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Universidad Técnica Fe<strong>de</strong>rico Santa María<br />
Departamento <strong>de</strong> Electrónica<br />
Teoría <strong>de</strong> Comunicaciones Digitales<br />
Informe <strong>de</strong> Teoría <strong>de</strong> Comunicaciones Digitales<br />
“<strong>Análisis</strong> <strong>de</strong> <strong>Diagramas</strong> <strong>de</strong> <strong>Ojo</strong>”<br />
Nombre: José Antonio Dinamarca Ossa<br />
ROL: 9721036-5<br />
Fecha: 06.11.2002
Introducción<br />
Para el análisis <strong>de</strong>l comportamiento <strong>de</strong> los enlaces <strong>de</strong> transmisión, frecuentemente<br />
se utilizan diversas técnicas y mediciones <strong>de</strong> <strong>de</strong>sempeño, como por ejemplo la medición <strong>de</strong>l<br />
Bit Error Rate, BER (Tasa <strong>de</strong> errores en transmisión), el cuál <strong>de</strong>termina, en cierta medida,<br />
la calidad <strong>de</strong>l enlace <strong>de</strong> transmisión. Otra forma <strong>de</strong> medir el <strong>de</strong>sempeño <strong>de</strong>l enlace es<br />
obteniendo la relación Señal a ruido <strong>de</strong> éste (SNR) o bien la atenuación que experimenta<br />
una señal entre el extremo transmisor y el receptor, obteniendo así importantísimos datos,<br />
como la calidad <strong>de</strong> componentes utilizados en el enlace (equipos <strong>de</strong> transmisión, recepción,<br />
cables, etc.). Debido a ello existen muchas técnicas y sistemas <strong>de</strong> medición para obtener las<br />
características propias <strong>de</strong>l enlace, pero en <strong>de</strong>terminadas circunstancias y frente a distintos<br />
problemas que se presentan en la comunicación, muchas <strong>de</strong> ellas no son apropiadas para<br />
<strong>de</strong>terminar el origen <strong>de</strong>l problema o visualizarlos. En este sentido se hace imprescindible el<br />
análisis <strong>de</strong> las formas <strong>de</strong> onda <strong>de</strong> los pulsos que se propagan en un enlace <strong>de</strong><br />
comunicaciones, para lograr observar sus formas, <strong>de</strong>sfases (jitter), niveles <strong>de</strong> ruido,<br />
potencias <strong>de</strong> las señales, etc. El análisis <strong>de</strong> todas éstas características reunidas en un<br />
diagrama (patrón) dan origen a lo que se conoce como Diagrama <strong>de</strong> <strong>Ojo</strong> o bien Patrón <strong>de</strong><br />
<strong>Ojo</strong>, muy utilizado en telecomunicaciones.<br />
Diagrama <strong>de</strong> <strong>Ojo</strong><br />
El diagrama <strong>de</strong> <strong>Ojo</strong>, muy utilizado en el análisis <strong>de</strong> formas <strong>de</strong> ondas en<br />
telecomunicaciones digitales, correspon<strong>de</strong> esencialmente, a un diagrama que muestra la<br />
superposición <strong>de</strong> las distintas combinaciones posibles <strong>de</strong> unos y ceros en un rango <strong>de</strong><br />
tiempo o cantidad <strong>de</strong> bits <strong>de</strong>terminados. Dichas señales transmitidas por el enlace, permiten<br />
obtener las características <strong>de</strong> los pulsos que se propagan por el medio <strong>de</strong> comunicación,<br />
sean estos por medio <strong>de</strong> fibra óptica, coaxial, par trenzado, enlaces satelitales, etc.<br />
Por ejemplo en una secuencia <strong>de</strong> 3 bits tenemos una cantidad total <strong>de</strong> 8<br />
combinaciones posibles, las que pue<strong>de</strong>n ser observadas en la siguiente figura (figura 8.14).<br />
Notar que en la figura no se consi<strong>de</strong>ran las ca<strong>de</strong>nas <strong>de</strong> 3 unos y 3 ceros consecutivas, ya<br />
que, <strong>de</strong>bido a la superposición <strong>de</strong> las otras combinaciones, quedan <strong>de</strong>terminadas<br />
implícitamente.<br />
Debido a la capacidad <strong>de</strong> los diagramas <strong>de</strong> ojo <strong>de</strong> representar la superposición <strong>de</strong><br />
varias señales simultáneamente es que son conocidos como patrones multi-valores, ya que a<br />
diferencia <strong>de</strong> las señales medidas normalmente en un osciloscopio, cada punto en el eje <strong>de</strong>l<br />
tiempo tiene asociado múltiples niveles <strong>de</strong> voltaje.
