Fibra óptica

Sociedad. Comunicaciones. Transmisión de información. Cables. Evolución. Características técnicas. Usos. Normativa

  • Enviado por: @lbiruchi
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 28 páginas

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  • INTRODUCCIÓN

  • La tecnología actual avanza rápidamente hoy en día de acuerdo a las necesidades con que se va enfrentando el hombre en su vida cotidiana. Este es el caso de las telecomunicaciones y concretamente en las comunicaciones con fibra óptica.

    La fibra óptica se encuentra en una etapa de evolución. Desde su entrada en el mercado comercial en los años 70, la fibra óptica se ha desarrollado y se ha convertido en la protagonista de las telecomunicaciones, redes de datos y empresas de TV por Cable.

    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 de información. Este novedoso material vino a revolucionar los procesos de las telecomunicaciones en todos los sentidos, desde lograr una mayor velocidad en la transmisión y disminuir casi en su totalidad los ruidos y las interferencias, hasta multiplicar las formas de envío en comunicaciones y recepción por vía telefónica.

    Debido a la importancia y repercusión que las telecomunicaciones tienen hoy en día en nuestras vidas y en especial el descubrimiento de la fibra óptica dentro de este campo, decidí dedicar este trabajo al estudio de esta nuevo avance y así averiguar todo lo relacionado con la fibra óptica, no sólo su funcionamiento, sino también parte de su historia y curiosidades.

  • HISTORIA

  • Las ondas de luz son una forma de energía electromagnética y la idea de transmitir información por medio de luz, como portadora, tiene más de un siglo de antigüedad. Hacia 1880, Alexander G. Bell construyó el fotófono que enviaba mensajes vocales a corta distancia por medio de la luz. Sin embargo, resultaba inviable por la falta de fuentes de luz adecuadas.

    Con la invención y construcción del láser en la década de los 60 volvió a tomar idea la posibilidad de utilizar la luz como soporte de comunicaciones fiables y de alto potencial de información, debido a su elevada frecuencia portadora (1014 Hz). Por entonces, empezaron los estudios básicos sobre modulación y detección óptica. Los primeros experimentos sobre transmisión atmosférica pusieron de manifiesto diversos obstáculos como la escasa fiabilidad debida a precipitaciones, contaminación o turbulencias atmosféricas.

    El empleo de fibras de vidrio como medio guía no tardó en resultar atractivo: tamaño, peso, facilidad de manejo, flexibilidad y coste. En concreto, las fibras de vidrio permitían guiar la luz mediante múltiples reflexiones internas de los rayos luminosos, sin embargo, en un principio presentaban elevadas atenuaciones.

    En 1966 se produce un gran hito para los que serán las futuras comunicaciones por fibra óptica, y es la publicación por Kao y Hockman de un artículo en el cual se señalaba que la atenuación observada hasta entonces en las fibras de vidrio, no se debía a mecanismos intrínsecos sino a impurezas originadas en el proceso de fabricación. A partir de esta fecha empiezan a producirse eventos que darán como resultado final la implantación y utilización cada vez mayor de la Fibra Óptica como alternativa a los cables de cobre:

    • 1970: Corning obtiene fibras con atenuación 20 dB/km.

    • 1972: Fibra Óptica con núcleo líquido con atenuación 8 dB/km.

    • 1973: Corning obtiene Fibra Óptica de SiO2 de alta pureza con atenuación 4 dB/km y deja obsoletas a las de núcleo líquido.

    • 1976: NTT y Fujicura obtienen Fibra Óptica con atenuación 0,47, dB/km en 1.300 nm, muy próximo al límite debido a factores intrínsecos (Rayleigh) .

    • 1979: Se alcanzan atenuaciones 0,12 dB/km con fibras monomodo en 1550 nm. También en 1975 se descubría que las Fibras Ópticas de SiO2 presentan mínima dispersión en torno a 1300 nm, lo cual suponía disponer de grandes anchuras de banda para la transmisión, en cuanto a la dispersión del material de la fibra constituye un factor intrínseco limitativo. Las nuevas posibilidades que ofrecían las Fibras Ópticas también estimularon la investigación hacia fuentes y detectores ópticos fiables, de bajo consumo y tamaño reducido.

    • 1970: Primer láser de AIGaAs capaz de operar de forma continua a temperatura ambiente. Sin embargo, el tiempo de vida medio era de unas pocas horas. Desde entonces, los proceso han mejorado y hoy es posible encontrar diodos láser con más de 1.000.000 horas de vida media.

    • 1971: C.A. Burrus desarrolla un nuevo tipo de emisor de luz, el LED, de pequeña superficie radiante, idóneo para el acoplamiento en Fibra Óptica. Por lo que se refiere a los fotodetectores, los diodos PIN y los de avalancha a base de silicio, fueron desarrollados sin dificultades y ofrecían buenas características. Sin embargo, no podían aplicarse en longitud de onda > 1100 nm. El germanio era un buen candidato a ser utilizado para trabajar entre 1100 y 1600 nm, y ya en 1966 se disponía de ellos con elevadas prestaciones eléctricas. Sin embargo, la corriente de oscuridad (ruido) del germanio es elevada y da motivo a ensayos con fotodiodos con materiales como InGaAsP. El primer PIN de InGaAs se realiza en 1977.

  • CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

  • La fibra es un medio de transmisión de información analógica o digital. Las ondas electromagnéticas viajan en el espacio a la velocidad de la luz.

