¿Que es la fibra Óptica?
La fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el interior de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total, en función de la ley de Snell. La fuente de luz puede ser láser o un LED.
Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio o cable. Son el medio de transmisión por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagneticas, también se utilizan para redes locales, en donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibra óptica sobre otros medios de transmisión.
Historia de la fibra óptica
¿quién inventó la fibra óptica?
J.Tyndall-1870 había realizado una demostración de propagación de luz en un cilindro transparente con agua. Los efectos de reflexión se conocen desde el siglo IV aC y de
refracción desde el siglo II aC (Ptolomeo) Es N.French-1934 quien patenta el teléfono óptico. En 1950 las fibras ópticas con una gran atenuación eran usadas en endoscopía e instrumentación. Sólo a partir de 1970 cuando la Corning G.W. logra fibras de 20 dB/km y C.A.Burrus de la Bell Labs desarrolla el Láser de onda continua de As Ga (Arseniuro de Galio) se produce el verdadero despegue de los sistemas ópticos.
Cuando C.K.Kao -1966 indicó la posibilidad de reducir la atenuación para ser usadas en transmisión, se tenían los valores de 1000 dB/km. En 1970 se obtienen valores alentadores de atenuación: 20 dB/km. Y luego: en 1972 se tienen 4 dB/km, en 1974 se tiene 2,2 dB/km; en 1976 se llega a 1,6 dB/km; en 1980 se arriba al límite teórico de 0,2 dB/km. En el año 2000, con fibras ópticas con flúor, se llega a 0.001 dB/km.
El primer sistema de fibras ópticas se realizó para aplicaciones militares en 1973 y la Western Electric lo aplicó en Atlanta en 1976 para telefonía comercial. El uso comercial de las fibras ópticas se pensó en un principio con propagación monomodo, pero los problemas de acoplamiento entre núcleos llevaron a crear las fibras ópticas multimodo con perfil gradual como solución alternativa. A partir de 1985, en telecomunicaciones, sólo se usan fibras ópticas monomodo.
Características de la fibra óptica
La fibra óptica es una guía de ondas dieléctrica que opera a frecuencias ópticas.
El Núcleo y revestimiento de la fibra óptica.
Cada filamento consta de un núcleo central de plástico o cristal (óxido de silicio y germanio) con un alto índice de refracción, rodeado de una capa de un material similar con un índice de refracción ligeramente menor. Cuando la luz llega a una superficie que limita con un índice de refracción menor, se refleja en gran parte, cuanto mayor sea la diferencia de índices y mayor el ángulo de incidencia, se habla entonces de reflexión interna total.
En el interior de una fibra óptica, la luz se va reflejando contra las paredes en ángulos muy abiertos, de tal forma que prácticamente avanza por su centro. De este modo, se pueden guiar las señales luminosas sin pérdidas por largas distancias.
A lo largo de toda la creación y desarrollo de la fibra óptica, algunas de sus características han ido cambiando para mejorarla. Las características más destacables de la fibra óptica en la actualidad son:
- Cobertura más resistente: La cubierta contiene un 25% más material que las cubiertas convencionales.
- Uso dual (interior y exterior): La resistencia al agua y emisiones ultravioleta, la cubierta resistente y el funcionamiento ambiental extendido de la fibra óptica contribuyen a una mayor confiabilidad durante el tiempo de vida de la fibra.
- Mayor protección en lugares húmedos: Se combate la intrusión de la humedad en el interior de la fibra con múltiples capas de protección alrededor de ésta, lo que proporciona a la fibra, una mayor vida útil y confiabilidad en lugares húmedos.
- Empaquetado de alta densidad: Con el máximo número de fibras en el menor diámetro posible se consigue una más rápida y más fácil instalación, donde el cable debe enfrentar dobleces agudos y espacios estrechos. Se ha llegado a conseguir un cable con 72 fibras de construcción súper densa cuyo diámetro es un 50% menor al de los cables convencionales. (Ref: Wikipedia.com)
Ventajas e inconvenientes de la fibra optica
Las ventajas más importantes que nos ofrece el uso de la fibra óptica son las siguientes:
- Alto ancho de banda: gran ancho de banda disponible.
- Alta confiabilidad: La tasa de error de bits (BER), que es un claro indicador de la calidad del enlace, es del orden de 10^(-10)
- Bajas pérdidas: Atenuación típica de fibra de 0.2dB/Km, lo que permite que terminales y repetidores estén altamente espaciados.
