6-2-2014

Juan Jose Araya Chavezunan - managuaCOMUNICACIONES IIPROFESORA: Ing. Adriana [Subttulo del documento]

INTRODUCCIN.La tecnologa actual avanza rpidamente hoy en da de acuerdo a las necesidades con que se va enfrentando el hombre en su vida cotidiana. Este es el caso de las telecomunicaciones y concretamente en las comunicaciones con fibra ptica.La fibra ptica se encuentra en una etapa de evolucin. Desde su entrada en el mercado comercial en los aos 70, la fibra ptica se ha desarrollado y se ha convertido en la protagonista de las telecomunicaciones, redes de datos y empresas de TV por Cable.En poco ms de 10 aos la fibra ptica se ha convertido en una de las tecnologas ms avanzadas que se utilizan como medio de transmisin de informacin. Este novedoso material vino a revolucionar los procesos de las telecomunicaciones en todos los sentidos, desde lograr una mayor velocidad en la transmisin y disminuir casi en su totalidad los ruidos y las interferencias, hasta multiplicar las formas de envo en comunicaciones y recepcin por va telefnica.Debido a la importancia y repercusin que las telecomunicaciones tienen hoy en da en nuestras vidas y en especial el descubrimiento de la fibra ptica dentro de este campo

OBJETIVOS Presentar caractersticas de la Fibra ptica. Exponer los tipos de Fibra ptica. Mencionar la tecnologa necesaria para comprobar el estado de la Fibra ptica.

Marco Terico

La fibra ptica es una gua de ondas cilndricas que consta de tres partes, como se muestra en la siguiente figura.

Fig.:Estructura de la fibra pticaElncleo (core), es la parte interior de la fibra, que est fabricado por un material dielctrico, normalmente, vidrio de slice (SiO2) dopado con materiales como B2O3, GeO2o P2O5para ajustar su ndice de refraccin, aunque tambin se encuentran en el mercado fibras pticas con el ncleo de plstico o cuarzo fundido.Elrevestimiento(cladding), que envuelve al ncleo, fabricado con materiales similares al ncleo pero con un ndice de refraccin menor, para que se produzca elfenmeno de la reflexin total interna. Gracias a este fenmeno los rayos de luz que entran en la fibra hasta, cierto ngulo, quedan confinados en el ncleo de sta siendo guiados por la fibra hasta el otro extremo.Lacamisaocubierta, generalmente fabricada en plstico que protege mecnicamente a los dos anteriores.

DESARROLLO

FIBRA PTICAUnafibra pticaconsiste en un ncleo, revestimiento y unbuffer(una capa exterior de proteccin), en el que el revestimiento gua la luz a lo largo del ncleo mediante el mtodo dereflexin interna total. En conexin de dos fibras pticas se realiza el empalme de fusin o empalme mecnico y requiere de habilidades especiales y latecnologa de interconexindebido a la precisin microscpica necesaria para alinear los ncleos de fibra.Las fibras pticas en sistemas de comunicaciones y en general en sistemas de transmisin de seales, despus de un largo periodo de experimentacin y enlaces pilotos, entre los aos 1975 y 1980 entro en su etapa de empleo masivo.

Los primeros enlaces se difundieron en el campo de las telecomunicaciones con fibras pticas que tenan atenuaciones de hasta 50 db/km, hoy con distintos mtodos de obtencin de materiales de extrema pureza y de fabricacin se obtiene fibras pticas con atenuaciones de 0,2 db/km. Y enlaces de hasta 200 km. Sin tener que utilizar repetidoras.

