APLICACIONES FIBRA OPTICA

Las aplicaciones de la fibra óptica hoy en día son múltiples. Además, esta en un continuo proceso de expansión, sin conocer exactamente límites sobre ello.

Partiendo de que la fibra óptica transmite luz, todas las aplicaciones que se basan en la luminosidad (bien sea por falta de esta, por difícil acceso, con fines decorativos o búsqueda de precisión) tiene cabida este campo.

Si a todo esto sumamos la gran capacidad de transmisión de información de este medio, (debido a su gran ancho de banda, baja atenuación, a que esta información viaja a la velocidad de la luz, etc.) dichas aplicaciones se multiplican.

Campos tales como las telecomunicaciones, medicina, arqueología, prácticas militares, mecánica y vigilancia se benefician de las cualidades de esta herramienta óptica.

Medicina

El uso de la fibra óptica está muy extendido en el campo de la medicina. Gracias a su pequeño tamaño y calidad en la transmisión de imágenes es perfecta para los endoscopios. La fibra óptica ha supuesto una gran revolución en este campo por que permite reducir considerablemente el tamaño, pudiendo explorar las cavidades internas del paciente sin tener que realizar una operación Ademas la incorporación de la fibra óptica ha permitido mejorar la calidad de la imagen, facilitando mucho la diagnosis. Diversos aparatos como laringoscopios, rectoscopios, broncoscopios, vaginoscopios gastroscopios y laparoscopios, incluyen ya esta tecnología.

Los fibroscopios realizados con ayuda de las técnicas opticoelectrónicas cuentan con un extremo fijo o adaptable para la inserción de agujas, pinzas para toma de muestras, electrodos de cauterización, tubos para la introducción de anestésicos, evacuación de líquidos, etc. Constan de 2 canales, uno para la iluminación del interior del cuerpo y el otro para la motorización

2 médicos examinando a un paciente con un fibroscopio

Los campos generales de empleo en medicina son:

- Diagnóstico: complementa a la radiología, al proporcionar visiones cercanas y amplificadas de puntos concretos y permitir la toma de muestras. El fibroscopio es particularmente útil para la detección de cánceres y úlceras en estado inicial que no son visibles a través de rayos X.

- Terapéutico: permiten la actuación quirúrgica en vías biliares para eliminar cálculos, extraer cuerpos extraños, etc.

- Posoperatorio: observación directa y prácticamente inmediata a la operación de las zonas afectadas.

Aunque no es técnicamente una aplicación a la medicina, gracias a la velocidad de la fibra óptica y a su ancho de banda se pueden realizar operaciones a distancia, incluso entre continentes. Esto permite ahorrarse los traslados, que pueden ser costosos y peligrosos para los enfermos.

Arqueología

Los usos de la fibra óptica en la arqueología se asemejan a los de la medicina, gracias a los aparatos de fibra óptica los arqueólogos pueden visualizar zonas que de otros modos serian inaccesibles o en las que existe un peligro de derrumbamiento.

SensoresLos sensores que funcionan con electricidad plantean problemas cuando operan en ambientes donde existen tensiones elevadas y campos magnéticos fuertes, ambos interfieren con sus señales y pueden dar lecturas falsas. Los sensores de fibra óptica no plantean esos problemas por lo que son mucho mejores en sitios con estas características, además son más rápidos, aunque más caros.

Estos sensores tienen también la virtud de ser tener una gran precisión, algunos tipos de sensores pueden ser:

Giroscopios

Acelerometros

Medidores de presión y temperatura

Sensores de campos eléctrico y magnético

Sensores acústicos

Sensor de fibra óptica

Aplicaciones Militares

La fibra óptica tiene numerosas ventajas en el ámbito militar. En primer lugar, las transmisiones por fibra óptica son mucho mas seguras que las transmisiones por radio o por cable eléctrico Las señales de radio pueden ser captadas por cualquiera con una antena adecuada, lo que obliga a crear complejas codificaciones. Un cable eléctrico puede ser “pinchado”, de modo que también es necesaria una compleja codificación de los datos. La fibra óptica, por el contrario, es prácticamente imposible de “pinchar”. Ademas, las ondas de radio y las transmisiones eléctricas pueden ser detectadas con sensores, cosa que no sucede con las transmisiones usando fibra óptica

Las fibras ópticas también juegan un papel importante en la logística militar, su peso es mucho menor que los cables eléctricos, lo cual supone un gran ahorro en los costes de transporte. Ademas, los cables de fibra son muy resistentes frente a las inclemencias ambientales, por lo que pueden instalarse estaciones de detección a grandes distancias de un campamento con seguridad.

