EL CANAL PTICO: LA FIBRA PTICA*

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TRABAJO FIBRA OPTICA: INDICE:1)Introduccion: Hitos, ventajas.....2)Capacidad sistemas opticos: Fenomenos Fsicos, ondas....3)Transmision de datos por fibra ptica: Aspectos para digital.

TRABAJO FIBRA OPTICA: 1) INTRODUCCION:La comunicacin ptica se basa en la apreciacin visual de si hay luz/o no hay luz, (encendido/apagado) con adecuados cdigos de interpretacin, llamados protocolos.La fibra ptica es un medio de transmisin empleado habitualmente en redes de datos. Se compone de un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plsticos, por el que se envan pulsos de luz que representan los datos a transmitir.

TRABAJO FIBRA OPTICA: En el siguiente resumen mostraremos el desarrollo de la tecnologa y su evolucin para las aplicaciones de Fibra Optica. ---------------------------------------------Los antiguos griegos usaban espejos para transmitir informacin, de modo rudimentario, usando luz solar.

-En 1792, Claude Chappe dise un sistema de telegrafa ptica, que mediante el uso de un cdigo y torres y espejos distribuidos a lo largo de los 200 km que separan Lille y Pars, consegua transmitir un mensaje en tan slo 16 minutos.

TRABAJO FIBRA OPTICA: -En 1870 el fsico irlands John Tyndall descubri que la luz poda viajar dentro de un material (agua), curvndose por reflexin interna. En esta poca se utilizo para iluminar fuentes.

-En 1889 Alexander G-Bell, intento desarrollar el fotofono, que intenta transmitir el sonido atraves de la luz: Consistia en modular un haz de luz en el emisor atraves de la vibracin de un espejo, y gracias a la resistencia variable con la luz de las celulas de selenio. Fue pensado para la comunicacin entre barcos pero era muy sensible a las interferencias exteriores, niebla, lluvia....

TRABAJO FIBRA OPTICA: -En 1910, Hendros y Deybe experimentan con varillas vidrio, gracias a las ecuaciones sobre la captura de luz sobre un cristal liso de Fresnel.-En 1927 Baird (Inglaterra) y Hansell (USA) patentan un sistema que puede transmitir imgenes por medio de fibras de silicio.-En 1934 French patenta un sistema de varillas rgidas de vidrio que transmiten seales de voz.-En 1953 Kapany construye la primera fibra de vidrio recubierta denominada fibra ptica.-En 1960 se construye el primer LASER (amplificacin de luz por estimulacin de radiacin)-En 1970 Corning Glass Works manejaban fibras pticas con una atenuacin de 20dB/km a una longitud de onda de 633nm.-En 1978 se logra una fibra ptica monomodo(solo se propaga la luz en un modo)- y en 1979 se consigue para sta una atenuacin de 0.20 dB/km a 1550 nm.

TRABAJO FIBRA OPTICA: En la actualidad:Desde entonces, se ha empleado fibra ptica en multitud de enlaces transocenicos o entre ciudades, y paulatinamente se va extendiendo su uso desde las redes troncales de las operadoras hacia los usuarios finales.Hoy en da, debido a sus mnimas prdidas de seal y a sus ptimas propiedades de ancho de banda, la fibra ptica puede ser usada a distancias ms largas que el cable de cobre.Fibra optica comerciales monomodo con atenuacin aproximada de 0,3 dB/Km y longitudes de onda de trabajo adoptadas de: Multimodo: de 850 nm a 1330 nm y monomodo de 1330 a 1550 nm.Longitud de onda de corte.- La fibra ptica, llamada monomodo no gua un nico rayo para todas las longitudes de onda. Solo a partir de una longitud de onda ptica se comporta como monomodo, para longitudes de onda por debajo de ese valor la fibra ptica gua varios rayos de luz y se comporta como multimodo.

TRABAJO FIBRA OPTICA: Ventajas:-INMUNE A INTERFERENCIAS ELECTROMAGNTICAS. Tambien no afecta ella a otras seales. No existe diafona.

-AISLAMIENTO ELECTRICO. No existe riesgo de que se originen sobretensiones ni cortocircuitos.

-GRAN ANCHO DE BANDA. 100.000 GHZ. Debido a las fuentes de luz existentes en la actualidad limitan el ancho de banda utilizable a 2,5 GHZ.

-BAJAS PRDIDAS DE TRANSMISION: 0,3 dB/km. Permiten grandes distancias entre repetidores.

TRABAJO FIBRA OPTICA: Ventajas:-LIGERA Y REDUCIDAS DIMENSIONES. Los cables coaxiales convencionales debido a sus dimensiones y peso no sobrepasan 0,3 km. La figra optica se usa en bobinas de hasta 5 km.

-INMUNIDAD CONTRA DETECCION EXTERNA: La fibra optica no radia energia electromagnetica, importante para aplicaciones militares.

-MEDIO AMBIENTE Y MATERIA PRIMA: El SiO2 es abundante en la naturaleza y sin embargo el cobre es limitado.

-FACTORES AMBIENTALES: La corrosion debida al agua o sustancias qumicas es menor que en cables convencionales.

*Capacidad de los sistemas pticosVisin de la tecnologa pticaEstado del arte al 2011No existe un mejor medio fsico conocido que la fibra ptica, y ninguna seal fuente mejor que la luz para resolver los nuevos y emergentes requerimientos de transmisin" la fibra ptica es un medio de propagacin a prueba de futuro (Editorial Revista IEEE, marzo 2000).Un lser es capaz de emitir 1016 fotones/s.

Un buen fotodetector distingue un bit 1 con 10 fotones

Por tanto, se dispone de una capacidad de transmisin de 1015 bps es decir, 1 Pbps.Esta capacidad de transmisin (ancho de banda) est limitada slo por la tecnologa disponible de generacin y de recepcin de la seal.Adems, la distancia de transmisin es significativamente grande por la baja atenuacin que presenta la fibra. Una seal ptica se transmite a lo largo de muchos km sin necesidad de regeneracin. La fibra tiene un ancho de banda ilimitado.

