La fibra óptica proporciona un servicio de voz, datos y vídeo mucho más rápido y confiable que el internet de cable o DSL, pero también tiene otras ventajas importantes, como la ausencia de embotellamiento y una mejor calidad de imagen de televisión.
Existen 3 tipos de internet por cable de fibra óptica, donde la velocidad de internet de fibra óptica entregada por cada uno depende en gran medida de qué tan lejos viajan las fibras hasta tu módem.
FTTH o FTTP: "Fibra hasta el hogar" o "Instalaciones". Esta es la conexión de fibra óptica más rápida y confiable porque las fibras llegan directamente a tu puerta.
FTTC: "Fibra hasta la acera". Esto lleva la fibra al poste de electricidad fuera de tu casa, pero utiliza un cable coaxial desde allí. La corta longitud del cable de cobre crea un cuello de botella.
FTTN: "Fibra al nodo" o "Vecindario". La fibra óptica llega a una milla de tu casa. Un viaje más largo a través de cables metálicos hace que esta sea la más lenta de las tres opciones.
Otras ventajas de la fibra óptica son las siguientes.
Tamaño y peso: Un cable de fibra óptica tiene un diámetro mucho más pequeño y es más ligero que un cable de cobre de capacidad similar. Esto la hace fácil de instalar, especialmente en ubicaciones donde ya existen cables (tales como dos tubos ascendentes de los edificios) y el espacio es escaso. Interferencia eléctrica: La fibra óptica no se ve afectada por la interferencia electromagnética (EMI) o interferencia de radiofrecuencia (RFI), y no genera interferencia por sí misma. Puede suministrar un camino para una comunicación limpia en el más hostil de los entornos EMI. Las empresas eléctricas utilizan la fibra óptica a lo largo de las líneas de alta tensión para proporcionar una comunicación clara entre sus estaciones de conmutación. La fibra óptica está también libre de conversaciones cruzadas. Incluso si una fibra radiara, no podría ser recapturada por otra fibra óptica
Aislamiento: La fibra óptica es dieléctrica. Las fibras de vidrio eliminan la necesidad de corrientes eléctricas para el camino de la comunicación. Un cable de fibra óptica propiamente dieléctrico no contiene conductores eléctricos y puede suministrar un aislamiento eléctrico normal para multitud de aplicaciones. Puede eliminar la interferencia originada por las corrientes a tierra o por condiciones potencialmente peligrosas, causadas por descargas eléctricas en las líneas de comunicación, como los rayos o las faltas eléctricas. Es un medio intrínsecamente seguro que se utiliza a menudo donde el aislamiento eléctrico es esencial.
Seguridad: La fibra óptica ofrece un alto grado de seguridad. Una fibra óptica no se puede intervenir por medio de mecanismos eléctricos convencionales como conducción superficial o inducción electromagnética, y es muy difícil de pinchar ópticamente. Los rayos luminosos viajan por el centro de la fibra y pocos o ninguno pueden escapar. Incluso si la intervención resultara un éxito, se podría detectar monitorizando la señal óptica recibida al final de la fibra. Las señales de comunicación vía satélite o radio se pueden intervenir fácilmente para su decodificación.
Fiabilidad y mantenimiento: La fibra óptica es un medio constante y no envejece. Los enlaces de fibra óptica bien diseñados son inmunes a condiciones adversas de humedad y temperatura e incluso se pueden utilizar para cables subacuáticos. La fibra óptica tiene también una larga vida de servicio, estimada en más de treinta años para algunos cables. El mantenimiento necesario para un sistema de fibra óptica es menor que el requerido para un sistema convencional, debido a que se utilizan pocos repetidores electrónicos en un enlace de comunicaciones; el cable no tiene cobre que se pueda corroer y causar pérdida de señales o señales intermitentes; además el cable no se ve afectado por cortocircuitos, sobretensiones o electricidad estática.
Versatilidad: Los sistemas de comunicaciones por fibra óptica son los adecuados para la mayoría de los formatos de comunicaciones de datos, voz y vídeo.
Expansión: Los sistemas de fibra óptica bien diseñados se pueden expandir fácilmente. Un sistema diseñado para una transmisión de datos a baja velocidad, por ejemplo, T1 (1,544 Mbps), se puede transformar en un sistema de velocidad más alta, OC-12 (622 Mbps), cambiando la electrónica. El cable de fibra óptica utilizado puede ser el mismo.
