ONDAS ELECTROMAGNETICAS GUIADAS

INTRODUCCIÓN

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.

Las fibras ópticas son filamentos de vidrio de alta pureza extremadamente compactos: El grosor de una fibra es similar a la de un cabello humano. Fabricadas a alta temperatura con base en silicio, su proceso de elaboración es controlado por medio de computadoras, para permitir que el índice de refracción de su núcleo, que es la guía de la onda luminosa, sea uniforme y evite las desviaciones, entre sus principales características se puede mencionar que son compactas, ligeras, con bajas pérdidas de señal, amplia capacidad de transmisión y un alto grado de confiabilidad debido a que son inmunes a las interferencias electromagnéticas de radio-frecuencia.

Las fibras ópticas no conducen señales eléctricas por lo tanto son ideales para incorporarse en cables sin ningún componente conductivo y pueden usarse en condiciones peligrosas de alta tensión. Tienen la capacidad de tolerar altas diferencias de potencial sin ningún circuito adicional de protección y no hay problemas debido a los cortos circuitos Tienen un gran ancho de banda, que puede ser utilizado para incrementar la capacidad de transmisión con el fin de reducir el costo por canal; De esta forma es considerable el ahorro en volumen en relación con los cables de cobre.

Con un cable de seis fibras se puede transportar la señal de más de cinco mil canales o líneas principales, mientras que se requiere de 10,000 pares de cable de cobre convencional para brindar servicio a ese mismo número de usuarios, con la desventaja que este último medio ocupa un gran espacio en los ductos y requiere de grandes volúmenes de material, lo que también eleva los costos.

Comparado con el sistema convencional de cables de cobre donde la atenuación de sus señal, (Decremento o reducción de la onda o frecuencia) es de tal magnitud que requieren de repetidores cada dos kilómetros para regenerar la transmisión, en el sistema de fibra óptica se pueden instalar tramos de hasta 70 km. Sin que halla necesidad de recurrir a repetidores lo que también hace más económico y de fácil mantenimiento este material.

Originalmente, la fibra óptica fue propuesta como medio de transmisión debido a su enorme ancho de banda; sin embargo, con el tiempo se ha planteado para un amplio rango de aplicaciones además de la telefonía, automatización industrial, computación, sistemas de televisión por cable y transmisión de información de imágenes astronómicas de alta resolución entre otros

COMUNICACIONES POR FIBRA ÓPTICA

Fibra Óptica Como Portadora de Información.

EL MODELO DE RED Y LAS EXIGENCIAS DE UNA RED ACTUAL: Dentro de una red de telecomunicaciones existe una gran cantidad de equipos y funcionalidades. El personal del área de operaciones de las empresas de telecomunicaciones esta dividida en dos áreas: Conmutación y Transmisión. De estos dos grupos se derivan cuatro bloques importantes para una red de telecomunicaciones y son los siguientes:

Transmisión o Transporte: la forma de conectar los elementos de conmutación entre si, puede ser local o de larga distancia.

Conmutación: los equipos responsables de establecer la comunicación entre dos extremos es decir los usuarios o los clientes.

Acceso: La forma de conectar las instalaciones del usuario con la empresa que le prestara el servicio.

Equipo Terminal: equipo situado en las instalaciones del cliente para aprovechar un servicio de telecomunicaciones.

En general existen tres tipos de elementos de conmutación y en consecuencia tres tipos de servicios de telecomunicaciones. En la siguiente tabla se muestran los diferentes elementos de conmutación, así como los servicios que de estos se desprenden.

Elementos de conmutación y servicios de telecomunicaciones

ELEMENTOS DE CONMUTACIÓN	TIPO DE SERVICIO	SERVICIOS OFRECIDOS
CENTRAL TELEFÓNICA	SERVICIO CONMUTADO BASADO EN CONMUTACIÓN DE CIRCUITOS	TELEFÓNIA LOCAL, TELEFONIA DE LARGA DISTANCIA, NUMEROS 800, NUMEROS 700, VPNS, CELULAR, PCS, WLL.
CROSSCONECTOR	SERVICIO DEDICADO BASADO EN CONMUTACIÓN DE CIRCUITOS	LINEAS PRIVADAS ANALOGICAS, LINEAS PRIVADAS DIGITALES (DS0,E0,E1,Nx64)
CONMUTADOR DE PAQUETES	SERVICIO CONMUTADO Y DEDICADO VIRTUAL BASADO EN CONMUTACIÓN DE PAQUETES.	INTERNET, REDES, IP, X.25, FRAME RELAY, ATM, SMDS.

El servicio que se ofrece es conmutado porque en la contratación del mismo solo se especifica un extremo de la comunicación, el otro extremo será definido de manera dinámica mediante un plan de numeración y algún esquema de marcación.

Adicionalmente a la capacidad era necesario satisfacer otras necesidades (cantidad y confiabilidad) por lo que a principios de los 90`s se presentó una nueva jerarquía digital conocida como SDH promoviendo capacidades mucho mayores que las existentes.