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*2.- La fibra pticaQu es la fibra ptica?Cmo de gruesa es la fibra?Es un hilo de vidrio y plstico compuesto por 3 capas concntricas que difieren en propiedades.Ncleo (core). Es un hilo de vidrio fabricado con SiO2. Conduce la luz. De 8 a 62,5 m de dimetro.12Revestimiento (cladding). Es un tubo de vidrio fabricado con SiO2, de distinta densidad ptica que el ncleo. Confina la luz dentro del ncleo. De 125 m de dimetro.3Color (coating). Es un buffer o amortiguador de plstico. Protege al ncleo y al revestimiento de cualquier dao. De 245 m de dimetro.Tiene dimensiones similares a la del cabello humano que tiene un dimetro de 75 m.Por ser dielctrica, el ruido electromagntico no le afecta.

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*Diseo bsico de una fibra pticaCmo trabaja la fibra ptica?El rayo de luz se enciende y se apaga para transportar datos por una fibra (1s y 0s).

El rayo ingresa al ncleo y debe permanecer en l hasta que llegue al otro extremo.

El rayo no debe refractarse en el revestimiento porque eso significara perder parte de su energa.

Es necesario, por tanto, lograr un diseo de fibra en el que:

El revestimiento acte como un espejo para el rayo de luz.

Y el ncleo se comporte como una gua de ondas para el rayo de luz.

Las leyes de reflexin y de refraccin orientan cmo disear una fibra que gue las ondas de luz con una mnima prdida de energa:

El ncleo debe tener una densidad ptica mayor que la del revestimiento para que ocurra el fenmeno de la reflexin interna total.

Cmo disear una fibra ptica?El revestimiento confina la luz en el ncleo.

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*ndice de refraccin de las sustanciasModelo de rayo de luzValores para sustancias comunesLa densidad ptica de una sustancia se refiere a cunto la velocidad del rayo de luz disminuye al atravesarla. Cuanto mayor sea, ms se desacelera la luz en relacin a su velocidad en el vaco. n = ndice de refraccin de la sustancia. c = 300.000 km/s. Velocidad de la luz en el vaco. v = velocidad de la luz en la sustancia. En km/s.r = permitividad relativa de la sustancia.Las ondas electromagnticas, como la luz, se alejan de la fuente viajando en lneas rectas. Estas lneas reciben el nombre de rayos.El ndice de refraccin (n) de una sustancia se define como la velocidad de la luz en el vaco dividido por la velocidad de la luz en esa sustancia.En el vidrio, es posible aumentar el ndice de refraccin agregndole productos qumicos. Si se produce un vidrio muy puro, se reduce el ndice de refraccin.En el vaco, la luz viaja a 300.000 km/s, pero en otras sustancias como el aire, el agua y el vidrio, lo hace a menores velocidades debido a que pticamente son ms densas.La medida de la densidad ptica es el ndice de refraccinUna sustancia con mayor n es ms densa y desacelera ms la luz.

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*Reflexin y refraccin de la luz en la fibra pticaLeyes de reflexin y de refraccin de la luzLey de Refraccin de SnellEn 1626 se formula la Ley de Snell que establece la relacin entre los ngulos de incidencia y de refraccin de un rayo que incide en la frontera entre dos sustancias con diferentes ndices de refraccin. n1 = ndice de refraccin de la sustancia 1. n2 = ndice de refraccin de la sustancia 2. 1 = ngulo de incidencia. En . 2 = ngulo de refraccin. En .Cuando un rayo de luz (rayo incidente) toca la frontera entre 2 sustancias de distinta densidad, se divide en 2 partes:1Una parte se refleja a la primera sustancia (rayo reflejado), con un ngulo de reflexin igual al ngulo de incidencia.La energa restante cruza la frontera y penetra a la segunda sustancia (rayo refractado), pero se desva de su trayecto original con un ngulo de refraccin que depende del ngulo de incidencia y de los ndice de refraccin de las dos sustancias.2La luz al pasar a un medio menos denso aumenta su velocidad

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*Reflexin interna total en la fibra pticaEl ncleo debe tener un ndice de refraccin mayor que el del revestimiento (n1 n2).Condiciones para la reflexin interna totalSi se cumplen estas dos condiciones, toda la luz que incide en la fibra se refleja dentro de ella; se produce la reflexin interna total, que es la base sobre la que se construye una fibra ptica.12El ngulo de incidencia del rayo de luz debe ser mayor que el ngulo crtico para el ncleo y su revestimiento (1 > C),Entonces, se produce la reflexin interna totalLa reflexin interna total hace que los rayos de luz dentro de la fibra reboten en el lmite entre el ncleo y el revestimiento y que continen su recorrido hacia el otro extremo de la fibra.La luz sigue un trayecto en zigzag a lo largo del ncleo de la fibra.

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*Apertura numrica de la fibra pticaLa apertura numrica (NA) del ncleo es el rango de ngulos de incidencia de los rayos de luz que ingresan a la fibra y que se reflejan internamente.Para que se produzca la reflexin interna total en una fibra, se debe controlar el ngulo de incidencia de los rayos de luz que entran al ncleo. Este control se efecta restringiendo la apertura numrica.La fuente de luz se debe posicionar de tal modo que todos los rayos entren por un cono de aceptacin imaginario. NA = apertura numrica de la fibra. a = ngulo de aceptacin. En . n1 = ndice de refraccin del ncleo. n2 = ndice de refraccin del revestimiento.Cmo controlar el ngulo de incidencia?Qu es la apertura numrica?Conexin tpica de lser.La NA tpica para las fibras vara entre 0.1 y 0.5.

