Comunicações avançadas com fibra óptica plástica

Nowadays, fiber to the Home/Curb/Building/Cabinet (FTTx) services that interconnect homes with a standard glass optical fiber cables to the core/access optical networks have brought the optical fiber at the doorsteps of our homes. However, the last few miles in home access network is still based on the limited bandwidth electronic component which supports by the cooper wires e.g. Cat-5, 6. The rapid growth of personal smart/mobile electronic devices with new developments such as video on demand, High Definition (HD) and three-Dimension (3D) television (TV), cloud computing, video conferences, etc. has been proposed new challenges for the next generation high bandwidth demand required for subscribers in home access network. In order to meet the more demanding expectations of the end user with new developments, it is necessary to improve the physical infrastructure of the existing in home networks in order to obtain the best ratio between quality of service and price of implementation. Plastic optical fibers (POFs) are point out as a promising transmission medium for short-range communication in compare to the “classic” single/multimode glass optical fibers and current cooper wire technology developments. The main advantages of POF are its easy to install, easy splicing and the possibility of using low cost optical transceivers, capability of being robust, and immunity to electromagnetic noise interference. However, the benefits of large-core POFs come at the expense of a less bandwidth and a higher attenuation than silica-based solution. The main objective of this doctoral dissertation is to explore the possibilities and develop low cost, short reach, high data rate POF-links for in home networks applications. This thesis investigates the use of multilevel modulation in particular, pulse amplitude modulation (PAM in combination of the receiver equalizer in order to overcome the bandwidth limitations of the graded index POFs. The possibility of the using multiple channels over a single fiber to increase the capacity of POF systems using commercially available multimode components is also analyzed in this dissertation. Moreover, a low cost Digitised radio signal over plastic fiber system is proposed and evaluated to deliver digital baseband data for wireline and wireless users in home access network. The deployment will be specified in terms of performance, maximum rates and any degradation that might appear in the network. Furthermore, the possibilities of the microstructured fibers in telecommunication application will be studied with main emphasis on their structural design. The photonic crystal fibers made of different highly nonlinear materials with different structures are optimized to achieve ultra-flat dispersion, high nonlinearity and low confinement loss over a broad range of wavelengths in the perspective of their usage in telecommunication applications.Hoje em dia, a possibilidade de a fibra óptica até casa (FTTH) para a transmissão simultânea de diferentes serviços como internet, telefone, televisão digital é uma realidade. No entanto, para satisfazer as expectativas mais exigentes do usuário final com novos desenvolvimentos, tais como vídeo sob demanda, de alta definição (HD) e tridimensional (3D) de televisão (TV), computação em nuvem, vídeo conferências, etc., é necessário melhorar a infra-estrutura física da existente em redes domésticas, a fim de obter a melhor relação entre a qualidade do serviço e preço de implementação. Fibra óptica de plástico (POF) é considerada um meio de transmissão promissor para comunicações de curto alcance, queando comparadas com a clássica fibra óptica de silica (tanto monomodo como multimodo) e com as tecnologias atuais baseadas em fio de cobre. As principais vantagens da POF encontramse na sua facilidade de instalação e conecção, possibilidade de uso de fontes e detectores de baixo custo, robustez e imunidade electromagnética. No entanto, o uso da POF de elevado diâmetro têm também desvantagens uma vez que esta oferece uma menor largura de banda e uma atenuação superior à fibra de sílica convêncional. Esta dissertação de doutoramento tem como principal objetivo explorar as possibilidades de desemvolvimento de componentes de baixo custo baseados em POF para redes de curto alcance, com alta taxa de transmisssão de dados. Esta tese investiga a utilização de vários formatos de modulação combinados com equalizador e receptor, de maneira a superar as limitações de largura de banda em sistemas de comunicação óptica de curto alcance. Em particular, a modulação em amplitude de impulso (PAM) é proposta e investigada a fim de aumentar a capacidade de tais sistemas. Além disso, a possibilidade de usar múltiplos canais, utilizando uma única fibra óptica, também conhecido por multiplexagem por divisão de comprimento de onda (WDM), será analisada neste trabalho. A viabilidade das tecnologias de redes de acesso tanto a nível individual como em sistemas WDM serão analisadas usando componentes multimodo disponíveis comercialmente. A implementação será especificada em termos de desempenho tanto a nível da taxas máximas de transmissão, bem como na degradação do sinal que possa ocorrer na rede. No capitulo 5 desta dissertação é apresentado sistema de radio através de fibra. Este tipo de sistemas permite a simplificação das estações base providenciando também uma elevada manutenção de custos. O principal objectivo deste estudo prende-se com a investigação do impacto da amostragem na preformance de digitalização de rádio através de fibra e também como a introdução de fibra óptica de plástico pode afetar o sistema. Além disso, a possibilidade da aplicação de fibras óticas microestruturadas em redes de telecomunicações serão estudadas com ênfase principal na sua concepção estrutural. As fibras de cristal fotônico feitas de diferentes materiais altamente não-lineares com diferentes estruturas serão otimizadas a fim de alcançar uma dispersão ultra-plana, elevada não linearidade e baixa perda de confinamento em uma vasta gama espectral, na perspectiva de seu uso em aplicações de telecomunicações.Programa Doutoral em Engenharia Eletrotécnic

