Introducción

En Ethernet a 10 Mb/s sobre fibra óptica (10BASE-FL) se utiliza primera ventana (850nm) por ser la que permite emplear optoelectrónica más barata; con esto se tiene un alcance de 2 Km. En cambio Fast Ethernet (100BASE-FX) utiliza segunda ventana (1300nm) que es la empleada en FDDI ; como la mayor velocidad requiere menor atenuación se cambia a la segunda ventana con lo que se consigue mantener el alcance máximo en 2Km; desgraciadamente la optoelectrónica de segunda ventana es bastante más cara, por este motivo la relación de costo fibra/cobre es mayor en Fast Ethernet que en Ethernet. Si se mira directamente a un emisor 10BASE-FL se aprecia una luz roja tenue, ya que la primera ventana se encuentra muy cerca del espectro visible, que va de 400 a 760nm. En cambio en 100BASE-FX no se aprecia ninguna luz ya que la segunda ventana se encuentra bastante mas lejos de la zona visible.

Aunque los estándares 10BASE-FL y 100BASE-FX contemplan únicamente fibra 62,5/125 la mayoría de los equipos pueden funcionar también con fibra 50/125 . Sin embargo el uso de fibra 50/125 provoca una pérdida de señal que puede llegar a ser de 5 ó 6 dB debido al desacoplamiento entre el transceiver y la fibra ; por tanto el uso de fibra 50/125 puede reducir la distancia máxima efectiva en el caso de Ethernet o Fast Ethernet, y su uso está desaconsejado. Aún menos aconsejable es mezclar en un mismo trayecto fibras de 50/125 y 62,5/125, ya que se producirían pérdidas de señal en cada cambio de diámetro.

Tradicionalmente las redes locales, al tener que cubrir distancias pequeñas (menores de 2Km), han utilizado fibras multimodo con emisores LED (no láser) de primera o segunda ventana, mientras que los emisores láser y las fibras monomodo con alcance mucho mayor (hasta 160 Km en tercera ventana) han quedado reservados a las redes de área extensa, donde el mayor costo de los emisores se ve compensado por la reducción en equipos amplificadores y regeneradores de la señal.

Además de su menor alcance los LEDs también tienen una limitación en velocidad; pueden llegar como máximo a 400-600 Mbaudios . Para velocidades superiores es preciso utilizar emisores láser, aun cuando por distancia no sea necesario su uso, porque permiten enviar pulsos más cortos. Esta situación se planteó por primera vez en Fibre Channel, que transmite a velocidades de hasta 1062 Mbaudios. El problema era que la luz láser requiere normalmente fibras monomodo, cosa que habría limitado mucho la utilización de Fibre Channel, ya que estas fibras no están disponibles normalmente en los edificios. La propagación de luz láser en fibra multimodo presenta problemas que limitan seriamente su alcance. En Fibre Channel se optó por restringir el uso de fibra multimodo a distancias muy cortas, sin investigar a fondo el problema, ya que para distancias mayores se utilizaba fibra monomodo. Además en Fibre Channel se utiliza fibra de 50/125 únicamente ya que presenta menos problemas de propagación con la luz láser que la 62,5/125 (lo cual es hasta cierto punto lógico puesto que su diámetro es más parecido al de la monomodo).

En Gigabit Ethernet los pulsos se transmiten a una velocidad de 1250 Mbaudios, por lo que es necesario utilizar láser. Para aumentar la versatilidad se decidió incluir los dos tipos de fibra multimodo, 50/125 y 62,5/125, y extender todo lo posible el alcance, tanto en primera como en segunda ventana (Fibre Channel en multimodo utilizaba primera ventana únicamente). Las primeras experiencias de transmisión de Gigabit Ethernet en fibras multimodo pusieron de manifiesto un fenómeno nuevo denominado 'retardo del modo diferencial' que tiene el efecto de ensanchar los pulsos luminosos de forma proporcional a la distancia recorrida; esto limita el alcance, ya que a partir de una cierta distancia un pulso se solapa con el siguiente. La búsqueda de una solución a este problema retrasó unos meses la aprobación del estándar respecto a lo inicialmente previsto. Finalmente se aprobaron dos sistemas denominados 1000BASE-SX (S de 'Short wavelength', o sea primera ventana), que funciona en fibra multimodo únicamente (50/125 ó 62,5/125), y 1000BASE-LX (L de 'Long wavelength', segunda ventana) que puede utilizar multimodo (ambos tipos) o monomodo. El alcance depende como es lógico del tipo de fibra y la ventana utilizados.

