INTRODUCCION INTRODUCCION COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 1

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1 INTRODUCCION COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 1

2 RESEÑA HISTORICA 1609 Italia Telescopio de Galileo 1626 Holanda Ley de Snell 1790 Francia Sistema Telegráfico óptico (Chappe) 1854 Inglaterra Guiado de la luz por un chorro de agua (efecto Tymdall) 1873 Inglaterra Predicción de las ondas electromagnéticas (Maxwell) 1880 EUA Transmisión de la voz mediante luz (Bell) 1888 Alemania Verificación de existencia de ondas electromag (Hertz) 1897 Inglaterra Análisis de una guía de onda 1899 Italia Comunicación por radio 1902 Italia Invención del detector de radio (Marconi) 1910 Alemania Análisis de una guíaonda dieléctrica 1930 Alemania Experimentos con fibras de sílice 1951 Inglaterra Transmisión de imágenes con fibras ópticas 1958 EUA Experimentos de guiado mediante lentes 1958 Inglaterra Fibra óptica con cobertura (Kapani) 1960 EUA Láser de rubí y He-Ne 1961 EUA Análisis de modos de una fibra óptica 1962 EUA Láser semiconductor 1964 EUA Guiado de luz con lentes periódicos 1966 Inglaterra Sugerencia del uso de fibras ópticas para telecomunicaciones (Kao) 1969 Japón Guíaonda óptica de índice gradual 1970 EUA Fibras con atenuación de 20 db/km (Corning Glass) 1972 Australia Fibras con núcleo líquido 1972 Inglaterra Ancho de banda de 1 Ghz a más de 1 Km 1975 Inglaterra Predicción de la posibilidad de dispersión cromática nula a 1.3 µm 1976 Japón Atenuación de 0.47 db/km a 1.3 µm 1978 Inglaterra Dispersión de primer orden nula en fibras monomodo 1979 Japón Transmisión por fibras a más de 100 Km 1980 EUA Demostración propagación de solitones en fibras 1981 Inglaterra Dispersión de menos de 4 ps/km en fibras monomodo 1982 EUA Atenuación de 0.16 db/km 1987 EUA/UK Aplificador óptico 1992 EUA Transmisión a Km y 10 Gb/s usando solitones y amplificadores ópticos COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 2

3 DIAGNOSTICO DE LA TECNOLOGIA OPTICA VENTAJAS: ATENUACION Se cuentan con fibras comerciales con atenuaciones tan bajas como 1.5 db/km a 850 nm, 0.7 db/km a 1300 nm y 0.3 a 1500 nm; logrando mayor separación entre repetidores: 200 Km a 90 Mb/s y más de 160 Km a 480 Mb/s. CAPACIDAD DE TRANSMISION En sistemas optimados se espera lograr capacidades de 1000 Gb/s. Ya en 1985 NTT había logrado con fibra monomodo, mod FSK y detección coherente 400 Mb/s a 251 Km (en laboratorio). AT&T en 1996 con detección coherente 5.2Gb/s a 80 Km. CAPACIDAD DEL CANAL Posibilidad de utilizar Multiplexaje por División de longitud de onda (WDM), posibilidad de establecer enlaces full-duplex con una sola fibra. POTENCIAL DE MODERNIZACION Una vez instalada la fibra, se pueden modernizar transmisores y receptores SEGURIDAD Menos susceptibles a intersecciones no autorizadas de la transmisión sin alterar los parámetros de transmisión TAMAÑO Cables de 10 o 12 fibras poseen el diámetro de un cable coaxial RG-214, lo que posibilita reutilizar ducteria PESO Un cable con 2 fibras y con refuerzos y protecciones puede pesar 13 Kg/Km RESISTENCIA MECANICA Las fibras de sílice pura son más resistentes que el acero: N/m 2 INMUNIDAD A INTERFERENCIA Y DIAFONIA La luz esta confinada totalmente a la fibra por el recubrimiento opaco, eliminando el acoplamiento con otras fibras y por otra parte los campos electromagnéticos no la perturban. COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 3

4 DIAGNOSTICO DE LA TECNOLOGIA OPTICA Monomodo Fibra Multimodo Indice Gradual Pares metálicos 0,5 mm Coaxial 4,4 mm Coaxial 9,5 mm Fibra Multimodo Salto de Indice Atenuación (db/km) Frecuencia (MHz.) Constantes de Atenuación para diferentes tipos de Cables COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 4