Kit de entrenamiento sobre la transmisión de señales a través de fibra óptica

El desarrollo de la presenta tesis está orientado a brindar una alternativa técnico – práctica en el campo de las comunicaciones ópticas. El diseño y elaboración de un kit de entrenamiento sobre la transmisión de señales a través de Fibra Óptica permite a través de circuitos básicos poner en práctica los principios que gobiernan el manejo de la luz en el interior de la fibra óptica. Sustentada en un marco teórico, se elaboraron prácticas de laboratorio cuyo objetivo es mostrar variedad de alternativas al momento de realizar una transmisión sobre fibra óptica. Estar en capacidad de reconocer las ventajas de los diferentes tipos de fuentes emisoras de luz y en base a estas poder escoger el receptor más adecuado según el tipo de transmisión deseada sea esta analógica o digital. Se pone énfasis en el empleo de la fibra de plástico mostrando sus principales ventajas frente a la tradicional fibra de vidrio. Tener en consideración las aplicaciones brindadas por la fibra de plástico que en algunas ocasiones sobrepasan los alcances reconocidos con la fibra de vidrio es uno de los objetivos de la presente tesis

“Análisis de la incidencia de la utilización de fibra óptica plástica POF en redes ópticas enfocado en implementar una arquitectura de red con fibra óptica plástica POF en las instalaciones del Hospital del IESS de la ciudad de Riobamba, provincia de Chimborazo”

El desarrollo de las tecnologías ha conllevado el desarrollo de la sociedad, donde cada día se requiere de mejoras en las comunicaciones; en la cual se pueda transportar vídeo, voz o datos de un lugar a otro de forma rápida y con buena calidad. Para lograrlo hay que usar tecnologías como las fibras ópticas de plástico (POFs por sus siglas en inglés Plastic Optical Fiber) o de vidrio (VOFs), dependiendo del entorno en que sea implantada la misma. La fibra óptica en el Ecuador ha sido muy utilizada por empresas que brindan servicios de telecomunicaciones para el hogar como: CNT, NetLife, Claro, entre otras. De esta forma se provee a la población de la tecnología más avanzada en internet fijo hasta la casa, con más velocidad para trabajar plataformas de multiservicios y en el hogar jugar, mirar videos, conéctarse a redes sociales y descarga todo lo que desees en la casa. (CNT, 2016) La empresa Telconet y Fiberhome Telecommunication se dedica a la fabricación de fibra óptica en el Ecuador, abastecimiento de cableado de Fibra Óptica a Ecuador y Latinoamérica; convirtiéndose el país de una potencia en lo se refiere a cableado de este tipo. (Telconet, 2016) En este sentido se decide modernizar las telecomunicaciones del Hospital del IESS (Instituto Ecuatoriano de Seguridad Social) de la ciudad de Riobamba, motivo de desarrollo de esta investigación. Durante el presente trabajo se expondrán las principales ventajas de la POF, la normalización existente a nivel mundial, y por ultimo realizar un diseño de la red con POF en las instalaciones del hospital como son: las áreas de consultorios o consulta externa, atención a usuarios y administrativas

Evaluación de la iluminación híbrida mediante el empleo de paneles de concreto liviano traslúcido como tabiquería

