La Fibra Óptica

Las Fibras Ópticas se utilizan en las telecomunicaciones como un medio de trasmisión, por el simple hecho de que por medio de el se pueden enviar grandes cantidades de datos e información a largas distancias.
La Fibra Óptica en comparación a otros medios de transmisión como lo son, el cable coaxial, el par trenzado, etc.; posee mayor ventaja ya que en el ahí menos perdidas, poseen un mayor ancho de banda, los retardos son menores que en los enlaces satelitales, permite multiplexar mas señales, y cabe destacar que la Fibra Óptica sirve para enviar datos e información mas no potencia.
Propagación de la luz: la propagación de la luz en la fibra óptica consiste en la reflexión interna total, en el cual la luz viaja por el núcleo de la fibra e incide sobre la superficie externa, de manera que toda la luz se refleja en el interior de la fibra sin pérdidas. Por lo tanto la luz se puede transmitir a grandes distancias reflejándose muchas veces.
Modos de Propagación: Si el diámetro es grande puede soportar varios modos de propagación (también soporta varias trayectorias en el cable); si el diámetro es estrecho soporta solo un modo de propagación y una sola trayectoria en el cable.
Las perdidas de la fibra óptica pueden ser por diferentes causas entre ellas tenemos; dispersión cromática o de longitudes de onda, esta se produce cuando los rayos de luz que se forman en el extremo de la fibra no llega al mismo tiempo; dispersión modal o de ensanchamiento de pulso, esta se produce por la propagación de la luz que va en distintas trayectorias y en tiempos diferentes; pérdidas por acoplamiento, defectos de alineamientos de las fibras ópticas.
Fuentes Ópticas
LED (diodos emisores de luz): poseen un ancho espectral de 30 a 50nm, comúnmente se utiliza en transmisión de pulsos aunque también se puede en AM.
ILD (diodos laser de inyección): poseen un ancho espectral de 1 a 3nm, debe controlarse con sumo cuidado y la corriente puede subir junto con la temperatura.
La fibra óptica es muy ventajosa ya que su capacidad de transmisión en cuanto al ancho de banda es muy grande, este permite transmitir datos, video y voz en tiempo real, poseen alta resistencia a condiciones ambientales extremas, y son fáciles de instalar; pero como todo también tiene una contraparte una de ellas es que son difíciles de reparar, su costo es elevado, su duración es menor por que trabajan a altas potencias y dependen de las temperaturas.

RESUMEN MESA DE TRABAJO FIBRA ÓPTICA...!

QUÉ ES LA FIBRA ÓPTICA

La fibra óptica está compuesta por filamentos de vidrio o plástico, de espesor entre 10 y 300 micrones.

PROPAGACIÓN DE LA LUZ

El principio en que se basa la transmisión de luz por la fibra es la reflexión interna total; la luz que viaja por el centro o núcleo de la fibra incide sobre la superficie externa con un ángulo mayor que el ángulo crítico, de forma que toda la luz se refleja sin pérdidas hacia el interior de la fibra. Así, la luz puede transmitirse a larga distancia reflejándose miles de veces. Para evitar pérdidas por dispersión de luz debida a impurezas de la superficie de la fibra, el núcleo de la fibra óptica está recubierto por una capa de vidrio con un índice de refracción mucho menor; las reflexiones se producen en la superficie que separa la fibra de vidrio y el recubrimiento.

MATERIALES Y CONSTRUCCIÓN

La mayoría de las fibras ópticas se hacen de arena o sílice, materia prima abundante en comparación con el cobre, con unos kilogramos de vidrio pueden fabricarse aproximadamente 43 kilómetros de fibra óptica. Los dos constituyentes esenciales de las fibras ópticas son el núcleo y el revestimiento. El núcleo es la parte más interna de la fibra y es la que guía la luz.

