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POF (Plastic Optical Fiber): Una solución para la conectividad.

POF (Plastic Optical Fiber): Una solución para la conectividad.

Las fibras ópticas de plástico (POF) que utilizan polimetacrilatos (PMMA) tuvieron su origen a principios de los años 60, informó por primera vez Pilot Chemical de Boston y posteriores desarrollos importantes de Du Pont a finales de los años 60. Después de muchos años de desarrollo, Du Pont decidió en 1978 vender el negocio de POF a Mitsubishi Rayon de Japón. Las pérdidas del PMMA POF fueron de 1000dB / km. cuando Du Pont vendió el negocio a Mitsubishi Rayon. Mitsubishi Rayon en los próximos años, fue capaz de reduzca la pérdida de las fibras de PMMA para acercarse al límite teórico de 150dB / km a 650nm. Este fue un paso índice de fibra con un ancho de banda de 50 Mbps a más de 100 metros.

Las fibras ópticas se utilizan para transmitir luz e incrustadas en ella, información. El principio clave de trabajo es la reflexión interna total en la interfaz entre el núcleo y el revestimiento (que tiene un índice de refracción inferior), que limita el haz de luz que se propaga dentro del núcleo.

Las pérdidas, debido a la dispersión y absorción, limitan la distancia a la que se puede transmitir la luz. La sílice es el material elegido para la transmisión a larga distancia, siendo casi transparente en el infrarrojo. Por lo tanto, las longitudes de onda seleccionadas para la transmisión de datos son 850, 1310 y 1550 nm. Además, el uso de erbio como dopante permite la amplificación de la señal cuando se transmite a una longitud de onda de 1.5 µm, el cual ha conducido a una drástica mejora de la tecnología. Sin embargo, las fibras ópticas de sílice son caras, frágiles y, tener núcleos con diámetros alrededor de 50 µm, dificultan las conexiones.

Las fibras ópticas de plástico / polímero (POF) compiten con las fibras de sílice para la transmisión a corta distancia (Redes de área local, automotriz, sensores) ya que son flexibles y, al tener núcleos más grandes, son más fáciles de conectar. El polimetilmetacrilato, PMMA, es uno de los materiales principales más utilizados. Sin embargo, las pérdidas son mayor que en sílice, lo que limita la aplicación a distancias más cortas. Estudios recientes muestran que el uso de los polímeros fluorados como materiales centrales reducen significativamente las pérdidas.

A diferencia de la fibra óptica de vidrio convencional, este tipo de fibra está hecha de un polímero que permite, sin pérdida sensible de prestaciones, transmitir luz y por tanto datos, pero con una ventaja fundamental: es flexible y muy delgada, lo que la convierte en interesante forma de cablear tu casa u oficina para dotarla de una mejor cobertura de datos.

La fibra óptica de plástico es una fibra de 1mm de núcleo y 2.2mm de diámetro en total que ofrece conectividad dentro del hogar a través de una instalación sencilla (se corta con un cutter), sin conectores y con un coste bastante inferior al de la fibra de vidrio. Para su instalación se sin que haya ningún riesgo o inconveniente y es segura al no poder ser interceptada e inmune a las interferencias.

Ventajas y desventajas de POF

Ciertos usuarios encuentran que los sistemas POF brindan beneficios en comparación con la fibra de vidrio o el alambre de cobre, que incluyen:

·       Componentes más simples y menos costosos,

·      Peso más ligero

·      Operación en lo visible.

·      Mayor flexibilidad y resistencia a la flexión, golpes y vibraciones.

·      Inmunidad a la interferencia electromagnética (EMI)

·  Facilidad de manejo y conexión (los diámetros de POF son de 1 mm en comparación con 8-100 mm para vidrio)

·      Uso de equipos de prueba simples y económicos

·     Mayor seguridad que las fibras de vidrio o las astillas de fibra que requieren una fuente de luz láser.

·       Los transceptores requieren menos potencia que los transceptores de cobre.

Con estas ventajas vienen las desventajas que los investigadores, la Organización de Comercio de Fibra Óptica Plástica (POFTO) y los fabricantes están trabajando para superar. Incluyen:

·        Alta pérdida durante la transmisión.

·      Un pequeño número de proveedores de sistemas totales.

·      Falta de estándares.

·      Falta de conciencia entre los usuarios sobre cómo instalar y diseñar con POF.

·    Producción limitada, que ha evitado que los clientes se den cuenta del potencial completo de los POF.

·      Pequeño número de sistemas y proveedores.