Las fibras ópticas son muy poco vulnerables a las interferencias por radiación nuclear, ya que no la transmiten y se degradan poco en presencia de esta.

Como ya se ha mencionado anteriormente, los sensores de fibra óptica son mucho mas precisos, lo cual es especialmente importante en las aplicaciones militares, especialmente en el lanzamiento de misiles.

Factores muy importantes a considerar en el uso de estos sistemas en el campo militar es el de la sencillez, fiabilidad y duración de los componentes de intemperie, tales como los conectores.

Iluminación

La fibra óptica transporta luz, esta suele usarse para transmitir información pero también para llevar las luz a sitios de acceso difícil o que planteen riesgo para las personas, como zonas contaminadas, con líquidos volátiles, zonas con riesgo de incendio, minas…

El uso de la fibra óptica se esta extendiendo a las carreteras, para iluminar zonas en las que se suelen producir accidentes nocturnos.

Una característica muy importante de la fibra óptica es que puede filtrar la luz ultravioleta, dicha característica es muy importante en los museos, ya que evita que las pinturas se deterioren.

Por ultimo, el uso de la fibra óptica como elemento decorativos esta extendiendo, tanto en espectáculos, en discotecas, en exteriores y en el hogar.

Telecomunicaciones

Un sistema de comunicaciones ópticas es una forma de transmitir información cuyo soporte básico es la luz., Gracias a su ancho de banda, velocidad y fiabilidad se ha aplicado a muchas áreas de las telecomunicaciones. La información viaja en forma de luz a lo largo de dicho sistema. Hoy en día, se sabe que la forma más eficiente de que la luz viaje desde un punto hasta otro es mediante la fibra óptica.

Internet

Una de las mayores complicaciones de la conexión a Internet mediante el cable eléctrico era su baja velocidad, la fibra óptica es mucho más rápida que el cable coaxial, lo cual mejora la experiencia del usuario. En España las operadoras ofrecen hasta 100 Mb de descarga por segundo, muy superior a lo que se podía ofrecer con una conexión coaxial. Otro problema que soluciona el uso de fibra óptica son las caídas de la red que experimentaba la conexión eléctrica, las cuales podían ser desde molestas a criticas.

Nos permite trabajar con gran rapidez en entornos multimedia, tales como videos, sonidos, etc. Por ello las líneas telefónicas no son la única vía hacia el ciberespacio. Recientemente un servicio permite conectarse a Internet a través de la fibra óptica. 

Redes

La fibra óptica ha ganado gran importancias en el campo de las redes de área local. Al contrario que las comunicaciones de larga distancia, estos sistemas conectan a una serie de abonados locales con equipos centralizados como ordenadores (computadoras) o impresoras. Este sistema aumenta el rendimiento de los equipos y permite fácilmente la incorporación a la red de

nuevos usuarios. El desarrollo de nuevos componentes electroópticos y de óptica integrada aumentará aún más la capacidad de los sistemas de fibra. 

Las computadoras de una red de área local están separadas por distancias de hasta unos pocos kilómetros, y suelen usarse en oficinas o campus universitarios. Una LAN (redes locales de información) permite la transferencia rápida y eficaz de información en el seno de un grupo de usuarios y reduce los costes de explotación. 

Otros recursos informáticos conectados son las redes de área amplia (WAN, Wide Area Network) o las centralitas particulares (PBX). Las WAN son similares a las LAN, pero conectan entre sí ordenadores separados por distancias mayores, situados en distintos lugares de un país o en diferentes países; emplean equipo físico especializado y costoso y arriendan los servicios de comunicaciones. 

Telefonía

La fibra óptica está muy extendida en la telefonía Lo cierto es que su uso generalizado es debido a que comparte canal con la conexión de Internet No obstante ofrece numerosas ventajas como la no presencia de interferencias, el que no se pueda pinchar la línea, más nitidez y mejor fluidez en la comunicación

El hecho de compartir canal con Internet abarata los costes ya que solo hay que tender un cable y no dos.