MODOS Y CONFIGURACIÓN

Fibra Monomodo:

Potencialmente, esta es la fibra que ofrece la mayor capacidad de transporte de información. Tiene una banda de paso del orden de los 100 GHz/km. Los mayores flujos se consiguen con esta fibra, pero también es la más compleja de implementar. En estas la trayectoria sigue el eje de la fibra, es decir posee un modo de propagación único; son fibras en la cual diámetro del núcleo esta en el mismo orden de magnitud que la longitud de onda de las señales ópticas que transmiten, es decir, de unos 5 a 8 mm. Si el núcleo está constituido de un material cuyo índice de refracción es muy diferente al de la cubierta, entonces se habla de fibras monomodo de índice escalonado. Los elevados flujos que se pueden alcanzar constituyen la principal ventaja de las fibras monomodo.

Fibra Multimodo de Índice Gradiante Gradual:

Las fibras multimodo de índice de gradiente gradual tienen una banda de paso que llega hasta los 500MHz por kilómetro. Su principio se basa en que el índice de refracción en el interior del núcleo no es único y decrece cuando se desplaza del núcleo hacia la cubierta. Los rayos luminosos se encuentran enfocados hacia el eje de la fibra. Estas fibras permiten reducir la dispersión entre los diferentes modos de propagación a través del núcleo de la fibra.

Fibra Multimodo de índice escalonado:

Las fibras multimodo de índice escalonado están fabricadas a base de vidrio, con una atenuación de 30 dB/km, o plástico, con una atenuación de 100 dB/km. Tienen una banda de paso que llega hasta los 40 MHz por kilómetro. En estas fibras, el núcleo está constituido por un material uniforme cuyo índice de refracción es claramente superior al de la cubierta que lo rodea. El paso desde el núcleo hasta la cubierta conlleva por tanto una variación del índice.

CON LA FIBRA ÓPTICA SE PUEDEN USAR EMPALMES Y CONECTORES:

Empalmes:

Se utilizan para conexiones permanentes y cuando se requiere de tramos más largos al que proporciona el carrete ó bobina de cable, pérdidas menores que los conectores alrededor de 0,02dB.

Los empalmes pueden ser mecánicos estos son previamente fabricados por compañias como 3M, influyen directamente sobre el costo y la atenuacion, y empalmes por fusion estos son realizados en el horno de fusion tienen menos atenuación pero su fabricacion es costosa.

Conectores:

Se utilizan para conexiones removibles, poseen pérdidas de 0,2dB ya que existe aire entre la superficie pulida de la fibra óptica y el conector. Generalmente son usados entre fuentes, detectores y el cable de fibra óptica.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA FIBRA ÓPTICA

Ventajas:

Poseen mayor capacidad para transmitir debido al ancho de banda, permiten transmitir video y voz en tiempo real, son inmunes a las transmisiones cruzadas entre cables causadas por inducción magnética, poseen alta resistencia a condiciones ambientales extremas, son fáciles de instalar.

Desventajas:

Son difíciles de reparar, su costo es elevado, fragilidad de las fibras, en ocasiones la disponibilidad de conectores es limitada.

PÉRDIDAS EN LA FIBRA ÓPTICA

Dispersión cromática o de longitudes de onda: Ocurre cuando los rayos de luz que se producen en un extremo de la fibra no llegan al mismo tiempo provocando una distorsión en la señal, esto ocurre solamente en la fibra óptica monomodo.

Dispersión modal o de ensanchamiento de pulso: Se debe a la diferencia de tiempos de propagación de rayos de luz que van por diferentes trayectorias en una fibra óptica, se presenta solo en la fibra multimodo se puede reducir en multimodo de índice gradual y se elimina totalmente en monomodo de índice escalonado.

Pérdidas por acoplamiento: Son defectos de alineamientos de las fibras. Entre ellos axial, entrehierro, angular, acabado superficial y entre fibras con diferentes conos de aceptación.

Enlaces de fibra

Los bloques principales de un enlace de comunicaciones de fibra óptica son: transmisor, receptor y guía de fibra. El transmisor consiste de una interfaz analógica o digital, un convertidor de voltaje a corriente, una fuente de luz y un adaptador de fuente de luz a fibra. La guía de fibra es un vidrio ultra puro o un cable plástico.