JERARQUIA DIGITAL PLESIOCRONA (PDH)
JERARQUIA	VELOCIDAD BINARIA Mbps	NUMERO DE LLAMADAS TELEFONICAS SIMULTAN.	MEDIO UTILIZADO
E1	2.048	30	M.O.F.O,SAT.
E2	8.448	120	M.O.F.O,SAT.
E3	34.368	480	M.O.F.O,SAT.
E4	139.264	1920	M.O.F.O,SAT.
JERARQUIA DIGITAL SINCRONA (SDH)
JERARQUIA	VELOCIDAD BINARIA Mbps	NUMERO DE LLAMADAS TELEFONICAS SIMULTAN.	MEDIO UTILIZADO
STM-1	155.520	1920	M.O.F.O,SAT.
STM-4	622.080	7680	F.O
STM-16	2,488.320	30,720	F.O
STM-64	9,953.280	122,880	F.O

Dentro de las nuevas tecnologías que se presentan en la actualidad para accesar a los usuarios podemos identificar diversas tendencias:

Nueva red de acceso por cobre

En este tipo de redes se pretende eliminar el par de cobre como alternativa única para llegar al usuario. En algunos casos se implementa fibra óptica en los segmentos principales y el par de cobre se utiliza en él ultimo tramo. Otra alternativa es usar las redes de teléfonos por cable (CATV) mediante el cable coaxial para ofrecer servicios de telefonía y acceso a Internet, además de los de distribución de video. Finalmente, nuevas tecnologías que permiten el uso del par de cobre a mayores velocidades (ADSL y HDSL).

Redes de acceso inalámbricas fijas

Las telecomunicaciones ya han demostrado su capacidad de contribuir al desarrollo económico de una nación. Por esta razón se han desarrollado tecnologías que permiten una eficiente y rápida implementación de redes de telefonía que ofrecen el servicio. Encontramos a las redes de telefonía inalámbrica o fija o en ingles WLL (Wireless Local Loop). Con estas tecnologías se permite una rápida implementación de red de telefonía básica y además la inversión que se debe realizar es proporcional a la demanda existente, por lo que es posible llegar de una manera eficiente a lugares en donde se carece del servicio.

Redes de acceso inalámbricas móviles

Otra forma es permitir la movilidad, pues él poder estar comunicados en cualquier lugar y en cualquier momento resulta cada día más importante. Es por esto que el concepto de sistemas personales de comunicación o en ingles PCS es cada vez mas utilizado, pues hay un clara tendencia a crear dispositivos que permitan comunicaciones de voz y datos.

Redes de acceso de banda ancha alámbricas e inalámbricas

Otra forma es el implementar redes que permiten el acceso de banda ancha para nuevas aplicaciones. Por banda ancha entendemos velocidades entre 2 Mbps y 155 Mbps, para permitir acceso a Internet de alta velocidad, distribución de vídeo, vídeo en demanda, educación a distancia y teletrabajo. En esta clase de redes encontramos las redes alambricas implementadas mediante fibra óptica y por redes inalámbricas mediante enlaces de microondas punto a punto y también punto a multipunto, como es el caso de la tecnología LMDS.

ASPECTOS GENERALES DE LAS FIBRAS ÓPTICAS

Existen diversas razones que apuntalan a las fibras ópticas como el medio por excelencia para redes de transporte, entre ellas la gran disponibilidad de materia prima; el silicio. Las grandes distancias que se pueden conseguir entre repetidores. En la actualidad una distancia promedio es de 200 km. y se hablan ya de distancias por encima de los 600 km. La inmunidad al ruido e interferencia electromagnéticas al ser un medio no conductor, al mismo tiempo no genera radiaciones electromagnéticas. Las dimensiones de las fibras son pequeñas y por lo tanto los cables fabricados son más ligeros y fáciles de manejar. El tiempo de vida se entiende por encima de los 25 años y en realidad se asume como indeterminado pues no ha transcurrido el tiempo desde que se instalaron las primeras fibras ópticas. Por ultimo la gran capacidad, que como dijimos antes, permite en la actualidad transportar mas de un millón de llamadas a través un par de fibras ópticas.

En telecomunicaciones las fibras ópticas son utilizadas tanto para redes de larga distancia como para redes de acceso y transporte local. Redes trasatlánticas mediante cables submarinos. También son utilizadas para establecer enlaces dedicados y en redes de datos LAN y MAN.

Entre los elementos que componen un enlace mediante fibras ópticas encontramos las fuentes de transmisión LED y LASER, los foto detectores, los regeneradores, amplificadores ópticos, acopladores, multiplexores, equipo de medición y equipo para WDM.

LAS FIBRAS ÓPTICAS COMO MEDIO DE TRANSMISIÓN

Las comunicaciones por ondas de luz guiadas fueron consideradas por primera vez

hace más de 100 años. En 1854 John Tyndall expuso los conceptos en donde se discutía la reflexión interna de la luz, principio fundamental para las comunicaciones mediante señales de luz guiadas por fibras ópticas.

En 1880, Alexander Graham Bell hablo de la posibilidad de transmitir señales usando un haz de luz y en 1884 invento el fotófono, con el cual logro una transmisión a una distancia de 200 metros.

En 1934,AT&T obtiene la patente para una guía de onda óptica y al inicio de los años 60 se inventas el LASER (Light Amplification by Simulated Emision of Radiation). Hasta antes de 1970 la implementación de comunicaciones ópticas mediante guías de onda de luz estuvo restringida a distancias muy cortas, debido a las altas atenuaciones de la guía de onda óptica.

En 1966 se implementan las primeras fibras ópticas de forma experimental y operando con atenuaciones de 1000 dB/km.En 1970 la compañía Corning Glass logró producir una fibra de silicio (SiO₂), con atenuaciones de 20 dB/km aproximadamente. Por otro lado, el desarrollo de las fuentes de luz LED y LASER comenzaron a madurar por esas fechas, esto permitió la transmisión de señales sobre unos cuantos kilómetros.

A partir de 1970 el desarrollo tecnológico había experimentado una curvatura de crecimiento muy acelerada. Hoy se cuenta con fibras ópticas con atenuaciones del orden de los 0.2 dB/km. con capacidades en el orden de los Gbps y Tbps, mediante tecnologías SDH y DWDM.