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*3.- Naturaleza de la luzQu es la luz?El espectro electromagnticoLa luz es un tipo de energa electromagntica. Cuando una carga elctrica se mueve hacia adelante y hacia atrs, produce una energa electromagntica.Esta energa, en forma de ondas, puede viajar por el vaco, el aire y algunos materiales como el vidrio. Una propiedad importante de toda onda de energa es la longitud de onda ().Las ondas de radio, las microondas, la luz visible, los rayos X y los rayos gama parecen ser muy diferentes; sin embargo, todos son tipos de energa electromagntica. Si se ordenan desde la mayor longitud de onda hasta la menor, o desde la menor frecuencia de la onda a la mayor, se crea un continuo denominado espectro electromagntico.A mayor frecuencia de la onda, menor longitud de onda

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*Longitud de onda de las ondas electromagnticasLa longitud de onda y la frecuencia de la ondaLa longitud de onda es determinada por la frecuencia a la que la carga elctrica que genera la onda se mueve hacia adelante y hacia atrs. Si la carga se mueve lentamente, la longitud de onda es larga, si se mueve rpidamente, la longitud de onda es ms corta.Como todas las ondas electromagnticas se generan de la misma manera, comparten muchas propiedades: todas viajan a 300.000 km/s en el vaco. Esta es tambin la velocidad de la luz. v = velocidad. En m/s.d = distancia. En m. t = tiempo. En s.La relacin entre la frecuencia a la que se genera la onda, la longitud de onda y la velocidad de propagacin de la onda en el vaco es la siguiente:c = velocidad de la luz. 300.000 km/s. = longitud de onda. En m.T = periodo. En s.f = frecuencia. En Hz.En comunicacin ptica se prefiere identificar a las ondas por su longitud de onda.

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*La luz visible e invisibleLa luz blanca es la combinacin de todos los coloresEl ojo humano percibe solo la energa electromagntica de longitudes de onda de entre 400 y 750 nm, por eso esta energa recibe el nombre de luz visible.Las longitudes de onda invisibles al ojo humano se utilizan para transmitir datos a travs de una fibra. Estas longitudes de onda son ms largas que la de la luz roja y reciben el nombre de luz infrarroja. Se identifican 3 ventanas de operacin.Las longitudes de onda de luz ms largas (de 750 nm), se perciben como el color rojo, las ms cortas (de 400 nm) como el color violeta.La luz invisible para transmitir datosPara transmitir datos se utilizan longitudes de onda de 859, 1310 y 1550 nm.

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*Ventanas de operacin en la fibra pticaPara generar estas longitudes de onda se utilizan los diodos LED y los diodos lser, que emiten luz de un solo color (monocromticos).Comparacin entre fuentes de luzCon los lser se puede transmitir datos a mayor distancia porque son ms directivos, concentran ms la potencia de luz.Longitudes de onda operativas en una fibraEntre una fuente convencional y un LED o lser.

Entre una un LED y un lser.

Las longitudes de onda operativas en una fibra son de 850 nm, 1310 nm y 1550 nm.Se seleccionaron estas longitudes de onda porque se transmiten ms fcilmente que otras por la fibra y presentan una atenuacin menor. Se las conoce como ventanas de operacin.850 nm y 1310 nm1310 nm y 1550 nmHay una cuarta ventana en desarrollo, de 1625 nm.

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4.- Modos de propagacin en la fibra pticaCmo se propaga la luz en una fibra?*Los rayos de luz ingresan al ncleo si el ngulo est comprendido en la apertura numrica de la fibra. En el ncleo, hay un nmero limitado de trayectos que puede seguir un rayo de luz. Estos trayectos reciben el nombre de modos.Por otro lado, la fibra monomodo tiene un ncleo tan pequeo que permite que los rayos de luz viajen por un solo trayecto.Si el dimetro del ncleo es tan grande como para permitir varios trayectos, esta fibra recibe el nombre de fibra multimodo.La multimodo MM se usa en distancias cortas.La monomodo SM se usa en largas distancias.

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Fibras multimodo MM de ndice escalonadoLos rayos de luz viajan por diferentes trayectos (modos)Los rayos de luz (generados por LED) viajan por diferentes trayectos, por eso llegan a destino en diferentes tiempos. En el extremo se recibe un pulso largo y dbil.El ncleo tiene un ndice de refraccin constante, desde el centro hasta sus bordes. En la frontera el cambio es abrupto (escalonado) a un ndice de refraccin menor.Se produce la dispersin modal, que limita la velocidad de datos.*Los pulsos de luz se solapan unos con otros y el receptor no los puede distinguir.Los modos son trayectos de luz.Esta fibra ya no se utiliza.

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Fibras multimodo MM de ndice gradualSe produce una menor dispersin modal que limita la velocidad de datos, aunque es apta para transmisiones cortas.Los rayos de luz (generados por LED o lser) viajan por diferentes trayectos; a mayor velocidad en el rea externa del ncleo, por eso llegan a destino casi al mismo tiempo. En el extremo de la fibra se recibe un fuerte flash de luz.El ncleo tiene un ndice de refraccin mayor en el centro y decrece gradualmente hasta sus bordes, por tanto, el rea externa del ncleo es pticamente menos densa que en el centro y la luz puede viajar ms rpidamente por esta rea externa.*Los rayos de luz viajan por diferentes trayectos (modos)Los modos son trayectos de luz.Se utiliza en redes LAN y en la industria.

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Fibras monomodo SMLos rayos de luz siguen un nico trayectoSiguen un nico trayecto de luz.Se elimina la dispersin modal. Es apta para transmisiones a altas velocidades y larga distancia.Los rayos de luz (generados por lser), ingresan al ncleo en un ngulo de 90, por eso viajan en un solo trayecto por el centro del ncleo y llegan a destino al mismo tiempo. En el extremo de la fibra se recibe un fuerte flash de luz.El ncleo tiene un dimetro muy pequeo que solo permite un trayecto de luz.*Se utiliza en redes de larga distancia.

