¿Qué es un presupuesto óptico?
La comunicación mediante fibras ópticas es conocida por su fiabilidad y alto ancho de banda. Sin embargo, al moverse por cualquier medio, la señal luminosa pierde su potencia debido a la dispersión y absorción, lo que se conoce como atenuación. Este efecto se mide en decibelios por milivatio (dBm) o decibelios por kilómetro (dB/km). Se producen varias fuentes de pérdida de señal en el canal óptico, lo que puede afectar la calidad y la eficiencia de la comunicación.
Índice
- El concepto de presupuesto óptico
- Partes del presupuesto óptico: fuentes de pérdida de señal
- El cálculo de presupuesto óptico
- Aspectos prácticos del cálculo del presupuesto óptico
- Conclusiones
El concepto de presupuesto óptico
El presupuesto óptico o la atenuación aproximada de la línea óptica es un parámetro que tiene en cuenta todas estas fuentes de pérdida y ayuda a comprender cuánta potencia de señal se puede perder o absorber durante la transmisión a través del canal óptico. El presupuesto óptico suele calcularse en la etapa de diseño de la línea de fibra óptica y selección de equipos para el futuro canal de comunicación.
Partes del presupuesto óptico: fuentes de pérdida de señal
El presupuesto óptico se calcula en función de la longitud de la línea de fibra óptica y se mide en decibelios (dB) y refleja la pérdida total de señal en el sistema óptico. Incluye principalmente las siguientes fuentes de pérdida:
- Pérdidas en la fibra óptica: Estas pérdidas pueden ocurrir debido a diversos procesos físicos como la dispersión y absorción de la luz por la fibra;
- Pérdidas en las conexiones: La unión de dos fibras puede provocar pérdidas de señal adicionales debido a la dispersión y la reflexión;
- Pérdidas en los divisores: Los divisores en las redes ópticas pueden provocar pérdidas de señal al dividir la señal en varias rutas;
- Pérdidas en la salida del transmisor: Los transmisores ópticos también pueden tener alguna pérdida de señal al generar una señal óptica.
El cálculo de presupuesto óptico
La atenuación a una distancia particular se puede medir usando una fuente de radiación de referencia desde un extremo de la ruta (por ejemplo, 0 dBm) y recibiendo una señal de luz desde el otro extremo usando un dispositivo de medición de potencia (por ejemplo, -15 dBm), y luego restando un valor del otro: 0 - (-15) = 15 dBm.
Un valor de 15 dBm es relativo. Por ejemplo, para proporcionar una atenuación de 15 dBm a una longitud de onda de 1310 nm en una fibra de laboratorio ideal, se requieren hasta 41 km de fibra. Sin embargo, en una línea de comunicación real tendida en una zona pantanosa con curvas con un radio de 10 cm e instalación incorrecta, este límite de atenuación de 15 dBm puede agotarse ya a una distancia de 10 km de fibra.
Ahora veamos la situación desde una perspectiva diferente, es decir, desde el lado del transceptor. Si consideramos este componente electrónico más de cerca, observamos que consta de dos partes principales: un receptor y un transmisor. Cada una de estas partes tiene sus propias características: para un transmisor, esta es la potencia de radiación, y para un receptor, esta es la potencia de detección.
Puede realizar mediciones en la línea con un reflectómetro que tenga un rango dinámico no inferior a la atenuación calculada de la línea. Para determinar si se puede medir con un probador óptico, reste de la potencia de su transmisor la sensibilidad de su receptor (la potencia mínima que es capaz de capturar). Restando la potencia de detección de la potencia de radiación, obtenemos el presupuesto óptico del transceptor.
Todos los transmisores y receptores son cuidadosamente seleccionados por la empresa de comunicación en función de los datos estadísticos de las líneas de comunicación existentes. Sin embargo, hay casos en los que las estadísticas no coinciden con la realidad.
Aspectos prácticos del cálculo del presupuesto óptico
Veamos un ejemplo. Supongamos que tenemos una línea de comunicación de 40 km de largo. La atenuación total de esta línea es, por ejemplo, 25 dBm a una longitud de onda de 1490 nm. Además, tenemos un par de módulos SFP WDM de 40 km, cuidadosamente seleccionados por la empresa de comunicación sobre la base de estadísticas, que mostraron que para 40 km de fibra con todas las soldaduras y conexiones, un margen de extinción de 22 dBm es suficiente con un exceso. Sin embargo, cuando conectamos los módulos, resulta que la red no está funcionando. ¿Por qué sucedió esto? Porque la atenuación en la línea es hasta 3 dBm más que el presupuesto óptico del módulo: 25 - 22 = 3 dBm. ¿Cómo se puede resolver este problema? Se pueden instalar transceptores diseñados para una distancia de 60 km u 80 km (dependiendo de la disponibilidad), ya que el fabricante ha proporcionado un mayor presupuesto óptico para ellos.
Además de esto, los cálculos también deben tener en cuenta el margen operativo para posibles juntas e insertos adicionales durante los trabajos de reparación, así como al menos un margen mínimo para el envejecimiento natural de la fibra óptica a lo largo del tiempo. Es una práctica común dejar un margen de presupuesto de energía de 1,5 a 2 dB después de que toda la línea esté completamente conectada desde el punto del proveedor hasta el punto del suscriptor.
Conclusiones
De hecho, el presupuesto óptico es la suma de todas las pérdidas que se producen en una sola área o en toda la red. El cálculo del presupuesto óptico ayuda a los ingenieros de comunicación a determinar la distancia máxima a la que se puede transmitir una señal con un nivel de calidad adecuado. Cuanto mayor sea el presupuesto óptico, mayor será la distancia de transmisión posible sin pérdida de señal. En consecuencia, al diseñar y desplegar redes ópticas, es importante calcular exhaustivamente el presupuesto óptico para garantizar una comunicación eficiente y confiable.
