BASES PARA UN TENDIDO DE FIBRA OPTICA Ing. Horacio Carlos Sagredo Tejerina.

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1 BASES PARA UN TENDIDO DE FIBRA OPTICA Ing. Horacio Carlos Sagredo Tejerina

2 Que es la Fibra Óptica ????? Antes de definir que es la Fibra Óptica es importante conocer el aspecto básico. La luz se mueve a la velocidad de la luz en el vacío, sin embargo, cuando se propaga por cualquier otro medio, la velocidad es menor. Así, cuando la luz pasa de propagarse por un cierto medio a propagarse por otro determinado medio, su velocidad cambia, sufriendo además efectos de reflexión (la luz rebota en el cambio de medio, como la luz reflejada en los cristales) y de refracción (la luz, además de cambiar el modulo de su velocidad, cambia de dirección de propagación, por eso vemos una cuchara como doblada cuando está en un vaso de agua, la dirección de donde nos viene la luz en la parte que está al aire no es la misma que la que está metida en el agua).

3 Ahora si definiremos que es Fibra Óptica Los circuitos de fibra óptica son filamentos de vidrio (compuestos de cristales naturales) o plástico (cristales artificiales), del espesor de un pelo (entre 10 y 300 micrones). 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. 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 provenir de un láser o un diodo led.

4 Otros conceptos de Fibra Optica La fibra óptica es una delgada hebra de vidrio o silicio fundido que conduce la luz. Se requieren dos filamentos para una comunicación bi-direccional: TX y RX. La fibra óptica es un medio excelente para la transmisión de información debido a sus excelentes características: gran ancho de banda, baja atenuación de la señal, integridad, inmunidad a interferencias electromagnéticas, alta seguridad y larga duración.

5 CONCEPTOS MUY IMPORTANTES QUE DEBEMOS SABER DIFERENCIAR La fibra es un medio de transmisión de información analógica o digital. Las ondas electromagnéticas viajan en el espacio a la velocidad de la luz. Que es Velocidad de Transmisión??? Que es Ancho de Banda???

6 ACTIVIDAD DE CLASE QUE ES EL INDICE DE REFRACCION EN LA FIBRA OPTICA???

7 ANCHO DE BANDA ANCHO DE BANDA: Es la longitud, medida en Hz, de la extensión de frecuencia en la que se concentra la mayor potencia de la señal Es una medida de recursos disponibles para transmitir datos, determina la cantidad de paquetes que pueden transmitirse en un lapso fijo La capacidad de un canal es la cantidad de información (en bits) que se puede transmitir a través de un canal durante 1 segundo.

8 VELOCIDAD DE TRANSMISION La velocidad de transmisión es la relación entre la información transmitida a través de una red de comunicaciones y el tiempo empleado para ello. La velocidad de transmisión a través de un canal de comunicaciones hace referencia al numero de bits transmitidos por unidad de tiempo, pero esto incluye también la información contenida en las cabeceras de los protocolos empleados para transmitir la información entre equipos.

9 La velocidad de los datos depende de tres factores: 1. El ancho de Banda. 2. Los niveles de señal que se usan. 3. La calidad del canal (Nivel de Ruido) RSL.

10 RELACION ENTRE LA VELOCIDAD Y EL ANCHO DE BANDA Todo medio de transmisión disminuye el ancho de banda asignado, por esta razón la señales sufren alguna deformación. Cuanto mayor es la frecuencia de la señal, mayor es la velocidad de transmisión puesto que cada bit tiene un menor tiempo de duración y ello hace que sea posible enviar mayor cantidad de bits en el mismo tiempo

11 Cuanto mayor es el ancho de banda mayor es la velocidad de transmisión que se puede obtener. Por lo tanto la limitación de la velocidad de transmisión permitida en el canal, es la impuesta exclusivamente por el ancho de banda del canal.

12 EL ESPECTRO DE FIBRA OPTICA La Fibra Optica trabaja en la región del espectro en infrarrojo y luz visible. Por las altas frecuencias se utiliza la longitud de onda en lugar de la frecuencia.