Otras Aplicaciones

La fibra óptica permite acceder a una infinidad de servicios referente a las telecomunicaciones tales como:

Televisión: Recepción de una gran número de canales con distintas opciones de compra. Paquete básico, canales premium, vídeo bajo demanda, pago por visión ... una oferta amplísima compuesta por canales informativos, musicales, espectáculos, deportivos, documentales, infantiles...

Banco en Casa: Realización de cualquier tipo de transacción bancaria, desde movimientos entre cuentas, contratación de un depósito o la cancelación y cambio de entidad.

Telecompra: Tendrá acceso directo a anuncios por palabras con opción a compra, hasta navegar por un centro comercial con la posibilidad de adquirir el objeto que más desee.

Telemedida: La fibra óptica permite recoger información sobre medidas de servicios como el agua, el gas o la electricidad que, posteriormente serán enviados a las empresas correspondientes que nos pasarán la factura de acuerdo con lo consumido.

Web TV: Será uno de los mejores ejemplos de la interactividad que permite la fibra óptica. Facilitará el acceso a información sobre restaurantes, comercios, eventos, espectáculos...

Radio Digital: Canales temáticos para todos los gustos musicales, pero con la mejor calidad de sonido.

Transportes

Las especiales características de la fibra óptica han suscitado su interés en aplicaciones a otros sectores de actividad con exigencias especiales en materia de comunicaciones; un ejemplo típico es el sector de los transportes ferroviarios y metropolitanos.

Las instalaciones de telecomunicación de interés en estos sectores pueden subdividirse en:

Redes de telecomunicación (telefonía y transmisión de datos). Sistemas punto a punto - transmisión de video. Instalaciones de control y adquisición de datos. Instalaciones de mando y señalización.

Pueden encontrarse otras aplicaciones interesantes de la fibra óptica a bordo de vehículos, especialmente en el sector del automóvil, donde hace años que existen usos especiales. Esta aplicación en particular, ha encontrado una difusión tan amplia que en la actualidad cada vehículo tiene en promedio dos metros de haz de fibras ópticas.

Además, también han adquirido una severa importancia en los transportes aéreos, debido a su ligereza y a su resistencia a condiciones climáticas adversas.

Normatividad

La fibra óptica al igual que otros medios de transmisiones de datos esta normalizado por varios organismos de control de las normas físicas, características y estándares de instalaciones.

La Asociación de Industrias Electrónicas (EIA, Electronic Industries Alliance) y la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones (TIA, Telecommunications Industry Association) son asociaciones de comercio que desarrollan y publican juntas una serie de estándares que abarcan el cableado estructurado de voz y datos para las LAN. Estos estándares de la industria evolucionaron después de la desregulación de la industria telefónica de los EE.UU. en 1984, que transfirió la responsabilidad del cableado de las instalaciones al dueño del edificio. Antes de eso, AT&T utilizaba cables y sistemas propietarios.

Aunque hay muchos estándares y suplementos, los siguientes son los que los instaladores de cableado utilizan con más frecuencia:

TIA/EIA-568-A es el Estándar de Edificios Comerciales para Cableado de Telecomunicaciones. Este estándar especifica los requisitos mínimos de cableado para telecomunicaciones, la topología recomendada y los límites de distancia, las especificaciones sobre el rendimiento de los aparatos de conexión y medios, y los conectores y asignaciones de pin. Existen varios suplementos que cubren algunos de los medios de cobre más nuevos y rápidos. Este estándar ha sido reemplazado por TIA/EIA-568-B.

TIA/EIA-568-B es el Estándar de Cableado. Este estándar especifica los requisitos de componentes y de transmisión según los medios. TIA/EIA-568-B.1 especifica un sistema de cableado de telecomunicaciones genérico para edificios comerciales que soporta un entorno de varios productos y proveedores. TIA/EIA-568-B.1.1 es una enmienda que se aplica al radio de curvatura de los cables de conexión (UTP, unshielded twisted-pair) de 4 pares y par trenzado apantallado (ScTP, screened twisted-pair) de 4 pares. TIA/EIA-568-B.2 especifica los componentes de cableado, de transmisión, los modelos de sistemas y los procedimientos de medición necesarios para la verificación del cableado de par trenzado. TIA/EIA-568-B.3 especifica los componentes y requisitos de transmisión para un sistema de cableado de fibra óptica.

