Cables de fibra óptica Transmisión de datos a alta velocidad

La transmisión de datos óptica mediante cables de fibra óptica ofrece numerosas ventajas. Permite alcanzar altas velocidades de transmisión de datos de hasta 40 GBit/s en tramos de muchos kilómetros, no afecta a los cables cercanos y es además insensible a las influencias electromagnéticas. Los diferentes tipos de fibra (POF, PCF, GOF) y las categorías de fibra OM1 hasta OM5, así como OS2, permiten conceptos de cableado adaptados a requisitos específicos.

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Tecnologías
Cable de fibra óptica

Ventajas

Cables y líneas de fibra óptica hasta un 90 % más finos que los cables de cobre
Sin necesidad de conceptos de apantallamiento gracias a la transmisión sin metales
Bajo consumo de material para el cableado pasivo
Transmisión de múltiples señales en diferentes longitudes de onda a través del mismo cable de fibra óptica gracias a los grandes anchos de banda de transmisión

Principio de la transmisión óptica de datos

El principio de la transmisión por cable de fibra óptica

Los cables de fibra óptica (Fiber Optics (FO)) transmiten datos en forma de luz a través de tramos largos. Para ello, las señales eléctricas se convierten en señales ópticas en el emisor y se envían al receptor a través de fibras de plástico o de vidrio. Aquí, las señales luminosas transmitidas se vuelven a convertir en señales eléctricas, se evalúan y continúan procesándose.

Los cables y las líneas son hasta un 90 por ciento más ligeros y finos que los de cobre y, con todo, permiten alcanzar tramos de transmisión más grandes y velocidades de transmisión de datos de hasta 40 GBit/s o más. Al mismo tiempo, no se precisan complejos conceptos de apantallamiento, ya que la transmisión sin metal es completamente insensible a las interferencias CEM y ESD.

El material utilizado y los costes derivados del cableado pasivo son generalmente más bajos que los del cableado de cobre. Además, los grandes anchos de banda de transmisión, junto con la alta densidad de señales, permiten transmitir varias señales en diferentes longitudes de onda por el mismo cable de fibra óptica (multiplexación).

Transmisión de datos en el centro informático

El cableado de fibra óptica optimiza la transmisión de datos en centros informáticos

Uso de cables de fibra óptica

Ya sea en distancias cortas, medias o largas, a velocidades inferiores a 100 MBit/s o de hasta 40 GBit/s, o dentro de estructuras de bus o Ethernet: hay un cable adecuado para la transmisión de datos por fibra para prácticamente cualquier requisito de la automatización industrial y semi-industrial. Los cables de fibra óptica cumplen con sus tareas de forma fiable incluso en condiciones difíciles, por ejemplo, en parques eólicos.

Por lo tanto, la gama de aplicaciones abarca desde el uso en la tecnología automovilística y el cableado industrial, pasando por la Local Area Network (LAN) en centros de datos, hasta las redes de amplio alcance. Para el cableado, resulta decisiva la elección de la categoría y el tipo de fibra adecuados.

La fibra adecuada para cualquier uso Cada tipo de fibra tiene su propia aplicación específica. Cuanto menor sea el diámetro exterior de la fibra, más precisa será su confección. Los diámetros más pequeños del núcleo de fibra permiten alcanzar mayores distancias y velocidades de transmisión de datos. Haga clic en los puntos turquesa para obtener más información.

Mapa de imágenes interactivo: Diámetro del núcleo de la fibra y del revestimiento de los cables de fibra óptica

POF para tramos de transmisión cortos hasta 70 m y hasta 100 MBit/s

En los cables POF (Polymer Optical Fiber), tanto el núcleo como el revestimiento (Cladding) son de plástico. El diámetro habitual del núcleo es de 980 µm y el del revestimiento de 1000 µm. Con tramos de transmisión cortos de hasta 70 m y velocidades de transmisión de datos de hasta 100 MBit/s, en función del componente activo se emplean cables POF para el cableado en la tecnología automovilística o para el cableado industrial. La robustez y el tamaño de la fibra facilita su confeccionado en campo. Debido a la alta atenuación y dispersión, este tipo de fibra no es adecuada para grandes velocidades de transmisión de datos y distancias.

