Fibra Óptica: Transmisión, Tipos, y Tecnología PON

Fibra Óptica: Transmisión Básica

Generación y Transmisión de la Señal

Una fuente de luz (LED o láser) se modula para representar la señal eléctrica que contiene la información. La luz modulada se acopla a una fibra óptica a través de la cual se propaga. Un detector óptico en el extremo receptor convierte la señal de luz en una señal eléctrica.

Ventajas de la Fibra Óptica

La fibra óptica presenta varias ventajas:

• Baja atenuación: En la ventana de 1550 nm, la atenuación es de 0.2 db/km, permitiendo distancias de 80 a 100 km entre amplificadores.
• Gran capacidad: Ofrece un ancho de banda muy elevado.
• Inmunidad a interferencias electromagnéticas: No se ve afectada por campos electromagnéticos externos.
• Seguridad: Mayor seguridad en la transmisión de datos.
• Menor tamaño y peso: Ventajas en cuanto a espacio y peso.

Desventajas de la Fibra Óptica

A pesar de sus ventajas, la fibra óptica también presenta algunas desventajas:

• Conversión electro-óptica: Introduce un pequeño retardo.
• Elevado coste: Su implementación puede ser costosa.
• Instalación especializada: Requiere personal capacitado para su instalación debido a su delicadeza.
• Reparaciones complejas: Las reparaciones requieren equipo especializado y técnicos capacitados.

Ventanas en la Fibra Óptica

Existen tres ventanas de baja atenuación en la fibra óptica:

• Primera ventana: 850 nm (2.5 db/km)
• Segunda ventana: 1330 nm (0.4 db/km)
• Tercera ventana: 1550 nm (0.2 db/km), dividida en bandas S, C y L.

Estas regiones se utilizan para la transmisión debido a su baja atenuación.

Partes de una Fibra Óptica

Componentes Clave

Una fibra óptica se compone de:

• Núcleo (core): Parte interior de material dieléctrico (vidrio de sílice dopado con óxido de boro, óxido germánico o óxido de fósforo) para ajustar su índice de refracción. También existen fibras con núcleo de plástico o cuarzo fundido.
• Revestimiento (cladding): Envuelve el núcleo, con un índice de refracción menor para producir la reflexión interna total.
• Camisa o cubierta: Protección mecánica exterior, generalmente de plástico.

Tipos de Fibra Óptica

Fibra Monomodo

Guía un solo rayo de luz (un modo de propagación), con un ancho de banda muy elevado. Sin embargo, presenta un aprovechamiento mínimo del emisor de luz, mayor coste y dificultad de fabricación, requiriendo conectores perfectos.

Fibras Multimodo

Guían varios rayos de luz mediante reflexiones sucesivas (modos de propagación).

Dimensiones y Codificación por Color

El diámetro de la fibra completa suele ser de 125 micrómetros. El diámetro del núcleo es de 50/60 micrómetros para multimodo y de 9 micrómetros para monomodo. La normativa establece un color naranja para la fibra multimodo y amarillo para la monomodo.

PON (Passive Optical Network)

Evolución y Estándares

A finales de los 90, las PON se consideraron una solución para el acceso de fibra óptica a usuarios residenciales. En 1995 se formó FSAN para promover estándares. En 1998, se define APON (ATM PON), con velocidades iniciales de 155 Mbps, mejoradas posteriormente a 622 Mbps.

En 2001, se presenta BPON (Broadband PON), que introduce una longitud de onda para el transporte de vídeo. En 2004, IEEE introduce EPON (Ethernet PON), basada en Gigabit Ethernet. También en 2004, la ITU-T define GPON, con velocidades de hasta 2.488 Gbps (simétricas y asimétricas). Los productos comerciales de GPON llegaron en 2006.

Arquitectura PON

Componentes de la Red

La arquitectura PON se compone de:

• Sala de equipos/cabecera (central office): Contiene el equipo de transmisión óptica (OLT) y el distribuidor óptico general (DGO).
• Red óptica troncal/feeder: Cables ópticos que llevan la señal de la cabecera a los centros de distribución (fibra monomodo).
• Centros de distribución: Topología estrella-distribuida para optimizar el aprovechamiento.
• Red óptica de acometida: Cables ópticos autosoportados con baja cantidad de fibras hasta el abonado (terminando en DIOs o FOBs).
• Red interna: Extensiones o cordones ópticos (fibra ALL Wave FLEX) desde el FOB o DIO hasta el receptor del abonado.

Funcionamiento de GPON

Downstream

El OLT envía datos a la ONT a 1490 nm mediante un splitter pasivo. El tráfico downstream se envía como broadcast óptico; las ONTs solo acceden a la información asignada mediante técnicas de seguridad AES.

Upstream

La ONT envía datos al OLT a 1310 nm. El splitter pasivo actúa como combinador. Protocolos TDMA evitan colisiones, transmitiendo solo cuando es necesario.