TEMA 1: Medios de Transmisión
En esta unidad vamos a estudiar los medios de transmisión, es decir, los caminos físicos o inalámbricos por los cuales viaja la información en un sistema de comunicaciones. Todo enlace de datos, desde una red Ethernet doméstica hasta una red troncal de fibra óptica o un enlace satelital, necesita un medio que permita transportar la señal entre un transmisor y un receptor.
6. Fibra óptica
1 Características generales
La fibra óptica es un medio de transmisión guiado que transporta información mediante pulsos de luz. A diferencia del par trenzado y del cable coaxial, que utilizan señales eléctricas sobre conductores metálicos, la fibra emplea radiación óptica confinada dentro de una guía dieléctrica.
Las principales características que distinguen a la fibra óptica son:
- Mayor capacidad de transmisión.
- Menor atenuación.
- Inmunidad frente a interferencias electromagnéticas.
- Menor peso y tamaño respecto de cables metálicos equivalentes.
- Mayor distancia entre repetidores o regeneradores.
- Mayor seguridad frente a inducciones eléctricas y descargas atmosféricas.
- Aptitud para enlaces de larga distancia y muy alta velocidad.
La fibra óptica es uno de los pilares de las redes modernas. Se utiliza en redes troncales, redes metropolitanas, enlaces rurales, redes submarinas, datacenters, FTTH, redes móviles, redes empresariales y sistemas de transporte de alta capacidad.
Desde el punto de vista de comunicaciones, la fibra óptica permite trabajar con frecuencias extremadamente elevadas. Esto se traduce en una enorme capacidad potencial para transportar información.
2 Aplicaciones de la fibra óptica
La fibra óptica se utiliza en una amplia variedad de escenarios:
Enlaces de larga distancia
Permite transportar grandes volúmenes de tráfico entre ciudades, provincias y países. Es el medio dominante en redes troncales de operadores.
Cables submarinos
Los cables submarinos interconectan continentes y constituyen la infraestructura física principal de Internet global. Transportan tráfico internacional de datos, servicios en la nube, comunicaciones empresariales, video, voz y servicios críticos.
Redes metropolitanas
Las redes metropolitanas utilizan fibra para interconectar nodos dentro de una ciudad o región. Estas redes pueden transportar tráfico de proveedores de Internet, empresas, organismos públicos, cámaras, datacenters y servicios móviles.
Redes rurales
En zonas rurales, la fibra permite transportar capacidad desde nodos principales hacia localidades alejadas, donde luego puede distribuirse mediante FTTH, radioenlaces, redes inalámbricas o redes mixtas.
Bucles de abonado
La fibra reemplaza total o parcialmente el cobre en el acceso al usuario final. En FTTH, la fibra llega directamente hasta el domicilio del cliente.
Redes de área local
En redes LAN, la fibra se utiliza para backbone entre racks, enlaces entre edificios, uplinks de switches, salas técnicas, datacenters y ambientes con alta interferencia electromagnética.
3 Composición física de la fibra óptica
Una fibra óptica básica está formada por tres elementos principales:
- Núcleo óptico, core.
- Revestimiento óptico, cladding.
- Recubrimiento de protección, coating.

También pueden agregarse otras capas según el tipo de cable: buffer, tubo holgado, elementos de tracción, armadura, gel, cubierta exterior y protecciones adicionales.
Núcleo óptico
El núcleo es la región central de la fibra por donde se propaga la luz. Tiene un índice de refracción mayor que el revestimiento.
En fibras típicas:
- fibra monomodo: núcleo aproximado de 8 a 10 µm;
- fibra multimodo: núcleo de 50 µm o 62,5 µm.
El núcleo puede estar fabricado en sílice, cuarzo fundido o materiales plásticos especiales.
Revestimiento óptico
El cladding rodea al núcleo. Su función es mantener la luz confinada dentro del núcleo mediante el fenómeno de reflexión interna total.
Para que esto ocurra, el índice de refracción del núcleo debe ser mayor que el del revestimiento:
Donde:
Recubrimiento de protección
El coating es una primera protección mecánica. No participa directamente en la propagación óptica, pero protege la fibra frente a microcurvaturas, humedad, roce y manipulación.
Diámetros típicos
Una especificación común de fibra multimodo es:
Esto indica:
- núcleo de 50 µm;
- revestimiento de 125 µm.
Otra especificación común es:
En fibra monomodo puede encontrarse:
4 Principios físicos de propagación
La propagación de la luz en una fibra óptica se basa en la reflexión interna total.
Cuando un rayo de luz pasa de un medio con índice de refracción
hacia otro medio con índice
, se producen reflexión y refracción. El comportamiento del rayo se describe mediante la Ley de Snell.
Ley de Snell
Donde:
es el índice de refracción del primer medio.
es el índice de refracción del segundo medio.
es el ángulo de incidencia.
es el ángulo de refracción.

