Elementos básicos de un sistema de comunicación por fibra óptica

Para la transmisión de datos gigabit y más allá, la comunicación por fibra óptica es la opción ideal. Este tipo de comunicación se utiliza para transmitir voz, video, telemetría y datos a largas distancias ya través de redes de área local o redes informáticas. Un sistema de comunicación de fibra óptica utiliza tecnología de ondas de luz para transmitir datos a través de fibra mediante la transformación de señales electrónicas en luz. Algunas características sobresalientes de este tipo de sistema de comunicación, tales como ancho de banda amplio, menor diámetro, peso ligero, transmisión de señal a larga distancia, baja atenuación, seguridad de transmisión, etc., hacen de esta comunicación un componente principal de cualquier infraestructura de telecomunicaciones. La siguiente información sobre los sistemas de comunicación de fibra óptica destaca sus características, elementos básicos y otros detalles.

¿Qué es la comunicación por fibra óptica?

La técnica de transmisión de datos de un lugar a otro mediante la transmisión de pulsos de luz infrarroja mediante una fibra óptica se conoce como comunicación por fibra óptica. Aquí la luz tiene la forma de una señal portadora que se modifica para contener los datos. Los cables de fibra óptica reemplazan a los cables eléctricos siempre que se requieran largas distancias, alto ancho de banda y resistencia a las interferencias electromagnéticas.

La comunicación por fibra óptica se utiliza principalmente para transmitir voz, video y telemetría utilizando redes de área local. En muchas empresas de telecomunicaciones, la fibra óptica se utiliza para transmitir señales telefónicas, señales de televisión por cable, comunicación por Internet. En Bell Laboratories, los investigadores estudiaron y lograron un récord de distancia BW de 100 petabits × kilómetros por cada segundo con comunicación de fibra óptica.

¿Cómo funciona la comunicación por fibra óptica?

A diferencia de la transmisión por cable de cobre, donde la transmisión depende completamente de las señales eléctricas que viajan a través del cable, la transmisión por fibra óptica implica la transmisión de señales en forma de luz de un punto a otro. Además, una red de comunicación de fibra óptica consta de circuitos de transmisión y recepción, una fuente de luz y dispositivos de detección como los que se muestran en la figura.

Cuando los datos de entrada, en forma de señales eléctricas, se transmiten al circuito transmisor, este último los convierte en una señal de luz utilizando una fuente de luz. Esta fuente es un LED cuya amplitud, frecuencia y fases deben permanecer estables y sin fluctuaciones para tener una transmisión eficiente. El haz de luz proveniente de la fuente es transportado por un cable de fibra óptica al circuito de destino en el cual la información es retransmitida a la señal eléctrica por un circuito receptor.

El circuito receptor consta de un fotodetector con un circuito electrónico apropiado, que es capaz de medir la amplitud, frecuencia y fase del campo óptico. Este tipo de comunicación utiliza longitudes de onda cercanas a la banda infrarroja que se encuentra justo por encima del rango visible. Tanto el LED como el láser se pueden utilizar como fuentes de luz según la aplicación.

3 Elementos Básicos de un Sistema de Comunicación por Fibra Óptica

Hay tres elementos básicos principales de un sistema de comunicación de fibra óptica. Ellas son

1. Fuente de luz compacta
2. Fibra óptica de baja pérdida
3. fotodetector

Los accesorios como conectores, interruptores, acopladores, multiplexores, amplificadores y empalmes también son partes esenciales de este sistema de comunicación.

Fuente de luz compacta

Según las aplicaciones, como las redes de área local y los sistemas de comunicación de larga distancia, los requisitos de la fuente de luz varían. Los requisitos de la fuente incluyen potencia, velocidad, ancho de línea espectral, ruido, robustez, costo, temperatura, etc. Dos componentes se utilizan como fuentes de luz: diodos emisores de luz (LED) y diodos láser.

Los diodos emisores de luz se utilizan para distancias cortas y aplicaciones de baja velocidad de datos debido a su bajo ancho de banda y capacidades de potencia. Dos de estas estructuras LED incluyen sistemas de emisión de superficie y borde. Los diodos emisores de superficie tienen un diseño simple y confiable, pero debido a su ancho de línea más amplio y la limitación de la frecuencia de modulación, los diodos emisores de borde se utilizan principalmente. Los diodos emisores de luz tienen capacidades de alta potencia y ancho de línea más estrecho.

Para distancias más largas y transmisión de alta velocidad de datos, se prefieren los diodos láser debido a sus características de alta potencia, alta velocidad y ancho de línea espectral más estrecho. Pero estos son por naturaleza no lineales y más sensibles a las variaciones de temperatura.

Hoy en día, muchas mejoras y avances han hecho que estas fuentes sean más confiables. Algunas de estas comparaciones de estas dos fuentes se muestran a continuación. Ambas fuentes se modulan mediante técnicas de modulación directa o externa.

