Ancho de banda compartido
En promedio la mayoría de proveedores de Internet comparten este ancho de banda en relación de 8 a 1. Esto quiere decir que tu ancho de banda puede ser compartido con hasta ocho usuarios que se encuentren en el mismo sector a la vez. Supongamos que acabas de contratar un plan de Internet de 4 Mb/s. mientras las empresas a tu costado, o el piso de arriba no utilicen el Internet disfrutarás de todo el ancho de banda para ti, pero si uno se llegase a conectar, entonces bajará a 2 Mb/s., y así de manera sucesiva hasta que existan ocho usuarios conectados. Esto quiere decir que mientras más usuarios existan usando tu mismo ancho de banda, la velocidad de tu conexión irá decreciendo cada vez más.
Esta es una de las razones por las cuales cada vez mas empresas optan por internet dedicado de fibra óptica ya que brinda el mismo ancho de banda para todos los usuarios que se encuentren conectados. Es decir si contratas un de Internet de 4 Mb/s siempre tendrás 4 Mb/s de conexión garantizada, tanto de subida como de bajada, sin importar cuántos equipos tengas o cuantas empresas a tu alrededor estén conectados al mismo proveedor.
La capacidad de la infraestructura de la fibra óptica es finita, tanto por la velocidad de transferencia de datos por factores físicos, en cuanto a las limitaciones de la tecnología óptica, como por el consumo energético asociado. Si nos centramos en las limitaciones de la tecnología, la transferencia de información utilizando el soporte de fibra óptica tiene que ver con la luz y su reacción con el silicio, que es el material con que está fabricada la fibra óptica actual. Aunque la luz alcanza los 300.000 km/s en el vacío, sobre la fibra óptica se alcanzan “tan solo” 200.000 km/s, luego ya tenemos una primera limitación por el soporte, lo que resulta en una velocidad de transferencia de 1,5 Tbps según los últimos avances, y esta velocidad se consigue combinando canales de 40 Gbps.
Cuando la fibra óptica deja de ser sólo silicio
Si la luz viaja por el silicio a menor velocidad que por el vacío perfecto, la solución pasa por aplicar cambios sobre el silicio… ¿no? Y eso es tan fácil, según demuestran algunas investigaciones, como modificar el cableado para que, entre las fibras de silicio, existan algunos túneles huecos por donde puedan viajar los fotones. Y este avance lo que permite es alcanzar 299.910 km/s en las transferencias, es decir, hasta 73,7 Tbps combinando 96 canales de 256 Gbps.
Fibra multicore, la fibra óptica que alcanza 255 Tbps
Aunque la fibra óptica actual utiliza un único canal para la transferencia de datos, la combinación de siete núcleos permite multiplicar por 20 la velocidad actual, un sistema que llevado al extremo -14 canales- permitió alcanzar el récord de 1,05 Petabits por segundo a la Universidad de Santiago de Compostela. Por lo tanto, los frentes más interesantes pasan por modificar la infraestructura de cableado de fibra óptica para, o bien introducir túneles huecos, o bien multiplicar los canales de la misma.
Producto ancho de banda-distancia
Debido a que el efecto de la dispersión aumenta con la longitud de la fibra, un sistema de transmisión de fibra se caracteriza a menudo por el producto de su ancho de banda por la distancia, a menudo expresado en MHz·km. Este valor, producto de ancho de banda por distancia, es debido a la relación entre el ancho de banda de la señal y la distancia que puede ser transportada.
A través de una combinación de avances en la gestión de la dispersión, la longitud de onda de multiplexión por división y amplificadores ópticos, las fibras ópticas pueden llevar la información en torno a los 14 terabits por segundo a más de 160 km de fibra.
Dispersión y ancho de banda
El transmisor óptico consiste en un diodo emisor de luz infrarroja (LED) o un diodo láser semiconductor de baja potencia acoplado directamente a la fibra óptica. El diodo es alimentado con pulsos de corriente desde una interfaz. Estos pulsos de corriente producen pulsos equivalentes de luz que viajan a lo largo de la fibra hasta que alcanzan la unidad óptica receptora. Esta unidad óptica receptora consiste en un fotodiodo o un fototransistor que produce una corriente relativamente alta cuando se ilumina y no produce apenas corriente cuando no se ilumina. Por tanto, lo pulsos de corriente del extremo transmisor se reproducen en el extremo receptor.
La máxima tasa de transmisión de datos (y consecuentemente el ancho de banda) de la conexión de datos óptica depende de la habilidad del sistema de reproducir fielmente un tren de estrechos pulsos digitales. Infortunadamente, en una fibra multimodo diferentes modos viajan a diferentes velocidades. Este fenómeno se conoce como dispersión y tiene el efecto de estirar el pulso de salida.
