REDES DE FIBRA OPTICA

Introduccion

A medida que la tecnologia informatica evoluciona y las comunicaciones requieren cada vez mas capacidad para manejar grandes volumenes de datos, se ha creado la necesidad de nuevas alternativas que permitan ese manejo eficiente y a la altura de nuestros tiempos. Una de esas tecnologias es la Fibra Optica, que se ha convertido en la gran solucion a una serie de limitaciones con las que se habian encontrado las redes que requieren anchos de banda cada vez mas veloces y fiables.

Pero que es el Fibra Optica? Esta tecnologia esta basada en filamentos del grueso de un cabello, que suelen estar hechos de silice o arena, que lleva los mensajes en forma de luz y que dentro de otras muchas ventajas podremos nombrar: permite la creacion de redes de alta velocidad, son inmunes a ruido e interferencia, no pierde luz y algunas otras caracteristicas que la hacen ideal para redes de alto desempeño.

Aun asi esta tecnologia no esta libre de problemas como lo son su costo de instalacion y la reparacion de posibles roturas en los cables, pero la relacion beneficio problema es claramente dominada por el primero.

Aquí trataremos los conceptos fundamentales de las redes de datos construidas a partir de esta tecnologia.

1) Concepto de redes de fibra optica

Antes de entrar en este concepto debemos definir que es la Fibra Optica: es un medio de transmisión, empleado habitualmente en redes de datos, consistente en 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.

Características de la FO

La fibra óptica es una guía de ondas dieléctrica que opera a frecuencias ópticas.

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.

Redes de F.O.

Son un modelo de red desarrollado, sobre la utilizacion de Fibras de Silice o arena, para satisfacer las necesidades crecientes de capacidad de trasmision y seguridad de datos, tratando de reducir los costos al maximo y utilizando la luz como medio de comunicación de datos. Los avances mas recientes en purificacion de vidrios y el concepto de multiplexion por division de longitud de onda hcieron que esta tecnologia fuera la solucion para construir redes de comunicación de alto desempeño.

2) Caracteristicas de las Redes de Fibra Optica

Dentro de las principales caractetisticas podremos nombrar:

• Aumento en la capacidad de trasmision ya que alcanza velocidades hasta de 2 millones de bps

• Las distancias entre repetidores, para recuperar la intensidad de la señal, son las mas grandes de todos los otros sistemas, aproximadamente 100km.

• No es afectada por atenuacion o ruido a diferencia de los cables coaxial y Par trenzado.

• No hay perdida de luz por lo que por lo que la comunicación es segura y no puede ser perturbada

• Son convenientes para trabajar en ambientes explosivos

3) Partes de una Red de Fibra Optica (grafico)

Los bloques principales de un enlace de comunicaciones de fibra óptica son:

Transmisor: Consiste de una interfase analógica o digital, un conversor de voltaje a corriente, una fuente de luz y un adaptador de fuente de luz a fibra.

En un transmisor de fibra óptica la fuente de luz se puede modular por una señal análoga o digital.

Acoplando impedancias y limitando la amplitud de la señal o en pulsos digitales.

El conversor de voltaje a corriente sirve como interfase eléctrica entre los circuitos de entrada y la fuente de luz.

La fuente de luz puede ser un diodo emisor de luz LED o un diodo de inyección láser ILD, la cantidad de luz emitida es proporcional a la corriente de excitación, por lo tanto el conversor voltaje a corriente convierte el voltaje de la señal de entrada en una corriente que se usa para dirigir la fuente de luz.

Receptor: Incluye un dispositivo conector detector de fibra a luz, una foto detectora, un conversor de corriente a voltaje un amplificador de voltaje y una interfase analógica o digital.

Guía de fibra: La guía de fibra es un vidrio ultra puro o un cable plástico

Como se procesa la señal

La conexión de fuente a fibra es una interfase mecánica cuya función es acoplar la fuente de luz al cable.

La fibra óptica consiste de un núcleo de fibra de vidrio o plástico, una cubierta y una capa protectora. El dispositivo de acoplamiento del detector de fibra a luz también es un acoplador mecánico.

El detector de luz generalmente es un diodo PIN o un APD (fotodiodo de avalancha). Ambos convierten la energía de luz en corriente. En consecuencia, se requiere un conversor corriente a voltaje que transforme los cambios en la corriente del detector a cambios de voltaje en la señal de salida

4) Teoria de la naturaleza de la luz (5 por lo menos)

Desde el siglo XVII se conoce la separacion de un rayo de luz en una gama de colores al pasar a traves de un prisma. La imagen, obtenida por Newton, se denomino Espectro. Si se trata de luz proveniente de un gas, en el cual se ha producido una descarga electrica, se observan lineas de colores muy definidas.

Debido a que la luz tiene un comportamiento muy particular, su reflexion, refraccion y diafraccion, solo se puede explicar tratandola como una onda electromagnetica.

Ante estos fenomenos muchos cientificos han planteado diversas teorias sobre la naturaleza de la luz y que podemos resumir en:

Teoría Corpuscular

Esta teoría fue planteada en el siglo xvii por el físico inglés Isaac Newton, quien señalaba que la luz consistía en un flujo de pequeñisimas partículas o corpúsculos sin masa, emitidos por las fuentes luminosas, que se movía en línea recta con gra rapidez. Gracias a esto, eran capaces de atravesar los cuerpos transparentes, lo que nos permitía ver a través de ellos. En cambio, en los cuerpos opcaos, los cospúsculos rebotaban, por lo cual no podíamos observar los que había detrás de ellos.

Esta teoría explicaba con éxito la propagación rectilínea de la luz, la refracción y la reflexión, pero no los anillos de Newton, las interferencias y la difracción. Además, experiencias realizadas posteriormente permitieron demostrar que esta teoría no aclaraba en su totalidad la naturaleza de la luz

Teoría Ondulatoria

Fue el científico holandes Christian Huygens, contemporáneo de Newton, quien elaboraría una teoría diferente para explicar la naturaleza y el comportamiento de la luz. Esta teoría postula que la luz emitida por una fuente estaba formada por ondas, que correspondían al movimiento específico que sigue la luz al propagarse a través del vacío en un medio insustancial e invisible llamado éter. Además, índica que la rapidez de la luz disminuye al penetrar al agua. Con ello, explica y descrbía la refracción y las leyes de la reflexión.

En sus inicios, esta teoría no fue considerada debido al prestigio de Newton. Pasó más de un siglo para que fuera tomada en cuenta: se le sometió a pruebas a través de los trabajos del médico inglés Thomas Young, sobre las interferencias luminosas, y el físico francés Augeste Jean Fresnel, sobre la difracción. Como consecuencia, quedó de manifiesto que su poder explicativo era mayor que el de la teoría corpuscular.

Teoría Electromagnética

En el siglo XIX, se agregan a las teoráis existentes de la época las ideas del físico James Clerk Maxwell, quien explica notablemente que los fenómenos eléctricos están relacionados

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