TIA/EIA-569-A es el Estándar de Edificios Comerciales para Recorridos y Espacios de Telecomunicaciones. El estándar especifica las prácticas de diseño y construcción dentro de los edificios, y entre ellos, que admiten equipos y medios de telecomunicaciones. Los estándares específicos se dan para salas o áreas y recorridos en los que se instalan equipos y medios de telecomunicaciones.

TIA/EIA-570-A es el estándar de cableado para telecomunicaciones residenciales y comerciales menores. Las especificaciones de infraestructura de cableado dentro de este estándar incluyen soporte para seguridad, audio, televisión, sensores, alarmas e intercomunicadores. El estándar se debe implementar en construcciones nuevas, extensiones y remodelaciones de edificios de uno o de varios inquilinos.

TIA/EIA-606 es el Estándar de Administración para la Infraestructura de Telecomunicaciones de Edificios Comerciales e incluye estándares para

la rotulación del cableado. El estándar especifica que cada unidad de conexión de hardware debe tener una identificación exclusiva. El identificador debe estar marcado en cada unidad de conexión de hardware o en su etiqueta. Cuando se utilizan identificadores en áreas de trabajo, la conexión de estaciones deben tener una etiqueta en la placa, en el bastidor o en el conector propiamente dicho. Todas las etiquetas deben cumplir los requisitos de legibilidad, protección contra el deterioro y adhesión especificados en el estándar UL969.

TIA/EIA-607 es el estándar de Requisitos de Conexión a Tierra y Conexión de Telecomunicaciones para Edificios Comerciales que admite un entorno de varios proveedores y productos, así como las prácticas de conexión a tierra para distintos sistemas que pueden instalarse en las instalaciones del cliente. El estándar especifica los puntos exactos de interfaz entre los sistemas de conexión a tierra del edificio y la configuración de la conexión a tierra de los equipos de telecomunicaciones, y determina las configuraciones de conexión a tierra del edificio necesarias para admitir estos equipos.

Existen muchos otros estándares en la familia ANSI/TIA/EIA:

ANSI/TIA/EIA-526, ANSI/TIA/EIA-526-7 y ANSI/TIA/EIA-526-14 presentan un método estandarizado de probar cables de fibra óptica. TIA/EIA-526-7 incluye la medición de la pérdida de potencia óptica en plantas instaladas de cables de fibra óptica monomodo. TIA/EIA-526-14A incluye la medición de la pérdida de potencia óptica en plantas instaladas de cables de fibra óptica multimodo.

ANSI/TIA/EIA-598 describe el sistema de código de colores utilizado en cables de fibra óptica grandes (hasta de un par de docenas de fibras). 

ESTANDAR ANSI/TIA/EIA-568-B.3-1

Aunque ya hace varios años que 10 GBE es soportado por fibra óptica, parece que sabemos muy poco al respecto, a pesar de que se cuenta con el estándar IEEE 802.3ae por el lado del equipamiento activo y con el estándar ANSI/TIA/EIA-568-B.3-1 por el lado de la infraestructura pasiva de telecomunicaciones. Conozcamos un poco acerca de ambos estándares.

ESTANDAR IEEE 802.3ae

Publicado en el 2002, este estándar especifica 10 Gigabit Ethernet a través del uso de la Subcapa de Control de Acceso al Medio (MAC) IEEE 802.3, por medio de Acceso Múltiple con Detección de Portadora y Detección de Colisiones (CSMA/CD), conectada a través de una Interfaz Independiente del Medio Físico de 10 Gbps (XGMII) a una entidad de capa física tal como 10GBASE-SR, 10GBASE-LX4, 10GBASE-LR, 10G BASE-ER, 10GBASE-SW y 10GBASE-EW, permitiendo 10 Gbps hasta 40 km y garantizando una Tasa de Bits Errados (BER) de 10-12. Su operación es en modo full dúplex y se encuentra especificada para operar sobre fibra óptica.

10GBASE-R es la implementación más común de 10GBE y utiliza el método de codificación 64B/66B, en el cual 8 octetos de datos se codifican en blocks de 66 bits, los cuales son transferidos en forma serial al medio físico a una velocidad de 10 Gbps. 10GBASE-W es una opción que, mediante el encapsulamiento de las tramas 10GBASE-R en tramas compatibles con SONET y SDH, permite la conexión a la WAN.

