si3 fibra optica
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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
UBA Ing. Roberto Gómez G.Sistemas de Transmisión
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
UBA Ing. Roberto Gómez G.Sistemas de Transmisión
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 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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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
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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
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Tipo de Tipo de Fibra ÓpticaFibra Óptica
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
14UBA Ing. Roberto Gómez G.Sistemas de Transmisión
Tipo de Tipo de Fibra ÓpticaFibra Óptica
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
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Tipo de Tipo de Fibra ÓpticaFibra Óptica
Se emplean como enlaces entre centrales telefónicas urbanas que no requieran excesiva capacidad del medio, ni utilización de repetidores.
Fibra Mult imodo
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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
17UBA Ing. Roberto Gómez G.Sistemas de Transmisión
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:
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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
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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
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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)
21UBA Ing. Roberto Gómez G.Sistemas de Transmisión
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.
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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
23UBA Ing. Roberto Gómez G.Sistemas de Transmisión
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
24UBA Ing. Roberto Gómez G.Sistemas de Transmisión
Unión de las f ibrasUnión de las f ibras
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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
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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
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
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Caracterización del medio de transmisión por cable
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
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