Departamento Técnico Rohde & Schwarz

En las primeras instalaciones de fibra óptica sólo se tenía en cuenta las medidas de pérdida de atenuación y/o pérdidas de retorno para certificar los enlaces. Se consideraba el enlace de fibra óptica como un medio de transmisión con ancho de banda infinito. Asegurando que los parámetros anteriores no excedieran los límites permitidos, cualquier señal podría ser transmitida por la fibra, independientemente de la velocidad de modulación.
Esta situación se mantuvo hasta sistemas de 2,5 Gbit/s. Sin embargo, cuando comenzaron a aparecer sistemas a 10 Gbit/s y mayores, se encontraron efectos que no eran apreciables a velocidades de transmisión de 2,5 Gbit/s. El ancho de banda de las fibras ópticas resultó no ser infinito, a pesar de seguir siendo el medio de transmisión más rápido disponible.
Los efectos de dispersión pusieron límites a las velocidades de transmisión alcanzables en los enlaces de fibra óptica. A velocidades de transmisión por encima de los 10 Gbit/s, los efectos de dispersión cromática (CD: Chromatic Dispersion) y dispersión por modos de polarización (PMD: Polarization Mode Dispersion) hicieron que los operadores tuvieran que replantear y volver a verificar los enlaces de fibra óptica para poder transmitir a estas velocidades.
Las consecuencias de los dos efectos anteriores son las mismas: producen una deformación y un ensanchamiento de los pulsos transmitidos. Al ensancharse los pulsos puede ocurrir que el receptor no pueda distinguir si se trata de un cero o un uno, o lo que es peor, que lo interprete erróneamente elevando la tasa de error permitida. El aumento de la velocidad implica que se reduzca la duración y la separación de los pulsos, esto hace que los sistemas sean más sensibles a la deformación.
Si bien las consecuencias de CD y PMD son las mismas, sus orígenes son diferentes.
El CD se origina por el hecho que la velocidad de propagación de la luz dentro de una fibra es diferente para las distintas longitudes de onda, ya que el índice de refracción es diferente para cada una de ellas. Como consecuencia, los pulsos de luz se van ensanchando a medida que pasan por la fibra, porque cada componente de la señal llega al receptor en tiempos diferentes.
La dispersión cromática aumenta en relación cuadrática con la velocidad de transmisión. Por lo tanto, cuando pasamos de 2,5Gbit/s a 10 Gbit/s, los efectos de la dispersión cromática no aumentan por un factor de 4 si no por 16!!!
A pesar del rápido incremento de este efecto con la velocidad de transmisión, tiene dos características que lo hacen menos temible a los operadores: es bastante predecible y es posible encontrar métodos para compensarlo. Por lo tanto, midiendo la dispersión cromática en los enlaces existentes, es posible realizar modificaciones para compensar sus efectos.

Normalmente, la mayoría de las fibras monomodo instaladas tienen una dispersión cromática positiva. Esto significa que cuanto mayor sea la longitud de onda, menor será su velocidad de propagación en la fibra. Variando los perfiles de los índices de refracción del núcleo y el recubrimiento de la fibra, puede obtenerse una fibra con una dispersión cromática negativa. Alternado tramos de fibra con dispersión positiva y negativa puede conseguirse una compensación de la dispersión cromática. Sin embargo, una compensación exacta en cada una de las longitudes de onda es prácticamente imposible, ya que la fibra de compensación debería seguir perfectamente el perfil de variación de la dispersión de la fibra original a cada longitud de onda. Además, normalmente este tipo de fibra introduce una atenuación relativamente elevada.
El segundo efecto mencionado es el PMD (Polarization Mode Dispersion). Es sabido que la luz se propaga con distintos estados de polarización. Puede asumirse que dichos estados son ortogonales entre sí, aunque, de hecho, estos estados van cambiando en cada punto de la fibra. Si el núcleo de la fibra fuera perfectamente circular e isotópica, todos los estados de polarización viajarían a la misma velocidad. Pero en las fibras reales, el núcleo no es perfectamente circular, ni perfectamente isotópico. Incluso, la geometría se ve afectada por vibraciones mecánicas, temperatura, alteraciones debidas al viento en instalaciones aéreas, etc.
Hasta mediados de los ‘90 no se había tenido en consideración los efectos de PMD, por lo cual existe una gran cantidad de fibra óptica instalada con altos niveles de PMD. Como en el momento de ser instalada no se tomaba en consideración este efecto, no se sabe que tramos contienen altos o bajos niveles de PMD. Lo que está claro es que si se pretende utilizar enlaces para altas velocidades, es necesario realizar mediciones previas en los mismos para asegurar niveles de PMD aceptables para estas velocidades.
Otra característica del PMD, que lo hace más temible para los operadores, es que es aleatorio. Un mismo enlace puede presentar grandes variaciones de PMD al ser medido en diferentes momentos. Eso implica que es necesario medir un mismo enlace a lo largo del tiempo y en distintas condiciones ambientales para obtener valores medios, mínimos y máximos de PMD.
La naturaleza aleatoria del PMD hace que sea difícil de compensar. Además, los efectos del PMD son diferentes y no están correlacionados a distintas longitudes de onda. Esto hace que en sistemas DWDM, se tendría que compensar el PMD a cada longitud de onda, lo que hace que sea impracticable técnica y económicamente.
Ante esta situación, EXFO ha diseñado una solución para las medidas tanto de CD como PMD. Dentro de su plataforma FTB-400 es posible incluir el FTB-5800 para medidas de CD y el FTB-5500B para PMD. Una única fuente láser, FLS-5800, proporciona la energía necesaria para realizar las medidas en las bandas C o C+L.
El sistema es portátil, satisfaciendo las necesidades de medida en campo, permitiendo la configuración de los parámetros relevantes que determinan si el enlace pasa o no pasa, en función de la velocidad a la que se pretende utilizar. Esto facilita la tarea del personal de campo para certificar o no los enlaces.
Las mediciones realizadas pueden ser almacenadas en el equipo y se provee de las herramientas de análisis y posprocesamiento, tanto dentro del mismo equipo como la posibilidad de descarga a un PC.
Para medidas de PMD, el FTB-5500B permite la programación a intervalos de tiempo definidos por el usuario, con el fin de recoger las medidas a lo largo del tiempo y con distintas condiciones ambientales. El equipo ofrece los valores máximos, mínimos y promedio de las medidas realizadas.
La portabilidad y su facilidad de manejo no afectan la precisión de los equipos. La importancia de estos enlaces requieren que se utilice instrumentos que proporcionen exactitud en las medidas.
El nuevo método interferométrico implementado en el FTB-5500B cumple con la normativa FOTP-124A del TIA (una revisión de la anterior FOTP-124) y con las especificaciones próximas a publicarse por el IEC (IEC-61280 e IEC-61282). Este nuevo método interferométrico, conocido como GINTY (General Interferometric Analysis), en contraposición con el TINTY (Traditional Interferometric Analysis) método que sólo es válido en determinadas condiciones, que muchas veces no se encuentran en la práctica.
El cumplimiento con estas últimas especificaciones asegura que el método implementado es válido para realizar medidas en enlaces aéreos, y en enlaces donde se hayan intercalado amplificadores EDFA, sin necesidad de interrumpir los enlaces para realizar las medidas.