Fibra Optica ESAD

Resumen

Este artículo presenta una introducción a las redes de comunicaciones ópticas, para lo cual se describe la evolución que están experimentando dichas redes a fin de soportar las futuras demandas en el transporte de tráfico IP.

Esta evolución se debe en gran parte al desarrollo de dispositivos que permiten el procesamiento de señales en el domino óptico. De la misma forma se presenta un modelo de router de conmutación de paquetes ópticos basado en el paradigma de intercambio de etiqueta con capacidad de conmutación de paquetes IP a 10 Gb/s.

Por otra parte, se ha incorporado en el router la capacidad de procesar paquetes de tamaño variable y se comprueba experimentalmente sus prestaciones.

Aplicación de la Física en Telemática

Hoy día, se busca aplicar el conocimiento sobre los fenómenos de la luz para crear una infraestructura de datos basada, completamente, en redes ópticas. Esto es, implementar redes que sólo funcionen dentro del dominio óptico, y que no tengan elementos electrónicos dentro de su estructura.

Se considera que el actual incremento del flujo de datos, a través de internet, pronto rebasará la capacidad de transmisión de las actuales instalaciones de par trenzado de cobre, coaxiales, e inclusive, redes de fibra óptica de primera generación, y será necesario contar con nuevas tecnologías para el intercambio de datos que demandan los usuarios.

El intercambio de datos en internet rebasó a los datos de voz, de hecho, servicios como la televisión interactiva, streaming de video, descargas de archivos, o transmisión de datos en tiempo real (noticieros, programas de radio, espectáculos de suscripción por internet) son los servicios más solicitados por los usuarios de internet.

Debido que las instalaciones de redes actuales cuentan con, en esencia, con aparatos que funcionan dentro del dominio eléctrico, se saca poco provecho de las redes de fibra óptica instaladas en la actualidad. Podemos hablar de tres generaciones de redes de fibra óptica.

Las redes ópticas de primera generación se caracterizan por usar a la fibra óptica solo como medio de transporte de los datos y nada más. Por tal motivo, en los nodos de conmutación de datos, el mayor gasto de la infraestructura es el enrutamiento de los paquetes que se transmiten a través de la fibra, lo que representa un gasto adicional debido a que se filtra la totalidad del tráfico de la red para direccionarlo hacia su destino.

Las redes ópticas de segunda generación funcionan dentro del dominio óptico casi en su totalidad. En estas redes, la información es transmitida desde el punto de emisión hasta el tramo final de fibra (esto es, el domicilio del suscriptor) mediante fibra óptica.

La forma de conmutación de estas redes está más controlada debido a que la información es emitida en una determinada longitud de onda y los nodos sólo extraen la longitud de onda requerida según una configuración previa sin necesidad de procesar todo el tráfico en un nodo.

Incluso puede ser que existan diferentes longitudes de onda dentro de una fibra óptica así dispuesta, de tal modo que se puede contar con distintos canales ópticos, para el envío de datos.

El problema de estas redes se origina en la naturaleza misma de internet, donde la información (el tráfico) a menudo viaja en ráfagas altamente variables e impredecibles. Por otra parte, aunque el uso de longitudes de onda estáticas permite realizar la conmutación ópticas de los paquetes de manera rápida y eficiente (en comparación con los elementos eléctricos), impide que se use todo el potencial de una fibra óptica pues la reconfiguración de los caminos ópticos no es dinámica y está restringida sólo a algunas longitudes (al igual que los pares trenzados de cobre).

Las redes ópticas de tercera generación tienden a resolver el problema de la configuración estática de las longitudes de onda de los paquetes de luz que viajan a través de la fibra óptica. En estas redes se conmutan las ráfagas de información a través de un paquete de control que es configurado con una longitud de onda específica y que se envía a través de la red, reconfigurando los nodos por los que pasa, ampliando de esta forma el aprovechamiento del ancho de banda total dentro de la fibra óptica.

Principios físicos detrás de las redes ópticas

La creación de las redes ópticas de transmisión de datos parte del estudio de las propiedades de la luz. Si bien el estudio de la luz se estableció desde los griegos, es actualmente que se está desarrollando la tecnología para trabajar con ella al nivel de la longitud de onda.

Antes, el estudio de las aplicaciones técnicas de la luz formaba parte de la electrónica, y es ahí donde surgen los materiales que se usan en la actualidad en la infraestructura de las redes ópticas.

La naturaleza de la luz es dual, de tal modo que en ciertos momentos se considera que la luz se comporta como si fuera una onda. En el caso de la trasmisión de la luz a través de la fibra óptica, esta se considera una onda que rebota a lo largo de la fibra óptica.

La luz usada para la transmisión de datos suele ubicarse entre el espectro de la luz visible hasta los infrarrojos. La información a transmitir a través de la fibra óptica se transforma de un impulso eléctrico a un haz láser con una determinada frecuencia y longitud de onda.

Para el multiplexado y demuplexado se usan elementos opto-electrónicos que filtran las señales ópticas mediante sus longitudes de onda tal como si se tratase de luz visible siendo descompuesta en su espectro.

Durante el proceso de demuplexado se eligen las longitudes de onda correspondientes al nodo al que debe llegar la información y los datos que no sean requeridos se dejan pasar a través del nodo hacia el siguiente.

Definiciones físicas:

Onda electromagnética: Es una perturbación en el espacio producida por una carga eléctrica y un campo magnético en movimiento.

Luz: Es una onda electromagnética portadora de energía.

Espectro electromagnético: Distribución energética del conjunto de ondas electromagnéticas.

Frecuencia: Es la rapidez con la que vibra una onda electromagnética. A mayor frecuencia de vibración, más energética es la onda y viceversa.

Longitud de onda: Es la distancia recorrida por la vibración de una onda electromagnética. A mayor longitud la onda electromagnética es menos energética y viceversa.

Fibra óptica: Medio físico

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