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8.2 Transmision de datos por fibra óptica

Calcular la máxima tasa de transmisión de datos posible para un sistema de fibra óptica e identificar los factores que causan la atenuación de la luz al viajar a través de la fibra. Preparar un cálculo de pérdida para un sistema de fibra óptica.

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TRANSMISIÓN DE DATOS POR FIBRA ÓPTICA,[object Object],Contenido,[object Object],1.- Los retos de la transmisión por fibra.,[object Object],2.- Dispersión de pulsos. ,[object Object],3.- Atenuación en la fibra.,[object Object],4.- Empalmes y conectores.,[object Object],5.- Fundamentos de diseño del enlace óptico.,[object Object],6.- Mediciones de potencia óptica.,[object Object],Objetivo,[object Object],Calcular la máxima tasa de transmisión de datos posible para un sistema de fibra óptica e identificar los factores que causan la atenuación de la luz al viajar a través de la fibra. Preparar un cálculo de pérdida para un sistema de fibra óptica.,[object Object],Tema 2 de:,[object Object],Última modificación:,[object Object],23 de abril de 2011,[object Object],COMUNICACIONES ÓPTICAS,[object Object],Edison Coimbra G.,[object Object],1,[object Object],www.coimbraweb.com,[object Object]
1.-Los retos de la transmisión por fibra,[object Object],Sistema de transmisión básico,[object Object],La señal a transmitir puede ser voz, video o datos de PC. El primer paso es convertirla en una forma compatible con el medio de transmisión, por lo regular se la convierte en una serie de pulsos digitales.,[object Object],El código de línea de los pulsos digitales podría ser del tipo NRZ.,[object Object],Ejemplo de señal digital NRZ,[object Object],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 láser que se conmuta a una velocidad mucho más alta y emite una luz coherente y de mayor potencia.,[object Object],En el receptor, se usa un PIN o APD para detectar los pulsos de luz y convertirlos a en una señal eléctrica. ,[object Object],Los pulsos digitales sirven después para disparar (modular) con rapidez una fuente de luz potente alternando entre apagado y encendido. ,[object Object],Los pulsos digitales modulan al LED o láser.,[object Object],2,[object Object],www.coimbraweb.com,[object Object]
Los tres retos de la transmisión por fibra,[object Object],Desafíos,[object Object],La transmisión de luz por fibra presenta 3 grandes desafíos.,[object Object],1,[object Object],Dispersión,[object Object],Los pulsos de luz se dispersan a medida que viajan por la fibra. Se produce por la propagación multimodal y por el ancho espectral de las fuentes de luz. ,[object Object],Atenuación,[object Object],2,[object Object],La potencia de luz se atenúa a medida que viaja por la fibra. Se produce por imperfecciones propias del material de la fibra. Es un factor intrínseco.,[object Object],No linealidades,[object Object],3,[object Object],Se producen cambios de la longitud de onda e interacciones entre longitudes de onda. Este se tratará en el tema relacionado con tecnologías DWDM. ,[object Object],Los pulsos de luz se distorsionan y atenúa al viajar por la fibra.,[object Object],3,[object Object],www.coimbraweb.com,[object Object]
2.- Dispersión de pulsos,[object Object],¿Porqué ocurre la dispersión?,[object Object],Ocurre porque el pulso de luz viaja a diferentes velocidades a través de la fibra, dependiendo del modo de propagación y del ancho espectral de la fuente,[object Object],La dispersión 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.  ,[object Object],Definición de la dispersión,[object Object],La dispersión se define como la duración del pulso de salida (∆t) cuando se aplica a la entrada un pulso de luz infinitesimalmente corto.,[object Object],De una manera simple, la dispersión mide el ensanchamiento del pulso por unidad de distancia: en ps/km. ,[object Object],La dispersión limita la tasa de datos.,[object Object],4,[object Object],www.coimbraweb.com,[object Object]
Efectos de la dispersión de pulsos,[object Object],¿Cuáles son los efectos de la dispersión?,[object Object],Los efectos aumentan con la longitud de la fibra. Si la dispersión es grande, el pulso se integra en el siguiente periodo de bit y se produce interferencia entre símbolos; entonces se alcanza el límite de la capacidad de la fibra para aplicaciones digitales.,[object Object],A mayor tasa de transmisión, menor será el periodo T de pulsos y mayor será el efecto de la dispersión. ,[object Object],Ancho de banda eléctrico de la fibra,[object Object],Puesto que sólo es necesario transmitir el componente fundamental de la onda cuadrada en una aplicación digital, se puede decir que el ancho de banda eléctrico Bde la fibra para máxima velocidad de transmisión será:,[object Object],Para máxima velocidad, la dispersión total ∆tes igual a la mitad del periodo T.,[object Object],Por tanto, puede decirse que el ancho de banda eléctrico Bes:,[object Object],Velocidad o tasa de transmisión,[object Object],B= ancho de banda, en Hz.,[object Object],  ∆t=dispersión total. En s.,[object Object],Nyquist define la máxima capacidad de transmisiónC teórica para un canal. Si la señal es de 2 niveles se calcula así.,[object Object],C= capacidad de transmisión del canal, en bps.,[object Object],B=ancho de banda del canal, en Hz.,[object Object],5,[object Object],www.coimbraweb.com,[object Object]
Tipos de dispersión de pulsos,[object Object],¿Cuáles son y qué los causa?,[object Object],Dispersión modal,[object Object],Causa: la propagación 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.,[object Object],Dispersión cromática,[object Object],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 dispersión es significativa en fibras monomodo SM.,[object Object],Dispersión guía - onda,[object Object],Causa: el ancho espectral de la fuente, la diferencia de densidad en la frontera núcleo – revestimiento y el hecho que los rayos de mayor  tienen mayor penetración en el cladding, por tanto, durante el tiempo que comparten entre el núcleo y el cladding viajan a mayor velocidad que los rayos de menor  confinados en el núcleo y lleguen a destino en diferentes tiempos, causando el ensanchamiento del pulso. Esta dispersión es despreciable, excepto cerca del cero de la dispersión cromática en fibras SM. ,[object Object],Dispersión modo de polarización PMD,[object Object],Causa: cualquier imperfección en el núcleo (asimetría o curvatura) hace que los 2 modos de polarización en la fibra viajen a diferentes velocidades y lleguen a destino en diferentes tiempos, causando el ensanchamiento del pulso. Esta dispersión es significativa solo para enlaces que tienen una velocidad superior a 10 Gbps en fibras SM.,[object Object],Dispersión modal en fibras MM.,[object Object],Dispersión cromática en fibras SM.,[object Object],6,[object Object],www.coimbraweb.com,[object Object]

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8.2 Transmision de datos por fibra óptica

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  • 38. Pérdida de empalme: 0.1 dB por empalme. Los empalmes están separados 2 km.
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  • 41. Pérdida de la fibra: 0.5 dB/km.
  • 42. Pérdida de empalme: 0.2 dB por empalme.
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