13 LONGITUD DE ONDA – INDICE DE REFRACCION La longitud de onda esta dada por la relación entre velocidad de propagación y frecuencia. El índice de refracción esta dado por la relación de velocidad de propagación en el medio y el espacio libre.

14 La luz se propaga dentro de la fibra gracias a un fenómeno llamado REFLEXIÓN TOTAL. EL ANGULO INCIDENTE ES IGUAL AL REFLEJADO. SI SE UTILIZA LA LEY DE SNELL CON EL ANGULO REFRACTADO IGUAL A 90º, TODA LA LUZ SE QUEDA EN LA FIBRA OPTICA.

15 Realmente no hace falta que haya espejos ni nada por el estilo. Simplemente con que el núcleo de vidrio y la cubierta, también de vidrio, tengan índices de refracción distintos, ya es suficiente para que la luz vaya rebotando sin salirse del núcleo, siempre y cuando el ángulo con el que entran los rayos de luz del núcleo a la cubierta sea mayor que el ángulo crítico.

16 PROPAGACION DE LA FIBRA OPTICA La Fibra Óptica consiste en un núcleo cilíndrico de silicio rodeado de un revestimiento cristalino. La fibra actúa como un canal (o como una guía de ondas) a lo largo del cuál una onda electromagnética puede pasar con muy pocas pérdidas.

17 El funcionamiento de la fibra está regido por las leyes fundamentales de la reflexión y de la refracción. Por ejemplo, cuando una onda luminosa (o rayo luminoso) pasa de un medio con un índice de refracción mayor a uno menor, la onda (o el rayo) se dobla hacia la perpendicular de la superficie que separa ambos medios

18 ACTIVIDAD DE CLASE: ESTRUCTURA DE LA FIBRA OPTICA. TIPOS DE FIBRA OPTICA. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE TRABAJAR CON FIBRA OPTICA

19 ESTRUCTURA DE LA FIBRA OPTICA La Fibra Óptica cuenta con material que permite el paso de la luz en el centro llamado CORE, y otra capa de material que también permite el paso de la luz CLADDING, pero con diferentes índices de refracción. Además cuenta con un recubrimiento para proteger las capas internas llamado JACKET.

20 TIPOS DE FIBRA OPTICA FIBRAS MULTIMODO. El término multimodo indica que pueden ser guiados muchos modos o rayos luminosos, cada uno de los cuales sigue un camino diferente dentro de la fibra óptica. Este efecto hace que su ancho de banda sea inferior al de las fibras monomodo. Por el contrario los dispositivos utilizados con las multimodo tienen un coste inferior (LED). Este tipo de fibras son las preferidas para comunicaciones en pequeñas distancias, hasta 10 Km.

21 El diámetro del núcleo de la fibra es muy pequeño y sólo permite la propagación de un único modo o rayo (fundamental), el cual se propaga directamente sin reflexión. Este efecto causa que su ancho de banda sea muy elevado, por lo que su utilización se suele reservar a grandes distancias, superiores a 10 Km, junto con dispositivos de elevado coste (LÁSER). FIBRAS MONOMODO. El diámetro del núcleo de la fibra es muy pequeño y sólo permite la propagación de un único modo o rayo (fundamental), el cual se propaga directamente sin reflexión. Este efecto causa que su ancho de banda sea muy elevado, por lo que su utilización se suele reservar a grandes distancias, superiores a 10 Km, junto con dispositivos de elevado coste (LÁSER).

22 Normalmente el ancho de banda para las fibras ópticas se expresa en MHz-km. Un ancho de banda de 500MHz-km denota que a 500MHz la señal pude ser transmitida sobre un km de distancia. Este es el ancho de banda común para fibras multimodo. El ancho de banda de las fibras monomodo está en el rango de los GHz, normalmente 100GHz sobre 1 km de distancia. Utilizando frecuencias más bajas podemos enviar las señales de luz, o pulsos, sobre distancias mayores.

