si3 fibra optica

1UBA Ing. Roberto Gómez G.

Línea de Transmisión Línea de Transmisión por Fibra Ópticapor Fibra Óptica

2UBA Ing. Roberto Gómez G.

Línea de Transmisión Línea de Transmisión por Fibra Ópticapor Fibra Óptica

La propuesta fue realizada por Kao Y Hockham en 1966, Con una atenuación de 1000dB /Km

En 1966, Charles Kao y George Hockham, de los Laboratorios de Standard Telecommunications en Inglaterra

El gran avance se produjo en 1970 en Corning Glass Works, cuando Donald Keck, Peter Schultz y Robert Maurer lograron fabricar con éxito una fibra óptica de cientos de metros de largo con la claridad cristalina que Kao y Hockham habían propuesto.

En 1970 la atenuación Bajo a 20 dB/Km

En la actualidad existen fibra con una atenuación de < 0,2 dB/Km

Sección de regeneración de cientos de kilómetros para una velocidad de Transmisión de 2,5 Gb/s

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Ventajas de la Ventajas de la Fibra ÓpticaFibra Óptica

UBA Ing. Roberto Gómez G.Sistemas de Transmisión

Facilidad de instalación Pequeño diámetro Peso reducido Pequeña radio de curvatura mínimo

La materia prima para fabricarla es abundante en la naturaleza. : Sílece (SiO2)

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 utilizada

Estabilidad de los parámetros de transmisión frente a la variaciones climáticas

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Ventajas de la Ventajas de la Fibra ÓpticaFibra Óptica


Gran ancho de banda, lo que permite la transmisión de un gran volumen de información.

Seguridad y aislamiento eléctrico. En determinadas aplicaciones para ambientes peligrosos (ambientes explosivos o inflamables) o en electromedicina, las fibras ópticas son imprescindibles debido a la imposibilidad de producir descargas eléctricas o chispas.

Seguridad frente a posibles intervenciones de la línea. Aunque no es imposible ‘pinchar’ una fibra óptica, esto es más difícil que en otros soportes y normalmente se puede detectar la intervención

Inmunidad a interferencias electromagnéticas. presenta un menor índice de errores en la transmisión de señales digitales. (Importante en aplicaciones de control industrial donde se genera gran cantidad de ruido)

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Desventajas de la Desventajas de la Fibra ÓpticaFibra Óptica


No hay una estandarización de los productos, lo que plantea problemas de compatibilidad

El coste de instalación es elevado Puede resultar más caro si sus ventajas no son

correctamente valuadas Las técnicas de empalme son complejas y necesitan de

equipos muy caros y personal muy cualificado La instalación de los conectores es compleja y requiere un

personal con formación adecuada La fibra óptica puede ser dañada. Al igual que el cable de

cobre, la fibra óptica puede ser deteriorada por excavaciones, corrimiento de tierras, vandalismo y accidentes

Algunas fuentes luminosas tienen un vida útil muy limitada, como por ejemplo el Láser

6UBA Ing. Roberto Gómez G.Sistemas de Transmisión

Características Características TécnicasTécnicas

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.

La capacidad de transmisión de información depende de: a) Del diseño geométrico de la fibra.

b) De las propiedades de los materiales empleados en su elaboración. (diseño óptico)

c) De la anchura espectral de la fuente de luz utilizada. Cuanto mayor sea esta anchura, menor será la capacidad de transmisión de información de esa fibra.


Características Características TécnicasTécnicas

Presenta dimensiones más reducidas que los medios preexistentes. cable de 10 fibras tiene un diámetro aproximado de 8 o 10 mm proporciona la misma o más información que un coaxial de 10 tubos.

El peso del cable de fibras ópticas es muy inferior al de los cables metálicos, redundando en su facilidad de instalación.


Características Características MecánicaMecánica

La La F.O. no tiene características adecuadas de tracción que permitan su utilización directa.

En la mayoría de los casos las instalaciones se encuentran a la intemperie o en ambientes agresivos que pueden afectar al núcleo.

Minimizar las pérdidas adicionales por cableado y las variaciones de la atenuación con la temperatura.

Es necesario que la F.O. disponer de cubiertas y protecciones de calidad capaces de proteger a la fibra. Para alcanzar tal objetivo hay que tener en cuenta su sensibilidad a la curvatura y microcurvatura, la resistencia mecánica y las características de envejecimiento.


