Resumen de Apuntes de Fibra Opica
Las fibras ópticas son filamentos de vidrio de alta pureza extremadamente compactos: El grosor de una fibra es similar a la de un cabello humano. Fabricadas a alta temperatura con base en silicio, su proceso de elaboración es controlado por medio de computadoras, para permitir que el índice de refracción de su núcleo, que es la guía de la onda luminosa, sea uniforme y evite las desviaciones, entre sus principales características se puede mencionar que son compactas, ligeras, con bajas pérdidas de señal, amplia capacidad de transmisión y un alto grado de confiabilidad debido a que son inmunes a las interferencias electromagnéticas de radio-frecuencia.
Las fibras ópticas no conducen señales eléctricas por lo tanto son ideales para incorporarse en cables sin ningún componente conductivo y pueden usarse en condiciones peligrosas de alta tensión.
El personal del área de operaciones de las empresas de telecomunicaciones esta dividida en dos áreas: Conmutación y Transmisión. De estos dos grupos se derivan cuatro bloques importantes para una red de telecomunicaciones y son los siguientes:
Transmisión o Transporte: la forma de conectar los elementos de conmutación entre si, puede ser local o de larga distancia.
Conmutación: los equipos responsables de establecer la comunicación entre dos extremos es decir los usuarios o los clientes.
Acceso: La forma de conectar las instalaciones del usuario con la empresa que le prestara el servicio.
Equipo Terminal: equipo situado en las instalaciones del cliente para aprovechar un servicio de telecomunicaciones.
En general existen tres tipos de elementos de conmutación y en consecuencia tres tipos de servicios de telecomunicaciones. En la siguiente tabla se muestran los diferentes elementos de conmutación, así como los servicios que de estos se desprenden.
ELEMENTOS DE
CONMUTACIÓN
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TIPO DE SERVICIO
|
SERVICIOS OFRECIDOS
|
CENTRAL
TELEFÓNICA
|
SERVICIO CONMUTADO BASADO
EN CONMUTACIÓN DE CIRCUITOS
|
TELEFÓNIA LOCAL, TELEFONIA DE LARGA DISTANCIA, NUMEROS 800, NUMEROS 700, VPNS, CELULAR, PCS, WLL.
|
CROSSCONECTOR
|
SERVICIO DEDICADO BASADO EN CONMUTACIÓN DE CIRCUITOS
|
LINEAS PRIVADAS ANALOGICAS, LINEAS PRIVADAS DIGITALES (DS0,E0,E1,Nx64)
|
CONMUTADOR DE
PAQUETES
|
SERVICIO CONMUTADO Y DEDICADO VIRTUAL BASADO EN CONMUTACIÓN DE PAQUETES.
|
INTERNET, REDES, IP, X.25, FRAME RELAY, ATM, SMDS.
|
Mediante este elemento de conmutación es posible establecer conexiones dinámicas basadas en circuitos de 64 kps. Cuando se establece una llamada telefónica de un extremo a otro, se establece una conexión de 64 kps en ambos sentidos, la cual es reservada para uso exclusivo de los dos extremos en comunicación mientras la llamada dure
Este elemento establece conexiones permanentes entre los dos extremos de la comunicación, utilizando el mismo principio y tecnología que una central telefónica. Los crossconectores dentro de una red de transporte pueden establecer conexiones a diferentes velocidades, comenzando en 64 kps (E0) ,2.048 Mbps (E1) y en la actualidad también a velocidades de la jerarquía digital SDH como 155 Mbps (STM-1
El elemento de transporte
Un enlace de transporte se distingue por dos elementos. El primero que nos define fisicamente el medio de transmisión que será utilizado para llevar la información, como lo puede ser la fibra óptica (FO), las microondas (MO), el satélite, el par de cobre o cable coaxial.
