Las aplicaciones de centros de datos monomodo de corto alcance ponen la reflectancia en el radar

Presupuesto estricto de pérdida de inserción

Los requisitos de pérdida de inserción y las longitudes de enlace en aplicaciones multimodo se han vuelto más estrictos, con velocidades crecientes. La pérdida de inserción máxima para 10 Gig en 400 metros de multimodo OM4 (10GBASE-SR) es de 2,9 dB. Para 400 Gig sobre 100 metros de multimodo OM4 (400GBASE-SR4), la pérdida máxima de inserción es de solo 1,8 dB. Por el contrario, las aplicaciones monomodo de largo alcance tienen presupuestos de pérdida mucho mayores: 6,3 dB para aplicaciones de 10 kilómetros (LR) y entre 15 y 18 dB para aplicaciones de 40 kilómetros (ER). Sin embargo, las aplicaciones monomodo de corto alcance (DR y FR) más recientes tienen presupuestos de pérdida de inserción que están más en línea con las aplicaciones multimodo. Y no es solo la pérdida de inserción que importa con estas aplicaciones, ahora debe preocuparse por la reflexión.

Las aplicaciones de fibra monomodo de corto alcance son cada vez más populares para enlaces de centros de datos que requieren una distancia superior a los 100 metros que admite la fibra multimodo, pero que no necesitan las distancias de las aplicaciones de fibra monomodo de largo alcance que utilizan costosos transceptores láser de alta potencia. En su lugar, las aplicaciones monomodo de corto alcance utilizan transceptores de bajo coste y baja potencia para soportar distancias de 500 metros o 2000 metros. Estas aplicaciones rentables vienen con menores tolerancias de pérdida de inserción, como se muestra en la tabla siguiente.

Con estos límites inferiores de pérdida de inserción, varias conexiones podrían suponer un problema. Al seleccionar la conectividad monomodo, los diseñadores ahora deben considerar la pérdida de inserción y elegir componentes de baja pérdida para mantenerse dentro del presupuesto. Un conector de 0,75 dB estándar ya no será suficiente. (Si hace los cálculos, es fácil ver que cuatro conectores de 0,75 dB y la pérdida de su cable lo colocarán por encima del presupuesto en un canal DR de corto alcance).

No solo necesita conocer el presupuesto de pérdida reducido con estas nuevas aplicaciones monomodo de corto alcance, sino que también hay que preocuparse por la reflectancia. De hecho, los límites de pérdida de inserción para estas aplicaciones dependen de la reflectancia.

La reflectancia y por qué esta es importante para el monomodo de corto alcance

Antes de analizar por qué la reflectancia es una preocupación en las aplicaciones monomodo de corto alcance, vamos a dar un paso atrás y revisar la reflectancia.

La reflectancia mide la cantidad de potencia de señal reflejada desde un conector o extremo del cable hacia el transceptor en comparación con la cantidad de potencia de señal inyectada. Siempre es un valor negativo. La reflectancia es esencialmente lo contrario de la pérdida de retorno, que mide la potencia de la señal inyectada en comparación con la cantidad que se devuelve o refleja y siempre es un valor positivo. Tanto para la reflectancia como para la pérdida de retorno, los valores más alejados de cero son mejores. (Consulte más detalles en La pérdida de inserción debe ser un número positivo).

En un conector de fibra, existe un pequeño espacio de aire entre las dos fibras. La diferencia en el índice de refracción entre el vidrio y el aire hace que se refleje la luz. La reflectancia también puede ser causada por terminaciones contaminadas o mal pulidas, desalineaciones del núcleo, grietas en la fibra, extremos de fibra abiertos e impurezas de fabricación.

Si bien los transceptores multimodo son muy tolerantes a la reflexión, los transceptores monomodo no lo son, especialmente en longitudes de onda más altas. De hecho, con láseres monomodo de alta potencia, una reflexión excesiva puede dañar el transceptor. Por eso los conectores APC se utilizan comúnmente en aplicaciones monomodo de largo alcance. Los conectores APC que tienen una terminación en ángulo de 8 grados que refleja la luz hacia el revestimiento en lugar de hacia el transceptor, ofreciendo una mejor reflectancia (y pérdida de retorno). Tenga en cuenta que si bien es posible lograr una buena reflectancia con un conector UPC LC, todos los conectores monomodo MPO multifibra son APC porque es imposible lograr la reflectancia necesaria en una MPO con una terminación de UPC recta.

Un nuevo requisito de reflectancia

Aunque los transceptores monomodo siempre han sido susceptibles a la reflectancia, los transceptores de bajo coste y bajo consumo utilizados en aplicaciones monomodo de corto alcance son aún más sensibles a la reflectancia. El estándar de cable de fibra óptica TIA 568.3 especifica la pérdida de retorno del conector (positiva), pero no lo requiere para la comprobación de nivel 1. Sin embargo, los estándares de aplicación 802.3 Ethernet IEEE especifican la reflectancia (negativa). Además, los OTDR necesarios para las comprobaciones de nivel 2 informan la reflectancia, no la pérdida de retorno.

