Medios de Transmisión

Transcripción

1 39 Medios de Trasmisió 3. Fibra Optica La fibra óptica trasporta iformació e forma de u haz de luz que fluctúa e su itesidad. Luz es ua oda electromagética que se propaga a ua frecuecia mayor que la que ecotramos e los cables, ya sea twisted pair o cable coaxial. Como la frecuecia es mayor, la fibra óptica cueta co u mayor acho de bada que el cable coaxial. Otra vetaja de la fibra óptica es que es imue al crosstalk de señales eléctricas y a la iterferecia de señales eléctricas. Por eso es que se usa a lo largo de líeas de trasmisió de alto voltaje si peligro de que le afecte la iterferecia. Fibra óptica tambié se impoe e ambietes de alta seguridad pues es muy difícil hacer u tap a ua fibra e uso y que el usuario pricipal o lo ote. U cable de fibra óptica está hecho de cristal o plástico y puede operar a uas velocidades de trasmisió muy por ecima de las permitidas e u cable coaxial. Como la data es trasmitida por u haz de luz, es ecesario realizar la coversió de óptica a electróica y viceversa.

2 40 Medios de Trasmisió LED o laser photodiode trasmisor fibra receiver U LED o u laser hace la coversió electrico óptico. U photodiode hace la coversió óptico eléctrico.

3 41 Fibra Optica Ref. Practical Data Commuicatios by Roger L. Freema, Wiley, 001, ISBN Ua fibra óptica es ua guía de oda circular muy fia, como del grosor de u cabello humao. Geeralmete está hecha de cristal o de plástico, auque tambié se está utilizado otros materiales co propiedades de reflejar la luz. Vetajas de la fibra óptica: 1. Acho de bada: Ua fibra óptica tiee ua bada de operació de etre 1550 a 1635 m de largo de oda. Como c = 3 x 10 8 m/sec = f esto equivale a u acho de bada de 10 T Hz. Si cosideramos que el espectro de radio tiee uos 100 GHz de acho de bada, etoces ua fibra óptica tiee, e pricipio, la capacidad de trasportar 100 espectros completos de radio.. La fibra óptica es liviaa y pequeña e espesor.

4 4 3. Distacia etre repetidores: Todo proveedor de servicios de telecomuicacioes desea cotar co el meor úmero posible de repetidores. Cada repetidor cuesta diero. Además, cada repetidor requiere de servicios de istalació y mateimieto que cuesta diero. Uo de los mayores problemas que efreta la trasmisió digital es la acumulació de jitter, el cual si llega a ciertos iveles aumeta el BER, y hasta puede ocasioar reframes. La acumulació de jitter es fució del úmero de repetidores coectados e serie (tadem) e u sistema de telecomuicacioes digital. U sistema de fibra óptica requiere como ua cetésima parte del total de repetidores e serie que requeriría u sistema de cable coaxial. Al teer meos repetidores se reduce los costos, se reduce la acumulaciód de jitter, y se mejora la calidad del servicio. 4. Electromagetic compatibility (EMC): Los sistemas de fibra óptica i irradia RF i so afectados por el RF. Es por esto que es comú que las compañías de electricidad utilize sistemas de fibra óptica para trasmitir telemetría y/o señalizació para cotrolar su red. Muchas veces la fibra óptica es istalada e los mismos postes de alta tesió.

5 43 5. Crosstalk: E los cables metálicos es comú el crosstalk el cual es causado por la iducció de voltajes. Las fibras ópticas o tiee este problema. 6. Temperatura y humedad Uo de los mayores eemigos de la plata extera basada e cables metálicos es el agua y la humedad que se les cuela, afectado así su respuesta e frecuecia. Las fibras ópticas o tiee este problema. 7. Costo Fibra óptica cotiúa abaratádose. Prueba de ello es el creciete éfasis e sistemas de NGDLC (ext geeratio digital loop carrier). 8. Asigació del espectro y licecias para trasmitir: Los sistemas de microodas requiere de licecias de la FCC para poder trasmitir legalmete, y ua cuidadosa asigació de frecuecias. Los sistemas de fibra óptica o requiere de licecia algua. Composició de la fibra óptica: La siguiete figura muestra la composició típica de la fibra óptica.

6 44 Ua fibra óptica se compoe de u core cetral cilídrico co ídice de refracció 1 y u claddig cocétrico co ídice de refracció, dode < 1. Ua capa de plástico cubre el claddig. Esta capa de plástico e realidad o tiee igú efecto sobre la propagació de la luz. Secillamete se utiliza para proteger la fibra y para darle rigidez mecáica. La fibra actúa como ua guía de odas circular e dode la luz se propaga a través del core. Como el claddig tiee u meor ídice de refracció que el core, la luz se refleja e su totalidad hacia el core y o peetra el claddig. La ley de Sell es el pricipio físico que permite el fucioamieto de la fibra óptica. Cosideremos el iterfase etre el core y el claddig:

7 45 Caso A: El águlo de icidecia 1 es meor que el que el águlo crítico c. ormal claddig core 1 icidete reflejado > 1 c refractado E este caso parte de la oda se refleja hacia el core y parte se refracta hacia el claddig, apartádose de la ormal (i.e. > 1 ) Caso B: El águlo de icidecia 1 es igual al águlo crítico c. ormal claddig core 1 icidete reflejado > 1 c refractado El refractado se propaga e forma horizotal.

8 46 Caso C: El águlo de icidecia 1 es mayor que el águlo crítico c. ormal claddig core 1 icidete > 1 > c No hay refractado. reflejado No hay refractado. Ocurre reflexió itera total. Segú la ley de Sell, 1 si 1 = si Cuado el águlo de icidecia es igual al águlo crítico, 1 = c y = 90 grados Por lo tato, si c = / 1 Resumamos los resultados de la ley de Sell:

9 47 Cuado el águlo de icidecia es meor que el águlo crítico, casi toda la eergía del haz de luz icidete se escapa a través del claddig. E cambio, cuado el águlo de icidecia excede el águlo crítico, ocurre reflexió total itera y el haz se propaga a lo largo de la fibra óptica. Este resultado tiee importates repercusioes e la forma que se acopla la salida del trasmisor (i.e. u LED o u laser) a la fibra óptica. Sólamete aquellos s de luz que se ecuetre detro de u coo de aceptació podrá propagarse a lo largo de la fibra óptica. El águlo de aceptació A es el águlo máximo medido co respecto al eje de la fibra que permite que todo que etre a la fibra experimete total reflexió itera. Como ua medida para cuatificar el coo de aceptació o cuáta luz es capaz de trasportar la fibra óptica, se ha defiido el umerical aperture (NA) = si A

10 48 Cómo se relacioa el umerical aperture co los ídices de refracció del core y del claddig? Para compreder dicha relació teemos que cosiderar dos iterfases: del aire al core, y del core al claddig. aire A core = 90 grados claddig eje de la fibra Llamemos 0 al ídice de refracció del aire, y cuyo valor es 1. Aplicado la Ley de Sell al primer iterfase de aire al core obteemos Simplicado, obteemos 0 si A = 1 si 1 si A = 1 si 1 NA = 1 si 1

11 49 Apliquemos ahora la ley de Sell al segudo iterfase del core al claddig. 1 si( 90-1 ) = si = si 90 o = 1 cos 1 = cos 1 = / 1 cos 1 = ( / 1 ) 1 - cos 1 = 1 - ( / 1 ) si 1 = 1 - ( / 1 ) si 1 = 1 - ( / 1 ) si 1 = ( 1 - ) / 1 NA = 1 si 1 = 1 -