JERARQUIA DIGITAL PLESIOCRONA (PDH)
| |||
JERARQUIA
|
VELOCIDAD BINARIA Mbps
|
NUMERO DE LLAMADAS TELEFONICAS SIMULTAN.
|
MEDIO UTILIZADO
|
E1
|
2.048
|
30
|
M.O.F.O,SAT.
|
E2
|
8.448
|
120
|
M.O.F.O,SAT.
|
E3
|
34.368
|
480
|
M.O.F.O,SAT.
|
E4
|
139.264
|
1920
|
M.O.F.O,SAT.
|
JERARQUIA DIGITAL SINCRONA (SDH)
| |||
JERARQUIA
|
VELOCIDAD BINARIA Mbps
|
NUMERO DE LLAMADAS TELEFONICAS SIMULTAN.
|
MEDIO UTILIZADO
|
STM-1
|
155.520
|
1920
|
M.O.F.O,SAT.
|
STM-4
|
622.080
|
7680
|
F.O
|
STM-16
|
2,488.320
|
30,720
|
F.O
|
STM-64
|
9,953.280
|
122,880
|
F.O
|
La red de acceso es la que permite a un usuario de un servicio de telecomunicaciones conectarse a una red para hacer uso de dicho servicio.
La red de cobre los ha limitado y en consecuencia se ha provocado el surgimiento de nuevas alternativas de acceso para estas nuevas aplicaciones. Sin embargo debido a su gran valor también se han desarrollado nuevas tecnologías que permiten la utilización del dicho par de cobre a velocidades mayores, tal es el caso de las tecnologías ISDN, HDSL, y ADSL.
Nueva red de acceso por cobre
En este tipo de redes se pretende eliminar el par de cobre como alternativa única para llegar al usuario. En algunos casos se implementa fibra óptica en los segmentos principales y el par de cobre se utiliza en él ultimo tramo.
Redes de acceso inalámbricas fijas
Las telecomunicaciones ya han demostrado su capacidad de contribuir al desarrollo económico de una nación. Por esta razón se han desarrollado tecnologías que permiten una eficiente y rápida implementación de redes de telefonía que ofrecen el servicio
Redes de acceso inalámbricas móviles
Otra forma es permitir la movilidad, pues él poder estar comunicados en cualquier lugar y en cualquier momento resulta cada día más importante.
Redes de acceso de banda ancha alámbricas e inalámbricas
Otra forma es el implementar redes que permiten el acceso de banda ancha para nuevas aplicaciones. Por banda ancha entendemos velocidades entre 2 Mbps y 155 Mbps, para permitir acceso a Internet de alta
OPCIONES PARA EL TRANSPORTE
En la actualidad son diversas las exigencias para las redes de transporte.
También existen diversas opciones de medios de transporte, pero la fibra es el medio que mejor satisface dichas exigencias.
Exigencias en la actualidad para las redes de transporte. Una red de transporte debe de cubrir las siguientes cuatro condiciones:
Capacidad
Calidad
Confiabilidad
Costo.
Actualmente utilizar diferentes tipos de redes para transportar cada tipo de trafico de manera eficiente y económica.
En general la necesidad de mayores anchos de banda o capacidades en el transporte sé esta viendo acotada por dos aspectos:
Incremento de tráfico multimedia sobre las redes de telecomunicaciones.
Incremento del número de usuarios de las redes de telecomunicaciones.
Fibra Óptica Como Portadora de Información.
En poco más de 10 años la fibra óptica se ha convertido en una de las tecnologías más avanzadas que se utilizan como medio de transmisión
Las fibras ópticas son filamentos de vidrio de alta pureza extremadamente compactos: El grosor de una fibra es similar a la de un cabello humano.
Las fibras ópticas no conducen señales eléctricas por lo tanto son ideales para incorporarse en cables sin ningún componente conductivo y pueden usarse en condiciones peligrosas de alta tensión.
Incremento de la calidad
Hoy día las telecomunicaciones se han convertido en la herramienta estratégica para las empresas y en un facilitador de toda actividad humana.