A medida que se fue avanzando con el uso de las fibras pticas no solo se utiliza en la transmisin de voz, sino que comenz a utilizarse en la transmisin de datos. Uno de los lugares que tiene gran utilizacin es en el campo de la elaboracin y transmisin de datos en el campo de la energa, destinados a la supervisin y control de equipos e instalaciones. El manejo de esta enorme cantidad de datos ha sido confiado tradicionalmente a distintos medios de comunicacin (onda portadora, micro ondas, para largas distancias), normalmente estos datos a transmitir parten de lugares donde se trabaja con altas tensiones y dentro de fuente con fuertes campos magnticos, los que fcilmente pueden producir interferencias. Al ser la fibra ptica un material totalmente dielctrico no es afectada por este tipo de interferencias, adems como la transmisin se realiza con fotones, es un elemento que se puede instalar sin que se corra ningn riesgo de corto circuito. FUNCIONAMIENTO.El fundamento de la fibra ptica es el siguiente: la luz enviada por el interior de la fibra se refleja en sus paredes, lo que tiene como consecuencia guiar el haz luminoso a lo largo de la fibra, incluso cuando sta est curvada. Un enlace ptico comprende un foco luminoso lser que funciona en el infrarrojo prximo (a una longitud de onda de 1,3 o 1,5 m). La luz emitida es modulada por un transmisor, un sistema controlado por la seal elctrica que aporta la informacin. Los impulsos luminosos se envan a travs de la fibra; en el otro extremo, un fotodiodo (o receptor) reconvierte la seal ptica en seal elctrica. Y sta es transformada finalmente en sonido, imagen o texto en el telfono, la televisin o la pantalla del ordenador.Caractersticas Cobertura ms resistente: La cubierta contiene un 25% ms material que las cubiertas convencionales. Uso dual (interior y exterior. Mayor proteccin en lugares hmedos: Se combate la intrusin de la humedad en el interior de la fibra con mltiples capas de proteccin alrededor de sta, lo que proporciona a la fibra, una mayor vida til y confiabilidad en lugares hmedos. Empaquetado de alta densidad: Con el mximo nmero de fibras en el menor dimetro posible se consigue una ms rpida y ms fcil instalacin, donde el cable debe enfrentar dobleces agudos y espacios estrechos. Se ha llegado a conseguir un cable con 72 fibras de construccin sper densa cuyo dimetro es un 50% menor al de los cables convencionales. Transmite luz, en consecuencia no se introduce interferencia. Tiene gran capacidad de transmisin (180 a 200 comunicaciones telefnicas a la vez) con respecto a los conductores de cobre. La transmisin no es interferida por campos elctricos y magnticos La energa puesta en juego en la transmisin es muy baja Material totalmente dielctrico: no existe posibilidad de tensiones inducidas que pueden producir chispas o cortocircuitos.

Tipos de fibra pticaExisten distintas clasificaciones de las fibras pticas atendiendo a distintos criterios; las principales clasificaciones son segn el modo de propagacin, segn el ndice de refraccin y segn los materiales de fabricacin (bsicamente de plstico y deSiO2con distintos materiales dopantes como B2O3, GeO2o P2O5). En el siguiente esquema se resumen los tipos de fibras pticas.

Desde el punto de vista de la propagacin tenemos:Fibra monomodo. Como su nombre indica en estas fibra slo se propaga un modo por lo que se evita la dispersin modal, debida a la diferencia de velocidad de propagacin de los modos que se transmiten por la fibra. Esto se debe al pequeo tamao de su ncleo menos de 9m. Esto dificulta el acoplamiento de la luz, pero permite alcanzar mayores distancias y tasas de transmisin ms elevadas que la fibra ptica Multimodo.

La fuente de luz utilizada para las fibras pticas monomodo es un lser. Este laser es generado por un diodo laser semiconductor. La distancia mxima para un enlace de fibra ptica monomodo es de 20km.

En estas fibras monomodo cuando se aplica el emisor de luz, el aprovechamiento es mnimo, tambin el costo es ms elevado, la fabricacin difcil y los acoples deben ser perfectos.

