FIBRA OPTICA

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Centro de la tecnología de manufactura avanzada

Gestión de redes de datos

Fibra óptica

Instructor Marco Antonio López

Daniel Fernando Martínez Luis Fernando Ferraro Herrera Sergio Andrés Rendón

1° trimestre noche Sena 2012

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Índice. 1. Introducción.…………………………………………………………………………………………………...pag 3. 2. Características de la fibra………………………………………………………………………………….pag 4. 3. Principales diferencias con cable de cobre………………………………………………………..pag 5. 4. Porque utilizarla en la implementación de redes………………………………………………pag 6. 5. Ventajas y desventajas……………………………………………………………………………………..pag 7. 6. Tipos de fibra y sus diferencias………………………………………………………………………….pag 9. 7. Precauciones que se deben tener en su manipulación……………………………………….pag 11. 8. Otras utilidades o aplicaciones de la fibra………………………………………………………….pag 12. 9. Como se combina la fibra en redes HFC, con qué objetivos y aplicaciones…………pag 13. 10. Conectores utilizados con fibra óptica y sus características……………………………….pag 15.

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Íntroduccio n. La fibra óptica es uno de los medios de transmisión de datos de mejor recepción y envió de información. Las fibras nos sirven para transportar información en grandes distancias con mayor eficiencia, pero por sus costos tan elevados y no es fácil acceder a este tipo de redes, por eso nos vemos en la necesidad de utilizar cableados utp.

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Características de la fibra. La fibra óptica es una guía de ondas dieléctrica que opera a frecuencias ópticas. Núcleo y revestimiento de la fibra óptica. Cada filamento consta de un núcleo central de plástico o cristal (óxido de silicio y germanio) con un alto índice de refracción, rodeado de una capa de un material similar con un índice de refracción ligeramente menor. Cuando la luz llega a una superficie que limita con un índice de refracción menor, se refleja en gran parte, cuanto mayor sea la diferencia de índices y mayor el ángulo de incidencia, se habla entonces de reflexión interna total. En el interior de una fibra óptica, la luz se va reflejando contra las paredes en ángulos muy abiertos, de tal forma que prácticamente avanza por su centro. De este modo, se pueden guiar las señales luminosas sin pérdidas por largas distancias. A lo largo de toda la creación y desarrollo de la fibra óptica, algunas de sus características han ido cambiando para mejorarla. Las características más destacables de la fibra óptica en la actualidad son: Cobertura más resistente: La cubierta contiene un 25% más material que las cubiertas convencionales. Uso dual (interior y exterior): La resistencia al agua y emisiones ultravioleta, la cubierta resistente y el funcionamiento ambiental extendido de la fibra óptica contribuyen a una mayor confiabilidad durante el tiempo de vida de la fibra. Mayor protección en lugares húmedos: Se combate la intrusión de la humedad en el interior de la fibra con múltiples capas de protección alrededor de ésta, lo que proporciona a la fibra, una mayor vida útil y confiabilidad en lugares húmedos. Empaquetado de alta densidad: Con el máximo número de fibras en el menor diámetro posible se consigue una más rápida y más fácil instalación, donde el cable debe enfrentar dobleces agudos y espacios estrechos. Se ha llegado a conseguir un cable con 72 fibras de construcción súper densa cuyo diámetro es un 50% menor al de los cables convencionales.

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Principales diferencias con cable de cobre. Fibra óptica

Cobre

1. AB superior 2. Repetidor cada 30km 3. Inmune a interferencias electromagnéticas y efectos corrosivos ambientales 4. Más flexible y ligera 5. 2 fibras tienen más capacidad y pesa 100Kg 6. Es unidireccional: 7. 2 bandas de frecuencia 8. Difícil de intervenir por escuchas

1. AB menor 2. Repetidor cada 5km 3. No inmune a interferencias electromagnéticas ni a los efectos corrosivos ambientales 4. Tecnologías más familiares 5. 1000 pares trenzados de 1km de longitud: 8000Kg 6. Interfaces más baratas 7. Tecnología más barata 8. Mayor facilidad de instalación mantenimiento 9. Es menos frágil

