FIBRA ÓPTICA Y CABLEADO ESTRUCTURADO Alumnos: Raúl Arancibia Christopher Córdova G.

Transcripción

1 FIBRA ÓPTICA Y CABLEADO ESTRUCTURADO Alumnos: Raúl Arancibia Christopher Córdova G.

2 Introducción 2

3 FIBRA ÓPTICA 3

4 Qué es? Un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz (láser o un LED) que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el interior de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total, en función de la ley de Snell. 4

5 5

6 Características La fibra óptica es una guía de ondas dieléctrica que opera a frecuencias ópticas. 6

7 Características Cada filamento consta de un núcleo central de plástico o cristal (óxido de silicio y germanio) con un alto índice de refracción, rodeado de una capa de un material similar con un índice de refracción ligeramente menor. Cuando la luz llega a una superficie que limita con un índice de refracción menor, se refleja en gran parte, cuanto mayor sea la diferencia de índices y mayor el ángulo de incidencia, se habla entonces de reflexión interna total. 7

8 REFLEXION Y LEY DE SNELL: Características 8

9 Tipos de transmisión Monomodo Multimodo escalonado Multimodo gradual 9

10 Monomodo Sólo se propaga un modo de luz. Diámetro del núcleo entre 8,3 a 10 micrómetro, diámetro cercano al haz de luz Su transmisión es casi paralela al eje de la fibra. Alcanza grandes distancias (hasta 400 km máximo, mediante un láser de alta intensidad) Transmisión a elevadas tasas de información (decenas de Gbit/s). Es la fibra que ofrece la mayor capacidad de transporte de información. Tiene una banda de paso del orden de los 100 GHz/km. Los mayores flujos se consiguen con esta fibra, pero también es la más compleja de implementar equipos más costosos 10

11 Multimodo escalonado Los haces de luz pueden circular por más de un modo o camino. No llegan todos a la vez. Una fibra puede tener más de mil modos de propagación de luz. Se usan para comunicaciones de corta distancia, menores a 2 km Simple de diseñar y económico. Índice de refracción superior, pero del mismo orden de magnitud, que el revestimiento 11

12 Multimodo gradual Banda de paso que llega hasta los 500MHz por kilómetro Índice de refracción no es constante, decrece cuando se desplaza del núcleo hacia la cubierta Menor dispersión modal Núcleo se constituye de distintos materiales 12

13 13

14 Ventajas Una banda de paso muy ancha, lo que permite flujos muy elevados (del orden del GHz). Pequeño tamaño, por lo tanto ocupa poco espacio. Gran flexibilidad, el radio de curvatura puede ser inferior a 1 cm, lo que facilita la instalación enormemente. Gran ligereza, el peso es del orden de algunos gramos por kilómetro, lo que resulta unas nueve veces menos que el de un cable convencional. Inmunidad total a las perturbaciones de origen electromagnético, lo que implica una calidad de transmisión muy buena, ya que la señal es inmune a las tormentas. Gran seguridad: la intrusión en una fibra óptica es fácilmente detectable por el debilitamiento de la energía lumínica en recepción, además, no radia nada, lo que es particularmente interesante para aplicaciones que requieren alto nivel de confidencialidad. No produce interferencias. 14

15 Insensibilidad a los parásitos, lo que es una propiedad principalmente utilizada en los medios industriales fuertemente perturbados (por ejemplo, en los túneles del metro). Esta propiedad también permite la coexistencia por los mismos conductos de cables ópticos no metálicos con los cables de energía eléctrica. Atenuación muy pequeña independiente de la frecuencia, lo que permite salvar distancias importantes sin elementos activos intermedios. Puede proporcionar comunicaciones hasta los 70 km. antes de que sea necesario regenerar la señal, además, puede extenderse a 150 km. utilizando amplificadores láser. Gran resistencia mecánica (resistencia a la tracción, lo que facilita la instalación). Resistencia al calor, frío, corrosión. Facilidad para localizar los cortes gracias a un proceso basado en la telemetría, lo que permite detectar rápidamente el lugar y posterior reparación de la avería, simplificando la labor de mantenimiento. Con un coste menor respecto al cobre. Ventajas 15