Características Características MecánicaMecánica

Las microcurvaturas y tensiones se determinan por medio de los ensayos de:

Tensión: cuando se estira o contrae el cable se pueden causar fuerzas que rebasen el porcentaje de elasticidad de la fibra

óptica y se rompa o formen microcurvaturas.

Compresión: es el esfuerzo transversal.

Impacto: se debe principalmente a las protecciones del cable óptico.

Enrollamiento: existe siempre un límite para el ángulo de curvatura pero, la existencia del forro impide

que se sobrepase.

Torsión: es el esfuerzo lateral y de tracción.


Estructura de la Estructura de la Fibra ÓpticaFibra Óptica

Formada por 2 dieléctricos cilíndricos coaxiales con distintos índices de refracción n.

Núcleo Revestimiento

Generalmente fabricado de Sílice El índice de refracción del núcleo n1(r)

puede ser Constante n1

Variable n1(r) El índice de refracción del revestimiento

n2(r) es constante, por lo que se denomina n2

Revestimiento

Núcleo de radio a

ar

n0n1

n1

>

n2

n1 n2>

n0


Estructura de la Estructura de la Fibra ÓpticaFibra Óptica

El Núcleo - En sílice, cuarzo fundido o plástico - en el cual se propagan las ondas ópticas. Diámetro: 50 o 62,5 um para la fibra multimodo y 9um para la fibra monomodo

La Funda Óptica - Generalmente de los mismos materiales que el núcleo pero con aditivos que confinan las ondas ópticas en el núcleo.

El revestimiento de protección - por lo general esta fabricado en plástico y asegura la protección mecánica de la fibra


Tipo de Tipo de Fibra ÓpticaFibra Óptica

Potencialmente, esta es la fibra que ofrece la mayor capacidad de transporte de información.

Proporciona un gran ancho de banda, pero está sujeto a una mayor atenuación

Los mayores flujos se consiguen con esta fibra, pero también es la más compleja de implantar.

Sólo pueden ser transmitidos los rayos que tienen una trayectoria que sigue el eje de la fibra, por lo que se ha ganado el nombre de "monomodo" (modo de propagación, o camino del haz luminoso, único ).

Fibra Monomodo



Se suele utilizar para conectar enlaces de larga distancia ó que necesiten una gran velocidad de flujo

Fibras Monomodo de índice escalonado : el núcleo está constituido de un material cuyo índice de refracción es muy diferente al de la cubierta

Fibra Monomodo



Se propagan varios modos que llegan al otro extremo de la fibra en tiempo distintos, produciéndose un retardo relativo.

Al aplicar un impulso óptico a la fibra, la propagación de varios modos provoca el ensanchamiento del mismo

Los modos recorren caminos distinto y los de trayectoria más larga llegarán más tarde.

Provocando el ensanchamiento en el tiempo de los puso. Genera interferencia entre pulso Limita la velocidad binaria que se puede transmitir

Fibra Mult imodo



Se emplean como enlaces entre centrales telefónicas urbanas que no requieran excesiva capacidad del medio, ni utilización de repetidores.

Fibra Mult imodo


Comparación de Comparación de Fibras ÓpticasFibras Ópticas

Fibra óptica SI: (Fibra óptica de índice escalonado o salto de índice)

El índice de refracción es constante en el núcleo y en el revestimientoLa Velocidad de propagación es constante

hay dispersión modal por retraso relativo entre los modos

Monomodo:

Multimodo:

no existe dispersión modal al transmitir un único modo


Comparación de Comparación de Fibras ÓpticasFibras Ópticas

Fibra óptica IG: (Fibra óptica de índice gradual)

El índice de refracción del núcleo es variable, siendo máximo en el centro y mínimo en el borde

n1(r) disminuye desde el eje hasta el revestimiento por lo que los rayos que se propagan más próximo al eje, son los más lentos que los rayos más alejados.

la dispersión modal es mucho menor debido a que el retardo relativo entre nodos es menor

Multimodo:


Atenuación Atenuación ÓpticaÓptica

La causa fundamental de la perdida de la potencia óptica según progresa la señal por la fibra es la interferencia moléculas, Esta es la razón de la

existencia de la Atenuación óptica

α (f) La Atenuación es idéntica para todos los posibles modos de

propagación

Intrínsecas: Relacionada con la composición y naturaleza del vidrio

Extrínsecas: Las ajenas a la fibra en si misma considerada como ideal

Por impurezas en la fibraPor defectos Físicos


VentanasVentanas

Zona de espectro donde la atenuación alcanza valores inferiores a los de la zonas adyacentes del espectro, permitiendo la transmisión de señal

Aten

uaci

ón (d

B/Km

)

