Recomendaciones y Tip´s
(Marzo 2003)

Características y ventajas de la fibra óptica

Dimensiones y peso:
     Una de las características más notoria de la fibra óptica es su tamaño, que en la mayoría de los casos es de revestimiento 125 micras de diámetro, mientras el núcleo es aun más delgado. La cantidad de información transmitida es enorme, si se compara peso contra cantidad de datos transmitidos se puede observar por ejemplo, una comunicación telefónica que se realiza a través de cables tipo TAB, los cuales tienen un grosor de 8 cm. Transmite 2400 llamadas simultáneas; en comparación las fibras ópticas alcanzan las 30.720 llamadas simultáneas.

Atenuación:
     Es el factor que indica con que frecuencia deben colocarse los repetidores de la señal que se conduce o propaga por el medio, puede variar debido a un gran número de factores tales como la humedad, las curvaturas que sufre el cable, etc.

     Otro de estos factores es el tipo de fibra utilizada, ya que el método de fabricación determina la atenuación mínima que existe en ella.

Distancia umbral:
     Conforme la señal avanza por el medio va perdiendo fuerza hasta llegar al punto en que si desea transmitirse a mayor distancia debe colocarse un repetidor, un dispositivo que le vuelva a dar potencia para seguir avanzando. Un repetidor de fibra es aquel que toma una señal de luz, la convierte a señal eléctrica, la regenera y la coloca en un dispositivo de emisión de luz para que se siga propagando.

     Comparadas con el cobre, las fibras ópticas permiten que las distancias entre repetidores sean más grandes. Por ejemplo, en un enlace para dispositivos RS-232 ( puerto serial) la distancia máxima entre dos nodos es de 15.2 m. transmitiendo a una velocidad de 19200 bps. Una línea de fibra óptica puede transmitir a esa velocidad hasta una distancia de 2.5 Km. esto significa que la distancia lograda con la fibra es 164 veces mayor que la de su equivalente el cobre.

     Al igual que en la atenuación, la distancia máxima que puede alcanzarse esta muy relacionada con el tipo de fibra. En las versiones sencillas se logran distancias típicas de dos Km. entre el transmisor y en receptor, con fibras y equipos más sofisticados las distancias pueden ir hasta los 2.5km. sin repetidor. Aplicaciones de laboratorio han permitido alcanzar distancias de 111km. a 5 Gbps sin la necesidad de los repetidores.

Cables Ópticos:
     Para poder utilizar fibras ópticas en forma práctica, estas deben ser protegidas contra esfuerzos mecánicos, humedad y otros factores que afecten su desempeño. Para ello se les proporciona una estructura protectora, formando así, lo que conocemos como cable óptico. Dicha estructura de cables ópticos variará dependiendo de si el cable será instalado en ductos subterráneos, enterrado directamente, suspendido en postes, sumergido en agua etc.

     El propósito básico de la construcción del cable de fibra óptica es el mismo; mantener estables la transmisión y las propiedades de rigidez mecánica durante el proceso de manufactura, instalación y operación. Las propiedades esenciales en el diseño del cable son la flexibilidad, identificación de fibras, peso, torsión, vibración, límite de tensión, facilidad de pelado, facilidad de cortado, facilidad de alineación del cable y la fibra, resistencia al fuego, atenuación estable, etc. Los parámetros para formar un cable especial son:

     Esfuerzo máximo permitido en la fibra durante su fabricación, instalación y servicio; determina la fuerza mínima de ruptura de la fibra y la fuerza requerida para el miembro de tensión.

     Fuerza lateral dinámica y estática máxima ejercida sobre la fibra, para determinar la configuración del cable y el límite de tolerancia de microcurvaturas.

Flexibilidad:
     Rango de temperatura y medio ambiente en donde el cable va a operar, paralela elección del tipo de materiales por utilizar tomando en cuenta su coeficiente de expansión térmica y su cambio de dimensiones en presencia de agua.

     Para cumplir estos requerimientos se observan las siguientes recomendaciones:

  • Evitar cargas o esfuerzos mecánicos sobre las fibras.
  • Aislar la fibra de los demás componentes del cable.
  • Mantener las fibras cerca del eje central y proporcionar espacio a las fibras para su mantenimiento.
  • Escoger los materiales de los elementos del cable con mínimas diferencias en sus coeficientes de expansión térmica.

Parámetros de una fibra óptica:
     Existen varios parámetros que caracterizan a una fibra óptica. Se habla de parámetros estructurales y de transmisión, los cuales establecen las condiciones en las que se pueden realizar la transmisión de información.

     Entre los parámetros estructurales se encuentran:

  • El perfil de índice de refracción.
  • El diámetro del núcleo.
  • La apertura numérica.
  • Longitud de onda de corte.

     En cuanto a los parámetros de transmisión se tiene:

  • Atenuación.
  • Ancho de banda.

Inmunidad a las Interferencias:
     El uso de medios transparentes para la propagación de ondas electromagnéticas en forma de luz hace que la fibra óptica no necesite ni de voltajes ni de corrientes, esto lo convierte en un medio de comunicación 100% inmune a todo tipo de interferencias electromagnéticas a su alrededor y, por lo tanto, es un medio de comunicación altamente confiable y seguro.