- Resistente al fuego: El punto de fundición de la fibra de Silicio es aproximadamente de 1900ºC (Contra 1100ºC del Cobre).
- Protector de incendios: Los fotones no generan chispas y así es seguro operar incluso en ambientes explosivos.
- Peso ligero: El cable de fibra pesa de un 10% a 30% menos que el Cobre.
- Libre de oxidación: El cristal es químicamente estable y así puede prevalecer en ambientes adversos (Tales como fondos oceánicos).
- Alta flexibilidad física: El cable de Fibra Óptica puede fácilmente ser doblado, permitiendo su rápida instalación en conductores ya en uso. A pesar de esto hay un radio de curvatura máximo que laque no se debe sobrepasar para que las prestaciones de la fibra sean las óptimas
- Abundancia de recursos: Los cables de fibra óptica se pueden construir totalmente con materiales dieléctricos, la materia prima utilizada en la fabricación es el dióxido de silicio que es uno de los recursos más abundantes en la superficie terrestre.
- Aislamiento eléctrico entre terminales: Al no existir componentes metálicos no se producen inducciones de corriente en el cable, por tanto pueden ser instaladas en lugares donde existe peligro de cortes eléctricos.
- Ausencia de radiación emitida: Las fibras ópticas transmiten luz por lo que no sufren interferencias electromagnéticas, lo cual es una ventaja, pero también es una ventaja que al transmitir luz no producen radiación por lo que tampoco afectan en el funcionamiento de otros aparatos electrónicos. Esto convierte a la fibra en el medio más seguro para transmitir información de muy alta calidad sin degradación.
- Características de transmisión en función de la temperatura: Las características de transmisión se mantienen más o menos inalterables debido a los cambios de temperatura (-40-200ºC)
Principales desventajas de la Transmisión por Fibra Óptica:
- Acoplamiento y Conexiones: El acoplamiento y la conexión tiene que ser extremadamente exacto para no perder las prestaciones de la fibra.
- Reparación: Dificultad de reparar un cable de fibras roto ya que normalmente están soterradas, además de la desventaja anteriormente comentada.
- Costos: Los mayores costes que supone desplegar una red de fibra óptica es la obra civil que ello conlleva y las obras que hay que realizar para desplegarla (como por ejemplo hacer las zanjas para soterrar la fibra). En cuanto al coste de la fibra óptica en sí en los últimos años ha bajado drásticamente.
Tipos de redes de fibra
En cuanto a los tipos de redes de fibra óptica que se podrían utilizar, el abanico de posibilidades es bastante amplio y para decantarse por una hay que tener en cuenta los requisitos actuales y los futuros que tendrá que soportar esa red. Las opciones existentes se dividen básicamente en dos categorías. Pasivas y activas.
Pasivas: Estas redes se llaman PON (Redes Ópticas Pasivas). Su principal característica es que no tienen componentes de potencia entre el abonado final y el punto principal de distribución. El pilar de estas redes es que utilizan una arquitectura de punto a multipunto que se parece a una estructura en árbol. Para dividir la señal entre los distintos usuarios se utilizan divisores ópticos pasivos. Por lo general para 32 o 64 usuarios. Los tipos más comunes de PON son Gigabit PON (GPON) y Ethernet PON (EPON).
Activas: Estas redes se llaman AON (Redes Ópticas Activas) aunque también son llamadas Active Ethernet. Utilizan la tecnología tradicional de Ethernet en una topología en estrella de punto a punto. Una o más fibras se dedican a cada usuario final entre el usuario y la primera hilera de conmutadores/enrutadores de Ethernet.
A la hora de desplegar una red FTTH, algo primordial es el coste de la misma. Historicamente, las redes PON han sido más frecuentes en los EEUU mientras que AONs han sido mas populares en Europa y en Asia. Esto ha sido así porque las redes PON requieren menos fibra y la distancia media entre los usuarios en EEUU es muy grande por lo que las redes PON eran mas rentables. Las redes PON tienen a ser prácticamente siempre la opción menos costosa sin imporatar el lugar especialmente. Entonces, ¿porque en Asia y Europa tiene mas aceptaction las redes AONs? La razón es que estas redes proporcionan una mayor flexibilidad de servicio, incluyendo mejor soporte para aplicaciones multimedia que requieren de grandes volúmenes de ancho de banda simétrico. Por esta razón estas redes están ganando también popularidad en los EEUU.
A pesar de su mayor coste relativo, redes AONs pueden ser una excelente opción para los pequeños operadores independientes que implementen paquetes de todo IP en los servicios de voz, datos y video.