Por su parte, 10GBASE-LX4 utiliza el método de codificación 8B/10B, dividiendo las tramas de datos de 32 bits y 4 bits de control en 4 grupos de 10 bits que se transmiten en forma simultánea e independiente, cada uno a una velocidad de 2,5 Gbps, mediante Multiplexación por División de Largo de Onda (Wavelength-Division Multiplexed-Lane, WDM).

Las letras "S", "L" y "E" hacen referencia al largo de onda de operación

S=Short Wavelength – 850 nm

L=Long Wavelength – 1300/1310 nm

E=Extra Long Wavelength – 1550 nm).

Cabe destacar que en ninguno de estos casos se hace referencia a un tipo de fibra óptica específica.

ESTANDAR ANSI/TIA/EIA-568-B.3

Publicado en el 2000, el estándar ANSI/TIA/EIA-568-B.3 indica los requerimientos mínimos para componentes de fibra óptica utilizados en el cableado en ambientes de edificio, tales como cables, conectores, hardware de conexión, patch cords e instrumentos de prueba, y establece los tipos de fibra óptica reconocidos, los que pueden ser fibra óptica multimodo de 62.5/125 &µm y 50/125 &µm, y monomodo. Se especifica un ancho de banda de 160/500 MHz. Km para la fibra de 62.5/125 &µm y de 500/500 MHz. Km para la fibra de 50/125 &µm, y atenuación de 3.5/1.5 dB/Km para los largos de onda de 850/1300 nm en ambos casos respectivamente.

ANEXO ANSI/TIA/EIA-568-B.3-1

Publicado en el 2002, este anexo entrega especificaciones adicionales para la fibra óptica de 50/125 &µm para proveer la capacidad de soportar transmisión serial a 10 Gbps mediante tecnología VCSEL a 850 nm hasta una distancia de 300 m, máxima distancia establecida por el estándar para el backbone interior.

A este tipo de fibra se le conoce como fibra óptica optimizada para láser, o por la clasificación OM3.

La fibra de 50/125 &µm OM3 está especificada para un ancho de banda de 1500/500 MHz•Km y atenuación de 3.5/1.5 dB/Km @ 850/1300 nm. Cabe destacar que este ancho de banda corresponde al determinado mediante el Método de Medición de Ancho de Banda por Lanzamiento Saturado de Modos (Overfilled Launch Bandwidth – OFL), sin embargo, la forma correcta de medir el desempeño de una fibra de 50/125 &µm mejorada para Láser es a través del Método de Medición de Ancho de Banda Efectivo por Lanzamiento de Láser (Effective Laser Launch Bandwidth – EFL), mediante el cual la fibra se certifica para un ancho de banda efectivo de 2000/500 MHz•Km, extendiéndose así la máxima distancia alcanzable para la aplicación10GBE Finalmente, dependiendo de las distancias que se desee alcanzar será la aplicación que se deberá escoger. Por lo general, esta decisión se basa en el costo de la aplicación, la infraestructura de cableado disponible y las proyecciones de crecimiento y migración futuras.

Hace la referencia la norma ANSI/TIA/EIA 598-A OPTICAL FIBER CABLE COLOR CODING. En ella habla que se tiene que agrupar las fibras, cada grupo será compuerta por 2, 4, 6 hasta 12 fibrasópticas. Además menciona los 12 colores:

1AZUL 7 ROJO

2 NARANJA 8 NEGRO3 VERDE 9 AMARILLO4 CAFE 10 MORADO5 GRIS 11 ROSA6 BLANCO 12 AGUA

Cuando el primer grupo ya sea utilizado por completo, se creará otro grupo teniendo en cuenta la clasificación según la norma: Grupo 1 Azul y sus 12 colores Grupo 2 Naranja y sus 12 colores Grupo 3 Verde y sus 12 colores Grupo 4 Café y sus 12 colores Grupo 5 Gris y sus 12 colores Grupo 6 Blanco y sus 12 colores Grupo 7 Rojo y sus 12 colores Grupo 8 Negro y sus 12 colores Grupo 9 Amarillo y sus 12 colores Grupo 10 Morado y sus 12 colores Grupo 11 Rosa y sus 12 colores Grupo 12 Aqua y sus 12 colores De esta manera podemos tener desde 2 fibras hasta 144 fibras en un solo cable.