El receptor incluye un dispositivo conector detector de fibra a luz, un fotodetector, un convertidor de corriente a voltaje un amplificador de voltaje y una interfaz analógica o digital. En un transmisor de fibra óptica la fuente de luz se puede modular por una señal analógica o digital.

Ensayo Sobre La Telemedicina y su Comunicación Satelital

Hoy día la medicina venezolana ha decidido evolucionar tecnológicamente implementando lo que se conoce como Telemedicina, esto se inicio luego de la inclusión del Satélite Simón Bolívar; el objetivo de este proyecto es realizar una red de segunda opinión médica; se espera que la Telemedicina se efectúe en todo el país en poco tiempo con la implementación de una plataforma tecnológica que asista al sistema público de salud.

Cuando hablamos de Telemedicina nos referimos a, la medicina o médico a distancia, simplemente es como una comunicación por teléfono, donde se puede discutir casos, realizar consultas, facilitar tanto diagnósticos como tratamientos, y hasta realizar cirugías a distancia en tiempo real; no solo se utiliza para las consultas médicas sino también para que los estudiantes de medicina reciban su capacitación a distancia y puedan observar operaciones en vivo. Esta información será recibida a través de monitores y cámaras que se localizan en el lugar, la misma podrá ser guardada en formato DVD como soporte.

Con la implementación de este proyecto se desea transmitir los datos e información de los pacientes, los mismos serán enviados por medio vía satelital de diferentes puntos sin importar la distancia; este recurso tecnológico facilita la optimización de los servicios de atención en materia de salud, en el que se ahorra tiempo y se recuden los costos; proporcionando a zonas distantes la atención de especialistas sin la necesidad de movilizar al paciente.

El Hospital Central “Antonio María Pineda”, es la primera institución en el que se aplica esta tecnología de Telemedicina, siendo el primero en Venezuela y en toda Latinoamérica. Este proyecto consta de un pabellón de tecnología Alemana, con un equipamiento de alta tecnología que facilita el ahorro de energía e insumos médicos, es un novedoso sistema que permite grabar y transmitir vía red LAN o WAN las imágenes de las operaciones realizadas.

Medios de propagación de ondas electromagnéticas

Para realizar un análisis de la propagación de las ondas se debe tomar en cuanta la naturaleza de la misma, es decir, si son mecánicas o electromagnéticas.

Cuando se habla de ondas mecánicas, se hace referencias a aquellas que necesariamente utilizan un medio para su transmisión. Cuando se refieren a ondas electromagnéticas (OEM) son aquellas que se basan en un campo eléctrico y uno magnético, y estas no utilizan un medio para su trasmisión.

Se puede decir entonces que cuando una onda se propaga en el espacio libre esta no sufren perdidas de energía, no obstante, estas se degradan por factores como lo son; la atenuación cuando la densidad de la potencia disminuye; la absorción establece que la atmosfera contienen partículas que absorben le energía electromagnética debido a los componentes de la misma y estas reducen la densidad de la potencia; la interferencia es aquella perturbación de una señal en su recepción.

El criterio de RAYLEIGH establece el comportamiento de una onda cuando esta choca con una superficie. Esta puede ser lisa si dicha superficie presenta pequeñas irregularidades con respecto a λ y rugosa cuando la superficie presentan mayores irregularidades con respecto a λ.

Existen dos tipos fenómenos con respecto a la propagación de la onda en la superficie:

Superficies Lisas:

Reflexión especular: es cuando la propagación de la onda no pasa a un segundo medio o se reflejan

Reflexión interna total: es cuando la onda se regresa al primer medio o se refracta al más de 90º.

Refracción: es cuando una onda cambia de dirección de un medio a otro con distinta velocidad como sucede con la luz.

Superficies Rugosas:

Difracción: son aquellas ondas que rellenan la zona de sombras de radio

Dispersión: cuando la onda se divide y su resultante se propaga en diferentes direcciones.