Para que exista reflexión interna total, la luz debe pasar desde un medio de mayor índice de refracción hacia uno de menor índice, y además el ángulo de incidencia debe superar el ángulo crítico.
Ángulo crítico
Condición:
Si:
Entonces se produce reflexión interna total.

En una fibra óptica, este fenómeno permite que la luz permanezca confinada dentro del núcleo y avance a lo largo del cable.
5 Apertura numérica
La apertura numérica, o NA, indica la capacidad de una fibra para aceptar luz desde una fuente externa.

Define el ángulo máximo con el que un rayo puede ingresar a la fibra y seguir propagándose correctamente por el núcleo.
Para una fibra rodeada de aire, la apertura numérica puede expresarse como:
Donde:
es la apertura numérica.
es el índice de refracción del núcleo.
es el índice de refracción del revestimiento.
Si el medio externo tiene índice $n_0$, se cumple:
Por lo tanto:
Donde:
Una apertura numérica mayor facilita el acoplamiento de luz, pero también puede aumentar la cantidad de modos propagados en fibras multimodo, lo que incrementa la dispersión modal.
6 Atenuación en fibra óptica
La atenuación es la pérdida de potencia óptica a lo largo de la fibra. Se expresa normalmente en:

La atenuación se debe a varios fenómenos:
- dispersión de Rayleigh;
- absorción del material;
- impurezas;
- curvaturas;
- microcurvaturas;
- conectores;
- empalmes;
- pérdidas por instalación;
- envejecimiento o daño mecánico.
Atenuación en dB
Donde:
Atenuación por kilómetro
Donde:
es la atenuación en dB/km.
es la atenuación total.
es la longitud en km.
Potencia de salida
Potencia óptica en dBm
En fibra óptica es muy común expresar la potencia en dBm:
Para convertir de dBm a mW:
7 Ventanas de transmisión
Las ventanas de transmisión son rangos de longitud de onda donde la fibra presenta baja atenuación y comportamiento adecuado para transmitir señales ópticas.
Las principales ventanas son:
|
Ventana |
Longitud de onda típica |
Uso general |
|
Primera ventana |
850 nm |
Multimodo, LED/VCSEL, distancias cortas |
|
Segunda ventana |
1310 nm |
Monomodo y multimodo, baja dispersión en monomodo convencional |
|
Tercera ventana |
1550 nm |
Monomodo, largas distancias, menor atenuación |
|
Cuarta ventana |
1625 nm / 1650 nm |
Monitoreo, pruebas, OTDR y mantenimiento en algunas redes |