16 Desventajas La alta fragilidad de las fibras. Necesidad de usar transmisores y receptores más costosos. Los empalmes entre fibras son difíciles de realizar, especialmente en el campo, lo que dificulta las reparaciones en caso de ruptura del cable. No puede transmitir electricidad para alimentar repetidores intermedios. La necesidad de efectuar, en muchos casos, procesos de conversión eléctrica-óptica. La fibra óptica convencional no puede transmitir potencias elevadas. No existen memorias ópticas. La fibra óptica no transmite energía eléctrica, esto limita su aplicación donde el terminal de recepción debe ser energizado desde una línea eléctrica. La energía debe proveerse por conductores separados. Las moléculas de hidrógeno pueden difundirse en las fibras de silicio y producir cambios en la atenuación. El agua corroe la superficie del vidrio y resulta ser el mecanismo más importante para el envejecimiento de la fibra óptica. Incipiente normativa internacional sobre algunos aspectos referentes a los parámetros de los 16 componentes, calidad de la transmisión y pruebas.

17 Problemas en F.O Atenuación: A la pérdida de potencia a través del medio se conoce como Atenuación, es expresada en decibelios, con un valor positivo en db, es causada por distintos motivos, como la disminución en el ancho de banda del sistema, velocidad, eficiencia. La fibra de tipo multimodal, tiene mayor pérdida debido a que la onda luminosa se dispersa originada por las impurezas Dispersión: Propiedad física inherente de las fibras ópticas, que define el ancho de banda y la interferencia ínter simbólica (ISI) 17

18 Atenuación Pérdidas por absorción. Ocurre cuando las impurezas en la fibra absorben la luz, y esta se convierte en energía calorífica; las pérdidas normales van de 1 a 1000 db/km. Pérdida de Rayleigh. En el momento de la manufactura de la fibra, existe un momento donde no es líquida ni sólida y la tensión aplicada durante el enfriamiento puede provocar microscópicas irregularidades que se quedan permanentemente; cuando los rayos de luz pasan por la fibra, estos se difractan haciendo que la luz vaya en diferentes direcciones. Pérdidas por radiación. Estas pérdidas se presentan cuando la fibra sufre de dobleces, esto puede ocurrir en la instalación y variación en la trayectoria, cuando se presenta discontinuidad en el medio. Pérdidas por acoplamiento. Las pérdidas por acoplamiento se dan cuando existen uniones de fibra, se deben a problemas de alineamiento. 18

19 Atenuación 19

20 Dispersión Dispersión intermodal: también conocida como dispersión modal, es causada por la diferencia en los tiempos de propagación de los rayos de luz que toman diferentes trayectorias por una fibra. Este tipo de dispersión solo afecta a las fibras multimodo. Dispersión intramodal del material: esto es el resultado de las diferentes longitudes de onda de la luz que se propagan a distintas velocidades a través de un medio dado. Dispersión intramodal de la guía de onda: Es función del ancho de banda de la señal de información y la configuración de la guía generalmente es más pequeña que la dispersión anterior y por lo cual se puede despreciar. Dispersión cromática. Esta dispersión sólo se observa en las fibras tipo unimodal, ocurre cuando los rayos de luz emitidos por la fuente y se propagan sobre el medio, no llegan al extremo opuesto en el mismo tiempo; esto se puede solucionar cambiando el emisor fuente. 20

21 Dispersión 21

22 Cables 22

23 Conectores FC, que se usa en la transmisión de datos y en las telecomunicaciones. FDDI, se usa para redes de fibra óptica. LC y MT-Array que se utilizan en transmisiones de alta densidad de datos. SC y SC-Dúplex se utilizan para la transmisión de datos. ST o BFOC se usa en redes de edificios y en sistemas de seguridad. 23

24 24

25 25

26 Componentes del cableado estructurado Cableado horizontal. Cableado vertical. Sala de equipos. Rack de telecomunicaciones. Backbone de Campus. 26

27 Cableado Horizontal El cableado Horizontal es el cableado que se extiende desde el rack de comunicaciones hasta el lugar donde se encuentra la oficina sea PC o Teléfono. Al diseñar la estructura de un edificio es de vital importancia estudiar y se consideren todos los escenarios posible,en cuanto, a conexiones. Al momento de diseñar es de vital importancia crear la topología con un cierto margen,siempre pensando en el crecimiento del lugar en donde será implementado dicho proyecto. 27

