| Transmisión
Digital por Cable de Fibra Óptica
LA
INFRAESTRUCTURA GLOBAL DE LA INFORMACION Y LA FIBRA OPTICA
HISTORIA
En 1934
Norman R. French obtuvo la patente de un sistema telefónico
óptico. Pero solo hasta 1994 sed conceptúa por Al Gore,
vicepresidente de los Estados Unidos, la infraestructura de
información (GII) como "Una red de información planetaria que
transmite imágenes y mensajes a la velocidad de la luz desde la
ciudad mas grande hasta el pueblito mas pequeño de todos los
continentes".
Estos dos
hechos los soporta un medio de transmisión: la fibra óptica.
GENERALIDADES
Con el
desarrollo humano y la tecnología la demanda de transmisión de
grandes cantidades de información sobre largas distancias se ve
cada día en incremento.
La
característica de bajo peso, tamaño reducido y ausencia de
metales en su estructura, hace de la fibra óptica el medio de
transmisión optimo en: aviación, electromedicina, trenes y
sistemas eléctricos de potencia.
PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE UNA FIBRA ÓPTICA
Se define
el índice de refracción de un material como la relación, h = Co/u,
donde Co es la velocidad de la luz en espacio libre y u la
velocidad de propagación en el medio sólido o líquido. Los
materiales empleados en la fabricación de fibra óptica tienen un
índice de refracción del orden de 1.5, lo que significa que el
rayo de luz, que es invisible para el ojo humano, en una fibra
óptica se propaga a una velocidad cercana a los 200.000 Kms.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Una
fibra óptica,
como su
nombre lo indica, es un conductor óptico filiforme,
extremadamente delgado, a través del cual se propaga la luz.
TIPOS
CABLES
Según su
instalación se clasifican en aéreos, subterráneos y submarinos.
Se conocen fundamentalmente dos tipos de cables de fibra óptica
"Lose Tube", se utiliza se utiliza para enlaces de
comunicaciones, los cuales son de trayectos largos y la
atenuación de la fibra y los empalmes se hacen criticas.
Tigth
Buffer es la fibra óptica utiliza para distancias pequeñas e
interior de edificios.
VENTAJAS
Bajo Peso.
Volumen y
dimensiones reducidas.
Gran
capacidad de transmisión de información.
100%
dieléctrica.
Costo
reducido.
Materiales
de fabricación no estratégicas y abundantes.
Mayor
inmunidad a intercepción de la información.
Protección
de obsolescencia tecnológica.
Sin limite
en aplicaciones.
La característica de bajo peso, tamaño reducido y ausencia de
metales en su estructura, hacen de la fibra óptica el medio de
transmisión optimo en: aviación, electromedicina y sistemas
eléctricos de potencia
Los materiales empleados en la fabricación de la fibra óptica
tienen un índice de refracción del orden de 1.5, lo que
significa que el rayo de luz, que es invisible para el ojo
humano, en una fibra óptica se propaga a una velocidad cercana a
los 200,000 Kms. Una fibra óptica, como su nombre lo indica, es
un conductor óptico filiforme, extremadamente delgado, a través
del cual se propaga la luz y no señales eléctricas con lo que se
elimina la problemática de interferencias.
Esto lo hace ideal para entornos en los que haya gran cantidad
de interferencias eléctricas. También se utiliza mucho en la
conexión de redes entre edificios debido a su inmunidad a la
humedad y a la exposición solar.
Estructura.
En su estructura más simple, una fibra óptica consta de una
porción central de plástico o vidrio llamada Núcleo o alma,
un recubrimiento, también de vidrio o plástico, llamado
corteza, envoltura o manto y una chaqueta
protectora de caucho o plástico. El núcleo es el camino real de
propagación de la luz y tiene un índice de refracción distinto
del de la corteza.
