UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA INGENIERÍA ELECTRÓNICA
PROYECTO DE GRADO CARRERA: ESTUDIANTE: ÁREA TEMÁTICA:
LICENCIATURA EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA Ahmed Alejandro Centellas Alvarado TELECOMUNICACIONES
TEMA GENERAL: GENERAL: PROTOCOLO DE ACEPTACION Y CERTIFICACION DE REDES FTTH PARA COMTECO LTDA.
1 CAPITULO CAPITULO I Aspectos Gene!"es 1.1 Into#$cc%&n La ingeniera ele!tr"ni!a es en s #na !ien!ia relativamente n#eva$ % la misma es #na rama de la ingeniera el&!tri!a$ 'or lo !#al si se ha de ha(lar de ella es de !ar)!ter im'erativo re*erirnos 'rimero a la ingeniera el&!tri!a+ La inge ingeni nier era a el&! el&!tr tri! i!a a tien tiene e 'or 'or o(je o(jeto to el es est# t#di dio o % la a' a'li li!a !a!i !i"n "n de la ele!tri!idad % la misma t#vo s#s ini!ios a 'rin!i'ios del siglo ,I, !on las investiga!iones de grandes !ient-!os .#e em'e/aron a tomar en !#enta as'e!tos totalmente n#evos 'ara la &'o!a$ ha!iendo es'e!ial &n*asis en el est#dio de los s#!esos ele!tromagn&ti!os$ *si!os im'ortantes !omo ser Georg George e 0hm$ 0hm$ 1ames 1ames Cler2 Cler2 Ma34e Ma34ellll o Mi!hae Mi!haell 5arada arada%$ %$ 'or men!io men!ionar nar alg#n alg#nas as 'erson 'ersonali alidad dades es im'or im'ortan tantes tes de la &'o!a6 &'o!a6 ellos ellos mar! mar!ar aron on el !omien/o de #na &'o!a !on s#s investiga!iones !reando todo #n #niverso am'lio de a'li!a!iones 'ara la ele!tri!idad$ dando 'aso a inven!iones de m).# m).#in inas as n#ev n#evas as % !ada !ada ve/ ve/ m)s m)s 'ote 'otent ntes es$$ e3ig e3igie iend ndo o lent lenta a 'ero 'ero !onstantemente la !rea!i"n de dis!i'linas !ada ve/ m)s es'e!iali/adas % !on!retas$ dando l#gar a )reas !omo: la ele!trote!nia$ los sistemas de !ont !ontro rol$ l$ sist sistem emas as de 'ote 'oten! n!ia ia$$ tele tele!o !om m#ni! #ni!a! a!io ione ness entr entre e otra otras+ s+ Sin em(argo no *#e hasta mediado del siglo ,I, .#e se t#vo #na idea m)s !on!reta de la e3isten!ia de la ingeniera ele!tr"ni!a !on la !rea!i"n de la 7)lv#la termoi"ni!a % la radio+ A 'artir de este '#nto se em'e/" a ha!er !ada ve/ m)s mar!ada la distin!i"n entre la ingeniera ele!tr"ni!a % la ingeni ingenier era a el&!tr el&!tri!a i!a %a .#e .#e la ingen ingenier iera a el&!t el&!tri! ri!a a trata( trata(a a 'ro(l 'ro(lema emass aso!iados a sistemas de gran 'oten!ia % !on #na *orma !asi netamente man#al de !ontrolarlos a di*eren!ia de la ingeniera ele!tr"ni!a .#e se !entra !entra(a (a en sistem sistemas as de (aja (aja 'oten! 'oten!ia$ ia$ es de!ir de!ir !orrie !orriente ntess d&(ile d&(iles$ s$ 'ro!esamiento 'ro!esamiento de se8ales % !on #n manejo !asi 'or !om'leto a#tom)ti!o+
A medi mediad ados os del del sigl siglo o ,, la ele! ele!tr tr"n "ni! i!a a dar dara a otro otro gran gran salt salto o !on !on la inven!i"n de los !ir!#itos integrados$ *#e gra!ias a este gran invento .#e la ingeniera ele!tr"ni!a se !entra(a !ada ve/ m)s en la ad.#isi!i"n de se8ales % el 'ro!esamiento de estas$ !ada ve/ !on sistemas m)s e-!a!es$ !om'lejos % !om'letos+ Áreas im'ortantes de la ingeniera ele!tr"ni!a !omen/aron a salir a 9ote$ entre las 'rin!i'ales 'odemos nom(rar: el dise8o dise8o digita digital$ l$ el dise8 dise8o o anal"g anal"gi!o i!o$$ la ro("t ro("ti!a i!a$$ el 'ro!e 'ro!esam samien iento to de se8ales % las tele!om#ni!a!iones6 % es 're!isamente en esta ltima )rea en la .#e nos vamos a !entrar a lo largo del 'resente tra(ajo+ tra(ajo+ 1.' ANTECEDENTES La -(ra "'ti!a$ 'ara des!ri(irla mejor$ se 'odra de!ir .#e es semejante a #n !a(le de !o(re en el .#e en ve/ de ele!tri!idad se trasmite l#/$ siendo as inm#ne a 'ert#r(a!iones ele!tromagn&ti!as$ % (asa s# *#n!ionamiento *#n!ionamiento en 'ro'iedades de re*ra!!i"n % re9e3i"n a lo largo de todo el -lamento de vidrio$ an)logo a #na (ala dis'arada a trav&s de #na t#(era % esta *#era !a'a/ de re(otar a lo largo del re!orrido hasta llegar al otro e3tremo6 los '#lsos de l#/ enviados a trav&s de la -(ra "'ti!a '#eden ser #tili/ados !omo medio de il#mina!i"n o !omo medio de transmisi"n de in*orma!i"n (inaria o digital$ 'osteriormente #n re!e'tor "'ti!o re!oge las se8ales l#minosas % las trans*orma en el *ormato de in*orma!i"n elegido %a sean im)genes$ a#dio$ video o datos+ La -(ra "'ti!a en tele!om#ni!a!iones$ es #sada ma%ormente 'ara *ormar redes ;0N <;assive 0'ti!al Net4or2=$ &sta$ es #na te!nologa de a!!eso$ la !#al est) !om'#esta 'or elementos 'asivo 'asivos$ s$ es de!ir de!ir .#e .#e no re.#i re.#ier eren en de alime alimenta nta!i" !i"n n e3ter e3terna na 'ara 'ara s# *#n!ionamiento *#n!ionamiento al distri(#ir la in*orma!i"n a trav&s de la red+ As$ des'#&s de 'ro(arla % ha!er re!omenda!iones 'ara s# #so$ se *orma el est)ndar G;0N
??@ gra!ias a las re!omenda!iones ITU T G+B@+,+ El #so de este est)ndar 'ermite manejar distintos niveles de an!ho de (anda siendo 'r)!ti!o a la hora de 'restar servi!ios tanto en nivel nivel !omer! !omer!ial ial !omo !omo reside residen! n!ial ial66 la velo! velo!ida idad d !on !on .#e .#e se manej maneja a la in*orma! in*orma!i"n i"n en *orma as!ende as!endente nte % des!endente des!endente '#ede '#ede ser asim&tri! asim&tri!a a G('s % >+ G('s= !omo tam(i&n '#ede ser sim&tri!a <>+ G('s=$ llegando$ (ajo !iertas !on-g#ra!iones a entregar hasta ?? M('s 'or #s#ario$ el est)ndar G;0N '#ede so'ortar tam(i&n las velo!idades de est)ndares anteriores al mismo ? Hm
A medi mediad ados os del del sigl siglo o ,, la ele! ele!tr tr"n "ni! i!a a dar dara a otro otro gran gran salt salto o !on !on la inven!i"n de los !ir!#itos integrados$ *#e gra!ias a este gran invento .#e la ingeniera ele!tr"ni!a se !entra(a !ada ve/ m)s en la ad.#isi!i"n de se8ales % el 'ro!esamiento de estas$ !ada ve/ !on sistemas m)s e-!a!es$ !om'lejos % !om'letos+ Áreas im'ortantes de la ingeniera ele!tr"ni!a !omen/aron a salir a 9ote$ entre las 'rin!i'ales 'odemos nom(rar: el dise8o dise8o digita digital$ l$ el dise8 dise8o o anal"g anal"gi!o i!o$$ la ro("t ro("ti!a i!a$$ el 'ro!e 'ro!esam samien iento to de se8ales % las tele!om#ni!a!iones6 % es 're!isamente en esta ltima )rea en la .#e nos vamos a !entrar a lo largo del 'resente tra(ajo+ tra(ajo+ 1.' ANTECEDENTES La -(ra "'ti!a$ 'ara des!ri(irla mejor$ se 'odra de!ir .#e es semejante a #n !a(le de !o(re en el .