Universidad Nacional Agraria La Molina. Escuela de Posgrado. Maestría en Ciencias AmbientalesLa investigación realizada, se basa en la propuesta del uso de elementos de construcción tal que, se relacionen de forma positiva con la naturaleza. La idea de edificaciones que interactúan con fuentes de energía naturales, se hace cada vez más importante ante la creciente necesidad energética poblacional. Es por ello que, el objetivo principal de esta investigación es evaluar el aporte de luz, en porcentaje y en unidades de luz mediante la iluminación híbrida a través de paneles de concreto traslúcido. Para dicho cometido, se determinó el uso del concreto liviano para alojar líneas de fibra óptica plástica. Estas fibras permitirán que la luz solar exterior pase a través del panel contribuyendo a la iluminación interior. La primera parte del estudio, se avocó en el diseño y análisis de las propiedades mecánicas del concreto liviano. Tomando como base un concreto de diseño normal se fue agregando perlas de espuma de poliestireno en diferentes dosificaciones hasta lograr la denominación de concreto liviano o ligero. La segunda parte abordó al ensayo de las capacidades de traslucidez, según diferentes contenidos de fibra óptica plástica añadida. Es importante anotar que, en ambos casos, la normativa relacionada a la caracterización de insumos y ensayo de testigos fueron primordiales para determinar la idoneidad del material a utilizar. Los resultados obtenidos fueron prometedores, ya que la mayor cantidad de luz pasante, se obtuvo en bloques de concreto liviano elaborados. En testigos de 3% de fibra óptica se obtuvo una traslucidez de 0.165% y 6.89 luxes de iluminación en promedio. Asimismo, se obtuvo una resistencia a la compresión aceptable de entre 69.49 kg/cm2 y 53.21 kg/cm2. Finalmente, es posible afirmar que este producto se relaciona con el medio ambiente en dos formas; permite el paso de luz natural y a la vez retiene al poliestireno en su estructura impidiendo que este llegue a los ecosistemas.The following research is based on the proposal of the use of construction elements and how they relate positively to nature. The concept of buildings that interact with natural energy sources is becoming increasingly important considering the growing population energy needs. That is why, the main objective of this research is to evaluate the contribution of light, in percentage and in units of light through hybrid lighting through translucent concrete panels. For this purpose, the use of lightweight concrete to accommodate plastic fiber optic lines was determined. These fibers will allow outside sunlight to pass through the panel contributing to interior lighting. The first part of the study, focused on the design and analysis of the mechanical properties of lightweight concrete. Based on a normal design concrete, polystyrene foam beads were added in different dosages until the name of light or light concrete was achieved. The second part addressed the test of translucency capabilities, according to different contents of plastic optical fiber added. It is important to note that, in both cases, the regulations related to the characterization of inputs and test of witnesses were essential to determine the suitability of the material to be used. The results obtained were promising, since the greatest amount of through light was obtained in elaborate lightweight concrete blocks. In testing witnesses of 3% of optical fiber a translucency of 0.165% and 6.89 luxes of illumination were obtained on average. Likewise, an acceptable compressive strength between 69.49 kg / cm2 and 53.21 kg / cm2 was obtained. Finally, it is possible to affirm that this product is related to the environment in two ways; allows the passage of natural light and at the same time retains polystyrene in its structure preventing it from reaching the ecosystems.Tesi