PCF para tramos de transmisión medios de hasta 500 m y hasta 1 GBit/s

PCF (Polymer Clad Fiber) hace referencia a cables de fibra óptica de vidrio con revestimiento de plástico. Los cables, que reciben diferentes denominaciones como PCS (Polymer Clad Silica), HCS (Hard-clad silica) y HPCF (Hard Polymer Clad Fiber), son robustos y se pueden confeccionar fácilmente. Las fibras PCF con un diámetro de núcleo habitual de 200 µm y un diámetro de revestimiento de 230 µm, suelen encontrarse en el cableado industrial para longitudes medias de hasta 300 m y velocidades de transmisión de datos en su mayoría ≤100 MBit/s. Otros campos de aplicación son la automoción, la tecnología de sensores y la tecnología médica.

GOF multimodo para tramos de transmisión grandes de hasta 550 m con 10 GBit/s

En GOF multimodo (Glass Optical Fiber), la fibra de vidrio tiene un núcleo de cristal de cuarzo envuelto en una pequeña capa de vidrio reflectante. En los cables multimodo, el diámetro del núcleo es de 50 µm o 62,5 µm. El mayor diámetro permite acoplar más energía luminosa al principio de la fibra. No obstante, al mismo tiempo se produce una mayor atenuación a lo largo de esta. Por tanto, las fibras multimodo se emplean principalmente en Local Area Networks (LAN) y centros informáticos, en los que los tramos de transmisión pueden alcanzar los 550 m con 10 GBit/s.

GOF monomodo para largos tramos de transmisión de hasta 50 km y hasta 40 GBit/s

Las fibras GOF monomodo (Glass Optical Fiber) tienen un diámetro de núcleo claramente inferior de aprox. 8 µm. En la fibra monomodo se establece una diferencia entre los conceptos de diámetro de núcleo y diámetro de campo de modo. El diámetro de campo de modo depende de la longitud de onda. Cuanto mayor sea la longitud de onda, mayor será el diámetro de campo de modo. Como solo se transmite un modo de luz en la fibra, se puede inyectar y transmitir una gran cantidad de potencia en esta. El coeficiente de atenuación de la fibra es muy bajo en la zona de transmisión. La baja atenuación y la baja dispersión generan los requisitos ideales para emplear las fibras monomodo para distancias de hasta 50 km y velocidades de transmisión de datos de hasta 40 GBit/s.

Las categorías de fibra OM1, OM2, OM3, OM4 para fibras multimodo y OS1 y OS2 para fibras monomodo están definidas internacionalmente según la directiva ISO/IEC 11801. Indican los anchos de banda de transmisión y los valores de atenuación que registra una fibra. Con el aumento continuo de los anchos de banda de transmisión, crece también el número de futuras categorías, p. ej. OM5, para velocidades de transmisión de hasta 400 GBit/s.

Pérdidas en cables de fibra óptica

La atenuación es una pérdida de potencia lumínica que se produce cuando la luz se transporta desde el emisor hasta el receptor. El objetivo es transportar hasta el receptor la energía lumínica con la mínima atenuación posible. Se establece una diferencia entre la atenuación que se produce concretamente en un punto y aquella relacionada con la longitud, el coeficiente de atenuación. El coeficiente de atenuación se establece para una longitud de 1 km en cables de fibra óptica.

Pérdidas por inserción y de acoplamiento

Las pérdidas por inserción y de acoplamiento pueden producirse cuando la luz se acopla a la fibra, tanto desde el emisor como a través de conexiones enchufables y de empalme en el tramo y en el receptor. Las causas de este tipo de pérdida son diversas. Con mucha frecuencia, se debe a la suciedad en la superficie frontal de los conectores.