#e en ve/ de ele!tri!idad se trasmite l#/$ siendo as inm#ne a 'ert#r(a!iones ele!tromagn&ti!as$ % (asa s# *#n!ionamiento *#n!ionamiento en 'ro'iedades de re*ra!!i"n % re9e3i"n a lo largo de todo el -lamento de vidrio$ an)logo a #na (ala dis'arada a trav&s de #na t#(era % esta *#era !a'a/ de re(otar a lo largo del re!orrido hasta llegar al otro e3tremo6 los '#lsos de l#/ enviados a trav&s de la -(ra "'ti!a '#eden ser #tili/ados !omo medio de il#mina!i"n o !omo medio de transmisi"n de in*orma!i"n (inaria o digital$ 'osteriormente #n re!e'tor "'ti!o re!oge las se8ales l#minosas % las trans*orma en el *ormato de in*orma!i"n elegido %a sean im)genes$ a#dio$ video o datos+ La -(ra "'ti!a en tele!om#ni!a!iones$ es #sada ma%ormente 'ara *ormar redes ;0N <;assive 0'ti!al Net4or2=$ &sta$ es #na te!nologa de a!!eso$ la !#al est) !om'#esta 'or elementos 'asivo 'asivos$ s$ es de!ir de!ir .#e .#e no re.#i re.#ier eren en de alime alimenta nta!i" !i"n n e3ter e3terna na 'ara 'ara s# *#n!ionamiento *#n!ionamiento al distri(#ir la in*orma!i"n a trav&s de la red+ As$ des'#&s de 'ro(arla % ha!er re!omenda!iones 'ara s# #so$ se *orma el est)ndar G;0N ??@ gra!ias a las re!omenda!iones ITU T G+B@+,+ El #so de este est)ndar 'ermite manejar distintos niveles de an!ho de (anda siendo 'r)!ti!o a la hora de 'restar servi!ios tanto en nivel nivel !omer! !omer!ial ial !omo !omo reside residen! n!ial ial66 la velo! velo!ida idad d !on !on .#e .#e se manej maneja a la in*orma! in*orma!i"n i"n en *orma as!ende as!endente nte % des!endente des!endente '#ede '#ede ser asim&tri! asim&tri!a a G('s % >+ G('s= !omo tam(i&n '#ede ser sim&tri!a <>+ G('s=$ llegando$ (ajo !iertas !on-g#ra!iones a entregar hasta ?? M('s 'or #s#ario$ el est)ndar G;0N '#ede so'ortar tam(i&n las velo!idades de est)ndares anteriores al mismo ? Hm
'ermite el transmitir los tres servi!ios ()si!os re.#eridos !omer!ialmente$ !omer!ialmente$ es de!ir la vo/
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Tener Tener #n mal !ontrol en el estado de las redes (rindadas al a(onado !reando #na ma%or 'ro(a(ilidad de *allas en #n *#t#ro+ No se tien tiene e #na #na metod etodol olog oga a de dise8 ise8o o ni norm normas as 'ara 'ara la a'li! 'li!a a!i"n i"n de redes edes 5TT en la edidi-!a! !a!i"n i"n de ediedi-!!ios+ ios+ Condom Condomini inios$ os$ de'art de'artam ament entos$ os$ !entr !entros os !omer! !omer!ial iales$ es$ o-!ina o-!inass % viviendas en general+
Siendo estos motivos ra/"n 'or dem)s s#-!iente 'ara a(ordar el tema+
1.* +USTIFICACIÓN DEL TEMA TEMA 1.*.1 1.*.1 +USTIFICA +USTIFICACIÓN CIÓN ECONÓM ECONÓMICA ICA Siend Siendo o la te!nol te!nolog oga a 5TT 5TT relat relativa ivamen mente te n#eva n#eva en n#estr n#estro o 'as$ 'as$ no e3isten em'resas na!ionales .#e '#edan ha!er los tra(ajos ne!esarios 'ara la mejora de !alidad en las redes 5TT$ siendo demasiado !ostosa la o'!i"n de re!#rrir a #na em'resa interna!ional de(ido a todas las normas legales % 'ermisos a !#m'lir 'ara ello+ Es 'or 'or esto esto .#e .#e el 'res 'resen ente te tra( tra(aj ajo o tien tiene e 'or 'or o(je o(jeto to entr entreg egar ar #n J'roto!olo de a!e'ta!i"n % !erti-!a!i"n de redes 5TTK a la em'resa JC0MTEC0 Ltda+K A trav&s de #n tra(ajo dirigido .#e le 'ermita mejorar los los serv servi! i!io ios$ s$ .#e$ .#e$ en la a!t# a!t#al alid idad ad (rin (rinda da % .#e .#e al mism mismo o tiem tiem'o 'o satis* satis*aga aga los re.#e re.#erim rimien ientos tos de la em're em'resa$ sa$ o'tim o'timi/a i/ando ndo al mismo mismo tiem'o los !ostos o'erativos 'ara JC0MTEC0 Ltda+K+
1.*.' +USTIFICACIÓN ACAD,MICA La reali/a!i"n de este tra(ajo dirigido$ es 'oder #tili/ar los !ono!imientos a'rendidos a lo largo de la !arrera de ingeniera ele!tr"ni!a$ 'rin!i'almente del )rea de tele!om#ni!a!iones$ sin dejar de lado todas las herramientas .#e la ingeniera ele!tr"ni!a (rinda$ % 'rin!i'almente o(tener la !ali-!a!i"n re.#erida 'ara !#lminar e3itosamente mis est#dios en ingeniera ele!tr"ni!a
1.*.( +USTIFICACIÓN T,CNICA La !rea!i"n de normas 'ara #na !orre!to dise8o % !onstr#!!i"n 'ara edi-!a!iones en general$ .#e 'ermitan *a!ilitar la im'lementa!i"n de las n#evas redes 5TT en di!has estr#!t#ras a'li!ando este 'roto!olo 'ara #n "'timo *#n!ionamiento de la red$ lo .#e 'ermitir) a JC0MTEC0 Ltda+K #na e3!elen!ia t&!ni!a$ e im'li!ar) #n tra(ajo m)s "'timo$ % !"modo 'ara todo el 'lantel t&!ni!o$ o'erativo % logsti!o !on el .#e !#enta la em'resa+
1.- O)+ETIVOS 1.-.1 O)+ETIVO GENERAL Reali/ar #n ;R0T0C0L0 DE ACE;TACI0N CERTI5ICACI0N DE REDES 5TT 1.-.' O)+ETIVOS ESPECÍFICOS Reali/ar el est#dio te"ri!o de la te!nologa G;0N % s#s !ara!tersti!as+ Reali/ar el est#dio del dise8o de redes 5TT+ Reali/ar el est#dio de la normativa de !onstr#!!i"n #tili/adas en estr#!t#ras donde se im'lementar) la red 5TT+ Ela(orar los 'roto!olos de a!e'ta!i"n % !erti-!a!i"n de redes 5TT 1. RESULTADOS ESPERADOS •
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Al t&rmino de este tra(ajo dirigido$ se es'era el tener #n ;roto!olo de A!e'ta!i"n % Certi-!a!i"n de redes 5TT$ eso im'li!ara: Tener #n !ontrol o'timi/ado del estado de las redes (rindadas al a(onado !reando #na menor 'ro(a(ilidad de *allas en #n *#t#ro+ Tener #na *orma m)s sistem)ti!a % "'tima 'ara rastrear % en!ontrar *allas en #na red de*e!t#osa+ Tener #na s#geren!ia 'ara la !onstr#!!i"n de n#evos am(ientes .#e deseen en #n *#t#ro la instala!i"n de redes 5TT
1./ ALCANCE Y LIMITACIONES 1./.1 ALCANCE El 'resente tra(ajo se orientar) al est#dio netamente te"ri!o de redes 5TT+ El 'resente tra(ajo se orientar) a la !rea!i"n de #n 'roto!olo 'ara la a!e'ta!i"n % !erti-!a!i"n e3!l#sivamente de redes 5TT+ El 'resente tra(ajo ser) reali/ado 'ara el (ene-!io e3!l#sivo de la em'resa JC0MTEC0 Ltda+K+ El al!an!e geogr)-!o del 'ro%e!to a desarrollarse ser) ni!amente 'ara Co!ha(am(a$ olivia+ El 'resente tra(ajo a'li!ar) s#s re!omenda!iones 'ara redes 5TT %a im'lementadas+ 1./.' LIMITACIONES •
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Los res#ltados % re!omenda!iones se limitan ni!amente 'ara la em'resa JC0MTEC0 Ltda+K+ Se limitar) al est#dio te"ri!o 'ara la !rea!i"n de #n 'roto!olo de a!e'ta!i"n % !erti-!a!i"n de redes 5TT$ no as a la !rea!i"n de n#evas
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redes$ ni a la !rea!i"n de ningn ti'o de elemento *si!o6 tam'o!o se tiene 'or o(jetivo la modi-!a!i"n de ningn 'roto!olo o norma alg#na e3istente+ El 'resente tra(ajo se limita al de'artamento de Co!ha(am(a$ olivia+ Los res#ltados % re!omenda!iones se limitan ni!amente 'ara redes 5TT$ .#&$ est&n !om'#estos 'or los elementos est#diados % des!ritos$ no garanti/ando de ning#na manera los mismos res#ltados en redes 5TT .#e !onsten de e.#i'os distintos a los des!ritos en el 'resente tra(ajo+
