Fibra óptica

Un cable de fibra óptica tiene tres capas concéntricas: un núcleo de vidrio con un índice de refracción alto, un revestimiento del mismo material pero con índice de refracción menor, y una cubierta opaca que protege el conjunto.

La luz se inyecta por el núcleo. Cuando el rayo llega a la frontera entre el núcleo y el revestimiento, como pasa de un índice de refracción mayor a uno menor, se refleja en lugar de escaparse. Repitiendo esa reflexión miles de veces, la luz queda atrapada dentro del núcleo y recorre kilómetros sin salirse. Toda la fibra óptica se apoya en ese único fenómeno.

• Inmunidad a las interferencias electromagnéticas: no es un conductor eléctrico, así que ni capta ruido ni lo emite.
• Mayor ancho de banda que cualquier medio de cobre.
• Menor atenuación, lo que permite tramos mucho más largos sin regenerar la señal.
• Mayor seguridad: pinchar una fibra sin que se note es mucho más difícil que pinchar un cable de cobre.

El diámetro del núcleo decide cuántos caminos distintos puede seguir la luz dentro de la fibra, y de ahí sale la clasificación fundamental.

En la multimodo, que la luz rebote hace que unos rayos recorran más distancia que otros y lleguen desfasados, lo que limita la velocidad. Para mitigarlo existen dos construcciones: la de índice escalonado, más antigua, en la que el cambio de índice entre núcleo y revestimiento es un salto brusco, y la de índice gradual, más moderna, en la que el índice va variando poco a poco y curva los rayos en lugar de rebotarlos, igualando los tiempos de llegada.

La regla mnemotécnica: OS de single mode, OM de multimode. En cuanto una distancia pasa del kilómetro, la respuesta es monomodo.

La atenuación de una fibra no es igual para toda la luz: depende de la longitud de onda que se use. Las ventanas son los rangos de longitud de onda en los que esa atenuación por kilómetro resulta pequeña, y por eso son los que se emplean.

Entre la segunda y la tercera ventana la curva de atenuación de las fibras antiguas presenta un repunte muy marcado: es el pico de agua, causado por los iones hidroxilo que quedan atrapados en el vidrio durante la fabricación y que absorben la luz en esas longitudes de onda. Ese pico es la razón de que existan ventanas separadas en lugar de un rango continuo aprovechable.

Los procesos de fabricación actuales han suavizado mucho ese pico, y con él se ha abierto al uso la zona intermedia, igual que ha mejorado el comportamiento en las bandas L y U. En una fibra moderna la banda utilizable es bastante más ancha que la que describen los manuales clásicos.

El transceptor es un adaptador de medios: se inserta en un puerto del conmutador y convierte la señal eléctrica interna del equipo en señal óptica, y al revés. Gracias a él el mismo conmutador sirve para cobre o para fibra según el módulo que se le ponga. El GBIC es el formato antiguo y el SFP el que se usa hoy, con sus variantes de mayor caudal.

Sobre una fibra ya tendida se puede multiplicar la capacidad sin tocar el cable mediante WDM, la multiplexación por longitud de onda: cada canal viaja en un color de luz distinto y todos comparten el mismo hilo, cada uno operando a su velocidad máxima. Hay dos variantes según lo apretados que vayan los canales: CWDM, con separación amplia entre longitudes de onda y equipamiento más barato, y DWDM, con canales muy juntos, que es el que permite las capacidades más altas y el que sostiene las redes troncales.

Un apunte sobre los adaptadores del lado del servidor: la NIC es la tarjeta de red Ethernet de toda la vida, el HBA es el adaptador de bus de Fibre Channel usado en almacenamiento, y el CNA es un adaptador convergente que atiende a los dos, Ethernet y Fibre Channel, sobre la misma tarjeta.

La última milla es el tramo final de la red del operador, el que llega al usuario. Cuando ese tramo se hace con fibra se habla genéricamente de FTTx, fiber to the x, donde la x indica hasta dónde llega el vidrio: FTTH hasta el domicilio (home), FTTB hasta el edificio (building) y FTTO hasta la oficina (office).

En FTTH se emplean redes ópticas pasivas, PON, y su variante más extendida es GPON. Se llaman pasivas porque entre la central y el abonado no hay ningún elemento que necesite alimentación eléctrica: ni conmutadores, ni encaminadores, ni amplificadores. Solo hay divisores ópticos, los splitters, que reparten la misma señal luminosa entre varios abonados.

• OLT (Optical Line Terminal): el equipo del operador, en la central. Da servicio a muchos abonados por la misma fibra troncal.
• Splitter: divisor óptico pasivo que reparte la señal. Puede haber varios niveles de división en cascada.
• ONT (Optical Network Terminal): el terminal de fibra que hay en el domicilio, el equipo al que se conecta el router.

Que la red sea pasiva es lo que la abarata: sin electrónica intermedia no hay consumo, ni averías, ni mantenimiento entre la central y la casa. Para que varios abonados compartan la misma fibra sin estorbarse se recurre a WDM, mezclando canales en distintas longitudes de onda.