La elección de la ventana depende de:
- tipo de fibra;
- distancia;
- velocidad;
- fuente óptica;
- presupuesto óptico;
- tecnología de transmisión;
- disponibilidad de transceptores;
- uso de WDM o DWDM.
Frecuencia óptica
La relación entre frecuencia y longitud de onda es:
Donde:
Ejemplo conceptual: una longitud de onda de 1550 nm corresponde a una frecuencia óptica muy elevada, del orden de cientos de THz.
8 Perturbaciones en fibra óptica
Aunque la fibra óptica es inmune a interferencias electromagnéticas externas, no está libre de limitaciones físicas.
Las principales perturbaciones son:
Dispersión de Rayleigh
Es una dispersión causada por fluctuaciones microscópicas del índice de refracción del material. Contribuye a la atenuación intrínseca de la fibra.
Dispersión cromática
Ocurre porque distintas longitudes de onda viajan a velocidades ligeramente diferentes. Como las fuentes reales no son perfectamente monocromáticas, un pulso óptico puede ensancharse durante la propagación.
La dispersión cromática puede estimarse mediante:
Donde:
es el ensanchamiento temporal del pulso.
es el coeficiente de dispersión cromática.
es el ancho espectral de la fuente.
es la longitud del enlace.
Dispersión modal
Aparece principalmente en fibras multimodo. Los distintos modos recorren caminos diferentes y llegan al receptor en tiempos distintos. Esto ensancha el pulso y limita la velocidad máxima.
Dispersión por modo de polarización
La PMD, o Polarization Mode Dispersion, aparece por pequeñas asimetrías en la fibra. Hace que dos estados de polarización se propaguen a velocidades diferentes.
Birrefringencia
Es la diferencia entre índices de refracción para distintos ejes de propagación. Puede generar que una componente óptica viaje más rápido que otra.
9 Sistema de transmisión óptico
Un sistema básico de comunicación por fibra óptica posee:
- Señal eléctrica de entrada.
- Interfaz electrónica.
- Fuente óptica.
- Fibra óptica.
- Detector óptico.
- Interfaz electrónica de recepción.
- Señal eléctrica de salida.

El transmisor convierte la señal eléctrica en luz. Esa luz se propaga por la fibra y llega al receptor, donde se convierte nuevamente en señal eléctrica.


Transmisor óptico
Puede estar basado en:
- LED;
- láser;
- VCSEL;
- diodo láser DFB;
- diodo láser FP;
- módulos SFP, SFP+, SFP28, QSFP, QSFP28, QSFP-DD u otros formatos.
Receptor óptico
El receptor utiliza un fotodetector, típicamente:
- fotodiodo PIN;
- fotodiodo APD.
Su función es convertir potencia óptica recibida en corriente eléctrica.
Operación full duplex
La comunicación full duplex puede lograrse de dos maneras:
Dos fibras: una fibra transmite y otra recibe.
Una fibra BiDi: se transmite y recibe por la misma fibra usando longitudes de onda diferentes.
Ejemplo conceptual de BiDi:
En el extremo opuesto se invierten las ventanas.
10 Tipos de fibra óptica
Las fibras se clasifican principalmente en monomodo y multimodo.

Fibra monomodo
La fibra monomodo posee un núcleo pequeño. Permite la propagación de un solo modo principal, reduciendo la dispersión modal.
Características:
- núcleo típico cercano a 9 µm;
- gran distancia;
- alta capacidad;
- uso con láser;
- adecuada para redes troncales, metropolitanas, FTTH y enlaces de larga distancia.
Las fibras monomodo modernas se normalizan en familias como:
- ITU-T G.652;
- ITU-T G.657;
- fibras para baja atenuación;
- fibras optimizadas para curvatura;
- fibras para redes de acceso.
Fibra multimodo
La fibra multimodo posee un núcleo mayor. Permite múltiples modos de propagación.
Características:
- núcleo de 50 µm o 62,5 µm;
- distancias más cortas;
- menor costo de transceptores en algunos escenarios;
- uso frecuente en datacenters y redes LAN;
- operación típica a 850 nm.
Multimodo de índice escalonado
En la fibra de índice escalonado, el índice de refracción cambia bruscamente entre núcleo y revestimiento. Produce mayor dispersión modal.
Multimodo de índice gradual
En la fibra de índice gradual, el índice de refracción varía progresivamente desde el centro del núcleo hacia el revestimiento. Esto reduce la dispersión modal y mejora el ancho de banda.