1.0 TAREAS A DESARROLLAR Las tareas a desarrollar 'ara el avan!e de este tra(ajo ser)n: En #na 'rimera instan!ia *amiliari/arse !on los elementos de los .#e !onsta #na red 5TT+ A'render .#e 'asos seg#ir 'ara la !orre!ta instala!i"n de #na red 5TT+ Est#dio de los 'rin!i'ales 'ro(lemas en la instala!i"n % a'li!a!i"n de #na red 5TT+ Est#dio de las *ormas m)s "'timas 'ara en!ontrar *allas en #na red 5TT t'i!a+ Est#dio del dise8o de #na red 5TT+ Est#dio de las estr#!t#ras en las .#e se instalar) la -(ra "'ti!a % s#s re!omenda!iones 'ara la misma+ ;ro'oner #n 'roto!olo de a!e'ta!i"n de redes 5TT$ an)logo a #n man#al 'ara la "'tima instala!i"n de di!ho ti'o de redes+ ;ro(ar el 'roto!olo de a!e'ta!i"n % re'arar 'osi(les errores+ 1. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
O V I T E + ) O
MES 1 5amiliari/a! i"n !on los elementos de los .#e !onsta #na red 5TT
MES ' A'render los 'asos a seg#ir 'ara la !orre!ta instala!i"n de #na red 5TT
MES ( Est#dio de las *ormas m)s "'timas 'ara en!ontrar *allas en #na red 5TT % el dise8o de la misma+
MES * Est#dio de las estr#!t#ras en las .#e se instalar) la -(ra "'ti!a % s#s re!omenda!io nes 'ara la misma+
MES ;ro'oner #n 'roto!olo de a!e'ta!i"n de redes 5TT$ an)logo a #n man#al 'ara la "'tima instala!i"n de di!ho ti'o de redes+
MES ;ro(ar el 'roto!olo de a!e'ta!i" n % re'arar 'osi(les errores+
1.12
ÍNDICE
CAPITULO I3 Aspectos Gene!"es +Introd#!!i"n+ +>Ante!edentes+ +O5orm#la!i"n del 'ro(lema+ +@1#sti-!ativo+ +0(jetivos+ +Res#ltados Es'erados+ +PLimita!iones+ CAPITULO II3 MARCO TEÓRICO '.1 Into#$cc%&n ! "! tecno"o45! #e "! F%6! Ópt%c! >++ Cara!tersti!as+ >++> 5a(ri!a!i"n+ >++O 5#n!ionamiento+ >++@ Cam'os de Tra(ajo % A'li!a!i"n+ >++ Ti'os de 5i(ra 'ti!a+ >+++ Monomodo+ >+++> M#ltimodo+FFFa'"!ri*o e'igrama $ htt':FF444+vitali(ros+!lF!atalogoQ4e(F!ole!!ionesF??F?FOF*#nda!ion +'d* '.' Conceptos p!! e" D%se7o #e $n! e# #e F%6! Ópt%c! >+>+ Com'onentes de #na red de 5i(ra 'ti!a >+>++ Ca(les+ >+>++> Cone!tores$ distri(#idores % Terminales+ >+>++O A'aratos Emisores$ Re!e'tores % de Distri(#!i"n+ >+>++ Cajas distri(#idoras+ >+>++ Medidores % rastreadores de *allas+ >+>+> Estr#!t#ra de #na red de -(ra 'ti!a+ >+>+O Redes 5TT,+ >+>+O+ Redes 5TTN >+>+O+> Redes 5TTC >+>+O+O Redes 5TT >+>+O+@ Redes 5TT >+>+O+ Redes 5TTA >+>+O+ Redes 5TT;
>+>+@ Te!nologas+ >+>+@+ Red ;0N+ >+>+@+> Red G;0N+ >+>+@+O Red E;0N+ >+>+ Dise8o de redes 5TT CAPITULO III3 Con#%c%ones p!! "! ce!c%&n #e $n! Re# FTTH Opt%8! O+ An)lisis de la estr#!t#ra a im'lantar la red 5TT+ O+> Condi!iones generales 'ara la instala!i"n de la red 5TT+ CAPITULO IV3 An9"%s%s #e e# #e :6! &pt%c! #e ;COMTECO Lt#!.< @+ Estr#!t#ra % to'ologa #tili/ada+ @+> Elementos #tili/ados en la estr#!t#ra de la red+ @+O ;lano de la estr#!t#ra de la red+ @+@ Ejem'los+ = CAPITULO V3 I8pe#%8entos> Incon?en%entes @ F!""!s D$!nte "! I8p"e8ent!c%&n #e $n! Re# FTTH + Im'edimentos !om#nes en la instala!i"n de la red de -(ra "'ti!a+ +> In!onvenientes t'i!os en la instala!i"n de la red de -(ra "'ti!a+ +O Re!omenda!iones 'ara el manejo de los im'edimentos e in!onvenientes+ +@ 5allas !om#nes+ + ;asos 'ara la #(i!a!i"n de *allas+ + ;asos a seg#ir 'ara la sol#!i"n de *allas+ CAPITULO VI3 E"!6o!c%&n Cet%:c!c%&n #e e#es FTTH
#e
Potoco"o
#e
Acept!c%&n
@
+ Re!omenda!iones 'ara la a!e'ta!i"n de #na red 5TT+ +> Re!omenda!iones 'ara la !erti-!a!i"n de #na red 5TT+ +O 1#sti-!a!i"n del !ontenido del 'roto!olo de a!e'ta!i"n % !erti-!a!i"n de redes 5TT+ +@ Ela(ora!i"n del 'roto!olo de a!e'ta!i"n % !erti-!a!i"n de redes 5TT+ +O ;r#e(as *#n!ionales+ CAPITULO VII3 Conc"$s%ones @ Reco8en#!c%ones P+ Con!l#siones+ P+> Re!omenda!iones+
' CAPITULO II3 M!co Te&%co + Into#$cc%&n ! "! tecno"o45! #e "! F%6! Ópt%c! Las tele!om#ni!a!iones se !entran en la transmisi"n % re!e'!i"n de se8ales de !#al.#ier nat#rale/a$ generalmente se8ales ele!tromagn&ti!as$ desde s#s 'rin!i'ios m)s rsti!os !on el tel&gra*o$ a mediados del siglo ,I,$ .#e #tili/a(a tan solo '#lsos de ele!tri!idad 'ara enviar mensajes !ortos$ 'asando 'or los tel&*onos .#e nos 'ermitan 'or 'rimera ve/ en la historia !om#ni!arnos 'or vo/ a grandes distan!ias6 *#e #n 'o!o m)s adelante .#e las tele!om#ni!a!iones a*ronta(an otro de s#s grandes 'ro(lemas$ %a .#e si (ien$ se 'oda tener !om#ni!a!i"n !on 'ersonas a grandes distan!ias an e3istan (arreras nat#rales .#e no se 'odran a*rontar !on *a!ilidad$ #na de ellas eran los mares$ *#e en este siglo en el !#al se em'e/" la investiga!i"n del #so de medios de transmisi"n en *ormas sim'les$ %a sea de hierro o !o(re+ M)s tarde al -n se '#do llegar a la meta de 'oder llegar a !#al.#ier l#gar de la tierra gra!ias a la te!nologa satelital a mediados de B>+ 5#e as .#e el ni!o 'ro(lema %a no era el de llegar a todos los l#gares 'osi(les$ el n#evo gran 'ro(lema era el de mandar !ada ve/ m)s in*orma!i"n en menos tiem'o$ es a!) !#ando la -(ra "'ti!a ha!e s#s 'rimeras a'ari!iones$ %a .#e si (ien se tena alg#nas no!iones de #tili/ar la l#/ !omo medio de transmisi"n no *#e hasta mediados del siglo ,, .#e de(ido a los est#dios de 1ohn T%ndall se '#do !rear la -(ra "'ti!a !on el o(jetivo de ser #tili/ada en la transmisi"n de datos+ C#riosamente #no de los 'rimeros #sos *#e em'lear #n ha/ de -(ras 'ara la transmisi"n de im)genes en lo .#e sera #n n#evo endos!o'io m&di!o+ En s#s !omien/os el ni!o 'ro(lema .#e 'resenta(a la -(ra "'ti!a era .#e s# aten#a!i"n se eleva(a demasiado6 die/ a8os m)s tarde al entender .#e las grandes '&rdidas .#e e3istan % .#e limita(an a la -(ra se de(an a im'#re/as intrnse!as al !ristal se logr" !onstr#ir #na mejor -(ra "'ti!a !on aten#a!iones de alrededor de >? dF2m % #na (anda 'asante de G/ 'ara #n largo de 2m !on la 'ers'e!tiva de s#stit#ir los !a(les !oa3iales$ la #tili/a!i"n de -(ras de ?? m de di)metro$ env#eltas en n%lon resistente$ 'ermitiran la !onstr#!!i"n de hilos tan *#ertes .#e no 'odan rom'erse !on las manos+ En la a!t#alidad e3isten -(ras "'ti!as !on aten#a!iones tan 'e.#e8as de hasta dF2m$ lo .#e es m#!hsimo menor a las '&rdidas de #n !a(le !oa3ial+ Los 'rimeros dos enla!es transo!e)ni!os !on -(ra "'ti!a !omen/aron a o'erar a -nales de los ?s+ Desde enton!es$ se ha em'leado -(ra "'ti!a en m#ltit#d de enla!es transo!e)ni!os o entre !i#dades$ % 'a#latinamente se va e3tendiendo s# #so desde las redes tron!ales de las o'eradoras ha!ia los #s#arios -nales+ o% en da$ de(ido a s#s mnimas '&rdidas de se8al % a s#s "'timas