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TRANSMISIN DE DATOS POR FIBRA PTICA*

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*1.- Los retos de la transmisin por fibraSistema de transmisin bsicoEjemplo de seal digital NRZLos pulsos digitales modulan al LED o lser.La seal a transmitir puede ser voz, video o datos de PC. El primer paso es convertirla en una forma compatible con el medio de transmisin, por lo regular se la convierte en una serie de pulsos digitales.El cdigo de lnea de los pulsos digitales podra ser del tipo NRZ.Los pulsos digitales sirven despus para disparar (modular) con rapidez una fuente de luz potente alternando entre apagado y encendido.En sistemas de corta distancia, se usa un LED, que emite un haz de luz infrarrojo de baja intensidad. En larga distancia se usa el lser que se conmuta a una velocidad mucho ms alta y emite una luz coherente y de mayor potencia.En el receptor, se usa un PIN o APD para detectar los pulsos de luz y convertirlos a en una seal elctrica.

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*Los tres retos de la transmisin por fibraDesafosDispersinLos pulsos de luz se distorsionan y atena al viajar por la fibra.La transmisin de luz por fibra presenta 3 grandes desafos.Los pulsos de luz se dispersan a medida que viajan por la fibra. Se produce por la propagacin multimodal y por el ancho espectral de las fuentes de luz.La potencia de luz se atena a medida que viaja por la fibra. Se produce por imperfecciones propias del material de la fibra. Es un factor intrnseco.Se producen cambios de la longitud de onda e interacciones entre longitudes de onda.Atenuacin2No linealidades13

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*2.- Dispersin de pulsosPorqu ocurre la dispersin?La dispersin limita la tasa de datos.Ocurre porque el pulso de luz viaja a diferentes velocidades a travs de la fibra, dependiendo del modo de propagacin y del ancho espectral de la fuenteLa dispersin se manifiesta como un ensanchamiento del pulso en el tiempo, que se hace mayor con la longitud. Este ensanchamiento limita la tasa de datos: a altas tasas, los pulsos de luz se solapan unos con otros y se hacen indistinguibles para el receptor. De una manera simple, la dispersin mide el ensanchamiento del pulso por unidad de distancia: en ps/km.Definicin de la dispersinLa dispersin se define como la duracin del pulso de salida (t) cuando se aplica a la entrada un pulso de luz infinitesimalmente corto.

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*Efectos de la dispersin de pulsosCules son los efectos de la dispersin?Velocidad o tasa de transmisinAncho de banda elctrico de la fibraLos efectos aumentan con la longitud de la fibra. Si la dispersin es grande, el pulso se integra en el siguiente periodo de bit y se produce interferencia entre smbolos; entonces se alcanza el lmite de la capacidad de la fibra para aplicaciones digitales.Puesto que slo es necesario transmitir el componente fundamental de la onda cuadrada en una aplicacin digital, se puede decir que el ancho de banda elctrico B de la fibra para mxima velocidad de transmisin ser:A mayor tasa de transmisin, menor ser el periodo T de pulsos y mayor ser el efecto de la dispersin.Para mxima velocidad, la dispersin total t es igual a la mitad del periodo T.Por tanto, puede decirse que el ancho de banda elctrico B es: B = ancho de banda, en Hz. t = dispersin total. En s.Nyquist define la mxima capacidad de transmisin C terica para un canal. Si la seal es de 2 niveles se calcula as. C = capacidad de transmisin del canal, en bps. B = ancho de banda del canal, en Hz.

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*Tipos de dispersin de pulsosCules son y qu los causa?Dispersin cromtica en fibras SM.Dispersin modal en fibras MM.Dispersin modalDispersin cromticaDispersin gua - ondaDispersin modo de polarizacin PMDCausa: la propagacin multimodo que ocurre en las fibras multimodo MM, debido a que los rayos de luz toman diferentes trayectorias por una fibra y llegan a destino en diferentes tiempos, causando el ensanchamiento del pulso.Causa: el ancho espectral de la fuente. Un fuente de luz emite luces de diferentes longitudes de onda () que viajan por la fibra a diferentes velocidades y llegan a destino en diferentes tiempos, causando el ensanchamiento del pulso. Esta dispersin es significativa en fibras monomodo SM.Causa: cualquier imperfeccin en el ncleo (asimetra o curvatura) hace que los 2 modos de polarizacin en la fibra viajen a diferentes velocidades y lleguen a destino en diferentes tiempos, causando el ensanchamiento del pulso. Esta dispersin es significativa solo para enlaces que tienen una velocidad superior a 10 Gbps en fibras SM.Causa: el ancho espectral de la fuente, la diferencia de densidad en la frontera ncleo revestimiento y el hecho que los rayos de mayor tienen mayor penetracin en el cladding, por tanto, durante el tiempo que comparten entre el ncleo y el cladding viajan a mayor velocidad que los rayos de menor confinados en el ncleo y lleguen a destino en diferentes tiempos, causando el ensanchamiento del pulso. Esta dispersin es despreciable, excepto cerca del cero de la dispersin cromtica en fibras SM.

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*Dispersin modalOcurre en fibras multimodo MMEl pulso de luz se ensancha.Las fibras MM de ndice escalonado tienen la dispersin ms alta.Causa: la propagacin multimodo que ocurre en las fibras multimodo MM, debido a que los rayos de luz toman diferentes trayectorias por una fibra y llegan a destino en diferentes tiempos, causando el ensanchamiento del pulso.El ancho de banda ptico es el producto del ancho de banda elctrico B y la longitud de la fibra. Esta es la forma de evaluar a las fibras multimodo.Se interpreta como el mximo ancho de banda B que un km de fibra ptica ofrece.Bptico = B longitud [Hz.km]Ancho de banda ptico de la fibra MM

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*Dispersin cromticaOcurre en fibras monomodo SMEl espectro de un LED es 50 nm.Causa: el ancho espectral de la fuente. Un fuente de luz emite luces de diferentes longitudes de onda que viajan por la fibra a diferentes velocidades y llegan a destino en diferentes tiempos, causando el ensanchamiento del pulso.La dispersin D de la fibra es proporcional al ancho espectral de la fuente.Por tanto, la dispersin total t en funcin de la longitud de la fibra es. t = dispersin total. En ps. D = dispersin de la fibra. En ps/km. l = longitud de la fibra. En km. D = dispersin de la fibra. En ps/km.Dc = dispersin cromtica. En ps/nm-km. = ancho espectral de la fuente. En nm.Cmo se calcula la dispersin cromtica?La dispersin cromtica es un dato que provee el fabricante de la fibra.El ancho espectral es un dato que provee el fabricante de la fuente de luz.El espectro de un laser es 2 nm.