En 1999 se presentó un multiplexor capaz de transmitir a una capacidad de 1.28 Tbps sobre una fibra óptica, lo cual significa más de un millón de voz simultáneas.

Hoy las fibras ópticas se utilizan para enlaces de larga distancia terrestres y transoceánicos, se espera que algún día la conexión de una milla sea también mediante fibra óptica. Ello permite comunicaciones multimedia de alta capacidad y calidad entre todos los habitantes de la tierra.

A partir de 1990 se han logrado varias mejoras sobre las tecnologías de fibras ópticas que han permitido incrementar la capacidad y reducir el costo de las redes ópticas de hoy.

VENTAJAS DE LAS FIBRAS ÓPTICAS

Tenemos diversas ventajas que favorecen la utilización de las fibras óptica sobre redes de telecomunicaciones.

Muy altas capacidades, en el orden de los Tbps.

Calidad en transmisión, en el orden de BER=10^-12

Niveles bajos de atenuación, en el orden de 0.2 dB/km.

Respuesta a la frecuencia plana dentro de las ventanas ópticas, por lo tanto se prescinde

prácticamente de ecualización.

Distancia grande entre repetidores, entre 150 y 600 kms.

Inmunidad a ruidos e interferencias.

Menor costo por circuito que cualquier otro medio.

Cables más ligeros, pequeños y flexibles.

No generan interferencia y por lo tanto no existe la diafonía.

Seguridad en la transmisión.

Facilidad de mantenimiento.

Los cables de fibras ópticas son más ligeros pequeños y flexibles. En la figura siguiente se muestra un cable de 900 pares de cobre con capacidad para un número igual de llamadas; por otro lado el cable de fibra óptica puede transportar miles (30,000 sobre redes con señales SDH STM-16) de llamadas pero con un peso del cable de hasta 60 veces menor, mayor flexibilidad, manejabilidad y por supuesto menor costo. Los cables de fibras ópticas ofrecen una muy alta baja atenuación, en el rango de 0.2 dB/km. Esto permite manejar grandes distancias entre repetidores, en el rango de los 150 km y los 600 km dependiendo de la capacidad del enlace.

DESVENTAJAS DE LAS FIBRAS ÓPTICAS

ATENUACIÓN

Se muestra el espectro de la curva de atenuación de una típica fibra óptica hecha de silicio. La curva tiene tres características principales. Una gran tendencia de atenuarse conforme se incrementa la longitud de onda (Dispersión Rayleigh), Atenuación en los picos de absorción asociados con el ión hidroxyl (OH-), y Una tendencia por la atenuación para incrementar las longitudes de onda por arriba de los 1.6 um, debidas a las pérdidas inducidas por la absorción del silicio. Nuevos sistemas de transmisión usan fibras multimodo, operadas en la primera ventana de longitud de onda cercana a las .85 um, y después en la segunda ventana cerca de 1.3 um. Una fibra de modo simple primeramente opera en la segunda ventana, donde la atenuación de la fibra es típicamente menor que 0.35 dB/Km. Sin embargo la región de menos pérdida ( típicamente pérdidas cercanas a las 0.20 dB/Km) permanece en una longitud de onda amplia y los laceres y receptores operan en esa ventana cercanos a 1.55 um, estos llegaron a ser disponibles a finales de los 80´s.

DISPERSIÓN

La dispersión cromática describe la tendencia para diferentes longitudes de onda que viajan a diferentes velocidades en una fibra. En longitudes onda donde la dispersión cromática es alta, los pulsos ópticos tienden a expandirse en el tiempo y provocar interferencia, lo cual puede producir una inaceptable velocidad del bit, como la dispersión cromática cambia con la longitud de onda para tres diferentes tipos de fibra. La dispersión cromática de una fibra consiste de dos componentes - Material y Guía de Onda- el componente material depende de las características de dispersión de los dopantes y del silicio de construcción. Estos materiales no ofrecen mucha flexibilidad a ajustes significantes en la dispersión de la fibra, así que ese esfuerzo se ha enfocado en alterar la dispersión de guías de ondas de las fibras ópticas.

POLARIZACIÓN

Polarización es la propiedad de la luz la cual está relacionada con la dirección de sus vibraciones, el viaje de la luz en una fibra típica puede vibrar en uno o dos modos de polarización los dos modos principales de una fibra asimétrica que es uniforme a lo largo de su longitud. El modo en el eje X es arbitrariamente etiquetado con un modo lento, mientras que en el eje Y es etiquetado en el modo rápido. La diferencia en los tiempos de arribo en los modos de dispersión por polarización (PMD), es típicamente medida en pico segundos. Sino es propiamente controlado, PMD puede producir errores excesivos en los bits para la transmisión en sistemas digitales y que pueden distorsionar señales de video trasmitidos usando formato de modulación de amplitud analógico.

COMPONENTES DE LA FIBRA ÓPTICA

La fibra es tan pequeña y frágil, que se le ubica dentro de un cable,

Las fibras se reúnen en cables, que poseen un número variable de ellas. Los más difundidos llevan 216 fibras, reagrupadas tres veces de seis en seis. Estos cables resultan incluso más baratos que los cables de cobre clásicos, y también son más ligeros manejables y fáciles de instalar. Para empalmar los cables ópticos hay que fundir con un equipo especial

LAS FIBRAS ÓPTICAS COMO MEDIO DE TRANSMISIÓN

En telecomunicaciones, las fibras ópticas se presentan como el medio más adecuado para las redes de larga distancia y de gran capacidad. Es en ese terreno en donde ningún otro medio puede competir contra las fibras ópticas. Sin embargo en otros elementos del modelo de red como el acceso no es siempre posible justificar la utilización de fibras ópticas, o bien cuando se desea movilidad, o que diversos usuarios reciban la misma señal en diversas ubicaciones geográficas.

