Computadores

UNIDAD CUATRO

MEDIOS INALAMBRICOS Y FIBRA OPTICA

OBJETIVOS

• Identificar y analizar las conexiones y funcionalidad de redes no cableadas.

• Identificar los medios de transmisión físicos basados en fibra óptica.

FIBRA ÓPTICA

Historia:

El desarrollo y evolución de la fibra óptica está relacionado con el desarrollo del láser hacia 1959, con el cual se desarrollaron aplicaciones relacionadas con la trasmisión de información a altas velocidades, pero con la limitante de que al utilizar el aire como medio de trasmisión solo se podía trasmitir en línea recta (línea de vista), se hace necesario el desarrollo de un medio o conducto de trasmisión adecuado que pueda mantener el haz laser confinado para llevarlo a su destino, este medio es el que se conoce actualmente como fibra óptica.

Una de las primeras aplicaciones fue el endoscopio médico, el cual trasmitía imágenes del interior del paciente mediante una fibra semiflexible hasta un monitor.

El siguiente problema técnico a resolver fue dar al vidrio flexibilidad suficiente y una baja atenuación del haz que era trasmitido en su interior, inicialmente el haz trasmitido perdía un 99% de su potencia en los primeros 10 metros, comparado con las fibras actuales en las cuales la fibra puede trasmitir una señal con muy baja atenuación durante decenas de kilómetros.

Entre los desarrollos más actuales cabe notar el avance en los procesos de fabricación que permite obtener fibras de muy alta pureza y diámetros de unos pocos micrómetros, además de dispositivos semiconductores que modulan la información a muy altas velocidades y permiten multiplexar la fibra enviando la información en diferentes frecuencias portadoras (colores).

Recientemente la fibra óptica ha ido reemplazando al cable de cobre como el medio más apropiado para trasmitir información. Entre sus aplicaciones están los servicios de televisión por cable, telefonía, comunicaciones, sensores e iluminación.

Funcionamiento y componentes:

En un sistema de transmisión por fibra óptica existe un transmisor que se encarga de transformar las ondas electromagnéticas en energía óptica o en luminosa, por ello se le considera el componente activo de este proceso. Una vez que es transmitida la señal luminosa por las minúsculas fibras, en otro extremo del circuito se encuentra un tercer componente al que se le denomina detector óptico o receptor, cuya misión consiste en transformar la señal luminosa en energía electromagnética, similar a la señal original.

El sistema básico de transmisión se compone en este orden, de señal de entrada, amplificador, fuente de luz, corrector óptico, línea de fibra óptica (primer tramo ), empalme, línea de fibra óptica (segundo tramo), corrector óptico, receptor, amplificador y señal de salida.En resumen, se puede decir que este proceso de comunicación, la fibra óptica funciona como medio de transportación de la señal luminosa, generado por el transmisor de LED'S (diodos emisores de luz ) y lasers.

Componentes de la Fibra Óptica:

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El Núcleo: En sílice, cuarzo fundido o plástico - en el cual se propagan las ondas ópticas. Diámetro: 50 o 62,5 um para la fibra multimodo y 9um para la fibra monomodo.

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La Funda Óptica: Generalmente de los mismos materiales que el núcleo pero con aditivos que confinan las ondas ópticas en el núcleo.

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El revestimiento de protección: por lo general está fabricado en plástico y asegura la protección mecánica de la fibra.

Fibra multimodo

Una fibra multimodo es aquella en la que los haces de luz pueden circular por más de un modo o camino. Esto supone que no llegan todos a la vez. Una fibra multimodo puede tener más de mil modos de propagación de luz. Las fibras multimodo se usan comúnmente en aplicaciones de corta distancia, menores a 1 km, es simple de diseñar y económico.

El núcleo de una fibra multimodo tiene un índice de refracción superior, pero del mismo orden de magnitud, que el revestimiento. Debido al gran tamaño del núcleo de una fibra multimodo, es más fácil de conectar y tiene una mayor tolerancia a componentes de menor precisión.

Dependiendo el tipo de índice de refracción del núcleo, tenemos dos tipos de fibra multimodo:

• Índice escalonado: en este tipo de fibra, el núcleo tiene un índice de refracción constante en toda la sección cilíndrica, tiene alta dispersión modal.

• Índice gradual: mientras en este tipo, el índice de refracción no es constante, tiene menor dispersión modal y el núcleo se constituye de distintos materiales.

Además, según el sistema ISO 11801 para clasificación de fibras multimodo según su ancho de banda se incluye el formato OM3 (multimodo sobre láser) a los ya existentes OM1 y OM2 (multimodo sobre LED).

• OM1: Fibra 62.5/125 µm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores

• OM2: Fibra 50/125 µm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores

• OM3: Fibra 50/125 µm, soporta hasta 10 Gigabit Ethernet (300 m), usan láser (VCSEL) como emisores.

Bajo OM3 se han conseguido hasta 2000 MHz•Km (10 Gbps), es decir, una velocidades 10 veces mayores que con OM1.

Fibra mono modo

Una fibra mono modo es una fibra óptica en la que sólo se propaga un modo de luz. Se logra reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra hasta un tamaño (8,3 a 10 micrones) que sólo permite un modo de propagación. Su transmisión es paralela al eje de la fibra. A diferencia de las fibras multimodo, las fibras monomodo permiten alcanzar grandes distancias (hasta 400 km máximo, mediante un láser de alta intensidad) y transmitir elevadas tasas de información (decenas de GB)

Características, ventajas desventajas:

Existen varios parámetros que caracterizan a una fibra óptica. Se habla de parámetros estructurales y de transmisión que establecen las condiciones en las que se puede realizar la transmisión de información.

Entre los parámetros estructurales se encuentra:

• 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:

ATENUACIÓN

La atenuación de la señal óptica representa la disminución de la energía luminosa en la propagación a lo largo de la fibra.

La atenuación determina la distancia entre el emisor y receptor sin el empleo de` dispositivos intermedios de regeneración de la señal.

La energía que no alcanza la salida de la fibra se dispersa por:

Difusión: debido a la falta de homogeneidad del material del núcleo, que difundo el rayo luminoso dispersándolo hacia el recubrimiento.

Absorción: parte de la energía luminosa que se propaga es absorbida por la fibra, que la transforma en calor.

El uso de medios transparentes para la propagación de ondas electromagnéticas en forma de luz hace que la fibra óptica no necesite 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, donde basta con dejar el conductor al descubierto.

El hecho de no necesitar corrientes 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.

Ventajas de la fibra óptica

Capacidad de transmisión: La idea de que la velocidad de transmisión depende principalmente del medio utilizado, se conservo 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.

1. Mayor capacidad debido al ancho de banda mayor disponible en frecuencias ópticas.

2. Inmunidad a transmisiones cruzadas entre cables, causadas por inducción magnética.

3. Inmunidad a interferencia estática debida a las fuentes de ruido.

4. Resistencia a extremos ambientales. Son menos afectadas por líquidos corrosivos, gases y variaciones de temperatura.

5. 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

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA FIBRA ÓPTICA

VENTAJAS

La fibra óptica hace posible navegar por Internet a una velocidad de dos millones de bps.

Acceso ilimitado y continuo las

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