28 El cableado horizontal se deberá diseñar para soportar diversas aplicaciones Comunicaciones de voz (teléfono). Comunicaciones de datos. Redes de área local. 28

29 El sistema de cableado horizontal incluye: A. Los cables de empalme de interconexión ( o puentes) que comprenden la terminación de conexión horizontal entre diferentes vías. B. Cable que se extiende desde la toma hasta el rack (Cable Horizontal). C. Toma de telecomunicaciones. D. El cable perteneciente al área de trabajo. 29

30 Consideraciones para el cableado horizontal: Distancias Horizontales La máxima distancia horizontal permitida es de 90 metros. Esta es la distancia máxima entre el Patch Panel y el estación de trabajo. La longitud máxima del punto terminal hasta la estación de trabajo es de 3 metros. 30

31 Tipos de cables Existen tres tipos de cables que pueden ser utilizados en los sistemas de cableado horizontal: Cable UTP de 4 pares a 100 W. Cable STP de 2 pares a 150 W. Fibra Óptica 62.5/125 mm de 2 pares. El cable a utilizar por excelencia es el par trenzado sin blindaje UTP de cuatro pares categoría 5. El cable coaxial de 50 ohmios se acepta pero no se recomienda en instalaciones nuevas. 31

32 Salidas área de trabajo Uno de los conectores debe ser del tipo RJ-45 bajo el código de colores de cableado T568A (recomendado) o T568B. Algunos equipos requieren componentes adicionales conexiones rs232 conexiones a proyector entre otros. Estos componentes no deben instalarse como parte del cableado horizontal, deben instalarse externos a la salida del área de trabajo. 32

33 Consideraciones evitar traspaso por estos dispositivos Motores eléctricos grandes o transformadores (mínimo 1.2 metros). Cables de corriente alterna Mínimo 13 cm. para cables con 2KVA o menos Mínimo 30 cm. para cables de 2KVA a 5KVA Mínimo 91cm. para cables con mas de 5KVA Luces fluorescentes y balastros (mínimo 12 centímetros). El ducto debe ir perpendicular a las luces fluorescentes y cables o ductos eléctricos. Intercomunicadores (mínimo 12 cm.) Equipo de soldadura Aires acondicionados, ventiladores, calentadores (mínimo 1.2 metros). 33 Otras fuentes de interferencia electromagnética y de radio frecuencia.

34 Cableado vertical o backbone El Backbone provee interconexión entre el cuarto de telecomunicaciones, cuarto de equipos y la entrada al edificio. Si más clientes o servidores son agregados a un piso, ellos compiten por el ancho de banda que esta libre en cableado vertical. Este es el área donde la fibra óptica se ha convertido en el medio más apropiado. El cableado vertical se presenta en diferentes topologías, la más usada es la topología en estrella. 34

35 Consideraciones al instalar el backbone: Cables Reconocidos y Distancias Máximas 35

36 Selección del Medio de Transmisión Con cualquiera de los estándares existentes se puede construir un backbone para el cableado vertical; pero debe tenerse en cuenta los siguientes factores: Flexibilidad con respecto a los servicios soportados Vida útil requerida para el backbone Tamaño del sitio y la población de usuarios No se pueden colocar mas de dos niveles jerárquicos de cross-connects No se pueden utilizar Bridges La longitud del patch-cord del cross-connect principal e intermedio no puede ser mayor a 20 m. El polo a tierra debe cumplir con los requerimientos de definidos en la norma EIA/TIA

37 Sala de equipos Consideraciones de diseño: El tamaño del edificio. El espacio de piso a servir. Las necesidades de los ocupantes. Los servicios de telecomunicaciones a utilizarse. 37

38 Cantidad de CT 1 o mas por piso La altura mínima recomendada del cielo raso es de 2.6 metros. Las puerta de acceso deben ser de apertura completa con llave y de al menos 91 centímetros de ancho y 2 metros de alto. Se debe el evitar polvo y la electricidad estática utilizando piso de concreto, terrazo, loza o similar (no utilizar alfombra). Mantener temperatura en todo momento Se debe evitar el uso de cielos falsos en los cuartos de telecomunicaciones. Deben haber tomacorrientes suficientes para alimentar los dispositivos. El cuarto de telecomunicaciones debe contar con una barra de puesta a tierra. Se debe mantener el cuarto de telecomunicaciones con llave en todo momento. Se debe asignar llaves a personal que esté en el edificio durante las horas de operación. Se debe mantener el cuarto de telecomunicaciones limpio y ordenado. 38

