Conhecimento

O cabo de fibra óptica transporta dados como luz em vez de eletricidade. Essa única diferença decide onde ela será usada: onde quer que uma rede precise de mais capacidade do que o cobre pode transportar, de mais distância do que o cobre pode alcançar ou de imunidade completa ao ruído elétrico do ambiente por onde passa.

Este guia responde três perguntas em ordem: para que o cabo de fibra óptica é realmente usado, o que ele realmente traz para você (e quanto custa) e como passar de uma aplicação para uma construção de cabo específica sem adivinhar.

Onde o cabo de fibra óptica é usado e por quê

O restante deste artigo expande cada um deles e depois transforma a lógica de seleção em uma sequência que você pode seguir.

Como funciona o cabo de fibra óptica

Um transceptor óptico converte dados elétricos em luz modulada. A fibra guia a luz ao longo de um núcleo de vidro e um transceptor na extremidade a converte de volta. O cabo em si é passivo - e não adiciona ganho, processamento e energia.

Seguem-se duas consequências, e quase todas as aplicações abaixo são uma variação delas. Primeiro, a perda é extremamente baixa:Recomendação-T G.652 da ITUdefine os limites de atenuação para fibra-de modo único padrão, e o G.652.D comercial normalmente funciona em torno de 0,18–0,20 dB/km a 1.550 nm, contra aproximadamente 20 dB por 100 m para par trançado de cobre a 500 MHz. Em segundo lugar, o vidro não conduz, portanto, um cabo totalmente dielétrico não cria nenhum circuito de aterramento, não capta interferência e não pode transportar uma corrente de falha para o seu equipamento.

Vale a pena separar dois termos que são usados ​​de forma intercambiável. A fibra óptica é o guia de ondas-fino de um fio de cabelo. O cabo de fibra óptica é tudo construído em torno dele - tubos de amortecimento, bloqueio-de água, membros de força, armaduras, jaquetas. A fibra decide seu desempenho óptico; o cabo decide se o link sobreviverá à instalação e a vinte anos de intempéries.

Para que é utilizado o cabo de fibra óptica?

As inscrições se enquadram em quatro grupos. Eles não são igualmente exigentes e as decisões sobre cabos dentro deles são muito diferentes.

Grupo 1: Redes de Comunicações Públicas

Redes backbone e metropolitanas.Este é o maior e mais antigo uso de fibra. Rotas-de longa distância transportam tráfego agregado entre cidades e países, onde cada 0,01 dB/km extra se traduz diretamente em menos cabines de amplificadores. Contagens altas de fibras são tão importantes quanto a atenuação: um cabo de fita de 288- ou 576 fibras permite que um duto sirva uma rota inteira, e a emenda por fusão em massa de fitas de 12 fibras reduz o tempo de emenda por fibra em aproximadamente uma ordem de magnitude em comparação com a emenda de fibra única.

Acesso FTTH e FTTB.Numa rede óptica passiva, a fibra vai do escritório central ou nó de acesso através de divisores até um terminal de rede óptica no assinante. O VDSL de cobre não pode fornecer serviço gigabit simétrico nesse alcance; wireless fixo pode, mas não com o mesmo comportamento de contenção em edifícios densos. O risco técnico dominante aqui não é a atenuação - os períodos de acesso são curtos -, mas sim a flexão. Os cabos drop são grampeados em torno das molduras das portas e enrolados dentro de pequenos gabinetes, e é por isso que a fibra insensível à curvatura G.657.A2-substituiu amplamente o padrão G.652 na última gota. Se você estiver especificando esse segmento, as compensações práticas-serão definidas neste guia paraescolhendo um cabo drop FTTH.

Fronthaul, midhaul e backhaul móvel.Os usuários se conectam sem fio; a rede por trás do rádio não. Um único site 5G pode exigir vários links fronthaul 10G ou 25G com latência e orçamentos de tempo reduzidos, e a fibra é o único meio que oferece isso de forma consistente em escala urbana. A escolha do cabo na torre é orientada pela mecânica e não pela óptica: o cabo FTTA é exposto à carga de vento, UV e flexões repetidas na escada de cabos, portanto, o material da capa e o desempenho de tração são mais importantes do que a contagem de fibras. Propósito-construídocabo de fibra óptica 5Gos designs abordam exatamente isso.

Uma advertência honesta: nem todas as estações base são alimentadas por fibra. Onde os custos de abertura de valas são proibitivos ou o local é temporário, o backhaul de ondas-de micro-ondas e milimétricas continua sendo a resposta econômica.

