O que é fibra ótica?
A fibra ótica está enviando sinais de um local para outro na forma de luz modulada guiada através de fibras finas de vidro ou plástico. Estes sinais podem ser analógicos ou digitais e informações de voz, dados ou vídeo. A fibra pode transportar mais informações a distâncias maiores em menos tempo do que qualquer fio de cobre ou método sem fio.
Esta foto da AT & T PR de 1976 mostra o tamanho relativo de um cabo de cobre que pode carregar a mesma quantidade de informação que a fibra óptica única. Hoje, uma única fibra pode transportar milhões de vezes mais dados do que essa fibra.
Atualmente, a fibra ótica é a espinha dorsal de todos os sistemas de comunicação – a Internet, o telefone, incluindo telefones fixos e sem fio, CATV, comunicações metropolitanas, redes inteligentes de serviços públicos etc.
Foto da NASA da Terra da ISS, sobreposta aos cabos submarinos (todas as centenas de linhas vermelhas) que conectam os continentes.
Os links de fibra ótica podem transmitir dados como sinais analógicos ou digitais.
Os sinais analógicos estão variando continuamente os sinais, por exemplo, como um disco de vinil, enquanto os sinais digitais convertem o sinal analógico em dados digitais e o transmitem como pulsos, representando uns e zeros.
E em operação, funciona assim:
Um link de dados de fibra ótica usa um transmissor para converter um sinal de entrada elétrico em um pulso de luz de uma fonte óptica, geralmente um laser.
A maioria dos links de fibra ótica transmite em uma direção em uma fibra e na direção oposta em outra fibra para operação full duplex.
Alguns links usam uma fibra para transmitir em ambas as direções, usando diferentes comprimentos de onda de luz. Fibra para as redes ópticas passivas domésticas (PONs) usam essa técnica.
E uma única fibra pode transportar muitos canais independentes a essa velocidade usando diferentes comprimentos de onda de luz para cada canal, chamado de multiplexação por divisão de comprimento de onda.
As redes de hoje podem transmitir dados a velocidades de mais de 100 gigabits por segundo – cerca de 100.000 vezes mais rápido do que os primeiros links de fibra óptica há quarenta anos.
Para entender as fibras óticas, primeiro você precisa conhecer a linguagem – o “jargão” – aqui está uma lista de termos que você deve saber:
O sistema métrico
- A fibra óptica, como uma tecnologia internacional, utiliza o sistema métrico como a forma padrão de medição.
- Vários dos termos mais comuns:
- Medidor: 3,28 pés, 39,37 polegadas. Comprimentos de cabo de fibra ótica são geralmente expressos em metros ou quilômetros.
- Milímetro: 1/1000 metros. Usado para diâmetro de cabos de fibra óptica e diâmetro de ponteira do conector.
Quilômetro: 1.000 metros / 3.281 pés / 0,62 milhas.
Micron: 1 / 1.000.000 de um metro. 25 microns igual a 0,001 polegada. Este é o termo comum de medição para diâmetros de fibra, a maioria dos quais tem 125 mícrons de diâmetro externo.
Nanômetro: um bilionésimo de um metro. Este termo é comumente usado na indústria de fibra óptica para expressar o comprimento de onda da luz transmitida, por exemplo, 850 ou 1300 nm.
Fibra
Fibra ótica: Fios finos de vidro ou plástico altamente transparentes que guiam a luz.
Núcleo: O centro da fibra onde a luz é transmitida.
Revestimento: A camada óptica externa da fibra que prende a luz no núcleo e a orienta – mesmo através de curvas usando “reflexão interna total”, um fenômeno físico causado pelos diferentes tipos de vidro no núcleo e no revestimento.
Revestimento de buffer ou revestimento de buffer primário: Um revestimento de plástico rígido na parte externa da fibra que protege o vidro contra umidade ou danos físicos. O buffer é o que se retira da fibra para terminação ou emenda.
Modo: Um único “padrão de campo eletromagnético” (pense em um raio de luz) que viaja em fibra.
Fibra multimodo: tem um núcleo maior (quase sempre 50 ou 62,5 mícrons – um mícron equivale a um milionésimo de metro) e é usado com fontes de laser ou LED em comprimentos de onda de 850 e 1300 nm para redes de dados de curta distância e menor velocidade, como LANs . A fibra de índice de passos tem um núcleo de vidro simples e a luz viaja em modos retos, causando dispersão.