<strong>Análisis</strong> <strong>de</strong> Parámetros <strong>de</strong> <strong>Ojo</strong><br />
Principalmente existen dos tipos <strong>de</strong> análisis <strong>de</strong> los diagramas <strong>de</strong> ojo.<br />
El primero se refiere fundamentalmente al análisis <strong>de</strong> las distintas características <strong>de</strong> la<br />
forma <strong>de</strong> onda <strong>de</strong>l pulso como son el Risetime, Falltime, overshoot, un<strong>de</strong>rshoot y el jitter,<br />
que están referidas a cuatro propieda<strong>de</strong>s fundamentales <strong>de</strong>l <strong>Ojo</strong>, el nivel cero, nivel uno,<br />
cruce <strong>de</strong> amplitud y cruce en el tiempo.<br />
Mientras que el segundo método consiste en la comparación <strong>de</strong> la máscara medida<br />
directamente en el patrón <strong>de</strong> ojo con una máscara preestablecida (Posteriormente se<br />
explicarán las máscaras).<br />
En la siguiente figura (figura 8.23) es posible observar los diferentes parámetros que<br />
constituyen un pulso en un patrón <strong>de</strong> ojo.
Rise Time/ Fall Time: Se ubican los niveles <strong>de</strong> cero y uno lógico, luego se obtiene el<br />
tiempo relacionado entre el 10% y 90% <strong>de</strong>l valor máximo <strong>de</strong><br />
amplitud <strong>de</strong>l pulso (nivel uno). El tiempo entre ambos rangos<br />
es el que se conoce como Rise Time. De la misma forma se<br />
obtiene el Fall Time, en el extremo <strong>de</strong> <strong>de</strong>scenso <strong>de</strong>l pulso.<br />
Propieda<strong>de</strong>s fundamentales <strong>de</strong>l <strong>Ojo</strong><br />
One Level: Correspon<strong>de</strong> a la medición <strong>de</strong>l valor promedio <strong>de</strong>l nivel <strong>de</strong> un uno lógico.<br />
Esto se <strong>de</strong>be a que el diagrama <strong>de</strong> ojo utiliza métodos estadísticos en la<br />
construcción <strong>de</strong>l patrón, es <strong>de</strong>cir, se genera un histograma con los distintos<br />
valores <strong>de</strong>l pulso y luego se consi<strong>de</strong>ra una angosta zona <strong>de</strong>l ancho <strong>de</strong>l pulso,<br />
con lo que se logra obtener el promedio <strong>de</strong>l nivel uno <strong>de</strong> dicho pulso.<br />
Zero Level: Correspon<strong>de</strong> a la medida <strong>de</strong>l valor medio <strong>de</strong>l nivel cero lógico. Al igual que<br />
en el caso <strong>de</strong>l Nivel Uno las técnicas <strong>de</strong> medición <strong>de</strong>l nivel cero son las<br />
mismas.<br />
Eye Crossing: Consiste <strong>de</strong> dos partes, Crossing Time y Crossing Amplitud. El Crossing<br />
Time se refiere al tiempo en el que se produce la apertura <strong>de</strong>l ojo y su<br />
posterior cierre, mientras que el Crossing Amplitud, está referido al nivel <strong>de</strong><br />
voltaje en el cual se produce la apertura <strong>de</strong>l ojo y su posterior cierre.<br />
Consi<strong>de</strong>rando estos dos parámetros se <strong>de</strong>fine el Bit Period , que correspon<strong>de</strong><br />
al período entre la apertura y cierre <strong>de</strong>l ojo.<br />
Para enten<strong>de</strong>r <strong>de</strong> mejor forma éstas <strong>de</strong>finiciones se presenta un esquemático (figura<br />
8.24) <strong>de</strong>l diagrama <strong>de</strong> ojo, con sus respectivos parámetros.