5 DIAGNOSTICO DE LA TECNOLOGIA OPTICA INMUNIDAD A DESCARGAS ELECTRICAS INMUNIDAD A CORTOCIRCUITOS FLEXIBILIDAD AISLAMIENTO ELECTRICO El transmisor está aislado eléctricamente del receptor, no se requieren tierras comunes. hecho de mucha utilidad en equipos médicos. RESISTENCIA A LA CORROSION RESISTENCIA A LA TEMPERATURA Tanto la fibra como los conductores están recubiertos por polímeros (algunos inflamables), sin embargo ante un incendio no existe posibilidad de cortocircuito, pudiendo seguir operando sin recubrimiento. REPARACION SIN INTERRUPCION Las fibras pueden ser unidas y manejadas sin apagar el transmisor o el receptor. ECONOMIA La fibra es mucho más económica que los cables metálicos a partir de un punto de quiebre el cual se acorta cada vez más. 100 Costo relativo x Circuito x Km 10 2 Mb/s 8 Mb/s 34 Mb/s 140 Mb/s Estudio Kao & Collier 565 Mb/s Cable metálico K 10K Circuitos x Sistema Costos relativos para 5 Km. de red local COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 5

6 DIAGNOSTICO DE LA TECNOLOGIA OPTICA DESVENTAJAS: NO LLEVA CORRIENTE ELECTRICA Dado su carácter dieléctrico no puede transportar energía eléctrica para alimentar repetidores, en caso que sea necesario los miembros de fuerza del cable pueden ser utilizados. MATERIALES DE ALTA PUREZA Si bien los materiales que constituyen las fibras son muy abundantes y baratos, ellos deben purificados intensamente para poder elaborar las fibras ópticas. MANIPULACION dado su diámetro tan pequeño, las uniones y los conectores significan una dificultad seria. VULNERABILIDAD A RADIACION La atenuación de las fibras ópticas de vidrio y sílice aumenta notablemente con la radiación nuclear (como rayos gamma y neutrones), las fibras puras son menos vulnerables que las dopadas y las de plástico lo son aún menos. La presencia de fósforo aumenta la sensibilidad a la radiación, en especial a 1300 nm y 1550 nm VULNERABILIDAD AL HIDROGENO Debido a sus pequeñas dimensiones moleculares, el hidrógeno se difunde con gran rapidez a través de todos los materiales conocidos y, especialmente en el vidrio. Así cuando una fibra esta expuesta a una atmósfera de hidrógeno, éste se difunde en su estructura molecular causando aumento de la atenuación (por moléculas de Hidrógeno e iones OH) COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 6

7 EVOLUCION DE LA TECNOLOGIA OPTICA GENERACIONES EN SISTEMAS DE FIBRA OPTICA: 1.-Enlaces Digitales punto a punto Mb/s Fuentes de luz de AsGa y detectores de silicio Fibras Multimodo 810 a 900nm, atenuación de 4-6 db/km Repetidores cada 5-10 Km /Equipos telefónicos 2.-Fuentes de luz y detectores de InP Fibra multimodo, 1300 nm; atenuación de 1 db/km Inicia en 1980, muchos sistemas 3.-Láser multifrecuencia Fibra monomodo (menor dispersión), 1300 nm; atenuación de <1dB/Km Repetidores cada 40 Km, BER Láser de una frecuencia Fibra monomodo, 1550 nm; atenuación de 0.21 db/km Repetidores cada 130 Km, BER 10-9 Inicio en Sistemas con Heterodinaje y Modulación coherente Amplificadores ópticos Velocidades de 2.4 Gb/s con repetidores cada 200 Km ra Gen da Gen. 3ra Gen. 4ta Gen. 5ta Gen Velocidad Transmision (Mb/s) Las 5 Generaciones de Fibra COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 7

8 SISTEMAS DE COMUNICACIONES OPTICOS Equipo Conector terminal Repetidor LED o LASER PIN o APD Señal digital o analógica Circuito excitador Amplificador regenerador LED o LASER Circuito excitador Fibra Equipo terminal PIN o APD Señal digital o analógica Amplificador regenerador Diagrama de Bloques de un Sistema de Comunicación Optico COMUNICACIONES OPTICAS; UCV 8