'ro'iedades de an!ho de (anda$ la -(ra "'ti!a '#ede ser #sada a distan!ias m)s largas .#e el !a(le de !o(re+ Adem)s$ las -(ras 'or s# 'eso % tama8o red#!ido$ ha!e .#e sea m#% til en entornos donde el !a(le de !o(re sera 'o!o 'r)!ti!o$ !on velo!idades desde G('s+
+ C!!cte5st%c!s ( https://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_ %C3%B3ptica#Aplicaciones http://www.iuma.ulpgc.es/!rsendra/"ocencia/Com_pt_$/do wnload/Com_pt_$/emario/caracteristicas.pd& https://www.mhe.es/c&/ciclos_in&ormatica/'')**+,/archi- os/unidad_recurso.pd& http://www.itlalaguna.edu.m/academico/carreras/electronic
'.1.1.1 C!!cte5st%c!s D%8ens%on!"es @ Geo8t%c!s C#ando ha(lamos de !ara!tersti!as dimensionales % geom&tri!as nos re*erimos a la estr#!t#ra de la -(ra "'ti!a+ ;ara em'e/ar la -(ra "'ti!a es #n -lamento he!ho de alea!i"n de materiales !ilndri!o en *orma de !a(le$ .#e a di*eren!ia del !a(le el&!tri!o !onven!ional es nota(lemente m)s delgado % deli!ado+ La -(ra "'ti!a se !om'one ()si!amente de tres 'artes im'ortantes % m#% (ien mar!adas$ estas 'artes son: E" cento o nBc"eo CORE$ !#%a estr#!t#ra % dimensiones de'enden del ti'o de -(ra "'ti!a % est) *a(ri!ado generalmente !on di"3ido de sili!io do'ado !on di"3ido de germanio 'ara a#mentar el ndi!e de re*ra!!i"n = =<?=V+ E" e?est%8%ento CLADDING generalmente de > m de di)metro % !onstr#ido de di"3ido de sili!io '#ro =$ esto 'ara .#e la l#/ se mantenga en el interior 'or el J*en"meno de re9e3i"n interna totalK de(ido a la di*eren!ia de !oe-!ientes de re9e3i"n entre el !entro % el revestimiento+ E" ec$6%8%ento p%8!%o COATING de a!rilato @ m =+ En el n!leo se rene !asi 'or !om'leto la in*orma!i"n trans'ortada6 el revestimiento de > m % #n do'aje de di"3ido de germanio 'ermiten de-nir en torno del n!leo #n ndi!e de re*ra!!i"n levemente <= in*erior
al del n!leo lo !#al a%#da a .#e se d& la Jre9e3i"n interna totalK6 el re!#(rimiento de >@ m o*re!e #na 'rote!!i"n !ontra la o3ida!i"n del Si0> de(ido a la h#medad am(iente % tam(i&n a 'ert#r(a!iones e3teriores del medio+
'.1.1.' C!!cte5st%c!s Ópt%c!s =+ El interior se denomina n!leo % el e3terior revestimiento$ tal !omo men!ionamos en el #nto anterior+ Los ndi!es de re*ra!!i"n se indi!an !omo n % n> $ !er!a del + Mediante la le% de Snell se '#ede indi!ar .#e: Donde R3 es el )ng#lo de re9e3i"n % R! es el de re*ra!!i"n+ Se tiene enton!es .#e 'ara #n valor determinado de R3 el )ng#lo R! vale B?Z$ % es ah donde se 'rod#!e enton!es la denominada Jre9e3i"n total de
la energa in!identeK+ Todos los ra%os de l#/ .#e in!iden so(re la inter*a/ n!leoXrevestimiento !on )ng#lo s#'erior a di!ho valor se re9ejan % se en!ontrar)n g#iados dentro del n!leo gra!ias a mlti'les re9e3iones+ 7eamos #n 'e.#e8o ejem'lo t'i!o$ si nY$@ % n>Y$@P 'ara .#e R!YB?Z el valor de I ser) OZ+ Este sera el )ng#lo lmite+ Si se e3trae el )ng#lo lmite *#era de la -(ra "'ti!a$ se tiene #n !aso similar al anterior !on #n )ng#lo de in!iden!ia [ en el aire
5ig+ +
De(ido
a la simetra !ir!#lar se tiene .#e todos los ra%os de l#/ .#e in!iden dentro del !ono !on )ng#lo [ se en!ontrar)n !on #n )ng#lo ma%or al !rti!o % 'or lo tanto ser)n g#iados dentro del n!leo sin re*ra!!i"n+ Los .#e est&n *#era del !ono s#*rir)n s#!esivas re*ra!!iones % se aten#ar)n 'a#latinamente en los 'rimeros metros de -(ra "'ti!a+ In!l#so en 'e.#e8as !#rvat#ras !am(iar)n las !ondi!iones de re9e3i"n % e3istir) re*ra!!i"n 'ar!ial introd#!iendo #na aten#a!i"n so(re la energa 'ro'agada$ !omo se m#estra en la 5ig+ +$ es de!ir mientras m)s !#rvas ha%an % m)s 'ron#n!iadas sean estas se tendr) #na ma%or aten#a!i"n en el trans'orte de in*orma!i"n+ Como se ha di!ho antes si en!ontramos el )ng#lo m)3imo 'ara .#e se 'rod#/!a la re9e3i"n interna total tendremos !omo 'remisa .#e: el sen R! sea ig#al Fn=$ si #samos la *#n!i"n inversa del seno 'ara 'oder en!ontrar el )ng#lo ha(remos hallado el )ng#lo m)3imo 'ara .#e se '#eda em'e/ar a 'rod#!ir el *en"meno de re9e3i"n interna total o )ng#lo de a!e'ta!i"n$ % el valor de s# seno tomar) el nom(re de A;ERTURA NUM\RICA$ de(ido a .#e este valor est) estre!hamente rela!ionado !on el )ng#lo de a!e'ta!i"n es .#e nos deja des!ri(ir la J'oten!ia !ole!tora de l#/K de la -(ra % se #sa 'ara !al!#lar la e-!ien!ia !on la .#e se a!o'la la *#ente emisora de l#/ % la -(ra Fn= a'li!ando trigonometra tendremos .#e la A'li!a!i"n N#m&ri!a Fn= Y Xn>>= <F>=
;ara el ejem'lo .#e se desarroll" antes ser) ?$P+ Los valores t'i!os reales se en!#entran entre ?$> % ?$>+ Una elevada AN 'ermite #n mejor a!o'lamiento
'.1.1.( C!!cte5st%c!s #e T!ns8%s%&n (https://www.mhe.es/cf/ciclos_informatica/844819974X/archivos/uni
Ahora 'ara introd#!irnos en las !ara!tersti!as de transmisi"n de la -(ra "'ti!a ha(laremos de t&rminos m#% im'ortantes de la misma$ em'e/ando 'or la dis'ersi"n modal de la .#e %a ha(lamos #n 'o!o$ el an!ho de (anda % los ndi!es de re*ra!!i"n .#e en ella e3isten+ En el ti'o de -(ras "'ti!as (ajo an)lisis en la -g#ra +$ denominadas m#ltimodo$ los distintos ra%os 'ro'agados re!orren distintos !aminos$ s#*riendo$ segn el )ng#lo$ distintas re9e3iones+ Se tiene de esta *orma .#e al introd#!ir en el e3tremo de la -(ra "'ti!a #n im'#lso de l#/$ en el otro e3tremo se 'rod#!e UNA DE50RMACI0N
A ESTA DE50RMACI0N en la llegada !a#sada 'or el retraso
^m Y <^s>X^e>= F> Donde ^e es la a'ert#ra del im'#lso de entrada a mitad de alt#ra % ^ s la a'ert#ra de la salida+ La dis'ersi"n modal res#lta ser el ensan!hamiento adi!ional del '#lso de entrada$ % des'#&s de tra(ajar las e3'resiones al !onsiderar al '#lso en el tiem'o !on #na *orma de onda ga#ssiana % en!ontrar s# !orres'ondiente trans*ormada de 5o#rier se llega a la !on!l#si"n de .#e$ el an!ho de (anda de-nido a O d de aten#a!i"n de 'oten!ia "'ti!a res'e!to al nivel en ? / ser) ig#al a: ?$@@F^ m+ Notamos de la e3'resi"n .#e el an!ho de (anda es inversamente 'ro'or!ional a la dis'ersi"n modal ^m$ vale la 'ena re!ordar .#e el valor de ^m se e3'resa 'or #nidad de longit#d de la 50+ Siendo !"modas las #nidades nsegF2m+ Es 'or ello .#e el an!ho de (anda dismin#%e !on el in!remento de la longit#d del enla!e % se e3'resa en #nidad de M/ 'or 2m+ En otras 'ala(ras$ dada #na longit#d de enla!e se tiene #n valor lmite de se'ara!i"n tem'oral entre '#lsos de in*orma!i"n sin e3!eder #na s#'er'osi!i"n tolera(le 'ara .#e el a'arato re!e'tor logre re!i(ir #na se8al .#e 'ase s# #m(ral de 'oten!ia+ Tam(i&n ha% .#e tener !#idado !on la velo!idad a la .#e las ondas viajan %a .#e !on ma%or velo!idad los '#lsos ad%a!entes se inter-eren