Definición <strong>de</strong> Máscaras<br />
Técnicamente, las máscaras preestablecidas <strong>de</strong>finen regiones específicas en el<br />
diagrama <strong>de</strong> ojo, <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong> las cuales los pulsos u ondas no <strong>de</strong>ben introducirse. Dichas<br />
máscaras son muy útiles, ya que se utilizan en el diseño <strong>de</strong> canales <strong>de</strong> transmisión,<br />
especificando por medio <strong>de</strong> ellas zonas no permitidas para las señales. Con ello se logra<br />
preestablecer un diseño óptimo <strong>de</strong> enlaces que cumplan ciertas características, ya que si la<br />
señal digital que se propaga por el canal se introduce en dichas regiones, se observa n<br />
claramente problemas y errores en la transmisión. A continuación se presenta un<br />
esquemático (figura 8.35, Figura 8.36) <strong>de</strong> diferentes máscaras.
Jitter<br />
Jitter correspon<strong>de</strong> básicamente a una <strong>de</strong>sviación <strong>de</strong> fase respecto <strong>de</strong> la posición i<strong>de</strong>al<br />
en el tiempo <strong>de</strong> una señal digital que se propaga en un canal <strong>de</strong> transmisión. Así como el<br />
Crossing Time correspondía al promedio estadístico <strong>de</strong> una serie <strong>de</strong> muestras <strong>de</strong> un<br />
histograma, mediante el cuál se generaba el diagrama <strong>de</strong> ojo, el Jitter correspon<strong>de</strong> a la<br />
<strong>de</strong>sviación estándar experimentado por las muestras tomada <strong>de</strong> dicho histograma.<br />
El Jitter es un efecto completamente in<strong>de</strong>seable en cualquier sistema <strong>de</strong><br />
comunicaciones y por en<strong>de</strong> introduce una serie <strong>de</strong> problemas al canal, que <strong>de</strong> no ser tratado<br />
a<strong>de</strong>cuadamente pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>gradar completamente la calidad y <strong>de</strong>sempeño <strong>de</strong>l enlace. El Jitter<br />
pue<strong>de</strong> causar errores en la recepción <strong>de</strong> bits (<strong>de</strong>gradar BER), ya que si no es controlado<br />
confundirá al receptor y éste no podrá recobrar el reloj <strong>de</strong> sincronismo en el extremo<br />
receptor, a<strong>de</strong>más pue<strong>de</strong> producir interferencia intersimbólica (ISI), entre los pulsos que se<br />
propagan por el canal, ya que el jitter producirá un <strong>de</strong>splazamiento <strong>de</strong> las señales ue<br />
componen el pulso y por en<strong>de</strong> se mezclarán, imposibilitando <strong>de</strong> esta manera el<br />
reconocimiento <strong>de</strong> los niveles respectivos <strong>de</strong> la señal en el receptor.<br />
Dicho efecto pue<strong>de</strong> ser observado en el siguiente diagrama (Figura 8.39), que<br />
muestra un diagrama <strong>de</strong> ojo cerrado completamente por el efecto <strong>de</strong>l Jitter. Claramente el<br />
receptor se verá imposibilitado para recobrar el reloj <strong>de</strong> sincronismo en el receptor y por<br />
en<strong>de</strong> para recibir a<strong>de</strong>cuadamente la señal transmitida.<br />
En la figura 8.39 se pue<strong>de</strong> observar un Jitter con 0,5 UI (Unit Interval), o en otras palabras,<br />
un <strong>de</strong>sfase <strong>de</strong> 0,5 veces el Bit Period.
