Curso de Instalación de Redes FTTH en el Instituto Tartanga

El Centro Integrado de Formación Profesional Tartanga (CIFP Tartanga) participa en el programa Hobetuz (Fundación Vasca para la Formación Profesional Continua) ofreciendo diversos cursos de formación y entre ellos, en la convocatoria del presente curso 2016/17 hemos comenzado a impartir recientemente un curso dedicado en exclusiva a la Instalación de redes FTTH. En este curso se está estudiando tanto de forma teórica como práctica los diversos aspectos que intervienen en una instalación de FTTH y con dicha formación se pretende cumplir los siguientes objetivos:

• Conocer las ventajas de las redes FTTH respecto de otras tecnologías actuales
• Identificar las principales características de las redes FTTH
• Conocer los principales aspectos de diseño de una red FTTH
• Conocer las características de las fibras ópticas monomodo utilizadas en redes FTTH
• Identificar los elementos que intervienen en una red FTTH desde el operador hasta el usuario: OLT, ROM, Registros, CTO, ONT, Roseta óptica, Modem GPON, Router, etc
• Realizar un diseño básico de una red FTTH
• Realizar el montaje práctico de una caja de terminación óptica (ONT)
• Comprobar el estado de una CTO
•  Realizar el montaje de una roseta óptica

En este curso de instalación de redes FTTH se está utilizando el equipamiento de fibra óptica disponible en el CIFP Tartanga y además se ha solicitado equipamiento de FTTH a diversas empresas instaladoras, de tal forma que los alumnos puedan manejar materiales homologados por los principales operadores de FTTH. Además, el ingeniero de telecomunicaciones y profesor encargado de la formación en dicho curso, D. Vicente Llarena, ha procedido a la construcción de diversos paneles didácticos en los que se reproduce una instalación FTTH desde la OLT del operador hasta la roseta óptica del cliente. En las siguientes fotografías se muestran diversos momentos del curso, materiales y equipamiento utilizados y los mencionados paneles didácticos de instalaciones FTTH:

 Panel didáctico con los diversos elementos que integran una red FTTH

El profesor Vicente Llarena en un momento de la impartición del curso

Paneles didácticos con CTO´s de exterior y CTO´s de interior

 Mangueras de fibras ópticas homologadas para operadores de FTTH

Manguera de fibras homologada para el operador Movistar

Manguera de fibras ópticas homologada para el operador Orange

Cable de fibra óptica de Telnet RI  con un diseño especial para conductos saturados y utilizado por el operador Movistar en sus instalaciones de FTTH

Caja de derivación con 8 salidas ópticas en conector SC/APC

Caja de derivación con 8 salidas ópticas en conector SC/APC

Alumnos del cursillo realizando diversas prácticas de fusionado de fibras ópticas

Corte de fibra óptica 

Preparación de la roseta óptica y comprobación mediante una fuente de luz

Una instalación de red FTTH puede tener una longitud típica de varios kilómetros de fibra óptica y contener varias cajas de empalme además de la caja donde está situado el divisor o splitter 1:4 y de la CTO donde habitualmente existe un divisor 1:16. La comprobación de esta compleja instalación se realiza mediante un medidor de pérdidas de potencia óptica (OLTS) el cual nos indicará si la atenuación total está dentro de los límites previstos o no.

Elementos que introducen atenuación en un enlace FTTH (Telnet ri)

Cuando la atenuación es superior a la calculada en el denominado “presupuesto de pérdidas de potencia óptica”, es necesario determinar con precisión el lugar donde se está produciendo esa atenuación excesiva y para ello, el OLTS o Medidor de Pérdidas de Potencia Óptica no es el instrumento adecuado, sino el OTDR (Optical Time Domain Reflectometer). Este aparato nos permite medir la atenuación total a lo largo del enlace FTTH y también la atenuación particular de cada elemento del mismo. Un OTDR es un instrumento de medición fundamental en la instalación y comprobación de redes FTTH y por ello, el Instituto Tartanga ha alquilado uno de ellos a la empresa CABELEC para su utilización durante este curso de Instalación de redes FTTH.

