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Jean-Daniel Colladon fue el primero en describir la "fuente de luz" en el artículo que en 1842 tituló On the reflections of a ray of light inside a parabolic liquid stream. Ilustración de este último artículo de Colladon, en 1884.

La fibra óptica es un medio de transmisión, empleado habitualmente en redes de datos y telecomunicaciones, 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 un láser o un diodo led. Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de la radio y superiores a las de un cable convencional. Son el medio de transmisión por cable más avanzado, al ser inmune a las interferencias electromagnéticas, y también se utilizan para redes locales donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibra óptica sobre otros medios de transmisión.

Ventajas[editar]   

Una banda de paso muy ancha, lo que permite flujos muy elevados (del orden del GHz). Pequeño tamaño, por lo tanto ocupa poco espacio. Gran flexibilidad, el radio de curvatura puede ser inferior a 1 cm, lo que facilita la instalación enormemente.

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Gran ligereza, el peso es del orden de algunos gramos por kilómetro, lo que resulta unas nueve veces menos que el de un cable convencional. Inmunidad total a las perturbaciones de origen electromagnético, lo que implica una calidad de transmisión muy buena, ya que la señal es inmune a las tormentas, chisporroteo... Gran seguridad: la intrusión en una fibra óptica es fácilmente detectable por el debilitamiento de la energía lumínica en recepción, además, no irradia nada, lo que es particularmente interesante para aplicaciones que requieren alto nivel de confidencialidad. No produce interferencias. Insensibilidad a las señales parásitas, lo que es una propiedad principalmente utilizada en los medios industriales fuertemente perturbados (por ejemplo, en los túneles del metro). Esta propiedad también permite la coexistencia por los mismos conductos de cables ópticos no metálicos con los cables de energía eléctrica. Atenuación muy pequeña independiente de la frecuencia, lo que permite salvar distancias importantes sin elementos activos intermedios. Puede proporcionar comunicaciones hasta los 70 km antes de que sea necesario regenerar la señal, además, puede extenderse a 150 km utilizando amplificadores láser. Gran resistencia mecánica, lo que facilita la instalación. Resistencia al calor, frío y corrosión. Facilidad para localizar los cortes gracias a un proceso basado en la telemetría, lo que permite detectar rápidamente el lugar donde se hará la reparación de la avería, simplificando la labor de mantenimiento. Factores ambientales.

Desventajas[editar] A pesar de las ventajas antes enumeradas, la fibra óptica presenta una serie de desventajas frente a otros medios de transmisión, siendo las más relevantes las siguientes:        

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La alta fragilidad de las fibras. Necesidad de usar transmisores y receptores más costosos. Los empalmes entre fibras son difíciles de realizar, especialmente en el campo, lo que dificulta las reparaciones en caso de ruptura del cable. No puede transmitir electricidad para alimentar repetidores intermedios. La necesidad de efectuar, en muchos casos, procesos de conversión eléctrica-óptica. La fibra óptica convencional no puede transmitir potencias elevadas.5 No existen memorias ópticas. 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. 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. Incipiente normativa internacional sobre algunos aspectos referentes a los parámetros de los componentes, calidad de la transmisión y pruebas.

Fibra multimodo[editar] 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 2 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 +pichar (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 ledes como emisores OM2: Fibra 50/125 µm, soporta hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s), usan ledes 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 Gbit/s), es decir, una velocidad 10 veces mayor que con OM1.

Fibra monomodo[editar] Una fibra monomodo 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 100 km máximo, mediante un láser de alta intensidad) y transmitir elevadas tasas de información (10 Gbit/s).

La velocidad es la premisa de la fibra óptica monomodo y multimodo. Ha revolucionado el mercado y cambiado la manera en la que nos conectamos, alcanzando hasta 100 Gbps, la transmisión de datos es casi instantánea gracias a los haces de luz que viajan a lo largo de la fibra. La fibra óptica basa su velocidad en la rapidez con la que los haces de luz viajan de un punto a otro transportando la información. Hay dos tipos de cable que son comúnmente usados Los cables monomodo y los cables multimodo, ambos tienen un conducto en el centro llamado núcleo a través el cual la luz viaja en línea recta o rebotando en las paredes del revestimiento, un material óptico que hace rebotar la luz. 