Las diferencias que existen entre el satélite y las fibras ópticas son: En materia de enlaces transoceánicos las fibras ópticas han desplazado al satélite por diversas razones. En la figura se compara un enlace entre continentes mediante el satélite y fibras ópticas. Un enlace mediante fibras ópticas es capaz de transportar más de 30,000 canales de voz por una sola fibra, mientras que el satélite solo puede transportar 1440 canales de voz por cada traspondedor. Otro factor de diferencia se refiere al retardo de transmisión, en el satélite es necesario que la señal viaje 36,000 km de subida aproximadamente, y la misma cantidad de bajada, lo cual produce un retardo promedio de 0.75 seg por este simple hecho, mediante fibras ópticas la distancia es mucho menor y el retardo es imperceptible. Finalmente, en cuanto a calidad se refiere indudablemente las fibras ópticas ofrecen la mejor relación, ya que el satélite esta expuesto tanto a factores climáticos como interferencias, las fibras ópticas no se ven afectados por esos factores.

Las fibras ópticas no tienen competencia en los enlaces de muy larga distancia, ¿pero que hay en el acceso?, es aquí en donde los satélites encuentran hoy su mayor aplicación y por lo tanto curva de crecimiento. Por ejemplo en redes de televisión restringida DTH la única forma viable para llegar a todos los usuarios es mediante el satélite, la solución con fibra óptica simplemente no es costearle. Otro ejemplo son las redes de voz y datos que requieren movilidad, como los sistemas PCS satelitales IRIDIUM, GLOBALSTAR y TELEDESIC.

3 PROPAGACIÓN DE LA LUZ

3.1 CONCEPTUALIZACIONES FÍSICAS

Definición de la luz

La luz es una emisión continua de partículas de energía llamadas fotones. La emisión de estos fotones se hace en forma analógica, por tanto tiene una potencia que puede ser medida en decibeles (dB) y una frecuencia que puede medirse en Hertz (Hz)

La frecuencia en señales ópticas

Las señales ópticas pueden ser vistas en función de su frecuencia, junto con las señales de radio. En la siguiente figura se muestra la representación del espectro ubicando todo tipo de señales según el valor de su frecuencia.

La longitud de onda: La letra griega Landa representa la longitud de onda .

Índice de Refracción

La luz viaja a 300,000 km./s, donde C es la constante universal de celeridad de la luz en el vacío. Sin embargo, no siempre viaja a esa velocidad. Esa velocidad corresponde al vacío, cuando la luz alcanza su máxima velocidad.

En otros medios, como el aire, la luz viajara a otra velocidad que será menor a C. Aproximadamente la luz viaja en el aire a una velocidad de 290,000 km./s; en el vidrio viaja a una velocidad de 200,000 km./s. Cada cuerpo tiene una resistencia natural al paso de la luz, entre más opaco sea un material mayor resistencia tendrá al paso de la luz y menor será la velocidad de la luz en ese medio.

LA LEY DE SNELL

Cuando hablamos de dos medios con diferente Índice de Refracción, implícitamente hablamos de la frontera que se forma entre esos dos medios.

ATENUACIÓN Y DISPERSIÓN

Al propagarse la luz a lo largo de la fibra va a sufrir algunos fenómenos o cambios debidos a características de la fibra óptica los cuales son:

La Atenuación: es la pérdida de potencia conforme la luz se propaga, entre más camino recorra la luz, mayor será la atenuación y por lo tanto menor será la potencia de luz a su llegada al otro extremo del enlace.

La Dispersión: consiste en el retardo que toma parte de la luz al viajar a lo largo de la fibra óptica. Por ejemplo si un pulso de segundo de duración y ese pulso lo hacemos entrar a un extremo de la fibra, del otro extremo obtendremos ese pulso con menor potencia, debido a la atenuación. La dispersión es el ensanchamiento en el tiempo de la luz.

Factores que propician la atenuación

Existen tres causas de perdida de potencia en un enlace óptico, que son por absorción, por empalmes y por curvaturas.

Perdida por absorción: es por el simple hecho de propagarse la luz por un medio se perderá potencia irremediablemente .Hay absorción intrínseca y extrínseca.,la primera no se puede evitar y la otra se debe a que la naturaleza del vidrio sino a la forma en que fueron fabricadas..Las impurezas o pequeñas burbujas de aire o de otro material que puedan quedar como remanentes de impureza serán la causa de que los fotones choquen y se desvíen, perdiéndose así energía.

Perdidas en un enlace óptico: son los elementos de unión que pueden ser los conectores o los empalmes. Los conectores son empleados para unir una fibra con un equipo, y los empalmes son usados para unir dos fibras y hacer una más grande. La causa de porque los conectores o empalmes introducen perdidas es que para la luz esto significa pasar por una frontera y recordando la ley de Snell, de reflexiones y refracciones. Por diferentes métodos de fabricación de conectores y métodos de empalmado, se han mejorado sustancialmente estas pérdidas.

Perdidas por curvaturas: Siempre que haya una curvatura en un cable de fibra óptica habrán perdidas. Hay dos tipos de curvaturas, las macro curvaturas y las micro curvaturas. Las primeras son apreciadas a simple vista y pueden despreciarse si no se excede un radio de curvatura igual a 20 veces el diámetro del cable. Y las segundas las macro curvaturas, son apreciables a simple vista, son pequeñas torceduras o presiones que sufre la fibra y que también introducen perdidas. Este tipo de curvaturas ocurren cuando se sujeta demasiado fuerte una fibra.