Cabelec, una de las empresas con las que colabora el CIFP Tartanga

OTDR modelo AFL M210 

Configuración inicial del OTDR: Longitudes de onda de prueba y bobinas de lanzamiento y final para evitar las “zonas muertas” del OTDR

 Configuración inicial del OTDR: Índice de refracción de la fibra óptica a las longitudes de onda de medida y valor estimado de Retrodispersión 

Utilización práctica del OTDR durante el cursillo

Un OTDR basa su funcionamiento en la emisión de un pulso de luz láser muy estrecho (desde 10 ns hasta 10 microsegundos en el caso del AFL M210)  a lo largo de la fibra y en la observación posterior de la luz reflejada en la misma debida fundamentalmente al efecto conocido como dispersión de Rayleigh y también debido a otros efectos como reflexiones por cambios locales del índice de refracción, variaciones del diámetro modal y reflexiones de Fresnel producidas cuando la luz pasa de un medio óptico a otro de índice de refracción distinto, como es el caso de los conectores ópticos. La cantidad de luz que es captada hacia atrás debido al efecto de dispersión de Rayleigh es muy pequeña, del orden de una parte por millón de la luz incidente (< -79 dB), y por eso los OTDR son aparatos muy sofisticados, con un sistema de detección de luz extremadamente estable y preciso. 

Efectos que producen un retroceso de parte de la luz  inyectada en una fibra óptica (Corning)

El OTDR una vez emitido el pulso de luz va midiendo a lo largo del tiempo la luz reflejada en la fibra y de esta forma, conociendo el índice de refracción en la fibra y por lo tanto, conociendo la velocidad de la luz en la fibra, es capaz de establecer con precisión la posición en el enlace de fibra óptica de cada “evento” reflexivo. Cada uno de estos eventos tiene una “huella” particular en el trazado del OTDR y un técnico experto podrá determinar cual de ellos corresponde a una fusión, a un conector, a una atenuación debida a un radio de curvatura incorrecto o a una rotura de la  propia fibra.Distintos eventos que pueden ser observados en una traza de OTDR (Anritsu)

Como se observa en la imagen anterior, los eventos reflexivos tienen una “huella” en la traza totalmente distinta a los eventos no reflexivos. Un evento reflexivo corresponde habitualmente a un conector de fibra óptica y un evento no reflexivo corresponde a un empalme por fusión. De la misma forma, la pendiente de la traza nos va indicando la atenuación a lo largo de la fibra, ya que después de todo esta atenuación es también un evento no reflexivo continuo. Un OTDR también nos mostrará con precisión el final de la fibra o en caso de rotura de la misma, el punto de fallo. En ambos casos aparecerá un evento reflexivo mucho más intenso que el debido a un simple conector.

Traza característica en el fin de una fibra (Anritsu)

Todos los OTDR disponen de unos cursores de medida que permiten medir con precisión las pérdidas de atenuación detectadas a lo largo del enlace óptico. Para ello solo es necesario colocar el primero de los cursores al comienzo del evento deseado y colocar el segundo cursor al final de dicho evento. El OTDR automáticamente nos mostrará en pantalla la atenuación o pérdidas de inserción (IL = Insertion Loss)  entre ambos cursores.

Medida de pérdidas de inserción (IL) con la utilización de los cursores del OTDR

Todas estas medidas del OTDR requieren en cualquier caso un ajuste inicial preciso del aparato, ya que en caso contrario el resultado mostrado en pantalla puede ser confuso o incluso puede que el OTDR no sea capaz de detectar los eventos que estamos buscando. Los parámetros más importantes de ajuste son la longitud del enlace óptico a medir (Range), el ancho del pulso láser producido por el OTDR (Pulse width) y el tiempo durante el cual se realizarán múltiples medidas antes de que el OTDR presente los resultados en pantalla (Averages -Time)

Resultados en pantalla en función de la longitud de enlace seleccionado

Como se muestra en la imagen anterior, si seleccionamos una longitud de enlace demasiado corta no veremos aquellos eventos que están mas lejos de la longitud seleccionada. Si por el contrario seleccionamos una longitud de enlace demasiado larga, todos los eventos estarán “comprimidos” en la zona izquierda de la pantalla y no serán claramente visibles. En este último caso tampoco bastará con hacer un zoom de esa zona de la pantalla, ya que realmente habrá insuficientes puntos de muestreo para mostrar una imagen clara y detallada. El fabricante del OTDR AFL M210 recomienda seleccionar una longitud de entre 1,5 y 2 veces la longitud del enlace óptico a medir

Resultados en pantalla en función del ancho del pulso láser utilizado

En el caso del ancho del pulso láser, si seleccionamos un pulso demasiado estrecho, la energía luminosa que estaremos enviando hacia la fibra será demasiado pequeña y las reflexiones recibidas por el OTDR debidas a la dispersión de Rayleight, reflexiones de Fresnel u otras, serán demasiado pequeñas para medirlas con nitidez, pudiendo estar incluso por debajo de los límites de medida del aparato. La consecuencia es la mostrada en la figura anterior: la traza y los eventos detectados “desaparecen” dentro del nivel de ruido del propio aparato. Por el contrario, si el pulso de luz láser es demasiado amplio, los eventos producirán una fuerte reflexión de luz hacia el OTDR provocando la saturación de su detector óptico. Esto hace que el OTDR se quede prácticamente “ciego” durante un determinado tiempo, perdiendo en ese intervalo la capacidad para detectar nuevos eventos.