A fibra de índice gradual possui um núcleo complexo que compensa a dispersão para maior largura de banda.
Fibra monomodo: tem um núcleo muito menor, apenas cerca de 8-9 microns, por isso só transmite um modo. O monomodo é usado para telefonia (longa distância, metropolitana e fibra para a casa) e CATV com fontes de laser de 1310 a 1550 nm. Pode percorrer distâncias muito longas em velocidades muito altas.
ID de fibra: As fibras são identificadas pelo seu núcleo e diâmetros de revestimento expressos em microns (um milionésimo de metro), por exemplo, fibra multimodo de 50/125 mícrons. A maioria das fibras multimodo e monomodo tem um diâmetro externo de 125 mícrons – cerca de 0,005 a 5 milésimos de polegada – ligeiramente maior que um fio de cabelo humano. Os padrões internacionais também possuem nomes para fibras que apresentam especificações detalhadas que incluem capacidade de largura de banda ou outras características especiais.
Estas são as três fibras mais comuns:
Fibra óptica de plástico (POF): é uma fibra multimodo de núcleo grande (geralmente 1 mm) que pode ser usada para redes de baixa velocidade e baixa. A POF é usada no consumo de HiFi e como parte de um padrão para sistemas de comunicação automotiva chamado MOST More on POF . HCS / PCS são fibras de sílica (vidro) revestidas de plástico usadas para aplicações especiais.
Fibra insensível à dobra (BI): fibra projetada e fabricada para reduzir as perdas causadas por dobras na fibra. É usado em cabos com maior probabilidade de sofrer perdas de tensão, como cabos de instalações e microcabos com fibras densamente compactadas.
Cabo de fibra ótica
Cabo: O cabo fornece proteção à fibra contra tensão durante a instalação e a partir do ambiente, uma vez instalado. Os cabos podem conter apenas de uma a centenas de fibras no interior. Os cabos vêm em três variedades: tampão apertado com um revestimento de plástico espesso nas fibras para proteção, usado principalmente em ambientes fechados, tubos soltos, onde fibras com apenas um revestimento primário são dentro de tubos plásticos e fita, onde as fibras são feitas em fitas para permitir pequenos cabos com o maior número de fibras.
Construção de cabos: aqui estão as partes de um cabo que você verá nas fotos abaixo:
Jacket: O revestimento externo resistente no cabo. Os cabos instalados no interior dos edifícios devem cumprir os códigos de incêndio, utilizando materiais de revestimento especiais.
Membros de força: fibras de aramida (Kevlar é o nome comercial da duPont) usadas para puxar o cabo. O termo também é usado para a haste de fibra de vidro em alguns cabos usados para endurecê-lo para evitar torções.
Armadura: Evita o esmagamento e desencoraja os roedores de danificar o cabo, mastigando-o. Algum cabo chamado blindado também inclui camadas de fios de reforço para uso em ambientes extremos, como os encontrados por cabos submarinos.
Bainha: Um termo usado para a combinação da jaqueta, armadura e quaisquer outros elementos usados para proteger as fibras em um cabo.
Tipos de cabos – cabos externos: os cabos externos são resistentes e a água é bloqueada para resistir a ambientes externos. Eles também têm membros de força para suportar a tensão causada por puxar conduíte ou extensões aéreas. As fibras são revestidas apenas com um diâmetro de 250 mícrons para obter mais fibras em um cabo. As fibras são em tubos ou fitas.
O cabo de tubo solto é o cabo OSP mais comum. Pode ser instalado no subsolo puxado em dutos ou aéreo quando amarrado a um cabo mensageiro.
O cabo blindado é usado quando enterrado diretamente no subsolo sem conduíte ou dutos. A armadura resiste a cargas esmagadoras e ataques de roedores.
O cabo de fita tem fitas ligadas de 12 ou 24 fibras empilhadas diretamente umas sobre as outras. Normalmente, esse é o cabo que tem mais fibras para o menor diâmetro de cabo e é usado com frequência quando são necessárias muitas fibras.
O concorrente para o cabo de fita para o menor tamanho é o de microchips. Esses cabos densamente compactados têm cerca de metade do tamanho dos cabos de tubo frouxos comuns. eles geralmente são instalados, soprando-os em microdutos.