23 CARACTERISTICAS GENERALES Ancho de banda: La fibra óptica proporciona un ancho de banda significativamente mayor que los cables de pares (UTP / STP) y el Coaxial. Aunque en la actualidad se están utilizando velocidades de 1,7 Gbps en la redes públicas, la utilización de frecuencias más altas (luz visible) permitirá alcanzar los 39 Gbps. El ancho de banda de la fibra óptica permite transmitir datos, voz, vídeo, etc. Ancho de banda: La fibra óptica proporciona un ancho de banda significativamente mayor que los cables de pares (UTP / STP) y el Coaxial. Aunque en la actualidad se están utilizando velocidades de 1,7 Gbps en la redes públicas, la utilización de frecuencias más altas (luz visible) permitirá alcanzar los 39 Gbps. El ancho de banda de la fibra óptica permite transmitir datos, voz, vídeo, etc. Distancia: La baja atenuación de la señal óptica permite realizar tendidos de fibra óptica sin necesidad de repetidores. Distancia: La baja atenuación de la señal óptica permite realizar tendidos de fibra óptica sin necesidad de repetidores.

24 Integridad de datos: En condiciones normales, una transmisión de datos por fibra óptica tiene una frecuencia de errores o BER (Bit Error Rate) menor de 10 E-11. Esta característica permite que los protocolos de comunicaciones de alto nivel, no necesiten implantar procedimientos de corrección de errores por lo que se acelera la velocidad de transferencia. Integridad de datos: En condiciones normales, una transmisión de datos por fibra óptica tiene una frecuencia de errores o BER (Bit Error Rate) menor de 10 E-11. Esta característica permite que los protocolos de comunicaciones de alto nivel, no necesiten implantar procedimientos de corrección de errores por lo que se acelera la velocidad de transferencia. 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. 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.

25 Seguridad: Debido a que la fibra óptica no produce radiación electromagnética, es resistente a la acciones intrusivas de escucha. Para acceder a la señal que circula en la fibra es necesario partirla, con lo cual no hay transmisión durante este proceso, y puede por tanto detectarse. Seguridad: Debido a que la fibra óptica no produce radiación electromagnética, es resistente a la acciones intrusivas de escucha. Para acceder a la señal que circula en la fibra es necesario partirla, con lo cual no hay transmisión durante este proceso, y puede por tanto detectarse. La fibra también es inmune a los efectos electromagnéticos externos, por lo que se puede utilizar en ambientes industriales sin necesidad de protección especial.

26 EN QUE ESTANDARES NOS REGIMOS PARA SU IMPLEMENTACION?????? El estándar ISO/IEC 11801 clasifica las fibras multimodo: El estándar ISO/IEC 11801 clasifica las fibras multimodo: OM1. Fibra multimodo con núcleo de vidrio y 62,5 micrones de diámetro. Ancho de banda de 200 Mhz y atenuación de 3,5 dB en longitud de onda de 850 nm. OM1. Fibra multimodo con núcleo de vidrio y 62,5 micrones de diámetro. Ancho de banda de 200 Mhz y atenuación de 3,5 dB en longitud de onda de 850 nm. OM2. Fibra multimodo con núcleo de vidrio y 50 micrones de diámetro. Ancho de banda de 500 Mhz y atenuación de 3,5 dB en longitud de onda de 850 nm. Ideal para CCTV OM2. Fibra multimodo con núcleo de vidrio y 50 micrones de diámetro. Ancho de banda de 500 Mhz y atenuación de 3,5 dB en longitud de onda de 850 nm. Ideal para CCTV

27 OM3. Fibra multimodo optimizada con núcleo de vidrio y 50 micrones de diámetro. Ancho de banda de 1500 Mhz y atenuación de 3,5 dB en longitud de onda de 850 nm. OM3. Fibra multimodo optimizada con núcleo de vidrio y 50 micrones de diámetro. Ancho de banda de 1500 Mhz y atenuación de 3,5 dB en longitud de onda de 850 nm. OM4. Estándar utilizado por TIA (Telecommunications Industry Association) pero sin adoptar aún por ISO International Organization for Standardization). Fibra multimodo optimizada de núcleo de vidrio que permite transportar 10 Gigabit Ethernet hasta 550 metros. OM4. Estándar utilizado por TIA (Telecommunications Industry Association) pero sin adoptar aún por ISO International Organization for Standardization). Fibra multimodo optimizada de núcleo de vidrio que permite transportar 10 Gigabit Ethernet hasta 550 metros.