En la figura 8.40, se pue<strong>de</strong> observar el efecto <strong>de</strong>l Jitter. Una señal sinusoidal que se<br />
propaga por un canal experimenta sucesivos cambios en su fase, lo que genera un<br />
ensanchamiento <strong>de</strong> dicha señal. Obviamente este efecto es in<strong>de</strong>seable, ya que al aumentar<br />
imposibilita la i<strong>de</strong>ntificación <strong>de</strong> la señal transmitida.<br />
Simulaciones en Optsim<br />
A continuación se presentarán simulaciones realizadas en el programa <strong>de</strong><br />
simulación para enlaces por fibra óptica, Optsim. Si bien el programa esta diseñado para<br />
trabajar con diferentes tipos <strong>de</strong> enlaces ópticos, teóricamente los análisis obtenidos se<br />
pue<strong>de</strong>n aplicar a todo tipo <strong>de</strong> medios <strong>de</strong> transmisión en comunicaciones digitales, ya que la<br />
teoría es única. Las ventajas principales <strong>de</strong> la fibra óptica con respecto a enlaces por cables<br />
tradicionales (coaxial, par trenzado, etc.) o por enlaces satelitales son, principalmente, que<br />
en la fibra óptica se pue<strong>de</strong>n transmitir a tasas mucho más altas, <strong>de</strong>bido a las bajas pérdidas<br />
que ésta presenta, incluso aún a altas frecuencias y <strong>de</strong>bido a la inmunidad a las<br />
interferencias electromagnéticas (se transmite luz). Existen muchas otras ventajas, pero lo<br />
importante es que que<strong>de</strong> claro, que los análisis hechos a continuación pue<strong>de</strong>n ser aplicados<br />
a cualquier tipo <strong>de</strong> enlace digital.<br />
Los pulsos utilizados para realizar las transmisiones serán <strong>de</strong>l tipo NRZ, para los<br />
cuales el nivel cero lógico será <strong>de</strong> 0 y el nivel para los unos lógicos será <strong>de</strong> 2,5, sólo por<br />
conveniencia.<br />
Para un mejor entendimiento <strong>de</strong> los datos obtenidos en un diagrama <strong>de</strong> ojo, se han<br />
obtenido patrones <strong>de</strong> ojo, consi<strong>de</strong>rando en un comienzo, los factores que afectan los enlaces<br />
<strong>de</strong> comunicación digital por separado.
1. Diagrama <strong>de</strong> <strong>Ojo</strong> I<strong>de</strong>al<br />
El siguiente patrón <strong>de</strong> ojo, mostrado en la figura01, correspon<strong>de</strong> al obtenido en un<br />
enlace óptico i<strong>de</strong>al , es <strong>de</strong>cir a tasa <strong>de</strong> transmisión bajas, sin consi<strong>de</strong>rar pérdidas por<br />
atenuación, sin ningún tipo <strong>de</strong> ruido en el canal, sin consi<strong>de</strong>rar el <strong>de</strong>splazamiento <strong>de</strong> fase<br />
(jitter), <strong>de</strong>bido por ejemplo en la fibra a la dispersión <strong>de</strong> velocidad <strong>de</strong> grupo (<strong>de</strong>pen<strong>de</strong>ncia<br />
<strong>de</strong> la velocidad <strong>de</strong> grupo con la frecuencia). Por ello en un medio i<strong>de</strong>al el diagrama <strong>de</strong> ojo<br />
que se <strong>de</strong>biera observar sería el siguiente.<br />
Figura1. Diagrama <strong>de</strong> ojo I<strong>de</strong>al<br />
Claramente se pue<strong>de</strong> observar en el patrón <strong>de</strong> ojo anterior, la perfecta forma <strong>de</strong> los<br />
pulsos transmitidos en el enlace <strong>de</strong> comunicación digital. Analizando la figura, se podrían<br />
obtener fácilmente los distintos parámetros <strong>de</strong>l diagrama, como el Bit Period, el Rise/Fall<br />
Time, etc. A<strong>de</strong>más <strong>de</strong> pue<strong>de</strong>n observar claramente los niveles <strong>de</strong> cero y uno, junto a sus<br />
respectivos cruces.<br />
Para obtener dicho diagrama se utilizó el mismo circuito que se muestra a<br />
continuación , en la parte 2.