En la superficie de separación entre el núcleo y la envoltura se
produce el fenómeno de reflexión total de la luz, al pasar éste
de un medio a otro que tiene un índice de refracción más
pequeño. Como consecuencia de esta estructura óptica todos los
rayos de luz que se reflejan totalmente en dicha superficie se
transmiten guiados a lo largo del núcleo de la fibra. Este
conjunto esta envuelto por una capa protectora. La velocidad de
transmisión es muy alta, 10 Mbs siendo en algunas instalaciones
especiales de hasta 500 Mbs, y no resulta afectado por
interferencias.
Características Mecánicas.
La investigación sobre componentes optoelectrónicos y fibras
ópticas han traído consigo un sensible aumento de la calidad de
funcionamiento de los sistemas. Es necesario disponer de
cubiertas y protecciones de calidad capaces de proteger a la
fibra. Para alcanzar tal objetivo hay que tener en cuenta su
sensibilidad a la curvatura y microcurvatura, la resistencia
mecánica y las características de envejecimiento.
Las microcurvaturas y tensiones se determinan por medio de los
ensayos de:
·
Tensión:
cuando se estira o contrae el cable se pueden causar fuerzas que
rebasen el porcentaje de elasticidad de la fibra óptica y se
rompa o formen microcurvaturas.
·
Compresión:
es en esfuerzo transversal.
·
Impacto:
se debe principalmente a las protecciones del cable óptico.
·
Enrollamiento:
existen siempre un limite para el ángulo de curvatura pero, la
existencia del forro impide que se sobrepase.
Torsión:
es el esfuerzo lateral y de tracción
Características Físicas.
v
Excelente tolerancia a factores ambientales
v
Se puede utilizar en aplicaciones de alta velocidad
v
Puede ser compatible con Ethernet o Token Ring
v
Es inmune a las interferencias y relámpagos
v
No produce señales magnéticas o eléctricas
v
El aislante exterior está hecho de teflón o PVC.
v
Fibras Kevlar ayudan a dar fuerza al cable y hacer más difícil
su ruptura.
v
Se utiliza un recubrimiento de plástico para albergar a la fibra
central.
v
El centro del cable está hecho de cristal o de fibras plásticas.
Aplicaciones en el campo de las comunicaciones de datos.
v
Conexiones locales entre ordenadores y periféricos o equipos de
control y medición.
v
Interconexión de ordenadores y terminales mediante enlaces
dedicados de fibra óptica.
v
Enlaces de fibra óptica de larga distancia y gran capacidad.
La fibra óptica es un competidor directo de los diversos medios
utilizados actualmente para transmitir información (cables
metálicos, ondas de radio, guías de onda, etc.) y, en especial,
de los cables coaxiales, a los cuales pueden sustituir con
ventaja en la mayoría de los casos. Las principales aplicaciones
de los cables de fibra óptica incluyen:
v
Sistemas de telecomunicaciones civiles y militares.
v
Redes de área local (LANs)
v
Sistemas de televisión por cable.
v
Sistemas industriales de supervisión y control de potencia.
v
Sistemas públicos y privados de distribución de información.
v
Sistemas de cable submarino.
v
Sistemas automotrices.
v
Sistemas domésticos de audio, video, seguridad, etc.
Ancho de banda.
Hoy en día, tiene un ancho de banda de 50,000 Gbps, pero es
limitada por la conversión entre las señales ópticas y
eléctricas (1 Gbps). Los pulsos de luz rebotan dentro de la
fibra. En una fibra de modo único los pulsos no pueden rebotar
(el diámetro es demasiado pequeño) y se necesita menor
amplificación (por ejemplo, pueden cruzar 30 km a unos Gbps).
Su instalación requiere de expertos. Para la transmisión de
información en redes locales para este tipo de cable se utiliza
una fibra como transmisora y otra como receptor, como mínimo se
pueden utilizar dos fibras por cable. Las distancias máximas
obtenidas en redes locales son de 2,000 metros de nodo a nodo
sin el uso de amplificadores: El conector de fibra óptica más
utilizado es el conector ST. Tiene una apariencia similar a los
conectores BNC. También se utilizan, cada vez con más
frecuencia conectores SC, de uso más fácil.