Las comunicaciones digitales se basan en la transmisión de bits “1” y “0” por lo que la calidad consiste en recibir el digito binario originalmente transmitido. Se considera una comunicación
Incremento de la confiabilidad
DISPONIBILIDAD
|
INDISPONIBILIDAD
|
EN TIEMPO
|
99.1%
|
0.9%
|
3 Días, 6Hrs,50Min,24s
|
99.5%
|
0.5%
|
1 Día, 19Hrs,48Min
|
99.9%
|
0.1%
|
8Hrs,45Min,36S
|
99.95%
|
0.05%
|
4Hrs,22Min,48S
|
99.99%
|
0.01%
|
52Min,33S
|
99.999%
|
0.001%
|
5 Min, 15s
|
La globalización de la economía y la ausencia de fronteras entre los países exige servicios de telecomunicaciones acordes. Esto hace que las redes tengan que expandir sus servicios a distancias cada vez mayores (incluso entre continentes)pero esta expansión de cobertura no debe de disminuir la calidad de los servicios prestados.
Facilidad para su gestión
Es necesario contar con mecanismos que permitan la fácil configuración, el monitoreo de toda la red y todas las funciones que generen la información acerca del estado de los signos vitales de red.
Opciones de medios para el transporte
El objetivo general de las telecomunicaciones es permitir comunicaciones de voz, datos, video a distancia de alta calidad, sin importar la localización de los extremos.
Distancia entre repetidores
|
Vida útil
|
Efectos
Climáticos
|
Complejidad de
Operación
|
Capacidad
| |
Satélite
|
Solo uno
|
Limitada
|
Si
|
Alta
|
Media
|
Par de Cobre
Cable coaxial
|
Corta
2-10 Km
|
Larga
|
No mucho
Humedad
|
Moderada
|
Media
|
Microondas
|
Media
25-75 km
|
Larga
|
Si
Lluvias
|
Moderada
|
Media-alta
|
Fibras ópticas
|
Larga
Hasta 600 km
|
Muy larga
|
Nulos
|
Moderada
|
Muy alta
|
Cuando comenzaron las redes de larga distancia el medio utilizado era el par de cobre aéreo (open wire), el cual podría llevar una sola llamada a la vez y con muy baja calidad.
Existen diversas opciones de medios de transporte, pero definitivamente las fibras ópticas cuentan con el mejor escenario para la implementación de redes de transporte.
Aunque las fibras ópticas presentan la mejor relación costo beneficio, esto solo ocurre cuando realmente se necesita la capacidad que estas pueden soportar, así como distancias encima de los 100 km.
ASPECTOS GENERALES DE LAS FIBRAS ÓPTICAS
Existen diversas razones que apuntalan a las fibras ópticas como el medio por excelencia para redes de transporte, entre ellas la gran disponibilidad de materia prima; el silicio. Las grandes distancias que se pueden conseguir entre repetidores.
TEMAS ACTUALES EN LAS FIBRAS ÓPTICAS
A partir de los 80 ´s se habían logrado grandes avances en todo lo relacionado con fibras ópticas. Por ejemplo la atenuación por kilómetro se ha logrado reducir de niveles alrededor de 1000 dB/km. a 0.2 dB/km.
Hoy se comienza a utilizar la cuarta y la quinta ventanas ópticas, nuevos estándares ópticos se empiezan a establecer, redes ópticas en configuración de anillos auto restaurables, la utilización de técnicas WDM y DWDM para el uso más eficiente y el uso de los cables de fibra óptica instalados y por instalar.
2 LAS FIBRAS ÓPTICAS COMO MEDIO DE TRANSMISIÓN
2.1 MARCO HISTÓRICO
Las comunicaciones por ondas de luz guiadas fueron consideradas por primera vez
Hace más de 100 años. En 1854 John Tyndall expuso los conceptos en donde se discutía la reflexión interna de la luz.
En 1880, Alexander Graham Bell hablo de la posibilidad de transmitir señales usando un haz de luz y en 1884 invento el fotófono, con el cual logro una transmisión a una distancia de 200 metros.