Cuando se suministran datos digitales al transmisor óptico, el estiramiento de los pulsos impone un límite superior a la velocidad con la que los pulsos pueden ser transmitidos. En otras palabras, la velocidad de transmisión de los datos está determinada por la cantidad de dispersión ya que un intervalo mayor entre cada bit significa que un menor número de bits puede ser transmitido en la misma cantidad de tiempo.
Longitud
Fibra multimodo
Una fibra multimodo es aquella en la que los haces de luz pueden circular por más de un modo o camino. Esto supone que no llegan todos a la vez. Una fibra multimodo puede tener más de mil modos de propagación de luz. Las fibras multimodo se usan comúnmente en aplicaciones de corta distancia, menores a 2 km, es simple de diseñar y económico.El núcleo de una fibra multimodo tiene un índice de refracción superior, pero del mismo orden de magnitud, que el revestimiento. Debido al gran tamaño del núcleo de una fibra multimodo, es más fácil de conectar y tiene una mayor tolerancia a componentes de menor precisión.
Fibra monomodo
Una fibra monomodo es una fibra óptica en la que sólo se propaga un modo de luz. Se logra reduciendo el diámetro del núcleo de la fibra hasta un tamaño (8,3 a 10 micrones) que sólo permite un modo de propagación. Su transmisión es paralela al eje de la fibra. A diferencia de las fibras multimodo, las fibras monomodo permiten alcanzar grandes distancias (hasta 100 km máximo, mediante un láser de alta intensidad) y transmitir elevadas tasas de información (10 Gbit/s).
Fiabilidad
Las fibras ópticas ofrecen algunas ventajas significativas sobre los cables convencionales de cobre. Éstas son:
- Son ligeras y de tamaño pequeño.
- Son capaces de soportar grandes anchos de banda a altas velocidades de transmisión de datos.
- Están relativamente libres de la interferencia electromagnética.
- Tienen un reducido ruido y cruce de datos comparadas con los cables de cobre convencionales.
- Tienen relativamente valores bajos de atenuación debido al medio de transmisión.
- Tienen una alta fiabilidad junto con una larga vida operativa.
- Tienen aislamiento eléctrico y están libres de conexión a tierra.
La reducción en peso resultante del uso de fibra óptica puede reportar ahorros significativos de combustible. El cableado de cobre es normalmente cinco veces más pesado que un cableado de fibra óptica de polímero y 15 veces más pesado que la fibra óptica de sílice. En una aeronave grande de la última generación con sofisticados sistemas de aviónica, el peso total que puede ser ahorrado puede llegar a 1.300 kg.
Las fibras ópticas tienen algunas desventajas:
- La resistencia de la industria a la introducción de una nueva tecnología.
- Necesidad de un alto grado de precisión cuando se conectan cables y terminales o conectores.
- Necesidad de tener en cuenta la resistencia mecánica de las fibras y la necesidad de asegurar que las curvas que dan los cables tengan radios suficientemente grandes para minimizar las pérdidas o la posibilidad de daños a las fibras.
Aplicación
Medicina
En este campo son evidentes las ventajas que puede aportar el uso de la fibra óptica como ayuda a las técnicas endoscópicas clásicas y, de hecho, están siendo sustituidos los sistemas tradicionales por los modernos fibroscopios. Diversos aparatos como laringoscopios, rectoscopios, broncoscopios, vaginoscopios gastroscopios y laparoscopios, incluyen ya esta tecnología, la cual nos permite con gran precisión la exploración de cavidades internas del cuerpo humano.
Arqueología
En este campo, la fibra óptica se usa habitualmente con el fin de poseer un acceso visual a zonas que son inaccesibles mediante otros sistemas. Como en medicina también se usa un endoscopio.
Sensores
Los sistemas eléctricos convencionales son a menudo inadecuados en entornos de altas tensiones y zonas con campos interferentes, locales de industrias con emanaciones, La fibra óptica no nos plantea este problema. Gracias a la exactitud que nos proporciona este medio, los sensores son un punto bastante importante en el que se aplica la tecnología de la fibra óptica.
Iluminación
Es obvio que, ante todo, lo que la fibra óptica transporta es luz. Al margen de la información que esta pueda enviar, esta aplicación es bastante importante, ya que, debido a sus particulares características nombradas anteriormente, nos permite con suma facilidad iluminar zonas especiales sometidas a toxicidades, riesgos de incendio, etc. tales como industrias petrolíferas, explotaciones mineras, industrias de altos componentes inflamables y muchas otras.
Otra aplicación en la que la fibra está tomando importancia, es en la señalización en las carreteras, aumentando considerablemente la visión de estas a los conductores nocturnos.