As microconstâncias usam fibras com revestimentos de tampão primário menores em torno de 200 mícrons e fibras insensíveis à curvatura para reduzir os tamanhos dos cabos a cerca de metade do tamanho dos cabos de tubos frouxos comuns. Estes cabos são geralmente destinados a soprar em microdutos.
Instalações (cabos internos): esses cabos normalmente usam fibras que têm um grande diâmetro de 900 micrometros com tampões de plástico macio e macio, extrudados sobre a fibra para torná-la mais robusta e mais fácil de ser terminada.
O simplex e o zipcord são fibras tamponadas apertadas simples cercadas por membros resistentes e cobertas por uma capa de plástico. Como cabos de instalações, o revestimento é classificado como retardador de chama.
O cabo de distribuição é um feixe de fibras compactas apertadas rodeadas por membros de força e um revestimento. É um dos designs mais populares para instalação de instalações.
O cabo breakout é um cabo extra-robusto feito de feixes de cabos simplex dentro de uma jaqueta. É usado frequentemente quando se precisa de cabos quebrados e terminados em muitos pontos separados.
Instalações de instalações de cabos
As instalações externas (OSP) se enquadram em quatro categorias gerais, dependendo do posicionamento do cabo. Cada um requer tipos de cabos escolhidos para a instalação e equipamentos especializados para colocação.
Subterrânea: Cabos colocados no subsolo em conduites enterrados em trincheiras, muitas vezes dentro de condutos internos puxados no conduto. Os dutos também podem ser instalados por perfuração direcional. Os cabos também podem ser soprados em linhas de dutos instalados por valetamento ou aração.
Enterramento Direto: Cabo colocado no subsolo sem eletroduto, colocado em trincheiras ou enterrado no solo.
Antena: Cabo colocado acima do solo em postes de serviço público.
Submarino: cabos colocados debaixo d’água, incluindo aqueles em águas rasas, como lagos ou rios, bem como aqueles usados para travessias marítimas.
O cabo soprado é uma maneira de instalar microchips em dutos subterrâneos, flutuando o cabo em um fluxo de ar em movimento rápido e empurrando o cabo para dentro do duto, mesmo em vários quilômetros.
As instalações de cabos das instalações são internas, tanto terminando cabos OSP e conectando a equipamentos de comunicações ou LANs internas (redes de área local de computadores).
Emenda e Terminação
Conector: Dispositivo não permanente para conectar duas fibras em uma junta não permanente ou conectar fibras ao equipamento. Espera-se que os conectores sejam desconectados ocasionalmente para testes ou reencaminhamento. (Da esquerda: SC, ST e LC são os conectores mais populares. Peças para um conector ST são mostradas abaixo.)
Ponteira: Um tubo no conector que contém uma fibra para alinhamento quando acoplado a outro conector
Emenda: junção permanente entre duas fibras
Emenda Mecânica: Uma emenda onde as fibras são alinhadas criadas por meios mecânicos
Splice Fusion: Uma emenda criada pela soldagem ou fusão de duas fibras juntas
Splicer da fusão: Um instrumento que emende fibras fundindo-as ou soldando-as, tipicamente pelo arco elétrico.
Hardware: Terminations e Splices requerem hardware para proteção e gerenciamento: patch panels, fechamentos de emenda (mostrados abaixo), etc.
Especificações de desempenho de fibra
Termos que você usa quando deseja especificar fibras ou fazer medições de componentes de fibra ótica ou plantas de cabos:
Atenuação: Redução da potência óptica à medida que passa ao longo de uma fibra, geralmente expressa em decibéis (dB). Para fibras, falamos de coeficiente de atenuação ou atenuação por unidade de comprimento, em dB / km. Veja perda óptica
Dispersão: A mudança de direção da luz após atingir pequenas partículas que causam a maioria das perdas nas fibras ópticas e é usada para fazer medições por um OTDR. A outra causa de perda de fibras é a absorção em determinados comprimentos de onda causados pela água residual na fibra.
Dispersão: Expansão de pulso causada por modos em fibra multimodo (dispersão modal), a diferença na velocidade da luz de diferentes comprimentos de onda (CD ou dispersão cromática em fibra multimodo ou monomodo) ou polarização (PMD ou dispersão no modo de polarização em monomodo) que limita a largura de banda da fibra ótica.
Largura de Banda: O intervalo de frequências de sinal ou taxa de bits dentro do qual um componente de fibra óptica, link ou rede operará.