Estudiar la implementación de fibra óptica para el hogar del futuro

La presencia de Internet dentro de esta era digital actual (Lombardero, 2015), ha generado cambios en todos los ámbitos de la sociedad humana. Las tendencias muestran que la demanda de conectividad de los dispositivos aumentará, tanto en número como en cantidad de ancho de banda, para un correcto funcionamiento. Empresas como Cisco pronostican que la demanda de ancho de banda crecerá exponencialmente sin que se vislumbre un límite en un futuro próximo (Index T. C., 2014). La presencia de los dispositivos que se conectan en red, por ejemplo un Smart TV permite acceder a contenidos en línea, pero al existir más de un TV en casa, sus consumos se suman; además si también hay computadores, sean estos: desktop, laptop, Tablet e incluso los Smartphone, también sumarán su consumo, sobrecargando al enlace de datos que llega al hogar (D-link, 2014) (Crackle, 2014) (DirecTV, 2014) (Home, 2014) (Netflix, 2014) (LG, SMART TV 4.0 DE LG, 2014). Además, el paradigma actual del Internet de Todo (IoE) (Evans, 2011) plantea la necesaria comunicación de: personas con personas, personas con dispositivos, e incluso de dispositivos con dispositivos, por lo que será necesario en el hogar proveer recursos de red a esta demanda continua y creciente de conectividad. La red de dispersión en el hogar actual es principalmente inalámbrica tipo Wi-Fi, pero en el hogar del futuro, donde todos los dispositivos interactuarán, seguro necesitarán gran cantidad de ancho de banda (por ejemplo: imágenes de alta definición, tele presencia, tele trabajo, uso de recursos y aplicaciones almacenadas en la nube, etc.), y es probable que el acceso inalámbrico no logre cubrir la enorme demanda de ancho de banda. Además, esta red muestra problemas no resueltos, como: las fallas de disponibilidad de la red que pueden ocurrir por causas del entorno o el evitar intrusiones en la red LAN inalámbrica por personas no autorizadas dentro del área de cobertur

Caracterización termo-mecánica y óptica de una fibra óptica de núcleo polimérico

La fibra óptica es uno de los conductores de información y datos más importante y eficaz de este siglo XX y XXI. Con este proyecto se quiere conocer el comportamiento mecánico y térmico de una fibra óptica de núcleo polimérico (POF) y la influencia de éstos sobre su capacidad de transmisión óptica. La metodología de estudio en la que se pretende basar este proyecto tiene un fundamento teórico, en una primera instancia, y gran parte práctico, para constatar la veracidad de esta teoría mediante procesos experimentales y, si cabe, plantear nuevas incógnitas y comportamientos añadidos a la misma. Los datos obtenidos de variación de temperatura, mediante la utilización de la tecnología infrarroja (cámara infrarroja junto con el concepto de cuerpo negro, en un ensayo de deformación, mediante la utilización de una máquina universal de ensayo, van a permitir obtener las condiciones termo-mecánicas de una POF y su influencia en la transmisión óptica de la misma.Ingeniería Técnica en Mecánic

Impacto ambiental de la fibra óptica

In this project we will analyze what is the environmental impact (including socio-economic aspects) of fiber optics. Initially we will detail the impact that fiber optics has on a country's economy. For this it will be necessary to explain the concept of broadband and what are the technologies that form it. Once explained this concept we have chosen two leading countries in the deployment of fiber such as Spain and Romania to analyze what has been its progress in recent years. Next, we will explain the environmental impact of fiber optic, detailing the different base materials, the types of fiber, its manufacturing processes, recycling and the problems associated with the use and handling of optical fiber. Later we will introduce the concept of plastic optical fiber as an alternative to conventional fiber. In this section we will detail what are the different types of plastic optical fiber and its main characteristics. To finish we will make some power balances to be able to compare the features offered by each of them, in this way we can exemplify in which areas it is more appropriate to use this type of fiber