Grupo 2: Infraestrutura de Dados

Data centers e interconexões.Dentro de um rack, o cobre de conexão direta-ainda é mais barato e consome menos energia por alguns metros. No momento em que um link cruza uma linha, o cobre deixa de ser uma opção: 10GBASE-T é limitado a 100 m e não há par trançado-equivalente a um link de 400G. Os alcances relevantes são definidos emIEEE Padrão 802.3, e eles orientam a decisão sobre fibra mais do que qualquer preferência geral - por exemplo,IEEE 802.3cu define 100GBASE-FR1 para pelo menos 2 km e 100GBASE-LR1 para pelo menos 10 km em fibra-monomodo, enquanto as interfaces SR multimodo são especificadas para cerca de 100 m.

A sequência de decisão que importa na prática é executada de trás para frente a partir do transceptor: escolha a velocidade e o alcance, que corrige o PMD, o PMD corrige modo-único ou multimodo, e a contagem de portas corrige se você cabeamento com troncos LC duplex ou MPO/MTP. Errar nessa ordem é o erro de cabeamento de data center mais comum e mais caro - uma planta multimodo instalada para 40G pode não sobreviver a uma atualização de 800G, enquanto o-modo único sobrevive a várias gerações de óptica. Estruturadosoluções de conectividade para data centersgeralmente são especificados em torno desse caminho de atualização, e não na velocidade atual.

Televisão por cabo e IPTV.As redes-coaxiais de fibra híbrida aumentam a fibra a cada ano, deixando as redes coaxiais apenas na queda final. O driver não é a qualidade de vídeo, mas a cascata do amplificador: cada amplificador de RF em um longo percurso coaxial adiciona ruído e um ponto de falha, e a fibra os elimina entre o headend e o nó óptico.

Grupo 3: Infraestrutura Crítica

Utilidades de energia.As subestações são o ambiente eletricamente mais hostil nas redes comerciais. A telemetria de cobre entre subestações apresenta um risco real durante uma falta à terra, quando o aumento do potencial de terra pode aparecer através do cabo. A fibra dielétrica remove totalmente esse caminho, e é por isso que SCADA, teleproteção e links de-redes inteligentes são de fibra quase por padrão.

Duas construções dominam. OPGW substitui o fio terra aéreo, portanto ele deve sobreviver à corrente de curto-circuito que a linha pode impor - esse requisito, e não a contagem de fibras, dimensiona o aço revestido de alumínio-ao redor do tubo. O ADSS fica pendurado abaixo dos condutores de fase sem nenhum mensageiro, e seu fator limitante é o potencial de espaço induzido no ponto de fixação: acima de uma certa intensidade de campo, o arco de banda-seca degrada uma bainha de polietileno padrão e uma capa-resistente ao trilho torna-se obrigatória.Padrão IEEE 1222define o regime de testes elétricos e mecânicos para cabos ADSS, e as concessionárias normalmente especificam diretamente contra ele. Uma breve comparação entre os dois está disponível nesta análise deCabo ADSS versus OPGW.

Transporte.Ferrovias, metrôs, rodovias, túneis e aeroportos compartilham um perfil: equipamentos espalhados por longas distâncias, corrente de tração ou motores próximos e tolerância quase{0}}zero para tempo de inatividade. A fibra resolve a distância e a interferência de uma só vez. O risco de seleção é mecânico, e não óptico. - cabos em calhas de cabos enfrentam roedores, abrasão de lastro e entrada de água, portanto, o tipo de blindagem e o bloqueio de água-geralmente decidem a especificação.

Segurança e vigilância.Câmeras de alta-resolução em um perímetro podem ficar a quilômetros da sala de controle, muito além do limite de cobre da Ethernet e, muitas vezes, nos mesmos postes da energia. A fibra remove ambas as restrições. Observe a única coisa que ela não faz: a fibra dielétrica não transporta energia, portanto, as câmeras remotas ainda precisam de energia local, um cabo híbrido ou uma fonte de alimentação separada.

Grupo 4: Ambientes Especializados

Automação industrial.Uma oficina de soldagem ou uma mina é o pior caso para unidades de frequência - variáveis-de cobre, soldadores e transformadores injetam ruído que nenhuma quantidade de blindagem suprime totalmente, e longas passagens de cobre entre edifícios criam diferenças de potencial de aterramento. Um gatilho típico para a conversão para fibra é uma rede de fábrica de algumas centenas de metros entre salas de produção que mostra perda de pacotes intermitente e irreprodutível, correlacionada com a partida de máquinas pesadas. O cabo tem então que sobreviver ao óleo, aos produtos químicos, à vibração e à abrasão, e é por isso que as especificações industriais muitas vezes terminam com uma construção blindada ou fortemente revestida; as compensações-são comparadas neste guia comescolhendo um cabo de fibra óptica blindado.