Decibéis (dB): Uma unidade de medida de potência óptica que indica potência relativa. A -10 dB significa uma redução na potência em 10 vezes, -20 dB significa outras 10 vezes ou 100 vezes no total, -30 significa outras 10 vezes ou 1000 vezes no geral e assim por diante.
dB: A potência óptica referencia um nível zero arbitrário, usado para medir a perda
dBm: Potência óptica referenciada a 1 miliwatt, usada para medir a potência óptica de transmissores ou receptores. Veja potência óptica.
Perda Ótica: A quantidade de energia óptica perdida à medida que a luz é transmitida através de fibras, emendas, acopladores, etc., expressa em “dB”.
Potência Óptica: é medida em “dBm”, ou decibéis referenciados a um miliwatt de potência. enquanto a perda é uma leitura relativa, a potência óptica é uma medida absoluta, referenciada aos padrões. Você mede a potência absoluta para testar transmissores ou receptores e poder relativo para testar a perda.
Comprimento de onda: Um termo para a cor da luz, geralmente expresso em nanômetros (nm) ou mícrons (m). A fibra é usada principalmente na região do infravermelho, onde a luz é invisível ao olho humano. A maioria das especificações de fibra (atenuação, dispersão) depende do comprimento de onda.
Ferramentas e equipamentos
Termos que descrevem as ferramentas necessárias para instalação e finalização:
Jacket Slitter ou Stripper: Um cortador para remover a pesada jaqueta externa de cabos
Descascador de Fibra: Um removedor preciso usado para remover o revestimento de proteção da própria fibra para a terminação. Existem três tipos de uso comum, chamados pelos seus nomes comerciais: “Miller Stripper”, “No-Nik” e “Micro Strip”.
Cutelo: Uma ferramenta que “quebra” precisamente a fibra para produzir uma extremidade plana para polimento ou emenda.
Escriba: Uma ferramenta dura e afiada que arranha a fibra para permitir a clivagem manual.
Disco de polimento: para conectores que exigem polimento, o disco mantém o conector no alinhamento adequado ao filme de polimento.
Filme de Polimento: Película de grão fino usada para polir a extremidade da ponteira do conector.
Crimper: Uma ferramenta que crimpa o conector para as fibras de aramida no cabo para adicionar resistência mecânica.
Splicer da fusão: Um instrumento que solda duas fibras em uma junção permanente.
Testando
Termos que descrevem equipamentos de teste de fibra óptica:
Medidor de Potência Óptica: Um instrumento que mede a potência óptica a partir do final de uma fibra
Fonte de Teste: um instrumento que usa um laser ou LED para enviar um sinal ótico para a fibra, para testar a perda da fibra.
Conjunto de Teste de Perda Óptica (OLTS): Um instrumento de medição que inclui tanto um medidor quanto uma fonte usada para medir a perda de inserção de instalações de cabos instaladas ou cabos individuais. Também chamado de fonte de luz e medidor de energia (LSPM).
Cabos de teste de referência: cabos de fibra simples e curtos com conectores nas duas extremidades, usados para testar cabos desconhecidos.
Adaptador de acoplamento: também chamado de bucha de emenda ou acopladores, permite que dois cabos com conectores se encaixem.
Rastreador de fibra: Uma fonte de luz visível (LED ou lanterna) que permite a verificação visual da continuidade e o rastreamento de conexões corretas, como a polaridade do conector duplex
Visual Fault Locator: Uma fonte de luz laser de alta potência que permite testes de continuidade, rastreamento de fibra e localização de falhas perto do final do cabo.
Microscópio de Inspeção: usado para inspecionar a superfície final de um conector para falhas como arranhões, polimento ou sujeira.
Reflectômetro de Domínio de Tempo Óptico (OTDR): Um instrumento que utiliza luz retroespalhada para tirar um instantâneo de uma fibra óptica que pode ser usada para medir o comprimento da fibra, perda de emenda, atenuação de fibra e localização de falta em fibra óptica de uma única extremidade do cabo .
Testadores especializados para caracterização de fibra: Redes de longa distância podem precisar de testes para dispersão cromática (CD) e dispersão no modo de polarização (PMD). Sistemas que usam multiplexação por divisão de comprimento de onda podem precisar de testes para atenuação espectral. Cada fator de desempenho possui um testador especializado para essa especificação.
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