Capítulo 5 Medio de Fibra Optica

• Aprender acerca de la fibra óptica

• Identificar las ventajas y desventajas de la fibra óptica

• Aprender como la fibra óptica esta construída

• Conocer acerca de los conectores de fibra óptica

• Comprender los conceptos básicos de la transmisión por medio de fibra óptica

Objetivos de aprendizaje

Fibra Optica

• El cable de fibra óptica es un medio de comunicación que utiliza luz modulada para transmitir datos a través de fibras de vidrio delgadas.

• Las señales que representan bits de datos se convierten en haces de luz.

• Aunque los costos de los medios de fibra óptica no son mucho más altos que los de los cables de cobre, los conectores, las herramientas y la mano de obra necesarios para conectar este cable son bastante más caros.

Construcción del cable de Fibra óptica

Típicamente son cinco los elementos de los cuales esta construido un cable de fibra óptica:

Cómo funciona la fibra óptica

• La entrada de luz se refleja o refracta fuera del revestimiento dependiendo del ángulo que golpea el revestimiento.

• Después, rebota dentro del núcleo y del revestimiento a lo largo de grandes distancias.

Cables de Fibra óptica

• Cada circuito de fibra óptica está formado, en realidad, por dos cables de fibra.

• Hay uno para transmitir datos en cada dirección.

• Observe que cada cable tiene tanto un conector de transmisión como uno de recepción.

• Un par (Tx/Rx) en un router, switch, panel de conexión, servidor o, incluso, en una estación de trabajo.

Transmisión de Datos

• El transmisor convierte los datos en pulsos luminosos codificados e inyecta los pulsos luminosos en la fibra óptica.

• El transmisor puede ser un láser, un Diodo emisor de luz (LED) o un dispositivo especial llamado Láser emisor de superficie de cavidad vertical (VCSEL).

• Cada uno de estos elementos convierte la señal de datos entrante en pulsos luminosos.

• La secuencia de pulsos representa los datos enviados.

• Cuando los pulsos luminosos llegan al destino, se los canaliza dentro del receptor óptico.

Tipos de transmisión en Fibra Optica

• El monomodo utiliza un modo único de luz para transmitir la señal. El multimodo utiliza modos múltiples de luz para transmitir la señal, de ahí el término multimodo.

• En la transmisión óptica, un modo es un rayo de luz que entra al núcleo en un ángulo determinado.

• los modos se pueden representar como haces de rayos luminosos de la misma longitud de onda que entran a la fibra a un ángulo especifico.

Fibra Monomodo

• Apropiado para aplicaciones de larga distancia hasta 3.000 metros.

• Fuente de luz LASER.

• Núcleo pequeño

• Menor dispersión

• Mayor ancho de banda

• La fibra multimodo se usa con más frecuencia en backbones LAN dentro de edificios.

Fibra Multimodo

• Apropiado para aplicaciones de larga distancia hasta 2.000 metros.

• Fuente de luz LED.

• Núcleo mayor que el monomodo

• Permite mayor dispersión

• Menos ancho de banda

Sistemas de cerramiento y paneles de conexión

• Los sistemas de cerramiento de fibra óptica, que constan de conectores y canales de protección, están diseñados para proteger el cable de fibra óptica.

Gabinete de montaje de pared Canaleta de Fibra Optica

Ventajas de la Fibra Optica

• Inmunidad electromagnética, incluida la no conductividad

• Consideraciones de seguridad

• Atenuación disminuida y aumento en la distancia de transmisión

• Potencial de ancho de banda aumentado

• Diámetro pequeño y poco peso

• Economía a largo plazo

Propiedades de Transmisión Fibra Optica

• La fibra óptica utiliza luz para transmitir una señal, no está sujeta a EMI, RFI o sobrevoltaje.

• No produce impulsos eléctricos.

• la naturaleza no conductiva de la fibra óptica hace que sea una opción valiosa para áreas con gran incidencia de tormentas de rayos.