Los emisores láser de primera ventana emplean una técnica denominada VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) muy similar a la de los lectores de discos compactos, por lo que resultan muy baratos de fabricar. Desgraciadamente aún no existen emisores láser VCSEL de segunda ventana, por lo que para 1000BASE-LX hay que emplear otras técnicas bastante más costosas como el láser Fabry-Perot, con lo que las interfaces LX resultan unas tres veces más caras; a cambio la segunda ventana permite generalmente un mayor alcance. Con 1000BASE-LX sobre fibra monomodo se puede llegar según el estándar a 5 Km. Se emplean los mismos emisores LX en fibra multimodo que en monomodo.

Los emisores láser VCSEL de primera ventana son tan baratos de fabricar que pueden resultar competitivos frente a los emisores LED no láser de segunda ventana; utilizados por ejemplo en Fast Ethernet (100BASE-FX). Esto ha provocado recientemente un interés por utilizar emisores de primera ventana, hasta el punto que en 1998 se creó con este objetivo una asociación denominada Short Wave Length Alliance (SWLA) en el seno de la TIA (entidad que estandariza las normativas de cableado estructurado). Las propuestas presentadas al comité 802.3 de crear un grupo de trabajo que elabore un estándar Fast Ethernet en primera ventana no prosperaron, por lo que los interesados, siguiendo una actitud plenamente pragmática, crearon un grupo de trabajo en el seno de la TIA para elaborar este estándar denominado 100BASE-SX. El estándar fue ratificado finalmente en junio del 2000. Los productos comerciales basados en 100BASE-SX tienen un costo aproximadamente la mitad que el de los 100BASE-FX. El alcance es de unos 500m y viene limitado por la atenuación. La principal finalidad del 100BASE-SX es competir con el cobre UTP-5 en el cableado interior (vertical y horizontal) de los edificios; aquí su mayor alcance permite una mayor concentración de los armarios de cableado, tendencia que se da mucho en la actualidad para simplificar la gestión de la red de distribución; además 100BASE-SX brinda las ventajas de seguridad e inmunidad radioeléctrica de la fibra a un precio más competitivo que antes. Sin embargo, y a pesar de la aparición de los emisores VCSEL la fibra seguirá siendo, en todas las velocidades, más cara que el cobre puesto que requiere componentes adicionales.

Es importante mencionar que la práctica, utilizada frecuentemente en 10BASE-FL, de ver directamente con el ojo un emisor o una fibra óptica para saber cual es el lado transmisor se convierte en algo peligroso con Gigabit Ethernet ya que existe el riesgo de que la retina reciba luz láser, que puede producir un daño irreversible. Además, a diferencia de lo que ocurría en 10BASE-FL, incluso funcionando en primera ventana la luz láser resulta invisible para la mayoría de las personas ya que tiene toda su potencia concentrada en una banda de solo 0,5nm de anchura en una longitud de onda que puede estar entre los 770 y 860 nm.

Estándares

La tabla 1 resume las principales características de todos los medios de fibra óptica actualmente utilizados en Ethernet, y sus alcances.