Propagación por onda superficial “ondas terrestres”

Este tipo de onda viaja por la superficie de la tierra. Para realizar su polarización debe ser verticalmente, ya que se realiza de manera horizontal se produce un corto con la conductividad del suelo; por lo tanto se utilizan antenas verticales de baja altura y con una banda de frecuencia de VLF, LF, MF, que a su vez es una desventaja. Se debe tener en consideración que el suelo proporciona perdidas por resistencia y por dieléctrico, pero están también varían dependiendo de la composición del suelo.

La propagación de ondas superficiales o terrestres son mas efectivas en el mar, utilizando bandas ya se MF ó HF sin depender en que altura se encuentre la antena; todo esto se debe a que el agua salada es buena conductora, en cambio las superficies desérticas no lo son. Se debe tomar en consideración que el rango de frecuencia de 15 KHZ-2MHZ no se atenúa en la superficie.

Este tipo de propagación se utiliza para la comunicación entre barcos, barco-tierra, radionavegaciones, radio difusión AM, estación del tiempo, transmisores militares, etc.

En cuanto a sus ventajas tenemos que las condiciones atmosféricas afectan muy poco la propagación y que para realizar una trasmisión a cualquier parte del mundo se puede lograr con una potencia suficiente. En las desventajas tenemos una alta potencia de trasmisión.

Propagación troposférica “ondas espaciales”

Este tipo de ondas viajan varios kilómetros inferiores de la atmosfera; se incluyen las ondas directa y reflejada en el suelo. Es una trasmisión por línea de vista. Se debe considerar que este tipo de propagación esta limitada a la curvatura de la tierra.

Cuando una onda se refleja en el suelo, la misma adquiere las características del suelo. En la antena receptora la intensidad de campo dependerá de la distancia entre ellas. Esta propagación trabaja con frecuencia mayores a las 30 ó 40 MHZ, y su propagación es por conductos atmosféricos.

Propagación sobre tierra plana: las ondas directas y reflejadas son ondas radiadas en tierra plana.

Efecto de la curvatura de la tierra: se puede decir que el horizonte de radio es igual a la 4/3 horizonte óptico, este horizonte de radio se puede prolongar con elevar las antenas TX Y RX.

Propagación Ionosférica “ondas celestes”

Esta propagación trabaja en rango de frecuencia de 1.5 MHZ -30 MHZ. Se pueden realizar enlaces en HF para poder lograr un servicio continuo se necesita de 2 frecuenta de operación ya que la ionosfera varia tanto en el día como en la noche. Se le llama zona de silencio, aquella área que no es alcanzada por la onda Ionosférica, la frecuencia óptima utilizable es de 85% de MUF.

Aplicaciones de las Técnicas de Multicanalización

Aplicaciones de las Técnicas de Multicanalización.