    Básicamente, la fibra óptica está compuesta por una región cilíndrica, por la cual se efectúa la propagación, denominada núcleo y de una zona externa al núcleo y coaxial con él, necesaria para que se produzca el mecanismo de propagación, y que se denomina envoltura o revestimiento.

    La capacidad de transmisión de información que tiene una fibra óptica depende de tres características fundamentales:

  • Del diseño geométrico de la fibra

  • De las propiedades de los materiales empleados en su elaboración (diseño óptico)

  • De la anchura espectral de la fuente de luz utilizada. Cuanto mayor sea esta anchura menor será la capacidad de información de esa fibra

  • Presenta dimensiones más reducidas que los medios preexistentes y el peso del cable de fibras ópticas es muy inferior al de los cables metálicos, redundando en su facilidad de instalación. El sílice tiene un amplio margen de funcionamiento en lo referente a temperatura, pues funde a 600C. La fibra óptica presenta un funcionamiento uniforme desde -550 C a +125C sin degradación de sus características.

    ¿DE QUE ESTAN  HECHAS?

    La mayoría de las fibras ópticas se hacen de arena o sílice, materia prima abundante en comparación con el cobre. Los dos constituyentes esenciales de las fibras ópticas son el núcleo y el revestimiento. El núcleo es la parte más interna de la fibra y es la que guía la luz. Consiste en una o varias hebras delgadas de vidrio o plástico con diámetro de 50 a 125 micras. El revestimiento es la parte que rodea y protege al núcleo.

    El conjunto de núcleo y revestimiento está a su vez rodeado por un forro o funda de plástico u otros materiales que lo resguardan contra la humedad, el aplastamiento y otros riesgos del entorno.

    3.1 FUNCIONAMIENTO

    El fundamento de la fibra óptica es el siguiente: la luz enviada por el interior de la fibra se refleja en sus paredes, lo que tiene como consecuencia guiar el haz luminoso a lo largo de la fibra, incluso cuando ésta está curvada.

    Un enlace óptico comprende un foco luminoso láser que funciona en el infrarrojo próximo (a una longitud de onda de 1,3 o 1,5 µm). La luz emitida es modulada por un transmisor, un sistema controlado por la señal eléctrica que aporta la información. Los impulsos luminosos se envían a través de la fibra; en el otro extremo, un fotodiodo (o receptor) reconvierte la señal óptica en señal eléctrica. Y ésta es transformada finalmente en sonido, imagen o texto en el teléfono, la televisión o la pantalla del ordenador.

    Como en todos los sistemas de comunicación numérica, la información está codificada en forma de una sucesión de «0» y de «1», en la que cada elemento se llama «bit» (de binary digit). En una fibra óptica, los «0» y los «1» son transportados físicamente por una onda luminosa cuya intensidad se modula: el tiempo se divide en almenas de igual duración, y en cada almena, el «1» se codifica por medio de un impulso luminoso de una cierta intensidad, mientras que el «0» se representa por una ausencia de luz.

    Los impulsos que constituyen las señales están individualizados en una onda luminosa y el número de informaciones transmitidas por segundo no puede exceder a la frecuencia de la onda portadora (es decir, como máximo un bit por periodo de la onda). Esta propiedad muestra el interés de utilizar señales ópticas cuyas frecuencias van de 1014 a 1015 Hz, en vez de ondas de radio de frecuencias más bajas (del orden de 105 a 1010 Hz): las fibras ópticas hacen posibles caudales muy elevados, con unas pérdidas mucho menores que en los cables eléctricos.

    3.2 ESTRUCTURA CABLES

    La fibra óptica consiste en tres partes: la interior, denominada núcleo, la exterior, llamada revestimiento y un recubrimiento de protección alrededor del revestimiento. El núcleo (core) y el recubrimiento (cladding), cada uno de ellos formando por material con distinto índice de refracción, para conformar así un guía-ondas propagador de las ondas luminosas. Así cuando hablamos de fibras de 50/125, 62.5/125 o 10/125 m, nos estamos refiriendo a la relación entre el diámetro del núcleo y el del recubrimiento. El núcleo tiene un índice de refracción superior al del revestimiento. Debido a esta diferencia de índices, la luz transmitida se mantiene y propaga a través del núcleo, satisfaciéndose el principio de reflexión total interna.

    Haciendo diferentes combinaciones entre el tamaño del núcleo y la diferencia de índices entre el núcleo y el revestimiento, se pueden obtener diferentes fibras en las que existe un único modo de propagación, manteniendo la relación V < 2,405.

    La luz que entra en la fibra óptica se propaga a través del núcleo en modos, que representan a los diferentes caminos posibles de las ondas luminosas.

    Las ondas luminosas deben entrar en la fibra dentro de cierto ángulo, llamado ángulo de aceptación.

    Otro parámetro importante en una fibra es su apertura numérica. En los conductores de fibra óptica se utiliza el efecto de la reflexión total para conducir el rayo luminoso por su interior. El ángulo necesario para acoplar al núcleo un rayo luminoso desde el exterior recibe el nombre de ángulo de aceptación. El seno de este ángulo se denomina apertura numérica.

    Fibra óptica
    Un parámetro extrínseco a la fibra óptica es la ventana de trabajo, la longitud de onda central de la fuente luminosa que utilizamos para transmitir la información a lo largo de la fibra. La utilización de una ventana u otra determinará la atenuación que sufrirá la señal transmitida por kilómetro. Las ventanas de trabajo más corrientes son: Primera ventana a 850 nm, segunda ventana a 1300 nm y tercera ventana a 1550 nm. La atenuación es mayor si trabajamos en primera ventana y menor si lo hacemos en tercera. El hecho de que se suela utilizar la primera ventana en la transmisión de una señal es debido al menor coste de las fuentes luminosas utilizadas, al ser tecnológicamente más simple su fabricación.