Regeneración de la señal: La tecnología presente puede suministrar comunicaciones por fibra óptica más allá de los 70 Km. antes de que se requiera regenerar la señal, la cual puede extenderse a 150 Km. usando amplificadores láser. Futuras tecnologías podrán extender esta distancia a 200 Km. y posiblemente 1.000 Km. El ahorro en el costo de equipamiento del repetidor intermedio, así como su mantenimiento, puede ser sustancial. Los sistemas de cable eléctrico convencional pueden, en contraste, requerir repetidores cada poco kilómetro.
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La fibra óptica es un medio de transmisión de datos de un punto a otro punto mediante impulsos electromagnéticos que viakan a grandes distancias, consiste en un hilo fino de vidrio transparente o materiales plásticos por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir, el haz de luz se propaga por el interior de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total. La fuente de luz puede ser láser o un led. La fibra óptica permite la transmisión de comunicaciones telefónicas, de televisión, etc., a gran velocidad y distancia, sin necesidad de utilizar señales eléctricas.
Las fibras son capaces de enviar la luz en trayectorias no lineales, ya que el material que cubre los filamentos no absorbe la luz emitida y la señal se refleja hasta su destino en zigzag. Pensemos en términos más simples: queremos que la luz de una linterna llegue de la puerta de una habitación hasta la ventana de la pared opuesta. Se apunta la lámpara y listo. ¿Pero qué ocurre si hay un obstáculo en el camino bloqueando la luz? Ésta choca con el obstáculo si la dirigimos de manera recta, así que la solución es la reflexión. Si colocamos un espejo a un lado de la obstrucción y apuntamos la luz, podemos redirigir su trayectoria hacia el objetivo, la luz viaja por la fibra de manera similar.
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La fibra óptica se compone por un hilo flexible tan delgado como un cabello humano y normalmente está hecha de vidrio u otro material dieléctrico (que no conduce cargas eléctricas). Su índice de refracción es alto y es capaz de llevar la luz con bajas atenuaciones incluso cuando se curva el cable. La fibra está constituida por un núcleo y un revestimiento, ambos cilindros concéntricos y con diferente índice de refracción, siendo el del exterior inferior al del interior. La fibra óptica además se cubre externamente con una capa llamada recubrimiento esto dependiendo donde se usará.
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La fibra óptica tiene múltiples beneficios frente al cable convencional pues pesa 8 veces menos que este, es mucho más rápida, por lo que la conexión a Internet es más veloz, es más barata que otros servicios ya que los cables de fibra óptica son menos costosos, más ligeros y más flexibles, tiene un mejor ancho de banda, mejora la calidad del vídeo y audio, en webinar o videollamadas mejora la imagen y sonido, minimiza interferencias electromagnéticas, es más segura y fácil de instalar, puede durar más de 100 años.
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Existen dos tipos de fibra óptica: monomodo y multimodo.
Lafibra óptica monomodo permite propagar un tipo de modo de luz a la vez, donde el cable fibra monomodo tiene normalmente un diámetro de núcleo estrecho de 8 a 10 µm (micrómetros), que puede propagarse a una longitud de onda de entre 1310 nm y 1550 nm, el núcleo de fibra monomodo es pequeño y el impulso de luz único eliminan virtualmente cualquier distorsión que pudiese resultar de la superposición de los impulsos de luz, por lo que la fibra monomodo proporciona una atenuación de la señal menor y velocidades de transmisión más altas que cualquier otro cable de fibra, siendo la fibra óptica monomodo la mejor opción para la transmisión de datos a larga distancia.
La fibra óptica multimodo se utiliza en comunicación en distancias cortas, el cable de fibra óptica multimodo tiene un núcleo más grande, normalmente de 50 o 62,5 micras, que permite la propagación de múltiples modos de luz, lo que permite que más datos transiten simultáneamente a través del núcleo de la fibra multimodo y la distancia máxima de transmisión del cable MMF es de unos 550 m a una velocidad de 10 Gb/s.
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Las diferencias entre fibra monomodo y la fibra multimodo son el diámetro del núcleo de la fibra, la longitud de onda, la fuente de luz y el ancho de banda. El diámetro del núcleo de fibra monomodo es de 9 µm. Y el diámetro del núcleo de fibra multimodo es de 50 µm y 62.5 µm. Cable fibra monomodo funciona en 1310 nm y 1550 nm. Y cable fibra multimodo funciona en 850 nm y 1310. Fibra monomodo es para aplicaciones de larga distancia, mientras que la fibra óptica multimodo está diseñada para aplicaciones de corta distancia.