2. Diagrama <strong>de</strong> <strong>Ojo</strong>: variando la tasa <strong>de</strong> transmisión<br />
Se procedió a armar el circuito indicado en el siguiente Diagrama (Diagrama1).<br />
Ser pue<strong>de</strong> observar en el circuito, un láser, cuya intensidad es modulada en un<br />
modulador <strong>de</strong> amplitud. Junto a ello se tiene una entrada <strong>de</strong> datos binarios aleatorio (para<br />
po<strong>de</strong>r generar el diagrama <strong>de</strong> ojo), los cuales son codificados por pulsos tipo NRZ, los que<br />
pasan por un filtro y son modulados en amplitud (con láser). Luego se pue<strong>de</strong> observar el<br />
canal óptico, junto a un filtro óptico y al final <strong>de</strong> éste un FotoDiodo tipo PIN, que<br />
correspon<strong>de</strong> al receptor óptico, ya que es aquí dón<strong>de</strong> se transforman los pulsos ópticos en<br />
eléctricos y son pasados por un filtro, para finalmente conectarse al Diagrama <strong>de</strong> <strong>Ojo</strong>, en el<br />
cuál se realizarán las mediciones.<br />
En las siguientes figuras se observan los diagramas <strong>de</strong> <strong>Ojo</strong> obtenidos para distintas<br />
tasas <strong>de</strong> transmisión. Es importante <strong>de</strong>stacar, que cómo se trata <strong>de</strong> fibra óptica, se utilizarán<br />
tasas <strong>de</strong> transmisión muy gran<strong>de</strong>s (or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> los Gbits), pero es equivalente a consi<strong>de</strong>rar<br />
tasas <strong>de</strong> los Mbits para medios <strong>de</strong> comunicación tradicionales.<br />
Figura 1b. Enlace i<strong>de</strong>al a una tasa <strong>de</strong> 10 Gbps
Figura 2. Enlace i<strong>de</strong>al a una tasa <strong>de</strong> 20 Gbps<br />
Figura 3.Enlace i<strong>de</strong>al a una tasa <strong>de</strong> 50 Gbps<br />
Para todas estas simulaciones se utilizó una fibra i<strong>de</strong>al, sin atenuación y no<br />
dispersiva. Se utilizó un diagrama <strong>de</strong> ojo que acepta tasas <strong>de</strong> transmisión <strong>de</strong> hasta 10 Gbps,<br />
para mo<strong>de</strong>lar como se comportaría un receptor diseñado para trabajar hasta dicha tasa. Se<br />
pue<strong>de</strong> observar en la figura 1b, que con una tasa <strong>de</strong> 10 Gbps, el receptor se comporta muy<br />
bien, pero al duplicar dicha tasa a 20 Gbps. (Figura 2), se observa, claramente un <strong>de</strong>terioro<br />
<strong>de</strong>l patrón obtenido, lo que muestra una incapacidad por parte <strong>de</strong>l receptor para <strong>de</strong>tectar los<br />
símbolos transmitidos. Obviamente en la Figura 3, cuando la tasa <strong>de</strong> transmisión es <strong>de</strong> 50<br />
Gbps., el receptor no es capaz <strong>de</strong> discriminar nada, por lo que la tasa <strong>de</strong> errores en la<br />
transmisión será elevadísima, ya que no hay posibilidad <strong>de</strong> reconocer ni siquiera los niveles<br />
intermedios.