    La atenuación en las fibras es producida por tres causas: Dispersión, debida a defectos microscópicos de la fibra; absorción, debida a materiales no deseados de la fibra y flexión debida a las curvaturas.

    3.2.1 TIPOS DE CABLES

    • Patchcord simple CPS

      • Descripción y aplicaciones
        -
        Cable de Interconexión Simple: CPS
        - Se utilizan para la confección de cordones y latiguillos así como para la interconexión de equipos terminales.

      • Construcción
        1 - Fibra óptica
        2 - Recubrimiento ajustado
        3 - Refuerzos de aramida
        4 - Cubierta HFLSFR

      • Ventajas
        - Multimodo o Monomodo.
        - Compacto y ligero.
        - Conectorización directa.
        - Flexible y resistente.
        - Antihumedad.
        - Excelente resistencia mecánica.
        - Muy fácil de pelar, libre de gel.
        - No propagador de la llama, baja emisión de humos y libre de halógenos HFLSFR).
        - Totalmente dieléctrico.

      • Fibras

        Simple

        Diámetro (mm)

        3,0

        Peso (Kg/Km)

        10

        Tensión máxima en instalación (Kg)

        50

        Tensión máxima permanente (Kg)

        30

        Radio de curvatura (cm)

        3

        • Patchcord doble CPD/CIP

          • Descripción y aplicaciones
            -Cable de interconexión dual: CIP
            -Se utiliza fundamentalmente para la interconexión de equipos terminales. Se usa para la transmisión horizontal de datos y señales en el interior de edificios

          • Construcción
            1 - Fibra óptica
            2 - Recubrimiento ajustado
            3 - Refuerzos de aramida
            4 - Cubierta individual HFLSFR
            5 - Cubierta HFLSFR

          • Ventajas
            - Dos fibras ópticas.
            - Conexión directa
            - Compacto y ligero.
            - Flexible y resiliente.
            - Muy resistente.
            - Antihumedad.
            - Dieléctrico.
            - Excelente resistencia mecánica.
            - Muy fácil de pelar, libre de gel.
            - No propagador de la llama, baja emisión de humos y libre de halógenos (HFLSFR).

        CIP

        CPD

        Número de fibras

        2

        2

        Diámetro (mm)

        4 x 7

        3,0 x 6,5

        Peso (Kg/Km)

        25

        20

        Tensión máxima en instalación (Kg)

        100

        100

        Tensión máxima permanente (Kg)

        50

        50

        Radio de curvatura (cm)

        4

        3

        • Cable de Distribución interior reforzado CDIR

          • Descripción y aplicaciones
            - Cable distribución armadura metálica: CDAM

        -Se trata de un cable para instalación interior-exterior muy robusto y protegido de los roedores con hilos de acero.

          • Construcción
            1 - Fibra óptica
            2 - Recubrimiento ajustado
            3 - Refuerzos de aramida
            4 - Asiento de armadura
            5 - Armadura de hilos de acero
            6 - Cubierta de Caucho Acrílico-FR

          • Ventajas
            - Construcción muy robusta y resistente.
            - Conectorización directa.
            - Múltiples fibras ópticas.
            - Compacto y ligero.
            - Muy resistente.
            - Antihumedad.
            - Flexible y resiliente, excelente resistencia mecánica.
            - Muy fácil de pelar, libre de gel.
            - No propagador de la llama.
            - Protección antirroedores.

        Fibras

        4

        6

        8

        12

        Diámetro (mm)

        8

        9,5

        10

        11

        Peso (Kg/Km)

        95

        120

        140

        170

        Tensión máxima instalación (Kg)

        160

        200

        210

        230

        Tensión máxima permanente (Kg)

        60

        70

        80

        95

        Radio de curvatura (cm)

        9

        10

        11

        12

        • Cable interior-exterior armado metálico CDAM

          • Descripción y aplicaciones
            - Cable distribución de armadura dieléctrica: CDAD

        -Muy robusto, totalmente dieléctrico y protegido de los roedores, con fibra de vidrio. Puede ser instalado indistintamente en interiores o exteriores.

          • Construcción
            1 - Fibra óptica
            2 - Recubrimiento ajustado
            3 - Refuerzos de aramida
            4 - Asiento de armadura
            5 - Armadura de fibra de vidrio
            6 - Cubierta de Caucho Acrílico-FR

          • Ventajas
            - Construcción muy robusta y resistente.
            - Conectorización directa.
            - Flexible y resiliente.
            - Múltiples fibras ópticas.
            - Compacto y ligero.
            - Excelente resistencia mecánica.
            - Muy fácil de pelar, libre de gel.
            - No propagador de la llama.
            - Totalmente dieléctrico.
            - Protección antirroedores.

        Fibras

        4

        6

        8

        12

        Diámetro (mm)

        8

        9,5

        10

        11

        Peso (Kg/Km)

        80

        100

        110

        130

        Tensión máxima instalación (Kg)

        110

        140

        160

        170

        Tensión máxima permanente (Kg)

        50

        60

        65

        70

        Radio de curvatura (cm)

        9

        10

        11

        12

        3.3 TIPOS DE FIBRA

        • Fibra multimodal con índice escalonado

        En este tipo de fibra viajan varios rayos ópticos reflejándose a diferentes ángulos. Los diferentes rayos ópticos recorren diferentes distancias y se desfasan al viajar dentro de la fibra. Por esta razón, la distancia a la que se puede trasmitir está limitada.