EL PRODUCTO DE ANCHO DE BANDA POR DISTANCIA

Los fabricantes de fibras ópticas o bien los cables ópticos proporcionan especificaciones de la fibra, entre esas especificaciones se encuentran los coeficientes de atenuación y de dispersión. Con estos datos se pueden hacer los cálculos correspondientes para saber si esa fibra le servirá en su enlace o no.

Las unidades de este parámetro son los GHzKm. Un ejemplo de este tipo tenemos que una fibra tiene un producto de 1000 GHzKm, lo que significa que puede transportar una velocidad de 1000 Gbps sobe una distancia de 1 kilómetro bien esa misma fibra puede emplear en un enlace una velocidad de 100 Gbps en una distancia de 10 Km. Cualquier combinación siempre y cuando la multiplicación de la velocidad por la distancia no exceda este valor.

TIPOS DE FIBRAS ÓPTICAS

Existen dos tipos de fibras ópticas, las cuales son las fibras multimodo y las fibras monomodo. Por sus características particulares cada tipo se utilizan en aplicaciones diferentes.

FIBRAS MULTIMODO

Este tipo de fibras fueron las primeras que se fabricaron para uso comercial en la época de los 80´s.Este nombre se le atribuyo a su funcionamiento interno. Cuando un haz de luz entra refractado al núcleo de una fibra, no toda la energía se propaga por la misma trayectoria, algunos fotones tomarán una trayectoria, otros tomarán otra y otros otra. Puede haber cientos de trayectorias dentro de ese tipo de fibras.

Fibras Multimodo de Índice Escalonado

En este subtipo de fibras multimodo su núcleo esta ligeramente dopado, lo que hace que su índice de refracción sea ligeramente mayor que el Indice de Refracción del recubrimiento. Ese dopado es constante en todo el núcleo, en la frontera, el valor del Indice de Refracción cambia abruptamente, disminuyendo al valor del índice del recubrimiento. Este cambio abrupto en el valor de los Indices y su representación gráfica en el perfil del índice es lo que da nombre a este subtipo de fibras. Las dimensiones del diámetro del núcleo han variado y se han fabricado núcleos de 62.5 micras y de 50 micras, seindo más comunes las primeras.

Fibras multimodo de Índice Gradual

Este tipo de fibras esta dopado en el núcleo y va cambiando conforme nos alejamos del eje de la fibra; justo en el centro habrá un nivel n1 que irá descendiendo hasta llegar al nivel n2 correspondiente al recubrimiento. El dopado no es constante en el núcleo, su valor de índice de refracción va descreciendo en forma gradual hasta llegar al índice del recubrimiento,donde ya permanece constante.Este cambio gradual en el valor de los índices y su representación gráfoca en el perfil del índice,es lo que da nombre a este tipo de fibras.Las dimensiones del diámetro son las mismas que las del de Índice Escalonado.

FIBRAS MONOMODO

Este nombre reciben laa fibras porque solamente un rayo o haz de luz entra refractado al núcleo de una fibra y toda la energía se propaga por la misma trayectoria y solo hay un modo o trayectoria dentro de este tipo de fibras. Este tipo de fibras fueron construidas con el fin de evitar el alto índice de dispersión causada por los múltiples modos.

A continuación se dan a conocer algunos de los conectores más comunee en aplicaciones relacionadas con telecomunicaciones:

Conector tipo ST (Straight Tip)

Este conector fue diseñado por la compañía Lucent y es de uso bastante común en sus sistemas de cableado estructurado.

Conector tipo SC (Subscriber Conector)

Este tipo de conector tiene una fijación del tipo “empujar y jalar” conocida en inglés como Push Pull debido a que en esa forma es como se fijan el conector hembra con el macho.Debido a que no requiere del espacio necesario para el movimiento de los dedos alrededor del conector,se le utiliza para paneles de alta densidad en donde hay que acomodar muchos conectores juntos.

Conector tipo FC (Fiber Conector)

Este conector es bastante común en aplicaciones de telecomunicaciones.Muchos de los primeros sistemas de transmisión para fibras ópticas que se instalaron en México en redes publicas empleaban este conector.Su fijación es mediante una rosca entre el conector hembra y el macho.Cuenta con una muesca que permite que el contacto se haga siempre en la misma posición.

Conector tipo MT-RJ de SIECOR

Este nuevo conector permite la conexión de dos fibras de manera simultánea.Funciona con el mecanismo push-pull.Son tan buenas las caracteristicas de este conector que incluso existe un grupo de empresas que conformarón un grupo llamado MT-RJ Alliance para impulsar su estandarización.El conector ocupa la mitad del espacio requerido por un conector SC.Este conector se usa tanto para fibras monomodo como multimodo.

Empalmes

Estos se utilizan para las conexiones que se pretenden ser permanentes.Estas uniones permiten unir los rollos de cable en un tendido de larga distancia.El numero de empalmes necesarios en un cierto segmento dependerá de la distancia a cubrir y de la cantidad de cable por cada rollo.

Existen dos tipos de empalmes:los mecánicos y los de fusión.Los primeros son más sensillos,de menor costo pero con ciertas deficiencias que los hacen comunes en aplicaciones dentro de redes LAN pero no en redes de alta capacidad para redes de telecomunicaciones públicas.Por el contrario los empalmes de fusión son los más utilizados en los enlaces de larga distancia y para redes metropolitanas MAN,SDH y WDM.

a).- Empalmes de fusión

Para realizar estos empalmes,se utiliza una máquina conocida como empalmadora de fusión.El primer paso es la preparación de cada uno de los dos extremos de cable.Para esto se retiran todas las cubiertas que protegen a la fibra óptica hasta dejar a la fibra desnuda completamente.Los extremos de la fibra desnuda se cortan con una herramienta de corte de precisión (cleaving tool) para que ambos extremos de la fibra queden perfectamente horizontales a fin de asegurar un buen contacto entre ambos.Después de este corte,los extremos de la fibra se limpian usando pañuelos especiales una sustancia basada en alcoholes que sirven especificamente para este proposito eliminando así las impurezas.Inmediatamente después,ambos extremos de fibra se ponen a cada lado de la empalmadora.Las empalmadoras automaticas a partir de este momento sólo requieren de la indicación para proceder al empalme.Usando un sistema robotizado alinean en los dos ejes a ambos extremos de la fibra y los acercan para ponerlos en contacto.Uuna vez realizado el contactom,la empalmadora aplica un arco eléctrico durante un tiempo muy preciso con lo que se funde el vidrio de la funda y queda hecho el empalme.

