Optical Time Domain Reflectometer (OTDR)

Presentación del tema: "Optical Time Domain Reflectometer (OTDR)"— Transcripción de la presentación:

1 Optical Time Domain Reflectometer (OTDR)
Ricardo Mediavilla, Ph.D., P.E. febrero 2019

2 Contenido Introducción Principio de operación Pruebas usando el OTDR
Primer paso: definir los parámetros Segundo paso: seleccionar el modo de operación Prueba: medir atenuación entre dos puntos Referencias

3 Introducción Este módulo presenta conceptos básicos sobre la teoría y el funcionamiento de un OTDR. El material presentado está basado en el PC Simulator For Optical Time Domain Reflectometer (OTDR) desarrollado por el Fiber Optic Association, y distribuido gratuitatmente a través de la página de Internet

4 Principio de Operación
OTDR = Optical Time Domain Reflectometer Un OTDR inyecta una serie de pulsos ópticos en la fibra sometida a prueba. También extrae, desde el mismo extremo de la fibra, la luz que se dispersa o se refleja desde todos los puntos a lo largo de la fibra. Dado que es posible calibrar la velocidad del pulso a medida que pasa por la fibra con el índice de refracción del vidrio en el core de la fibra, el OTDR puede correlacionar lo que ve en la luz retrodispersada con una ubicación real en la fibra. Por lo tanto, puede crear una visualización de la cantidad de luz retrodispersada en cualquier punto de la fibra a lo largo de su longitud. La potencia de los pulsos que han regresado se mide e integra en función del tiempo y se representa en función de la posición a lo largo de la fibra.

5 Principio de Operación
OTDR = Optical Time Domain Reflectometer OTDR utiliza la luz retrodispersada para realizar sus mediciones. Puede medir continuamente el nivel de potencia devuelto y, por lo tanto, deducir las pérdidas encontradas en la fibra. Cualquier pérdida adicional, como conectores y empalmes de fusión, tiene el efecto de reducir repentinamente la potencia transmitida en la fibra y, por lo tanto, causar un cambio correspondiente en la potencia de retrodispersión. La posición y el grado de las pérdidas se pueden determinar. En cualquier momento, la luz que ve el OTDR es la luz dispersada por el pulso que pasa a través de una región de la fibra.

6 Principio de Operación
Los OTDRs se utilizan siempre con un cable de lanzamiento y pueden utilizar un cable de recepción. El cable de lanzamiento, a veces también llamado "supresor de pulso", permite que el OTDR se estabilice después de que el pulso de prueba es enviado a la fibra, y proporciona un conector de referencia para el primer conector en el cable bajo prueba para determinar su pérdida. Se puede utilizar un cable de recepción en el extremo posterior para permitir las mediciones del conector en el otro extremo del cable bajo prueba también. OTDR = Optical Time Domain Reflectometer

7 Pruebas Usando el OTDR Atenuación de la Fibra
En la pantalla del OTDR colocamos dos marcadores a la mayor distancia posible, para obtener mejor resolución, pero cubriendo una región lineal que nos permita observar una pendiente constante. La pendiente de la línea en pérdidas en decibeles dividido por la distancia en kilómetros nos da el factor de atenuación a para la fibra óptica.

8 Pruebas Usando el OTDR Pérdidas por Empalmes
Se colocan los marcadores cerca del empalme a medir, teniendo cada uno aproximadamente la misma distancia desde el centro del empalme. El OTDR calculará la pérdida de dB entre los dos marcadores, lo que le dará una lectura de pérdida en dB.

9 Pruebas Usando el OTDR Pérdidas por Reflejos
Las mediciones de la pérdida del conector o los empalmes con alguna reflectancia se verán muy similares, excepto que se verá un pico en el conector, causado por la reflexión trasera del conector. La gráfica muestra el reflejo y la pérdida de potencia causada por un conector.