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Su funcioanmiento es a traves de pulsos de luz, estos pulsos proporcionados mediante un diodo o laser, se transmiten por el interior de los finos hilos de vidrio, y se interpretan como datos. Esta función se debe a que el ángulo de reflexión está por encima del ángulo límite de reflexión total, y que el revestimiento tiene un índice de refracción menor que el del núcleo, lo que evita que el haz de luz salga del hilo.
Al transmitirse luz en lugar de electrididad, la velocidad en la tecnología como en internet es mucho más veloz con mayor ancho de banda.
En cuanto a su instalación la fibra es similar a los cables convencionales, la diferencia es en la converción de luz a electricidad por lo que se necesitan convertidores de medioa que hacen ligeramente cara la instalación, aunque los resultados son superiores a un cable convencional.
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Hoy en día existen diferentes tipos de redes de fibra óptica, pero todas se inician con cables de fibra óptica que se extienden desde el hub de la red hasta la acera de tu hogar, o directamente hasta tu hogar para brindar una conexión a Internet de fibra óptica. El tipo más rápido de red de fibra se denomina fibra óptica hasta el hogar (FTTH) o fibra óptica hasta las instalaciones (FTTP) debido a que se trata de una conexión 100% fibra óptica con cables de fibra óptica instalados en terminales directamente conectados a hogares, edificios y empresas.
También existen las redes de fibra óptica hasta la acera (FTTC) es una conexión de fibra parcial debido a que los cables ópticos se extienden por las aceras de los hogares y las empresas, y los cables de cobre transmiten las señales desde la acera el resto del tramo. La red fibra óptica hasta el edificio (FTTB) se realiza cuando el cable de fibra se extiende hasta un punto en una propiedad compartida y el otro cableado brinda la conexión hasta las oficinas u otros espacios.
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El principal uso de la fibra óptica es el de la transmisión de datos a baja latencia y a muy altas velocidades, y se usa tanto a nivel doméstico para llevar la conexión hasta los routers de nuestras casas, como para conectar diferentes países con cables submarinos.
La tecnología de la fibra óptica ofrece mayores ventajas frente a los cables de cobre, como las altas velocidades y la baja latencia, pudiendo hacer que cada fibra transporte cada segundo decenas de gigabits y haciendo posibles líneas domesticas simétricas de 300, 600 o hasta 1000 megabits por segundo.
La fibra óptica es más pequeña que un hilo de cobre, más segura, al ser las intrusiones muy difíciles de hacer en ese medio y al ser estas fácilmente detectables, mucho más duradera frente a la corrosión o factores externos, y mucho más eficiente a la hora de transmitir la energía, pudiendo acumular distancias de hasta 150 kilómetros sin necesidad de ningún repetidor, haciéndolas perfectas para la comunicación de alta velocidad entre ciudades o países.
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El cable de fibra óptica es un cable para red que contiene hilos de fibra de vidrio dentro de una carcasa aislada, los cables son diseñados para redes de datos y telecomunicaciones de larga distancia y alto rendimiento, proporcionando un mayor ancho de banda y transmiten datos a mayores distancias, que los cables de uso común. Actualmente los sistemas de internet hacen uso de cables de fibra óptica al igual que la televisión por cable y telefonía.
Los cables de fibra óptica ha transformado la conectividad de las telecomunicaciones, por lo que existen dos tipos de cable monomodo y multimodo.
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Ventajas de las Comunicaciones por Fibra óptica
Gran Capacidad: La fibra óptica tiene la capacidad de transmitir grandes cantidades de información. Con la tecnología presente se pueden transmitir 60.000 conversaciones simultáneamente con dos fibras ópticas. Un cable de fibra óptica [2 cm de diámetro exterior (DE)] puede contener hasta 200 fibras ópticas, lo que incrementaría la capacidad del enlace a 6.000.000 de conversaciones. En comparación con las prestaciones de los cables convencionales, un gran cable multipar puede llevar 500 conversaciones, un cable coaxial puede llevar 10.000 conversaciones y un enlace de radio por microondas o satélite puede llevar 2.000 conversaciones.
Tamaño y peso: Un cable de fibra óptica tiene un diámetro mucho más pequeño y es más ligero que un cable de cobre de capacidad similar. Esto la hace fácil de instalar, especialmente en localidades donde ya existen cables (tales como dos tubos ascendentes de los edificios) y el espacio es escaso.
Interferencia eléctrica: La fibra óptica no se ve afectada por la interferencia electromagnética (EMI) o interferencia de radiofrecuencia (RFI), y no genera por sí misma interferencia. Puede suministrar un camino para una comunicación limpia en el más hostil de los entornos EMI. Las empresas eléctricas utilizan la fibra óptica a lo largo de las líneas de alta tensión para proporcionar una comunicación clara entre sus estaciones de conmutación. La fibra óptica está también libre de conversaciones cruzadas. Incluso si una fibra radiara no podría ser recapturada por otra fibra óptica.