Consideraciones de Seguridad con Fibra Optica

• La fibra óptica dificulta la detección de la señal que se transmite dentro del cable .

• La única forma de intervenir un circuito de fibra óptica es al acceder a la fibra directamente; ello requiere una intervención que sea fácil de detectar para el equipo de vigilancia.

Atenuación disminuida y distancia de transmisión aumentada  

• Para que la señal no desaparezca, hay que estimularla con mucha frecuencia a lo largo de su ruta.

• Para estimular el pulso electrónico en un cable de cobre, se utiliza un regenerador de señal (repetidor).

• Para estimular el pulso luminoso en un cable de fibra óptica, se utiliza un repetidor óptico.

• La ventaja de la fibra óptica es que funciona mejor con respecto a la atenuación. (los repetidores ópticos no causan mucha atenuación)

Potencial de ancho de banda aumentado

• los circuitos de fibra que se utilizan en conexiones de enlace troncal entre ciudades y países, transportan información de hasta 2,5 gigabits por segundo (Gbps).

• Esto es suficiente para transportar 40.000 circuitos telefónicos o 250 canales de televisión.

• Los expertos en la industria pronostican mayores anchos de banda a medida que la tecnología avance.

Consideraciones de tamaño y peso

• En comparación con el cobre, la fibra óptica es relativamente pequeña en diámetro y mucho más liviana en peso.

Economía a largo plazo

• A largo plazo, puede ser más ventajoso invertir en fibra óptica, aun para conversiones de cobre. Al reemplazar cobre por fibra de vidrio, se puede evitar la inversión permanente en un sistema de cobre que pronto estará desactualizado.

• Esta inversión es ventajosa a largo plazo debido a la facilidad relativa de mejorar la fibra óptica a mayores velocidades y rendimientos, ya que se pueden mejorar muchos dispositivos electrónicos sin modificar los circuitos de fibra.

Desventajas de la fibra óptica

• Un costo inicial mayor que el cobre

• La fibra óptica resiste menos el abuso que el cable de cobre

• Los conectores de fibra son más delicados que los conectores de cobre

• La conexión de la fibra óptica requiere un mayor nivel de capacitación y conocimiento

• Los medidores y las herramientas de instalación son más caras

Cómo se crea la fibra óptica

• Generalmente, la fibra óptica se crea por medio de un proceso llamado deposición externa de vapor (OVD).

• El proceso OVD produce una fibra con dimensiones muy consistentes.

El Proceso OVD

Los tres pasos de la fabricación de la fibra óptica con OVD Básico consta de depósito, consolidación y tendido

• Depósito – Se depositan partículas de sílice y germanio en una vara por medio de una reacción química. Este paso crea materiales muy puros

• Consolidación – En este paso se quita la vara de la masa de minerales recolectados sobre ella en el paso anterior. La masa se ubica, entonces, en un horno donde se crea el vidrio

• Tendido – Después, el vidrio preformado terminado se coloca en una torre de tendido y se tiende para formar un filamento continuo de fibra de vidrio

Clases de fibra óptica

• Sílice con revestimiento rígido – Un núcleo de sílice (SiO2) rodeado de un revestimiento de plástico rígido.

• Sílice con revestimiento de plástico – Un núcleo de sílice (SiO2) rodeado de un revestimiento de plástico de goma de silicona. Aunque era popular a principios de la década de 1980, se utiliza muy poco en la actualidad.

• Fibras ópticas de plástico – Un núcleo de plástico rodeado por revestimiento de plástico.

Cables de tubo suelto

• El cable de tubo suelto se utiliza principalmente para instalaciones en el exterior de los edificios .

• Un cable de tubo suelto consta de seis componentes:

Cables de Amortiguación Estrecha

• Los cables de amortiguación estrecha suelen utilizarse para instalaciones de backbone interior, conductos verticales, horizontales y plenum.