Cable de conexión monomodo: Tiene la peculiaridad de que dentro de su núcleo, la data viaja sin rebotar en sus paredes lo que permite mantener velocidades de transferencia más altas. ¿Cómo? Los datos se transfieren trazando una línea, por esto no muchos haces de luz pueden viajar al mismo tiempo a través de las pequeñas proporciones de su conducto. Este tipo de fibra es usado para cubrir grandes distancias y está construido con núcleos que pueden medir 9 micrómetros con un revestimiento de 125 micrómetros.

¿Cuál es el beneficio? Esto permite tener desde 1 hasta 10 gigabits de Ethernet. ¿por qué hacer instalaciones con cableado monomodo? La fibra monomodo es bastante útil para transmitir datos a larga distancia, por lo que es perfecta para campus universitarios y redes de cable por televisión.

Las instalaciones con monomodo es una parte vital de las redes banda ancha.



Cables de conexión multimodo:

Esta es la fibra “doméstica” y en contraste con la fibra monomodo, permite que los haces de luz reboten en las paredes del cadding o revestimiento, Esto tiene unos resultados particulares Una mayor cantidad de haces de luz viajando al mismo tiempo a través del núcleo. En comparación con la fibra monomodo, el núcleo de la multimodo mide desde 50 a 62.5 micrómetros, concediendo más espacio para que la data viaje. Por qué? El revestimiento de 125 micrómetros hace que la luz viaje a través de la fibra. La fibra multimodo es usada para redes de conexión locales, centros de datos de edificio a edificio y para Fiber To The Home (Fibra Hasta el Hogar). Y hay una diferencia en cuanto a la velocidad La fibra multimodo puede alcanzar hasta los 100Gbps de Ethernet. Variaciones de Ethernet por la fibra multimodo

Categoría

Ancho de banda modal mínimo 850 NM/1300 NM

Ethernet de alta velocidad 100BASEFX

Ethernet de 1GB 1000BASESX

Ethernet de 1GB 1000BASELX

Ethernet de 10GB 10GBASESR

Ethernet de 40GB 40GBASESR4

E 1 1 S

OM1 (62.5/125)

200/500 MHzkm

2000 m

275 m

550 m

33 m

No soportado

s

OM2 (50/125)

500/500 MHzkm

2000 m

550 m

550 m

82 m

No soportado

s

OM3 (50/125) Optimizada para láser

1500/2000 MHz-km

2000 m

550 m

550 m

300 m

100 m (330 m QSFP + ESR4)

1

OM4 (50/125) Optimizada para

3500/4700 MHz-km

2000 m

550 m

5550 m

400 m

150 m (550 m

1

láser

QSFP + ESR4)

c

St

sc

lc

Tipos de conectores de la fibra óptica     

FC, que se usa en la transmisión de datos y en las telecomunicaciones. FDDI, se usa para redes de fibra óptica. LC y MT-Array que se utilizan en transmisiones de alta densidad de datos. SC y SC-Dúplex se utilizan para la transmisión de datos. ST o BFOC se usa en redes de edificios y en sistemas de seguridad.

Conector tipo FC Los Conectores y adaptadores FC son diseñados según el estándar NTT-FC* y permiten un enchufe sin discontinuidad óptica (NOD Non- Optical Disconnect). Son totalmente compatibles con los equipos FC estándar. Existen distintas versiones para fibra monomodo SM y multimodo MM y distintos tipos según se utilice fibra de 900 um, cables de 3 mm o montajes de cables con ángulo de 90o. El diseño del conector (conector compacto de una sola pieza) y la utilización de ferrules prepulidas de alta calidad reduce al mínimo el tiempo de pulido así como el de montaje. Se utilizan tanto en montaje de laboratorio como de campo.

Caracteristicas • Tipo de Fibra

Monomodo (SM) / Multimodo (MM)

• Tipo de Ferrule

Cerámica prepulida

• Tipo de Conector

Fibra 900 ?m / Cable 3 mm / Cable 3 mm 90o

• Tipo de Montaje

Montaje con EPOXY

• Perdidas de Inserción

IL < 0.34 dB typ. MM / IL < 0.15 dB typ. SM

• Perdidas de retorno

RL > 30 dB Pulido PC / RL > 45 dB Pulido SuperPC.

