República Bolivariana de Venezuela Ministerio Del Poder Popular Para La Defensa Universidad Nacional Experimental Politécnica De La Fuerza Armada Mérida Edo. Mérida

(Síntesis general de las comunicaciones ópticas)

Ing. Douglas Castillo

Mérida, 24/11/2010

Historia de la fibra óptica

Tras el pasar de los años los requerimientos para las redes de comunicación han ido

aumentando, por esta razón se han desarrollado grandes investigaciones para encontrar medios

de propagación físicos que logren aumentar las capacidades de transmisión de forma segura y

con baja interferencia. Una de las mejores opciones actuales es la fibra óptica.

El primer intento de utilizar la luz como soporte para una transmisión fue realizado por Alexander

Graham Bell, en el año 1880. Utilizó un haz de luz para llevar información, pero se evidenció que

la transmisión de las ondas de luz por la atmósfera de la tierra no es práctica debido a que el

vapor de agua, oxigeno y partículas en el aire absorben y atenúan las señales en las frecuencias

de luz.

Se ha buscado entonces la forma de transmitir usando una línea de transmisión de alta

confiabilidad que no reciba perturbaciones desde el exterior, una guía de fibra llamada Fibra

óptica la cual transmite información lumínica.

La fibra óptica puede decirse que fue obtenida en 1951, con una atenuación de 1000 dB/Km. (al

incrementar la distancia 3 metros la potencia de luz disminuía ½), estas perdidas restringían las

transmisiones ópticas a distancias cortas. En 1970, la compañía de CORNING GLASS de

Estados Unidos fabricó un prototipo de fibra óptica de baja perdida, con 20 dB/Km. Luego se

consiguieron fibras de 7 dB/Km. (1972), 2.5 dB/Km. (1973), 0.47 dB/Km. (1976), 0.2 dB/Km.

(1979). Por tanto a finales de los años 70 y a principios de los 80, el avance tecnológico en la

fabricación de cables ópticos y el desarrollo de fuentes de luz y detectores, abrieron la puerta al

desarrollo de sistemas de comunicación de fibra óptica de alta calidad, alta capacidad y

eficiencia. Este desarrollo se vio apoyado por diodos emisores de luz LEDs, Fotodiodos y LASER

(amplificación de luz por emisión estimulada de radiación).

¿Qué es la fibra óptica?

Son filamentos de vidrio flexibles, del espesor de un cabello.

Llevan mensajes en forma de haces de luz.

Suelen hacerse de arena o sílice.

Componentes de la fibra óptica

Toda fibra óptica se constituye fundamentalmente de:

Un núcleo: Esla parte más interna, encargada de

guiar la luz.

Un revestimiento: Es la parte que rodea y

protege al núcleo.

Un forro o funda: Es la parte más exterior

encargada de proteger a la fibra contra riesgos

del entorno.

Tipos de fibra óptica

Fibras ópticas Monomodo: Son aquellas que por su

especial diseño pueden guiar y transmitir un solo

rayo de luz (un modo de propagación) y tiene la

particularidad de poseer un ancho de banda

elevadísimo.

Fibras ópticas Multimodo: Son aquellas que pueden

guiar y transmitir varios rayos de luz por sucesivas

reflexiones, (modos de propagación).

Ventajas del uso de fibra óptica

Permite la creación de redes de alta velocidad.

Es inmune al ruido y a las interferencias.

No pierden luz por lo que su transmisión es segura.

Presenta dimensiones más reducidas que los medios preexistentes.

El peso del cable de fibras ópticas es muy inferior al de los cables metálicos.

Desventajas del uso de fibra óptica

Costo de instalación elevado.

Las fibras son frágiles.

Es complicado reparar un cable de fibras roto.

Alto costo en la conexión ya que se cobra por cantidad de datos y no por tiempo.

Es difícil conectar un nuevo nodo.

Redes de fibra óptica

Los avances en la purificación de los vidrios y el concepto de multiplexión por división de longitud

de onda (WDM) hacen de la fibra óptica un instrumento ideal para desarrollar redes de

comunicación.

Algunas de las redes compuestas por fibra óptica son:

Redes FDDI (Fiber Distributed Data Interface): Surgen a mediados de los 80 para dar soporte

a estaciones de trabajo de alta velocidad. Está implementada mediante una topología física en

estrella y una lógica de doble anillo de Token. Soporta una velocidad de 100Mbps sobre

distancias de hasta 200 metros y hasta 1000 estaciones conectadas.

Las estaciones, al igual que los anillos, se dividen en dos clases: Clase A, o estaciones de doble

conexión (DAS) que se conectan a ambos anillos y Clase B, o estaciones de una conexión (SAS)

que se conectan a un anillo.

Redes 10base F: Son redes a 10 Mbps que utilizan pulsos de luz para enviar sus señales, con

una casi nula interferencia con otros medios, prácticamente inmunes a las señales

electromagnéticas y una mayor seguridad en cada uno de los enlaces. Generalmente utiliza un

cableado compuesto por segmentos de fibra óptica multimodo que necesitan dos canales, uno

para transmitir y otro para recibir datos.

Existen dos tipos de segmentos trabajando a 10 Mbps:

FOIRL

10base-FL

Redes Fast ethernet 100base FX: Son redes que trabajan a 100Mbps. Junto con los segmentos

de par trenzado son llamados 100base X y las tarjetas de red de las estaciones de trabajo van

conectadas directamente a un Hub 100base FX. Los segmentos de estas redes conectan punto

a punto dos o más interfaces dependientes del medio (MDI), pueden alcanzar los 412m y el tipo

de señalización utilizado se basa en ANSI Fdi, que puede enviar señales continuamente sobre el

enlace

Gigabit ethernet: Es una extensión del estándar IEEE 802.3. Construido sobre el mismo

protocolo de Fast Ethernet pero incrementando la velocidad en 10 veces sobre Fasth Ethernet.