(University Physics with Modern Physics, 14th ed, Young, Freedman, 2016)
Frecuencia normalizada
La frecuencia normalizada de una fibra se expresa como:
Donde:
es la frecuencia normalizada.
es el radio del núcleo.
es la longitud de onda.
es la apertura numérica.
Una condición aproximada para comportamiento monomodo es:
11 Fuentes ópticas
Las fuentes ópticas convierten energía eléctrica en luz modulada.
LED
Los LED emiten luz no coherente y con mayor ancho espectral. Son simples, económicos y útiles para distancias cortas, especialmente en fibras multimodo.
Diodo láser
El diodo láser genera luz más coherente, con menor ancho espectral y mayor potencia acoplable. Se utiliza para mayores velocidades y distancias.
VCSEL
El VCSEL es un láser de emisión superficial utilizado frecuentemente en aplicaciones multimodo de alta velocidad, especialmente a 850 nm en datacenters.
Comparación básica
|
Fuente |
Coherencia |
Ancho espectral |
Distancia típica |
Uso |
|
LED |
Baja |
Mayor |
Corta |
Multimodo, baja velocidad |
|
Láser FP |
Media |
Medio |
Media |
Enlaces ópticos generales |
|
Láser DFB |
Alta |
Menor |
Larga |
Monomodo, alta capacidad |
|
VCSEL |
Alta/moderada |
Bajo |
Corta/media |
Multimodo, datacenter |
12 Propiedades cuánticas de la luz
Para entender el funcionamiento del láser es necesario introducir algunos conceptos básicos de interacción luz-materia.
Absorción
Un electrón puede absorber energía y pasar a un nivel energético superior.
Emisión espontánea
Un electrón excitado puede volver a un nivel inferior y emitir un fotón de manera espontánea.

Emisión estimulada
Un fotón incidente puede inducir a un electrón excitado a emitir otro fotón con la misma frecuencia, fase, dirección y polarización. Este fenómeno es la base del láser.

Inversión de población
Para que exista amplificación láser, debe haber más electrones en estado excitado que en estado fundamental. A esta condición se la denomina inversión de población.

Luz coherente
La luz láser se caracteriza por su coherencia, direccionalidad y menor ancho espectral en comparación con fuentes LED.
13 Partes de un láser
Un láser básico está formado por:
- Medio activo.
- Fuente de bombeo.
- Cavidad resonante.
- Espejo de alta reflectancia.
- Espejo parcialmente reflectante.
- Haz de salida.
La fuente de bombeo entrega energía al medio activo. La cavidad resonante permite que los fotones se reflejen múltiples veces, estimulando nuevas emisiones. Una parte de la luz sale por el espejo parcialmente reflectante y forma el haz láser.

