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.