Pruebas con OTDR

¿Cómo funciona un OTDR?

El OTDR inyecta energía luminosa en forma de impulsos generada por un diodo láser en uno de los extremos de la fibra óptica. Un fotodiodo mide la energía luminosa de retorno (reflejada y retrodispersada) en el tiempo y la convierte en un valor eléctrico, que se amplifica y se toma como muestra para plasmarse de forma gráfica en la pantalla.

Los OTDR miden la ubicación y las pérdidas de los elementos pasivos de la red de fibra óptica, que también se denominan “eventos”. La ubicación o la distancia a cada evento se calcula a partir del tiempo de ida y vuelta del pulso de luz que recorre la fibra. Las pérdidas se calculan a partir del valor de la amplitud de la señal devuelta (efecto de retrodispersión).

En la mayoría de los OTDR modernos, se seleccionan automáticamente los parámetros óptimos de adquisición para una fibra en concreto enviando pulsos de prueba en un proceso que se conoce como configuración automática o prueba automática.

Analogía de las pruebas con OTDR

Hay paralelismos obvios con las pruebas de integridad de la señal del cable de cobre que el OTDR ha sustituido de forma paulatina a medida que la tecnología ha apostado por la fibra óptica. Sin embargo, para visualizar la premisa de las pruebas con OTDR, puede resultar más útil la analogía con la tecnología de ultrasonidos.

En las aplicaciones de diagnóstico por imágenes, se producen ondas sonoras inaudibles de alta frecuencia (≥20 KHz) por medio de los elementos vibratorios de un transductor de ultrasonidos. De forma similar a las ondas de luz, estas ondas sonoras se absorben, se vuelven a reflejar en la fuente o se dispersan en diversas direcciones en función de la distancia desde el transductor y la naturaleza del material que se haya sometido a análisis. La frecuencia, la dirección y la intensidad de las ondas sonoras que vuelven al transductor proporcionan datos suficientes para crear imágenes detalladas y precisas de la anatomía interna.

Terminología de las pruebas con OTDR

Para comprender la ciencia que hay detrás de un OTDR, es necesario empezar por algunos conceptos básicos que forman parte del proceso de pruebas del OTDR.

• Atenuación

  Reducción de potencia de la señal de luz a medida que se transmite. La atenuación se expresa en decibelios por kilómetro (dB/km). La degradación de la señal pueden originarla empalmes, conexiones o la pérdida inherente a la propia fibra óptica en sí. Para evaluar el rendimiento general, es primordial analizar la atenuación del sistema.

• Retrodispersión

  Término que se emplea para describir la reflexión difusa de las ondas de luz de nuevo en la misma dirección en la que se originaron. El grado de retrodispersión es un indicador de la atenuación total, dado que la luz que vuelve a la fuente representa una pérdida en cuanto a la intensidad de la señal descendente. En el caso de las pruebas con OTDR, la cantidad de luz retrodispersada es solo una millonésima parte del pulso de prueba.

• Reflectancia

  Medida de la proporción de luz que incide en una superficie y que esta refleja. A diferencia de la luz retrodispersada, la luz reflejada es devuelta de forma más directa a la fuente de luz, en lugar de dispersarse en varias direcciones. Las conexiones y los empalmes reflejan a la fuente, lo que permite determinar la posición, los cambios de estado y las pérdidas de señal de estos elementos mediante unas pruebas con OTDR adecuadas.

• Refracción

  La refracción es el cambio de dirección que se produce en las ondas de luz cuando pasan de un tipo de material a otro. La cantidad de luz reflejada se determina por la diferencias en el índice de refracción de dos fibras unidas por medio de empalmes, las impurezas en la fibra de vidrio, los cambios de material de un conector o cualquier otro cambio de material en el tendido de cable.

