Una mirada más de cerca a los conjuntos de cables de fibra óptica

Muchos de los problemas de rendimiento de la red que se producen en la capa física están directamente relacionados con la calidad del cableado. De hecho, el rendimiento general y la fiabilidad de un puerto de red sólo son tan buenos como el cableado al que está conectado. Esto es especialmente cierto en el caso de los ensamblajes de cables de fibra óptica, en los que variaciones aparentemente mínimas en las estrechas tolerancias de conectividad de la fibra pueden socavar drásticamente el rendimiento del cableado. Aunque un porcentaje de los problemas de rendimiento de los ensamblajes puede identificarse mediante pruebas de campo de los canales instalados, las pruebas de campo no incluyen todos los problemas potenciales. Aunque se trata de un paso fundamental, las pruebas de campo pueden proporcionar una falsa sensación de seguridad. Por ejemplo, un único resultado positivo en pérdida de inserción no garantiza la fiabilidad a largo plazo.

Para ayudar a los profesionales de las infraestructuras de red a comprender las variables que afectan a la calidad de los ensamblajes de fibra, Siemon ha realizado pruebas comparativas exhaustivas de un surtido representativo de ensamblajes de fibra disponibles en el mercado. El estudio incluyó puentes de fibra genéricos adquiridos a través de minoristas en línea y producidos por empresas de ensamblaje tanto nacionales (EE.UU.) como extranjeras, así como ensamblajes de Siemon y otras marcas conocidas en todo el mundo, todos ellos adquiridos a través de distribuidores autorizados. Estas pruebas de referencia proporcionan una revisión detallada de las características mecánicas y ópticas que son críticas para el rendimiento y la longevidad de estas conexiones.

Las pruebas se realizaron en 36 muestras aleatorias de puentes de fibra multimodo OM3 50/125 optimizados para láser LC dúplex de 9 proveedores: Siemon, otros 4 fabricantes líderes mundiales y 4 empresas de ensamblaje genérico. Probamos cada ensamblaje según las especificaciones internas de Siemon, así como las normas TIA e IEC en cuanto a geometría de la cara final, rendimiento óptico, limpieza y fiabilidad mecánica. Todos los productos Siemon XGLO y LightSystem se prueban e inspeccionan al 100% para comprobar su geometría, limpieza, defectos superficiales, pérdida de inserción y pérdida de retorno (en ambas direcciones y longitudes de onda). Cada puente está serializado y es trazable a los resultados de las pruebas de fábrica de pérdida de inserción y pérdida de retorno.

Rendimiento óptico

La pérdida de inserción y el rendimiento de la pérdida de retorno son parámetros fundamentales utilizados para evaluar la compatibilidad de los enlaces y canales de fibra óptica con las aplicaciones de red específicas que admiten. La pérdida de inserción se utiliza habitualmente como base para las pruebas de aceptación de los enlaces y canales instalados. Aunque las pruebas de pérdida de retorno del cableado instalado no son exigidas por las normas del sector, sí son un requisito normativo para los conectores y ensamblajes de fibra. La pérdida de retorno es fundamental para el rendimiento óptico de enlaces y canales porque las señales ópticas reflejadas pueden interferir con los detectores tanto en la dirección de avance como en la de retroceso. Estas reflexiones degradan la relación señal/ruido y se suelen presentar mediante «diagramas de ojo», en los que una pérdida de retorno más alta da como resultado una menor apertura del ojo (altura, de pico a pico). Del mismo modo, las pruebas en ambas direcciones y en ambas longitudes de onda detectarán anomalías que degraden el rendimiento óptico de los canales de cableado.

La pérdida de inserción suele ser la única medición de campo, pero no es el único parámetro que puede afectar al rendimiento y la fiabilidad de la red. Para garantizar la fiabilidad a largo plazo, hay que tener en cuenta el control de la geometría de los extremos, la limpieza, los defectos superficiales y la integridad mecánica.

Geometría de la cara final

El rendimiento global de la conectividad de fibra óptica depende de las características mecánicas que controlan la alineación y el contacto físico de los núcleos de fibra. La geometría de los extremos es una característica esencial de las conexiones de fibra óptica repetibles y fiables.

Los tres parámetros críticos para la geometría de la cara final del conector son:

– Radio de curvatura (ROC): redondez de la superficie del extremo de la férula.

– Desplazamiento del vértice: Grado de centrado de la «cúpula» de la cara extrema.

– Socavado/protrusión de la fibra: la altura o profundidad a la que el núcleo de la fibra sobresale o socava la superficie de la férula.

Siemon Los laboratorios han llevado a cabo una amplia investigación sobre el efecto de la variación de la cara frontal en el rendimiento y la intermodalidad. Como resultado, hemos adoptado especificaciones que superan las normas del sector para las tres mediciones (véase la tabla 2). Dado que la calidad y consistencia del contacto físico entre los núcleos de fibra depende de la geometría de las caras de los extremos, debe controlarse rigurosamente para respaldar la premisa de que el cableado es totalmente interconectable e interoperable. De lo contrario, el porcentaje de conexiones acopladas que no se ajustan a los requisitos de rendimiento óptico aumentará estadísticamente. En otras palabras, un control deficiente de las caras frontales incrementa el riesgo de que a un «día uno» correcto le sigan problemas el «día dos».

Figura 1: Geometría de la cara frontal

Una conexión entre un puente con una geometría de extremo no conforme y uno conforme a las normas mostrará resultados de ensayo incoherentes. Por ejemplo, los enlaces de fibra óptica que superen las pruebas de aceptación con un cable de referencia conforme presentarán una mayor pérdida óptica y una mayor variabilidad al sustituir los cables de referencia por puentes no conformes.