• Un cable de amortiguación estrecha consta de cuatro componentes:

Cables de Distribución

Cable Subgrupo

Cable Multiconector

Cable Zipcord

Cable Aéreo

Cable Híbrido

Cable Submarino

Conectores

• Los conectores se utilizan para conectar la fibra óptica a paneles o a dispositivos activos.

• ANSI/TIA/EIA 568-B.3 es el estándar especificado que el SC (straight cube) duplex es el conector recomendado para todas las terminaciones, a pesar que el antiguo ST (straight tube) es aún aceptado

Conector STConector SC

Prueba de la fibra óptica

• Probablemente, la parte más importante de la instalación de la fibra óptica es probar los cables y las conexiones. Si la fibra no pasa la prueba, se debe reparar la instalación, incluso si se deben tender nuevas fibras.

• Un simple control con una linterna puede servir para verificar si el cable funciona correctamente.

• La dos pruebas de fibra óptica: Fuente de luz y un medidor de potencia y Un reflectómetro en dominio de tiempo (OTDR)

Fuente de luz y un medidor de potencia

• Las instalaciones de fibra óptica se prueban a menudo con una fuente de luz y un medidor de potencia.

• La fuente de potencia entrega aproximadamente un milivatio (1 mW) en una o más longitudes de onda de la fibra óptica más usada.

• El medidor detecta la potencia y la exhibe en dB.

Un reflectómetro en dominio de tiempo (OTDR)

• Un reflectómetro en dominio de tiempo (OTDR) funciona como un radar que emite pulsos de luz a través de la fibra que se está probando.

• Cada empalme desalineado y cada discontinuidad hace que una pequeña parte de la luz mande el reflejo de la fibra donde el OTDR monitorea en busca de ecos.

• Al graficar la fuerza de los ecos respecto del tiempo, se puede aprender mucho acerca de la condición del cable.

Ondas luminosas

• La longitud de onda de la luz se mide en nanómetros (nm) o en micrones (µm).

• La longitud de onda es la distancia que recorre una onda electromagnética en el tiempo que le lleva oscilar a través de un ciclo completo.

Reflexión

• La reflexión es el cambio abrupto en la dirección de un haz de luz en una interfaz entre dos medios diferentes (aire, vidrio, plástico o agua, por ejemplo) de modo que el haz de luz regresa al medio que lo originó

Angulo Critico

• El ángulo en el que el rayo golpea la superficie del vidrio se llama ángulo de incidencia. Cuando este ángulo alcanza un cierto punto, llamado ángulo crítico, toda la luz se refleja nuevamente en el medio original.

Refracción

• La refracción es la curvatura de un haz de luz a través de una interfaz entre dos medios diferentes, como el vidrio y el aire.

Índice de refracción.

• El índice de refracción es la proporción entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en otro medio.

• Cuanto más bajo es el índice de refracción, más rápido viaja la luz por un material.

• El índice de refracción de un material, como los utilizados en cables de fibra óptica, es una propiedad importante que determina cómo se comportará la luz en ese material.

Transmisor

• El transmisor es el codificador del sistema de comunicación con fibra óptica. Codificar significa convertir las señales electrónicas en pulsos de luz equivalentes y enviarlos al cable de fibra óptica para su transmisión.

Receptor óptico

• El receptor o decodificador se encuentra en el extremo opuesto del sistema de fibra óptica.

• La función del receptor es detectar el pulso luminoso que llega desde el otro extremo para convertirlo nuevamente en la señal eléctrica original que contiene la información que estaba impresa en la luz en el extremo transmisor.

• Se puede utilizar también un dispositivo llamado transceptor, que realiza las dos funciones de transmisión y recepción de un transmisor y de un receptor

Multiplexión

• La multiplexión (MUX) es un proceso en el cual los canales de datos múltiples se combinan en datos simples o en un canal físico en la fuente.

• La demultiplexión (DEMUX) es el proceso de separación de canales de datos multiplexados en el destino.

Datos