        • Fibra multimodal con índice gradual

        En este tipo de fibra óptica el núcleo esta hecho de varias capas concéntricas de material óptico con diferentes índices de refracción. En estas fibras el número de rayos ópticos diferentes que viajan es menor y, por lo tanto, sufren menos el severo problema de las multimodales.

        • Fibra monomodal

        Esta fibra óptica es la de menor diámetro y solamente permite viajar al rayo óptico central. No sufre del efecto de las otras dos pero es más difícil de construir y manipular. Es también más costosa pero permite distancias de transmisión mayores.Fibra óptica

        3.3.1 COMPARACIÓN ENTRE FIBRAS

        Fibras multimodo. El término multimodo indica que pueden ser guiados muchos modos o rayos luminosos, cada uno de los cuales sigue un camino diferente dentro de la fibra óptica. Este efecto hace que su ancho de banda sea inferior al de las fibras monomodo. Por el contrario los dispositivos utilizados con las multimodo tienen un coste inferior (LED). Este tipo de fibras son las preferidas para comunicaciones en pequeñas distancias, hasta 10 Km.

        Fibras monomodo. El diámetro del núcleo de la fibra es muy pequeño y sólo permite la propagación de un único modo o rayo (fundamental), el cual se propaga directamente sin reflexión. Este efecto causa que su ancho de banda sea muy elevado, por lo que su utilización se suele reservar a grandes distancias, superiores a 10 Km, junto con dispositivos de elevado coste (LÁSER).

      • CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS

      • La fibra óptica como elemento resistente dispuesto en el interior de un cable formado por agregación de varias de ellas, no tiene características adecuadas de tracción que permitan su utilización directa.

        Por otra parte, en la mayoría de los casos las instalaciones se encuentran a la intemperie o en ambientes agresivos que pueden afectar al núcleo.

        Es necesario disponer de cubiertas y protecciones de calidad capaces de proteger a la fibra. Para ello hay que tener en cuenta su sensibilidad a la curvatura, la resistencia mecánica y las características de envejecimiento.

        Las curvaturas 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 el esfuerzo transversal.

        • Impacto: se debe principalmente a las protecciones del cable óptico.

        • Enrollamiento: existe siempre un límite para el ángulo de curvatura pero, la existencia del forro impide que se sobrepase.

        • Torsión: es el esfuerzo lateral y de tracción.

        • Limitaciones Térmicas: Estas limitaciones difieren en alto grado según se trate de fibras realizadas a partir del vidrio o a partir de materiales sintéticos.

        Otro objetivo es minimizar las pérdidas adicionales por cableado y las variaciones de la atenuación con la temperatura. Tales diferencias se deben a diseños calculados a veces para mejorar otras propiedades, como la resistencia mecánica, la calidad de empalme, el coeficiente de relleno (número de fibras por mm2) o el costo de producción.

      • FABRICACIÓN

      • La deposición de vapor químico (CVD) fue uno de los primeros métodos para producir fibras de bajas pérdidas. Un segundo método para producir fibras es aquel que implica la utilización de un doble crisol. El método CVD se utilizó por Corning Glass para demostrar bajas pérdidas de propagación en las fibras cuando, en 1970, se realizó la primera fibra con 20Db/Km. Una versión modificada del CVD (MCVD) se utiliza actualmente en la que la deposición de vapor químico se realiza en el interior de un tubo de silicio de alta capacidad.

      • Proceso de deposición de vapor químico modificado (MCVD)

      • La fabricación de fibras ópticas consta esencialmente de dos etapas: la fabricación de la preforma y el estirado y recubrimiento de la fibra.

        El proceso comienza con un tubo de silicio de unos 2 metros de largo y 4cm de diámetro. El tubo se hace rotar y se calienta, mientras se hace pasar por él una mezcla de gases de alta pureza. Cerca de la zona caliente tiene lugar una reacción química y se deposita un material muy puro. Desplazando dicha zona a lo largo del tubo, queda adherida una capa uniforme a su superficie interior. Mediante sucesivos pases se consiguen capas con el espesor y composición requeridos.

        Después de colapsa el tubo a temperatura más elevada en una varilla maciza o preforma en cuyo centro, la capa de vidrio depositada forma un filamento con el perfil de índice de refracción que requiere la fibra. Esta preforma se monta luego en una torre de estirado y se mete en un horno, estirándose la fibra desde su extremo reblandecido y aplicando sobre su superficie capas de polímeros que la protegen y hacen más manejable.

        En la cadena de vaporizadores para la producción de preformas se incluyen vaporizadores de fuente líquida, fuentes gaseosas, suministros de gas portador y una línea de cloro para fabricación de vidrio con bajo contenido de OH-.

      • Proceso de doble crisol

      • El material del núcleo, de índice más elevado, se coloca en el crisol interior. Concéntrico a este crisol se encuentra un segundo, dentro del cual se introduce el material del revestimiento. Ambos crisoles se calientan por inducción. Un calibrador permite controlar las dimensiones de la fibra. Durante un proceso, se aplica un recubrimiento de protección, normalmente un polímero. La fibra se enrolla sobre un tambor a una velocidad controlada.

        Una primera desventaja del método de doble crisol es la presencia de sustancias contaminantes procedentes de los crisoles, haciendo difícil la realización de fibras de muy bajas pérdidas.