Telecomunicaciones
Un sistema de comunicaciones ópticas es una forma de transmitir información cuyo soporte básico es la luz. 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
La conexión de Internet mediante fibra a parte de ser mucho mas rápida, no nos plantea un gran problema que sucede con el método convencional: caerse de la red continuamente.
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.
Telefonía
En este campo es en el que más se está extendiendo la fibra óptica. Actualmente, en todas las modernas ciudades se está introduciendo el sistema de fibra para el teléfono e Internet. La fibra nos permite una comunicación libre de interferencias, así como de posibilidad de boicoteo de la línea (tan común en las líneas de cobre) .El sonido es mucho mas nítido, y no hace falta, como en el resto de las telecomunicaciones por fibra el empleo de amplificadores de señal cada pocos kilómetros.
Topología
La topología de red se define como una familia de comunicación usada por los computadores que conforman una red para intercambiar datos. Algunas de las topologías de la fibra óptica son:
Topología de bus
Esta topología permite que todas las estaciones reciban la información que se transmite, una estación transmite y todas las restantes escuchan. Consiste en un cable con un terminador en cada extremo del que se cuelgan todos los elementos de una red.
Ventajas
- Facilidad de implementación
- Crecimiento y simplicidad de arquitectura
Desventajas
- Longitudes de canal limitadas
- Un problema en el canal usualmente degrada la red
Topología de árbol
Topología de red en la que los nodos están colocados en forma de árbol. Desde una visión topológica, la conexión en árbol es parecida a una serie de redes en estrella interconectadas. Es una variación de la red en bus, la falla de un nodo no implica interrupción en las comunicaciones. Se comparte el mismo canal de comunicaciones.
Ventajas
- El cableado es de punto a punto para segmentos individuales
- Soporte de multitud de vendedores de software y hardware
Desventajas
- La medida de cada segmento viene determinada por el tipo de cable si se viene abajo el segmento toda falla
Topología de anillo
En este tipo de red la comunicación se da por el paso de un token o testigo, que se puede conceptualizar como un cartero que pasa recogiendo y entregando paquetes de información, de esta manera se evita perdida de información debido a colisiones. Las estaciones están unidas unas con otras formando un círculo por medio de un cable común. El último nodo de la cadena se conecta al primero cerrando el anillo. Cabe mencionar que si algún nodo de la red se cae la comunicación en todo el anillo se pierde.
Ventajas
- Facilidad de implementación y crecimiento
- Simplicidad de arquitectura
Desventajas
- Si se rompe una conexión, se cae la red completa.
Topología Estrella
Los datos en estas redes fluyen del emisor hasta el concentrador, este realiza todas las funciones de la red, además actúa como amplificador de los datos.
La red se une en un único punto, normalmente con un panel de control centralizado, como un concentrador de cableado. Los bloques de información son dirigidos a través del panel de control central hacia sus destinos.
Ventajas
- Permite la comunicación de los demás nodos, presenta medios para prevenir problemas
- Mantenimiento económico
Desventajas
- Si el hub falla la red no tiene comunicación si el nodo central falla toda la red se desconecta
Costo
El costo no suele ser elevado, pero de no hacer un mantenimiento preventivo o darle un uso correcto pueden haber averías que producen mayor costo. Las averías de la fibra pueden clasificarse en tres tipos: fallo de la fibra, aumento de pérdida de la fibra y anormalidad de los conectores de fibras. Necesidad de usar transmisores y receptores más costosos.
Vulnerabilidad
La fibra óptica se ha tornado la vía por medio de la cual se habilitan las comunicaciones modernas, fijas e inalámbricas. La fibra óptica es el sistema que permite la transmisión de grandes cantidades de datos entre las torres de comunicación. Además, la fibra óptica es un material extremadamente frágil, es en esencia un hilo de vidrio que no puede ser doblado ni tensionado.
Los ductos utilizados en la Red de Telecomunicaciones pueden ser de un diámetro de 10.16 cm, 7.62 cm y 5.08 cm. La manera en la que se colocan cables subterráneos es a una profundidad de entre 15 y 60 centímetros, dependiendo del material del suelo, por lo que una excavadora puede fácilmente romper el tubo que contiene el cable de fibra. De este modo, la fibra óptica, frágil y a poca profundidad, estará en riesgo siempre que una obra de ingeniería ocurra en su alrededor.
Seguridad
La fibra óptica es de gran seguridad, ya que la intrusión en una fibra óptica es fácilmente detectable por el debilitamiento de la energía lumínica en recepción, además, no irradia nada, lo que es particularmente interesante para aplicaciones que requieren alto nivel de confidencialidad.