Para aplicaciones monomodo de corto alcance, IEEE especifica la reflectancia en función del número de pares acoplados en el canal. Si no se pueden cumplir los valores de reflectancia, se debe reducir la pérdida máxima de inserción del canal, lo que alimenta la carcasa de los conectores APC. Como se muestra en la siguiente tabla, si el valor de reflectancia de los conectores acoplados es de -37 dB, solo puede tener un conector en un canal monomodo de corto alcance. Con un valor de reflectancia mejorado de -49 dB, puede tener 10 conectores en el canal.

Para determinar la pérdida máxima del canal, IEEE especifica la pérdida de inserción en comparación con el número de reflectancias discretas, como se muestra en la tabla siguiente.

• • En una aplicación 400GBASE-DR4 con cuatro conectores que tienen una reflectancia de -50 dB y sin conexiones entre -35 y -45 dB, la pérdida de inserción es de 3,0 dB (resaltada en rojo en la tabla).


• • Si la reflectancia de esos mismos cuatro conectores es de -40 dB, la pérdida de inserción máxima disminuye hasta 2,7 dB (resaltada en amarillo en la tabla).


• • Recuerde que los valores más alejados de cero son mejores para la reflectancia.

¿En qué se debe basar su diseño?

Dado que la mayoría de los conectores LC y MPO monomodo tienen una buena reflectancia de aproximadamente -55 dB, podría parecer que se podría diseñar fácilmente un canal con una pérdida de inserción de 3,0 dB. No tan rápido: La reflectancia puede empeorar con el tiempo a medida que la suciedad y los residuos se acumulan en las terminaciones de los conectores debido a las inserciones y extracciones normales de los puentes. El hecho de que los conectores tuvieran una reflectancia de -55dB el primer día no significa que permanecerán en -55 dB para siempre. La suciedad y los residuos en las terminaciones de la fibra son una preocupación especialmente importante en los conectores monomodo, donde el núcleo de la fibra es mucho más pequeño; es más fácil bloquear más luz con una pequeña partícula de polvo en un núcleo de fibra monomodo pequeño de 9 micras en comparación con un núcleo de fibra multimodo más grande de 50 micras.

Incluso si los conectores miden la reflectancia de -55 dB en la comprobación OTDR del nivel 2 el primer día, sería prudente generar un cierto margen debido al potencial de una mayor reflectancia en el futuro. En el caso de cuatro conectores en una aplicación monomodo de corto alcance, esto podría significar diseñar a 2,7 dB en lugar de 3 dB.

Es esencial tener en cuenta que incluso si su enlace supera la comprobación de nivel 1 (pérdida de inserción) con un margen sustancial, una reflectancia excesiva puede hacer que el enlace siga siendo inoperable. Ahí es donde entra en juego un OTDR como OptiFiber™ Pro de Fluke Networks, es la única forma de medir con precisión la reflectancia de las conexiones. OptiFiber Pro incluso interpreta automáticamente los resultados y muestra la reflectancia detallada de todas las conexiones en un gráfico intuitivo EventMap.

No olvide la regla de oro: Inspeccione todos los conectores

Otra consideración clave para aplicaciones monomodo de corto alcance (o para cualquier aplicación de fibra) es la inspección adecuada. Solo porque el fabricante le dice que la reflectancia de un conector es de -55 dB, eso no significa que tenga ese rendimiento recién estrenado. Por eso es importante inspeccionar cada conector y limpiarlo si es necesario antes de conectarlo.

Dado que los conectores pueden ensuciarse con el tiempo a medida que se conectan y desconectan los puentes, la inspección y la limpieza no deben ser algo que se haga solo el primer día, especialmente para aplicaciones monomodo de corto alcance, donde el rendimiento de reflectancia degradado puede afectar la pérdida de inserción y el rendimiento general del canal.

Y si está inspeccionando los conectores APC con una solución como FiberInspector™ Pro FI-700 o FiberInspector Micro FI-500 de Fluke Networks, no olvide que necesita usar la puntas para sonda APC (se compra por separado) para acomodar los 8 grados de ángulo y garantizar una visualización adecuada.

Siga aprendiendo

• • ¿Qué es la pérdida de retorno?
• • Comprobación de certificación de fibra: Todo lo que realmente necesita es pérdida, longitud (y, a veces, reflectancia)
• • Documento técnico. OLTS y OTDR: Una estrategia de comprobación completa.
• • Inspecciones más sencillas de las terminaciones de las fibras: Cambios clave en IEC 61300-3-35.
• • Comprobadores de fibra óptica