En 1934,AT&T obtiene la patente para una guía de onda óptica y al inicio de los años 60 se inventas el LASER (Light Amplification by Simulated Emision of Radiation). Hasta antes de 1970 la implementación de comunicaciones ópticas mediante guías de onda de luz estuvo restringida a distancias muy cortas, debido a las altas atenuaciones de la guía de onda óptica.
En 1966 se implementan las primeras fibras ópticas de forma experimental y operando con atenuaciones de 1000 dB/km.En 1970 la compañía Corning Glass logró producir una fibra de silicio (SiO2), con atenuaciones de 20 dB/km aproximadamente. Por otro lado, el desarrollo de las fuentes de luz LED y LASER comenzaron a madurar por esas fechas, esto permitió la transmisión de señales sobre unos cuantos kilómetros
A partir de 1970 el desarrollo tecnológico había experimentado una curvatura de crecimiento muy acelerada
A partir de 1990 se han logrado varias mejoras sobre las tecnologías de fibras ópticas que han permitido incrementar la capacidad y reducir el costo de las redes ópticas de hoy
Otro elemento que permite el incremento de la capacidad lo encontramos en los emisores LASER con ancho de banda angosto, los cuales permiten la combinación de diversas longitudes
VENTAJAS DE LAS FIBRAS ÓPTICAS
Tenemos diversas ventajas que favorecen la utilización de las fibras óptica sobre redes de telecomunicaciones.
Muy altas capacidades, en el orden de los Tbps.
Calidad en transmisión, en el orden de BER=10-12
Niveles bajos de atenuación, en el orden de 0.2 dB/km.
Respuesta a la frecuencia plana dentro de las ventanas ópticas, por lo tanto se prescinde
Prácticamente de ecualización.
Distancia grande entre repetidores, entre 150 y 600 kms.
Inmunidad a ruidos e interferencias.
Menor costo por circuito que cualquier otro medio.
Cables más ligeros, pequeños y flexibles.
La alta capacidad que se consigue sobre las fibras ópticas se debe al gran ancho de banda que estas pueden manejar.
Para el radio digital tenemos un ancho de banda para un enlace de 140 Mbps, mediante modulación 16 QAM (Quadrature AmplitudModulation)de 35 MHz y una frecuencia de portadora de 7 GHz, logrando así una relación de 200 a 1.Para el caso de las fibras ópticas tenemos que un enlace de la misma capacidad pero con una modulación OOK (On Off Keying) de 140 MHz, una portadora en la banda de 193 THz (1550 nm) y con una relación de 1.382,488 a 1.
Los cables de fibras ópticas son más ligeros pequeños y flexibles. En la figura siguiente se muestra un cable de 900 pares de cobre con capacidad para un número igual de llamadas; por otro lado el cable de fibra óptica puede transportar miles (30,000 sobre redes con señales SDH STM-16) de llamadas pero con un peso del cable de hasta 60 veces menor, mayor flexibilidad, manejabilidad y por supuesto menor costo.
Como observamos la diferencia en niveles de atenuación es enorme, por lo que las diferencias en distancias máximas soportadas o anchos de banda máximos a distancias razonables es muy marcada entre los cables coaxiales y las fibras ópticas.
DESVENTAJAS DE LAS FIBRAS ÓPTICAS
ATENUACIÓN
Muestra el espectro de la curva de atenuación de una típica fibra óptica hecha de silicio. La curva tiene tres características principales. Una gran tendencia de atenuarse conforme se incrementa la longitud de onda (Dispersión Rayleigh), Atenuación en los picos de absorción asociados con el ión hidroxyl (OH-), y Una tendencia por la atenuación para incrementar las longitudes de onda por arriba de los 1.6 um, debidas a las pérdidas inducidas por la absorción del silicio.
DISPERSIÓN
La dispersión cromática describe la tendencia para diferentes longitudes de onda que viajan a diferentes velocidades en una fibra.