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Porque utilizarla en la implementacio n de redes. En este tópico hablaremos sobre la importancia y el uso de la fibra óptica. Más que nada es un medio de comunicación que es muy moderno y que la información llega muy rápida a su destino el autor de este tema nos dice que en 1966 surgió la propuesta de utilizar una guía óptica para la comunicación. De esta forma de usar la luz como portadora de información se puede explicar de la siguiente manera: Se trata en realidad de una onda electromagnética de la misma naturaleza que las ondas de radio, con la única diferencia que la longitud de las ondas es del orden de micrómetros en lugar de metros o centímetros.

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.

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Ventajas y desventajas. Ventajas

1. 2. 3. 4. 5.

Fácil de instalar. Transmisión de datos a alta velocidad. Conexión directa de centrales a empresas. Gran ancho de banda. El cable fibra óptica, al ser muy delgado y flexible es mucho más ligero y ocupa menos espacio que el cable coaxial y el cable par trenzado. 6. Acceso ilimitado y continuo las 24 horas del día, sin congestiones. 7. La fibra óptica hace posible navegar por Internet, a una velocidad de 2 millones de bps, impensable en el sistema convencional, en el que la mayoría de usuarios se conecta a 28.000 0 33.600 bps. 8. Video y sonido en tiempo real. 9. La materia prima para fabricarla es abundante en la naturaleza. 10. Compatibilidad con la tecnología digital. 11. Gran seguridad. La intrusión en una fibra óptica es fácilmente detectable, por el debilitamiento de la energía luminosa en recepción, además no radia nada, lo que es particularmente interesante para aplicaciones que requieren alto grado de confidencialidad. 12. Resistencia al calor, frío y a la corrosión. 13. Se pueden agrupar varios cables de fibra óptica y crear una manguera que transporte grandes cantidades de tráfico, de forma inmune a las interferencias. 14. Insensibilidad a la interferencia electromagnética, como ocurre cuando un alambre telefónico pierde parte de su señal.

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Desventajas

1. Sólo pueden suscribirse las personas que viven en las zonas de la ciudad por las cuales ya este instalada la red de fibra óptica. 2. El costo es alto en la conexión de fibra óptica, las empresas no cobran por tiempo de utilización, sino por cantidad de información transferida al computador que se mide en megabytes. 3. El costo de instalación es elevado. 4. El costo relativamente alto en comparación con los otros tipos de cable. 5. Fragilidad de las fibras. 6. Los diminutos núcleos de los cables deben alinearse con extrema precisión al momento de empalmar, para evitar una excesiva pérdida de señal. 7. Dificultad de reparar un cable de fibra roto. 8. La especialización del personal encargado de realizar las soldaduras y empalmes.

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Tipos de fibra y sus diferencias.

Las diferentes trayectorias que puede seguir un haz de luz en el interior de una fibra se denominan modos de propagación. Y según el modo de propagación tendremos dos tipos de fibra óptica: multimodo y mono modo. Tipos de fibra óptica. Fibra multimodo 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 1 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 formato OM3 (multimodo sobre láser) a los ya existentes OM1 y OM2 (multimodo sobre LED). OM1: Fibra 62.5/125 µm, soporta hasta Giga bit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores OM2: Fibra 50/125 µm, soporta hasta Giga bit Ethernet (1 Gbit/s), usan LED como emisores

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OM3: Fibra 50/125 µm, soporta hasta 10 Giga bit Ethernet (300 m), usan láser (VCSEL) como emisores. Bajo OM3 se han conseguido hasta 2000 MHz•Km (10 Gbps), es decir, una velocidades 10 veces mayores que con OM1. Fibra mono modo Una fibra mono modo 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 mono modo permiten alcanzar grandes distancias (hasta 400 km máximo, mediante un láser de alta intensidad) y transmitir elevadas tasas de información (decenas de Gb/s).