Aislamiento: La fibra óptica es un dieléctrico. Las fibras de vidrio eliminan la necesidad de corrientes eléctricas para el camino de la comunicación. Un cable de fibra óptica propiamente dieléctrico no contiene conductores eléctricos y puede suministrar un aislamiento eléctrico normal para multitud de aplicaciones. Puede eliminar la interferencia originada por las corrientes a tierra o por condiciones potencialmente peligrosas causadas por descargas eléctricas en las líneas de comunicación, como los rayos o las faltas eléctricas. Es un medio intrínsecamente seguro que se utiliza a menudo donde el aislamiento donde el aislamiento eléctrico es esencial.
Seguridad: La fibra óptica ofrece un alto grado de seguridad. Una fibra óptica no se puede intervenir por medio de mecanismos eléctricos convencionales como conducción superficial o inducción electromagnética, y es muy difícil de pinchar ópticamente. Los rayos luminosos viajan por el centro de la fibra y pocos o ninguno pueden escapar. Incluso si la intervención resultara un éxito, se podría detectar monitorizando la señal óptica recibida al final de la fibra. Las señales de comunicación vía satélite o radio se pueden intervenir fácilmente para su decodificación.
Fiabilidad y mantenimiento: La fibra óptica es un medio constante y no envejece. Los enlaces de fibra óptica bien diseñados son inmunes a condiciones adversas de humedad y temperatura y se pueden utilizar incluso para cables subacuáticos. La fibra óptica tiene también una larga vida de servicio, estimada en más de treinta años para algunos cables. El mantenimiento que se requiere para un sistema de fibra óptica es menor que el requerido para un sistema convencional, debido a que se requieren pocos repetidores electrónicos en un enlace de comunicaciones; no hay cobre que se pueda corroer en el cable y que pueda causar la pérdida de señales o señales intermitentes; y el cable no se ve afectado por cortocircuitos, sobre tensiones o electricidad estática.
Versatilidad: Los sistemas de comunicaciones fibra óptica son los adecuados para la mayoría de los formatos de comunicaciones de datos, voz y vídeo. Estos sistemas son adecuados para RS2323, RS422, V.35, Ethernet, Arcnet, FDDI, T1, T2, T3, Sonet, 2/4 cable de voz, señal E&M, vídeo compuesto y mucho más.
Expansión: Los sistemas de fibra óptica bien diseñados se pueden expandir fácilmente. Un sistema diseñado para una transmisión de datos a baja velocidad, por ejemplo, T1 (1,544 Mbps), se puede transformar en un sistema de velocidad más alta, OC-12 (622 Mbps), cambiando la electrónica. El cable de fibra óptica utilizado puede ser el mismo.
Regeneración de la señal: La tecnología presente puede suministrar comunicaciones por fibra óptica más allá de los 70 Km. antes de que se requiera regenerar la señal, la cual puede extenderse a 150 Km. usando amplificadores láser. Futuras tecnologías podrán extender esta distancia a 200 Km. y posiblemente 1.000 Km. El ahorro en el costo de equipamiento del repetidor intermedio, así como su mantenimiento, puede ser sustancial. Los sistemas de cable eléctrico convencional pueden, en contraste, requerir repetidores cada poco kilómetro.
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¿Qué es una red de fibra óptica?
En el modelo OSI se permitió simplificar la comunicación entre los programas en diferentes máquinas. Este modelo, de diseño libre y abierto, especifica 7 capas de abstracción que van desde la física hasta el nivel de aplicación. Aunque el modelo OSI original se remonta a 1977, cuando la actual Internet era casi un sueño de ciencia ficción, se destaca su vigencia con escasas modificaciones a lo largo de las décadas.
Existen redes privadas y públicas. Una Intranet es una red privada que utiliza la tecnología creada para Internet: protocolos TCP/IP, siendo lo más importante del sistema. Estas redes suelen limitarse al alcance de una sola entidad, y ofrecen los típicos servicios que se encuentran también en Internet: SMTP, POP3, HTTP, FTP y otros como el chat por IRC. Este tipo de redes es de uso muy común en empresas de gran tamaño, o entidades como podría ser una Universidad, con el fin de optimizar la comunicación entre las diferentes áreas y departamentos de la organización.