        6. USOS

        Los campos de aplicación de las fibras ópticas son numerosos. A continuación se muestran los principales:

        Telefonía:

        • Enlaces sin repetidora entre centrales telefónicas

        • Enlaces interurbanos con repetidoras

        • Enlaces transoceánicos por cable óptico submarino;

        • Transmisión de datos

        • Distribución de gran capacidad entre los abonados de servicios telefónicos, videofónicos y de transmisión de datos

        Televisión:

        • Distribución por cable

        • Enlaces cámara-estudio

        • Teleconferencias

        • Sistemas de seguridad

        Informática:

        • Enlaces entre computadoras

        • Enlaces entre computadoras y periféricos

        • Conexión de material de oficina

        • Enlaces internos de material informático

        Control de Procedimientos e Instrumentación:

        • Trabajo en un medio de flagrante

        • Controles nucleares

        • Instrumentación de medida y control

        Transportes:

        • Comunicaciones tácticas

        • Aviación (helicópteros, interceptores)

        • Marina (submarino, barcos)

        • Ferrocarril

        Campos de aplicación para las comunicaciones por fibra óptica

        Fibra óptica

        7. COMPARACIÓN CON OTRO MEDIOS DE INFORMACIÓN

        • COMPARACION CON LOS CABLES COAXIALES
           

        • Características

          Fibra óptica

          Coaxial

          Longitud de la Bobina (m)

          2000

          230

          Peso (kg/km)

          190

          7900

          Diámetro (mm)

          14

          58

          Radio de Curvatura (cm)

          14

          55

          Distancia entre repetidores (Km) 

          40

          1.5

          Atenuación (dB / Km) para un Sistema de 56 Mbps

          0.4

          40

          • COMPARACIÓN CON COMUNICACIONES POR SATÉLITE

          Es más económica la fibra óptica para distancias cortas y altos volúmenes de tráfico. Por ejemplo: para una ruta de 2000 cm, el satélite no es rentable frente a la solución del cable de fibras hasta una longitud de la misma igual a unos 2500 Km.

          La calidad de la señal por cable es más alta que por satélite, porque tiene un retardo próximo a 500 m, que introduce eco en la transmisión, mientras que en los cables este se sitúa por debajo de los 100 m admitidos por el CCITT. La inclusión de supresores de eco encarece la instalación, disminuye la fiabilidad y resta la calidad al cortar los comienzos de frase.

          El satélite se adapta a la tecnología digital, pero en cambio, las ventajas en este campo no son tan evidentes en el analógico, al requerirse un mayor ancho de banda en aquel y ser éste un factor crítico en el diseño del satélite.

          7.1 VENTAJAS E INCONVENIENTES


          VENTAJAS

          • Insensibilidad a la interferencia electromagnética, como ocurre cuando un alambre telefónico pierde parte de su señal a otro

          • Las fibras no pierden luz, por lo que la transmisión es también segura y no puede ser perturbada

          • Carencia de señales eléctricas en la fibra, por lo que no pueden dar sacudidas ni otros peligros. Reducido tamaño del cable capaz de llevar un gran número de señales.

          • Sin puesta a tierra de señales, como ocurre con alambres de cobre que quedan en contacto con ambientes metálicos

          • Compatibilidad con la tecnología digital

          • Fácil de instalar y gran seguridad

          • Bajas pérdidas y gran ancho de banda

          • Tamaño y Peso Reducido

          • No le afecta ningún tipo de interferencia. Puede pasar el cable de fibra al lado de conductores  que transporte grandes cantidades de energía.

          • Son fáciles de conseguir en el mercado, material base abundante (SiO2)

          • Grandes Velocidades en la transmisión de datos (500 Mhz)

          • No requieren cañería de protección mecánica y eléctrica dedicada

          INCONVENIENTES

          • Sólo pueden suscribirse las personas que viven en las zonas de la ciudad por las cuales ya esté instalada la red de fibra óptica

          • El coste es alto en la conexión de fibra óptica, las empresas no  cobran por tiempo de utilización sino por cantidad de información transferida al computador, que se mide en mega bites.

          • El coste de instalación es elevado

          • Fragilidad de las fibras

          • Disponibilidad limitada de conectores

          • Dificultad de reparar un cable de fibras roto en el campo. 

          8. NORMATIVAS

          Algunas normas propuestas para las redes locales, así como los trabajos de la ANSI para el FDDI:

          LA NORMA ISO 88002.3 (IEEE 802.3).

          La norma ISO 8802.3, que deriva de la proposición IEEE 802.3, describe una red local en banda base a 1 mbit/s o 10 Mbit/s, utilizando un método de acceso de tipo CSMA/CD. En ella se definen:

          • las características mecánicas y eléctricas de la conexión de un equipo al soporte de comunicación;

          • la gestión lógica de las tramas;

          • el control de acceso al soporte de comunicación.

          En realidad, no hay una norma única, sino seis normas ISO 8802.3. Estas seis normas definen las condiciones de uso de la técnica de acceso, el CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection).

          Las diferencias entre las seis normas provienen del cableado utilizado y, por tanto, de las velocidades que se pueden alcanzar y las longitudes máximas sin repetidor. Estas seis normas son:

          • ISO 8802.3 10 base 5

          • ISO 8802.3 10 base 2

          • ISO 8802.3 10 broad 36

          • ISO 8802.3 1 base 5

          • ISO 8802.3 10 base T

          • ISO 8802.3 10 base F

          Hay otras dos normas en curso:

          • ISO 8802.3 100 base VG

          • ISO 8802.3 100 base T

          NORMA ISO 8802.3 10 BASE F.

