redes ópticas, Redefinido.
12 de marzo de 2019

Eliminando la confusión: cables de fibra óptica para redes de alta velocidad

La gran cantidad de dispositivos orientados a crear soluciones de redes de alta velocidad puede ser abrumadora. Hay varios componentes a considerar, empezando por los cables de fibra óptica.

dentro del cable

Las redes de fibra óptica emplean cables que consisten en fibras monomodo (SMF) y fibras multimodo (MMF). Ambos tipos de fibra presentan ventajas y desventajas.

El pequeño núcleo de un cable SMF (normalmente entre 8 y 10,5 micrómetros) en relación con el revestimiento protector del cable limita el fenómeno de distorsión conocido como dispersión modal, lo que permite que la información se transfiera a distancias más largas. Los MMF, por otro lado, emplean diámetros de núcleo más grandes (típicamente entre 50 y 100 micrómetros) para permitir la propagación de múltiples modos de luz. Como resultado, los MMF están sujetos a la dispersión modal que limita el ancho de banda y son más adecuados para la comunicación en distancias cortas, como las redes de área local (LAN) y los centros de datos.
Sin embargo, los MMF no requieren el mismo nivel estricto de enfoque de luz o calidad de haz que los SMF. Esto significa que se pueden utilizar dispositivos electrónicos menos costosos, como diodos emisores de luz (LED) en lugar de diodos láser, para transmitir datos. La alineación con los tipos de conectores también es menos crítica, lo que simplifica las conexiones.

Ampliación del alcance de MMF

Las ventajas de los cables MMF han llevado a la industria a desarrollar tipos de fibra que amplíen sus capacidades. Los tipos de fibra se identifican mediante designaciones ópticas multimodo (OM), que actualmente van desde OM1 a OM5. Cuanto mayor sea el número, mayor será el alcance y el ancho de banda.

Los cables fabricados con fibra OM1 u OM2 utilizan fuentes de luz LED y pueden admitir velocidades que van desde 100 Mb/s en distancias largas (2000 metros) hasta 1 Gb/s en distancias medias (550 metros) y 10 Gb/s en distancias cortas ( menos de 100 metros). Sin embargo, debido a las limitaciones de la tasa de modulación de los LED, en otras palabras, la rapidez con la que se puede encender y apagar la fuente de luz, estos tipos de cables no pueden admitir tasas superiores a 10G. Como resultado, OM1 y OM2 se consideran cables heredados y no se recomiendan para instalaciones nuevas.

La llegada de las redes de alta velocidad ha impulsado la migración a cables fabricados con fibras OM3 y OM4. Ambos admiten láseres emisores de superficie de cavidad vertical (VCSEL), un tipo rentable de diodo láser que puede superar las tasas de modulación de los LED. Convenientemente, los números de designación de OM para estos dos tipos de cables corresponden a distancias de transmisión de 10G: OM3 puede admitir hasta 300 metros, mientras que OM4 puede admitir hasta 400 metros. Ambos tipos también admiten distancias medias a 40G y 100 metros o más a 100G.

El tipo de fibra más nuevo, OM5, ofrece un rango similar al de OM4. Sin embargo, incorpora una nueva estrategia diseñada para superar la marca de 100G y pasar a la red óptica de próxima generación.  

Nuevas estrategias

Las primeras implementaciones de redes de alta velocidad colocaron múltiples señales ópticas en esquemas paralelos. Para crear una solución de 40G, por ejemplo, se podrían usar 4 x 10G en cada dirección: cuatro señales de 10G para transmitir y cuatro más para recibir, lo que implica un total de ocho fibras. Para 100G, uno podría usar 10 x 10G para un total de 20 fibras. Siguiendo este protocolo, un despliegue de 400G requeriría no menos de 80 fibras.

Dadas las limitaciones de espacio de las redes de cableado de alta densidad, se están generalizando nuevas estrategias para reducir la cantidad de fibras necesarias para lograr hitos de alta velocidad. Una de ellas es romper con la tradición del factor de 10 y desarrollar formas más eficientes de aumentar la velocidad: por ejemplo, utilizando señales de 25G y 50G como bloques de construcción. Otra es una tecnología llamada multiplexación por división de longitud de onda de onda corta (SWDM), que combina múltiples señales generadas por VCSEL en una sola fibra.

La propia multiplexación por división de longitud de onda se ha empleado durante mucho tiempo para lograr una mayor distancia sobre la fibra monomodo. Sin embargo, el soporte de fibra multimodo para la tecnología es un desarrollo reciente para el cual aún se están elaborando estándares. La fibra OM5 está específicamente diseñada para incorporar SWDM, aunque la tecnología también se puede aplicar a las fibras OM3 y OM4.

Mirando hacia el futuro

Sin duda, un mayor desarrollo de estándares para SWDM tendrá un impacto significativo en la industria, así como en los componentes relacionados diseñados para redes de alta velocidad.