Despues de realizado el empalme,es necesario protegerlo mediante algún mecanismo.Para este efecto, se usan los protectores de empalmes.Funcionan de manera similar a un “Hot Dog”,pues están formados por dos tapas unidas al centro.Las fibras empalmadas se colocan al centro de una de las tapas que cuenta con una superficie pegajosa a la que se adhiere la fibra.Después se cierran las tapas y la fibra queda bien protegida en el interior.

b).- Empalmes mecánicos

Estos empalmes se emplean en redes LAN en donde no es necesario un desempeño tan alto por parte de los empalmes.También se usan como reparaciones temporales en redes de larga distancia después de algún corte a fin de reestablecer de manera rápida el servicio.La preparación de los cables de fibra óptica para estos empalmes es la misma.Se desnuda la fibra,se hace el corte de presición en ambos extremos y se limpian.El empalme mecánico consiste en mantenener las fibras en contacto permanente mediante algún mecanismo.

Contenedores de empalmes

Ya que se han empalmado todas las fibras que estan contenidas en un cable,se deben de proteger los mismos para garantizar que duren y que se mantengan sus caracteristicas.Para esto se utilizan los contenedores de empalmes.Las caracteristicas de esos equipos varian de acuerdo a su uso.Algunos se utilizan en postes,en isntalaciones aéreas,otros se depositan dentro de contenedores de fibra de vidrio,de asbesto o de concreto.Todos los equipos cuentan con un mecanismo para sujetar firmemente a los cables de fibra cuando entran al contenedor.A partir de este punto los cables se pelan y se dejan las fibras con sus empalmes.Los empalmes se depositan en charolas especiales para este fin.Las fibras empalmadas dan varias vueltas dentro del contenedor para evitar la entrada de humedad.

INFLUENCIAS DE AGENTES EXTERNOS A LA FIBRA ÓPTICA

Micro curvaturas

Las micro curvaturas se presentan por ejemplo, con las variaciones de temperatura, cuando la fibra y el recubrimiento tienen diferentes coeficientes de dilatación térmica.

La función principal de la protección secundaria es el de cuidar a la fibra de los esfuerzos mecánicos derivados del manejo cotidiano de los cables de fibra óptica durante la instalación.Con esta protección se disminuyen las microcurvaturas.

a).-Protección secundaria holgada.

Una de las protecciones más utilizadas consiste en que la estructura de la protección secundaria sea un tubo hueco en cuyo interior descansa el cable de fibra óptica.El espacio de aire dentro del tubo permite amortiguar los esfuerzos sobre la fibra.Uno de los inconvenientes que en este caso es que la pared interna de la protección no es completamente lisa por lo que se pueden generar fricciones y curvaturas indeseables en la fibra.Una variante para evitar esto consiste en rellenar el vacio con una sustancia gelatinosa que evita la fricción y repele la humedad.Otra forma es darle un acabado acanalado a la pared interna del tubo y en forma de hélice porque la fibra tiene una superficie de contacto con la pared interna mucho menor.

b).-Protección secundaria ajustada.

En esta segunda capa existe un espacio hueco entre la fibra y la pared interna de la protección secundaria.Este espacio esta relleno por el mismo material de la protección secundaria por lo que ahora la fibra se encuentra firmemente rodeada por dicho material sin posibilidad de movimiento.El resto de la estructura varia de acuerdo a ala aplicación que tendrá cada cable de fibra óptica.

Estos cables se pueden presentar en un formato individual,conocido como simplex o en formato duplex con dos cables unidos.En este tipo de cable es bastante común que cuando se use el color amarillo para las fibras monomodo y el color anaranjado para las fibra multimodo.

Cables con múltiples fibras para interiores

Estos cables son de aplicación amplia en la construcción de redes dorsales,en redes LAN corporativas.Se usan por ejemplo para hacer la red que conecta varios pisos dentro de un edificio o en un estadio.

El numero de fibra contenidas en este tipo de cable siempre son de un número par y algunos de los cables más usados tienen 6,12 ó 18 fibras.

Cables para exteriores en ducto y de inmersión directa

Estos cables se utizan para comunicar sitios distantes entre sí.Son los que se emplean para la construcción de redes metropolitanas o de larga distancia.Estan clasificados en dos grupos.Primero están los cables diseñados para ser conducidos através de los ductos.Es decir,primero se entierra el ducto y posteriormente a través del mismo se inserta a los cables de fibra.El ducto provee un cierto nivel de protección.Por otra parte,cuando no se usan ductos,el cable se entierra directamente por lo que se requiere de una mayor protección contra los agentes externos que se pueden presentar.

Cables submarinos

Una de las aplicaciones mas fabulosas de las fibras ópticas es el tendido de sistemas de comunicación entre continentes por debajo del mar.En estas aplicaciones se requiere que las fibras ópticas esten bien protegidas contra la enorme presión que el mar tierne.Estos cable deben llevar elementos metálicos para la alimentación que energiza a los amplificadores ópticos que están bajo el agua también.Estos cables llevan un número reducido de fibras pues el número de amplificadores que se pueden encapsularno es muy alto.