Contaminación y defectos superficiales y subsuperficiales

Las fracturas del núcleo de la fibra y la presencia de contaminación en las férulas, los manguitos de alineación o los guardapolvos provocan grandes variaciones tanto en la pérdida de inserción como en la pérdida de retorno. Estos problemas son independientes de la geometría de los extremos, pero tienen el mismo impacto en el rendimiento de la primera pasada de las pruebas de aceptación del cableado. Y lo que es más importante, estas irregularidades socavan la integridad de la red porque la contaminación o las fracturas no corregidas interfieren en el rendimiento óptico y los resultados son muy variables y completamente impredecibles.

Inspección visual de la cara final

Los defectos superficiales y la limpieza son fundamentales, pero no siempre se detectan con las pruebas de pérdida de inserción o de geometría de la cara frontal. Una fibra lisa pero fracturada no fallará necesariamente en las comprobaciones de geometría de la cara frontal para radio de curvatura, desplazamiento del vértice y altura de la fibra. Dado que la limpieza adecuada del puente de fibra durante la fabricación y la instalación es fundamental para la fiabilidad y el rendimiento óptico, Siemon utiliza una inspección automatizada de la cara frontal para comprobar la limpieza del puente y los defectos superficiales de acuerdo con las normas IEC 61300-3-35 e IEC 62627. Este equipo detecta automáticamente los defectos superficiales y la contaminación que pueden afectar directamente al rendimiento.

Figura 3: Contaminación de la cara frontal y defectos superficiales

Resultados de las pruebas de inspección visual de la cara final:

Todas las muestras aleatorias sometidas a prueba, excepto Siemon, se recibieron con algún tipo de cara frontal contaminada y no superaron la prueba visual automatizada según la norma IEC61300-3-35. Tras una limpieza adecuada, el 75% superó la prueba con algunos defectos y el 25% no superó la prueba.

La contaminación y la geometría no conforme de los extremos son las principales causas de los resultados erráticos de las pruebas ópticas sobre el terreno y son responsables de la pérdida de tiempo y esfuerzo en la resolución de problemas del cableado de fibra óptica. Estos problemas se traducen en un bajo rendimiento en el primer paso de las pruebas de aceptación de los canales de cableado de fibra instalados. Ante la falta de tiempo, los instaladores a veces vuelven a realizar las pruebas hasta que consiguen un resultado aceptable. A menos que se sustituyan los puentes no conformes, suponen un riesgo de pérdida de inserción inaceptablemente alta para el canal en el «segundo día». Otro problema es que la contaminación puede actuar como un virus que se transfiere a los puentes de referencia y a la interfaz del equipo. Aunque se sustituya el puente infectado, el daño ya está hecho.

Fiabilidad mecánica

Hay varias pruebas requeridas como parte de las especificaciones estándar de la industria para la fiabilidad mecánica. Los parámetros de fiabilidad mecánica incluyen pruebas de flexión, pruebas de torsión, pruebas de tracción, retención del cable, pruebas de impacto, pruebas de vibración, durabilidad y transmisión con carga aplicada. Estas pruebas mecánicas verifican que un puente de fibra puede soportar la instalación y el mantenimiento realizados en una red de fibra óptica típica, y que pueden soportar de forma fiable las tensiones internas impuestas por el contacto físico con carga de resorte a lo largo del tiempo en una variedad de condiciones ambientales. Las pruebas mecánicas realizadas en cada conjunto fueron tracción del cable, flexión, torsión y retención.

En conclusión

Siemon pone tanto énfasis en la geometría de la cara final, la limpieza, la integridad de la superficie/subsuperficie y el rendimiento mecánico, específicamente porque las pruebas de campo de los enlaces de fibra óptica son necesarias pero no suficientes para garantizar la integridad del cableado de fibra óptica instalado. Una de las razones por las que no es suficiente es porque las pruebas de los enlaces no incluyen los puentes de fibra utilizados para las conexiones de los equipos en ambos extremos del enlace. Otra razón es que la pérdida de inserción es el único parámetro de transmisión requerido para el cableado de fibra óptica basado en las normas del sector. Por estas razones, es absolutamente esencial garantizar que los cables, componentes y conjuntos de fibra óptica cumplan plenamente las normas. Una forma de hacerlo es exigir que todos los ensamblajes de fibra incluyan pruebas objetivas de pérdida de retorno y pérdida de inserción en ambas direcciones y longitudes de onda.

Este estudio demuestra la importancia de los materiales de alta calidad y los controles de proceso en todas las operaciones de fabricación, incluidas la inspección final y las pruebas. Aunque la mayoría de los cables de fibra óptica pueden superar la pérdida de inserción, otros parámetros críticos igualmente importantes son la geometría de los extremos, la pérdida de retorno, la fiabilidad mecánica, los defectos superficiales y la limpieza. Según este estudio, los puentes de fibra genéricos de las empresas de montaje son los que menos probabilidades tienen de superar estos parámetros críticos, lo que puede provocar fallos en el producto y costosos tiempos de inactividad de la red. Siemon fue el único fabricante que cumplió todos los parámetros porque utilizamos componentes, consumibles, equipos de prueba y procesos de la máxima calidad. Cabe preguntarse si el ahorro que supone utilizar puentes de fibra de calidad inferior merece la pena para poner en peligro el rendimiento y la fiabilidad de una red crítica.

Rev. C 5/12