La fibra se ha convertido en el medio de comunicación elegido para telefonía, telefonía móvil, televisión por cable (CATV), redes troncales LAN, cámaras de seguridad, redes industriales, y casi todo tipo de comunicaciones.

La mayor ventaja de la fibra óptica es que es el medio de transporte de información más rentable. La fibra puede transportar más información en mayores distancias y en menos tiempo que cualquier otro medio de comunicación, tal como la foto de arriba de fines de 1970 en la que se muestran cables de igual capacidad ilustra tan bien. El ancho de banda de la fibra y su capacidad en la distancia implica que se utilicen menos cables, menos repetidores, menos energía y que se realice menos mantenimiento. Además, la fibra no se ve afectada por la interferencia de radiación electromagnética, lo que hace posible transmitir información y datos con menos ruido y con menos errores. La fibra es más liviana que los cables de cobre, lo que la hace popular para utilizarla en aeronaves y en el campo automotriz. Estas ventajas abren las puertas a muchas otras ventajas que hacen que la elección de la fibra para la transmisión de datos sea la opción más lógica.

Estas ventajas han llevado a que la fibra se haya convertido en el medio de transmisión elegido para prácticamente todas las comunicaciones de datos, voz y video.

Tanto las empresas de telecomunicaciones como los operadores de televisión por cable utilizan la fibra por razones económicas, pero la justificación de los costos implica adoptar nuevas arquitecturas de red para aprovechar las virtudes de la fibra. Los diseñadores e instaladores de redes de área local (LAN) y de planta interna ahora se han dado cuenta que ellos también deben adoptar nuevas arquitectura de redes. Una red de cableado en planta interna también debe ser menos costosa si se realiza con fibra en lugar de cobre. La conversión de redes de cobre es sencilla con conversores de medios, dispositivos que convierten la mayoría de los sistemas a fibra óptica. Incluso si se añade el costo de los conversores de medios, la red de fibra óptica generalmente será menos costosa que la de cobre si se utiliza la arquitectura apropiada.

Redes de comunicación de fibra óptica

Redes de telefonía

Las redes de telefonía fueron los primeros grandes usuarios de fibra óptica. Se utilizaron enlaces de fibra óptica para reemplazar las conexiones de cobre o de radio digital entre los switches telefónicos, comenzando con enlaces de larga distancia, llamados líneas largas, en donde la distancia y el ancho de banda hicieron que la fibra sea considerablemente más rentable. Las empresas de telecomunicaciones utilizan fibra para conectar todas sus oficinas centrales y switches de larga distancia ya que la fibra tiene un ancho de banda miles de veces mayor que el del cable de cobre y puede transportar señales cientos de veces más lejos antes de necesitar un repetidor – lo que hace que el costo de una conexión telefónica sobre fibra sea sólo un pequeño porcentaje del costo de la misma conexión con cobre.

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Luego de que los enlaces de larga distancia migraran a fibra, las empresas de telecomunicaciones comenzaron a reemplazar con fibra enlaces de menor distancia entre switches, por ejemplo, entre switches dentro de la misma área metropolitana. En la actualidad, prácticamente todas las redes de telefonía han migrado a fibra. Las empresas te telecomunicaciones están tendiendo fibra directamente hasta el hogar (FTTH), utilizando sistemas de red óptica pasiva (PON) de bajo costo que emplean divisores (splitters) para compartir el costo de algunos componentes de fibra óptica entre un máximo de 32 abonados.

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Incluso las redes de telefonía móvil tienen redes troncales (backbones) de fibra,  lo que es más eficiente y menos costoso que utilizar el preciado ancho de banda inalámbrico para conexiones de la red troncal (backbone). Las torres de telefonía móvil con muchas antenas tendrán grandes bandejas o pedestales de cable en donde los cables de fibra se conecten con la antena electrónica.

Internet

Internet siempre se ha basado en una red troncal (backbone) de fibra óptica. Comenzó siendo parte de la red de telefonía, que en ese entonces era principalmente de voz, pero se ha convertido en la mayor red de comunicaciones ya que el tráfico de datos ha superado con creces al tráfico de voz. En la actualidad, las empresas de telecomunicaciones están migrando sus comunicaciones de voz al protocolo de internet (IP) para reducir costos.

Televisión por cable (CATV)

La mayoría de los sistemas de televisión por cable también están utilizando fibra en sus redes troncales (backbones). Las empresas de televisión por cable utilizan fibra porque les otorga mayor confiabilidad y les brinda la oportunidad de ofrecer nuevos servicios, como el de telefonía y de conexión a internet.