Procedimiento de pruebas con OTDR

El proceso de pruebas con OTDR depende del tipo de equipo y del tendido de cable de fibra óptica que se vaya a analizar, así como de los objetivos de las pruebas. No obstante, hay algunos procedimientos de pruebas con OTDR comunes que son fundamentales para cualquier aplicación.

• Cables de referencia

  El paso principal antes de conectar cualquier dispositivo a los cables de referencia y a la fibra que se va a someter a las pruebas es inspeccionar cada conector que se vaya a acoplar para la medición (puerto del OTDR, cables de referencia, paneles de conexiones, etc.). Obtenga más información sobre la metodología de inspección previa a la conexión de VIAVI en nuestra página de inspección de la fibra page.

  El siguiente paso a la hora de preparar una prueba con OTDR es la conexión correcta de los cables de lanzamiento y recepción a ambos extremos del enlace de fibra. El cable de lanzamiento es el enlace entre el OTDR y el enlace de fibra, y se utiliza para estabilizar el pulso de prueba y permitir que el OTDR se recupere de la transmisión del pulso de prueba con el fin de “ver” o caracterizar el primer conector de la fibra sometida a prueba. El conector de acople seleccionado debe ser compatible para minimizar la reflectancia de esta unión. Piense en la llave de una manguera con una conexión suelta o torcida en la propia manguera que hace que el agua gotee y se proyecte hacia atrás a partir de la unión. Con las pruebas con OTDR, algo similar sería que se reflejase demasiada luz láser debido a una mala conexión o a un hueco de aire entre el conector y el extremo del cable. Unas condiciones o conexiones de lanzamiento de mala calidad como estas provocan que el receptor del OTDR se sobrecargue y que se reduzca en gran medida la potencia del pulso láser transmitido al tendido de fibra sometido a prueba, de modo que solo podría “ver” o caracterizar una sección inicial más corta de la fibra. Un cable de recepción situado en el extremo más lejano del tendido ayuda a medir con precisión la longitud general, así como las pérdidas en el conector final del tendido. Obtenga más información sobre la caracterización de la fibra.

• Parámetros de las pruebas con OTDR

  Para saber verdaderamente cómo utilizar un OTDR de vanguardia, es necesario comprender los parámetros de las pruebas con OTDR disponibles en los instrumentos y optimizarlos para garantizar la precisión y la resolución. Entre los parámetros de configuración de las pruebas con OTDR, se incluyen normalmente los siguientes:

  • Rango: establece el rango (distancia) adecuado según la longitud general de la fibra.
  • Ancho de pulso: establece la duración de cada pulso láser emitido.
  • Tiempo de adquisición: establece el tiempo que se tarda en calcular la media de la luz reflejada.
  • Índice de refracción: coincide con el índice del material del cable sometido a prueba.

  En general, la longitud del tendido de cable determinará el nivel de resolución que se puede alcanzar por medio de la configuración del equipo. Si se realizan pruebas en un tendido más largo, es posible que sea necesario renunciar en cierta medida a la sensibilidad. Unos tiempos de media más prolongados también contribuyen a una mejor resolución al aumentar la relación señal-ruido, por lo que se “suavizan” los datos presentados en la curva de prueba.

  Durante la configuración de las pruebas con OTDR, se pueden programar previamente los umbrales de pérdidas del sistema en general, además de cada conexión y empalme por separado. Estos ajustes se pueden basar en el sector o en los estándares de las pruebas con OTDR específicos de cada proyecto. Se pueden emplear marcadores del sistema para indicar puntos de inicio y detención virtuales para cada elemento sometido a prueba.

• Prueba automática con OTDR

  Aunque en muchos modelos de pruebas con OTDR se incluye una función de “prueba automática” que permite al dispositivo determinar automáticamente los ajustes de configuración óptimos para su sistema, es importante comprender en qué consisten estos ajustes subyacentes y cómo pueden afectar a sus resultados. En las pruebas automáticas más recientes, se utilizan diversos anchos de pulso para elegir los que caracterizan de forma precisa los eventos cercanos situados al principio del enlace, los empalmes o los splitters en la parte central, y las secciones del extremo final de un enlace de fibra. Aunque esta función puede ahorrar una cantidad significativa de tiempo de configuración, se podría equiparar al modo de enfoque automático de una cámara, que se puede mejorar en manos de un fotógrafo profesional.