          Esta técnica está en trámite de normalización. Afecta a una red de 10 Mbits/s de fibra óptica, con una topología idéntica a la de Starlan (cuya arquitectura es en estrella alrededor de un nodo llamado hub, los hubs están conectados entre sí, formando los niveles de una arquitectura en árbol, y ya no se utiliza el cable coaxial). El cable de doble fibra puede tener varios diámetros: 50/125, 62,5/125, 100/140. Los nodos son reemplazados por estrellas pasivas o activas que difunden las señales. La distancia entre repetidores es de 2,5 km. El transceptor está adaptado a la fibra óptica y permite detectar numerosas averías hacia la parte terminal. Su utilización está recomendada en entornos perturbados y/o para obtener un nivel de seguridad mayor que en las redes Ethernet.

          NORMA IEEE 802.6 (DQDB).

          La red DQDB (Distributed Queue Dual Bus) ha sido elegida por la IEEE en el grupo de trabajo IEEE 802.6 como red básica para las comunicaciones llamadas metropolitanas, es decir, sobre un gran campus o en una ciudad. Por tanto, el comité IEEE 802.6 ha adoptado esta proposición como una red de tipo MAN. En realidad, la proposición es mucho más amplia y puede llevarse a cabo para cualquier distancia. Se ha elegido la capacidad útil de 144 Mbits/s para que se pueda adaptar a las redes digitales de servicios integrados de banda ancha. La norma DQDB utiliza dos soportes unidireccionables siguiendo una topología en bus.

          Los dos extremos tienen sentidos de transmisión opuestos. Los nodos están conectados sobre los dos buses para, por un lado, tomar la información procedente de las estaciones que están por detrás y, por otro lado, para emitir hacia las estaciones que están por delante. La comunicación utiliza un único bus, al que el destinatario puede estar unido, salvo en el caso de difusión de mensajes. Una información difundida será, por tanto, emitida sobre los dos buses.

          El soporte utilizado puede ser fibra óptica o cable coaxial; de cualquier forma, esta técnica necesita un soporte activo (el medio debe tener la posibilidad de ser interrumpido para introducir en él un registro de desplazamiento). La técnica de acceso asociada no es una disciplina Ethernet, sino un método que evita las colisiones sobre un soporte en bus.

          En cada extremo de los dos cables se sitúa un generador de tramas cuya finalidad es emitir muy regularmente una estructura de trama, que sincroniza las diferentes estaciones conectadas. En los elementos o "slots" de esta trama, los nodos pueden depositar bytes síncronos.

          El número y tamaño de los elementos de trama dependen de la capacidad del soporte. Para obtener un canal síncrono, el usuario debe reservar un "slot" sabiendo que el flujo obtenido por la reserva de un byte es de 64 kbits/s.

          La técnica propuesta para el acceso al canal asíncrono se llama QP (Queued Packet); se realiza gracias a un contador que, cuando está a 0, indica que el nodo puede transmitir en el próximo "slot" libre. Los "slots" que han sido reservados para comunicaciones síncronas en modo circuito no son contabilizadas y son transparentes para el método de acceso.

          La red DQDB es una buena solución para unir paneles de distribución. Permite, del mismo modo que el bucle sincronizado o la estructura FDDI, conectar a la vez vías informáticas y circuitos telefónicos hacia el autoconmutador (PABX) y los ordenadores centrales (mainframes) de la empresa.

          NORMA FDDI.

          Las redes FDDI también forman parte de las redes de tipo MAN.

          FDDI: La técnica FDDI (Fiber Distributed Data Interface) propuesta por el Comité X3 T9.5 del ANSI ha sido normalizada por el ISO. Esta propuesta, que especifica los niveles físicos y MAC de un bucle basado en el concepto de testigo sobre fibra óptica, consiste a nivel MAC en un protocolo de acceso que permite que fuentes síncronas y asíncronas compartan el soporte. El flujo máximo de una red FDDI es 100 Mbits/s, su topología es un doble anillo (ver dibujo) que puede alcanzar 200 km de circunferencia, sobre el cual se pueden conectar en torno a 500 estaciones (estando cada estación conectada a cada uno de los anillos).

          La norma FDDI se descompone en:

          • un nivel físico, PL (Physical Layer), dividido en dos subniveles: el PMD (Physical Medium Dependent) y el PHY (PHYsical Layer Protocol);

          • un nivel de enlace de datos, DLL (Data Link Layer), dividido en dos subniveles: el MAC (Medium Access Control) y el LLC(Logical Link Control);

          • un estándar de gestión de estación, SMT (Station Management), que suministra el control necesario, a nivel de la estación, para gestionar los procesos situados en los diversos niveles de FDDI.

          a) Nivel Físico

          El nivel físico PL (Physical Layer) está constituido por dos subniveles:

          • La subnivel PMD (Physical Medium Dependent), que ofrece todos los servicios necesarios para las comunicaciones digitales punto a punto entre las estaciones de una red FDDI, es decir, para la transmisión de oleadas de bits codificadas de una estación a otra. El PMD define y caracteriza los emisores y receptores ópticos, los inconvenientes de código impuestos por el soporte, los cables, los conectores, el balance energético, los repetidores ópticos y otras características físicas. El subnivel PMD es objeto de una norma: la ISO 9314.3. En esta norma están definidos el soporte, para el cual hay dos posibilidades (la fibra óptica multimodo de 62,5/125 m de diámetro y el balance óptico de 11 dB, o bien la fibra óptica monomodo) y la utilización de la fibra óptica monomodo:

          - la longitud de onda: 1.300 nm;

          - el emisor: LED;

          - el conector: doble conector ST.