Tabla 1. Medios de transmisión en fibra óptica utilizados en Ethernet
Medio	Ventana	Luz	Fibra	Conector	Distancia
10BASE-FL	1ª	Normal	62,5/125	ST	2 Km
100BASE-FX	2ª	Normal	62,5/125	SC	2 Km
100BASE-SX (propuesto)	1ª	Láser	62,5/125 50/125	SC o ST	500 m 500 m
1000BASE-SX	1ª	Láser	62,5/125 50/125	SC	275 m 550 m
1000BASE-LX	2ª	Láser	62,5/125 50/125 9/125	SC	550 m 550 m 5 Km

Antes

La fibra óptica es un medio excelente para la transmisión de información debido a sus excelentes características: gran ancho de banda, baja atenuación de la señal, integridad, inmunidad a interferencias electromagnéticas, alta seguridad y larga duración. Su mayor desventaja es su coste de producción superior al resto de los tipos de cable, debido a las necesidades de empleo de vidrio de alta calidad y la fragilidad de su manejo en producción. La terminación de los cables de fibra óptica requiere un tratamiento especial que ocasiona un aumento de los costes de instalación.

La luz producida por diodos o por láser, viaja a través del núcleo debido a la reflexión que se produce en la cubierta, y es convertida en señal eléctrica en el extremo receptor.

Este cable está constituido por uno o más hilos de fibra de vidrio. Tal y como muestra la tabla 1, cada fibra de vidrio consta de:

• Un núcleo central de fibra con un alto índice de refracción.

• Una cubierta que rodea al núcleo, de material similar, con un índice de refracción ligeramente menor.

• Una envoltura que aísla las fibras y evita que se produzcan interferencias entre fibras adyacentes, a la vez que proporciona protección al núcleo. Cada una de ellas está rodeada por un revestimiento y reforzada para proteger a la fibra.

Tabla 1. Elementos del cableado de fibra óptica
Esquema del cable
Conectores

En el siguiente documental puedes ver cómo se realiza la fibra óptica.

	Fibra óptica (Así se hace) Documental sobre cómo se hace la fibra óptica Ver documental

Uno de los parámetros más característicos de las fibras es su relación entre los índices de refracción del núcleo y de la cubierta que depende también del radio del núcleo y que se denomina frecuencia fundamental o normalizada. También se conoce como apertura numérica y es adimensional. Según el valor de este parámetro se pueden clasificar los cables de fibra óptica en dos clases:

• Monomodo. Cuando el valor de la apertura numérica es inferior a 2,405. Un único modo electromagnético viaja a través de la línea y por tanto ésta se denomina monomodo. Sólo se propagan los rayos paralelos al eje de la fibra óptica, consiguiendo el rendimiento máximo, en concreto un ancho de banda de hasta 50 GHz. Este tipo de fibras necesitan el empleo de emisores láser para la inyección de la luz, lo que proporciona un gran ancho de banda y una baja atenuación con la distancia, por lo que son utilizadas en redes metropolitanas y redes de área extensa. Por contra, resultan más caras de producir y el equipamiento es más sofisticado. Puede operar con velocidades de hasta los 622 Mbps y tiene un alcance de transmisión de hasta 100 Km.

• Multimodo. Cuando el valor de la apertura numérica es superior a 2,405. Se transmiten varios modos electromagnéticos por la fibra, denominándose por este motivo fibra multimodo.

Las fibras multimodo son las más utilizadas en las redes locales por su bajo coste. Los diámetros más frecuentes son 62,5/125 y 100/140 micras. Las distancias de transmisión de este tipo de fibras están alrededor de los 2,4 Kms y se utilizan a diferentes velocidades: 10 Mbps, 16 Mbps, 100 Mbps y 155 Mbps.

En la tabla 2 podemos ver un resumen de las características técnicas de la fibra óptica.

Tabla 2. Datos técnicos de la fibra óptica
Velocidad	Monomodo: 622 Mb/s
	Multimodo: 155 Mb/s
Distancia máxima del segmento	Monomodo: 100 Km
	Multimodo: 2,4 Km

La fibra óptica se utiliza fundamentalmente para las conexiones de larga distancia. A continuación pudes ver el mapa de fibra óptica intercontinental.