El do'aje de la -(ra "'ti!a es tam(i&n #na im'ortante 'ro'iedad de transmisi"n$ % es .#e de ello de'ende s# ndi!e de re*ra!!i"n el !#al tendr) tanto en el n!leo !omo en la 'eri*eria '#diendo !lasi-!arse en -(ras de ndi!es de re*ra!!i"n A(r#'tas
La dis'ersi"n modal se 'rod#!e 'or.#e los distintos modos de 'ro'aga!i"n re!orren distintos !aminos en distinto tiem'o+ La velo!idad de 'ro'aga!i"n del modo en el medio diel&!tri!o es !Fn
(%ncho de !anda& atenuaci'n). ( http://www.iuma.ulpc.es/*rsendra/+ocencia/"om_,pt_-/download /"om_,pt_-/emario/caracteristicas.pdf)
'.1.1.(.1 Aten$!c%&n Es la 'erdida de 'oten!ia !on rela!i"n a la distan!ia re!orrida 'or las ondas enviadas % esta !ara!tersti!a es la .#e ()si!amente -ja la distan!ia entre re'etidores
se '#ede de-nir 'ara #na determinada longit#d de onda !omo el !o!iente entre la 'oten!ia "'ti!a de salida <;s= !on res'e!to a la de entrada <; E= segn la sig#iente *"rm#la: N#mero de de!i(elios ,
10log 10
Ps P E
Esta #nidad logartmi!a tiene la ventaja .#e las m#lti'li!a!iones % divisiones se trans*orman en s#mas % restas$ 'or lo !ontrario las s#mas % restas a#n.#e !om'lejas no se #san !asi n#n!a+ En !om#ni!a!iones "'ti!as la aten#a!i"n se e3'resa en de!i(elios 'or #nidad de longit#d segn α db∗ L=10 log10
P s P E
Donde _d es la aten#a!i"n 'or #nidad de longit#d % L es la longit#d de la -(ra+ Los me!anismos 'or los .#e la aten#a!i"n a'are!e en #n sistema de'enden de la !om'osi!i"n de la -(ra$ la t&!ni!a de 're'ara!i"nX '#ri-!a!i"n del material % la estr#!t#ra de la -(ra+ Se dividen en )reas .#e in!l#%en la a(sor!i"n del material$ la dis'ersi"n del material$ '&rdidas 'or !#rvat#ras o mi!ro!#rvat#ras % '&rdidas 'or a!o'lamiento
% tiene 'i!os de a(sor!i"n 'or vi(ra!i"n .#e '#eden estar entre >+P % @+>m de'endiendo a .#e '#nto de la red del vidrio est& ligado+ Tam(i&n e3isten las p#%#!s po c$?!t$! #e "! :6!$ es de!ir .#e la -(ra "'ti!a tiene '&rdidas !#ando se do(la$ esto es de(ido a .#e la energa en el !am'o evanes!ente en la 'arte e3terior de la !#rva$ de(e seg#ir el mismo *rente de onda .#e el resto % 'or tanto de(e ir a #na velo!idad ma%or$ ma%or .#e la velo!idad de la l#/+ Esto es im'osi(le % 'ara remediarlo 'ierde 'arte de s# energa radi)ndola al e3terior+ Esta '&rdida '#ede ser re'resentada n#m&ri!amente segn #n !oe-!iente de aten#a!i"n dado 'or: _r Y ! e3' R= Donde R es el radio de !#rvat#ra C % !> son !onstantes ;ara !#al.#ier ti'o de -(ra se esta(le!e #n #m(ral a 'artir del !#al las '&rdidas son elevadas+ Este #m(ral se de-ne de *orma distinta 'ara -(ras monomodo % m#ltimodo+ ;ara -(ras m#ltimodo el radio !rti!o viene dado 'or: 2
Rc
3 n1 λ
(
4 π n1
D"nde:
2
−n ) /
2 3 2
2
5re!#en!ia de onda bndi!es de re*ra!!i"n n % n>
Anali/ando la e!#a!i"n m)s a *ondo 'odemos ded#!ir .#e las '&rdidas 'or !#rvat#ra '#eden red#!irse si dise8amos -(ras !on gran di*eren!ia entre s#s ndi!es de re*ra!!i"n o al red#!ir al m)3imo 'osi(le la *re!#en!ia de onda .#e se manda+ En #na -(ra "'ti!a se '#eden disting#ir dos ti'os de !#rvat#ra: XXMi!ro!#rvat#ras XXMa!ro!#rvat#ras+ La 8%coc$?!t$! es !a#sada 'or im'er*e!!iones mi!ros!"'i!as en la geometra de la -(ra .#e se dan !omo res#ltado del 'ro!eso de *a(ri!a!i"n$ o !omo res#ltado de di*erentes 'ar)metros 'ro'ios de la -(ra+ Se '#ede o(servar #na mi!ro!#rvat#ra en la sig#iente -g#ra:
Una mi!ro!#rvat#ra en #na -(ra "'ti!a ha!e .#e di*erentes ra%os de l#/ se es!a'en del n!leo$ lo !#al 'rod#!e '&rdidas+
Una 8!coc$?!t$! ha!e .#e los ra%os de l#/ de ma%or orden se es!a'en del n!leo m#ltimodo %$ 'or lo tanto$ 'rovo!an '&rdidas$ esto s#!ede 'or.#e normalmente la -(ra se somete a #na !#rvat#ra 'or (o(inado$ tendido$ et!+ se origina #na aten#a!i"n adi!ional 'or el he!ho de .#e el inter*a/ n!leoXrevestimiento deja de ser geom&tri!amente #ni*orme: la l#/ se re9eja en alg#nos '#ntos !on )ng#los di*erente de los ini!ialmente !al!#lados$ 'or lo .#e deja de veri-!arse en ellos el 'rin!i'io de re9e3i"n total %$ en !onse!#en!ia$ se 'rod#!e #na *#ga de modos ha!ia el revestimiento+ No o(stante$ !omo esta aten#a!i"n adi!ional varia e3'onen!ialmente !on el radio de !#rvat#ra$ estas '&rdidas son ina're!ia(les hasta .#e se so(re'asa #na !#rvat#ra !rti!a+ ;or tanto$ m)s .#e !ono!er la varia!i"n de las '&rdidas !on la !#rvat#ra$ interesa 'ara e*e!tos 'r)!ti!os !ono!er el radio de !#rvat#ra mnimo 'osi(le 'ara #n !a(le de -(ras$ normalmente se esta(le!e en #nas die/ a do!e ve!es el di)metro del !a(le+ El est#dio de las !onse!#en!ias de estas !#rvat#ras es m#% !om'lejo$ 'arti!#larmente en -(ras monomodo$ 'or lo .#e ni!amente haremos la o(serva!i"n de .#e se 'resentan es'e!ialmente al tra(ajar en ? nm+ Se '#ede o(servar #na ma!ro!#rvat#ra en la sig#iente -g#ra:
Como regla 'r)!ti!a$ '#ede !onsiderarse #n radio de !#rvat#ra mnimo de valor ig#al de entre do!e a die/ ve!es el di)metro del t#(o .#e aloja al m"d#lo de -(ras+
;or tanto$ las '&rdidas en #n !a(le de -(ra "'ti!a '#eden red#!irse modi-!ando alg#nos 'ar)metros me!)ni!os de la -(ra+ Entre las !#ales se '#eden !itar:
XXA#mento del di)metro del revestimiento de modo .#e la tensi"n ne!esaria 'ara 'rod#!ir la !#rvat#ra sea ma%or+ XXA#mento del radio de la !#rvat#ra !ontin#a de(ido #n tren/ado+ XXDismin#!i"n del m"d#lo de elasti!idad del re!#(rimiento % del material de la !#(ierta del !a(le+ <i(liogra*a #tili/ada 'ara este '#nto XXA#mento del es'esor del re!#(rimiento+ htt':FF444+i#ma+#l'g!+esFjrsendraFDo!en!iaFComQ0'tQIFdo4nload XXElimina!i"n de la tensi"n de la -(ra en el interior del !a(le+ FComQ0'tQIFTemarioF!ara!teristi!as+'d*= '.1.1.(.' Anco #e )!n#! La dis'ersi"n tem'oral de la se8al "'ti!a tiene los mismos e*e!tos .#e 'ara se8ales el&!tri!as$ genera distorsi"n tanto en se8ales anal"gi!as !omo digitales$ es !omo 'asar #na se8al a trav&s de #n -ltro 'aso (ajo+ Si anali/amos lo .#e le o!#rre a #na se8al digital .#e se transmite !omo '#lsos de l#/ a trav&s de #na -(ra "'ti!a los me!anismos de dis'ersi"n tem'oral ensan!han los '#lsos segn avan/an en la -(ra+ El *en"meno a'are!e re'resentado en la -g#ra >+ all '#ede o(servarse !omo !ada '#lso se ensan!ha % a!a(a s#'er'oni&ndose !on s#s ve!inos llegando a ser indisting#i(le en la re!e'!i"n+ Este e*e!to se !ono!e !omo Inter*eren!ia entre Sm(olos c=$