          • El subnivel PHY (PHYsical Layer Protocol), que es objeto de la norma ISO 9313.1. Permite la conexión entre el PMD y el DDL. El nivel PHY es responsable de la sincronización y de la codificación y descodificación. Se utilizan dos niveles de codificación: el PHY convierte los símbolos procedentes del MAC en bits codificados en NRZ, el código utilizado es un código de grupo de tipo 4B/5B, un grupo de 4 bits de datos está codificado en un grupo de 5 bits codificados en NRZ, que a su vez están codificados en una secuencia de 5 bits codificados en NRZI.

          b) El subnivel MAC (ISO 9314.2)

          Este subnivel está destinado a ser utilizado sobre una red de altas prestaciones. Este protocolo está pensado para ser operativo a 100 Mbits/s sobre un bucle en anillo basado en testigo y un soporte de fibra óptica, pudiendo cubrir distancias de varias decenas de kilómetros. El acceso al soporte está controlado por un testigo; una estación que haya capturado el testigo lo retransmite inmediatamente por el soporte una vez que haya terminado su transmisión. Se han diferenciado dos clases de servicios sobre una red FDDI.

          ·servicio síncrono:

          ·servicio asíncrono.

          La clase de servicio síncrono responde a aplicaciones que necesitan una banda de paso de alta capacidad y/o un tiempo de propagación en el encaminamiento determinado, con problemas si varían estos tiempos.

          La clase de servicio asíncrono satisface los inconvenientes de tráfico de tipo asíncrono, presentando cierta cantidad de banda de paso compartida por todas las estaciones que utilicen este método.

          Con el fin de ofrecer un servicio satisfactorio al tráfico síncrono, el tiempo de rotación del testigo está controlado. Es decir, que el tiempo total utilizado por el testigo para recorrer toda la red debe resultar inferior a un umbral determinado por las aplicaciones que utilicen la red. Un valor determina el tiempo de rotación del testigo: el TTRT (Target Token Rotation Time), que se establece durante la inicialización de la red. El valor TTRT se carga en un temporizador, llamado TRT (Token Rotation Timer) que controla la adquisición del testigo para la transmisión de las tramas en espera. El testigo puede ser capturado para transmitir una trama síncrona independientemente del valor del TRT, mientras que sólo será código para transmitir una trama asíncrona si el tiempo del TRT no ha expirado. Opcionalmente, pueden distinguirse varios niveles de prioridad dentro del tráfico asíncrono de una estación, lo que permite controlar la banda de paso ofrecida a estas diferentes fuentes asíncronas. Cuanto más elevada sea la prioridad de una estación, mayor es la banda de paso disponible para las fuentes asíncronas de esa prioridad.

          c) El subnivel SMT

          Este subnivel todavía no está normalizado. Proporciona servicios tales como el control de inicialización del sistema, la gestión de la configuración, la desconexión del nuevo elemento asociado, así como los procedimientos de planificación.

          FDDI-II.

          En 1985 surgió la necesidad de una red local capaz de soportar simultáneamente voz y datos. El protocolo FDDI-I se reveló inadecuado para este tipo de aplicación, principalmente en redes con gran número de nodos. Así, pues, se propuso una nueva versión del bucle FDDI, principalmente a iniciativa de especialistas en telecomunicaciones, como la British Telecom y AT&T, también basada sobre bucles de fibra óptica. A fin de ofrecer una calidad de servicio adecuada para la voz, el protocolo FDDI-II utiliza una técnica de conmutación híbrida. De esta forma, la norma FDDI-II ofrece procedimientos de conmutación de circuitos para tráficos de voz y vídeo y, de conmutación de paquetes, para los datos.

          FDDI-II es una propuesta de norma americana de la ANSI (Comité X3T9.5) para una red local de 100 Mbits/s de capacidad con una longitud de más de 50 km. Se trata de un doble bucle, con control de acceso por testigo. FDDI-II es una extensión de la norma FDDI-I, que añade una trama síncrona. La banda de paso está constituida por la trama asíncrona y 16 canales síncronos que contienen 96 "cyclic groups" de 16 bytes cada uno.

          8.1 COMPROBACIÓN Y CERTIFICACIÓN

          Es necesario para un correcto funcionamiento para el cableado, la comprobación y certificación de éste. La potencia generada por el transmisor y la sensibilidad del receptor determinan la cantidad de potencia disponible. Esta cantidad debe ser mayor que la atenuación en cualquier conexión entre dos componentes.

          La atenuación siempre tendrá lugar en la fibra, los conectores y los empalmes, pero existen otros factores que pueden causar atenuación y pueden ser detectados y corregidos. Es el caso, por ejemplo, de un empalme mal realizado que pase desapercibido y produzca una atenuación mayor a la prevista.

          El cable de fibra óptica es fácil de certificar gracias a su inmunidad a las interferencias eléctricas. Solo es necesario comprobar una pocas características:

          - Atenuación o perdida de decibelios (dB): se trata de la disminución de la intensidad de la señal a medida que ésta viaja a través del cable de fibra óptica.

          - Pérdida de retorno: hace referencia a la cantidad de luz reflejada de vuelta al origen desde el otro extremo del cable. Cuanto menor sea este valor, mejor. Por ejemplo, una lectura de -60dB es mejor que una de -20dB.