Interpretación de los resultados de las pruebas con OTDR

Una vez que se han completado las pruebas con OTDR, el sistema muestra los resultados tanto en formato numérico como gráfico. El eje x representa la distancia mientras que el eje y representa la pérdida de señal en dB. El gráfico, que también se denomina traza, muestra dónde se encuentra cada conexión, empalme o rotura, con la pérdida de señal y la reflexión características de cada elemento claramente visibles. Con un buen equipo para pruebas con OTDR, esta traza se convierte en una vista lineal donde cada elemento y evento se representa mediante un icono fácil de interpretar, con información de tipo pasa/falla visible de forma inmediata y el nombre de cada componente claramente indicado.

Tipos de equipos de pruebas con OTDR

Aunque los conjuntos de funciones y los costes varían de forma significativa, hay disponibles en el mercado actualmente dos tipos predominantes de equipos para pruebas con OTDR.

• De sobremesa

  Normalmente, este término denota equipos para pruebas con OTDR que se utilizan en el laboratorio y en plantas de producción. Los dispositivos de sobremesa se pueden colocar en mesas de laboratorio o en un módulo de pruebas de producción, y suelen contar con una pantalla más grande y una fuente de alimentación CA (toma) directa. Este tipo de equipo para pruebas con OTDR también puede incluir opciones de expansión en forma de puertos enchufables conectados al distribuidor principal, como los dispositivos de conmutación óptica para las pruebas de MPO. Aunque el coste de este tipo de equipos para pruebas con OTDR es normalmente superior, pueden ser necesarios si se requieren niveles altos de precisión, sensibilidad o medición de largo alcance (con su mayor intensidad de pulso inherente) para generar unos resultados de máxima precisión en las pruebas.

• OTDR portátil

  Como ya indica su nombre, el equipo portátil para pruebas con OTDR es ligero (pesa menos de un 1 kg), se puede transportar fácilmente, recibe el suministro eléctrico, por lo general, mediante una batería y está concebido para su uso en campo. La relación entre el precio y el rendimiento se ha mejorado para los contratistas y los instaladores de fibra que se dedican a la construcción, la certificación y la solución de problemas de cables ópticos en diversas aplicaciones. La interfaz de usuario suele ser sencilla y simple, por lo que cualquier técnico puede utilizarla y comprender los resultados de las pruebas con OTDR con una formación mínima. Las diversas funciones de conectividad disponibles, como la conexión Wi-Fi o la conexión Bluetooth, facilitan el flujo de trabajo para recibir los pedidos de trabajo y transferir los resultados de las pruebas.

• OTDR integrado o de montaje en bastidor

  Los OTDR integrados tienen el tamaño de una placa electrónica. Su diseño es lo más pequeño posible para adecuarse a los sistemas de monitorización y los equipos de la red. Normalmente, se producen en volúmenes elevados, como los componentes electrónicos, para optimizar los costes. La creciente necesidad de una monitorización continua y proactiva de la infraestructura de red de fibra hacen que constituyan un elemento esencial de cara al futuro. Los OTDR de montaje en bastidor se combinan con un conmutador óptico para pasar automáticamente por muchas fibras siguiendo una rutina. En esta rutina, se pueden priorizar fibras críticas o clientes importantes. Estas aplicaciones de monitorización de fibra se pueden emplear para la monitorización en servicio o la fibra oscura para monitorización fuera de servicio.

Especificaciones del OTDR

Es importante comprender las especificaciones del OTDR a fin de elegir el OTDR adecuado para una aplicación concreta.

