Fibra Óptica

07 septiembre 2008

Se conoce como medio de transmisión al material físico cuyas propiedades de tipo electrónico, mecánico, óptico, o de cualquier otro tipo se emplea para facilitar el transporte de información entre terminales distante geográficamente. Este consiste en el elemento que conecta físicamente las estaciones de trabajo al servidor y los recursos de la red. Su uso depende del tipo de aplicación particular ya que cada medio tiene sus propias características de costo, facilidad de instalación, ancho de banda soportado y velocidades de transmisión máxima permitidas. Entre los diferentes medios utilizados se pueden mencionar:

Medios de transmisión guiados o alámbricos:
· Fibra Óptica
· Coaxial
· Par Trenzado

Medios de transmisión no guiados o inalámbricos :
· Radio
· Infrarrojo
· Microondas
· Satélite

Hoy nos enfocaremos en hablar sobre un medio de transmisión en específico: La Fibra Óptica.

La historia de este medio de transmisión es relativamente corta, en poco más de 10 años la fibra óptica se ha convertido en una de las tecnologías más avanzadas que se utilizan como medio de transmisión de información. Este novedoso material vino a revolucionar los procesos de las telecomunicaciones en todos los sentidos, desde lograr una mayor velocidad en la transmisión y disminuir casi en su totalidad los ruidos y las interferencias hasta multiplicar las formas de envío en comunicaciones y recepción por vía telefónica.


¿Y qué es la fibra óptica?

Los cables de fibra óptica son filamentos de vidrio flexibles, del espesor de un pelo. Llevan mensajes en forma de haces de luz que realmente pasan a través de ellos de un extremo a otro, donde quiera que el filamento vaya, incluyendo curvas y esquinas sin interrupción. Este cable está constituido por uno o más hilos de fibra de vidrio, cada fibra de vidrio consta de:

a) Un núcleo central de fibra con un alto índice de refracción.

b) Una cubierta que rodea al núcleo, de material similar, con un índice de refracción ligeramente menor.

c) Una envoltura que aísla las fibras y evita que se produzcan interferencias entre fibras adyacentes, a la vez que proporciona protección al núcleo. Cada una de ellas está rodeada por un revestimiento y reforzada para proteger a la fibra.

La luz producida por diodos o por láser, viajan a través del núcleo debido a la reflexión que se produce en la cubierta, y es convertida en señal eléctrica en el extremo receptor. La fibra óptica es un medio excelente para la transmisión de información porque tiene: gran ancho de banda, baja atenuación de la señal, integridad, inmunidad a interferencias electromagnéticas, alta seguridad y larga duración

Uno de los parámetros más característicos de las fibras es su relación entre los índices de refracción del núcleo y de la cubierta que depende también del radio del núcleo y que se denomina frecuencia fundamental o normalizada; también se conoce como apertura numérica y es adimensional. Según el valor de este parámetro se pueden clasificar los cables de fibra óptica en dos clases:

Monomodo: Cuando el valor de la apertura numérica es inferior a 2,405, un único modo electromagnético viaja a través de la línea y por tanto ésta se denomina monomodo.

Multimodo: Cuando el valor de la apertura numérica es superior a 2,405, se transmiten varios modos electromagnéticos por la fibra, denominándose por este motivo fibra multimodo.


Características generales de la fibra óptica

Ancho de banda: Es mucho mayor que los cables de par trenzado y el coaxial.

Distancia: La baja atenuación de la señal óptica permite realizar tendidos de fibra óptica sin necesidad de repetidores.

Integridad de datos: Tiene una frecuencia de errores o ber (BIT error data) de 10exponente a la -11 esta características permiten que los protocolos de alto nivel no necesitan implantar procedimientos de alta corrección.

Duración: La fibra óptica es resistente a la corrosión y a las altas temperaturas. Gracias a la protección de la envoltura es capaz de soportar esfuerzos elevados de tensión en la instalación.

Seguridad: Debido a que la fibra óptica no produce radiación electromagnética,es resistente a las acciones intrusivas de escucha.

Ventajas de la tecnología de la fibra óptica

Baja Atenuación: Las fibras ópticas son el medio físico con menor atenuación. Por lo tanto se pueden establecer enlaces directos sin repetidores, de 100 a 200 Km . con el consiguiente aumento de la fiabilidad y economía en los equipamientos.

Gran ancho de banda: La capacidad de transmisión es muy elevada, además pueden propagarse simultáneamente ondas ópticas de varias longitudes de onda que se traduce en un mayor rendimiento de los sistemas.