Cables de tendido aéreo

En otras ocaciones es mejor hacer un tendido aéreo del cable en lugar de abrir zanjas en la tierra para su inmersión.En redes MAN se pueden colocar postes y de ahí colgar los cables de fibra.Otra aplicación es en las redes WAN o de larga distancia,está en el tendido del cable apoyándose del hilo de guarda que hay entre las torres que llevan cables de alta tensión.

Tipos de cable:

Patchcord simple CPS

Se usa para fabricar latiguillos o para interconectar equipos de audio, video, datos así como instrumentación y control.

Patchcord doble CPD/CIP

Se usa para la transmisión horizontal de datos y señales en el interior de edificios

Cable de distribución interior CDI

Se usa para la transmisión horizontal de datos y señales en el interior de edificios

Medición de Potencia: en este tipo de método se inyecta una señal óptica de potencia conocida, en un extremo de la fibra y después se mide la potencia en el otro extremo del carrete con un equipo medidor de potencia. En este tipo de mediciones se debe tener cuidado con las lecturas tomadas de los equipos, ya que esta medición incluye la perdida que hay en los conectores de los propios equipos de medición.

Presupuesto de Potencia: en este método se hace uso de un OTDR. En esta medición el equipo OTDR tiene como función medir la longitud de la fibra a la cual se esta conectado, y graficar como se va perdiendo potencia. En el eje horizontal se mide la distancia en kilómetros y en el eje vertical se mide la potencia en dB. Conociendo la potencia inicial y la potencia final y la distancia medida, es posible deducir el valor del coeficiente de atenuacióna.

IMPLEMENTACIONES DE REDES DE FIBRA ÓPTICA

Son muchos los campos de aplicación de las fibras ópticas en la vida moderna.

Nos enfocaremos solamente a cuatro de las aplicaciones dentro del ámbito de las redes de fibra óptica las cuales se nombran a continuación:

REDES DE LARGA DISTANCIA

En este tipo de redes el primer transporte que había dominado eran los sistemas multicanal a través de cables de cobre y de cable coaxial, después los enlaces de microondas analógicas y luego digitales dominaron estas redes. Mas que redes de larga distancia. ,se trataba de muchos enlaces de larga distancia dada la característica de punto a punto que tienen estos enlaces de microondas.

REDES METROPOLITANAS DE ACCESO

Una característica muy importante en la evolución de las redes públicas de telecomunicaciones es la digitalización masiva del acceso para los clientes. Accesos digitales son sinónimos de la capacidad de contar con servicios multimedia que combinen voz, video y datos en una sola red. Estos accesos digitales permiten acceso a Internet a altas velocidades. En los últimos diez años y en la mayoría de los países con cierto avance en telecomunicaciones las empresas operadoras han comenzado a ofrecer accesos digitales a sus grandes clientes con lo que han surgido redes metropolitanas de acceso basadas en fibras ópticas.

REDES DE TELEVISIÓN POR CABLE, CATV

Estas redes han venido proporcionando exclusivamente el servicio de televisión y música restringida y por lo tanto de paga. No obstante, por un lado la convergencia digital y por el otro lado la verticalización estructural de la industria de telecomunicaciones hacer ver ahora de otra forma a estas empresas. Desde la nueva óptica, ahora estas empresas cuentan con redes de acceso, presencia comercial, base de clientes y derechos de vía que en conjunto conforman una red a través de la cual es posible llevar no solo señales de TV a los clientes, sino también acceso a Internet, telefonía, videoconferencia, etc.En esta nueva dimensión de negocios para esta industria la inclusión de fibra óptica en sus redes es un favor vital. Antes de todo es necesario conocer las características de su infraestructura.

REDES SUBMARINAS

Anteriormente las comunicaciones entre continentes se realizaban mediante el uso de enlaces satelitales. Posteriormente al satélite comenzaron a instalarse enlaces submarinos utilizando cable coaxial. La rapidez con que se desarrollaron las fibras ópticas ha hecho que en estos días la gran mayoría de las comunicaciones entre continentes e incluso dentro del mismo continente se estén realizando a través de fibras ópticas. Una razón para desplazar a los satélites y a los cables coaxiales está en la gran capacidad que ofrecen las fibras. Lo anterior permite que aunque la inversión sea grande, el costo por cada Mbps sea adecuado y rentable.

Normalmente en estos proyectos participan más de una empresa de esta manera la inversión y por ende la capacidad son repartidas.En muchos de los casos hay una empresa que liderea el proyecto y que es el accionista mayoritario. Actualmente existen más de un millón de kilómetros de fibra óptica bajo las aguas de los océanos de todo el mundo.

APLICACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA

Medicina

En este campo son evidentes las ventajas que puede aportar el uso de la fibra óptica como ayuda a las técnicas endoscópicas clásicas y, de hecho, están siendo sustituidos los sistemas tradicionales por los modernos fibroscopios. Diversos aparatos como laringoscopios, rectoscopios, broncoscopios, vaginoscopios gastroscopios y laparoscopios, incluyen ya esta tecnología, la cual nos permite con gran precisión la exploración de cavidades internas del cuerpo humano.

Los fibroscopios realizados con ayuda de las técnicas opticoelectrónicas cuentan con un extremo fijo o adaptable para la inserción de agujas, pinzas para toma de muestras, electrodos de cauterización, tubos para la introducción de anestésicos, evacuación de líquidos, etc. Una fibra se encarga de transportar la luz al interior del organismo y la otra lleva la imagen a un monitor.

