Línea de Transmisión
por Fibra Óptica
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Ing. Roberto Gómez G.

Línea de Transmisión
por 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
Fibra Óptica
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
Fibra 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
Fibra 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
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Características
Técnicas
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.
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Características
Técnicas
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.
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Características
Mecánica
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.
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Características
Mecánica
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.
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Estructura de la
Fibra Óptica
Formada por 2 dieléctricos cilíndricos
coaxiales con distintos índices de refracción n.
Revestimiento
 Núcleo
Núcleo de radio a
 Revestimiento
Generalmente fabricado de Sílice
El índice de refracción del núcleo n1(r)
puede ser
 Constante  n1
n1
r
a
n2
n1 > n2
 Variable  n1(r)
El índice de refracción del revestimiento
n2(r) es constante, por lo que se denomina n2
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n0
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n1 > n0
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Estructura de la
Fibra 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
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Tipo de
Fibra Óptica
Fibra Monomodo
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 ).
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Tipo de
Fibra Óptica
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
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Tipo de
Fibra Óptica
Fibra Multimodo
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
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Tipo de
Fibra Óptica
Fibra Multimodo
Se emplean como enlaces entre centrales telefónicas
urbanas que no requieran excesiva capacidad del medio, ni
utilización de repetidores.
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Comparación de
Fibras 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 revestimiento
La Velocidad de propagación es constante
Monomodo: no existe dispersión modal al transmitir un único modo
Multimodo: hay dispersión modal por retraso relativo entre los modos
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Comparación de
Fibras 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.
Multimodo: la dispersión modal es mucho menor debido a que el
retardo relativo entre nodos es menor
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Atenuación
Óptica
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 fibra
Por defectos Físicos
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Ventanas
Ventana
Tipo de
Fibra
Referencia
Primera
Multimodo
850
Segunda
Multimodo
1300
Segunda
Monomodo
1310
Tercera
Monomodo
Atenuación (dB/Km)
Zona de espectro donde la atenuación alcanza valores inferiores
a los de la zonas adyacentes del espectro, permitiendo la
transmisión de señal
1550
Longitud de onda (micras)
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Utilización de la fibra
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)
Mejor 0,3 dB/Km ( 2da Ventana)
0,5d B/Km (3ra 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)
Mejor 2,0 dB/Km ( 1era Ventana)
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2,0 d B/Km (2da Ventana)
0,5 dB/Km (2da Ventana)
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Utilización de la fibra
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.
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Utilización de la fibra
Tipos De Fibra
B (Mhz,Km)
Aplicaciones
Monomodo
> 10 000
Cables submarinos, cables
interurbanos a 140 y 565 Mb/s
Multimodo I.G.
400 - 1500
Rutas 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
15-20 / 5-10
Transmisión de datos, redes locales
y punto a punto, aplicaciones
militares
Multimodo S.I con
revestimiento plástico
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Unión de las fibras
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
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Unión de las fibras
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Caracterización del medio
de transmisión por cable
Comparación con los cables coaxiales
Características
Fibra Óptica
Coaxial
2000
230
190
7900
Diámetro (mm)
14
58
Radio de Curvatura (cms)
14
55
40
1.5
0.4
40
Longitud de la Bobina
(mts)
Peso (kgs/km)
Distancia entre
repetidores (Kms)
Atenuación (dB / km) para
un Sistema de 56 Mbps
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Caracterización del medio
de transmisión por cable
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
Cat=5*
Si
Si
Hasta 100 MHz
Si
Canales de Video
Si
No
No
Si
Distancias
Máxima
500 Mts.
100 Mts.
100 Mts.
Limitada
Media
2 Kms
(multimodo)
100 Kms
(monomodo
)
Alta
Inmunidad
Interferencias
Media
Seguridad
Baja
Baja
Alta
Coste
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Media
Medio
Bajo
Medio
Alto
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Caracterización del medio
de transmisión por cable
Característica
Coaxial
Fino
Coaxial
Grueso
Fibra
Óptica
4-100
Mbps
100 Mbps a
varios Gbps
velocidad de
transmisión
4-100 Mbps
Flexibilidad
Bastante
flexible
Menos que el Más
coaxial fino Flexible
Facilidad de
Transmisión
Sencillo
Medianamente
Comportamiento
frente a
interferencia
s
Buena
resistenci
a
4-100 Mbps
UTP
Buena
resistencia
Muy
Sencillo
Muy
Menos que el
coaxial fino
Difícil
Nada susceptible
Suscep-
tible
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