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*Dispersin cromtica y ancho de bandaAncho de banda ptico de la fibra SMEl ancho de banda ptico se expresa en Hz-km.Cmo se interpreta?El ancho de banda ptico es el producto del ancho de banda elctrico B y la longitud de la fibra pticaSe interpreta como el mximo ancho de banda B que un km de fibra ptica ofrece.Bptico = B longitud [Hz.km] B = ancho de banda. En Hz. l = longitud de la fibra. En km. D = dispersin de la fibra. En ps/km.Pero si el ancho de banda elctrico B se expresa en funcin de la dispersin total t.Y la dispersin total t en funcin de la longitud l de la fibra.Se obtiene la siguiente expresin para el ancho de banda ptico.

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*Dispersin gua - ondaLa dispersin limita la tasa de bit.Ocurre en fibras monomodo SMCausa: el ancho espectral de la fuente, la diferencia de densidad en la frontera ncleo revestimiento y el hecho que los rayos de tienen mayor penetracin en el cladding, por tanto, durante el tiempo que comparten entre el ncleo y el cladding viajan a mayor velocidad que los rayos de menor confinados en el ncleo y lleguen a destino en diferentes tiempos, causando el ensanchamiento del pulso.Dispersin por modo de polarizacin PMDOcurre en fibras monomodo SMCausa: cualquier imperfeccin en el ncleo (asimetra o curvatura) hace que los 2 modos de polarizacin en la fibra viajen a diferentes velocidades y lleguen a destino en diferentes tiempos, causando el ensanchamiento del pulso.Esta dispersin es despreciable, excepto cerca del cero de la dispersin cromtica en fibras SM.Esta dispersin es significativa solo para enlaces que tienen una velocidad superior a 10 Gbps en fibras SM.

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*Tiempo de subida de transmisores y receptoresEl tiempo subida limita la tasa de datos.Cmo se calcula el efecto total?Qu es el tiempo de subida?Es el tiempo que transcurre hasta que un pulso cuadrado toma su valor estacionario. Tanto transmisores como receptores tienen tiempos de subida finitos que limitan el ancho de banda, por lo que sus efectos deben incluirse al calcular la tasa de transmisin mxima.Cuando se aplica a la fibra un pulso cuadrado, los tiempos de subida del transmisor y del receptor se combinan con el efecto de dispersin del pulso causado por la fibra en s.El efecto acumulativo de estos tiempos de subida es limitar la rapidez a la que se transmiten los pulsos y esto a su vez limita la velocidad de datos. TRT = tiempo de subida total, en s.TRtx = tiempo de subida del transmisor, en s. TRrx = tiempo de subida del receptor, en s. TRf = dispersin debido a la fibra, en s.El tiempo de subida total se hace igual a la dispersin total t.

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*3.- Atenuacin en la fibraQu es la atenuacin?La atenuacin de la fibra la especifica el fabricante en dB/km.Qu causa la atenuacin?La atenuacin es la prdida de energa que sufre el pulso de luz al viajar de un extremo al otro de la fibra. Es el factor fundamental que limita el rendimiento de los sistemas de comunicacin por fibra.La amplitud del pulso (brillo) ser mucho ms baja en el otro extremo de la fibra.La atenuacin, al ser causada por varios factores, se la clasifica en 2 categoras: intrnseca y extrnseca.La prdida de potencia ptica en una fibra se mide en dB y dB/km. Una prdida del 50% de la potencia de entrada equivale a 3 dB.

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*Atenuacin intrnsecaEs una prdida inherente a la fibraPrdida por difusinPrdida por absorcinLa causa de esta atenuacin son las impurezas del vidrio o las estructuras heterogneas que se forman durante el proceso de fabricacin.La prdida por absorcin se produce porque la luz es absorbida por el vidrio, gracias a las propiedades qumicas o impurezas naturales en el vidrio, transformndose en calor.La absorcin representa entre el 3 y 5% de la atenuacin de una fibra.La prdida por difusin se produce cuando el rayo de luz choca contra una impureza o una estructura heterognea y se dispersa (difunde) en todas las direcciones.Se la conoce como Difusin de Rayleigh y representa cerca del 96% de la atenuacin de una fibra.Algo de esta luz difundida se refleja hacia la fuente de luz. Esta propiedad es usada por el instrumento OTDR para realizar pruebas en la fibra.

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*Atenuacin intrnseca y curva de atenuacinEspectro de la curva de atenuacin de una fibra de silicioCurva resultante: Rayleigh + absorcin.Caractersticas de la curvaValores tpicos1La atenuacin disminuye conforme se incrementa la longitud de onda (Difusin de Rayleigh).2La atenuacin es alta en picos de absorcin asociados con el in hidroxilo OH- (pico de agua).2La atenuacin se incrementa a longitudes de onda mayores que 1.600 nm, debido a las prdidas inducidas por la absorcin del silicio.

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*Atenuacin intrnseca y distanciasDistancias mximas alcanzadasLas fibras SM para largo alcanceLas fibras MM para corto alcanceConsiderando slo la atenuacin intrnseca de las fibras, se determina el cuadro de distancias mximas para enlaces de fibra ptica, en funcin de la longitud de onda y el tipo de fibra utilizado.

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*Atenuacin extrnsecaEs una prdidas por curvatura de la fibraMicrocurvaturaMacrocurvaturaUna curva en la fibra puede afectar al ngulo crtico en esa rea especifica. Como resultado, parte de la luz que viaja por el ncleo se refracta, producindose la prdida de potencia.Ocurre cuando se curvan demasiado los cables. Para prevenir esta prdida, se especifica un radio de curvatura mnimo.Ocurre por las microcurvaturas o pequeas fisuras en el ncleo producidas por los cambios de temperatura o el estiramiento durante el jalado del cable.