Tipos de cables.
Según su instalación se clasifican en aéreos, subterráneos y
submarinos. Se conocen fundamentalmente dos tipos de cable de
fibra óptica:
Lose Tube:
Se utiliza para enlaces de comunicaciones, los cuales son de
trayectos largos.
Tight Buffer:
Esta fibra óptica se utiliza para distancias pequeñas e interior
de edificios.
Ventajas.
v
Mayor velocidad de transmisión. Las señales recorren los cables
de fibra óptica a la velocidad de la luz (c = 3 X 109
m/s), mientras que las señales eléctricas recorren los cables a
una velocidad entre el 50 y el 80 por ciento de ésta, según el
tipo de cable.
v
Mayor capacidad de transmisión. Pueden lograrse velocidades por
encima de 2 Gbps, pues la velocidad de transmisión aumenta con
la frecuencia.
v
Inmunidad total ante interferencias electromagnéticas. La fibra
óptica no produce ningún tipo de interferencia electromagnética
y no se ve afectada por rayos o por pulsos electromagnéticos
nucleares (NEMP) que acompañan a las explosiones nucleares.
v
No existen problemas de retorno de tierra, crosstalk o
reflexiones como ocurre en las líneas de transmisión eléctricas.
v
La atenuación aumenta con la distancia más lentamente que en el
caso de los cables eléctricos, lo que permite mayores distancias
entre repetidores.
v
Se consiguen tasas de error típicas del orden de 1 en 109
frente a las tasas del orden de 1 en 106 que alcanzan
los cables coaxiales. Esto permite aumentar la velocidad eficaz
de transmisión de datos, reduciendo el número de retransmisiones
o la cantidad de información redundante necesaria para detectar
y corregir los errores de transmisión.
v
No existe riesgo de cortocircuito o daños de origen eléctrico.
v
Los cables de fibra óptica pesan la décima parte que los cables
de corte apantallados.
Esta es una consideración de importancia en barcos y aviones.
v
Los cables de fibra óptica son generalmente de menor diámetro,
más flexibles y más fáciles de instalar que los cables
eléctricos.
v
Los cables de fibra óptica son apropiados para utilizar en una
amplia gama de temperaturas.
v
Es más difícil realizar escuchas sobre cables de fibra óptica
que sobre cables eléctricos.
Es necesario cortar la fibra para detectar los datos transmitidos. Las
escuchas sobre fibra óptica pueden detectarse fácilmente
utilizando un reflectómetro en el dominio del tiempo o midiendo
las pérdidas de señal.
v
Se puede incrementar la capacidad de transmisión de datos
añadiendo nuevos canales que utilicen longitudes de onda
distintas de las ya empleadas.
v
La fibra óptica presenta una mayor resistencia a los ambientes y
líquidos corrosivos que los cables eléctricos.
v
Las materias primas para fabricar vidrio son abundantes y se
espera que los costos se reduzcan a un nivel similar al de los
cables metálicos.
v
La vida media operacional y el tiempo medio entre fallos de un
cable de fibra óptica son superiores a los de un cable
eléctrico.
v
Los costos de instalación y mantenimiento para grandes y medias
distancias son menores que los que se derivan de las
instalaciones de cables eléctricos.
La mayor desventaja es que no se puede “pinchar” fácilmente este
cable para conectar un nuevo nodo a la red. Las transmisiones de
la señal a grandes distancias se encuentran sujetas a
atenuación, que consiste en una pérdida de amplitud o intensidad
de la señal, lo que limita la longitud del cable. Los segmentos
pueden ser de hasta 2000 metros. Propagación multimodo en una
fibra óptica de índice de escala y de índice gradual. |
