La fibra óptica permite que las cadenas de datos de alta velocidad lleguen más rápido y más lejos

Los nuevos cables de fibra óptica, las técnicas de modulación avanzadas y los conectores multifibra de alta densidad mejorados significan que podemos estar más cerca que nunca del Límite de Shannon. Para la transmisión de datos a alta velocidad, los científicos siguen buscando revestimientos de cobre y cables que reduzcan la atenuación de la señal, la distorsión y la susceptibilidad a las interferencias externas. La fibra óptica sustituirá al cobre a largo plazo, y las técnicas avanzadas de acondicionamiento de la señal, modulación multibanda y corrección de errores han permitido a los ingenieros diseñar cables de cobre biaxiales que funcionan a 112Gb/s/s, mucho más de lo esperado hace sólo unos años. Cada tecnología tiene sus limitaciones, y los canales de cobre de alta velocidad pueden estar acercándose a los límites establecidos por las leyes de la física. La atenuación reduce la longitud efectiva del canal a medida que aumentan las necesidades de ancho de banda. Los enlaces de fibra óptica ofrecen una gran capacidad de ancho de banda además de una atenuación muy baja, lo que los convierte en una alternativa atractiva. Las líneas de comunicación de larga distancia llevan muchos años aprovechando las ventajas de la fibra óptica. Entre los principales problemas están el consumo de energía necesario para el proceso de conversión fotoeléctrica, el coste y las interconexiones internas de las fibras. El desarrollo de la fotónica de silicio y la naturaleza de las fibras ópticas han cambiado esta situación. Las fibras ópticas se clasifican generalmente en multimodo y monomodo. Las fibras multimodo son capaces de transmitir luz multimodo utilizando fuentes de luz LED de bajo coste. La fibra monomodo suele requerir el uso de láseres modulados, pero su alcance y ancho de banda son mucho mayores. Actualmente se utilizan fibras ópticas de plástico baratas para aplicaciones relativamente cortas y de baja velocidad de transmisión de datos. La Organización Internacional de Normalización (ISO) ha normalizado las prestaciones de los cables de fibra óptica mediante la serie de designaciones OM1-5. Las fibras ópticas han experimentado un proceso de mejora continua en términos de ancho de banda, resistencia, reducción de la atenuación, facilidad de instalación y reducción de costes. Al principio, los cables de fibra óptica eran muy susceptibles a la atenuación de la señal y a la rotura por curvas cerradas o cerradas. Las nuevas fibras monomodo y multimodo han ampliado la gama de radios de curvatura. El vidrio utilizado para formar el conductor de luz sigue optimizándose para reducir las pérdidas por dispersión, la dispersión, la dispersión del modo de polarización y la atenuación por microcurvatura. El cable de fibra óptica existente rinde 1550 m con una longitud de atenuación de sólo 0,15 dB/km. el auge de los centros de datos de campus y metro es una nueva tendencia. los enlaces de comunicación óptica de alta capacidad de 100 km de longitud se han convertido en un requisito fundamental para el funcionamiento de los grandes sistemas de la red. La capacidad de los enlaces ópticos mejora la rentabilidad y soporta eficazmente el crecimiento exponencial del tráfico de red.

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Una solución es utilizar fibras multinúcleo. En una sola fibra, las fibras multinúcleo pueden transportar diferentes señales en su interior al mismo tiempo, aumentando así la densidad de transmisión de datos de una sola fibra. Recientemente, furukawa instaló 6.912 fibras en un conducto de 1,25 pulgadas de diámetro entre dos centros de datos norteamericanos. La fibra hueca es otra variante interesante. En lugar de que la luz viaje a través de vidrio o plástico, pasa a través de un núcleo centrado en el aire. Las mejoras en la fabricación del producto han reducido las características de pérdida y retardo, lo que hace que la fibra hueca sea muy atractiva para aplicaciones que requieren la transmisión de impulsos muy cortos o de luz o datos con un retardo mínimo. Los cables ópticos activos (AOC) son los preferidos por su capacidad de ampliar las posibilidades de los conjuntos de cables de cobre tradicionales. A través de una interfaz de cobre estándar, las señales se convierten en impulsos ópticos en el alivio de tensión del conector y se acoplan a la fibra. Y es el proceso inverso. Para el instalador, aumenta el alcance del cable de fibra óptica y disminuye su tamaño. Las fibras ópticas fuertes se caracterizan por su resistencia interna y sus robustas cubiertas exteriores para su uso en aplicaciones militares, de aviónica e industriales difíciles. Las opciones de embalaje de las fibras siguen ampliándose para incluir configuraciones de cinta plana que simplifican el cableado y reducen la resistencia al flujo de aire de refrigeración. Los conectores MPO y MXC multifibra de alta densidad terminan hasta 72 fibras. Para satisfacer la creciente demanda de capacidad de red, los ingenieros pueden aumentar la eficiencia de la infraestructura de fibra existente tendiendo más fibra. La tecnología óptica en paralelo ofrece una alternativa a los cables o fibras individuales. Un transmisor en un extremo se comunica con un receptor en el otro, transmitiendo un único flujo de datos a través de varias fibras. Configurado de este modo, un enlace óptico paralelo es capaz de enviar una señal de 10 Gb/s utilizando cuatro transmisores de 2,5 Gb/s. A diferencia de la luz monocromática, que también puede transmitir múltiples flujos de datos por la misma fibra al mismo tiempo. El multiplexor del lado del emisor codifica múltiples flujos de datos a diferentes frecuencias que se incrustan en un único haz, acoplado en una única fibra. Y viceversa. En el extremo receptor del canal. Se pueden transmitir dos señales ópticas por una sola fibra. Se pueden multiplexar hasta 80 canales de datos en una sola fibra. es capaz de multiplexar en una sola fibra. Las técnicas avanzadas de modulación permiten a los diseñadores mejorar aún más la cadena de transmisión óptica. La modulación de amplitud en cuadratura (QAM) combina múltiples capas de variaciones de amplitud y fase para aumentar la capacidad de los enlaces ópticos de comunicación de datos. Mediante una combinación de amplitud, fase, polarización y polarización, la técnica de modulación coherente es el método más sólido y eficaz para optimizar la transmisión óptica de datos. El método combina cuatro tipos de modulación horizontal de amplitud y fase, así como técnicas de polarización óptica vertical y horizontal para maximizar la capacidad de datos de una sola fibra. Esta técnica se utiliza en la próxima generación de enlaces de 800 Gb. Ambas técnicas llevan las capacidades de la fibra óptica a nuevas cotas. La industria se enfrenta a la aproximación a los límites teóricos de un único canal de comunicaciones. El límite de Shannon, que se inició en 1948, es la velocidad máxima de transmisión de datos sin errores calculada. Hace tan sólo unos años, la capacidad de los canales ópticos existentes suscitaba poca preocupación. Varias tendencias están impulsando las cadenas de datos de alta velocidad, como el crecimiento de los supercentros de datos, el traslado de los recursos informáticos a los bordes, la adopción continuada de la 5G y la expansión de la fibra hasta los hogares. Aprovechar el rendimiento de la fibra y las técnicas de modulación avanzadas, junto con conectores multifibra de alta densidad mejorados, ofrece una hoja de ruta para el futuro de la informática y las comunicaciones de alta velocidad.

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