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* TIPOS DE CABLES Y ACCESORIOS

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*TIPOS DE CABLES

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*TIPOS DE CABLESHay tres tipos disponibles actualmente:Cable de fibra por su composicin. Ncleo de plstico y cubierta plstica Ncleo de vidrio con cubierta de plstico (frecuentemente llamada fibra PCS, El ncleo silicio cu bierta de plstico) Ncleo de vidrio y cubierta de vidrio (frecuentemente llamadas SCS, silicio cubierta de silicio)

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*TIPOS DE CABLESLas fibras de plstico tienen ventajas sobre las fibras de vidrio por ser ms flexibles y ms fuertes, fciles de instalar, pueden resistir mejor la presin, son menos costosas y pesan aproximadamente 60% menos que el vidrio. La desventaja es su caracterstica de atenuacin alta: no propagan la luz tan eficientemente como el vidrio. Por tanto las de plstico se limitan a distancias relativamente cortas, como puede ser dentro de un solo edificio.Las fibras con ncleos de vidrio tienen baja atenuacin. Sin embargo, las fibras PCS son un poco mejores que las fibras SCS. Adems, las fibras PCS son menos afectadas por la radiacin y, por lo tanto, ms atractivas a las aplicaciones militares. Desafortunadamente, los cables SCS son menos fuertes, y ms sensibles al aumento en atenuacin cuando se exponen a la radiacin.Ventajas e inconvenientes:

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*TIPOS DE CABLES Cable de estructura ajustada. Cable de estructura holgada. Cable blindado. Cables aplicaciones especiales.Cable de fibra por su estructura de construccin:Cable de fibra ptica disponible en construcciones bsicas:

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*TIPOS DE CABLESCable de estructura ajustada:Contiene varias fibras con proteccin secundaria que rodean un miembro central de traccin, y todo ello cubierto de una proteccin exterior. La proteccin secundaria de la fibra consiste en una cubierta plstica de 900 m de dimetro que rodea al recubrimiento de 250 m de la fibra ptica.

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*TIPOS DE CABLESLa proteccin secundaria proporciona a cada fibra individual una proteccin adicional frente al entorno as como un soporte fsico. Esto permite a la fibra ser conectada directamente (conector instalado directamente en el cable de la fibra), sin la proteccin que ofrece una bandeja de empalmes. Para algunas instalaciones esto puede reducir cl coste de la instalacin y disminuir el nmero de empalmes en un tendido de fibra. Debido al diseo ajustado del cable, es ms sensible a las cargas de estiramiento o traccin y puede ver incrementadas las prdidas por microcurvaturas.Por una parte, un cable de estructura ajustada es ms flexible y tiene un radio de curvatura ms pequeo que el que tienen los cables de estructura holgada. En primer lugar. es un cable que se ha diseado para instalaciones en el interior de los edificios. Tambin se puede instalar en tendidos verticales ms elevados que los cables de estructura holgada, debido al soporte individual de que dispone cada fibra.

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*TIPOS DE CABLESCable de estructura holgada:Consta de varios tubos de fibra rodeando un miembro central de refuerzo, y rodeado de una cubierta protectora. El rasgo distintivo de este tipo de cable son los tubos de fibra. Cada tubo, de dos a tres milmetros de dimetro, lleva varias fibras pticas que descansan holgadamente en l. Los tubos pueden ser huecos o, ms comnmente estar llenos de un gel resistente al agua que impide que sta entre en la fibra. El tubo holgado asla la fibra de las fuerzas mecnicas exteriores que se ejerzan sobre el cable.

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*TIPOS DE CABLESEl centro del cable contiene un elemento de refuerzo, que puede ser acero, Kevlar o un material similar. Este miembro proporciona al cable refuerzo y soporte durante las operaciones de tendido, as corno en las posiciones de instalacin permanente. Debera amarrarse siempre con seguridad a la polea de tendido durante las operaciones de tendido del cable, y a los anclajes apropiados que hay en cajas de empalmes o paneles de conexin.La c ubierta o proteccin exterior de l cable se puede hacer , entre otros materiales, de pol ietileno, de armadura o coraz a de acero, goma o hilo de aram ida, y para aplicaciones tanto exteriores com o interiores. Con objeto d e l ocalizar los fallos con e l OTDR d e un a manera ms fcil y precisa, la cubierta est secuenc ialm e nt e numerada cada metro (o cada pie) por el fabricante.

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*TIPOS DE CABLESLos cables de estructura holgada se usan en la mayora de las instalaciones exteriores, incluyendo aplicaciones areas, en tubos o conductos y en instalaciones directamente enterradas. El cable de estructura holgada no es muy adecuado para instalaciones en recorridos muy verticales, porque existe la posibilidad de que el gel interno fluya o que las fibras se muevan.

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*TIPOS DE CABLESCable blindado:Tienen una coraza protectora o armadura de acero debajo de la cubierta de polietileno. Esto proporciona al cable una resistencia excelente al aplastamiento y propiedades de proteccin frente a roedores. Se usa frecuentemente en aplicaciones de enterramiento directo o para instalaciones en entornos de industrias pesadas. El cable se encuentra disponible generalmente en estructura holgada aunque tambin hay cables de estructura ajustada.