Una ve/ hemos visto el !)l!#lo de la velo!idad de transmisi"n ha% .#e !onvertirla a an!ho de (anda en hert/ios % ello de'ende del ti'o de !"digo digital #sado$ sim'lemente !omo ejem'lo !itaremos dos ti'os de !odi-!a!i"n: R] +>+ ;ara la transmisi"n sin retorno a !ero si el an!ho de (anda se re'resenta !omo tenemos .#e T mientras .#e !on retorno a !ero T
<>+=
<>+>= Los tres ti'os t'i!os de -(ras % s# e*e!to so(re la dis'ersi"n tem'oral de las se8ales .#e se transmiten 'or ellas est)n re'resentadas en la -g#ra >+O+ ;#ede o(servarse .#e las -(ras m#ltimodo s#*ren de #na dis'ersi"n tem'oral ma%or .#e las monomodo % entre las m#ltimodo la de ndi!e a(r#'to tienen #na dis'ersi"n m#!ho ma%or .#e las de ndi!e grad#al+ El an!ho de (anda de las -(ras monomodo est) en el rango de la gigaher!ios mientras .#e en las m#ltimodo estamos en el rango de entre de!enas a !ientos de megaher!ios+ ;or s#'#esto$ no s"lo el ti'o de -(ra -ja el an!ho de (anda sino tam(i&n la longit#d del enla!e$ as '#es 'ara la !om#ni!a!i"n 'or -(ra "'ti!a entre dos '#ntos$ #na ve/ -jado el an!ho de (anda el ti'o de -(ra viene determinado 'or la distan!ia entre re'etidores regenerativos
el ensan!hamiento=+ Tras estos datos %a 'odemos entender el motivo 'or el !#al la medida de las 'ro'iedades dis'ersivas de #na -(ra !on!reta se e3'resan !omo el ensan!hamiento de la se8al +O tenemos >?M/FHm$ G/FHm % ??G/FHm 'ara las -(ras a(r#'tas m#ltimodo$ grad#ales m#ltimodo % monomodo res'e!tivamente+
<>+O= La dis'ersi"n intramodal o !rom)ti!a '#ede darse en todos los ti'os de -(ra % es de(ido a .#e el emisor "'ti!o no es totalmente mono!rom)ti!o sino .#e tiene #n an!ho de (anda es'e!tral+ En el !aso de los l)seres el an!ho de (anda es 'e.#e8o 'ero en los LEDs %a es #n 'or!entaje signi-!ativo res'e!to a la *re!#en!ia !entral de emisi"n$ este an!ho de (anda no n#lo im'li!a .#e '#ede ha(er di*eren!ias en la velo!idad de transmisi"n de !ada #no de los !om'onentes es'e!trales de la se8al+ Las di*eren!ias en los retardos de las di*erentes !om'onentes !rom)ti!as de !ada modo '#eden ser de(idas a dos motivos$ las 'ro'iedades dis'ersivas del material de la -(ra
as)ndonos en la a'ro3ima!i"n geom&tri!a sa(emos .#e #n modo se de-ne !on el )ng#lo .#e ha% entre el ra%o % el eje de la -(ra+ Si este )ng#lo se modi-!ara al !am(iar la longit#d de onda tendramos dis'ersi"n %a .#e los !aminos re!orridos seran distintos 'ara !ada longit#d de onda+ Las -(ras m#ltimodo en las .#e los modos 'rin!i'ales se transmiten lejos de la longit#d de onda de !orte est)n 'r)!ti!amente li(res de este *en"meno$ de he!ho es des're!ia(le *rente a la dis'ersi"n del material+ En las -(ras monomodo el modo *#ndamental est) !er!ano a la longit#d de onda de !orte % la dis'ersi"n de la g#aXonda %a no es des're!ia(le$ a#n.#e es di*!il se'arar am(os ti'os de dis'ersi"n de *orma n#m&ri!a+ El ensan!hamiento de los '#lsos de(ido a #%spes%&n te8po!" %nte8o#!"$ tam(i&n llamada #%spes%&n 8o#!"$ es de(ida a los retardos de 'ro'aga!i"n entre distintos modos % 'or tanto no a*e!ta a las -(ras monomodo+ Los distintos modos .#e !onstit#%en #n '#lso l#mni!o tienen distintas velo!idades de gr#'o % 'or tanto el ensan!hamiento del '#lso de'ende de las di*eren!ias entre los tiem'os de transmisi"n del modo m)s lento % m)s r)'ido+ Este me!anismo genera la di*eren!ia ma%or en el !om'ortamiento de las -(ras de la -g#ra >++ Las -(ras m#ltimodo s#*ren este *en"meno % entre ellas en m#!ha ma%or medida las de ndi!e a(r#'to$ 'or tanto a 'artir de ahora todos los !omentarios ir)n dedi!ados a -(ras de este ti'o+ El ensan!hamiento en -(ras grad#ales es m#!ho menor .#e el .#e se o(tiene en -(ras !on ndi!e a(r#'to$ la rela!i"n entre am(as '#ede ser de hasta ?? ve!es+ Esto im'li!a .#e las -(ras grad#ales tienen #na gran ventaja 'or s# ma%or an!ho de (anda+ A 'artir de la teora de ra%os$ el modo m)s r)'ido % m)s lento 'odemos ded#!ir .#e son res'e!tivamente el ra%o .#e va 'or el eje de la -(ra % el .#e tiene el )ng#lo !rti!o+ Los !aminos .#e toman !ada #no de estos ra%os en #na -(ra 'er*e!ta se '#eden ver en la -g#ra >+@
T min=
L v
=
L c
( )
=
L n1 c
n1
Mientras .#e 'ara el ra%o !on )ng#lo !rti!o el tiem'o ser) el m)3imo % valdr):
5X+O
A'li!ando Snell:
T max=
L n1
T max=
L / cosθ c / n1
=
L c ∗cosθ
2
c n2
Si ahora ha!emos la di*eren!ia entre el Tmin % el Tm)3 o(tendremos fT la di*eren!ia entre los dos modos !itados: 5X+@
Δ T =
L∗n 1∗ Δ n c
Si ahora .#eremos ver el an!ho de (anda de n#estro sistema de(eramos ver !#)nto valdra el valor !#adr)ti!o medio 'ara o(tener la velo!idad de transmisi"n segn la *"rm#la 5X+$ % !on ella o(tener el an!ho de (anda del sistema+ Llegando a: L∗n ∗ Δ n 5X+ 2∗√ 3∗c 1
De esta *"rm#la 'odemos ded#!ir .#e el ensan!hamiento de #n '#lso es dire!tamente 'ro'or!ional a la di*eren!ia de los ndi!es de re*ra!!i"n % a L$ 'or tanto 'ara red#!ir la dis'ersi"n modal en -(ras a(r#'tas el ni!o sistema es red#!ir la di*eren!ia entre ndi!es de re*ra!!i"n$ es de!ir$ ha!er .#e la -(ra tenga #n g#iado d&(il+
>+@
La dis'ersi"n modal en -(ras m#ltimodo se red#!e !on el #so de -(ras de ndi!e grad#al$ de este modo las -(ras grad#ales tienen m#!ho ma%ores an!hos de (anda+ La ra/"n 'ara esta mejora '#ede entenderse o(servando el diagrama de ra%os de la -g#ra >+$ el ndi!e de re*ra!!i"n en di!ha -g#ra es de !ar)!ter 'ara("li!o+
5ig#ra >+: 5i(ra m#ltimodo de ndi!e grad#al + se '#eden ver varios ra%os en el n!leo de la -(ra$ '#ede a're!iarse .#e ellos sig#en tra%e!torias sin#soidales de(ido al 'er-l de ndi!e de la -(ra+ Ahora (ien$ la velo!idad de gr#'o de !ada modo es inversamente 'ro'or!ional al ndi!e de re*ra!!i"n en el .#e se en!#entra$ de este modo % !omo las !#rvas .#e viajan a /onas m)s alejadas del eje de la -(ra lo ha!en 'or /onas de ndi!e de re*ra!!i"n menor van a #na velo!idad media ma%or % esto ig#ala los tiem'os de transmisi"n de los distintos modos+ Como los distintos ra%os de la -g#ra >+ son e.#ivalentes a los modos !itados 'or tanto !on!l#imos .#e este ti'o de 'er-l red#!e las di*eren!ias entre las velo!idades medias de los modos % 'or tanto la dis'ersi"n modal+ La mejora o(tenida #tili/ando #na -(ra 'ara("li!a *rente a #na a(r#'ta
L∗n 1∗ Δ n
8∗c
2
+
La aten#a!i"n <_= .#e determina el 'er*il de la *i(ra ser) m#% im'ortante 'ara red#!ir el retardo modal+ El 'er-l "'timo 'ara red#!ir al m)3imo la dis'ersi"n modal res#lta ser α =2−