Cuando hablamos de Multicanalización nos referimos a un dispositivo de telecomunicaciones, en el cual la entrada posee varios canales para datos y estos serán transmitidos por solo canal de salida, es decir, n número de entradas será transmitido en un único canal de salida. Pero se debe acotar que es necesario que en el otro extremo se realice todo el proceso contrario, es decir, una demulticanalización en donde la entrada se separe en varias salidas; la información a transmitir puede ser de datos, voz, video, etc.
Con esta técnica en cuanto a comunicación nos referimos, se puede satisfacer a todos los usuarios, existen dos métodos muy importantes de Multicanalización el TDM y el FDM.
TDM: (Multiplexación por División de Tiempo); es una técnica donde las señales se transmiten digitalmente, y cada una de las señales es muestreada en diferentes intervalos de tiempo, sumando las muestras resultantes para constituir una sola señal. Utiliza la modulación digital PCM, y su transmisión es en señales digitales PCM-TDM; se puede decir también que es una de las técnicas mas utilizadas en las comunicaciones.
FDM: (Multiplexación por División de Frecuencia); es una técnica donde las señales son transmitidas generalmente de forma analógica, dicha transmisión puede ser de diferentes bandas de frecuencia, pero de manera simultanea.
Como se dijo anteriormente el TDM, es una de las técnicas mas utilizadas en las comunicaciones, por lo tanto, una de sus aplicaciones es el TDT (Televisión Digital Terrestre); diseñado para la transmisión de emisiones de televisión, mediante codificaciones digitales y técnicas de modulación, a través de una red de repetidoras terrestres.
La Televisión digital Terrestre (TDT); por ser una transmisión mediante codificaciones digitales posee varias ventajas, una de ellas es que comprime la señal, y esto implica que necesite de un ancho de banda menor para su transmisión; otra de las ventajas es que posee una mejora de la calidad tanto en el sonido como en la imagen en el momento de la recepción, cabe destacar que la señal digital al igual que la analógica, son muy susceptibles a la distorsión, lo que pasa es que las señales digitales en su proceso de codificación disponen de elementos que permiten la detección y corrección de errores en las señales recibidas, en entornos esencialmente desfavorables.
En el sistema (TDT) se utiliza la técnica de TDM porque le facilita muchos aportes, en ellos cabe resaltar que; trabaja con señales digitales; permite la transmisión de mayor cantidad de canales en un mismo canal; las emisiones digitales soportan un significativo ahorro de energético por canal, esto implica una disminución de costos para los radiodifusores. Cuando varios operadores comparten un canal multiplexado, cada uno tiene derecho de negociar el ancho de banda que le corresponde para ofrecer los contenidos que desee; Por ejemplo, se puede emitir un flujo de vídeo, dos de audio (en dos idiomas a la vez), varios de datos (subtítulos en tres idiomas, subtítulos para sordos, en un partido información con las estadísticas de los jugadores, o en una carrera automovilística información de tiempos y posiciones, etc.).
En cada canal se emite un flujo MPEG-2, que puede contener un número de flujos de vídeo, audio y datos. Esto bajo la supervisión del grupo de estándares de codificación de audio y vídeo pactado por MPEG (grupo de expertos en imágenes en movimiento).
Cabe destacar que la Televisión Digital Terrestre (TDT), todavía no se emplea en Venezuela, pero se encuentra en proceso.
En conclusión comprendí que el TDM se emplea en una transmisión de Televisión Digital Terrestre (TDT), por que el mismo no considera importante la frecuencia (de hecho se puede transmitir varias frecuencias en un mismo canal), sino el intervalo de tiempo en cada una de las señales muestreadas.

Multiplexación y Transmisión Digital Multiplexada

La Multiplexación es utilizado como dispositivo donde recibe y combina n entrada y luego transmite en una sola salida, es decir, en un solo canal; una señal que es multiplexada debe demultiplexarse en el otro extremo, la demultiplexacion es la que separa un enlace a diferentes salidas.
Multiplexación y Acceso Multiple
La Multiplexación (M) y el Acceso múltiple (MA) son simplemente el envío de varios canales por un mismo medio físico, existen tres tipos de multiplexaciones y Acceso Múltiple.
En general, se puede decir que este recurso de comunicación no alcanza a satisfacer las necesidades de comunicación de todos los usuarios simultáneamente, por lo que existe una especie de disputa por la utilización del mismo. Por lo tanto, se deben concertar y desempeñar ciertas reglas. Para ello se debe utilizar Formas básicas de realizar la distribución de los recursos a través de M y MA:
•División Frecuencial (FD)
•División codificada (CD)
•División temporal (TD)
•División espacial (SD)
•División por polarización(PD)
TDMA (Time División Multiplex Access) (TD) es multiplexación por tiempo. Muy usado en transmisiones digitales por cable, como en redes de computadores.
FDMA (Frequency División Multiplex Access) (FD) división en frecuencia. Ampliamente usada en radiocomunicaciones FM (es el tipo de modulación), por ejemplo 104.7 FM. Este permite que varias señales sean enviadas sincrónicamente en un mismo cable o canal.
CDMA (Code División Multiplex Access) (CD) división en Código. Se basa en la separación del espectro, que en los medios de la transmisión digital, es cuando la señal ocupa una banda de frecuencia que sea considerablemente más amplia que el mínimo requerido para la transmisión de datos por otras técnicas. Por ejemplo las señales satelitales.
WDM (Wavelength Division Multiplexing); multiplexación por división de longitud de onda, la misma realiza una Multiplexación de varias señales en una sola fibra óptica mediante portadoras ópticas de diferente longitud de onda, usando luz proveniente de laser o un led.