3. Diagrama <strong>de</strong> <strong>Ojo</strong>: Introduciendo atenuaciones en el canal <strong>de</strong> Transmisión<br />
Se procedió a modificar el circuito anterior introduciendo un nuevo componente, un<br />
atenuador variable, para po<strong>de</strong>r observar los efectos obtenidos al <strong>de</strong>gradar o modificar el<br />
nivel <strong>de</strong> potencia (energía) <strong>de</strong> los pulsos que se propagan por el canal. Esto pue<strong>de</strong> ser<br />
visualizado en el siguiente diagrama (Diagrama 2).<br />
A continuación se realizarán simulaciones para distintos valores <strong>de</strong> atenuación, para<br />
observar <strong>de</strong> este modo el comportamiento <strong>de</strong> un canal <strong>de</strong> transmisión frente a variaciones<br />
<strong>de</strong> potencia <strong>de</strong> las señales que por él se transmiten.<br />
Las mediciones se realizaron <strong>de</strong> acuerdo a los mismos parámetros estipulados<br />
anteriormente y a una tasa <strong>de</strong> transmisión <strong>de</strong> 10 Gbps., la que se mantendrá constante<br />
durante las próximas simulaciones.<br />
Figura 4. Enlace con una atenuación <strong>de</strong> 10 [dB]
Figura 5. Enlace con una atenuación <strong>de</strong> 40 [dB]<br />
Figura 6. Enlace con una atenuación <strong>de</strong> 60 [dB]<br />
Figura 7. Enlace con una atenuación <strong>de</strong> 70 [dB]
Figura 8. Enlace con una atenuación <strong>de</strong> 80 [dB]<br />
Observando los diagramas <strong>de</strong> ojo anteriores, se pue<strong>de</strong> visualizar la clara<br />
<strong>de</strong>gradación <strong>de</strong>l patrón a medida que aumenta la atenuación <strong>de</strong> las señales, es <strong>de</strong>cir, en un<br />
canal <strong>de</strong> transmisión digital, las señales que se propagan, siempre estarán expuestas a<br />
atenuación, la cuál <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>rá principalmente <strong>de</strong> las distancias asociadas al enlace<br />
(repetidores). Si se observa la Figura 4 (atenuación 10 [dB]), se pue<strong>de</strong> notar que la señal,<br />
prácticamente no sufre alteración alguna, pero a medida que la potencia <strong>de</strong> la señal<br />
disminuye, producto <strong>de</strong> la atenuación, el ojo se va estrechando cada vez más, lo que indica<br />
un notable <strong>de</strong>terioro <strong>de</strong> la señal transmitida, por lo que se hace cada vez más difícil la<br />
interpretación <strong>de</strong> los pulsos por parte <strong>de</strong>l receptor.<br />
En las figuras se observa que en 40 [dB], el patrón generado es aún aceptable y<br />
fácilmente un receptor pue<strong>de</strong> recuperar la información <strong>de</strong> reloj y sincronizarse con el<br />
transmisor, a<strong>de</strong>más pue<strong>de</strong> mantener una baja tasa <strong>de</strong> error en la recepción (Bajo BER). En<br />
cambio en las Figuras 7 y 8 se observa, claramente, la incapacidad por parte <strong>de</strong> un receptor,<br />
para recuperar las señales transmitidas, <strong>de</strong>bido al claro <strong>de</strong>terioro <strong>de</strong>l patrón y por en<strong>de</strong> al<br />
enangostamiento total <strong>de</strong>l ojo.
4. Diagrama <strong>de</strong> <strong>Ojo</strong>: Introduciendo ruido aditivo en el canal <strong>de</strong> Transmisión<br />
El esquema <strong>de</strong>l circuito generado para realizar esta simulaciones es el siguiente<br />
(Diagrama 4).<br />
Al igual que en los casos anteriores, se procedió a introducir un Generador <strong>de</strong> ruido<br />
blanco en el canal y por medio <strong>de</strong> un combinador óptico, se “sumo” a la señal transmitida<br />
por el canal, ruido blanco. Para estos propósitos, se consi<strong>de</strong>ró una fibra i<strong>de</strong>al, sin pérdidas<br />
(atenuación), ni <strong>de</strong>splazamientos <strong>de</strong> fase (jitter), pero obviamente señales, sensibles a ruido<br />
en la transmisión. Se consi<strong>de</strong>ró una potencia <strong>de</strong> láser <strong>de</strong> 20 [W], para realizar la simulación<br />
<strong>de</strong> correcta forma.<br />
A continuación se muestran los resultados obtenidos.<br />
Figura 9. Enlace expuesto a Ruido Blanco <strong>de</strong> 1 [dB{mW/Ghz}]
Figura 10. Enlace expuesto a Ruido Blanco <strong>de</strong> 3 [[dB{mW/Ghz}]<br />
Figura 11. Enlace expuesto a Ruido Blanco <strong>de</strong> 10 [[dB{mW/Ghz}]<br />
Analizando los patrones obtenidos, se pue<strong>de</strong> notar, el claro cierre <strong>de</strong>l ojo, a medida<br />
que aumenta la potencia <strong>de</strong>l ruido en el enlace, es <strong>de</strong>cir, a medida que el ruido se hace más<br />
prepon<strong>de</strong>rante sobre el nivel <strong>de</strong> potencia <strong>de</strong> la señal, los pulsos son afectados cada vez más<br />
y el ruido se “suma” (sobrepone) en los distintos niveles <strong>de</strong>l pulso. Esto se pue<strong>de</strong> ver en el<br />
ruido existente sobre el nivel 1, ya que en la Figura 10 aumenta en relación con la 9 y en la<br />
11, prácticamente toma amplitu<strong>de</strong>s como la <strong>de</strong> las señales. El ruido es completamente<br />
in<strong>de</strong>seable, ya que se superpone con los niveles <strong>de</strong> unos y ceros y si es muy gran<strong>de</strong>,<br />
imposibilita la <strong>de</strong>tección correcta <strong>de</strong> dichos niveles <strong>de</strong> voltaje.