La televisión por cable solía tener una pésima reputación con respecto a la confiabilidad, aunque en realidad, no se trataba de un problema con el servicio sino con la topología de red. Estas empresas de TV por cable utilizan señales analógicas de muy alta frecuencia, hasta 1 GHz, lo que tiene una atenuación elevada sobre el cable coaxial. Para implementar un sistema en toda una ciudad, la televisión por cable necesita muchos amplificadores (repetidores) para llegar al usuario al final del sistema, generalmente 15 o más. Con frecuencia los amplificadores fallan, lo que significa que el tráfico de bajada (downstream) hacia el abonado, que corresponde al amplificador que falló, pierde la señal. Encontrar y reparar los amplificadores que han fallado era complejo y consumía mucho tiempo, lo que ocasionaba reclamos por parte de los abonados.

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El desarrollo de los láser de retroalimentación distribuida (DFB) sumamente lineales permitieron que los sistemas de televisión por cable pudieran migrar a sistemas ópticos analógicos. Las empresas de televisión por cable se expanden a nuevos territorios con la fibra,  conectan sus cabeceras con fibra y luego llevan la fibra localmente al vecindario; sujetan el cable de fibra al cable coaxial “hardline” aéreo utilizado para el resto de la red o lo tiran para que atraviese el mismo conducto subterráneo. La fibra les permite dividir su red en áreas de servicio más pequeñas, generalmente con menos de 4 amplificadores, lo que evita que una gran cantidad de clientes se vean afectados en una interrupción del servicio, de esta forma su red es más confiable y la solución de problemas es más sencilla, generando un mejor servicio y una mejor relación con el cliente.

También la fibra le brinda al operador de televisión por cable una vía de retorno que puede utilizar para conexiones telefónicas o de internet, y así aumentar su potencial de ingresos. La mayoría de los sistemas de televisión por cable todavía utilizan sistemas AM (analógicos) que simplemente convierten las señales eléctricas de televisión en señales ópticas. Búsquelos para migrar a más transmisiones digitales en el futuro.

Redes en planta interna

Las redes en planta interna, mayormente las redes informáticas de área local (LAN) utilizan fibra óptica principalmente en la red troncal (backbone) pero cada vez en mayor medida, la están utilizando para llegar hasta el escritorio y para conectar puntos de acceso inalámbricos. La red troncal (backbone) de una red LAN con frecuencia requiere de mayores distancias que una red de cable de cobre (Categoría 5/5e/6/6A) pero por supuesto, la fibra ofrece un mayor ancho de banda para expansiones futuras. La capacidad que tiene la fibra para permitir actualizaciones de red, se puede expresar al decir que un tipo de fibra determinado tiene una duración mayor que 9 generaciones de cable de cobre en redes de área local (LAN). Un nuevo tipo de fibra (OM3) ofrece posibilidades de actualización en el futuro, mientras que el cobre continúa luchando por aumentar la velocidad en las redes.

Hasta hace no mucho, las redes corporativas de área local utilizaban fibra en sus redes troncales (backbones) combinada con cableado de cobre hasta el escritorio.  Generalmente los switches y concentradores LAN están disponibles con puertos para fibra óptica pero los ordenadores personales tienen interfaces a Ethernet sobre cobre; económicos conversores de medios permiten conectar los ordenadores personales a fibra. La fibra hasta el escritorio puede ser rentable si se diseña apropiadamente utilizando una arquitectura de red centralizada sin conmutación local en el cuarto de telecomunicaciones, pero muchos usuarios no quieren continuar “atados” a un cable de red. Las ventas de los ordenadores personales están decayendo y los que eligen la mayoría de los usuarios son los ordenadores portátiles con conexión inalámbrica a la red. Generalmente sólo los usuarios de datos de alta velocidad como los ingenieros y diseñadores gráficos utilizan estaciones de trabajo de escritorio; el resto de la gente utiliza ordenadores portátiles con conexión inalámbrica.

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Redes LAN de fibra centralizada

Cuando la mayoría de los contratistas y usuarios finales analizan la fibra en comparación con el cableado UTP para una red de área local (LAN), comparan la antigua red LAN de cobre con la fibra directamente reemplazando los enlaces de cobre. El costo de una planta de fibra óptica instalada es comparable con el costo de una planta de cable categoría 5/6/6A también instalada, pero la fibra con frecuencia requiere de conversión electrónica de medios lo que aumenta el costo del enlace de fibra.

Sin embargo, la diferencia real se ve si se utiliza una red de fibra óptica centralizada – que se ilustra a la derecha del diagrama de arriba. Dado que la fibra no tiene el límite de 90 metros de distancia que tiene el cable UTP, se puede colocar todo lo electrónico en el cuarto de informática o cerca de él. El cuarto de telecomunicaciones sólo se utiliza para la conexión pasiva de los cables de fibra óptica de la red troncal (backbone), por lo tanto no se necesita electricidad, unidades UPS (fuentes de alimentación ininterrumpida), puestas a tierra, ni acondicionamiento de aire. Estos servicios auxiliares, necesarios para concentradores (hubs) categoría 5, conllevan elevadísimos costos para cada sala de telecomunicaciones. Incluso si se está diseñando un nuevo edificio, ni siquiera se tiene que incurrir en gastos en el cuarto de telecomunicaciones.