El acoplamiento de diferentes diámetros de núcleo en un enlace provoca pérdidas. Las conexiones de empalme realizadas mediante empalme por fusión tienen una atenuación muy baja y están por debajo de 0,1 dB. Los desplazamientos longitudinales, transversales y angulares de los extremos de las fibras también pueden causar atenuación. Los arañazos y las grietas en las superficies frontales no solo provocan un aumento de la atenuación, sino que también pueden causar daños adicionales en la superficie frontal opuesta acoplada. Incluso los fallos de montaje como, p. ej., una muesca en el exterior de la fibra de vidrio durante el montaje, pueden provocar una atenuación o una rotura posterior.

Pérdidas por flexión

En las hojas de características se indican los radios de flexión mínimos de los cables de fibra óptica. Si no se alcanza este valor, se producen pérdidas y la atenuación aumenta en consecuencia. Parte de la luz del núcleo se escapa. Hace algún tiempo, se desarrollaron fibras GOF para la gama multimodo y monomodo, que pueden doblarse en ángulos muy pequeños. Con estas fibras, que son menos sensibles a la flexión, es posible conseguir radios de curvatura inferiores a 10 mm a largo plazo. Las fibras están especificadas internacionalmente en las normas correspondientes de las series IEC 60793-x e ITU-Tx. La ventaja es que se pueden tender en caso de condiciones de instalación desfavorables en edificios, unidades residenciales y entornos industriales.

Pérdidas por la fabricación

El material utilizado para fabricar el cable de fibra óptica, así como el proceso de fabricación, pueden estar sujetos a la atenuación. Las causas pueden ser específicas del material o bien ser el resultado, por ejemplo, de sustancias contaminantes. Las fibras de vidrio se fabrican de forma que estén optimizadas para determinados rangos de longitud de onda. En estos rangos de longitud de onda la atenuación es lo más baja posible. Los coeficientes de atenuación que se aplican a estas longitudes de onda se indican en las hojas de características. Los cables de fibra óptica deben funcionar en estos rangos.

Deformación de la señal durante el runtime del emisor al receptor

Repercusiones de la dispersión

Las velocidades de transmisión de datos y los anchos de banda de transmisión de los cables de fibra óptica también quedan limitados por la dispersión. La dispersión es la deformación de una señal. La señal pierde altura durante el runtime desde el emisor hasta el receptor. Los bordes siguen cayendo. Si dos señales convergen sucesivamente, el receptor ya no puede distinguir si se trata de una o dos señales.

Esto provoca fallos en la transmisión. Cuanto mayores sean el ancho de banda de transmisión y la longitud del enlace, más importante es centrarse en una baja dispersión. Especialmente en el caso de tramos monomodo largos, se trata de un factor decisivo para una calidad de transmisión fiable y sin errores.

Gama de cables de fibra óptica de Phoenix Contact

Amplia gama de productos para el cableado de fibra óptica

Productos para el cableado de datos basado en fibra óptica

Phoenix Contact le ofrece una amplia gama de productos para el cableado de fibra óptica y los conectores para datos de fibra óptica. Además de una amplia selección de cables y de la tecnología de conexión adecuada, la gama se completa con conexiones de equipos, patch panels, acoplamientos y distribuidores para carril DIN.

• Velocidades de transmisión de hasta 40 GBit/s
• Soluciones de IP20 a IP65/IP67 e IP68
• Para todos los tipos de fibra usuales
• Para las interfaces usuales
• Máxima seguridad frente a influencias CEM y ESD

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Otros productos para el cableado de fibra óptica

Cajas de empalme para cables de fibra óptica

Soluciones compactas para el montaje en carril DIN y en rack.

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Herramientas, accesorios y cables de fibra óptica como material por metros para el cableado de campo.

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Sistema de cableado de fibra óptica para conectores macho M17 MPO

Conectores M17 MPO

Solución Plug and Play para entornos difíciles.

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Transmisión segura de datos para el futuro a través de los cables de fibra óptica.

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Ideales para estas industrias

Los cables de fibra óptica permiten realizar numerosas aplicaciones en los siguientes campos de aplicación:

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Nuestra cartera de cables de fibra óptica entre los conectores para datos

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