¿Qué es la fibra óptica? Una guía

20 de marzo de 2024 / General, 101 aprendizaje

Transmitir una película, hacer una llamada telefónica o someterse a una endoscopia pueden parecer experiencias muy distintas, pero comparten un hilo en común, están conectados por una red invisible de fibras ópticas. En esta guía, le explicaremos los pormenores de esta poderosa tecnología. Aprenderá para qué se usa la fibra óptica, cómo funcionan los cables de fibra óptica y las ventajas que ofrecen.

¿Qué es la fibra óptica?

La fibra óptica es una tecnología que envía datos como pulsos de luz a través de hebras de vidrio. Este método permite la transmisión de datos de alta velocidad a grandes distancias con una pérdida mínima, lo que hace que sea esencial para las redes de datos modernas, las telecomunicaciones e Internet.

¿Para qué se usa la fibra óptica?

La demanda de capacidad y velocidades de transmisión de datos más altas continúa creciendo a medida que las aplicaciones de redes se expanden y las organizaciones recopilan más datos que nunca (imágenes, voz, video, etc.). Esto requiere un cableado que admita un ancho de banda mayor. La infraestructura de fibra óptica es el medio cada vez más elegido para redes de datos de comunicación.

¿De qué está hecha la fibra óptica?

Un cable de fibra óptica está hecho de hebras o fibras de vidrio delgadas, menos gruesas que un cabello humano.

Un diagrama de un objeto circular Descripción generada automáticamente

^{Las hebras de fibra óptica están formadas por un núcleo, una capa de revestimiento y un recubrimiento exterior, a menudo llamado “búfer”.}

• El núcleo de un cable de fibra óptica está hecho de hebras extremadamente delgadas de vidrio ultrapuro. Las señales de luz generadas desde una fuente (como LED o láser) se lanzan desde un transmisor hacia el núcleo.

• Una capa de vidrio llamada “revestimiento” rodea el núcleo de un cable de fibra óptica y actúa como recubrimiento. Refleja la luz hacia el núcleo, lo cual ayuda a mantener la potencia de la señal.

• La funda exterior o “búfer” de un cable de fibra óptica suele estar hecha de un material plástico. Protege la fibra contra la humedad y el daño, lo que preserva la resistencia de la fibra de vidrio en el núcleo.

Gracias a esta combinación de capas especializadas, la luz puede viajar sin grandes impedimentos por toda la red de cables. Luego, un receptor recibe la señal al final de un enlace.

¿Cuál es el propósito de la fibra óptica?

El fin principal de la tecnología de fibra óptica es permitir la transmisión de grandes cantidades de datos a altas velocidades y con mayor fiabilidad. Esta capacidad es fundamental para respaldar las vastas redes interconectadas que forman la red troncal de nuestra sociedad digital, lo que permite una comunicación eficiente y acceso en cualquier momento y lugar.

Ventajas y desventajas de los cables de fibra óptica

Los cables de fibra óptica ofrecen numerosas ventajas respecto de los cables de cobre, entre ellas, mayor ancho de banda y velocidad, así como inmunidad a la interferencia electromagnética.

• Alta velocidad: ¿Qué tan rápido es rápido? Los cables de fibra óptica pueden transmitir datos a velocidades de hasta 800 Gbps (el máximo actual de los centros de datos, pero en teoría, las velocidades podrían ser incluso mayores). Los servicios de Internet de banda ancha aprovechan esos cables para ofrecer algunas de las velocidades de Internet más altas a millones de clientes.

• Mayor ancho de banda: La fibra óptica puede transmitir una amplia gama de frecuencias de luz, lo que permite transferir más datos con una capacidad de transmisión mayor. Por ejemplo, una sola conexión de fibra puede transferir una película en alta definición en menos de una décima de segundo; a la red de oficina de cable de cobre típica le llevaría aproximadamente un minuto realizar la misma tarea.

• Menos pérdida de datos: La pérdida o atenuación es una medición del rendimiento en las normas de cableado y redes. La fibra óptica es menos susceptible a la pérdida de datos por interferencia electromagnética de cableado de energía, señales de radio e incluso erupciones solares.

• Sin corrosión: Dado que los cables de fibra óptica están hechos de materiales no metálicos, las conexiones de fibra no pueden corroerse. Sin embargo, son vulnerables a la contaminación por polvo y humedad, por eso, las conexiones de fibra deberían inspeccionarse regularmente y mantenerse limpias para obtener el mejor rendimiento.

• Transmisión en largas distancias: El cable de cobre se limita a 100 metros de longitud sin repetidor de señal, pero los cables de fibra óptica pueden transmitir señales a 100 kilómetros sin perder potencia de señal.

El cableado de fibra óptica presenta algunos retos. Aunque la fibra es competitiva en términos de costes en relación con el cobre, los componentes electrónicos que necesita una red de fibra son más costosos. El cable de fibra óptica también requiere herramientas especializadas, reglas de seguridad y habilidades de instalación, mantenimiento y reparación, que pueden gestionarse con equipos, formación y soporte adecuados.

¿Quiénes usan fibra óptica?

Desde la prestación de Internet de alta velocidad hasta la alimentación de conectividad en ciudades inteligentes, la fibra óptica es posiblemente una de las formas más versátiles de tecnología en la actualidad. Estas son algunas maneras en las que se usa:

• Telecomunicaciones e Internet
La fibra óptica desempeña un papel crucial en las conexiones de Internet de banda ancha al conectar diferentes redes y centros de datos y servir como red troncal de Internet. Los proveedores de informática en la nube también usan en gran medida infraestructura de fibra óptica.