10 Pruebas Usando el OTDR Interpretación de Resultados

11 Primer Paso: Definir los Parámetros

12 Primer Paso: Definir los Parámetros
Hay que seleccionar el largo de onda aplicable a la prueba: MM 850 nm = multimodo a 850 nm MM 1300 nm = multimodo a 1300 nm SM 1310 = single mode 1310 nm SM 1550 = single mode 1550 nm

13 Primer Paso: Definir los Parámetros
Hay que seleccionar el backscatter coefficient: (valores típicos) -81 dB para SM a 1550 nm -80 dB para SM a 1310 nm -75 dB para MM a 1300 nm -72 dB para MM a 850 nm

14 Primer Paso: Definir los Parámetros
Los valores típicos del índice de refracción son los siguientes: para SM a 1550 nm para SM a 1310 nm para MM a 1300 nm para MM a 850 nm Para un valor más preciso del índice de refracción de la fibra hay que contactar al fabricante.

15 Primer Paso: Definir los Parámetros
El rango de distancia a ser seleccionado por el usuario deberá exceder el largo de la fibra a ser probada. Los valores típicos, en km, son: 2, 5, 10, 20, 40, 80, 120, 160 y 240 Si la longitud de la fibra bajo prueba es igual o ligeramente superior a 2/3 del rango de distancia (Lmax), esto puede conducir a pequeñas distorsiones de atenuación. Las apariciones de pulsos dispersos falsos en la parte lisa del trazo de la fibra se llaman “Fantasmas.” Aumentar el valor Máximo ayudará a evitar los “Fantasmas”.

16 Primer Paso: Definir los Parámetros
El “Section begin – L1” define la localización del marcador izquierdo a ser utilizado por el usuario. El “Section end – L2” define la localización del marcador derecho a ser utilizado por el usuario.

17 Primer Paso: Definir los Parámetros

18 Primer Paso: Definir los Parámetros
La resolución define la separación en metros entre los puntos muestreados.

19 Primer Paso: Definir los Parámetros
Bajo “Pulse width – Tp” el usuario puede seleccionar el ancho de los pulsos a inyectar en la fibra. Mientras más anchos los pulsos, es posible detector un mayor número de anomalías, pero el precio a pagar es que se pierde resolución en cuanto a la localización de las anomalías. Los pulsos más cortos se utilizan para distancias más cortas y una resolución más alta. Se requieren anchos de pulso más largos para tramos de fibra más largos. El ancho de pulso permitido está determinado por el rango de distancia - Lmax.

20 Primer Paso: Definir los Parámetros
El parámetro “Number of averages – 4096*Nav” define el número de promedios de trazos permitidos cuando el OTDR está en el modo "RUN". Nav se puede establecer en cualquiera de los siguientes valores: Nav = 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024 Al promediar las lecturas se filtra gran parte del ruido, pero las lecturas toman más tiempo en ser recopiladas. La configuración de parámetros siempre termina siendo un compromiso razonable.

21 Primer Paso: Definir los Parámetros
Usando el parámetro “Average Time” el usuario también tiene la opción de establecer el rango de tiempo que le gustaría para una medición particular.

22 Primer Paso: Definir los Parámetros
El “Trace refresh time” define la frecuencia de actualización de la pantalla cuando el OTDR está en modo "Ejecutar" o "Tiempo real". Las opciones son: 0.2, 0.5, 1.0, 2.0 segundos.

23 Primer Paso: Definir los Parámetros
El menú de parámetros contiene los valores de umbral que el OTDR compara con los valores de rastreo reales cuando se opera en el modo de Análisis de rastreo automático. Estos valores son ingresados ​​por el operador OTDR y se usan para comparar los valores de medición esperados con los valores de medición reales. Los valores de medición se muestran en la tabla de eventos y, si no se cumplen los parámetros esperados, los resultados se indicarán con un asterisco "*". “Event Loss (LT)” es el valor de umbral máximo de atenuación expresado en dB en un evento.

24 Primer Paso: Definir los Parámetros
“Reflectance - RT” es el valor de umbral máximo del coeficiente de reflección en dB. “End-of-Fiber - ET” es el valor máximo de atenuación en dB de cualquier evento. Una vez que se excede este valor de umbral, el análisis de rastreo automático determina que esta posición es el final de la fibra y todos los eventos subsiguientes son ignorados.

25 Primer Paso: Definir los Parámetros
Potencia de los pulsos a emitir – A mayor potencia, es posible examinar un tramo más largo de fibra, siempre y cuando el receptor del OTDR no se sature.