Los campos generales de empleo en medicina son:

- Diagnóstico: complementa a la radiología, al proporcionar visiones cercanas y amplificadas de puntos concretos y permitir la toma de muestras. El fibroscopio es particularmente útil para la detección de cánceres y úlceras en estado inicial que no son visibles a través de rayos X.

- Terapéutico: permiten la actuación quirúrgica en vías biliares para eliminar cálculos, extraer cuerpos extraños, etc.

- Postoperatorio: observación directa y prácticamente inmediata a la operación de las zonas afectadas.

Otra importante aplicación de la fibra óptica aparecida hace relativamente poco tiempo son las operaciones transatlánticas. Gracias a los inmensos anchos de banda y a la velocidad a la que viaja la información a través de este medio, hoy en día ya es posible que, un cirujano pueda operar a un paciente interactuando en tiempo real mediante altas tecnologías sobre un paciente que se encuentra en otro continente. Esto es un gran avance en la medicina, ya que en un futuro evitará los costosos traslados que supone a un paciente -y en la mayoría de los casos a sus familiares- el trasladarse a otro continente y la estancia de estos durante la recuperación de dicho paciente.

Telecomunicaciones

Un sistema de comunicaciones ópticas es una forma de transmitir información cuyo soporte básico es la luz. La información viaja en forma de luz a lo largo de dicho sistema. Hoy en día , se sabe que la forma más eficiente de que la luz viaje desde un punto hasta otro es mediante la fibra óptica.

Internet

El servicio de conexión a Internet por fibra óptica, derriba la mayor limitación de este medio: La lentitud del trato de la información. La conexión de Internet mediante fibra a parte de ser mucho mas rápida, no nos plantea un gran problema que sucede con el método convencional: caerse de la red continuamente. La fibra también nos resuelve en gran medida los problemas de masificación de interlocutores, aunque esto todavía no está totalmente resuelto.

Nos permite trabajar con gran rapidez en entornos multimedia, tales como videos, sonidos, etc. Por ello las líneas telefónicas no son la única vía hacia el ciberespacio. Recientemente un servicio permite conectarse a Internet a través de la fibra óptica.

Redes

La fibra óptica ha ganado gran importancias en el campo de las redes de área local. Al contrario que las comunicaciones de larga distancia, estos sistemas conectan a una serie de abonados locales con equipos centralizados como ordenadores (computadoras) o impresoras. Este sistema aumenta el rendimiento de los equipos y permite fácilmente la incorporación a la red de nuevos usuarios. El desarrollo de nuevos componentes electroópticos y de óptica integrada aumentará aún más la capacidad de los sistemas de fibra.

Las computadoras de una red de área local están separadas por distancias de hasta unos pocos kilómetros, y suelen usarse en oficinas o campus universitarios. Una LAN (redes locales de información) permite la transferencia rápida y eficaz de información en el seno de un grupo de usuarios y reduce los costes de explotación.

Otros recursos informáticos conectados son las redes de área amplia (WAN, Wide Area Network) o las centralitas particulares (PBX). Las WAN son similares a las LAN, pero conectan entre sí ordenadores separados por distancias mayores, situados en distintos lugares de un país o en diferentes países; emplean equipo físico especializado y costoso y arriendan los servicios de comunicaciones.

Telefonía

En este campo es en el que más se está extendiendo la fibra óptica. Actualmente, en todas las modernas ciudades se está introduciendo el sistema de fibra para el teléfono e Internet. La fibra nos permite una comunicación libre de interferencias, así como de posibilidad de boicoteo de la línea (tan común en las líneas de cobre) .El sonido es mucho mas nítido, y no hace falta, como en el resto de las telecomunicaciones por fibra el empleo de amplificadores de señal cada pocos kilómetros.

Otra ventaja del teléfono mediante fibra óptica es la posibilidad de establecer conexión de Internet y teléfono al mismo tiempo y con tan solo una línea. Esto no sería posible en una línea de teléfono convencional debido a lo reducido de su ancho de banda para transmitir información.

Televisión: Recepción de una gran número de canales con distintas opciones de compra. Paquete básico, canales premium, vídeo bajo demanda, pago por visión una oferta amplísima compuesta por canales informativos, musicales, espectáculos, deportivos, documentales, infantiles...

Banco en Casa: Realización de cualquier tipo de transacción bancaria, desde movimientos entre cuentas, contratación de un depósito o la cancelación y cambio de entidad.

Telecompra: Tendrá acceso directo a anuncios por palabras con opción a compra, hasta navegar por un centro comercial con la posibilidad de adquirir el objeto que más desee.

Telemedida: La fibra óptica permite recoger información sobre medidas de servicios como el agua, el gas o la electricidad que, posteriormente serán enviados a las empresas correspondientes que nos pasarán la factura de acuerdo con lo consumido.

Web TV: Será uno de los mejores ejemplos de la interactividad que permite la fibra óptica. Facilitará el acceso a información sobre restaurantes, comercios, eventos, espectáculos...

Radio Digital: Canales temáticos para todos los gustos musicales, pero con la mejor calidad de sonido.

ONDAS ELECTROMAGNETICAS GUIADAS

lunes, 5 de junio de 2017

ejemplos fibra optica

ejemplo onda guia

lunes, 29 de mayo de 2017

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problema

miércoles, 10 de mayo de 2017

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lunes, 8 de mayo de 2017

video FIBRA OPTICA

domingo, 7 de mayo de 2017

resumen FIBRA OPTICA

COMUNICACIONES POR FIBRA ÓPTICA

LAS FIBRAS ÓPTICAS COMO MEDIO DE TRANSMISIÓN

3 PROPAGACIÓN DE LA LUZ

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