En 1999, la IEEE probó la especificación 802.3ab, conocida como 1000BaseT, Gigabit Ethernet

sobre cable de cobre, pero también corre sobre fibra monomodo y multimodo y es mucho más

fácil de implementar y más rápido que otras tecnologías.

Redes SDH/SONET: Son un conjunto de estándares para la transmisión o transporte de datos

síncronos a través de redes de fibra óptica. Aunque ambas tecnologías sirven para lo mismo

tienen pequeñas diferencias técnicas.

SONET significa Synchronous Optical NETwork y es utilizada en USA, Canadá, Corea, Taiwan y

Hong Kong, mientras que en el resto del mundo se utiliza SDH, Synchronous Digital Hierarchy

Tanto SONET como SDH convergen en el nivel base de SDH de 155 Mbps, definido como STM-

1, el nivel base de SONET es STS-3 y es equivalente a 51,84 Mbps. Así STM-1 de SDH es

equivalente a STS-3 de SONET (3 x 51.84 Mbps = 155.52 Mbps) y así sucesivamente

Redes HFC: Es una red de telecomunicaciones de alta velocidad por cable que combina la fibra

óptica con el cable coaxial, usada generalmente en televisión digital. Está compuesta de cuatro

partes claramente diferenciadas: cabecera, red troncal, red de distribución y red de usuarios. Las

funciones de una red de este tipo son:

Recogida de las señales que pueden provenir desde diferentes fuentes, procesarlas y

entregarlas a la siguiente etapa a través de fibra óptica o cable coaxial.

Separar los canales, modularlos, extraer información para monitoreo y combinarlos para

enviarlos a la siguiente etapa.

Derivar el flujo anterior y transportarlo hacia los clientes a través de fibra óptica, cables

coaxiales y otros equipos.

Recibir y procesar señales provenientes de los clientes.

Comunicaciones ópticas

En todo sistema de comunicaciones deseamos enviar información. La información en un sistema

de Comunicaciones Ópticas se envía por medio de impulsos o de señales moduladas de luz.

Elementos de un enlace

Un enlace básico de Comunicaciones Ópticas consta de tres bloques funcionales fundamentales:

1. Emisor. La fuente productora de luz, generalmente un diodo láser (LD) o diodo emisor de luz

(LED). El bloque emisor contiene además una serie de circuitos electrónicos destinados a

generar las señales a transmitir, y a suministrarlas al dispositivo optoelectrónico. Las longitudes

de onda más apropiadas para Comunicaciones Ópticas están en la región del infrarrojo próximo.

2. Medio. Aunque existen Comunicaciones Ópticas atmosféricas, espaciales o submarinas no

guiadas, la gran mayoría de realizan a través de un medio dieléctrico. El medio por excelencia es

la fibra óptica. El material empleado más común, por su extraordinaria transparencia, es la sílice

(SiO2). Este material básico va dopado con otros componentes para modificar sus propiedades,

en especial su índice de refracción. En Comunicaciones Ópticas a muy corta distancia (algunos

metros) están tomando auge las fibras de plástico (POF).

3. Receptor. El circuito de recepción es el elemento más complejo del sistema de

Comunicaciones Ópticas. Consta de un detector generalmente optoelectrónico, ya sea un

fotodiodo p-I-n (PIN) o un diodo de avalancha (APD) y de una serie de circuitos recuperadores

de la señal: amplificador, filtro, comparador, etc.

Elementos adicionales

Los sistemas de Comunicaciones Ópticas, adicionalmente, contienen otros elementos, que

varían según la aplicación. Se citan algunos de los más importantes en los apartados siguientes.

Repetidores: Cuando la distancia a cubrir por un enlace supera un cierto límite (algunas

decenas de km, usualmente), la señal se degrada y se atenúa excesivamente, por lo que se

hace necesaria la instalación de repetidores. Los repetidores pueden ser simples amplificadores

de la señal, o incluir además regeneradores de la misma.

Hasta hace poco tiempo, todos los repetidores instalados eran electrónicos: la señal óptica se

detectaba, se pasaba a señal eléctrica, se manipulaba (en su caso) como tal, y se reconvertía de

nuevo a señal óptica. Actualmente se están sustituyendo los amplificadores electrónicos por

amplificadores ópticos de fibra dopada (EDFA). Estos dispositivos amplifican directamente la

señal óptica sin conversiones optoelectrónicas.

Elementos pasivos: La manipulación de señales ópticas es más compleja que la de señales

eléctricas, por el simple hecho de que, para que se transmita la señal, no basta con el contacto

físico, al estilo de los cables eléctricos, sino que se necesita que las propiedades ópticas de la

unión sean adecuadas para permitir el paso de la luz. Con la eclosión de las fibras ópticas como

medio de transmisión, ha surgido toda una serie de dispositivos de apoyo, que se ocupan del

encaminamiento de la señal óptica. Los dos tipos más importantes son los acopladores y los

multiplexores en longitud de onda.

Fuentes consultadas:

http://www.tfo.upm.es/docencia/2009-10/LCOP/LIBRO/Fundamentos.pdf

http://www.cossio.net/alumnos/curso_2009_2010/ivan/trabajo%20fibra/fibra%20optica.ht

m#punto5

http://www.slideshare.net/mikita921/redes-de-fibra-optica-presentacion

http://www.estudiagratis.com/cursos-gratis-online-Redes-FDDI-curso-1916.html

http://www.slideshare.net/ioliasa/redes-de-fibra-optica