La palabra LASER proviene de: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
En español: Amplificación de luz por emisión estimulada de radiación.
14 Estructura de cables ópticos
Una cosa es la fibra óptica individual y otra el cable óptico completo. El cable debe proteger una o más fibras durante instalación y operación.
Estructura ajustada, tight buffered
En cables de estructura ajustada, la fibra posee una cubierta más adherida. Son comunes en interiores, patch cords, pigtails y distribución dentro de edificios.
Características:
- buena manipulación;
- facilidad de conectorización;
- uso interior;
- menor protección frente a humedad exterior;
- adecuada para racks y salas técnicas.
Estructura holgada, loose tube
En estructura holgada, las fibras se alojan dentro de tubos con cierta libertad mecánica. Estos tubos pueden contener gel o elementos secos bloqueantes de humedad.
Características:
- adecuada para exteriores;
- mejor protección mecánica;
- mayor tolerancia a temperatura;
- uso en tendidos aéreos, subterráneos o canalizados;
- apta para cables de muchas fibras.
Elementos de protección
Un cable óptico puede incluir:
- cubierta exterior;
- elemento central de tracción;
- aramida;
- armadura metálica o dieléctrica;
- bloqueo de humedad;
- tubos holgados;
- fibras coloreadas;
- cubierta antiroedor;
- protección UV;
- cubierta LSZH para interiores.
Radio mínimo de curvatura
La fibra no debe curvarse en exceso. Un criterio general de instalación es:
Donde:
es el radio mínimo de curvatura.
es el diámetro del cable.
depende del tipo de cable y de si está bajo tensión o instalado.
Como regla práctica, durante la instalación se suele exigir un radio mayor que en condición permanente.
15 Comparativa entre fibra óptica y coaxial
|
Criterio |
Fibra óptica |
Cable coaxial |
|
Señal transportada |
Luz |
Señal eléctrica/RF |
|
Medio físico |
Dieléctrico |
Conductores metálicos |
|
Atenuación |
Muy baja |
Mayor, aumenta con frecuencia |
|
Inmunidad EMI |
Muy alta |
Media/alta por blindaje |
|
Capacidad |
Muy alta |
Alta en RF, menor que fibra en largas distancias |
|
Distancia |
Muy larga |
Limitada, requiere amplificación |
|
Peso |
Bajo |
Mayor |
|
Seguridad eléctrica |
Excelente |
Puede conducir corrientes |
|
Aplicaciones |
Backbone, FTTH, submarino, datacenter |
CATV, RF, cablemódem, laboratorio |
|
Empalmes |
Fusión o mecánicos |
Conectores/empalmes RF |
|
Medición |
OLTS, VFL, OTDR |
TDR, analizador de red, medidor RF |
La fibra óptica no reemplaza al coaxial en todas las aplicaciones, pero en redes de datos de alta capacidad y larga distancia es claramente superior.
16 Prácticas sobre fibra óptica
Para consolidar la unidad, se proponen prácticas de observación, medición e interpretación. Utilice la Web para identificar cada práctica.
Práctica 1: identificación de componentes
Objetivo: reconocer núcleo, revestimiento, coating, buffer, conectores, patch cords, pigtails, bandejas y ODF.
Actividades:
- Observar distintos cables ópticos.
- Identificar conectores SC, LC, ST o FC.
- Distinguir patch cord, pigtail y cable de distribución.
- Verificar colores de fibras y buffers.
- Relacionar cada elemento con su función.
Práctica 2: limpieza e inspección de conectores
Objetivo: comprender la importancia de la limpieza óptica.
Actividades:
- Inspeccionar conectores.
- Limpiar con elementos apropiados.
- Comparar una conexión limpia y una contaminada.
- Analizar efectos sobre pérdida de inserción y reflectancia.
Práctica 3: empalme mecánico y empalme por fusión
Objetivo: comparar técnicas de unión de fibras.
Actividades:
- Preparar la fibra.
- Retirar cubierta.
- Cortar con cleaver.
- Alinear fibras.
- Realizar empalme.
- Medir pérdida estimada.
- Proteger el empalme.
Práctica 4: medición con fuente de luz y medidor de potencia
Objetivo: medir pérdida total de enlace.
Fórmula:
Donde:
Práctica 5: uso de OTDR
Objetivo: interpretar una traza OTDR.
Un OTDR permite localizar:
- conectores;
- empalmes;
- eventos reflectivos;
- eventos no reflectivos;
- cortes;
- macrocurvaturas;
- longitud del enlace;
- pérdida aproximada por tramo.
El OTDR no reemplaza todas las mediciones de pérdida de inserción, pero es muy útil para diagnóstico, documentación y localización de fallas.
17 Fibra óptica y conectividad global
La fibra óptica es la infraestructura central de la conectividad global.
Internet no es una nube abstracta: está soportada por cables terrestres, cables submarinos, datacenters, puntos de intercambio de tráfico, redes troncales, routers, sistemas ópticos DWDM y estaciones de aterrizaje.
Cables submarinos
Los cables submarinos transportan tráfico entre continentes. Están diseñados para soportar presión, corrosión, tracción, fallas mecánicas, movimientos del lecho marino y ataques de fauna marina o actividades humanas.



Landing stations
Las landing stations son estaciones donde los cables submarinos llegan a tierra y se conectan con redes terrestres.
Las Toninas
En Argentina, Las Toninas es un punto estratégico de llegada de cables submarinos. Su importancia radica en la concentración de infraestructura internacional y la posibilidad de interconectar el país con otros continentes.

