Reflectómetros (OTDR) y probadores ópticos

10.04.2018

Reflectómetro óptico (OTDR) por lo general es un dispositivo óptico-electrónico computarizado, diseñado para diagnosticar las redes de fibra óptica. Su funcionamiento está basado en el envío de impulsos en una línea óptica y análisis de la luz dispersada y reflejada de vuelta. Cabe notar que también existen reflectómetros para cables de cobre, pero en este momento nos interesan únicamente los reflectómetros ópticos. Son unos equipos muy complejos y costosos, de los que no puede prescindir ningún técnico que trabaja con la fibra óptica. Es decir, sin ellos se puede realizar una que otra operación, pero la búsqueda de fallas será una tarea demasiado complicada. Además, a la hora de entregar al cliente una línea de comunicación recién montada es obligatorio adjuntar los resultados de pruebas en forma de reflectogramas.

Con ayuda de un reflectómetro óptico nosotros podemos revisar la longitud completa de la línea, atenuación general y kilométrica, detectar fallas, encontrar errores en esquema de empalmes, evaluar la calidad de fusiones y acoples en toda la línea, detectar dobladuras excesivas.
Existen diferentes tipos de reflectómetros, desde los más sencillos, destinados para medir las líneas cortas, hasta equipos polifuncionales muy complejos, destinados para líneas magistrales. También hay modelos especializados, por ejemplo reflectómetro de Brillouin, que permite detectar en las fibras ópticas el esfuerzo excesivo de expansión, y otros, que permiten medir diferentes tipos de dispersión en las líneas largas. Así mismo existen estaciones fijas, que permiten supervisar las líneas en vivo y cuyas posibilidades están muy por encima de las características técnicas de un reflectómetro corriente.

No obstante, en este artículo vamos a conocer los aparatos de uso general.

Descartando los modelos muy antiguos y aparatos primitivos, capaces de indicar únicamente la distancia hasta la falla más próxima, podemos ver que el resultado de funcionamiento de un  OTDR se refleja en forma de reflectograma — un pequeño archivo en el formato .sor, .trc y otro. Software especial permite abrir este archivo en el propio reflectómetro o en un ordenador. Mayoría de modelos de reflectómetros existentes trabaja en el formato .sor, mientras que el formato .trc se utiliza en los equipos de marca EXFO y, posiblemente, algunos otros. En términos generales, un reflectrograma representa un gráfico de dependencia de atenuación (eje de ordenadas) de la longitud de una línea (eje de abscisas). Con esto se debe entender que un reflectograma no es una abstracción matemática, sino una reproducción fiel de procesos en la línea, que nos puede aclarar muchas cosas.

¿Qué funciones tienen los reflectómetros universales modernos?

a) Permiten grabar reflectogramas en el modo automático y manual.
b) Visualizar y analizarlos en la pantalla integrada, indicar el índice de atenuación en cualquier zona de la línea, en el acople (bobina o caja), indicar longitud (completa o parcial) de una línea.
c) Poseen la memoria volátil integrada, puerto USB y administrador de archivos para transferir los reflectogramas. En los modelos más antiguos de aparatos para estos mismos fines se utilizaban driver de disco, puerto COM y otras interfaces obsoletas hoy en día.
d) Con frecuencia los reflectónetros poseen las funciones de un probador óptico — es una opción muy útil.
e) Así mismo, muchos modelos están provistos de un enchufe óptico con la fuente de luz roja (como en un puntero láser) para revisar las fibras en las distancias cortas (aproximadamente hasta 5 km.). Por lo general tiene la marcación VFL. Ayuda a encontrar cruzamientos, dobladuras de fibras en las bobinas y fibras rotas, determinar la fibra necesaria en un haz de fibras.
f) Eventualmente pueden estar provistos de un probador de flujos digitales y/u otras opciones.
g) Equipados con baterías recargables para trabajar en el campo.
h) Software para ordenadores permite redactar informes de mediciones, visualizar reflectogramas y parámetros de la línea.
i) Algunos modelos avanzados permiten conectar los módulos y accesorios adicionales, por ejemplo, microscopio con cámara e iluminación para revisar las puntas de conectores de cables de conexión y pigtailes.
k) En el caso de una plataforma modular se puede colocar sobre la base diferentes módulos que vamos a necesitar en cada caso particular, por ejemplo, módulo de reflectómetro y algún tipo de probador de flujos digitales.

Dimensiones de reflectómetros modernos pueden variar desde el tamaño de un smartphone grande hasta de un maletín ejecutivo.

También existen OTDR en forma de módulos que se conectan al ordenador.

Formad de manejo también son distintas: unos están equipados con la pantalla táctil, otros — botones de manejo, terceros poseen un teclado completo.

