La nueva Generación de la fibra Multimodo

Como sabemos en comparación con las fibras monomodo, las fibras multimodo tienen núcleos de mayor diámetro que, como su nombre lo indica, guía  varios "modos" ó  rayos de luz al mismo tiempo. Los Modos que  viajan en el borde exterior del núcleo recorren una distancia mayor  que los modos que viajan cerca del centro.
El perfil del núcleo del índice gradual está diseñado para frenar los modos que recorren una distancia más corta de manera que todos los modos lleguen al final de la fibra lo más cercanos uno del otro en tiempo, tanto como sea posible. Esto reduce al mínimo la dispersión modal, tambien conocida como Retardo de Modo Diferencial (DMD), y maximiza el ancho de banda, que no es más que la cantidad de información que puede viajar a través de la fibra en una unidad de tiempo.
Además de su gran núcleo, las fibras multimodos tienen una gran apertura numérica (NA), que viene a ser  el ángulo máximo en que una fibra puede aceptar la luz que se transmite a través de ella. Esto le permite trabajar con  componentes ópticos de  relativo bajo costo y fuentes de luz tales como diodos emisores de luz (LED) y VCSEL.
Opciones actuales de  fibra multimodo.
Los productos de fibras multimodo son identificados por la OM ("óptical multimodo") tal como se indica en la norma ISO / IEC 11801 de la International Cabling Standard (ver tabla 1).

**OFL (overfilled launch ó inyección saturada)

La Fibra OM4 es el último desarrollo de esta serie. Esta especialmente adecuada para ser usado en centros de datos y aplicaciones de  computo de alto rendimiento, donde los presupuestos son ajustados, y donde las pérdida óptica se han diseñado a 10 Gb/s (y se espera llegar a los 40 Gb/s y 100 Gb/s).
El gran ancho de banda proporcionado por la fibra OM4 cuando se instala  a distancias menor a la nominal ofrece "espacio libre" extra. OM4 es compatible con aplicaciones que requieran un ancho de banda OFL (overfilled launch o inyección saturada), de al menos 500 MHz-km a 1300 nm (por ejemplo, FDDI, IEEE 100BASE-FX, 1000BASE-LX, 10GBASE-LX4, y 10GBASE-LRM.
Las últimas ofertas de la fibra multimodo  son las fibras de 50 micras de curvatura BIMMF (Bend insensitive multimode fiber). Estas fibras se han promovido  ofreciendo todas las ventajas de las fibras multimodos:  gran ancho de banda optimizada para láser, con la ventaja añadida de menor sensibilidad a las curvaturas. Sin embargo, trabajos recientes han señalado algunos motivos de preocupación con estas fibras. Los estudios han identificado problemas con la característica de insensibilidad a las curvaturas, y sus rendimiento  ha sido cuestionado. Estudios adicionales han demostrado que en el enfrentador (conector) la pérdida  BIMMFs con fibras estándar es mayor que con las fibras estándar conectados entre sí. Esta pérdida adicional se suma a la pérdida total del enlace. Se ha propuesto que las organizaciones normativas realicen una revisión profunda a las fibra tipo BIMMF. Hasta que este trabajo se realice,  se aconseja tener precaución.
¿Qué hace diferente al OM4 ? Al igual que la fibra multimodo OM3, la fibra OM4 se considera "optimizada para el laser" u optimizados para su uso con fuentes de luz VCSEL. Las fibras OM3 y OM4 están diseñados y fabricados de tal manera que se tiene el máximo rendimiento de VCSEL en comparación con los LEDs. Es por eso que las fibras optimizadas para láser se especifican mediante el ancho de banda para el laser, o EMB (Effective Modal Bandwidth).
La fibra OM2 es compatible con VCSEL, no se considera optimizada para láser. OM2  se destina para el uso con  fuentes LED de 10 o 100 Mb/s, o para redes pequeñas de 1 Gb/s . Se puede utilizar la fibra OM2 con VCSEL, pero su rendimiento es limitado a 550 metros a 1 Gb/s, y sólo 82 metros a 10 Gb / s, en comparación con OM4 que puede llegar con fibra de más de 1000 metros a 1 Gb/s y 550 metros en 10 Gb/s.
Como se mencionó, la velocidad a la que cada modo viaja a través del núcleo de una fibra multimodo depende de su índice de refracción, que se rige por la cantidad de dopante de germanio en el núcleo. Debido a que los modos que se transportan por el centro del núcleo recorren menos distancia para viajar que las que viajan a lo largo de la orilla del núcleo, el perfil de índice de refracción de una fibra multimodo debe de ser "gradual" con un perfil de forma parabólica a través del núcleo.  Esto ralentiza los modos que estén a una distancia más corta de viaje, igualando el tiempo de llegada de todos los modos. 
A una mejor equalización de  los modos , se tendrá un mayor  ancho de banda en la fibra. La ecualización depende de lo bien que el perfil gradual se construye durante la fabricación de fibra.  Cuanto más precisa el perfil de índice de refracción en términos de forma,  curvatura y suavidad (libre de caídas, picos o defectos), se obtendrá la mejor equalización de  los modos   (Ver Figura 2).