Assistência médica.Os hospitais movem arquivos de imagens muito grandes, e o tráfego PACS entre conjuntos de imagens e arquivos é a principal razão pela qual os backbones de fibra aparecem em edifícios médicos. O isolamento elétrico entre edifícios é um benefício secundário, mas real. O desempenho contra incêndio geralmente domina a escolha do cabo aqui, porque os risers e plenums hospitalares estão sujeitos a rigorosos códigos locais de incêndio.

Sistemas submarinos.O tráfego intercontinental funciona por cabo, não por satélite. De acordo comPerguntas frequentes sobre cabos submarinos da TeleGeography, os dados da FCC indicam que os satélites representam uma fração de um por cento da capacidade internacional dos EUA, e a mesma fonte observa que as falhas nos cabos são rotineiras - cerca de 200 por ano em todo o mundo, de acordo com dados do Comitê Internacional de Proteção de Cabos. Os cabos submarinos são uma classe de engenharia diferente: repetidores, condutores de energia, estruturas-resistentes à pressão e blindagem pesada-da costa, projetados tendo em vista tanto a economia de reparo quanto a transmissão.

Quais são os principais benefícios do cabo de fibra óptica - e seus limites?

As vantagens da fibra são reais, mas limitadas. Declarar o limite é o que os torna utilizáveis ​​em uma especificação.

• Capacidade.Um único par de fibras transporta terabits com multiplexação por divisão de{{0}comprimento de onda. O teto é definido pelos transceptores e pelo sistema de linha óptica, não pelo vidro.
• Distância.Links monomodo-passivos de 10 a 80 km são rotineiros; Ethernet de cobre para em 100 m. O alcance é uma função do orçamento do link - atenuação da fibra, perda de emenda e conector e sensibilidade do transceptor juntos.
• Imunidade a interferências e isolamento elétrico.Um cabo-totalmente dielétrico não é afetado pela EMI e não cria nenhum caminho condutor. Este é o único benefício que o cobre não pode alcançar a qualquer preço.
• Tamanho e peso.Um cabo externo de 144 fibras é mais fino do que um punhado de pares de cobre, o que é importante em dutos congestionados e postes carregados.
• Segurança.A exploração de uma fibra requer acesso físico e produz um evento de perda detectável.
• Latência - com uma ressalva.A luz na sílica se propaga a aproximadamente dois{0}}terços de c, cerca de 5 µs por quilômetro. A fibra reduz a latência principalmente ao permitir uma rota mais curta e direta e ao eliminar retransmissões causadas por interferência. A latência-a-de ponta a ponta é dominada pela comutação, protocolo e roteamento, portanto, "fibra tem baixa latência" só é verdade na camada física.

Contra isso, as limitações honestas:

• Maior custo de instalação por link em distâncias curtas, e a emenda requer técnicos treinados e um splicer de fusão.
• O desempenho depende inteiramente dos transceptores - o cabo não pode compensar uma óptica incompatível.
• A sensibilidade à curvatura continua sendo um modo de falha de campo fora da fibra G.657.
• Os reparos precisam de um gabinete de emenda e armazenamento frouxo, não de uma ferramenta de crimpagem.
• A fibra dielétrica não pode fornecer energia. Onde a energia e os dados devem compartilhar uma rota, você precisa de um cabo composto híbrido ou fotoelétrico.

Fibra vs Cobre: ​​Quando o Cobre Ainda Vence

O cobre continua sendo a melhor resposta para links curtos em-rack, na-construção de cabeamento horizontal para mesas e pontos de acesso e em qualquer lugar que o Power over Ethernet esteja fazendo um trabalho real. Também é mais fácil terminar no local com o mínimo de ferramentas. A fibra ganha em largura de banda, distância, imunidade a interferências e isolamento. A escolha decorre da arquitetura e do alcance do sistema, e não de qual meio é teoricamente mais rápido.

Como escolher um cabo de fibra óptica: uma sequência de seis{0}}etapas

A maioria dos guias de seleção lista variáveis. As variáveis ​​estão conectadas e a ordem em que você as resolve é importante - cada etapa restringe a próxima.