·      Investigación de aplicaciones

·      Programa de certificación de instaladores de POF

·      Fibras de alta temperatura (125˚C)

 

Sistema de Fibra Óptica Plástica (P.O.F.) para el hogar digital

 

Actualmente, las redes ópticas basadas en fibra óptica plástica FOP utilizan el estándar de comunicaciones IEEE 802.3.u (Ethernet a 100 Mbps) e IP aunque ya están disponibles equipos que operan a velocidades superiores a 1 Gbps según el nuevo estándar alemán del VDE/DKE 0885-763-1 y europeo de ETSI TS 105 175-1-1 y CENELEC 50173-1-4.

Figura.  1. Ejemplo de instalación de FOP en un domicilio

Para la transmisión óptica a través de la fibra óptica de plástico FOP la señal digital eléctrica es convertida a una señal óptica mediante dispositivos conversores de medios (media converters).

 

Los emisores de luz utilizan LEDs convencionales que operan en el rango visible (rojo) lo cual facilita la instalación evitando accidentes por radiación láser o electrocución.

Figura.  2. Instalación de fibra óptica plástica sin conectores

La fibra óptica plástica FOP es barata, robusta, inmune a las interferencias y, al contrario de la fibra óptica convencional, puede instalarse y terminarse de una manera sencilla sin necesidad de herramientas ni formación especializada.

 

Para la construcción de una red de área local óptica en el hogar se usan switches Ethernet ópticos. Los puntos de acceso también actúan como nodos de enlace con el resto de la red facilitando con ello topologías tipo “Daisy chain” y redes en árbol, malla, estrella, etc.

Figura.  3. Facilidad de instalación utilizando cualquier conducto existente

Los dispositivos comerciales actuales son capaces de lograr longitudes máximas de transmisión de 80 m sobre fibra óptica plástica FOP convencional a velocidades de 1 Gbps. En relación a las pérdidas por doblado de la fibra son del orden de 0,5 dB por doblez de radio 15 mm. La longitud típica del enlace del hogar en estas condiciones está alrededor de los 50m garantizando con ello instalaciones robustas, sencillas y baratas.

 

Actualmente existe un mercado bien establecido de proveedores de componentes, equipos y sistemas para la configuración de redes del hogar basadas en fibra óptica plástica FOP lo que garantiza la calidad, el coste y el servicio post venta para el cliente final. Como ya está ocurriendo en otros países del entorno, los instaladores de telecomunicaciones españoles tienen una gran oportunidad de negocio gracias, al incremento de hogares con acceso a banda ancha, la proliferación de dispositivos conectados en red y la tecnología de fibra FOP en el hogar.

Figura.  4. Kit de instalación doméstica de fibra óptica plástica POF

§  Costes de la solución con fibra óptica plástica FOP

Como ejemplo de la ventaja de la solución de red del hogar basada en fibra óptica plástica FOP frente a otras alternativas basadas en cobre o fibra de cristal se muestra una comparativa de costes de instalación para el caso en que la red FOP se establezca aprovechando las canalizaciones existentes para la red eléctrica del hogar.

 

En la figura se muestran tres alternativas de instalación basadas en cobre (CAT-5e en topología de bus y de estrella), fibra óptica plástica FOP con topologías igualmente en bus y en estrella y fibra monomodo (SMF) y multimodo (MMF).

Figura.  5. Comparativa de costes en una instalación con fibra óptica plástica

El gráfico muestra los distintos componentes del sistema (rojo para los conductos, amarillo para los cableados, negro para los dispositivos, azul conectores y en verde se muestran los conversores de medios).

El diagrama muestra cómo las soluciones basadas en fibra óptica plástica FOP, aun precisando de conversores de medios en comparación con la tecnología de cobre, presenta un coste medio de instalación por habitación inferior gracias a la posibilidad de reutilizar los conductos eléctricos existentes.

 

Esta ventaja de la solución fibra óptica plástica FOP frente a las basadas en cableados de cobre es aún más clara si se añaden a los costes de materiales los correspondientes a la instalación. Como se muestra en la figura siguiente, se compara el coste total (materiales + instalación) de tres configuraciones de cableado: a) basada en cobre, b) en fibra óptica plástica FOP y c) en fibra óptica plástica FOP con dos puntos de acceso de datos por habitación:

Figura.  6. Configuraciones de cableado

Un análisis de costes de materiales e instalación muestra la ventaja de las soluciones basadas en fibra óptica plástica FOP sobre las de cobre incluso con un mayor número de puntos de acceso por habitación:

Figura.  7. Análisis de costes de materiales instalaciones con fibra óptica de plástico

Fuentes:

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