26 Primer Paso: Definir los Parámetros
“Fiber loss – CT” es el valor máximo del coeficiente de atenuación para una sección de fibra en dB/km. Si se excede el umbral, el valor del coeficiente se marcará con un asterisco "*" en la tabla de marcas. Esto no puede interpretarse como una certificación, ya que las verdaderas pérdidas por atenuación, de acuerdo con los estándares (EIA / TIA) sólo están determinadas por un medidor de potencia y una fuente.

27 Primer Paso: Definir los Parámetros
Valores típicos para las pérdidas a lo largo de la fibra: 0.25 dB/km para SM a 1550 nm 0.4 dB/km para SM a 1310 nm 1.0 dB/km para MM a 1300 nm 2.0 dB/km para MM a 850 nm

28 Primer Paso: Definir los Parámetros

29 Segundo Paso: Seleccionar Modo de Operación
El modo de medición "en tiempo real" es útil cuando el técnico está ajustando dos fibras, es decir, al empalmar o ajustar un enlace de fibra óptica. El técnico puede ver la pérdida durante la alineación de dos fibras.

30 Segundo Paso: Seleccionar Modo de Operación
El modo de medición con promedio está diseñado para medir y analizar todos los parámetros del cable de fibra óptica. Al usar esta función, el contador de promedio de medición se muestra en la parte inferior de la pantalla principal.

31 Prueba: Medir Atenuación entre Dos Puntos
Los valores medidos se muestran en la parte inferior de la pantalla en el panel de información. Los valores medidos se basan en la posición del marcador de la izquierda (L) y del marcador de la derecha (R) en la pantalla de seguimiento. El campo dB en el panel de información muestra la atenuación entre los marcadores de la mano izquierda y derecha, mientras que el campo dB / km muestra el coeficiente de atenuación.

32 Prueba: Medir Atenuación entre Dos Puntos Usando Método Aproximado
La medición de atenuación por modo de aproximación se utiliza para medir las secciones "sin evento" del enlace de fibra óptica. Este modo aumenta la precisión de la medición de atenuación entre los dos marcadores mediante el uso de una línea recta seleccionada usando el método de least squares para aproximar la medición.

33 Pruebas Usando el OTDR Parámetros Controlados por el Usuario
El usuario normalmente puede controlar los siguientes parámetros: Linearización – Para reducir los efectos del ruido el usuario puede configurar el OTDR para que éste linearize el trazo, esto es, que el OTDR dibuje la línea que minimize el cuadrado del error entre las lecturas tomadas y la línea dibujada.

34 Pruebas Usando el OTDR Comparación de Trazos
Razones por las que en ocasiones es conveniente comparar dos trazos: Comparar el comportamiento de la fibra a distintos largos de onda. Comparar varias fibras en el mismo cable para ver si son diferentes. Trazos tomados en diferentes momentos para ver si las propiedades del cable ha cambiado. En diferentes longitudes de onda, ya que la fibra es más sensible al estrés en longitudes de onda más largas, para así encontrar puntos de estrés causados ​​por la instalación. En diferentes anchos de pulso para decidir qué configuración proporciona el mejor compromiso entre el ruido y la resolución, o para encontrar eventos perdidos con anchos de pulso que resultaron ser demasiado amplios.

35 Pruebas Usando el OTDR Ejemplo de Comparación de Trazos
Los dos trazos se toman del mismo cable de fibra multimodo en diferentes longitudes de onda de prueba. La principal diferencia en la pendiente de los trazos muestra el coeficiente de atenuación diferente de la fibra. La línea azul (arriba) representa el coeficiente de atenuación del cable a 1300 nm, la línea verde (abajo) representa el mismo cable medido a 850 nm. También hay una diferencia notable en la reflectancia en el empalme. Las variaciones en la reflectancia debidas a la diferencia de longitud de onda no son inusuales.

36 Pruebas Usando el OTDR Ejemplo

37 Referencias The Fiber Optic Association, Inc., Optical Time Domain Reflectometer (OTDR), The Fiber Optic Association, Inc., Virtual Hands-On OTDR Testing, The Fiber Optic Association, Inc., PC Simulator For Optical Time Domain Reflectometer (OTDR), What Is OTDR and How Does It Work?,