Además, al tener todos los concentradores (hubs) de fibra óptica en un sólo lugar, puede utilizar mejor el hardware ya que tendrá menos puertos sin utilizar. Dado que los puertos de los concentradores modulares tienen que añadirse en módulos de 8 o 16, es frecuente que al tener un concentrador (hub) en un cuarto de telecomunicaciones haya muchos puertos vacíos en un modulo. Con un sistema de fibra centralizado, podrá añadir módulos de una forma más eficiente ya que podrá soportar muchas ubicaciones de escritorio más pero no necesitará tener más de un módulo con puertos disponibles.

Otras aplicaciones de la fibra óptica

Muchas otras redes utilizan fibra. La televisión en circuito cerrado (CCTV) suele utilizar fibra por su capacidad en la distancia y por su seguridad, especialmente en grandes edificios como aeropuertos y redes metropolitanas. Los sistemas de seguridad son más seguros si se realizan con fibra. Hoy en día, prácticamente cualquier red tiene la posibilidad de realizarse con fibra.

Redes metropolitanas

Muchas ciudades han adoptado la fibra para sus redes de comunicaciones. Las redes metropolitanas utilizan fibra para muchas otras aplicaciones además de las cámaras de vigilancia de CCTV, lo que incluye la conexión entre organismos de servicio público como los bomberos, la policía, y otros servicios de emergencia, como hospitales, escuelas y sistemas de gestión del tráfico. En una ciudad, se pueden instalar cables en ubicaciones estratégicas de forma tal que varios servicios puedan compartir las fibras de los cables, y así ahorrar en costos de instalación. También se está aprendiendo a instalar conductos subterráneos cada vez que se realizan excavaciones en la calzada, por lo que cuando los cables tengan que instalarse, no será necesario realizar más construcciones.

Redes industriales

Las plantas industriales utilizan fibra debido a su robustez, capacidad en la distancia e inmunidad a ruido. En un entorno industrial, la interferencia electromagnética (EMI) suele ser un gran problema. Las máquinas, los relevadores, las soldadoras y otros equipamientos industriales generan una inmensa cantidad de ruidos eléctricos que pueden causar problemas significativos con el cableado de cobre, especialmente con cable sin blindaje como el UTP. Para tender cable de cobre en un entorno industrial, con frecuencia es necesario pasarlo a través de un conducto para que tenga la protección necesaria. La fibra también es flexible, por lo que muchos robots industriales utilizan fibra, generalmente de plástico, para controles.

La fibra óptica tiene inmunidad total frente a la interferencia electromagnética (EMI). Solamente tiene que elegir un cable que sea lo suficientemente resistente para la instalación, y un cable “breakout” es una buena elección para este tipo de obras reforzadas. El cable de fibra óptica puede instalarse fácilmente punto a punto, pasando junto a las principales fuentes de interferencia electromagnética (EMI) sin efecto alguno. La conversión de redes de cobre es sencilla con conversores de medios, dispositivos que convierten la mayoría de los sistemas a fibra óptica. Aunque se incluya el costo de los conversores de medios, la red de fibra óptica será más económica que la de cobre tendida en conductos.

Redes de empresas de servicios públicos

Estas empresas utilizan la fibra para las comunicaciones, los sistemas de vigilancia de CCTV y la gestión de la red. Las empresas públicas proveedoras de electricidad también aprovechan la inmunidad al ruido de la fibra, incluso tendiendo fibra dentro de cables de distribución de alta tensión  También, algunas empresas de servicios públicos instalan fibras en sus redes de distribución de alta tensión y alquilan fibras a otras empresas de telecomunicaciones. Estas empresas no utilizan la fibra para aplicarla a la comunicación, sino que los sensores de fibra óptica permiten controlar la tensión alta y la tensión de la corriente en sus sistemas de distribución. El interés en la gestión de la distribución de potencia de “redes eléctricas inteligentes” para mejorar la eficiencia se basa en utilizar fibra óptica para la gestión de la red.

Aplicaciones militares y plataformas

El personal militar utiliza la fibra en todos lados, en bases, plataformas (buques y aviones), y en el campo de batalla, dado que la fibra resulta difícil de dañar y de interferir. Los aviones utilizan fibra por su confiabilidad e inmunidad al ruido, pero también por el poco peso de la fibra; incluso millones de automóviles tiene redes de fibra que conectan todo los componentes electrónicos ya que la fibra es inmune al ruido y a su vez reduce el peso del vehículo.

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