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*TIPOS DE CABLESExisten tambin otros cables de fibra ptica para las siguientes aplicaciones especiales:Cable areo autoportante:O autosoportado es un cable de estructura holgada diseado para ser utilizado en estructuras areas. No requiere un fijador corno soporte. Para asegurar el cable directamente a la estructura del poste se utilizan abrazaderas especiales. El cable se sita bajo tensin mecnica a lo largo del tendido.Cable submarino:Es un cable de estructura holgada diseado para permanecer sumergido en el agua. Actualmente muchos continentes estn conectados por cables submarinos de fibra ptica transocenicos.Cable compuesto tierra-ptico (OPGW):Es un cable de tierra que tiene fibras pticas insertadas dentro de un tubo en el ncleo central del cable. Las fibras pticas estn completamente protegidas y rodeadas por pesados cables a tierra. Es utilizado por las compaas elctricas para suministrar comunicaciones a lo largo de las rutas de las lneas de alta tensin

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*TIPOS DE CABLESCables hbridos:Es un cable que contiene tanto fibras pticas como pares de cobre.Cable en abanico:Es un cable de estructura ajustada con un nmero pequeo de fibras y diseado para una conexin directa y fcil (no se requiere un panel de conexiones).

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* ACCESORIOS

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* ACCESORIOSEmisores opticos(fuentes de luz):Son traductores de corrienta luz.Existen dos tipos:

Diodos led: Son fuentes de luz con emisin espontnea o natural , son diodos semiconductores de unin p-n que para emitir luz se polarizan directamente.La energa luminosa emitida por el LED es proporcional al nivel de corriente de la polarizacin del diodo.

Diodos laser: Son fuentes de luz coherente de emisin estimulada con espejos semireflejantes formando una cavidad resonante, la cual sirve para realizar la retroalimentacin ptica, as como el elemento de selectividad (igual fase y frecuencia).

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* ACCESORIOSDetectores opticos:Receptores pticosEl propsito del receptor ptico es extraer la informacin contenida en una portadora ptica que incide en el fotodetector*. En los sistemas de transmisin analgica el receptor debe amplificar la salida del fotodetector y despus demodularla para obtener la informacin. En los sistemas de transmisin digital el receptor debe producir una secuencia de pulsos (unos y ceros) que contienen la informacin del mensaje transmitido.

Fotodetector*:Convierte la potencia ptica incidente en corriente elctrica, esta corriente es muy dbil por lo que debe amplificarse.

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* CASO REALELECCIN ENTRE FIBRA OPTICA O ADSL:A la hora de elegir una conexin a Internet, mucha gente se decide por el ADSL pensando que ofrece mejor velocidad y mxima calidad.Sin embargo, sta no es la nica opcin ya que hay opciones ms modernas para cubrir las actuales necesidades en la transmisin de datos.Mientras que el hilo de cobre del ADSL enva seales elctricas, la fibra ptica transmite luz, mejorando no slo la velocidad, sino la calidad de la conexin: un cable de fibra ptica equivale a 110 hilos de cobre. Esto garantiza que la velocidad no disminuye segn avanza la red, algo que s sucede con el hilo de cobre.Adems, al no verse afectada por interferencias elctricas o electromagnticas, ni por cambios bruscos en la temperatura, la fibra ptica es menos propensa a cadas en la conexin o bajadas en la velocidad.stas son slo algunas de las ventajas por las que hay empresas(ejemplo: ONO) que se han construido su propia Red de comunicaciones basndose en la Fibra ptica. Una Red que a da de hoy es la ms grande del pas: ms de 45.000 Km. a lo largo y ancho de Espaa que permite garantizar a todos los usuarios a una conexin a Internet realmente veloz y de calidad.

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* CASO REALVentajas de la fibra optica:

Las principales ventajas de la fibra ptica son:

La baja atenuacin de sealadmite un gran ancho de banda, mayor a 1Ghzabsolutamente confidencialse establecen comunicaciones a grandes distanciastiene aislamiento dielctrico entre los puntos de conexin

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* CASO REALDIRERENCIASAqu se muestran varas diferencias entre la fibra ptica y el ADSL:

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* CASO REALOPCIN DE ELEGIR LA FIBRA OPTICAhttp://www.ono.es/lafibraopticaesmejor/web/index.htmlLa fibra ptica es mejor porquePor su eficiencia:

StreamingEscuchar msica o ver pelculas en streaming, es decir, sin necesidad de descargarlas en tu ordenador. Gracias a velocidad de la Fibra ptica puedes hacerlo al mismo tiempo que navegas y sin que la velocidad de tu conexin se vea afectada.VideoconferenciasLa Fibra ptica est preparada para soportar formatos de alta calidad. Al ser ms rpida que otras conexiones, la Fibra ptica no presenta inconvenientes como ralentizaciones, desincronizaciones o cortes en el vdeo o la voz. Adems, la red est adaptada para soportar formatos de alta calidad.Conexin ms veloz a una Red Privada Virtual. Una VPN hace posible que te conectes a la red de tu empresa como si estuvieras en la oficina. La Fibra ptica te permite conectarte mucho ms rpido a una VPN y acceder a los archivos que necesites sin tener que esperar horas para que se descarguen.

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* CASO REALRed Privada Virtual (VPN)Conexin ms veloz a una Red Privada Virtual. Una VPN hace posible que te conectes a la red de tu empresa como si estuvieras en la oficina. La Fibra ptica te permite conectarte mucho ms rpido a una VPN y acceder a los archivos que necesites sin tener que esperar horas para que se descarguen.Hoy en da, muchas empresas y negocios estn repartidos en varias sucursales a lo largo de una geografa. Bajo esta situacin aparece una necesidad: una forma de unir varias delegaciones u oficinas de forma rpida y segura sin importar su distancia fsica. Hasta hace relativamente poco, esta necesidad se solucionaba con lneas dedicadas, formando una WAN.Pero mantener una estructura WAN puede resultar en un coste muy elevado, especialmente con lneas dedicadas, aumentando al mismo tiempo que la distancia entre oficinas. Con el crecimiento y la extensin de Internet, las empresas lo han ido utilizando como medio para ampliar su comunicacin interna. Primero con intranets y ahora creando sus propias VPN o Redes Privadas Virtuales. Bsicamente, una VPN es una red privada que utiliza una red pblica (Internet) para conectar diferentes sedes o usuarios entre si. Las VPN o Redes Privadas Virtuales utilizan conexiones "virtuales" a travs de Internet desde unas sedes a otras sedes o usuarios.