28 QUE VENTAJAS DE LA FIBRA OPTICA????? Atenuación baja. Permite realizar enlaces de mayor longitud sin necesidad de repetidores. La atenuación depende del tipo de fibra óptica y de la longitud de onda (λ) utilizada. Atenuación baja. Permite realizar enlaces de mayor longitud sin necesidad de repetidores. La atenuación depende del tipo de fibra óptica y de la longitud de onda (λ) utilizada. Menor peso y volumen. Comparando las fibras ópticas y los cables coaxiales necesarios para obtener las mismas prestaciones, las primeras ocupan un volumen muy inferior y tienen menor peso, siendo adecuadas para aplicaciones aerospaciales. Menor peso y volumen. Comparando las fibras ópticas y los cables coaxiales necesarios para obtener las mismas prestaciones, las primeras ocupan un volumen muy inferior y tienen menor peso, siendo adecuadas para aplicaciones aerospaciales. Seguridad frente a posibles intervenciones de la línea. Aunque no es imposible interceptar una fibra óptica, esto es más difícil que en otros soportes y normalmente se puede detectar la intervención. Seguridad frente a posibles intervenciones de la línea. Aunque no es imposible interceptar una fibra óptica, esto es más difícil que en otros soportes y normalmente se puede detectar la intervención.

29 Pero con las ventajas, llegan los inconvenientes de la Fibra Óptica No hay una estandarización de los productos, lo que plantea problemas de compatibilidad. Las técnicas de empalme son complejas, y necesitan de equipos costosos y personal cualificado. Baja robustez mecánica, por ello la fibra óptica puede ser dañada fácilmente. Al igual que el cable de cobre, la fibra óptica puede ser deteriorada por excavaciones, corrimiento de tierras, vandalismo y accidentes. Conviene destacar que las fibras pueden envejecer prematuramente por humedad, migración axial, fatiga mecánica y en algunos casos por roedores.

30 ATENUACION EN LA FIBRA OPTICA Las pérdidas dentro de una fibra óptica provienen de una serie de causas: Absorción. Dispersión en el núcleo (debido a la no homogeneidad del índice de refracción). Dispersión en la frontera entre el núcleo y el revestimiento. Pérdidas debidas a la radiación en las curvas de la fibra.

31 Debe notarse que el coeficiente de atenuación de una fibra óptica se refiere solamente a las pérdidas en la propia fibra y no tiene en cuenta las pérdidas por acoplamiento o por radiación (las cuales pueden ser significativas). En general, la atenuación de una fibra de buena calidad puede esperarse que sea menor que 2 dB por km para longitudes de onda de 1,3 μm (1,3 10 ‐6 m, infrarrojo). Por tanto, una fibra de 50 m de longitud tendría una pérdida de alrededor de 0,1 dB.

32 Si bien el coeficiente de atenuación de una fibra óptica es muy dependiente de la calidad y consistencia del cristal utilizado para el núcleo y el revestimiento, la atenuación de todas las fibras ópticas varía ampliamente con la longitud de onda. La típica relación característica de atenuación y longitud de onda para una fibra monomodo se muestra en la imagen anterior. Debe notarse que el pico abrupto que aparece sobre 1,39 μm aparece de un exceso de absorción dentro de la fibra monomodo.

33 ACTIVIDAD DE CLASE 3 MIN, PARA HABLAR SOBRE LA DISPERSION COMARTICA, DISPERSION MODAL, OTRAS ATENUACIONES PRESENTES EN EL FIBRA OPTICA