OTDR

En lo que respecta a su arquitectura, normalmente esto es el procesador ARM con el sistema operativo Windows, aunque posiblemente existen equipos con otros sistemas operativos.  

Carcasas de mayoría de los modelos están protegidas contra el agua y tienen las esquinas recubiertas con caucho para protegerlos de los golpes y caídas. Aun así, son los aparatos muy delicados hay que tener mucho cuidado con ellos. Algunos modelos también pueden tener el enfriador empotrado.

Y, por fin, el factor más importante — sensibilidad del módulo de medición, su rango dinámico. Precisamente este valor en gran medida determina el precio del equipo.

Reflectómetros baratos tienen el rango dinámico (algo parecido al factor ISO en las cámaras fotográficas) corto y, por lo tanto, no pueden medir una línea larga (igual que una cámara barata no puede fotografiar bien un escenario oscuro o demasiado contrastante). Habrá que mover muchos ajustes, enviar muchos impulsos y esperar (y aun así, el final de la línea en estos reflectómetros se pierde entre los ruidos). En estas circunstancias, en el caso de una línea larga con puntos de fusión o acoples de mala calidad, un OTDR barato no podrá visualizar nada. A su vez, teniendo un reflectómetro sensible podemos esperar que su rango dinámico nos permita, aunque sea con ruidos, ver más allá de esta conexión defectuosa. Además, en los aparatos de gama baja el reflectograma tiene el aspecto irregular, con muchos ruidos: una atenuación o una grieta pequeña en un acople bien soldado no se refleja, y cuando es necesario encontrar todos los acoples en la línea y medir distancia entre ellos, esto se vuelve un problema. Lo mismo podemos notar en la calidad de software — por lo general en los OTDR baratos el software suele presentar errores, distorsionar el reflectograma, etc.

A su vez los equipos de gama alta permiten realizar mediciones precisas en las líneas largas, visualizar reflectogramas regulares y exactas.

Ahora veamos algunos modelos populares y conozcamos sus particularidades.

Yokogawa AQ7270 (y otros modelos similares de Yokogava). Es un aparato de fabricación japonesa, muy popular y de buena calidad que, no obstante, también tiene sus deficiencias.

OTDR

Ventajas:
a) Alta calidad de reflectogramas.
b) A pesar de que la pantalla no es táctil y el aparato tiene muchos botones, manejo es sencillo y la práctica se adquiere muy rápido.
c) Carcasa recubierta de caucho.
d) Buena calidad de ensamblaje, fiable.
e) Permite automatizar macros: con un solo clic en el botón medir la misma fibra en dos longitudes de ondas y guardar resultados con el mismo nombre de archivo.
f) Localizador visual de fallos integrado (Visual Fault Locator).
g) Existen diferentes modelos con distintos rangos dinámicos y precios.

Desventajas:
a) Precio alto.
b) Dimensiones y peso grandes.
c) Eventualmente el software puede presentar fallas: grabar un reflectograma con errores raros o marcar eventos donde no los hay.
d) Hace falta pantalla táctil.

EXFO FTB-200, primera revisión.

OTDR

Excelente equipo profesional de fabricación canadiense. Es una plataforma modular para 2 módulos. Pantalla táctil, calidad perfecta de reflectogramas, posibilidad de conectar el microscopio óptico, rango dinámico muy ancho, variedad de funciones. Entre las desventajas — dimensiones y peso grande (con funda alcanza tamaño de un maletín ejecutivo), precio muy elevado. Primera revisión de estos aparatos fue reemplazada por la segunda, más moderna.

EXFO FTB-100.

OTDR

También es un buen equipo, pero ya muy obsoleto — fue diseñado en los años 90. Posee una pantalla táctil grande, unidad de disquetes, puerto COM. No tiene puerto USB. Funcionamiento parecido al de FTB-200.

De igual manera existen distintos modelos de OTDR de otras marcas: Fluke, FOD, Anritsu, Fujikura, NetTest, etc.

OTDR

Probadores ópticos

Probador óptico es un dispositivo digital electrónico destinado para medir valores ópticos. En general son unos equipos más económicos y sencillos que OTDR, aunque existen modelos de gama alta de marcas reconocidas, cuyos precios pueden superar el precio de un reflectómetro de gama baja.

En primer lugar, un probador se utiliza para medir potencia de señal recibida (en dB, dBm o W) y trabajar en calidad de transmisor para otro probador, situado en otro extremo de la línea. También existe una alternativa más barata a los probadores de pleno valor  — fuentes de radiación óptica en las frecuencias 1310/1550 nm.

Algunos probadores, además de sus funciones principales, también pueden tener funciones opcionales: pantalla a color, posibilidad de conectar la cámara-microscopio para controlar las puntas de conectores en cables de conexión y pigtales, funciones básicas de un reflectómetro, posibilidad de modular la señal emitida de diferentes maneras. Mayoría de probadores funcionan en las longitudes de ondas 1310 y 1550 nm, pero también existen modelos que permiten graduar la longitud de onda paulatinamente, con precisión de hasta unos nanómetros, lo que permite medir la atenuación de la línea en las longitudes de ondas distintas de los rangos de transparencia de vidrio.