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* CASO REALExisten dos tipos de VPN o red privada virtual que pueden funcionar conjuntamente o de forma separada:VPN de Acceso RemotoVPN Red a Red

Beneficios de las VPNs:Ofrece conectividad a zonas geogrficasMejora la seguridadReduce costes frente a otras soluciones WANPosibilidades de evolucinMejora la productividad Simplifica las redes de datos Abre un nuevo abanico de oportunidadesFavorece el soporte remoto Es compatible con las conexiones de banda ancha

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* CASO REALEs una conexin de usuario a LAN (Red de rea local) utilizada por empresas que tengan usuarios que necesiten conectar con la red de la empresa desde puntos remotos de forma segura.

Utilizando Internet, la empresa puede conectar varias sedes entre si, de forma que funcionen como una nica red. Son conexiones LAN to LAN.Backups onlineAhorrars tiempo, sin necesidad de dedicar tanto ancho de banda. Con los nuevos gestores de archivos online, realizar un backup (copia de seguridad de la informacin contenida en tu disco duro) ha dejado de ser una tarea engorrosa. Adems, con la velocidad de la Fibra ptica, este proceso te llevar mucho menos tiempo y sin necesidad de dedicar todo el ancho de banda.

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* CASO REALNubeAccede a aplicaciones para trabajar online sin descargar ningn archivo. Todas aquellas aplicaciones que permiten trabajar online sin necesidad de descargar ningn tipo de archivo en el ordenador son conocidas como Nube (ejemplo: Dropbox). Editores de documentos, de fotografas, de vdeos, reproductores, videojuegos, acceder a la nube con la Fibra ptica es mucho ms rpido y seguro.

Por su simultaneidad: Con la Fibra ptica puedes realizar varias tareas a la vez.Tu ordenador, el porttil de tu padre, el mvil con WiFi de tu hermana, cada vez tenemos ms dispositivos conectados al tiempo a la misma red lo que significa que el ancho de banda se reparte entre todos los usuarios y aplicaciones abiertas a la vez. Con la fibra ptica, esto ya no es problema. Incluso 5 personas en simultneo pueden estar haciendo un uso intensivo del ancho de banda y la experiencia de navegacin de todos ellos va a ser superior que las dems ofertas de velocidad que hay en el mercado.(ADSL)

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* CASO REALTodo lo que puedes hacer al mismo tiempo con la Fibra ptica:

Streaming de vdeo en tiempo realDescarga en segundo plano de mltiples archivosMltiples sesiones de Chat o video ChatVPN activaBackup online de de todos los contenidos del disco duro

Todo lo que tu familia puede hacer a la vez:

2 PCs realizando descargas y soportando sesiones de ChatVideoconsola domstica jugando onlineStreaming de una pelcula de alta calidadAlguien trabajando desde casaVarios usuarios actualizando constantemente sus perfiles en redes sociales

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* CASO REALSISTEMA DE CABLEADO PARA CENTRO DE DATOShttp://www.fibraopticahoy.com/sistema-de-cableado-para-centros-de-datos/Datwiler ha desarrollado un mdulo basado en tecnologa de conexin MTP que permite la instalacin plug-and-play de fibra ptica con mejoras en ratios de transmisin y densidades de encapsulado.Este sistema de cableado para centros de datos se distingue por una cubierta de distribucin modular con 1, 3 o 4 unidades (U) de rack.Los mdulos plug-and-play, que se cablean por la parte posterior con mini-trunks MTP pre-ensamblados, tienen una densidad de encapsulado de hasta 288 fibras en un armario 3U, equivalente a 72 puertos LCQ (Quad) o 144 LC Dplex en el frontal.Esta solucin econmica es compatible con cualquier entorno que emplee seales dplex as como con tareas pticas paralelas, como 40/100G Ethernet y 120G InfiniBand.

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* CASO REALTipo de fibra ptica a elegir: http://www.fibraopticahoy.com/que-cable-de-fibra-optica-es-el-optimo-para-mi-instalacion/VideoComo funciona la fibra ptica: http://www.youtube.com/watch?v=TVF-L6VO6bYNoticia sobre mejoras en la fibra pticahttp://noticias.universia.es/ciencia-nn-tt/noticia/2005/07/21/667115/mejoras-fibra-optica.htmlUn grupo de cientficos de la Universidad de La Laguna ha formulado un nuevo procedimiento gracias al cual se puede optimizar el coste de instalacin de un nuevo tipo de fibra ptica denominada WDM (Multiplexizacin por divisin de longitudes de onda). La tcnica se basa en programacin matemtica, y demuestra que los mtodos de bsqueda inteligente pueden ser eficaces en la resolucin de problemas surgidos en el despliegue de redes de comunicacin basado en este material.

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* CASO REALLa tecnologa WDM consiste en transmitir mltiples seales lser a diferentes longitudes de onda (colores), en la misma direccin, al mismo tiempo y sobre el mismo hilo de fibra.

Los sistemas con tecnologa WDM de alta capacidad, denominada "WDM densa" o DWDM, permiten abordar el incremento del ancho de banda necesario para soportar el crecimiento actual en la demanda de trfico de datos, al crear mltiples canales virtuales sobre un nico hilo de fibra.

Se trata de una tecnologa emergente que aumenta la capacidad de transmisin de las redes de fibra ptica preservando la fibra y los sistemas previamente instalados al ser totalmente compatible con ellos.

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* CASO REALSe ha demostrado que es ilimitada la capacidad de la fibra ptica para transmitir de forma simultnea sobre un mismo hilo un nmero amplio de seales simultneas a la velocidad de la luz, utilizando diferentes longitudes de onda.

Actualmente estn saliendo al mercado dispositivos para transmitir y recibir de forma simultnea cada vez ms canales sobre distintas longitudes de onda que, aunque en principio son bastante caros, se van abaratando a medida que aumenta la demanda y se hace ms corriente la instalacin de estos sistemas en las redes de comunicaciones de todo el mundo.

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