POLARIZACIÓN
Polarización es la propiedad de la luz la cual está relacionada con la dirección de sus vibraciones, el viaje de la luz en una fibra típica puede vibrar en uno o dos modos de polarización
NO LINEALIDAD
Niveles de alta potencia de la fibra óptica disponibles y amplificadores ópticos provocan señales que interactúan con la fibra en las cuales produce una variedad de efectos no lineales
Estimulada
Esta no linealidad ocurre en sistemas de modulación intensos cuando las señales ópticas interactúan con las ondas acústicas o con vibraciones moleculares en la fibra
COMPONENTES DE LA FIBRA ÓPTICA
El núcleo que consiste de vidrio de cuarzo, tiene un índice de refracción más alto que el revestimiento de vidrio, cuarzo o plástico que lo rodea.
Que la pureza del material del núcleo sea tan alta, que la atenuación se mantenga dentro de los límites razonables.
Que los rayos, que por una razón u otra tiendan a cambiar su dirección de propagación, se mantengan dentro del núcleo de la fibra.
Formados por finos tubos de vidrio plástico o cuarzo fundido metidos de varias milésimas de milímetro
Se utilizan concretamente frecuencias cercanas de infrarrojo, de unos 300 billones de hertzios, para las cuales tanto el vidrio como el cuarzo fundido son perfectamente transparentes.
LAS FIBRAS ÓPTICAS COMO MEDIO DE TRANSMISIÓN
En telecomunicaciones, las fibras ópticas se presentan como el medio más adecuado para las redes de larga distancia y de gran capacidad.
2.5 APLICACIONES PRINCIPALES DE LAS FIBRAS ÓPTICAS
Las aplicaciones de las fibras ópticas van más allá del campo de las telecomunicaciones .De hecho, las fibras ópticas y las tecnologías relacionadas como el LASER están revolucionando diversos ámbitos de la actividad humana.
Telecomunicaciones
En telecomunicaciones el papel de las fibras ópticas ha sido clave. Su utilización la encontramos en redes de larga distancia, redes submarinas, redes de acceso, redes de televisión por cable (CATV).
Empresa
|
Inversión en MDD
15 años
|
Km .de F:O (5 años)
|
Cobertura
(Ciudades en 5 años)
|
ALESTRA
|
1,000
|
8,600
|
32
|
AVANTEL
|
1,800
|
20,000
|
33
|
BESTEL
|
200
|
2,250
|
60%
|
IUSATEL
|
1,200
|
7,500
|
69
|
MARCATEL
|
2,500
|
1,300
|
61
|
MIDITEL
|
300
|
Red Satelital
|
5,000
|
PROTEL
|
412
|
1,600
|
36
|
TELMEX
|
12,000
|
30,000
|
20,554
|
Redes de computadoras
Aplicaciones médicas
Hoy a través del LASER es posible realizar operaciones que tenían antes demasiado riesgo o en donde los tiempos de recuperación eran demasiado prolongados con el uso de Endoscopios que son dispositivos construidos a base de fibras ópticas.
Aplicaciones Industriales
Las fibras ópticas encuentran aplicación dentro de la industria debido a su característica de inmunidad al ruido, porque en ambientes industriales hay altos niveles de interferencias.
3.1 CONCEPTUALIZACIONES FÍSICAS
Definición de la luz
La luz es una emisión continua de partículas de energía llamadas fotones. La emisión de estos fotones se hace en forma analógica, por tanto tiene una potencia que puede ser medida en decibeles (dB) y una frecuencia que puede medirse en Hertz (Hz)
En estas figura tenemos indicados a la derecha algunos valores claves en el orden de magnitud de algunas señales, como por ejemplo, para las señales de radiofrecuencia, su valor más alto es alrededor de 1 Ghz (109Hz) mientras que las microondas se ubican hasta el orden de las decenas de GHz.Para la luz que el ojo humano percibe,
La longitud de onda
La letra griega Landa representa la longitud de onda .Y su ecuación es la siguiente:En esta representación, se ha dibujado una potencia decreciente de la señal, dado que la representación gráfica en este caso está en función del espacio, es decir de la distancia que recorre la luz. Conforme recorre más distancia, más potencia va perdiendo.