• Compatibilidad con conectores FC estándar

ipos de conectores[editar] Estos elementos se encargan de conectar las líneas de fibra a un elemento, ya puede ser un transmisor o un receptor. Los tipos de conectores disponibles son muy variados, entre los que podemos encontrar se hallan los siguientes:

Tipos de conectores de la fibra óptica.

    

FC, que se usa en la transmisión de datos y en las telecomunicaciones. FDDI, se usa para redes de fibra óptica. LC y MT-Array que se utilizan en transmisiones de alta densidad de datos. SC y SC-Dúplex se utilizan para la transmisión de datos. ST o BFOC se usa en redes de edificios y en sistemas de seguridad.

Pérdida en los cables de fibra óptica[editar] A la pérdida de potencia a través del medio se conoce como Atenuación, es expresada en decibelios, con un valor positivo en dB, es causada por distintos motivos, como la disminución en el ancho de banda del sistema, velocidad, eficiencia. La fibra de tipo multimodal, tiene mayor pérdida debido a que la onda luminosa se dispersa originada por las impurezas. Las principales causas de pérdida en el medio son:      

Pérdidas por absorción Pérdida de Rayleigh Dispersión cromática Pérdidas por radiación Dispersión modal Pérdidas por acoplamiento

Pérdidas por absorción. Ocurre cuando las impurezas en la fibra absorben la luz, y esta se convierte en energía calorífica; las pérdidas normales van de 1 a 1000 dB/km.

Pérdida de Rayleigh. En el momento de la manufactura de la fibra, existe un momento donde no es líquida ni sólida y la tensión aplicada durante el enfriamiento puede provocar microscópicas irregularidades que se quedan permanentemente; cuando los rayos de luz pasan por la fibra, estos se difractan haciendo que la luz vaya en diferentes direcciones. Dispersión cromática. Esta dispersión sólo se observa en las fibras tipo unimodal, ocurre cuando los rayos de luz emitidos por la fuente y se propagan sobre el medio, no llegan al extremo opuesto en el mismo tiempo; esto se puede solucionar cambiando el emisor fuente. Pérdidas por radiación. Estas pérdidas se presentan cuando la fibra sufre de dobleces, esto puede ocurrir en la instalación y variación en la trayectoria, cuando se presenta discontinuidad en el medio. Dispersión modal. Es la diferencia en los tiempos de propagación de los rayos de luz. Pérdidas por acoplamiento. Las pérdidas por acoplamiento se dan cuando existen uniones de fibra, se deben a problemas de alineamiento.

Conectores[editar] Los conectores más comunes usados en la fibra óptica para redes de área local son los conectores ST, LC, FC Y SC. El conector SC (Set and Connect) es un conector de inserción directa que suele utilizarse en conmutadores Ethernet de tipo Gigabit. El conector ST (Set and Twist) es un conector similar al SC, pero requiere un giro del conector para su inserción, de modo similar a los conectores coaxiales.

La tecnología de telecomunicaciones FTTH (del inglés Fiber To The Home), también conocida como fibra hasta la casa o fibra hasta el hogar, enmarcada dentro de las tecnologías FTTx, se basa en utilizar cables de fibra óptica y sistemas de distribución ópticos adaptados a esta tecnología para distribuir servicios avanzados, como el Triple Play: telefonía, Internet de banda ancha y televisión, a los hogares y negocios de los abonados. La implantación de esta tecnología está tomando fuerza, especialmente en países como España, Estados Unidos, Colombia, Uruguay, Japón y países de Europa. Muchos operadores reducen la promoción de servicios ADSL en beneficio de la fibra óptica con el objetivo de proponer servicios muy atractivos de banda ancha para el usuario (música, vídeos, fotos, etc.)

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En Colombia, las operadoras estatales UNE EPM y ETB han implementado la opción de FTTH a sus clientes para entregarles velocidades hasta de 50 Mbps para el caso de UNE y hasta 150 Mbps para ETB.17Los actuales técnicos instaladores ya se encuentran en la fase de capacitación sobre el manejo de la fibra óptica. Ya se encuentra comercializando en la ciudad de Bogotá en algunos sectores (norte de la ciudad) desde mitad de enero de 2014 y hacia finales de marzo de 2014 comercializara IPTV.18

Topologías del canal de fibra[editar] Un enlace en el canal de fibra consiste en dos fibras unidireccionales que transmiten en direcciones opuestas. Cada fibra está unida a un puerto transmisor (TX) y a un puerto receptor (RX). Dependiendo de las conexiones entre los diferentes elementos, podemos distinguir tres topologías principales de canal de fibra:

Características

Puertos (max.)