Asignación fija de TDM y TDMA
El mensaje está generalmente compuesto por los datos y por un preámbulo, el cual contiene información sobre la sincronización, direccionamiento y secuencias de control de errores.
La operación de multiplexado consiste en asignar a cada fuente la oportunidad de ocupar uno o más slots. La operación de desmultiplexado, en cambio, consiste en capturar la información de los slots y distribuirla al receptor correspondiente.

Se puede hacer Comparaciones entre FDMA y TDMA
Exiten dos comparaciones de performance:

1. Tasa de transmisión equivalente.
2. Retardo de los mensajes.

En FDMA el ancho de banda se divide en M bandas de frecuencias ortogonales, lo que implica tener M fuentes que transmiten a R/M bits/s simultáneamente. En TDMA, el tiempo T es subdividido en M subintervalos de tiempos ortogonales. Cada una de las M fuentes transmite a R bits/s, dentro del subintervalo que le corresponde.

En el intervalo T, con FDMA, se transmitirán R/M * T bits y con TDMA se transmiten R * T/M bits. Esto implica que en ambos casos, cada fuente transmite a una tasa promedio de R/M bits/s.
Retardo de los mensajes
Para el análisis del retardo temporal del mensaje supongamos, por simplicidad que la fuente es deterministica y que se utiliza el recurso de comunicación en su totalidad (tampoco hay bandas de guarda). También se siguen usando los resultados del punto anterior. El retardo, D, se define como:
D= W + T
Donde W es el tiempo promedio de espera del mensaje antes de ser transmitido y T es el tiempo de transmisión del mensaje.

Para FDMA, el tiempo de transmisión de un paquete Tfd=T, y el tiempo de espera es nulo ya que la transmisión es continua. Entonces el retardo del mensaje es:
Dfd = Wfd + Tfd = 0 + T = T

En TDMA, cada mensaje es transmitido en slots de T/M seg.

Τtd = T/M = b / Rfd = b / R.

Sistemas de telecomunicaciones I

En la actualidad las telecomunicaciones han ido evolucionando de forma vertiginosa para mejorar y satisfacer las necesidades humanas. El mundo de las telecomunicaciones se ha desarrollado velozmente formando parte de uno de los sectores con mayor crecimiento en el ámbito de la economía; siendo parte de las unidades más importantes de la actividad social, cultural y política del ser humano.

Un sistema de telecomunicaciones esta constituido por 3 elementos: transmisor, canal y receptor. Cuando hablamos de transmisor nos referimos al elemento que emite una señal o la información que queremos transferir. El canal es el medio por donde pasa la señal, este canal puede ser inalámbrico o un cable. El receptor es el elemento que recibe la señal que fue transmitida por el transmisor.

Este proceso comienza con la emisión de una señal y señales eléctricas o electromagnéticas que son enviadas por el transmisor, cuando la señal es generada pasan por un proceso de modulación donde son acondicionadas para que transiten por el canal (medio guiado o no guiado) sin sufrir pérdidas o atenuaciones; Una vez que la señal llega al receptor pasa por un proceso de demodulación y decodificación dentro del receptor para que la información pueda recibida y procesada.

Las modulaciones varían dependiendo de los parámetros que deseen de la señal. Tenemos entre estas modulación en doble banda lateral (DSB), modulación de amplitud (AM), modulación de fase (PM), modulación de frecuencia (FM), modulación banda lateral única (SSB), modulación de amplitud cuadrática (QAM), modulación por división ortogonal de frecuencia (OFDM), entre otras.

Mi Primer post!!

Hola mi nombre es Rosa Villanueva, curso la materia de Sistemas de Telecomunicaciones I en la sección de SAIA A; mis expectativas con esta materia es ampliar mis conocimientos con todo lo referente a sistemas de telecomunicaciones. Espero que intercambiemos información y así adquirir nuevas nociones sobre la materia.