          - Índice de refracción graduado: mide cuanta luz se envía por la fibra. Normalmente se mide en longitudes de onda de 850 y 1300 nanómetros. Comparado con otras frecuencias de operación, este intervalo establece la pérdida de intensidad intrínseca más baja. (Nota: solamente valido para la fibra multimodo)

          - Retraso de la propagación: es el tiempo que se toma la señal para viajar desde un punto a otro sobre un canal de transmisión.

          - Reflectometría del dominio de tiempo (TDR): al transmitir pulsos de alta frecuencia por el cable y examinar sus reflexiones a lo largo del cable, pueden aislarse los fallos del cable.

          El funcionamiento de los testers de fibra óptica en líneas generales es sencillo. Para conocer la cantidad de luz que llega al final de un cable, utilizan la emisión de una luz por uno de los extremos de un cable y un receptor calibrado según la intensidad de la fuente de luz en el otro extremo. Normalmente, los testers de fibra óptica dan el resultado en perdidas de dB. Este valor debe compararse con el valor previsto para el enlace. Si el tester da un valor menor que el calculado por la previsión, entonces la instalación es correcta. Algunos testers además de esta función de esta función básica, ofrecen un amplio rango de capacidades extras. Pueden examinar tantos señales de 850 nm (multimodo) como 1300 nm (monomodo) a la vez, y pueden comprobar que el cable cumpla las especificaciones de determinados estándares.

          9. GLOSARIO DE TÉRMINOS

          • Medio de flagrante: medios sometidos a llamas o altas temperaturas

          • Ancho de banda: indicador de la cantidad de datos que pueden transmitirse en determinado periodo de tiempo por un canal de transmisión. Por lo general, se expresa en ciclos por segundo (hercios, Hz) o en bits por segundo (bps).

          • crisol: objeto de metal fabricado para verter metal fundido dentro de un molde de manera que adquiera la forma requerida

          • Atenuación o pérdida de decibelios (dB): se trata de la disminución de la intensidad de la señal a medida que ésta viaja a través del cable de fibra óptica.

          • Índice de refracción: Es el cociente entre la velocidad en el vacío y la velocidad en el medio material. Mide cuanta luz se envía por la fibra. Normalmente se mide en longitudes de onda de 850 y 1300 nanómetros. Comparado con otras frecuencias de operación, este intervalo establece la perdida de intensidad intrínseca más baja.

          • Modos: son los diferentes caminos posibles que puede seguir una onda luminosa

          • estanqueidad: cualidad de no hacer agua

          • Ángulo de incidencia: es el ángulo entre el rayo incidente y la normal

          • Ángulo de aceptación: es el ángulo con el cual entran las ondas luminosas en la fibra óptica

          • Principio de reflexión total interna: es el principio en que se basa la transmisión de luz por la fibra; la luz que viaja por el centro o núcleo de la fibra incide sobre la superficie externa con un ángulo mayor que el ángulo crítico, de forma que toda la luz se refleja sin pérdidas hacia el interior de la fibra.

          10. CONCLUSIÓN

          Como conclusión, se podría decir que aunque la adaptación de la fibra óptica ha sido lenta, ya que hizo su tímida aparición a comienzos de la década de los 70, actualmente, la fibra óptica ha dejado de ser un mito para convertirse en una tecnología de vanguardia.

          Es cierto que los precios de los cables de fibra óptica compiten muy de cerca con los de los cables coaxiales, pero la economía y conveniencia de utilizar fibra óptica en lugar de cable de cobre todavía es un tema complejo y abierto al debate. Sin embargo, debido a las innumerables ventajas técnicas que ofrece, la amplia gama de productos disponible y la importante reducción en los costes de los mismos, es prácticamente seguro que en el futuro no existirá sector alguno de la electrónica que pueda escapar a la influencia de esta tecnología.

          De todo lo que se desprende en el estudio descrito, la fibra óptica supone un avance tecnológico y una reducción de costes que una vez se haya implementado en el sistema de telecomunicaciones de las empresas, supondrá un avance en innovación y una apertura de campos de investigación jamás ocurridos en la historia de la humanidad que darán a su vez luz verde hacia nuevos descubrimientos.

          11. BIBLIOGRAFÍA

          LIBROS:

          • EDWARD L. SAFFORD: Introducción a la Fibra Óptica y el Láser, Ed.Paraninfo, 1988.

          • JOSE MARTÍN SANZ: Comunicaciones Ópticas, Ed.Paraninfo, 1996.

          • Enciclopedia Encarta 2000

          DIRECCIONES DE INTERNET:

          • FDDI: Una RED DE FIBRA ÓPTICA - Título: FDDI UNA RED DE FIBRA ÓPTICA. Autor: Mariano José Benito Gómez. Lugar: E.T.S.I.T. de Valladolid.

          http://www.cicese.mx/~ aarmenta/frames/redes/fddi/spanish.html

          • FIBRA ÓPTICA - Fibra Óptica. Por José Isabel Parra Alvarado Secretario General de la Sociedad Astronómica de Aragón Ilhuícat.

          http://informatica.aragon.unam.mx/ilhuicatl/fibra.html

          • LA FIBRA ÓPTICA: características, ventajas e inconvenientes

          http://usuarios.lycos.es/Fibra_Optica/

          • CONCEPTOS BÁSICOS de la utilización de la fibra óptica

          http://halcon.laguna.ual.mx/metodologia/fibra/fibraopt.htm