Dentro de las fibras monomodo destacan tres tipos de fibra:Fibra monomodo o estndar, conocida por sus siglas en inglsSMF(StandarSingle ModeFiber). Este tipo de fibra monomodo tiene como caractersticas ms destacadas una atenuacin de unos 0,2 dB/km.Fibra DSF(DispersionShiftedFiber). Las fibras DSF son fabricadas de tal manera que logran tener una atenuacin de unos 0.25db/km.Fibra NZDSF(Non Zero DispersionShiftedFiber). Para resolver los inconvenientes de la fibra anterior, surge la fibra NZDSF. Estas tienen un valor de dispersin prximo a cero pero, no nulo, para lograr contrarrestar los efectos de los fenmenos no lineales mediante la dispersin cromtica. El color de la cubierta exterior suele utilizarse para identificar si un cable es monomodo o Multimodo, pero este no es un mtodo fiable. El estndar TIA-598C sugiere que la cubierta exterior sea amarilla para la fibra monomodo, y naranja para la fibra Multimodo. El mtodo ms fiable es leer las especificaciones del cable impresas en la cubierta.

Fibra Multimodo. Es aquella en la que los haces de luz pueden circular por ms de un modo o camino, se usan comnmente en aplicaciones de corta distancia, menores a 1 km; es simple de disear y econmico. Presenta perdidas de 1 a 6 dB/KmUna fibra Multimodo tiene un ncleo de 50 62,5 micrones y una cubierta de 125 micrones de dimetro.

Fig.:Dimisiones de fibras pticas, el dimetro de la fibra suele ser de 125m, el dimetro del ncleo suele ser de (a)50/62.5m en la fibra Multimodo y (b) 9 m en la fibra monomodoLos modos son formas de ondas admisibles, la palabramodosignifica trayectoria.La fibra multimodo permite transportar simultneamente haces de luz sobre numerosos modos o caminos. Dependiendo del ndice de refraccin podemos distinguir dos tipos de fibra multimodo: StepIndex (Indice Escalonado). En estas fibras el ncleo tiene un ndice uniforme pero hay un cambio abrupto en el ndice de refraccin entre el ncleo y el revestimiento. Este tipo de fibras Multimodo que est en desuso tiene una alta atenuacin, alrededor de 30dB/km las fabricadas en vidrio y 100 dB/km las fabricadas en plstico.

GradedIndex (Indice Gradual). En este tipo de fibras el ndice de refraccin va decreciendo gradualmente desde el centro del ncleo hacia la frontera del revestimiento lo que reduce la dispersin entre los diferentes modos de propagacin.

Fig. :Seccin transversal y perfiles de ndice de refraccin para una fibra de salto de ndice y una fibra de ndice gradual