Índice de Refracción
La luz viaja a 300,000 km./s, donde C es la constante universal de celeridad de la luz en el vacío. Sin embargo, no siempre viaja a esa velocidad. Esa velocidad corresponde al vacío, cuando la luz alcanza su máxima velocidad.
LA LEY DE SNELL
Cuando hablamos de dos medios con diferente Índice de Refracción, implícitamente hablamos de la frontera que se forma entre esos dos medios. Para ver en que consiste la Ley de Snell., tenemos la siguiente figura:ESTRUCTURA DE LA FIBRA ÓPTICA
Para describir la estructura de las fibras, debemos saber las dimensiones de ellas. Es un hilo de vidrio de hasta 15 kilómetros de largo y de 125 micrómetros de diámetro. Tan delgado como el cabello humano de tan sólo 70 micrómetros o micras de diámetro. Este hilo de vidrio esta conformado por dos elementos, el núcleo y el recubrimiento, mostrado en la figura siguiente:
Apertura Numérica
Para asegurarnos de que haya una propagación de la luz al interior de la fibra, se deben cumplir dos condiciones:
El ángulo de incidencia sobre el núcleo sea menor al ángulo qcA, con el fin de que haya una refracción en el punto A.
Figura.3.14-La Apertura Numérica.
Esta formula indica en forma directa y proporcional qué tanto margen en dirección tenemos para incidir sobre el punto A teniendo la garantía de que una vez dentro, la luz refractada en A, se reflejara en B.
Angulo de Aceptación
Se mide en grados y que dice más fácilmente cual es la región en que debemos incidir el haz de luz sobre A para garantizar la propagación.
La Atenuación: es la pérdida de potencia conforme la luz se propaga, entre más camino recorra la luz, mayor será la atenuación y por lo tanto menor será la potencia de luz a su llegada al otro extremo del enlace.
La Dispersión: consiste en el retardo que toma parte de la luz al viajar a lo largo de la fibra óptica. Por ejemplo si un pulso de segundo de duración y ese pulso lo hacemos entrar a un extremo de la fibra, del otro extremo obtendremos ese pulso con menor potencia, debido a la atenuación. La dispersión es el ensanchamiento en el tiempo de la luz.
Coeficientes de Atenuación y Dispersión
En cualquier segmento de fibra es posible medir cuánta potencia se pierde en el trayecto,recordemos que esas pérdidas son debidas a diferentes causas.
Para la dispersión tenemos dos expresiones, una para cada una de los dos tipos de dispersión que existen. En las fibras ópticas tenemos dispersión modal y dispersión intramodal o cromática.
Perdida por absorción: es por el simple hecho de propagarse la luz por un medio se perderá potencia irremediablemente
Perdidas en un enlace óptico: son los elementos de unión que pueden ser los conectores o los empalmes. Los conectores son empleados para unir una fibra con un equipo, y los empalmes son usados para unir dos fibras y hacer una más grande
Perdidas por curvaturas: Siempre que haya una curvatura en un cable de fibra óptica habrán perdidas. Hay dos tipos de curvaturas, las macro curvaturas y las micro curvaturas.
Dispersión modal:es cuando se tiene una onda electromagnética que se radia para su propagación en una guía de onda, la onda viajera encontrara varios caminos para propagarse a lo largo de la guía.
Dispersión intramodal o cromática:esta dispersión de debe a que el índice de refracción del material no es independiente de la longitud de onda de la luz que viaja por dicho material.
Efectos de la atenuación y la dispersión en un sistema de Telecomunicaciones
En un sistema de telecomunicaciones a base de enlaces ópticos,la atenuación es muy importante ya que de ella dependerá el alcance que tenga dicho alcance
3.6 EL PRODUCTO DE ANCHO DE BANDA POR DISTANCIA
Los fabricantes de fibras ópticas o bien los cables ópticos proporcionan especificaciones de la fibra, entre esas especificaciones se encuentran los coeficientes de atenuación y de dispersión.