Resultados en pantalla en función del tiempo durante el cual se realizan medidas

 Por último, es necesario seleccionar el tiempo de medida antes de que el OTDR muestre el resultado en pantalla. Contrariamente a lo que se pudiera pensar a simple vista, el OTDR no envía un solo pulso de luz láser para realizar la traza del enlace óptico sino que en realidad, debido a la propia incertidumbre del proceso de medida, para asegurar una mayor precisión, la traza mostrada en pantalla corresponde a la media de cientos o miles de medidas. Si seleccionamos un tiempo de medida corto (pocas medidas para hacer la media), la traza final aparecerá rápidamente en pantalla, pero tendrá un “ruido” notable a lo largo de la longitud de la misma, ya que desde un valor a otro valor contiguo, la variación puede ser notoria. Si seleccionamos un tiempo suficiente, la traza será correcta ya que al hacer la media entre un conjunto elevado de medidas, no se producirán saltos importantes entre valores contiguos. Lógicamente, si seleccionamos un tiempo demasiado largo, la traza obtenida también será correcta, pero habremos perdido un tiempo innecesario para ello. El OTDR AFL M210 permite seleccionar tiempos de medida de 5, 10, 30, 60, 90 y 180 segundos

En cualquier caso, una vez que se disponga de la experiencia suficiente en el manejo de un OTDR, se podrán obtener trazas de enlaces ópticos donde se podrán identificar con precisión los conectores, las fusiones, los doblados excesivos de la fibra y el final de la propia fibra o una rotura de la misma, tal y como se muestra en la siguiente imagen

Ejemplo de traza de OTDR con eventos de conectores, fusiones, curvaturas y fin de fibra

Por último, en el caso concreto de las redes FTTH, un OTDR también nos permitirá detectar y comprobar el correcto funcionamiento de los splitters ópticos. Las medidas con el OTDR se pueden realizar en ambos sentidos, OLT hacia ONT y ONT hacia OLT, pero los resultados obtenidos serán muy diferentes. Cuando la medida se realiza en el sentido de bajada o downstream (OLT hacia ONT) el resultado será algo parecido al mostrado en la siguiente traza:

Traza en el sentido downstream.  La zona marcada corresponde al splitter 

En el sentido downstream el OTDR suma la luz recibida por dispersión de Rayleight de todas las salidas ópticas del splitter. El resultado es que el OTDR no puede ver un evento de una salida óptica en particular, como una fusión, un conector o unas pérdidas por exceso de curvatura, a menos que exista una documentación detallada de la posición de dichos eventos. En la siguiente figura tenemos un evento a observar en la rama 3 del splitter óptico. Si hacemos la medida con el OTDR en sentido downstream la traza obtenida no mostrará dicho evento

Un evento en la rama 3 del splitter pasará inadvertido para el OTDR

Traza real correspondiente a un splitter en el sentido downstream

Por el contrario, si realizamos la medida en el sentido ascendente o upstream (ONT hacia OLT) la traza obtenida será mucho más clara y el evento anterior en la rama 3 del splitter se detectará sin dificultad, ya que aparecerá en la traza antes del propio splitter óptico

En sentido ascendente un evento en la rama 3 del splitter si aparecerá en la traza

Traza real correspondiente a un splitter en el sentido upstream

 (Trazas anteriores del splitter e información técnica obtenida de:  www.foa.org)

Las trazas mostradas anteriormente son solo ejemplos de lo que un OTDR puede visualizar en el diagnóstico de una red FTTH, trazas que un técnico instalador debe de saber interpretar con precisión. Por nuestra parte solo podemos decir que a pesar de la dificultad inicial que presenta el manejo de un OTDR, una vez que se entiende su funcionamiento se convierte en un instrumento extremadamente preciso y versátil en el diagnóstico de redes FTTH y en general de cualquier enlace de fibra óptica. La experiencia ha sido, sin duda, muy satisfactoria y esperamos repetirla en posteriores cursillos. 

Nota técnica: Aunque la instalación de pruebas sea de tipo didáctico, recomendamos la utilización de bobinas de fibra de varios cientos de metros o incluso kilómetros entre la simulación del OLT, el divisor 1:4 y el divisor 1:16 situado en la CTO.  Hemos comprobado, como no podía ser de otra manera, que con tendidos cortos la atenuación en la fibra es muy pequeña y las trazas obtenida son prácticamente horizontales, muy diferentes de las imágenes de trazas tan contundentes y claras que aparecen en los diversos documentos técnicos que pueden ser consultados en internet.