• Rango dinámico

  El rango dinámico es una de las características más importantes de un OTDR, ya que determina la longitud máxima observable de una fibra. Cuanto mayor sea el rango dinámico, mayor es la relación señal-ruido y mejores son las trazas y la detección de eventos. El rango dinámico es relativamente difícil de determinar, dado que no existe un método de cálculo estándar que utilicen todos los fabricantes. El rango dinámico se define como la diferencia entre el punto extrapolado de la traza de retrodispersión en el extremo cercano de la fibra y el nivel superior del suelo de ruido después del extremo de la fibra. El rango dinámico se expresa en decibelios (dB). La medición se lleva a cabo a lo largo de un periodo de tres minutos y se calcula la media de los resultados.

• Zona muerta de eventos

  La zona muerta de eventos (event dead zone, EDZ) es la distancia mínima que distingue dos eventos reflectantes no saturados consecutivos (normalmente, dos conexiones). En el caso de que los eventos reflectantes tengan un espacio más estrecho que la EDZ, el OTDR los mostrará como un evento. La EDZ depende del ancho de pulso. Cuanto menor sea el ancho de pulso, menor es la EDZ.

• Zona muerta de atenuación

  La zona muerta de atenuación (attenuation dead zone, ADZ) que se define en el estándar IEC 61745 es la distancia mínima después de un evento de reflexión (por ejemplo, un conector) o de atenuación (por ejemplo, un empalme), donde se puede medir un evento no reflectante (por ejemplo, un empalme). En el caso de que los eventos tengan un espacio más estrecho que la ADZ, se mostrarán como un evento en la traza. La ADZ depende del ancho de pulso. Cuanto menor sea el ancho de pulso, menor es la ADZ.

• Longitudes de onda

  Los OTDR realizan las mediciones según la longitud de onda. Las longitudes de onda que se suelen emplear son de 850 nm y 1300 nm para la fibra multimodo y de 1310 nm, 1550 nm y 1625 nm para la fibra monomodo. Los valores filtrados de 1625 nm o 1650 nm se pueden emplear para el mantenimiento a fin de evitar interferencias con la longitud de onda de tráfico. Las longitudes de onda C-/D-WDM se utilizan para poner en marcha, actualizar y solucionar problemas de enlaces de fibra monomodo con canales C-/D-WDM.

Calibración de equipos de pruebas con OTDR

En todos los equipos de medición, es esencial realizar periódicamente una calibración para monitorizar y corregir la polarización del equipo, así como restablecer las funciones pertinentes según determinados estándares de referencia. Aunque algunos abogan por un cable estándar de oro como la “fibra dorada” creada por NPL, otros proponen una enfoque de simulación de carácter electrónico/óptico para la calibración que no requiere ningún estándar físico de referencia.

El futuro de las pruebas con OTDR

Ofrecer más funcionalidad, precisión y resolución a un menor precio es un desafío continuo. La mejora de los algoritmos de las pruebas automáticas de los OTDR puede reducir la barrera de acceso para los técnicos e impulsar la aceptación. De forma similar, las mejoras relacionadas con la superación de los problemas de reflectancia inherentes a los tendidos de cable cortos pueden contribuir a extender la aplicación de la tecnología de los OTDR a nuevos campos.

Con la tecnología de la fibra óptica, el resultado secundario de siglos de artesanía de vidrio estirado se ha combinado con la innovación y la optimización del módem para crear una nueva forma revolucionaria de responder a las necesidades de comunicación de nuestra sociedad global. A medida que la demanda de carga de datos de las redes de fibra óptica sigue aumentando, las funciones de las pruebas con OTDR deben seguir mejorando para superar estos desafíos.

Sin una tecnología como las pruebas con OTDR, la aplicación avanzada de la fibra óptica no sería viable. La capacidad de “ver” el interior de miles de fibras ópticas no más gruesas que un cabello humano, aparte de ser un logro increíble, se ha convertido en una necesidad práctica.

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