El estndar ISO/IEC 11801 clasifica las fibras Multimodo: OM1. Fibra Multimodo con ncleo de vidrio y 62,5 micrones de dimetro. Ancho de banda de 200 MHz y atenuacin de 3,5 dB en longitud de onda de 850 nm. OM2. Fibra Multimodo con ncleo de vidrio y 50 micrones de dimetro. Ancho de banda de 500 MHz y atenuacin de 3,5 dB en longitud de onda de 850 nm. OM3. Fibra Multimodo optimizada con ncleo de vidrio y 50 micrones de dimetro. Ancho de banda de 1500 MHz y atenuacin de 3,5 dB en longitud de onda de 850 nm. OM4. Estndar utilizado por TIA (TelecommunicationsIndustryAssociation) pero sin adoptar an por ISO International OrganizationforStandardization). Fibra Multimodo optimizada de ncleo de vidrio que permite transportar 10 Gigabit Ethernet hasta 550 metros. Las fibras Multimodo OM1 y OM2 estn muy extendidas y son ideales para utilizar con transmisores LED para velocidades de transmisin entre 10Mbps y 1000Mbps. ltimamente se impone la utilizacin de la fibra Multimodo optimizada para laser, OM3. La fibra Multimodo optimizada para laser (LOMMF) est diseada para utilizarse con VCSELs (Vertical CavitySurface-EmittingLasers) de 850 nm y permite la transmisin de 10GbE sobre 300 metros de distancia.Existe un tipo de fibras pticas cuyo ncleo se construye con materiales plsticos, estas son lasfibras pticas de plstico, POF (PlasticOpticalFiber). Su ncleo tiene un dimetro del orden de 1mm. Tienen una atenuacin de entre 0,15dBm a 650 nm, por lo que se emplean en aplicaciones de cortas distancias (en automviles, en oficinas) empleando un LED rojo como transmisor. Su ancho de banda muy reducido debido a su gran apertura numrica. Sus principales ventajas son su reducido coste, su fcil manejo y una mayor robustez (las prdidas debidas a su curvatura son muy bajas con radios de hasta 25mm, lo que facilita su instalacin en paredes y lugares estrechos).Tipos de fibra ptica segn su diseoI. Cable de estructura holgadaEs un cable empleado tanto para exteriores como para interiores que consta de varios tubos de fibra rodeando un miembro central de refuerzo y provisto de una cubierta protectora. Cada tubo de fibra, de dos a tres milmetros de dimetro, lleva varias fibras pticas que descansan holgadamente en l. Los tubos pueden ser huecos o estar llenos de un gel hidrfugo que acta como protector antihumedad impidiendo que el agua entre en la fibra. El tubo holgado asla la fibra de las fuerzas mecnicas exteriores que se ejerzan sobre el cable.Su ncleo se complementa con un elemento que le brinda resistencia a la traccin que bien puede ser de varilla flexible metlica o dielctrica como elemento central o de hilaturas de Aramida o fibra de vidrio situadas perifricamente.II. Cable de estructura ajustadaEs un cable diseado para instalaciones en el interior de los edificios, es ms flexible y con un radio de curvatura ms pequeo que el que tienen los cables de estructura holgada.Contiene varias fibras con proteccin secundaria que rodean un miembro central de traccin, todo ello cubierto de una proteccin exterior. Esta proteccin plstica adems de servir como proteccin adicional frente al entorno, tambin provee un soporte fsico que servira para reducir su coste de instalacin al permitir reducir las bandejas de empalmes.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA FIBRA PTICAVentajas Una banda de paso muy ancha, lo que permite flujos muy elevados (del orden del GHz). Pequeo tamao, por lo tanto ocupa poco espacio. Gran flexibilidad, el radio de curvatura puede ser inferior a 1 cm, lo que facilita la instalacin enormemente. Gran ligereza, el peso es del orden de algunos gramos por kilmetro, lo que resulta unas nueve veces menos que el de un cable convencional. Inmunidad total a las perturbaciones de origen electromagntico, lo que implica una calidad de transmisin muy buena, ya que la seal es inmune a las tormentas, chisporroteo... Gran seguridad: la intrusin en una fibra ptica es fcilmente detectable por el debilitamiento de la energa lumnica en recepcin, adems, no radia nada, lo que es particularmente interesante para aplicaciones que requieren alto nivel de confidencialidad. No produce interferencias. Insensibilidad a los parsitos, lo que es una propiedad principalmente utilizada en los medios industriales fuertemente perturbados (por ejemplo, en los tneles del metro). Esta propiedad tambin permite la coexistencia por los mismos conductos de cables pticos no metlicos con los cables de energa elctrica. Atenuacin muy pequea 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 seal, adems, puede extenderse a 150 km. utilizando amplificadores lser. Gran resistencia mecnica (resistencia a la traccin, lo que facilita la instalacin). Resistencia al calor, fro, corrosin. Facilidad para localizar los cortes gracias a un proceso basado en la telemetra, lo que permite detectar rpidamente el lugar y posterior reparacin de la avera, simplificando la labor de mantenimiento. Con un coste menor respecto al cobre. Factores ambientales.

DesventajasA pesar de las ventajas antes enumeradas, la fibra ptica presenta una serie de desventajas frente a otros medios de transmisin, siendo las ms relevantes las siguientes: La alta fragilidad de las fibras. Necesidad de usar transmisores y receptores ms caros. Los empalmes entre fibras son difciles 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 conversin elctrica-ptica. La fibra ptica convencional no puede transmitir potencias elevadas.[2] No existen memorias pticas. La fibra ptica no transmite energa elctrica, esto limita su aplicacin donde el terminal de recepcin debe ser energizado desde una lnea elctrica. La energa debe proveerse por conductores separados. Las molculas de hidrgeno pueden difundirse en las fibras de silicio y producir cambios en la atenuacin. El agua corroe la superficie del vidrio y resulta ser el mecanismo ms importante para el envejecimiento de la fibra ptica. Incipiente normativa internacional sobre algunos aspectos referentes a los parmetros de los componentes, calidad de la transmisin y pruebas.