• Sector médico
La fibra óptica es ideal para usar en imágenes médicas de alta resolución. La endoscopía, la cirugía láser, la tomografía de coherencia óptica y la terapia fotodinámica usan tecnología de fibra óptica.

• Transporte
Los sistemas de transporte inteligente usan fibra óptica para monitorizar datos en tiempo real, lo cual puede ayudar a controlar el flujo de tráfico, gestionar los sistemas de llamadas de telefonía y estacionamiento y monitorizar el estado de las vías férreas, entre otras aplicaciones. Y no solo se trata de los asuntos serios: los cables de fibra óptica se usan en sistemas de entretenimiento en aeronaves porque son más livianos (y transmiten más rápido) que el cableado de cobre.

• Fuerzas militares
La fibra óptica proporciona una infraestructura de comunicación segura que es resistente a la interferencia electromagnética, escuchas e interferencias por parte de adversarios.

• Automatización industrial
A menudo, los cables de fibra óptica se usan para transmitir datos y controlar las señales en ambientes donde motores de alta potencia, calentadores y equipos similares generan mucha interferencia. Las fábricas y refinerías pueden tener plantas físicas muy grandes, y la fibra óptica puede permitir conexiones de redes más prolongadas para monitorizar maquinarias y controlar procesos. La fibra no conduce la electricidad, lo cual podría generar preocupaciones de seguridad en cables de gran longitud donde el potencial de toma a tierra puede variar de un extremo del cable al otro. Esta propiedad es fundamental en aplicaciones que deben ser “resistentes a explosiones”, como silos de granos y minas donde una chispa eléctrica en el ambiente podría ser catastrófica.

• Empresas, campus y ciudades inteligentes
La tecnología de fibra óptica permite la conectividad de alta velocidad, que es crucial para aplicaciones de ciudades inteligentes y en oficinas y campus de gran tamaño como tecnología de red troncal para agregar grandes volúmenes de datos a larga distancia, desde transmitir entre pisos o entre edificios hasta monitorizar servicios, la infraestructura clave y la seguridad en áreas de alto riesgo.

Tipos de fibra óptica

Existen dos tipos de fibra: multimodo y monomodo. Pueden distinguirse por el diámetro del núcleo y del revestimiento.

• Fibra monomodo: Esta fibra tiene un núcleo pequeño, generalmente de 9 µm de ancho, y un revestimiento de 125 µm de diámetro. La fibra monomodo admite la propagación de un solo tipo de modo de luz a través de la fibra. Por lo tanto, la transmisión es sumamente precisa y eficiente, lo que tiene como resultado una pérdida de señal mínima y permite aplicaciones de gran ancho de banda a larga distancia.

• Fibra multimodo: La fibra multimodo viene en dos tamaños de núcleo, con diámetros de 50 µm y 62,5 µm, y un revestimiento de 125 µm de diámetro. Con su núcleo más grande, la fibra multimodo puede transmitir más modos de luz simultáneamente. Los cables de fibra óptica multimodo son ideales para distancias más cortas en redes de empresas y centros de datos. Estos cables pueden ser más fáciles de instalar gracias a los núcleos más grandes, lo cual puede simplificar la alineación.

	Fibra monomodo	Fibra multimodo
Diámetro de núcleo	9 µm	50 µm (índice escalonado)
Diámetro de núcleo	9 µm	62,5 µm (índice graduado)
Diámetro del revestimiento	125 µm	125 µm
Ideal para	Centros de datos de alto rendimiento y largas distancias, donde el elevado coste de los componentes electrónicos compatibles no es un inconveniente	Distancias más cortas, coste general más bajo

Tendencias futuras en fibra óptica

El futuro de la fibra óptica es fascinante, con investigaciones y desarrollos en curso que tienen como objetivo mejorar aún más la tecnología.

Las velocidades de transmisión de datos se han ido duplicando aproximadamente cada cinco años, como se muestra en el gráfico de Ethernet Alliance a continuación. La gran tendencia es el aumento de la velocidad de los datos a través de los mismos cables de fibra óptica, que pueden ser fundamentales para video en 4K y 8K, aplicaciones de realidad virtual y otras tecnologías de uso intensivo de datos.

^{Gráfico usado con permiso de Ethernet Alliance.}

Otra tendencia es el uso de fibra óptica para ayudar a satisfacer las exigencias de las redes 5G. Esto proporcionará conectividad inalámbrica más rápida y fiable, especialmente en áreas con alta demanda de datos. La fibra óptica será la red troncal para 5G, 5.5G, 6G y más allá.

Además, la miniaturización de los componentes de fibra óptica y el desarrollo de fibras flexibles permitirá nuevas aplicaciones en dispositivos de Internet de las cosas (IoT).

La importancia de la fibra óptica en la velocidad de la transmisión de datos está clara, pero esta tecnología aún puede hacer mucho más. Continuar desarrollando el potencial de la fibra óptica no solo promete obtener una mayor rapidez en las comunicaciones, sino que también abre las puertas a posibilidades totalmente nuevas, desde la monitorización ambiental hasta la mejora de la seguridad en un mundo interconectado.