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Precauciones que se deben tener en su manipulacio n. TENGA EXTREMO CUIDADO CON LA FIBRA DESNUDA Y SUS FRAGMENTOS GENERADOS EN LOS CORTES. • Es cristal y pincha con mucha facilidad, si se pincha con ella puede generar lesiones. El cuerpo no expulsa la fibra desnuda con facilidad, así que las lesiones producidas pueden ser de cierta gravedad. Existe incluso riesgo remoto de que la fibra entre en su sistema circulatorio causando problemas muy graves.

ES MÁS SENCILLO SEGUIR PROCEDIMIENTOS DE SEGURIDAD QUE RETIRAR FRAGMENTOS DE FIBRA DE LA PIEL • Utilizar una superficie de trabajo de color oscuro, proporciona contraste suficiente para hacer la fibra más visible. • Ello conduce a mayor seguridad en el manejo de la fibra y eliminación de residuos.

CUIDADO PERSONAL • No ingerir alimentos o bebidas en el sitio donde se esté manipulando la fibra óptica. • Utilizar gafas de seguridad. • Lavarse las manos antes de tocarse la cara o los ojos después de trabajar sobre la fibra.

DAÑOS AL OJO HUMANO • Los transmisores Láser o Led, pueden causar daño cuando son vistos directamente o a través de dispositivos de aumento. • Antes de inspeccionar la fibra directamente o a través de un microscopio, se debe asegurar que no esté transmitiendo potencia óptica.

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Otras utilidades o aplicaciones de la fibra

EL TELÉFONO FIJO Con la fibra óptica hasta la empresa, las llamadas pasarán a realizarse mediante VoIP. Eso significa que si se va la luz, no se podrán hacer llamadas con el fijo y que se necesitará un nuevo aparato o conectar el antiguo a un router que convierta las llamadas a VoIP. LA TELEVISIÓN Todavía hará falta otro dispositivo más: un descodificador para poder ver la TV que llegue a través de la red. Aunque si lo que queremos es tener varios televisores conectados a la red se planteará además el problema de cómo difundir por la empresa una señal que requiere tanto ancho de banda sostenido, más si es HDTV o 3DTV. En este caso, la pérdida de señal que se produce con el wifi sí que sería un problema. Es mejor distribuir la señal de televisión por cable

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Como se combina la fibra en redes HFC, con que objetivos y aplicaciones. HFC (hybrid fiber coax) es un tipo de transmisión utilizado para líneas de teléfono, cable de televisión y servicios de Internet. HFC utiliza un método bidireccional para transferir data de una manera rápida y confiable. Estos cables ofrecen velocidad, baja interferencia y múltiples capacidades. Las compañías de cable y teléfono han iniciado lentamente a cambiar el cable coaxial por HFC. Componentes del HFC HFC está hecho por cables ópticos tanto coaxial como de fibra causando que estas líneas sean bidireccionales. Esto permite que la información se transfiera desde o hacia un lugar o la empresa. Los servicios de Internet requieren servicios bidireccionales. Procesos del HFC HFC permite una gran cantidad de data para ser transferida al mismo tiempo. HFC trabaja con cable de fibra óptica corriendo desde la facilidad de una compañía de cable a un lugar cerca del hogar de una persona. El cable coaxial entonces funciona desde esta localidad directamente hacia el hogar del cliente. El cable de fibra óptica provee una alta banda ancha mientras que el cable coaxial alimenta cada casa. En muchos casos, los cables de fibra óptica fueron los únicos componentes que necesitaban ser reemplazados cuando esta transición tomaba lugar, pues muchas casas ya tenían línea de cable coaxial funcionando. Usos del HFC Muchos proveedores de cable en la actualidad utilizan cables HFC porque le permiten obtener una gran cantidad de información para viajar a través de ellos. Los proveedores de Internet de alta velocidad también utilizan cables HFC, en vista de que es bidireccional y ofrece una alta velocidad para transferir información. Las líneas HFC son capaces de transportar información de voz, vídeo y data. Estos cables también proveen baja interferencia desde otras fuentes. Efectos del HFC Los cables HFC fueron creados para mantenerse al día con la tecnología moderna. Las compañías de cable necesitaban incrementar el número de canales disponibles, proveer servicios de cable por módem, servicios de vídeo y servicios de Internet. Estas demandas,