4 TIPOS DE FIBRAS ÓPTICAS
Existen dos tipos de fibras ópticas, las cuales son las fibras multimodo y las fibras monomodo. Por sus características particulares cada tipo se utilizan en aplicaciones diferentes.
PERFIL DE INDICE DE REFRACCIÓN
El Perfil de Índice de Refracción muestra los diferentes valores del Índice de Refracción a lo ancho de una fibra, mostrando también sus dimensiones de diámetros.
FIBRAS MULTIMODO
Este tipo de fibras fueron las primeras que se fabricaron para uso comercial en la época de los 80´s.Este nombre se le atribuyo a su funcionamiento interno.
El gran inconveniente de tener múltiples trayectorias o modos es que unos llegaran mas pronto al tener que dar menos rebotes,
Fibras Multimodo de Índice Escalonado
En este subtipo de fibras multimodo su núcleo esta ligeramente dopado, lo que hace que su índice de refracción sea ligeramente mayor que el Indice de Refracción del recubrimiento.
Características de las fibras de índice escalonado:
Fuerte dispersión modal
Producto Ancho de Banda por Distancia Pequeño.
Uso de LED´s como fuentes ópticas.
Apertura Numérica grande.
Requerimientos mas holgados para conectores.
Aplicaciones pasadas:LAN´s distancias cortas, velocidades pequeñas, hoy en día en desuso.
Fibras multimodo de Índice Gradual
Este tipo de fibras esta dopado en el núcleo y va cambiando conforme nos alejamos del eje de la fibra; justo en el centro habrá un nivel n1 que irá descendiendo hasta llegar al nivel n2 correspondiente al recubrimiento.
FIBRAS MONOMODO
Este nombre reciben laa fibras porque solamente un rayo o haz de luz entra refractado al núcleo de una fibra y toda la energía se propaga por la misma trayectoria y solo hay un modo o trayectoria dentro de este tipo de fibras.
Características de las fibras monomodo
Produce mejor producto de ancho de banda por distancia.
Solo se presenta dispersión cromática.
Se requieren conectores muy adecuados.
Se requieren fuentes de luz precisas.
Se aplican para altas velocidades y redes de larga distancia.
FABRICACIÓN DE UNA FIBRA ÓPTICA
Para el proceso de fabricación de una fibra óptica tenemos dos etapas:
La primera es la preforma la cual es un tubo de vidrio de alta pureza,y la segunda es el estiramiento de la preforma.
La Preforma: La preforma es un tubo de vidrio de óxido de silicio o silice de gran pureza y con dimensiones de un metro de longitud y 5 cm de diámetro.
La fibra óptica
Una vez teniendo la preforma cilíndrica se procede a estirarla hasta que quede tan delgada como el cabello humano.
Figura 5.1 Diagrama de un enlace.
Describiremos el funcionamiento de este sistema; por el lado izquierdo una señal eléctrica que puede ser analógica o digital entra en el equipo de transmisión óptico.
SISTEMA DE TRANSMISIÓN
Este es el primer elemento del sistema de comunicaciones basado en fibras ópticas y a continuación se muestra un proceso de transmisión y recepción que simultáneamente se lleva a cabo dentro del sistema de transmisión:
Entorno de aplicación
|
Velocidades
|
Interfases/Comentarios
|
Enlaces de datos a corta distancia.
|
Desde 64 Mbps hasta 2 Mbps
|
Interfaces típicas de datos como V.35, EIA-530,HSSI y para E1 o E3 la G.703.En categoría están equipos conocidos como modems ópticos
|
Redes LAN
|
10 Mbps,100 Mbps y ahora 1 Gbps
|
Interfaces AUI y MII.Se usan en equipos conocidos popularmente como Transceivers.
|
Enlaces de alta capacidad
|
Desde 2 Mbpsn hasta 155 Mbps
|
Interfaces G.703, hay velocidades ópticas mayores, pero en estos casos ya no hay interfaces eléctricas al exterior de los equipos.
|
Estas fuentes son las ideales para aplicaciones de alta capacidad y velocidad como las que corresponden a las fibras monomodo. Normalmente se trabaja con estas fuentes en la 2ª y 3ª ventanas ópticas a 1310 y 1550 nm respectivamente.