Punto a punto

2

Anillo

127

Conmutada

~16777216 (224).

Ancho de banda (max.)

2× velocidad enlace

2× velocidad enlace

(Número de puertos) × velocidad enlace

Tamaño de dirección

N/A

8-bit ALPA

24-bit Port ID

Asignación de dirección

N_Port Login

Inicialización de bucle y Login del medio

Login del medio

Conexiones simultáneas

1

1

Puertos/2

Efecto de fallo puerto

Falla enlace

Falla anillo, excepto si puentea

Fallo de enlace entre switch y puerto

Mantenimiento simultáneo

Enlace caído

Puede afectar al anillo completo

Caída del enlace entre switch y puerto

Expansión

Enlaces adicionales P2P

Conexión de nuevo enlace al concentrador

Conexión de nuevo enlace al conmutador

Redundancia

Añadir enlace P2P redundante

Uso de enlaces duales

Uso de conmutadores redundantes

Velocidades de enlace soportadas

Todas

Todas (todos los dispositivos la misma)

Todas (posibilidad de mezcla).

Tipos de medio soportados

Todos

Todos

Todos

Clases de servicio soportadas

Todas

1, 2 y 3

Todas

Entrega de tramas

ordenadas

ordenadas

orden no garantizado

Acceso al medio

dedicado

arbitrado

dedicado

Coste por puerto

coste de puerto

coste de puerto + coste del anillo (concentrador)

Coste de puerto + Coste de puerto en switch

Punto a punto[editar] Capas del canal de fibra[editar] El canal de fibra es un protocolo con cinco capas, llamadas: 1. FC0: la capa física, que incluye los cables, la fibra óptica, conectores, etc. 2. FC1: la capa de enlace de datos, que implementa la codificación y decodificación de las señales. 3. FC2: la capa de red, definida por el estándar FC-PI-2, que constituye el núcleo del canal de fibra y define los protocolos principales. 4. FC3: la capa de servicios comunes, una fina capa que puede implementar funciones como el cifrado o RAID. 5. FC4: la capa de mapeo de protocolo, en la que otros protocolos, como SCSI, se encapsulan en unidades de información que se entregan a la capa FC2. FC0, FC1 y FC2 también se conocen como FC-PH, las capas físicas del canal de fibra. Las implementaciones del canal de fibra están disponibles a 1, 2 y 4 Gbit/s. Un estándar a 8 Gbit/s está en desarrollo. Un desarrollo a 10 Gbit/s ha sido ratificado, pero en este momento sólo se usa para interconectar switches. No existen todavía iniciadores ni dispositivos de destino a 10 Gbit/s basados en el estándar. Los productos basados en los estándar a 1; 2; 4 y 8 Gbit/s deben ser interoperables, y compatibles hacia atrás; el estándar a 10 Gbit/s, sin embargo, no será compatible hacia atrás con ninguna de las implementaciones más lentas.

Variantes del medio óptico portador[editar] Tipo de medio

Velocidad (MBytes/s)

Transmisor

Variante

Distancia

400

Láser de 1300 nm de longitud de onda

400-SMLL-I

2 m - 2 km

200

Láser de 1550 nm de

200-SM-

2 m - >50

Fibra monomodo

longitud de onda

LL-V

km

Láser de 1300 nm de longitud de onda

200-SMLL-I

2 m - 2 km

Láser de 1550 nm de longitud de onda

100-SMLL-V

2 m - >50 km

Láser de 1300 nm de longitud de onda

100-SMLL-L

2 m - 10 km

Láser de 1300 nm de longitud de onda

100-SMLL-I

2 m - 2 km

400

400-M5SN-I

0,5 m 150 m

200

200-M5SN-I

0,5 m 300 m

100-M5SN-I

0,5 m - 500 m

100-M5SL-I

2 m - 500 m

400-M6SN-I

0,5 m - 70 m

200-M6SN-I

0,5 m - 150 m

100

Fibra multimodo (50 µm).

Láser de 850 nm de longitud de onda

100

400 Fibra multimodo (62,5 µm).

Láser de 850 nm de longitud de onda 200

100-M6SN-I

0,5 m - 300 m

100-M6SL-I

2 m - 175 m

100