR

LASERLASER(diodo)(diodo)

Pin

(Potencia Emitida)

Pout

(Potencia Recibida)

Variación de Potencia

MULTIMODE FIBER MMF STEP INDEX “NO ITU”GRADED INDEX “G651”

SINGLEMODE FIBER SMF MONOMODO STANDARD “G652”“G653”“G654”“G654”“G655”“G657”

Fibra que padece de mucha dispersión modal por lo cual no es adecuada en las telecomunicaciones de banda ancha, además no está normada por la ITU

Fibra que padece de dispersión modal por lo cual sólo es utilizada en enlaces cortos entreoficinas, para interconectar equipos que no estén a más de 550m, en Telmex se utilizan con láser de longitud de onda de 850nm , su núcleo tiene una rango entre 50-62.5 micrometros con una cladding de 125 micrometros. Fibra color naranja en NEC G651

Todas las fibras monomodo son step index, teniendo un core de 8-10 micrometros y un cladding de 125 micrometros, logrando así eliminar la dispersión modal pero se utilizaría con láser de 1310nm, 1550nm ó 1625 nm de longitud de onda.

Dentros de la fibras SMF existen diferentes tipos, descritas en slidesposteriores. Color amarillo en NECposteriores. Color amarillo en NEC

G652 STANDARD, DISPERSIÓN NORMAL, PARA RED LOCAL, 1310nm(Esta fibra monomodo no tiene CD en la ventana de 1310nm por lo cual esexcelente en enlaces locales pero @1310nm ya que @1550nm tiene CD17ps/nm.km)

G653 DISPERSION SHIFTED, DISPERSIÓN DESPLAZADA NULA, RED LD, 1550nm(Esta fibra monomodo no tiene CD en la ventana de 1550nm por lo cual esexcelente en enlaces de larga distancia, pero sólo utilizando la ventana deexcelente en enlaces de larga distancia, pero sólo utilizando la ventana de1550nm, por lo cual en DWDM si generaría CD)

G655 NON ZERO DISPERSION SHIFTED, DISPERSIÓN DISPERSIÓN NO NULA (Estafibra tiene poca CD en las diferentes longitudes de onda y por consiguienteóptimo para DWDM, donde 1550nm tiene CD 4ps/nm.km)

G657 BENDING LOSS -INSENTITIVE , INSENSIBLE A CURVATURAS (Esta fibra secomporta como una G652 pero minimizando dispersión por radiación, estopermite colocarse en patch cords para interconectar tarjetas donde serequiere doblar pronunciadamente)

Entre otras

Cero = λ0 = 850nm

Uno = λ1 = 1310nm

Dos = λ2 = 1550nm

Tres = λ3 = 1625nm

A mayor longitud de onda mayor alcance, menos atenuación por kilómetro, y más directivo el patrón de radiación.

Primer letra indica (haul)Primer Número indica el nivel de STM-nSegundo número indica la ventana de longitud de ondaSiempre fibra SMFEJEMPLOS:I.1 Intraoffice, STM-1, 1310nmI.4 Intraoffice, STM-4,1310nmI.4 Intraoffice, STM-4,1310nmS.1.1 Short haul, STM-1, 1310nmS.4.1 Short haul, STM-4, 1310nmL.1.1 Long haul, STM-1, 1310nmL.1.2 Long haul, STM-1, 1550nmL.4.1 Long haul, STM-4, 1310nmL.4.2 Long haul, STM-4, 1550nmL.16.1 Long haul, STM-16, 1310nmL.16.2 Long haul, STM-16, 1550nmL.64.1 Long haul, STM-64, 1310nmL.64.2 Long haul, STM-64, 1550nmL.64.3 Long haul, STM-64, 1625nm

Primer palabra indica (Bit rate en Mbps)Todas son Base por que entregan Baseband hacia dentroLas últimas letras o números indican la línea de transmisión y por consiguiente el alcance.EJEMPLOS:1000 BASE Sx1000 BASE Lx1000 BASE Lx1000 BASE Zx10000 BASE Sx10000 BASE Lx

1000 Implica 1000Mbps= 1Gbps y 10000 implica 10000Mbps= 10GbpsSx implica láser de 850nm por lo cual se recomienda fibra MMFLX implica láser de 1310nm por lo cual se recomienda fibra SMFZX implica láser de 1550nm por lo cual se recomienda fibra SMF para enlaces de 50-70 km

SFP SMALL FORM-FACTOR PLUGGABLESTM1-4-16 ó 1000BASESx-LX-ZxCwdm 4Gbps

XFP X FORM FACTOR PLUGGABLE10Gbps (SDH ó Etheó CWDM)

Microsoft Office Microsoft Office

Excel Worksheet

Potencia en sistemas de comunicaciones de fibra óptica por estándar debe darse en dBm que implica referenciado al miliwatt

P(dBm) = 10log(Potencia medida watts/ 0.001 watts) = 10log (potenciamedida en mw) es decir sólo su valor numérico.

-9dBm=0.125mw-6dBm=0.25mw-3dBm= 0.5mw0dBm = 1mw+3dBm=2mw+6dBm=4mw+9dBm=8mw

Y para calcular los dBm en mw sería P(mw) = 10^(P[dBm]/10)

JM 1picowatts=10log(1x10-12/1x10-3)=-90dBmLeo 230 microwatts =0.230mw=-6.38dBmJohn 506 microwatts=0.506miliwatts=-2.95dBmAlex 178 microwatts =0.178mw=-7.49dBmCarlos 23miliwatts =13.61dBm

Raúl +28dBm =630.95mwIssac+5dBm = 3.16mwHugo 0dBm = 1mwHugo 0dBm = 1mwHugo -8dBm = 0.158mwArturo-17dBm =0.019mwLaura -34dBm=0.398microwEdgar-37dBm=0.199microw

Carlos-51dBm=7.9x10-6 mw=7.9nwRaúl -77dBm=1.99x10-8 mw =19.9pwJohn-97dBm=1.99x10-10 mw= 0.199picowatts

En un enlace como el de la figura que se muestra a continuación y quetiene una separación entre transmisor y receptor de 35Km donde secolocó una fibra óptica que tiene como característica una atenuación de0.2 dB/Km a la longitud de onda de operación y un fotodetector en elsitio B con una sensibilidad de -34dBm, determine lo siguiente:

•Calcular la potencia de recepción en el fotodetector en el sitio B en dBm•Calcular la potencia de recepción en el fotodetector en el sitio B en dBm

•Mencione si el fotodetector va a ser capaz de decodificar la informaciónsin bits erróneos y si cumple con lo que pide el cliente (mínimo 10dB demargen en el receptor con respecto al umbral) explique y justifique susresultados.

Par de conectores

Par de Conectore

s

CurvaturaEmpalme de fusión

Pt = 1mWPt = 1mW

Par de Conectore

s

Empalme

mecanico

Rx

Site

B

0.5dB

0.1dB

0.6dB

3.3dB

0.45dB

0.5dB

PTx= 10LOG(1)=0dBm Lf.o=(0.2dB/km)(35km)=7dB

Prx =0dBm-7dB-0.5dB-0.1dB-0.6dB-3.3dB-0.45dB-0.5dB= -12.45dBm

Si decodifica la información sin errores porque -12.45dBm es más que -34dBm que se tienen de sensibilidad y si cumple con el que -34dBm que se tienen de sensibilidad y si cumple con el margen de 10 dB porque -12.45dBm es más que -24dBm