39 Racks de telecomunicaciones Los racks de comunicaciones nos permiten centralizar, organizar y gestionar todas las conexiones en la empresa. Estas pueden ser voz,datos,sistemas de vigilancia, switch s, router s, etc. Algunas de las ventajas que nos ofrecen son: - Evitan accesos y manipulaciones indeseadas al tener todos los dispositivos dentro del rack cerrados con una llave. - Nos permiten distribuir los puntos de red según nuestras necesidades y poder usarlos tanto para la red de datos como para la de voz. - Disponemos de todo el cableado ordenado, lo que además de ser más estético nos permite hacer un mantenimiento rápido y seguro. 39

40 Backbone de campus Es la interconexión entre dos o mas edificios, pueden ser alambica o inalámbrica cableado de las áreas de trabajo generalmente no es permanente y debe ser fácil de cambiar. 40

41 Backbone de campus 41

42 Sistema puesta a tierra Es un componente importante de cualquier sistema de cableado estructurado moderno. El gabinete deberá disponer de una toma de tierra, conectada a la tierra general de la instalación eléctrica, para efectuar las conexiones de todo equipamiento. El conducto de tierra no siempre se halla indicado en planos. Los cables de tierra de seguridad serán puestos a tierra en el subsuelo. 42

43 Aspectos a considerar Atenuación Capacitancia Velocidad Impedancia 43

44 Atenuación Las señales de transmisión a través de largas distancias están sujetas a distorsión que es una pérdida de fuerza o amplitud de la señal. La atenuación es la razón principal de que el largo de las redes tenga varias restricciones. Si la señal se hace muy débil, el equipo receptor no interceptará bien o no reconocerá esta información. Esto causa errores, bajo desempeño al tener que retransmitir la señal. Se usan repetidores o amplificadores para extender las distancias de la red más allá de las limitaciones del cable. La atenuación se mide con aparatos que inyectan una señal de prueba en un extremo del cable y la miden en el otro extremo. 44

45 Capacitancia La capacitancia puede distorsionar la señal en el cable: mientras más largo sea el cable, y más delgado el espesor del aislante, mayor es la capacitancia, lo que resulta en distorsión. La capacitancia es la unidad de medida de la energía almacenada en un cable. Los probadores de cable pueden medir la capacitancia de este par para determinar si el cable ha sido roscado o estirado. La capacitancia del cable par trenzado en las redes está entre 17 y 20 pf. 45

46 Velocidades según la categoría de la red Categoría 1: se utiliza en comunicaciones telefónicas. No es adecuado para la transmisión de datos ya que sus velocidades no alcanzan los 512 kbit/s. Categoría 2: puede transmitir datos a velocidades de hasta 4 Mbit/s. Categoría 3: se utiliza en redes 10BaseT y puede transmitir datos a velocidades de hasta 10 Mbit/s. Categoría 4: se utiliza en redes Token Ring y puede transmitir datos a velocidades de hasta 16 Mbit/s. Categoría 5: puede transmitir datos a velocidades de hasta 100 Mbit/s. Categoría 6: Redes de alta velocidad hasta 1 Gbit/s. Categoría 6A: Redes de alta velocidad hasta 10 Gbit/s 46

47 CERTIFICACION DE CABLEADO ESTRUCTURADO La certificación de cableados estructurados requiere experiencia y herramientas especiales. En el caso de los cableados estructurados estas herramientas permite certificar redes de Categoría 3, 4, 5, 5e y 6. Por cada proyecto llevado a cabo se entrega documentación que especifica el estado de cada puesto 47

48 Conexión certificadora de cables 48

49 Ejemplo Hoja de certificado 49

50 Herramientas para cable UTP Crimpeadora Ponchadora de impacto Pelacables Tester Cortador de canaletas Equipo de prueba telefónica Rotuladora electrónica 50

51 Herramientas para F.O Separadores de cubierta Cortadores dentados de Kevlar Separadores de búfer Cuchillas de fibra óptica Máquina de empalme de fusión Alcohol Gafas Led localizador de fallas Scope viewing 51

52 Conclusiones 52