Peso y tamaño reducidos: El diámetro de una fibra óptica es similar al de un cabello humano. Un cable de 64 fibras ópticas, tiene un diámetro total de 15 a 20 mm . y un peso medio de 250 Kg/km.

Gran flexibilidad y recursos disponibles: Los cables de fibra óptica se pueden construir totalmente con materiales dieléctricos, la materia prima utilizada en la fabricación es el dióxido de silicio (Si0 2 ) que es uno de los recursos más abundantes en la superficie terrestre.

Aislamiento eléctrico entre terminales: Al no existir componentes metálicos (conductores de electricidad) no se producen inducciones de corriente en el cable, por tanto pueden ser instalados en lugares donde existen peligros de cortes eléctricos.

Ausencia de radiación emitida: Las fibras ópticas transmiten luz y no emiten radiaciones electromagnéticas que puedan interferir con equipos electrónicos, tampoco se ve afectada por radiaciones emitidas por otros medios, por lo tanto constituyen el medio más seguro para transmitir información de muy alta calidad sin degradación.

Costo y mantenimiento: El costo de los cables de fibra óptica y la tecnología asociada con su instalación ha caído drásticamente en los últimos años. Hoy en día, el costo de construcción de una planta de fibra óptica es comparable con una planta de cobre.

Desventajas de la fibra óptica

1) El costo de la fibra sólo se justifica cuando su gran capacidad de ancho de banda y baja atenuación son requeridos. Para bajo ancho de banda puede ser una solución mucho más costosa que el conductor de cobre.

2) La fibra óptica no transmite energía eléctrica, esto limita su aplicación donde el terminal de recepción debe ser energizado desde una línea eléctrica. La energía debe proveerse por conductores separados.

3) Las moléculas de hidrógeno pueden difundirse en las fibras de silicio y producir cambios en la atenuación. El agua corroe la superficie del vidrio y resulta ser el mecanismo más importante para el envejecimiento de la fibra óptica.

4) Incipiente normativa internacional sobre algunos aspectos referentes a los parámetros de los componentes, calidad de la transmisión y pruebas.

Usos y aplicaciones de la fibra óptica

Las fibras ópticas pueden ahora usarse como los alambres de cobre convencionales, tanto en pequeños ambientes autónomos como en grandes redes geográficas:

1. Trasmisiones a larga distancia
2. Trasmisiones metropolitanas
3. Acceso a líneas rurales
4. Televisión por cable.
5. Enlaces y bucles locales de estaciones terrestres.
6. Automatización industrial.
7. Controles de procesos.
8. Aplicaciones de computadora.
9. Aplicaciones militares.
10. Sistemas de procesamiento de datos de aviones

Cuadro comparativo Fibra Óptica contra otros medios de transmisión

En el siguiente cuadro se puede observar algunas de las comparaciones realizadas entre las variables mas importantes de la fibra óptica y otros medios de transmisión.

Sin duda alguna, en la actualidad, la Fibra Óptica juega un papel muy importante dentro de la rama de las telecomunicaciones debido que ocasionalmente es más barata que un sistema satelital e incluso que un sistema inalámbrico para determinado tipo de información que se desea comunicar. En la actualidad la gran competitividad en las telecomunicaciones, trae consigo construir nuevas redes ópticas a menor costo posible. Afortunadamente las fibras ópticas son más sencillas de utilizar siempre y cuando se escoja la mejor fibra.

Algunas aplicaciones de las fibras ópticas que actualmente están siendo explotadas por las compañías de fibra óptica del mundo utilizan, transmisión submarina, grandes coberturas núcleos terrestres y metropolitanas, como posibles soluciones a las trasmisiones de datos en la actualidad y en un futuro. Es por ello que la fibra óptica va a la vanguardia. Los beneficiados somos nosotros y las respectivas empresas que explotan este servicio, que día a día va agarrando mayor fuerza en nuestras actividades cotidianas. Se proyecta un futuro revolucionado de altas frecuencias de ondas gracias a la fibra óptica.

Como apartado final de este espacio, dejo a sus disposición tres excelentes vídeos, en los cuales, en forma ordenada, podrán ver desde la composición física de la fibra óptica, pasando por su fabricación y, concluyendo con sus aplicaciones actuales y futuras, como beneficio de la sociedad mundial.

Características de la fibra óptica


Así se hace


Usos prácticos de la fibra óptica

Fuentes de información

William Stallings, Comunicación y redes de computadoras, capitulo 4.
http://www.textoscientificos.com/redes/fibraoptica
http://www.enterate.unam.mx/Articulos/2005/febrero/telecom.htm