Equipo para la Comprobacin de fibra pticaOTDR

El reflectmetro de dominio de tiempo ptico (OTDR) es un instrumento importante que las organizaciones utilizan para certificar el rendimiento de nuevos enlaces de fibra ptica y detectar problemas con los enlaces de fibra existentes.

El estado de la red depende de la calidad de la infraestructura. Esta calidad comienza con un completo certificado por parte de los contratistas o integradores de sistemas de que la infraestructura de cableado de la fibra fue instalada correctamente. Mantener una planta de fibra fiable tambin es esencial para proteger las aplicaciones crticas del negocio. Como administrador de la red, es importante que entienda cmo obtener el mejor rendimiento de su inversin en cableado y cmo solucionar los problemas rpidamente en cuanto se producen.La certificacin bsica, a veces denominada "certificacin de fibra de nivel 1", es necesaria en todos los enlaces de cableado de fibra ptica. Las pruebas del nivel 1 son atenuacin (prdida de insercin), longitud y polaridad. Cuando se lleva a cabo la prueba de nivel 1, se mide la atenuacin de cada enlace de fibra y se documentan los resultados. Esta prueba asegura que el enlace de fibra muestre menos prdida que la mxima permitida para el uso inmediato.

SimpliFiber Pro

El DTX-CLT CertiFiber OLTS

Con el OLTS DTX-CLT CertiFiber se puede certificar de forma fcil y precisa dos fibras simultneamente en dos longitudes de onda de acuerdo con los requisitos del cliente o las especificaciones establecidas por el sector. Se lleva a cabo una solucin de problemas rpida y eficaz con un localizador visual de fallos (VFL) integrado.LinkWare

LinkWarepermite administrar los datos de los resultados procedentes de mltiples instrumentos de pruebas con una aplicacin informtica para PC. Permite que la configuracin del proyecto sea mucho ms sencilla porque ayuda a organizar, editar, visualizar, imprimir, guardar o archivar resultados de las pruebas con rapidez por centro de trabajo, cliente, campus o edificio. Puede combinar los resultados de las pruebas en una base de datos de LinkWare ya existente y luego ordenar, buscar y organizar los resultados por campos o parmetros de datos.

APLICACIONES Su uso es muy variado: desde comunicaciones digitales y joyas, pasando por sensores y llegando a usos decorativos, como rboles de Navidad, veladores y otros elementos similares. Aplicaciones de la fibra monomodo: Cables submarinos, cables interurbanos, etc. La fibra ptica se emplea como medio de transmisin para las redes de telecomunicaciones. Se pueden utilizar como sensores para medir la tensin, la temperatura, la presin y otros parmetros. Se puede usar como una gua de onda en aplicaciones mdicas o industriales en las que es necesario guiar un haz de luz hasta un blanco que no se encuentra en la lnea de visin. Es posible usar latiguillos de fibra junto con lentes para fabricar instrumentos de visualizacin largos y delgados llamados endoscopios. Los endoscopios se usan en medicina para visualizar objetos a travs de un agujero pequeo. Las fibras pticas se han empleado tambin para usos decorativos incluyendo iluminacin, rboles de Navidad. Se emplea como componente en la confeccin del hormign translcido.

CONCLUSINLas fibras pticas se utilizan ampliamente entelecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio y superiores a las de cable convencional. Son el medio de transmisin por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagnticas, tambin se utilizan para redes locales.Esta presenta dos diseo, puede ser de estructura holgada o de estructura ajusta, siendo la que ms se utiliza la estructura holgada, ya que es empleada tanto para exteriores como para interiores,consta de varios tubos de fibra, cada tubo de es de dos a tres milmetros de dimetro, lleva varias fibras pticas.Existen fibras pticas Monomodo y fibras pticas Multimodo. En telecomunicaciones se utiliza preferentemente la fibra Monomodo porque tiene mayor alcance, siendo este de 20km como mximo, adems que permite mayor taza de trasmisin.