RECEPTORES ÓPTICOS
Característica
|
PIN
|
APD
|
Sensibilidad (dBm para una tasa de error de 1 x 10-6
|
-30 a –45
|
-40 a –50
|
Rango de longitud de onda de respuesta en nm.
|
200 a 1700
|
200 a 1700
|
Potencia de ruido equivalente (W/Hz)1/2
|
1 x 10-10 a 27 x 10-14
|
1 x 10-14
|
Costo
|
Bajo
|
Alto
|
EQUIPOS DE REGENERACIÓN
Cuando la luz se propaga a lo largo de la fibra va sufriendo el fenómeno de la atenuación, por lo que va disminuyendo su intensidad. La combinación entre la potencia de la fuente en un extremo y la sensibilidad del foto detector en el otro determinan la distancia máxima que se puede recorrer.
EMPALMES Y CONECTORES DE FIBRAS ÓPTICAS
Conectores: Estos se utilizan para conectar a la fibra óptica a un equipo óptico. Existe una gran variedad de conectores en el mercado. En la siguiente figura se muestran los principales componentes de un empalme:
Conector tipo ST (Straight Tip)
Este conector fue diseñado por la compañía Lucent y es de uso bastante común en sus sistemas de cableado estructurado.
Conector tipo SC (Subscriber Conector)
Este tipo de conector tiene una fijación del tipo “empujar y jalar” conocida en inglés comoPush Pull debido a que en esa forma es como se fijan el conector hembra con el macho
Conector tipo FC (Fiber Conector)
Este conector es bastante común en aplicaciones de telecomunicaciones.Muchos de los primeros sistemas de transmisión para fibras ópticas que se instalaron en México en redes publicas empleaban este conector.
Conector tipo MT-RJ de SIECOR
Este nuevo conector permite la conexión de dos fibras de manera simultánea.Funciona con el mecanismo push-pull.Son tan buenas las caracteristicas de este conector que incluso existe
Empalmes
Estos se utilizan para las conexiones que se pretenden ser permanentes.Estas uniones permiten unir los rollos de cable en un tendido de larga distancia.El numero de empalmes necesarios en un cierto segmento dependerá de la distancia a cubrir y de la cantidad de cable por cada rollo.
REDES SUBMARINAS
Anteriormente las comunicaciones entre continentes se realizaban mediante el uso de enlaces satelitales.
Instalación de los cables
Es mucha la complejidad que trae consigo la instalación de los sistemas submarinos y no son muchas las compañías que se dedican a esto. Entre las más importantes se pueden mencionar a la división de sistemas submarinos de ALCATEL, Submarine Systems International-antes subsidiaria de AT & T, entre otros.
Configuraciones
Como primer punto, los sistemas submarinos se pueden dividir en dos grandes tipos. Primero están los sistemas sin repetición y en segundo plano los sistemas con repetición.
Distancias desde 300 a 450 Km hasta miles de kilómetros en sistemas transoceánicos.
Profundidades de hasta 800 metros.
Capacidades típicas de 2.5 Gbps y hasta 10 Gbps por fibra.
Usando WDM se pueden obtener sistemas de 16 x 2.5 Gbps y hasta de 60 canales de 10 Gbps.
FDDI (Fiber Distribuited Data Interface) a 100 Mbps
100-BaseFX a 100 Mbps
ATM a 155 y 622 Mbps
100-BaseSX y 1000-Base CX a 1 Gbps
Además de la conexión entre closets y la sala de equipos principal. También se utilizan fibras ópticas para la conexión entre edificios dentro de un corporativo o entre naves de un complejo industrial. Esta ultima aplicación es de particular beneficio pues uno de los problemas comunes que se presentan al comunicar edificios está en la unificación de tierras que es necesaria
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