5. Diagrama <strong>de</strong> <strong>Ojo</strong>: Consi<strong>de</strong>rando Jitter en el canal <strong>de</strong> Transmisión<br />
Para lograr obtener a<strong>de</strong>cuadamente los patrones <strong>de</strong> ojo, consi<strong>de</strong>rando<br />
<strong>de</strong>splazamientos <strong>de</strong> fase o jitter, se optó por utilizar como mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> ello, una fibra No<br />
i<strong>de</strong>al, es <strong>de</strong>cir, una fibra Estándar, que posee un parámetro <strong>de</strong> dispersión típico <strong>de</strong> 16<br />
[ps/km-nm]. La dispersión, como se mencionó anteriormente, correspon<strong>de</strong> a una<br />
<strong>de</strong>pen<strong>de</strong>ncia <strong>de</strong> la velocidad <strong>de</strong> grupo con la frecuencia <strong>de</strong> las señales, por lo tanto habrá<br />
señales que se propagan por la fibra a distintas velocida<strong>de</strong>s (componentes modales,<br />
modulación), ya que sus frecuencias difieren un poco; <strong>de</strong>bido a ello se producirá un<br />
ensanchamiento <strong>de</strong> los pulsos que se propagan por el canal <strong>de</strong> transmisión (fibra en este<br />
caso), lo que se verá traducido en un <strong>de</strong>splazamiento <strong>de</strong> fase o jitter <strong>de</strong> los pulsos. En<br />
difinitiva, se aprovechará la dispersión <strong>de</strong> la fibra para mostrar el jitter que se produce en<br />
transmisiones normales (como un mo<strong>de</strong>lo).<br />
Para ello, se escogió una fibra Estándar, sin atenuación y no expuesta a ruido, <strong>de</strong> un<br />
largo <strong>de</strong> 20 [km]. Dicho esquemático se presenta en la siguiente figura (Diagrama3).<br />
A continuación se muestran los resultados obtenidos en las simulaciones.Variando<br />
la dispersión <strong>de</strong> la fibra, se logra un cambio en la fase <strong>de</strong> los pulsos y por lo tanto se pue<strong>de</strong><br />
observar el efecto producido por el Jitter.<br />
Figura 12. Fibra con dispersión D= 2 [ps/Km-nm] (mo<strong>de</strong>lando jitter)
Figura 13. Fibra con dispersión D= 5 [ps/Km-nm] (mo<strong>de</strong>lando jitter)<br />
Figura 14. Fibra con dispersión D= 10 [ps/Km-nm] (mo<strong>de</strong>lando jitter)<br />
Figura 15. Fibra con dispersión D= 40 [ps/Km-nm] (mo<strong>de</strong>lando jitter)
Figura 16. Fibra con dispersión D= 60 [ps/Km-nm] (mo<strong>de</strong>lando jitter)<br />
Figura 17. Fibra con dispersión D=100 [ps/Km-nm] (mo<strong>de</strong>lando jitter)<br />
Analizando los gráfico, se pue<strong>de</strong> observar, la interferencia intersimbólica<br />
que se genera al aumentar el <strong>de</strong>splazamiento <strong>de</strong> fase por parte <strong>de</strong> los pulsos que se<br />
transmiten por el canal., por lo tanto se transforma en un hecho completamente in<strong>de</strong>seable,<br />
por lo que hay que tratar <strong>de</strong> disminuirlo. En las últimas figuras (Figuras 16, 17) se logra<br />
observar que los patrones <strong>de</strong> ojo pier<strong>de</strong>n su forma, junto con cerrar cada vez más el ojo,<br />
esto se <strong>de</strong>be al <strong>de</strong>splazamiento <strong>de</strong> los pulsos a través <strong>de</strong>l diagrama, <strong>de</strong>bido al<br />
<strong>de</strong>splazamiento <strong>de</strong> fase <strong>de</strong> las señales.