1. Defina o sistema de transmissão e o alcance.A taxa de dados, o padrão de interface e o comprimento do link vêm em primeiro lugar, porque definem o orçamento de perdas e todo o resto deve caber dentro dele.
2. Derive o tipo de fibra da etapa 1.Além de algumas centenas de metros, ou onde o link tiver que sobreviver a futuras atualizações de velocidade, modo-único. Multimodo apenas onde o alcance é curto e a economia de custos do transceptor é material. As linhas divisórias práticas são abordadas nesta comparação deFibra-monomodo e multimodo. Adicione fibras sobressalentes aqui, o mais tardar - puxar um segundo cabo custa muito mais do que adicionar fibras ao primeiro.
3. Corrija o método de instalação.Duto, enterramento direto, aéreo,-de riser de construção ou subaquático. Isso decide o membro de resistência, o sistema-de bloqueio de água e a jaqueta antes que qualquer questão ambiental seja feita.
4. Combine a construção do cabo com esse método.Vãos aéreos definem carga de tração, afundamento e carga de gelo/vento. A instalação do duto define a tensão e o diâmetro máximos de tração em relação à capacidade do duto. O enterro direto estabelece resistência ao esmagamento e aos roedores. Onde a rota muda de caráter - externo para interno - você faz a transição em um gabinete de emenda ou especifica um cabo-com classificação interna/externa dupla, e odiferenças entre cabos internos e externosvale a pena verificar antes de assumir que um cabo pode fazer as duas coisas.
5. Aplicar restrições ambientais e regulatórias.Temperatura operacional, UV, produtos químicos, umidade, campos elétricos elevados - e desempenho contra incêndio, que é a única restrição estabelecida por lei e não pela engenharia. Os cabos internos devem ter a classificação de incêndio exigida pela sua jurisdição; na América do Norte, isso significa listagens do Artigo 770 da NEC, como OFNP ou OFNR, e em outros lugares a classificação local equivalente ou IEC.
6. Bloqueie padrões, testes e aceitação.Nomeie os documentos ITU-T, IEC, IEEE ou TIA aplicáveis ​​em vez de listar os órgãos. Defina relatórios de testes de fábrica, comprimentos de tambores, critérios de embalagem e aceitação antes de fazer o pedido e planeje os testes de campo -testes de cabos de fibra ópticaapós a instalação é o que comprova o orçamento do link que você calculou na etapa 1.

Perguntas frequentes

O cabo de fibra óptica é usado apenas para comunicação pela Internet?

Não. É utilizado em transporte móvel, data centers, proteção de sistemas de energia e SCADA, sinalização de transporte, controle industrial, vigilância, redes de imagens médicas, sistemas de radiodifusão e submarinos. Várias delas são aplicações de controle e segurança onde o isolamento elétrico é mais importante do que a largura de banda.

O cabo de fibra óptica transporta eletricidade?

O cabo dielétrico padrão não. Cabos compostos híbridos e fotoelétricos combinam fibras ópticas com condutores metálicos especificamente para fornecer energia e dados em uma rota - comumente para unidades de rádio e câmeras remotas.

A fibra é sempre mais rápida que o cobre?

A fibra oferece capacidade e alcance muito maiores, mas a taxa de transferência obtida é definida pelos transceptores, pelo protocolo e pelo design da rede. Em um link de{2}}rack de 3 m, um cabo DAC de cobre fornece os mesmos 100 G com menor custo e potência.

Até que ponto o cabo de fibra óptica pode percorrer sem amplificação?

Depende do orçamento do link e não apenas do cabo. Interfaces Ethernet-de modo único típicas são especificadas de 2 km a 40 km, e sistemas-de longa distância se estendem muito mais com amplificação. A perda de emenda, a perda do conector e a atenuação da fibra determinam juntas o limite real para uma determinada rota.

Qual é a diferença entre fibra óptica e cabo de fibra óptica?

A fibra óptica é o guia de ondas de vidro. O cabo de fibra óptica é a estrutura protegida completa em torno dele - tubos de amortecimento, bloqueio de água-, membros de força, armaduras e jaquetas. Dois cabos com fibra idêntica podem ter desempenhos mecânicos e ao fogo completamente diferentes.

O mesmo cabo pode ser usado em ambientes internos e externos?

Somente se for especificado para ambos. Os cabos externos muitas vezes não possuem a classificação contra incêndio exigida dentro de um edifício, e muitos cabos internos não possuem desempenho de bloqueio-de água e UV. O cabo interno/externo com classificação dupla- existe precisamente porque a alternativa é um gabinete de emenda em cada entrada do edifício.

Conclusão

O cabo de fibra óptica é usado sempre que a capacidade, a distância ou o isolamento elétrico excedem o que o cobre pode fornecer - que hoje cobre a maior parte da camada de transporte de redes públicas, data centers, redes de energia e sistemas de transporte, enquanto o cobre mantém os últimos metros e tudo o que precisa para transportar energia.

A questão prática é que “fibra” não é uma decisão de produto. O tipo de fibra segue o sistema de transmissão, a construção segue como o cabo é instalado e a capa segue onde ele fica e o que diz o código de incêndio. Resolva-os em ordem e a especificação se escreverá; resolva-os fora de serviço e você terá um cabo que passa nos testes de fábrica e falha em campo.