Redundancia
La redundancia es esencial. Si un cable falla, el tráfico debe poder redirigirse por rutas alternativas.
Firmina
Firmina es un cable submarino impulsado por Google que conecta la costa este de Estados Unidos con Las Toninas, Argentina, con derivaciones hacia Brasil y Uruguay. Es relevante para estudiar conectividad internacional, baja latencia, resiliencia y crecimiento de la demanda de servicios en la nube.
18 Sitios de información técnica
Para estudiar fibra óptica con enfoque profesional conviene consultar fuentes técnicas, normas y mapas de infraestructura.
Sitios recomendados:
- ITU-T para recomendaciones de fibras ópticas monomodo y fibras insensibles a curvatura.
- FOA para fundamentos, instalación, pruebas y presupuestos ópticos.
- IEEE 802.3 para estándares Ethernet sobre fibra óptica.
- TeleGeography Submarine Cable Map para cables submarinos.
- PeeringDB para conocer datacenters, IXPs, redes y políticas de interconexión.
Ejercicios propuestos
Ejercicio 1: cálculo de atenuación total
Un enlace de fibra óptica monomodo tiene:
La atenuación de la fibra es:
Calcular la pérdida por fibra.
Fórmula:
Resolución:
Resultado:
Ejercicio 2: presupuesto óptico
Un enlace tiene:
- longitud: 20 km;
- atenuación de fibra: 0.35 dB/km;
- 4 conectores de 0.5 dB cada uno;
- 6 empalmes de 0.1 dB cada uno;
- margen de diseño: 3 dB.
Calcular la pérdida total.
Fórmulas:
Resolución:
Resultado:
Ejercicio 3: potencia recibida
Un transmisor óptico entrega:
La pérdida total del enlace es:
Calcular la potencia recibida.
Fórmula:
Resolución:
Resultado:
Ejercicio 4: margen respecto de sensibilidad
Un receptor tiene sensibilidad mínima:
La potencia recibida calculada es:
Calcular el margen.
Fórmula:
Resolución:
Resultado:
El enlace tiene margen positivo.
Ejercicio 5: apertura numérica
Una fibra tiene:
Calcular la apertura numérica.
Fórmula:
Resolución:
Resultado:
Ejercicio 6: retardo de propagación
Un enlace de fibra tiene:
Considerar:
La velocidad en la fibra es:
Fórmula del retardo:
Resolución:
Resultado:
Ejercicio 7: dispersión cromática
Un enlace tiene:
Calcular el ensanchamiento temporal.
Fórmula:
Resolución:
Resultado:
Preguntas de repaso
- ¿Por qué la fibra óptica es inmune a interferencias electromagnéticas?
- ¿Qué diferencia existe entre núcleo, cladding y coating?
- ¿Qué condición debe cumplirse para que exista reflexión interna total?
- ¿Qué representa la apertura numérica?
- ¿Por qué una apertura numérica alta facilita el acoplamiento pero puede aumentar la dispersión modal?
- ¿Cuáles son las ventanas de transmisión más utilizadas?
- ¿Qué diferencia existe entre fibra monomodo y multimodo?
- ¿Por qué la fibra monomodo permite mayores distancias?
- ¿Qué diferencia existe entre LED, VCSEL y diodo láser?
- ¿Qué mide un OTDR?
- ¿Por qué un empalme por fusión suele tener menor pérdida que un empalme mecánico?
- ¿Qué es un presupuesto óptico?
- ¿Por qué se deja margen de diseño en un enlace óptico?
- ¿Qué importancia tienen los cables submarinos para Internet?
- ¿Por qué Las Toninas es un punto estratégico para Argentina?
Ideas clave de la unidad
- La fibra óptica transmite información mediante luz.
- Está formada por núcleo, revestimiento y recubrimiento.
- La propagación se basa en la reflexión interna total.
- La apertura numérica define el ángulo máximo de aceptación.
- La atenuación se expresa en dB/km.
- Las ventanas principales son 850 nm, 1310 nm, 1550 nm y 1625/1650 nm.
- La fibra monomodo es adecuada para largas distancias y alta capacidad.
- La fibra multimodo se usa principalmente en distancias cortas y datacenters.
- Las fuentes ópticas pueden ser LED, VCSEL o láser.
- Los enlaces ópticos deben diseñarse con presupuesto de potencia y margen.
- El OTDR permite localizar eventos y documentar enlaces.
- La fibra óptica es la base de redes troncales, FTTH, datacenters y cables submarinos.
RESOLUCIÓN DE LOS EJERCICIOS







































