Por otro lado, existen redes libres y redes no libres. Las redes libres son conformadas en general por entusiastas del software libre que conectan diferentes nodos entre sí mediante tecnología inalámbrica (WiFi): comparten archivos almacenados en disco y transmiten datos a elevadas velocidades. Por ejemplo, una red libre puede funcionar a 54 MB/s, mientras que, en la actualidad, las redes no libres, como por ejemplo Internet, brindan a los usuarios hogareños 3 MB/s como típico estándar en Europa, siendo menor aún el ancho de banda en América del Sur. Las redes libres son administradas de forma cooperativa y, en general, el acceso es gratuito. El movimiento del software libre, al menos por parte de Free Software Foundation, se propone crear una red de redes libres de alcance mundial, paralela a Internet. El proyecto resulta ambicioso, pero se fundamenta en principios como la ejecución de los contenidos con libre propósito, la copia y distribución no restringida y el libre estudio y modificación de los códigos fuente.
En muchos casos, incluso, se realizan conexiones entre dos o más computadoras dentro de un mismo hogar, mediante la instalación y configuración de redes "locales" facilitadas por el uso de aparatos llamados routers, que pueden conectarse a las computadoras de la red mediante cable o bien, mediante conexión WiFi (si es que el router incluye antena para tal fin). La cantidad de computadoras que podremos conectar a la red del router dependerá básicamente de la cantidad de entradas soportadas por éste (vienen diferentes routers con dos, cuatro, seis y hasta ocho entradas para computadoras). Además, se debe tener en cuenta que la velocidad a la cual estamos acostumbrados a navegar por la web se verá seguramente disminuida, y esto especialmente, cuando se están utilizando dos (o más) computadoras al mismo tiempo, que están conectadas al mismo router.
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Reflexión y refracción
El cable de fibra óptica consta de hilos extremadamente finos de silicio ultra-puro diseñado para transmitir señales luminosas. El centro del filamento de fibra se denomina el 'núcleo'. El núcleo guía las señales luminosas que se transmiten. Una capa de vidrio denominada 'revestimiento' rodea el núcleo. El revestimiento confina la luz en el núcleo. La región externa de la fibra óptica es el 'recubrimiento', normalmente un material plástico, que proporciona protección y preserva la resistencia de la fibra de vidrio.
Un diámetro exterior habitual para el revestimiento es de 125 micras (µm) o 0,125 mm. El diámetro del núcleo para cable de fibra óptica comúnmente utilizado en las infraestructuras locales es 9, 50 ó 62,5 µm. La fibra monomodo tiene el menor diámetro con un valor nominal de 9 µm; los diámetros mayores de 50 y 62,5 µm definen tipos de fibra multimodo
Cuando la luz llega a la superficie del agua con un ángulo de incidencia Theta menor que el ángulo crítico Thetac, se desplaza dentro del agua, pero cambia de dirección en el límite entre el aire y agua (refracción). Cuando un haz de luz llega a la superficie del agua con un ángulo mayor que el ángulo crítico, la luz se refleja en la superficie del agua. Cada material se caracteriza por un índice de refracción, representado por el símbolo n. Este índice, también llamado índice refractivo, es la proporción entre la velocidad de luz en el vacío (c) y su velocidad en un medio específico (v). n=c/v El índice de refracción en el vacío (espacio exterior) es 1 (v = c). El índice de refracción del aire (n1) es 1,003 o ligeramente superior al del vacío mientras el índice de refracción para el agua es 1,333. Un valor más alto del índice de refracción n de un material indica que la luz viaja más lenta en ese material. La luz viaja más rápido a través del aire que en el agua.
El núcleo de una fibra óptica tiene un índice de refracción ligeramente mayor que el revestimiento. La luz que llega al límite entre el núcleo y el revestimiento con un ángulo de incidencia mayor que el ángulo crítico se refleja y continúa su recorrido dentro del núcleo. Este principio de reflexión total es la base para el funcionamiento de la fibra óptica. El ángulo crítico es una función del índice de refracción de los dos medios, en este caso el vidrio del núcleo y el del revestimiento. El índice de refracción para el núcleo es normalmente alrededor de 1,47 mientras que el índice de refracción para el revestimiento es aproximadamente 1,45. A causa de este principio, podemos describir un cono imaginario con un ángulo? relacionado con el ángulo crítico. Si la luz se introduce en el extremo de fibra desde el interior de este cono, está sujeta a la reflexión total y viaja por el núcleo. La noción de este cono está relacionada con el término apertura numérica, la capacidad de recoger la luz de la fibra. La luz que llegue al extremo de fibra fuera de este cono se refractará en el revestimiento cuando se encuentre con el límite núcleo-revestimiento; y no permanece dentro del núcleo.
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