Cómo la fibra transporta datos mediante luz

El cable de fibra óptica transporta los datos como pulsos de luz en lugar de señales eléctricas sobre cobre. Un láser o LED emite destellos de luz (o la modula) para representar los unos y ceros de los datos digitales, y un detector en el extremo opuesto convierte de nuevo los destellos en datos. Como la luz viaja por el vidrio con muy poca pérdida, la fibra alcanza velocidades y distancias mucho mayores que el cobre.

Una fibra tiene una estructura en capas:

• Núcleo — el centro de vidrio ultrafino que transporta la luz.
• Revestimiento — el vidrio que rodea el núcleo y refleja la luz hacia el interior.
• Recubrimiento y cubierta — capas protectoras exteriores.

El núcleo y el revestimiento están hechos de vidrio con propiedades ligeramente diferentes, y esta diferencia hace que la luz rebote a lo largo del núcleo.

La fibra funciona gracias a la reflexión interna total. El vidrio del núcleo refracta la luz más que el vidrio del revestimiento, por lo que, cuando la luz alcanza el límite con un ángulo muy pequeño, se refleja por completo hacia el núcleo en lugar de escapar. El pulso de luz rebota a lo largo de la fibra y sigue incluso curvas suaves. Este confinamiento de la luz es la base de cómo la fibra transporta datos durante kilómetros sin perder la señal.

La luz pierde energía mucho más lentamente en el vidrio que las señales eléctricas en el cobre. Esto significa que la fibra admite un mayor ancho de banda y cubre distancias mucho más largas —kilómetros en lugar del límite de 100 metros del cobre— antes de necesitar una amplificación. La fibra también transporta enormes tasas de datos porque la luz puede emitir destellos a una velocidad extremadamente alta. Estas características convierten a la fibra en la columna vertebral de Internet y de los centros de datos.

Una gran ventaja de la fibra es que es inmune a las interferencias electromagnéticas. Como transporta luz y no electricidad, los motores cercanos, las líneas eléctricas y el ruido de radio no pueden corromper la señal. Esto hace que la fibra sea ideal en instalaciones industriales con mucho ruido eléctrico y para tendidos entre edificios, donde los rayos o las diferencias de potencial de tierra podrían dañar el cobre. Además, no irradia ninguna señal, por lo que es más difícil interceptarla.

Los dispositivos utilizan Ethernet eléctrica, por lo que los enlaces de fibra necesitan un transceptor: un módulo que convierte las señales eléctricas en luz para transmitirlas y las convierte de nuevo en señales eléctricas al recibirlas. Los transceptores enchufables habituales se denominan SFP (Small Form-factor Pluggable) y SFP+ para velocidades superiores. Se insertan en los puertos de los switches y permiten elegir el tipo de fibra y la distancia adecuados para cada enlace.

La fibra ofrece grandes prestaciones, pero no está exenta de inconvenientes:

• Ventajas — alta velocidad, gran distancia, inmunidad a EMI y seguridad.
• Desventajas — cable y transceptores más costosos, vidrio frágil y mayor dificultad para empalmar y terminar.

El núcleo de vidrio puede agrietarse si se dobla demasiado, y unir fibras requiere herramientas precisas, por lo que la experiencia de instalación es más importante que con el cobre.

La fibra requiere una manipulación cuidadosa. Nunca la doble más allá de su radio mínimo de curvatura, ya que la luz podría escaparse y el vidrio podría romperse. Mantenga limpios los extremos de los conectores: incluso una mota de polvo puede bloquear suficiente luz como para interrumpir un enlace. Nunca mire directamente hacia una fibra activa o un transceptor, ya que la luz láser infrarroja es invisible, pero puede dañar sus ojos. Estos aspectos de seguridad aparecen en el examen.

La fibra predomina allí donde la velocidad y la distancia son más importantes:

• Troncales de Internet que atraviesan ciudades y océanos.
• Núcleos de centros de datos que conectan switches de alta velocidad.
• Tendidos entre edificios dentro de un campus.
• Fibra hasta el hogar para banda ancha de alta velocidad.

En el escritorio, el cobre suele ganar por su coste, pero la fibra transporta el tráfico pesado entre bastidores.

Como una sola fibra suele transportar la luz en una única dirección, los enlaces utilizan a menudo dos fibras: una para transmitir y otra para recibir, con comunicación dúplex completa. Por eso los cables de conexión de fibra suelen presentarse como un par unido mediante un clip. Algunos sistemas avanzados de una sola fibra transmiten y reciben en diferentes longitudes de onda a través de la misma fibra, pero el caso habitual es una fibra de transmisión y otra de recepción.

Imagine un túnel largo con espejos en las paredes y a alguien emitiendo destellos con una linterna en código Morse. Las paredes reflejan la luz para que viaje lejos sin atenuarse, y el mensaje llega intacto al otro extremo. La fibra es ese túnel hecho de vidrio, y los destellos son sus datos. Por el túnel no viaja electricidad, así que el ruido eléctrico externo no puede alterar el mensaje.

Compruebe si entiende cómo funciona la fibra.

Ha aprendido que la fibra transporta datos como pulsos de luz a través de un núcleo de vidrio rodeado de revestimiento, utilizando la reflexión interna total para confinar la luz. Esto proporciona a la fibra un gran ancho de banda, largas distancias e inmunidad a las interferencias electromagnéticas. Los transceptores, como los módulos SFP, convierten entre señales eléctricas y señales luminosas. La fibra es más costosa y frágil, y requiere conectores limpios, además de cuidado con el radio de curvatura y la seguridad ocular. Es fundamental para las troncales de Internet, los centros de datos y los enlaces de campus.