La fibra OM4, con su mayor ancho de banda, tiene un perfil de índice de refracción extremadamente precisa, prácticamente libre de perturbaciones o defectos. Para Obtener tal precisión en la fibra,  es necesario utilizar un proceso de fabricación de la preforma con un control excepcional sobre la cantidad de Germanio  que se incorpora en posiciones particulares del orden de los sub-micrones en el núcleo de la fibra. Un ejemplo de un proceso que se presta a este nivel de control es  el proceso propietario  MCVD del  OFS, en el que cada capa del núcleo se deposita y sintetiza individualmente, proporcionando la máxima precisión el índice de refracción y le da uniformidad.
Normas estandares de la fiba OM4 Dos estándares definen la utilización de fibras OM4 en las redes de alta velocidad:  el documentoTIA; TIA-492AAAD, que contiene las especificaciones de la fibra OM4, y la IEC 60793-2 -10 estándar internacional, que establece las especificaciones equivalentes OM4 en las fibra de tipo A1a.3 t   ISO / IEC 11801 que agrega a la fibra OM4  como un  tipo de fibra reconocido en la industria, y la  802.3ba de la IEEE para Ethernet de 40G y 100G incluyen la fibra OM4 como una opción que ofrece un alcance de 150 metros (50 por ciento mayor que OM3).
Medición del Ancho de banda
El rendimiento del ancho de banda de la fibra OM4 se realiza a través de los mismos criterios que OM3, pero con las especificaciones más estrictas. Debido a una  desafío planteado cuando por el ahora conocido VCSEL  fue introducido por primera vez,  nuevos métodos de medición tuvieron que ser desarrollados para verificar el ancho de banda del láser de  fibras OM3 y OM4.
A diferencia de un LED, el láser VCSEL producen una salida de energía que no es uniforme, sino que puede cambiar drásticamente en toda la faz de la salida. Es más, cada láser llena un conjunto diferente de haces de luz en cada fibra, y lo hace con diferentes cantidades de energía en cada paso. Las mediciones sobresaturadas  de ancho de banda, utilizados para medir el ancho de banda de LED, no pueden emular el funcionamiento de un VCSEL.  Las normas permiten dos formas de medición y verificación el ancho de banda del láser: La método de la máscara DMD y el método EMBc(ancho de banda modal efectivo calculado).  Ambos métodos requieren pruebas DMD  - la diferencia está en cómo los datos de DMD se utilizan e interpretan.
En la prueba de la DMD, pequeños pulsos láser de alta potencia se transmiten a través de la fibra en pequeños pasos a través de todo el núcleo de la fibra. Sólo unos pocos modos son excitan a cada paso, y sus tiempos de llegada se registran. La DMD de la fibra es la diferencia entre los primeros y últimos tiempos de llegada  de todos modos en todas las etapas.
La medición de la DMD es actualmente el único método confiable para verificar el ancho de banda necesario para rendimiento de 10 Gb/s, porque es el único método que comprueba todos los modos a través del nucleo de la fibra de forma independiente. Por esa razón, las asociaciones industriales, tales como  TIA/EIA e ISO/IEC han publicado normas para la medición de la DMD y especificaciones DMD para fibra multimodo optimizada para láser.
El método de la máscara DMD  es un proceso simple que compara directamente los resultados de las pruebas  DMD en contra de un conjunto de especificaciones (llamadas plantillas o máscaras) para ver si la fibra tiene el rendimiento necesario.
Se trata de un enfoque sencillo gráfico para garantizar que los pulsos de los datos no se propagen demasiado más allá de la requerida de 10 Gb/s . Si la fibra pasa estas especificaciones DMD, entonces usted está seguro de por lo menos tendrá 2000 MHz-km EMB, sin importar que VCSEL utilize (siempre y cuando el VCSEL es compatible).
El método  EMBc es un proceso complejo. Toma los  resultados de la DMD y los compara contra un conjunto  teóricos de "funciones de ponderación" que pretenden representar las distribuciones de lanzamiento de todos los VCSEL compatible.
Los resultados de la DMD se combinan matemáticamente con cada una de las 10 funciones de ponderación. Esto produce 10 diferentes valores EMBc, el más bajo se llama minEMBc. El valor minEMBc se multiplica por un factor de 1.13 para obtener el valor EMB de la fibra . Si este valor es > 2000 MHz-km, la fibra se considera que cumple con los requisitos OM3 y por lo tanto Soportara en 300 metros hasta los 10 Gb/s.
Debido a todos los complejos cálculos que requiere el método EMBc, y el hecho de que las funciones de peso sólo representan una muestra de las características de algunos VCSE que en realidad podrían ser utilizado en un sistema real, el método EMBc no proporciona el mismo escrutinio en la calidad de la fibra y el rendimiento como la técnica de máscara de DMD. Es más, el método EMBc prácticamente ignora la región del centro de 0-5 micras (radial)  del núcleo de una fibra, se debe a que las funciones de ponderación han puesto poco énfasis en esta región.