¿Qué tan indispensable es un probador? Pues no es un equipo tan necesario como un OTDR, pero en algunas ocasiones puede ser muy útil. En lo ideal el procedimiento de chequeo de una línea requiere su verificación no solamente con ayuda de un OTDR, sino también probadores. No obstante, en mayoría de los casos el cliente queda satisfecho con los reflectogramas y no exige resultados de otras mediciones.

Probadores siempre se utilizan en pares: uno envía la señal por la línea y el otro, ubicado en su extremo, mide la potencia de señal. Teniendo en cuenta que en muchas ocasiones los reflectómetros tienen la función de probador, se puede colocarlos en un extremo de la línea para transmitir la señal y recibirla en otro extremo con ayuda de un probador; o viceversa. Esta es la práctica más utilizada. 

Con ayuda de un probador se puede buscar las fibras confundidas, cruzamientos y, en el caso de necesidad, detectar qué puerto en la caja A corresponde a qué puerto en la caja B. Si la distancia no es muy grande, es posible hacerlo con ayuda de un localizador visual de fallos (VFL), que es mucho más barato. Pero en una distancia superior a 5-6 kilómetros su señal se dispersa, y entonces un probador óptico se vuelve indispensable.

Ejemplo de un probador óptico de alta calidad  — modelo EXFO FOT-930.

Optical tester

Es un aparato con varias funciones que permite, por ejemplo, conectar el módulo de microscopio y ver en la pantalla que tan sucio y arañado es el tope de un cable de conexión. También tiene la función de mediciones automáticas «FasTest». Entre sus desventajas podemos notar siguientes: rápidamente se dañan las tapas de caucho de conectores, puerto del microscopio también se afloja muy pronto. Precio del equipo es bastante elevado, por eso el lujo de adquirirlo pueden darse únicamente los técnicos que realizan mantenimiento y mediciones constantes en las líneas ópticas magistrales de mucha importancia.

¿Cómo medir una línea con ayuda de probadores?

Uno de los probadores empleamos en calidad de transmisor, otro  — como receptor. Primero hacemos un ensayo para calibrarlos: con ayuda de cables de conexión limpios los conectamos a través de enchufes (también limpios). La cadena se ve así: puerto de transmisor — cable de conexión 1 — enchufe — cable de conexión 2 — puerto del receptor.  Encendemos nuestros equipos, ajustamos el mismo modo de modulación, unidades de medición y la misma longitud de onda y miramos los resultados en el receptor. Esto será nuestro «cero de referencia». Hasta más, podemos fijar este valor en calidad de cero en nuestro receptor  — entonces, al apagar el transmisor, el receptor marcará un «menos» notable. Después de esto apagamos nuestros probadores, desconectamos dos nuestros cables de conexión del enchufe (sin olvidarse de tapar los conectores con tapas limpias) y, sin desconectar el otro cabo de los aparatos (al conectar/desconectar un cable de conexión atenuación puede  variar un poquito), ubicamos el transmisor en un extremo de la línea y receptor en el otro, los conectamos a la línea (sin olvidarse de limpiar previamente los enchufes y pigtales en las cajas) y realizamos mediciones.

El receptor ha de mostrar un valor negativo (en dB). Cuando el transmisor y receptor se encontraban cerca y 100% de potencia del transmisor se transfería al receptor, nosotros habíamos tomado este valor por el «cero de referencia». Ahora una parte de su potencia se pierde en la línea, y el valor negativo que aparece en el receptor nos indica la atenuación de la línea completa. Lo dividimos por la longitud óptica de nuestra línea y obtenemos la atenuación kilométrica (en dB/km).

Hacemos mediciones en ambas longitudes de ondas (1310 y 1550 nm) y anotamos los resultados. Repetimos la misa operación con otras fibras. Si hay necesidad de obtener valores muy exactos, podemos intercambiar los aparatos o colocar el transmisor en el modo de receptor y viceversa. Procedimiento de medición de atenuación en una línea con ayuda de probadores es el más exacto, pero, a la vez, muy demorado y complicado. En la vida real las líneas magistrales importantes normalmente chequean una vez al año con ayuda de probadores y reflectómetro en ambas direcciones, mientras que en las líneas corrientes no hacen ni esto — en el mejor caso las revisan con el OTDR en una dirección cuando se pierde la comunicación. Procedimiento de medición con reflectómetro tiene ciertas peculiaridades, pero, en general, los resultados obtenidos son bastante fiables.

Reflectómetros

Equipo Toolboom

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