Longitud de onda (micras)

Ventana Tipo de Fibra

Referencia

Primera Multimodo 850

Segunda Multimodo 1300

Segunda Monomodo 1310

Tercera Monomodo 1550


Util ización de la f ibraUti l ización de la f ibra Monomodo : Opera en la segunda y tercera ventana y se

emplea en comunicaciones de larga distancia•Diámetro del núcleo: 8um – 10um•Diámetro del revestimiento: 125um•Atenuación: Típica 1,0 dB/Km ( 2da Ventana) 0,5d B/Km (3ra Ventana) Mejor 0,3 dB/Km ( 2da Ventana) 0,15 dB/Km (3ra Ventana)

Multimodo de índice gradual : Opera en la primera y segunda ventana , se emplea en comunicaciones de larga distancia y actualmente se empela exclusivamente en redes de área local.

•Diámetro del núcleo: 50um – 100um•Diámetro del revestimiento: 125um•Atenuación: Típica 4,0 dB/Km ( 1era Ventana) 2,0 d B/Km (2da Ventana) Mejor 2,0 dB/Km ( 1era Ventana) 0,5 dB/Km (2da Ventana)


Util ización de la f ibraUti l ización de la f ibra

Multimodo de salto de índice : Opera en la primera y segunda ventana , se emplea en distancias cortas y aplicaciones de costo bajo

•Diámetro del núcleo: 50um – 400um•Diámetro del revestimiento: 125um – 500um•Atenuación: 2,5 – 20 dB/Km

La fibras monomodo tienen un núcleo estrecho y requiere empalmes por fusión y emisores de luz con un haz muy concentrado (diodo láser)

La fibras multimodo tiene un núcleo mas ancho, permite el uso de conectores y el empleo de emisores de luz con haces menos concentrado.


Util ización de la f ibraUti l ización de la f ibra

Tipos De Fibra B (Mhz,Km) Aplicaciones

Monomodo > 10 000Cables submarinos, cables interurbanos a 140 y 565 Mb/s

Multimodo I.G. 400 - 1500Rutas urbanas o provinciales hasta 140 Mb/s, transmisiones de TV digital

Multimodo S.I con revestimiento de vidrio

100 - 400 Redes de abonado distribución de TV, redes locales

Multimodo S.I con revestimiento plástico

15-20 / 5-10Transmisión de datos, redes localesy punto a punto, aplicaciones militares


Unión de las f ibrasUnión de las f ibras

Empalmes : unión permanente de fibra (en el tendido) Conectores: dispositivos desmontables (en los equipos)

Perdidas Ocasionada por la Unión

Debido a los factores extrínsecos a la fibra Desplazamiento transversal de los núcleos Separación longitudinal entre extremos Desviación de los ejes

Debido a los factores intrínsecos a la fibra variación de los diámetros del núcleo y revestimiento Variación del perfil de índice de refracción Elipticidad


Unión de las f ibrasUnión de las f ibras


Caracterización del medio de transmisión por cable

Característ icas Fibra Óptica CoaxialLongitud de la Bobina (mts)

2000 230

Peso (kgs/km) 190 7900Diámetro (mm) 14 58Radio de Curvatura (cms) 14 55Distancia entre repetidores (Kms)

40 1.5

Atenuación (dB / km) para un Sistema de 56 Mbps

0.4 40

Comparación con los cables coaxiales



Comparación de los distintos tipos de cables

COAXIAL UTP STP FIBRA ÓPTICA

Ancho de banda Alto Medio Medio Muy Alto

Hasta 10 MHz Si Si Si Si

Hasta 100 MHz Si Cat=5* Si Si

Canales de Video Si No No Si

Distancias Máxima

500 Mts. 100 Mts. 100 Mts. 2 Kms (multimodo)

100 Kms (monomodo

)Inmunidad

Interferencias Media Limitada Media Alta

Seguridad Media Baja Baja Alta

Coste Medio Bajo Medio Alto



Característica Coaxial Fino

Coaxial Grueso

UTP Fibra Óptica

velocidad de transmisión

4-100 Mbps 4-100 Mbps 4-100Mbps

100 Mbps a varios Gbps

Flexibilidad Bastante flexible

Menos que el coaxial fino

MásFlexible

Menos que el coaxial fino

Facilidad de Transmisión

Sencillo Medianamente Muy Sencillo

Difícil

Comportamiento frente a

interferencias

Buena resistenci

a

Buena resistencia

Muy

Suscep-

tible

Nada susceptible

si3 fibra optica

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