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y otras, requirieron que las compañías de cable incrementaran la banda ancha que los clientes reciben. Estas demandas causaron el cambio de cables coaxiales puros a HFC. Los sistemas originales de cable solo necesitaban la habilidad para transmitir programas a los clientes. Con el avance tecnológico, y el aumento de las demandas de los clientes, otros servicios empezaron a ser solicitados, incluyendo los servicios de Internet a alta velocidad. Con los servicios de Internet, las líneas bidireccionales eran un requisito.

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Conectores utilizados con fibra o ptica y sus características.

Los conectores ópticos constituyen, quizás, uno de los elementos más importantes dentro de la gama de dispositivos pasivos necesarios para establecer un enlace óptico, siendo su misión, junto con el adaptador, la de permitir el alineamiento y unión temporal y repetitivo, de dos o más fibras ópticas entre sí y en las mejores condiciones ópticas posibles. El adaptador es un dispositivo mecánico que hace posible el correcto enfrentamiento de dos conectores de idéntico o distinto tipo. Las diferentes aplicaciones de fibra óptica requieren conectores para fibra aplicaciones monomodo (SM) o multimodo (MM). Esto dará lugar a mejorar los adaptadores para las férulas de menor o mayor diámetro; lo que origina gamas especiales de conectores para cada aplicación, incluso dentro de los mismos modelos; y a tecnologías específicas de montaje en cada caso. En el diseño e instalación de un sistema para transporte de información (STI) los conectores de fibra óptica constituyen uno de los elementos fundamentales para un desempeño confiable y apegado a estándares, los cuales marcan estrictas especificaciones de desempeño óptico y mecánico que deben reunir estos dispositivos. La línea de conectores de fibra óptica proporciona a usted una gama de posibilidades sin comparación, los cuales le permitirán desarrollar sus instalaciones y cubrir las más exigentes necesidades de desempeño óptico marcadas por los estándares ya mencionados y muchos otros. Los primeros modelos de conectores (SMA, Bicónico) fueron reemplazados por los modelos Standard ST (Straight Tip) para MM y FC (Fiber Connector) para fibra SM. Los primeros conectores eran de cuerpo y férula de diversos materiales (plásticos, polímeros, etc.), si bien los mejores conectores con cuerpo metálicos y férula de cerámica. Posteriormente, y para conseguir una mayor densidad de fibras en los repartidores, se desarrolló el conector SC (Subscriber Connector o Standard Connector), con cuerpo plástico con mecanismo tipo Push-Pull para proteger la férula de cerámica. La fijación al adaptador tiene lugar mediante un sistema de clip, y su perfil cuadrado puede ser acoplado con mayor facilidad. Tomando en cuenta los conectores se podrían clasificar tres grandes áreas, conectores estándar o comunes, los conectores SFF (Small Form Factor) y los conectores multifibra. Con el paso del tiempo los conectores han evolucionado conforme a las nuevas

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tecnologías y en aplicaciones especificadas tales como SMA, FDDI, BICONIC, DIN, D4, E2000, ESCON y VF-45. Hoy en día en los conectores estándar o comunes se identifican por la férula de 2.5mm en el cual se agrupan los conectores: ST, SC y FC; en la clasificación de conectores SFF (Small Form Factor) el tamaño de la férula es de 1.25mm en la cual están incluidos los conectores: LC y MU, dentro de la clasificación de los conectores multifibra están los siguientes: MT-RJ, MTP y MPO.

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