( 12∗ Δ n ) 5
Con este 'er-l "'timo se '#eden !onseg#ir #na mejora de hasta ??? ve!es res'e!to a #na -(ra de ndi!e a(r#'to+ Los 'er-les 'r)!ti!os .#e se '#eden o(tener en -(ras reales nos 'ermiten !onseg#ir 'rod#!tos longit#dXan!ho de (anda de entre ?+ % >+G/Hm+
<i(liogra*a #tili/ada 'ara este '#nto htt':FF444+i#ma+#l'g!+esFjrsendraFDo!en!iaFComQ0'tQIFdo4nloadFComQ0'tQIF TemarioF!ara!teristi!as+'d*=
'.1.' F!6%c!c%&n+ o>+'d* htt':FFes+4i2i'edia+orgF4i2iF5i(raQCOO'ti!a;ro!esoQdeQ*a(ri!a!i+CO+On ;ara .#e toda esta maravilla de la ingeniera se d&$ se la tiene .#e *a(ri!ar de #na manera meti!#losa % e3a!ta$ es as .#e en este '#nto daremos a !ono!er alg#nos de los m&todos m)s #tili/ados 'ara ello$ sin em(argo !a(e re!al!ar .#e al ig#al .#e !#al.#ier instr#mento te!nol"gi!o es 'osi(le .#e en #n momento distinto al de la reda!!i"n de este 'ro%e!to e3istan m&todos m)s e-!a!es % 'otentes de ha!er di!ho material+ Entre los m&todos de 'rod#!!i"n de 50 se tienen dos ti'os *#ndamentales: el m&todo del do(le !risol
M+C+7+D Modi-ed Chemi!al 7a'or De'osition o modi-!a!i"n .#mi!a modi-!ada en *ase de va'or= 5#e desarrollado originalmente 'or Corning Glass % modi-!ado 'or los La(oratorios ell Tele'hone
de la 'ro'or!i"n de estos aditivos de'ender) el 'er-l -nal del ndi!e de re*ra!!i"n del n!leo+ La de'osi!i"n de las s#!esivas !a'as se o(tiene de las s#!esivas 'asadas del .#emador$ mientras el torno gira6 .#edando de esta *orma sinteti/ada el n!leo de la -(ra "'ti!a+ La o'era!i"n .#e resta es el !ola'so$ se logra ig#almente !on el !ontin#o des'la/amiento del .#emador$ solo .#e ahora a #na tem'erat#ra !om'rendida entre P?? ZC % ?? ZC+ ;re!isamente es &sta tem'erat#ra la .#e garanti/a el a(landamiento del !#ar/o$ !onvirti&ndose as el t#(o en el !ilindro ma!i/o .#e !onstit#%e la 're*orma+ Las dimensiones de la 're*orma s#elen ser de #n metro de longit#d til % de #n !entmetro de di)metro e3terior+ •
7+A+D 7a'or A3ial De'osition <7a'or A3ial De'osition o de'osi!i"n a3ial en *ase de va'or= S# *#n!ionamiento se (asa en la t&!ni!a desarrollada 'or la Ni''on Tele'hone and Telegra'h
•
•
0+7+D 0#tside 7a'or De'osition o de'osi!i"n e3terna en *ase de va'or Desarrollado 'or Corning Glass ^or2+ ;arte de #na varilla de s#(strato !er)mi!a % #n .#emador+ En la llama del .#emador son introd#!idos los !lor#ros va'orosos % &sta !aldea la varilla+ A !ontin#a!i"n se reali/a el 'ro!eso denominado sntesis de la 're*orma$ .#e !onsiste en el se!ado de la misma mediante !loro gaseoso % el !orres'ondiente !ola'sado de *orma an)loga a los reali/ados !on el m&todo 7+A+D$ .#edando as sinteti/ados el n!leo % revestimiento de la 're*orma+ Entre las Ventajas, es de citar que las tasas de deposición que se alcanzan son del orden de 4.3 g/min, lo que representa una tasa de fabricación de FO de !m/", "abiendo sido eliminadas las p#rdidas iniciales en el paso de estirado de la preforma. $ambi#n es posible la fabricación de fibras de mu% baja atenuación % de gran calidad mediante la optimización en el proceso de secado, porque los perfiles as& obtenidos son lisos % sin estructura anular reconocible. 0.C.6." 0lasma Chemical 6apor "eposition o 'eposición qu&mica en fase de (apor acti(ada por plasma
Es desarrollado 'or ;hili's$ se !ara!teri/a 'or la o(ten!i"n de 'er-les lisos sin estr#!t#ra an#lar re!ono!i(le+ S# 'rin!i'io se (asa en la o3ida!i"n de los !lor#ros de sili!io % germanio$ !reando en &stos #n estado de 'lasma$ seg#ido del 'ro!eso de de'osi!i"n interior+ Et!p! #e est%!8%ento #e "! peo8! La t&!ni!a !onsiste ()si!amente en la e3isten!ia de #n horno t#(#lar a(ierto en !#%o interior se somete la 're*orma a #na tem'erat#ra de >??? ZC 'ara lograr el re(lande!imiento del !#ar/o % .#e .#ede -jo el di)metro e3terior de la 50+ Este di)metro se ha de mantener !onstante mientras se a'li!a #na tensi"n so(re la 're*orma+ ;ara lograr esto$ los *a!tores .#e lo 'ermiten son 're!isamente la !onstan!ia % #ni*ormidad de la tensi"n de tra!!i"n % la a#sen!ia de !orrientes de !onve!!i"n en el interior del horno+ En este 'ro!eso se de(e !#idar .#e la atm"s*era interior del horno est& aislada de 'art!#las 'rovenientes del e3terior 'ara evitar .#e la s#'er-!ie re(lande!ida de la 50 '#eda ser !ontaminada$ o .#e se '#edan !rear mi!ro-s#ras !on la !onse!#ente inevita(le rot#ra de la -(ra+ A.# es donde tam(i&n se a'li!a a la -(ra #n material sint&ti!o .#e generalmente es #n 'olmero vis!oso$ el !#al 'osi(ilita las elevadas velo!idades de estirado !om'rendidas entre mFseg+ O mFseg$ *orm)ndose as #na !a'a #ni*orme so(re la -(ra
totalmente li(re de (#r(#jas e im'#re/as+ ;osteriormente se 'asa al end#re!imiento de la 'rote!!i"n antes des!rita$ .#edando as la !a'a de-nitiva de 'olmero el)sti!o+ Esto se reali/a ha(it#almente mediante 'ro!esos t&rmi!os o a trav&s de 'ro!esos de rea!!iones .#mi!as mediante el em'leo de radia!iones #ltravioletas+ '.1.( F$nc%on!8%ento. En s $ la -(ra "'ti!a est) !on*ormada 'or tres elementos *si!os (ien di*eren!iados: el NUCLE0$ el !#al es el medio 'or donde viaja la l#/$ el RE7ESTIMIENT0$ es el medio .#e ha!e de 'ared % evita .#e se es!a'e el '#lso l#minoso$ % el RECURIMIENT0$ .#e a!ta !omo 'rote!!i"n del !a(le$ normalmente a!om'a8ado de #n !a(le delgado de a!ero en medio$ *re!#entemente llamado CALE MENSA1ER06 'ara des!ri(ir mejor a la -(ra "'ti!a$ se 'odra de!ir .#e es semejante a #n !a(le de !o(re en el .#e en ve/ de ele!tri!idad se trasmite l#/$ siendo as inm#ne a 'ert#r(a!iones ele!tromagn&ti!as$ % (asa s# *#n!ionamiento en 'ro'iedades de re*ra!!i"n % re9e3i"n a lo largo de todo el -lamento de vidrio$ an)logo a #na (ala dis'arada a trav&s de #na t#(era % esta *#era !a'a/ de re(otar a lo largo del re!orrido hasta llegar al otro e3tremo+ Los '#lsos de l#/ enviados a trav&s de la -(ra "'ti!a '#eden ser #tili/ados !omo medio de il#mina!i"n o !omo medio de transmisi"n de in*orma!i"n (inaria o digital$ 'osteriormente #n re!e'tor "'ti!o re!oge las se8ales l#minosas % las trans*orma en el *ormato de in*orma!i"n elegido !omo im)genes$ a#dio$ video o datos+ La -(ra "'ti!a en tele!om#ni!a!iones$ es #sada ma%ormente 'ara *ormar redes ;0N <;assive 0'ti!al Net4or2=$ &sta$ es #na te!nologa de a!!eso$ la !#al est) !om'#esta 'or elementos 'asivos$ es de!ir .#e no re.#ieren de alimenta!i"n e3terna 'ara s# *#n!ionamiento al distri(#ir la in*orma!i"n a trav&s de la red+ <;e.#e8o diagrama= '.1.* C!8pos #e T!6!o @ Ap"%c!c%&n.