6. Diagrama <strong>de</strong> <strong>Ojo</strong>: Consi<strong>de</strong>rando un canal <strong>de</strong> Transmisión más Real<br />
Hasta el momento se han analizado los distintos factores y efectos que intervienen<br />
en un canal <strong>de</strong> transmisión. A continuación se realizará una simulación, consi<strong>de</strong>rando<br />
aspectos más reales en las comunicaciones, es <strong>de</strong>cir se consi<strong>de</strong>rarán todos los aspectos<br />
estudiados por separado en una misma simulación, con el fin <strong>de</strong> obtener un patrón <strong>de</strong> ojo<br />
más real, que podría ser visto (en este caso), al analizar un enlace <strong>de</strong> fibra óptica.<br />
Para ello se consi<strong>de</strong>ró Jitter (dispersión D=16 <strong>de</strong> la fibra), ruido <strong>de</strong> 0.1<br />
[dB{mW/Ghz}], atenuación <strong>de</strong> 0.2 [dB/Km] (típico en la fibra), una distancia <strong>de</strong> 20 [Km] y<br />
una tasa <strong>de</strong> transmisión <strong>de</strong> 10 [Gbps] (Figura 18).<br />
Figura 18. Enlace Real, consi<strong>de</strong>rando ruido, atenuación, Jitter.<br />
En la Figura 19, en cambio, pue<strong>de</strong> observarse un típico diagrama <strong>de</strong> ojo hecho para<br />
un enlace real, consi<strong>de</strong>rando los mismos parámetros que para el caso anterior, pero ahora<br />
consi<strong>de</strong>rando un largo <strong>de</strong> la fibra (sin amplificación) <strong>de</strong> 50 [Km], distancia típica entre<br />
amplificadores (<strong>de</strong>pendiendo <strong>de</strong> ciertas características). Por lo que ésta sería una señal<br />
aproximada a la que recibiría un receptor en un enlace con dichas condiciones.<br />
Figura 18. Enlace Real, consi<strong>de</strong>rando ruido, atenuación, Jitter.
Conclusiones<br />
Se ha expuesto un resumen <strong>de</strong> un trabajo realizado con el fin <strong>de</strong> estudiar los<br />
diagramas <strong>de</strong> ojos, analizando los aspectos importantes en los enlaces digitales <strong>de</strong><br />
comunicaciones. El Diagrama <strong>de</strong> <strong>Ojo</strong> es una herramienta muy po<strong>de</strong>rosa en el análisis <strong>de</strong> los<br />
sistemas <strong>de</strong> comunicación y pue<strong>de</strong> entregar información, que <strong>de</strong> otra forma sería imposible<br />
o muy difícil <strong>de</strong> obtener. Por esta y muchas razones, cada día se utiliza más, sobre todo en<br />
las Telecomunicaciones, dón<strong>de</strong> se ha convertido en una herramienta <strong>de</strong> apoyo fundamental.<br />
Se han expuestos distintos análisis gráficos, <strong>de</strong>sarrollados en el simulador <strong>de</strong> fibra<br />
óptica Optsim. En las simulaciones se ha logrado observar gráficamente los efectos<br />
producidos por los diferentes factores que afectan un enlace digital, como Jitter, ruido,<br />
atenuación, entre otros y ha sido posible la interpretación <strong>de</strong> los diagramas, observando<br />
como influyen en el BER (tasa <strong>de</strong> errores), ISI (interferencia intersimbólica) y en general<br />
sobre todos los parámetros <strong>de</strong> medición <strong>de</strong> <strong>de</strong>sempeño y calidad <strong>de</strong> los enlaces.