Desenvolvimento de sistema de iluminação solar com fibras ópticas

The development of the solar lighting system aims to illuminate internal environment using concentrated sunlight guided through optical fibers. Unlike existing systems, this model uses only one motor to move, do not use the brightness sensors to locate the sun and have only one lens for a bundle of optical fibers. A smart algorithm is implemented in a microcontroller to control a single motor, without the need of brightness sensors, so the lens always points to the sun maximizing system efficiency. A study of the solar concentration shows the limit that the fiber bundle supports without exceeding the maximum temperature indicated by the manufacturer. Infrared filters had their characteristics studied and the most appropriate was used in the prototype with the objective of reducing the heating of the fibers. Two luminaires were developed with one designed to illuminate diffusely and uniformly, and another in a focused and concentrated way. In diffuse the fibers were modified to allow light to escape from the side of the fibers and a comparative evaluation of the light distribution performance of each of the modifications made is shown. The results show the system's ability to track the sun, the distribution of light by each luminaire, the spectrum of light provided by the system, and the amount of light the system is able to provide. The system delivers 1,850 lumens in a beam of 120 plastic optical fibers 7 meters long.O desenvolvimento do sistema de iluminação solar tem como objetivo iluminar ambientes internos utilizando luz solar concentrada guiada através de fibras ópticas. Como diferencial dos sistemas existentes, este projeto utiliza apenas um motor para mover a lente, não utiliza sensores de luminosidade para localizar o sol e apresenta apenas uma lente para um feixe de fibras ópticas. Um algoritmo inteligente é implementado em um microcontrolador para controlar um único motor, sem a necessidade de sensores de luminosidade, para que a lente sempre aponte para o sol maximizando a eficiência do sistema. Um estudo sobre a concentração solar mostra qual o limite que o feixe de fibras suporta sem ultrapassar a temperatura máxima indicada pelo fabricante. Filtros infravermelhos tiveram suas características estudadas e o mais adequado foi utilizado no protótipo com o objetivo de diminuir o aquecimento das fibras. Duas luminárias foram desenvolvidas sendo uma projetada para iluminar de forma difusa e uniforme, e outra de forma focada e concentrada. Na difusa as fibras foram modificadas para permitir que a luz escapasse pela lateral das fibras e é mostrada uma avaliação comparativa de desempenho de distribuição de luz de cada uma das modificações feitas. Os resultados mostram a capacidade de o sistema rastrear o sol, a distribuição da luz por cada luminária, o espectro da luz fornecido pelo sistema e a quantidade de luz que o sistema é capaz de fornecer. O sistema fornece 1.850 lúmens em um feixe de 120 fibras ópticas plásticas de 7 metros de comprimento

Nanobiossensor a fibra óptica revestido com filme fino de ouro para detecção da bactéria Escherichia coli

Escherichia coli (E. coli) is a bacterial type that inhabits the intestinal tract of humans and animals, therefore, its presence in water and food is used as indicator of fecal contamination. Depending on the species, it can be harmful to health if ingested. The main method for this microorganism detection is the bacterial culture medium that is timeconsuming and requires a laboratory with specialized personnel. Others sophisticated methods are still not fast enough because they require to send samples to the laboratory and have a high cost of analysis. This work presents the development of a fiber-optic sensor coated with gold thin film for E. coli detection in water as a portable, fast response and low-cost alternative to conventional methodologies. The sensor is manufactured in U-shaped plastic optical fiber (POF) and works by intensity modulation principle excited by a monochromatic light. The light absorption is imposed by two effects: bending loss by refraction and Surface Plasmon Resonance (SPR). Bacterial selectivity was obtained by specific antibodies immobilization on the fiber surface. Sensors coated with several thicknesses of gold thin film were tested in order to improve bacteria adhesion and to enable SPR effect. The sensor showed a detection limit of 1,5 x 103 CFU/mL of E. coli bacteria concentration, demonstrating that the technology might be an efficient tool for quality analysis of water and food.A Escherichia coli (E. coli) é uma espécie de bactéria que habita normalmente o trato intestinal de seres humanos e de alguns animais, portanto, sua presença na água ou nos alimentos é um indicador de contaminação fecal. E a depender da espécie, sua ingestão pode ser prejudicial à saúde. O principal método para a detecção deste microrganismo consiste no uso do meio de cultura bacteriológica que consome tempo e necessita de laboratório com pessoal especializado. Outros métodos mais sofisticados, não são rápidos o suficiente porque requerem o envio de amostras ao laboratório e possuem custo elevado. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sensor a fibra óptica revestido com filme fino de ouro para a detecção da bactéria E. coli na água, como uma alternativa portátil, de resposta rápida e baixo custo às metodologias convencionais. O sensor é fabricado em fibra óptica plástica (POF) em forma de “U” e funciona pelo princípio de modulação de intensidade de luz monocromática por absorção imposta por dois efeitos: perda de luz na curva e Ressonância Plasmônica de Superfície (SPR). A seletividade à bactéria é conferida através da imobilização de anticorpos específicos na superfície da fibra. Foram testadas diversas espessuras do filme de ouro, que tem como objetivo melhorar a adesão da bactéria e permitir o efeito de SPR. O sensor apresentou um limite de detecção de bactérias de 1,5 x 103 UFC/mL, demonstrando que esta tecnologia pode ser uma eficiente ferramenta para análise de rotina da potabilidade e balneabilidade da água e da qualidade dos alimentos