•
htt':FFes+4i2i'edia+orgF4i2iF5i(raQ El #so de la -(ra "'ti!a es m#% variado: desde !om#ni!a!iones digitales % jo%as$ 'asando 'or sensores % llegando a #sos de!orativos$ !omo )r(oles de Navidad$ veladores % otros elementos similares+ ;asaremos a nom(rar alg#nos !am'os de la -(ra "'ti!a: Co8$n%c!c%ones con :6! &pt%c! La -(ra "'ti!a se em'lea !omo medio de transmisi"n en redes de tele!om#ni!a!iones %a .#e 'or s# 9e3i(ilidad los !ond#!tores "'ti!os
'#eden agr#'arse *ormando !a(les+ ;or la (aja aten#a!i"n .#e tienen$ las -(ras de vidrio son #tili/adas en medios inter#r(anos+ Sensoes #e :6! &pt%c! Las -(ras "'ti!as se '#eden #tili/ar !omo sensores 'ara medir: tensi"n$ tem'erat#ra$ 'resi"n % otros 'ar)metros+ S# tama8o 'e.#e8o % el he!ho de .#e 'or ellas no !ir!#la !orriente el&!tri!a les dan !iertas ventajas res'e!to a los sensores el&!tri!os+ Las -(ras "'ti!as se #tili/an !omo hidr"*onos 'ara los sismos o a'li!a!iones de sonar+ Se han desarrollado sistemas hidro*"ni!os !on m)s de ?? sensores #sando la -(ra "'ti!a+ Los hidr"*onos son #sados 'or la ind#stria de 'etr"leo as !omo las marinas de g#erra de alg#nos 'ases+ La !om'a8a alemana Sennheiser desarroll" #n mi!r"*ono .#e tra(aja !on l)ser % -(ras "'ti!as+ Se han desarrollado sensores de -(ra "'ti!a 'ara la tem'erat#ra % 'resi"n de 'o/os 'etrol*eros+ Estos sensores '#eden tra(ajar a ma%ores tem'erat#ras .#e los sensores de semi!ond#!tores+ 0tro #so de la -(ra "'ti!a !omo #n sensor es el gir"s!o'o de -(ra "'ti!a .#e #sa el oeing PP % el #so en mi!rosensores del hidr"geno+ I"$8%n!c%&n 0tro #so .#e se le da a la -(ra "'ti!a es la il#mina!i"n de !#al.#ier es'a!io+ En los ltimos a8os las -(ras "'ti!as han em'e/ado a ser m#% #tili/adas de(ido a las ventajas .#e este ti'o de il#mina!i"n re'resenta: A#sen!ia de ele!tri!idad % !alor: Esto se de(e a .#e la -(ra s"lo tiene la !a'a!idad de transmitir los ha!es de l#/$ adem)s de .#e la l)m'ara .#e il#mina la -(ra no est) en !onta!to dire!to !on la misma+ Se '#ede !am(iar el !olor de la il#mina!i"n sin ne!esidad de !am(iar la l)m'ara: Esto se de(e a .#e la -(ra '#ede trans'ortar el ha/ de l#/ de !#al.#ier !olor sin im'ortar el !olor de la -(ra+ ;or medio de -(ras$ !on #na sola l)m'ara se '#ede ha!er #na il#mina!i"n m)s am'lia+ Esto es de(ido a .#e !on #na l)m'ara se '#ede il#minar varias -(ras % !olo!arlas en di*erentes l#gares+ •
Usos V!%!#os Se '#ede #sar !omo #na g#a de onda en a'li!a!iones m&di!as o ind#striales en las .#e es ne!esario g#iar #n ha/ de l#/ hasta #n (lan!o .#e no se en!#entra en la lnea de visi"n+ )a fibra óptica se puede emplear como sensor para medir tensiones, temperatura, presión as& como otros par*metros. Es posible usar latiguillos de fibra junto con lentes para fabricar instrumentos de
vis#ali/a!i"n largos % delgados llamados endos!o'ios+ Los endos!o'ios se #san en medi!ina 'ara vis#ali/ar o(jetos a trav&s de #n ag#jero 'e.#e8o+
Los endos!o'ios ind#striales se #san 'ara 'ro'"sitos similares$ !omo 'or ejem'lo$ 'ara ins'e!!ionar el interior de t#r(inas+ Las -(ras "'ti!as se han em'leado tam(i&n 'ara #sos de!orativos in!l#%endo il#mina!i"n$ )r(oles de Navidad+ Las -(ras "'ti!as son m#% #sadas en el !am'o de la il#mina!i"n+ ;ara edi-!ios donde la l#/ '#ede ser re!ogida en la a/otea % ser llevada mediante -(ra "'ti!a a !#al.#ier 'arte del edi-!io+ Se em'lea !omo !om'onente en la !on*e!!i"n del hormig"n transl!ido$ inven!i"n !reada 'or el ar.#ite!to hngaro Ron Loson!/i$ .#e !onsiste en #na me/!la de hormig"n % -(ra "'ti!a *ormando #n n#evo material .#e o*re!e la resisten!ia del hormig"n 'ero adi!ionalmente$ 'resenta la 'arti!#laridad de dejar tras'asar la l#/ de 'ar en 'ar+ <;0SILEMENTE ALGUN0S GRA5IC0S C0N E1EM;L0S C0M0 EL SIGUIENTE=
+- jo%a en Fibra óptica, oro blanco % diamantes ganadora de una competencia de diseo en $o!io.
'.1.- T%pos #e F%6! Ópt%c!. ttp3es.%J%pe#%!.o4%J%F%6!KC()(pt%c!Ap"%c!c%ones De a!#erdo a s# dise8o$ e3isten dos ti'os de !a(le de -(ra "'ti!a$ '#eden ser !a(les de estr#!t#ra holgada % de estr#!t#ra aj#stada+ •
C!6"e #e est$ct$! o"4!#! Es #n !a(le em'leado tanto 'ara e3teriores !omo 'ara interiores .#e !onsta de varios t#(os de -(ra rodeando #n miem(ro !entral de re*#er/o % 'rovisto de #na !#(ierta 'rote!tora+ Cada t#(o de -(ra$ de dos a tres milmetros de di)metro$ lleva varias -(ras "'ti!as .#e des!ansan holgadamente en &l+ Los t#(os '#eden ser h#e!os o estar llenos de #n gel hidr"*#go .#e a!ta !omo 'rote!tor antih#medad im'idiendo .#e el
ag#a entre en la -(ra+ El t#(o holgado asla la -(ra de las *#er/as me!)ni!as e3teriores .#e se ejer/an so(re el !a(le+ S# n!leo se !om'lementa !on #n elemento .#e le (rinda resisten!ia a la tra!!i"n .#e (ien '#ede ser de varilla 9e3i(le met)li!a o diel&!tri!a !omo elemento !entral o de hilat#ras de aramida o -(ra de vidrio sit#adas 'eri*&ri!amente+ A!) esta(a 'ensando en ha(lar #n 'o!o m)s 'ro*#ndamente so(re los ti'os de -(ra .#e se #tili/an en el !am'o de tra(ajo$ el rai!er % la !a'a!idad de hilos de -(ra .#e en ella se en!#entran$
•
C!6"e #e est$ct$! !$st!#! Es #n !a(le dise8ado 'ara instala!iones en el interior de los edi-!ios$ es m)s 9e3i(le % !on #n radio de !#rvat#ra m)s 'e.#e8o .#e el .#e tienen los !a(les de estr#!t#ra holgada+ Contiene varias -(ras !on 'rote!!i"n se!#ndaria .#e rodean #n miem(ro !entral de tra!!i"n$ todo ello !#(ierto de #na 'rote!!i"n e3terior+ Cada -(ra tiene #na 'rote!!i"n 'l)sti!a dire!tamente so(re ella$ hasta al!an/ar #n di)metro de B?? m rodeando al re!#(rimiento de >? m de la -(ra "'ti!a+ Esta 'rote!!i"n 'l)sti!a adem)s de servir !omo 'rote!!i"n adi!ional *rente al entorno$ tam(i&n 'rovee #n so'orte *si!o .#e servira 'ara red#!ir s# !oste de instala!i"n al 'ermitir red#!ir las (andejas de em'almes+
Sin em(argo *re!#entemente las !lasi-!a!i"n m)s #tili/ada es la .#e se rige 'or las di*erentes tra%e!torias .#e '#ede seg#ir #n ha/ de l#/ en el interior de la -(ra$ a ello se denomina modos de 'ro'aga!i"n+ Segn el modo de 'ro'aga!i"n tendremos dos ti'os de -(ra "'ti!a: m#ltimodo % monomodo+ '.1.-.1
Mono8o#o.
na fibra monomodo es una fibra óptica en la que sólo se propaga un modo de luz. 0e logra reduciendo el di*metro del n1cleo de la fibra "asta un tamao 2-,3 a + micrones que sólo permite un modo de propagación. 0u transmisión es paralela al eje
de la fibra. 5 diferencia de las fibras multimodo, las fibras monomodo permiten alcanzar grandes distancias 2"asta 4 !m m*6imo, mediante un l*ser de alta intensidad % transmitir ele(adas tasas de información 2decenas de 7bit/s.
'.1.-.'
M$"t%8o#o.
Una -(ra m#ltimodo es a.#ella en la .#e los ha!es de l#/ '#eden !ir!#lar 'or m)s de #n modo o !amino+ Esto s#'one .#e no llegan todos a la ve/+ Una -(ra m#ltimodo '#ede tener m)s de mil modos de 'ro'aga!i"n de l#/+ Las -(ras m#ltimodo se #san !omnmente en a'li!a!iones de !orta distan!ia$ menores a > 2m$ es sim'le de dise8ar % e!on"mi!o+ El n!leo de #na -(ra m#ltimodo tiene #n ndi!e de re*ra!!i"n s#'erior$ 'ero del mismo orden de magnit#d$ .#e el revestimiento+ De(ido al gran tama8o del n!leo de #na -(ra m#ltimodo$ es m)s *)!il de !one!tar % tiene #na ma%or toleran!ia a !om'onentes de menor 're!isi"n+ 'ependiendo el tipo de &ndice de refracción del n1cleo, tenemos dos tipos de fibra multimodo8 •
9ndice escalonado8 en este tipo de fibra, el n1cleo tiene un &ndice de refracción constante en toda la sección cil&ndrica, tiene alta dispersión modal.
•
9ndice gradual8 mientras en este tipo, el &ndice de refracción no es constante, tiene menor dispersión modal % el n1cleo se constitu%e de distintos materiales.
5dem*s, seg1n el sistema :0O ++-+ para clasificación de fibras multimodo seg1n su anc"o de banda se inclu%e el ;pic"ar 2multimodo sobre l*ser a los %a e6istentes O<+ % O<= 2multimodo sobre )E'. •
O<+8 Fibra >=./+= ?m, soporta "asta 7igabit Et"ernet 2+ 7bit/s, usan )E' como emisores
•
O<=8 Fibra /+= ?m, soporta "asta 7igabit Et"ernet 2+ 7bit/s, usan )E' como emisores
•
O<38 Fibra /+= ?m, soporta "asta + 7igabit Et"ernet 23 m, usan l*ser 2V@0E) como emisores.
Aajo O<3 se "an conseguido "asta =
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>+>++ Cajas distri(#idoras+ >+>++ Medidores % rastreadores de *allas+ >+>+> Estr#!t#ra de #na red de -(ra 'ti!a+ >+>+O Redes 5TT,+ >+>+O+ Redes 5TTN >+>+O+> Redes 5TTC