Bibliografía:  OM4 - The Next Generation of Multimode Fiber ---Tony Irujo---
La Fibra Optica Perú : http://lafibraopticaperu.com

Reuso del Espectro

Comparado con cualquier medio de comunicación parecido, el video es un gran consumidor de ancho de banda. Una señal vocal teléfonica de alta calidad requiere solamente 4 kHz de espectro y un sonido de alta calidad toma 20Khz ó 40 kHz para una señal stereo, la bandabase común del video standard consume 4.2 Mhz. Cuando se modula, la señal de televisión toma  6 Mhz del espectro. Una señal de alta definición de televisión (HDTV) requiere cerca de 30  MHz para cada una de las señales rojo, azul y verde que forman un cuadro a color.
El gran alcance de la técnica de comprensión reduce la cantidad del espectro requerido para la HDTV, haciendole más aceptable. Esta señal deberá entonces ser modulada sobre portadoras para conducir multiples señales al equipo del consumidor final.

Para NTSC, a cada canal de televisión se le asigna 6 Mhz debido a la necesidad de compartir un espectro limitado con otros servicios. Con un modulación de doble banda, la restricción de los 6 MHz permite solamente cerca de 2.5 MHz para el video demodulado, despues de permitir alojar la portadora de sonido.  La modulación en amplitud vestigial de banda simple (VSB-AM) fue  inventada en 1941. Esta modulación permitió a lo ingenieros de la televisión obtener una gran resolución dentro de los límites de los 6 Mhz.
Comparado con la modulación de amplitud de doble banda, VSB-AM transmite solamente un lado completo de banda y solo un vestigio del otro. Con el tiempo se tomo como el standard. El receptor del consumidor selecciona el canal a ser visto sintonizando la porción de 6 MHz del espectro asignado.

La televisión por cable es posible gracias a la tecnología del cable coaxial. Las mas imprtante característica del cable coaxial es su habilidad para transportar un espectro de frecuencias separadas. Desde que el espectro es capturado dentro de un ambiente rodeado por aluminio (cable coaxial) , un sistema de cable debidamente instalado y mantenido puede usar frecuencias asignadas para otros propositos en otro ambiente como el aire por ejemplo. Este uso se realiza sin causar interferencias en otras aplicaciones.

La principal deventaja del cable coaxial es su atenuación. La pérdida del coaxial es función de su diámetro, dieléctrico usado, temperatura y frecuencia de operación

La Bidireccionalidad en las rede CATV

La principal diferencia entre el cable y otros sistemas portadores es la existencia de “una vía bi-direccional” de banda ancha entre el Headend y la casa de los clientes.
Los sistemas de cable originales fueron diseñados para el transporte en una sola vía, para los programas de video en el downstream (señal que va de la cabecera a la casa del Cliente), por lo que el diseño de los sistemas de retorno surgieron como una idea tardía.

Desafortunadamente, pero de manera comprensible, durante los años de rápido crecimiento del cable, se prestó poca atención a los sistemas de retornos. Por lo tanto el fundamento, los conocimientos y la experiencia necesaria para el diseño, construcción y operación de esta parte de la planta se comenzó a establecer y a diseminarse dentro la industria de manera tardía.

Empezaremos comentando dos mitos que han llegado a ser ampliamente difundidos en el mundo de las cableras: uno que subestima los problemas de la ruta de retorno, y el segundo que lo hace aparecer demasiado atemorizante.

Dos Mitos acerca de la perfomance del canal de retorno:

Redes de Telecomunicaciones por Cable

Una red HFC, es una red de cable que combina en su estructura el uso de la fibra óptica y el cable coaxial. Este tipo de redes representa la evolución natural de las redes clásicas de televisión por cable (CATV). Una red de CATV está compuesta básicamente por una cabecera de red, la red troncal, la red de distribución, y el último tramo de acometida al hogar del abonado.

La HFC puede ser económico para soportar ya sea video ó Telefonía, pero es realmente beneficioso cuando se integra para soportar un ambiente full-service.


Los servicios integrados de banda ancha típicamente están soportados sobre un espectro de 750-MHz, con una banda adicional de 250 MHz reservado para servicios futuros. Este espectro es una extensión del espectro broadcast de video análogo standard, con un espacio reservado para los servicios de video digital, con señalización upstream para los servicios interactivos, y upstream y downstream para Telefonía.