     Este es uno de los principales factores que motivaron su uso militar, ya que para poder obtener información de ella hay que provocarle un daño, daño que podría detectarse fácilmente con equipo especializado. Esto no sucede con el cobre, basta con dejar el cobre al descubierto.

     El hecho de no necesitar corriente ni voltaje, hace que la fibra óptica sea idónea para aplicaciones en donde se requiere de una probabilidad nula de provocar chispas, como el caso de pozos petroleros y las industrias químicas, en donde existe la necesidad de transportar la información a través de medios explosivos.

Microcurvatura:
     Fuerzas laterales localizadas a lo largo de la fibra dan origen a lo que se conoce como microcurvaturas. El fenómeno puede ser provocado por esfuerzos durante la manufactura e instalación y también por variaciones dimensionales de los materiales del cable debidos a cambios de temperatura. La sensibilidad a las microcurvaturas es función de la diferencia del índice de refracción, así como también de los diámetros del núcleo y del revestimiento. Es evidente que las microcurvaturas incrementan las pérdidas ópticas.

Curvado:
     El curvado de una fibra óptica es causado en la manufactura del cable, así como también por dobleces durante la instalación y variación en los materiales del cable debidos a cambio de temperatura.

     Los esfuerzos que provoca la torcedura de las fibras son básicamente una fuerza transversal y un esfuerzo longitudinal. El esfuerzo longitudinal no provoca torcedura cuando trabaja para alargar la fibra, no hay cambio en las perdidas ópticas. Sin embargo, cuando trabaja para contraer a la fibra, este esfuerzo provoca que la fibra forme bucles y se curve, de tal manera que la pérdida óptica se incrementa. Por lo tanto, al evaluar los diseños de los cables se debe poner especial atención en los siguientes puntos:

  • La carga transversal trabajando en la fibra durante el cableado, instalación y utilización.
  • El esfuerzo de contracción que ocurre a bajas temperaturas debido al encogimiento de los elementos del cable.
  • Dadas las razones anteriores, el eje de la fibra puede curvarse severamente causando grandes incrementos en las pérdidas ópticas. Para prevenir esta situación se toman en cuenta las siguientes consideraciones:
  • Mantener un radio de curvatura determinada, seleccionando el radio y la longitud del cableado.
  • Reducir variaciones técnicas de las fibras protegidas con pequeños coeficientes de expansión térmica disponiéndolas alrededor de un elemento con buenas propiedades térmicas.

Descripción física:
     Es un medio fino ( 2-125 um.), transporta rayos de luz. El material con el que está construido puede ser de plástico, vidrio o silicio. Existen dos tipos: monomodo y multimodo.

Tecnología:
     El espectro de la frecuencia electromagnética total se extiende de las frecuencias subsónicas a los rayos cósmicos.

     El espectro de frecuencia de luz se puede dividir en tres zonas generales:

  • Infrarroja
  • Visible
  • Ultravioleta

Ventajas
     Capacidad de transmisión: La idea de que la velocidad de transmisión depende principalmente del medio utilizado, se conservó hasta el advenimiento de las fibras ópticas, ya que ellas pueden transmitir a velocidades mucho más altas de lo que los emisores y transmisores actuales lo permiten, por lo tanto, son estos dos elementos los que limitan la velocidad de transmisión.

  • Mayor capacidad debido al ancho de banda mayor disponible en frecuencias ópticas.
  • Inmunidad a transmisiones cruzadas entre cables, causadas por inducción magnética.
  • Inmunidad a interferencia estática debida a las fuentes de ruido.
  • Resistencia a extremos ambientales. Son menos afectadas por líquidos corrosivos, gases y variaciones de temperatura.

     La seguridad en cuanto a instalación y mantenimiento. Las fibras de vidrio y los plásticos no son conductores de electricidad, se pueden usar cerca de líquidos y gases volátiles.

Un excelente medio para sus comunicaciones:
     En el último kilómetro es donde se presentan con mayor frecuencia problemas y daños en las comunicaciones de los clientes, pensando en esto, empresas como la ETB crearon el proyecto de digitalización de la red de abonado en fibra óptica.

     La fibra es el soporte ideal por todas las ventajas que brinda, tales como:

  • Supresión de ruidos en las transmisiones.
  • Red redundante.
  • Conexión directa desde centrales hasta su empresa.
  • Alta confiabilidad y privacidad en sus comunicaciones telefónicas.
  • Posibilidad de daño casi nula.
  • Tiempos de respuesta mínimos en la reparación de daños.
  • Mayor número y rapidez en la solicitud y entrega de nuevos servicios.
  • Gran ancho de banda.

     También la fibra óptica es una plataforma para la prestación de otros servicios:

  • Transmisión de datos de Alta Velocidad.
  • Enlaces E1 (2Mb/s) para conexión de P.A.B.X.
  • La posibilidad en el futuro de conexión de nuevos servicios como multimedia o sistemas de televisión por cable.
 

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