Fibra óptica de baja pérdida

La fibra óptica es un cable, también conocido como guía de ondas dieléctrica cilíndrica, hecho de material de baja pérdida. La fibra óptica también tiene en cuenta parámetros como el entorno en el que opera, la resistencia a la tracción, la durabilidad y la rigidez. El cable de fibra óptica está hecho de vidrio extruido (si) o plástico de alta calidad y es flexible. El diámetro del cable de fibra óptica está entre 0,25 y 0,5 mm (ligeramente más grueso que un cabello humano).

Un cable de fibra óptica consta de cuatro partes.

• Corazón
• revestimiento
• Humedecer
• Chaqueta

Corazón

El núcleo de un cable de fibra es un cilindro de plástico que recorre toda la longitud del cable de fibra y proporciona protección de revestimiento. El diámetro del núcleo depende de la aplicación utilizada. Debido a la reflexión interna, la luz que viaja dentro del núcleo se refleja fuera del núcleo, el límite de la cubierta. La sección central debe ser circular para la mayoría de las aplicaciones.

revestimiento

El revestimiento es un material óptico exterior que protege el núcleo. La función principal de la vaina es reflejar la luz hacia el núcleo. Cuando la luz ingresa a través del núcleo (material denso) al revestimiento (material menos denso), cambia de ángulo y luego se refleja de regreso al núcleo.

Humedecer

La función principal del búfer es proteger la fibra contra daños y miles de fibras ópticas dispuestas en cientos de cables ópticos. Estos haces están protegidos por la cubierta exterior del cable llamada funda.

CHAQUETA

Las fundas de los cables de fibra óptica están disponibles en varios colores, lo que puede hacernos reconocer fácilmente el color exacto del cable con el que estamos tratando. El color amarillo claramente significa cable monomodo y el color naranja indica multimodo.

2 tipos de fibras ópticas

Fibras monomodo: Las fibras monomodo se utilizan para transmitir una señal por fibra; estas fibras se utilizan en teléfonos y televisores. Las fibras monomodo tienen núcleos pequeños.

Fibras multimodo: Las fibras multimodo se utilizan para transmitir muchas señales por fibra; estas señales se utilizan en computadoras y redes de área local que tienen núcleos más grandes grande.

Fotodetectores

El propósito de los fotodetectores es convertir la señal de luz nuevamente en una señal eléctrica. Dos tipos de fotodetectores se utilizan principalmente para receptores ópticos en sistemas de comunicación óptica: el fotodiodo PN y el fotodiodo de avalancha. Dependiendo de las longitudes de onda de la aplicación, la composición del material de estos dispositivos varía. Estos materiales incluyen silicio, germanio, InGaAs, etc.

¿Por qué se usa luz en lugar de electricidad?

En la comunicación por fibra óptica, la luz láser se utiliza para la transmisión porque esta fuente de luz tiene una sola longitud de onda. En comparación con otras fuentes de luz, como la luz de una bombilla o la luz solar, tienen múltiples longitudes de onda de luz. Entonces, si se usa otra fuente de luz como la luz solar para esta comunicación, generará un rayo de luz solar menos poderoso mientras que la luz láser genera un rayo más poderoso. Por lo tanto, la fuente de luz láser es la mejor opción para la comunicación debido a la baja dispersión, generando una cantidad de señales en menos tiempo.

¿Qué es la dispersión en la comunicación por fibra óptica?

La dispersión se puede definir como la transmisión de señales de luz una vez transmitidas en una fibra. Así, este evento se debe principalmente a la velocidad de la luz que depende de su longitud de onda así como del modo de propagación. Cuando la luz viaja largas distancias, se pueden acumular pequeñas diferencias en la velocidad, por lo que se producirán errores de bits.

Similar a la atenuación, esta dispersión reducirá la distancia que viaja la señal en las fibras ópticas. A diferencia de la atenuación, no disminuye la señal, sin embargo, se desvanece. Por ejemplo, en el transmisor, la señal de 1 ns se transmitirá a 10 ns en el receptor. En consecuencia, las señales no se reciben y decodifican correctamente.

Las dispersiones se clasifican en cuatro tipos, como dispersión de patrón, dispersión de material, guía de ondas y modo de polarización.

• En la dispersión moderna, los modos diferentes se propagarán a velocidades de grupo diferentes
• En la dispersión de materiales, el índice de refracción del medio cambiará con la longitud de onda
• En la dispersión de la guía de ondas, el índice de refracción cambiará a lo largo de la guía de ondas, lo que significa que las diferentes longitudes de onda incluirán diferentes retrasos.
• En la dispersión del modo de polarización, la guía de ondas comprende dos índices de refracción diferentes.

Las características

El principal caracteristicas de comunicacion fibra optica incluyen principalmente los siguientes elementos. En esta comunicación, la señal luminosa se puede utilizar como señal a transmitir en el cable óptico.