El espectro de estas redes fue originalmente diseñado para aplicaciones puras de broadcast, el espacio asignado para la señal upstream es pequeña (5 to 42 MHz).

Evolución CATV

Perspectiva Histórica de la CATV

El sistema de Televisión por cable no tuvo originalmente la intención de ser un mecanismo de comunicación de propósito general. Solo con el crecimiento del Internet el cable empezó a asumir el rol de un sistema de comunicaciones de propósito general. Aún en estos casos, los nuevos servicios son construidos, tanto como sea posible, sobre las viejas redes. El propósito original del cable fue el de transportar señales de entretenimiento de televisión a los abonados. Para estas aplicaciones, se necesita solamente la transmisión en un solo sentido, desde la localización central, llamada Headend, a cada abonado, transmitiendo esencialmente la misma señal, La señal tiene compatibilidad con los equipos electrónicos que los abonados ya poseen. Estos equipos has sido construido para operar sobre el Standard técnico de Televisión llamado NTSC, después que la organización que lo creo en 1941, The National Television Systems Committee. Este estandar de la televisión Blanco y Negro fue modificado en 1953 para proveer compatibilidad a la información de color a los receptores de los Televisores, y nuevamente en 1984 para agregar compatibilidad al sonido estéreo.

El propósito original de la televisión por cable fue el de transmitir señales de banda ancha a zonas en la cuales esta señal no podía ser recepcionada por antenas. Este sistema fue denominado Cable Community Antenna Television - CATV en el año 1948. (Ahora lo llamamos Televisión por Cable)

El Coaxial en la planta Externa

Los cables de cobre UTP ( Unshielded twisted pair), son la estructura sobre la cual la red de telecomunicaciones se ha construido desde sus orígenes. Desafortunadamente, este tipo de cable tiene sus limitaciones, sobre todo permite el ingreso de ruido. En los casos más simples, se hace presente el crosstalk. Para las frecuencias altas de datos y TV el resultado es completamente desastroso. Para mejorar esto los portadores instalaron cables coaxiales como medio de transmisión antes que la fibra óptica, el cable coaxial es un medio que toma en cuenta la configuración óptima de la señal asociada y posee el blindaje asociado.

Pero no todo es fácil en una red CATV. Hay problemas interesantes en algunas áreas, tales como la topología del sistema de cable ; la necesidad de alimentar con energía la red local de los cliente; los requerimiento técnicos para las comunicaciones interactivas; la interconexión con la planta telefónica convencional; la capacidad de la planta de cable para manejar un numero grande de clientes, etc., etc.

A pesar de estos problemas, la atracción de usar el cable coaxial es grande debido a que tiene grandes capacidades. Con una pequeña cantidad de equipos electrónicos, el cable existente en el hogar puede no solamente llevar programas de TV, sino también una conversación telefónica, un acceso a Internet, y otros servicios de datos --todos de manera simultánea. Otro modo de decir esto es que la capacidad del ancho de banda del coaxial es muy grande. La topología del sistema de cable TV es diferente al del sistema de telefonía. Como sabemos, la red de teléfonos --al menos a nivel local se parece a una estrella. El sistema de CATV es diferente. Ha sido construido como un sistema broadcast donde la totalidad de mensajes -todos los canales de TV- son transmitidos simultáneamente a través del sistema, y el canal deseado es seleccionado por la electrónica del aparato de TV. Así, si el sistema va a ser modificado para permitir conversaciones de voz o transmisión de datos, el sistema debe de ser modificado para permitir conversaciones de retornos. Esto debe de realizarse virtualmente en toda la planta coaxial de CATV, pero esto no es fácil y no es barato.

La planta de CATV no es totalmente coaxial. La fibra reemplazó rápidamente al coaxial en los cables troncales, (Lo que en la planta telefónica se denomina cables alimentadores). Esto ha incrementado la capacidad de la planta, naturalmente, pero no resuelve los problemas inherentes asociados con la topología. La alimentación es un problema serio en el cable coaxial. En la red telefónica, el teléfono en cada casa deriva su energía desde las baterías ubicadas en la oficina central; más específicamente, la corriente de timbrado es enviada desde la oficina central a la casa, para timbrar el teléfono. Cuando la energía eléctrica domiciliaria es interrumpida debido a cortes, accidentes, etc., se puede usar todavía el teléfono.

Aun existe otro problema, es el potencial para sobrecargar el sistema. Cuando los primero 10 ó 100 o 1,000 subscriptores hacen transferencia con su teléfono y/o su servicio de Internet hacia una empresa utilizando cable coaxial, hay un pequeño problema, el troncal se congestiona, es posible aumentar la capacidad del troncal, y esto podrá realizarse de hecho. Pero se requiere una inversión adicional.

Mas información: LAS TELECOMUNICACIONES

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