Banda ancha

La dispersión de luz láser única es una buena cantidad de señal que se puede transmitir cada segundo, lo que resulta en un ancho de banda alto en largas distancias.

diámetro más pequeño

El diámetro del cable de fibra óptica es de unos 300 micrómetros.

menos peso

El cable utilizado en la comunicación por fibra óptica es menos pesado que el cable de tipo cobre.

Transmisión de señal para larga distancia.

Dado que la luz láser no se disuelve, simplemente se transmite a largas distancias.

Menos atenuación

El cable de fibra óptica está diseñado con vidrio y la luz láser viaja a través de él, por lo que la pérdida de señal durante la transmisión es de solo 0,2 dB/km.

Seguridad de transmisión

Los datos en el cable de fibra óptica pueden protegerse mediante encriptación óptica, así como la ausencia de señal electromagnética.

Impacto de la fibra óptica en el IoT

El impacto de IoT en la comunicación por fibra óptica es alto por las siguientes razones.

• medio de transmisión rápida
• Seguridad de datos
• No hay pérdida de datos debido a la interferencia.

Fibra óptica vs comunicación satelital

En la actualidad, tecnologías avanzadas como la fibra óptica así como las comunicaciones por satélite están revolucionando el mundo de las telecomunicaciones. Por lo tanto, estas tecnologías tienen sus ventajas y limitaciones para ser utilizadas en un tipo específico de aplicaciones.

Las comunicaciones como la fibra óptica y los satélites tienen propiedades bastante opuestas, por lo que su uso cambia. Las principales diferencias entre estas comunicaciones se pueden realizar en función de las siguientes áreas, incluidas las siguientes.

Menos retrasos en las comunicaciones harán que el cable de fibra óptica se utilice en comunicaciones en tiempo real. Se utilizan principalmente para posiciones punto a punto permanentes que requieren un gran ancho de banda. También se utilizan principalmente en LAN Gigabit, líneas fijas, comunicaciones por Internet, redes de televisión por cable, etc.

Las comunicaciones por satélite son adecuadas para la radiodifusión. Así, se utilizan para los servicios de radio y televisión. Estas comunicaciones también son adecuadas para la comunicación en el interior del recinto donde no es posible tender líneas de comunicación.

LEDs en comunicación por fibra óptica

En un sistema de comunicación por fibra óptica, el LED es un elemento fundamental. La función principal de este componente es transformar la señal eléctrica en una señal luminosa equivalente que se inyecta en la fibra óptica. Las características de los LED influyen con frecuencia en el rendimiento.

Los diodos emisores de luz son semiconductores complejos que se utilizan para convertir la corriente eléctrica en corriente. luminoso. Por lo tanto, este procedimiento de conversión es bastante eficiente para generar menos calor en comparación con las lámparas incandescentes. Por lo tanto, los LED se utilizan en la comunicación de fibra óptica debido a las siguientes características.

• Corto
• Tienen un alto brillo
• La región emisora ​​es pequeña, similar a las dimensiones de la fibra óptica.
• Ofrece alta confiabilidad
• Se pueden cambiar a alta velocidad.

Ventajas

los ventajas de la comunicacion por fibra optica Incluya lo siguiente.

• La comunicación es segura
• La rapidez
• Compatibilidad electromagnética
• Distancia
• Banda ancha
• Sin pérdida de energía
• Interferencia
• Tamaño
• menos peso
• Seguridad

Aplicaciones

los aplicaciones de comunicación de fibra óptica Incluya lo siguiente.

• Industria médica
• Inspecciones mecánicas
• Comunicación
• Iluminación y decoración
• La defensa
• Difusión
• Industrias
• Defensa/Gobierno
• Almacenamiento de datos
• Se utiliza para la transmisión de datos
• telecomunicaciones
• Redes
• Industrial/Comercial
• Transmisión/CATV
• La comunicación de audio mediante cable de fibra óptica se puede realizar para transmitir su voz de un lugar a otro mediante cable de fibra óptica.

Por lo tanto, las comunicaciones de fibra óptica han cambiado la industria de las telecomunicaciones al convertirse en la principal opción para diferentes servicios como Internet de alta velocidad, infraestructura de red troncal Ethernet y redes de datos en general. En la actualidad, se espera que la comunicación por fibra óptica se vuelva muy común en las redes corporativas debido a la demanda de dispositivos basados ​​en IP como cámaras IP, unidades de videoconferencia, teléfonos VoIP, que necesitan un aumento en BW para llevar comunicaciones IP. Debido a estas capacidades, esta comunicación puede admitir dispositivos con uso intensivo de BW sin problemas.

esta es la base elementos del sistema de comunicación de fibra óptica. Para obtener más información y para cualquier tipo de asistencia, escríbanos ya que alentamos y apreciamos sus sugerencias, comentarios, preguntas y comentarios. Comparta sus pensamientos, sugerencias y comentarios en la sección de comentarios a continuación.

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