Fibra ottica Trasmissione dati high-speed

La trasmissione ottica dei dati tramite fibra ottica (FO) offre numerosi vantaggi. Permette elevate velocità di trasmissione dati fino a 40 GBit/s su distanze di molti chilometri, non influisce sui cavi adiacenti e, allo stesso tempo, è resistente alle influenze elettromagnetiche. I diversi tipi di fibra (POF, PCF, GOF) e le categorie di fibra da OM1 a OM5 e OS2 consentono di realizzare soluzioni di cablaggio su misura per esigenze specifiche.

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Tecnologie
Fibra ottica

Vantaggi

Cavi e fili in fibra ottica fino al 90% più sottili rispetto ai cavi in rame
Grazie alla trasmissione senza metallo non sono necessarie schermature
Basso utilizzo di materiale per il cablaggio passivo
Trasmissione di più segnali in lunghezze d'onda diverse sulla stessa fibra ottica grazie a grandi larghezze di banda di trasmissione

Principio della trasmissione dati ottica

Il principio della trasmissione in fibra ottica

Le fibre ottiche (Fiber Optics (FO)) trasmettono dati su lunghe distanze sotto forma di impulsi di luce. A tal fine, i segnali elettrici sul trasmettitore vengono riconvertiti in segnali ottici e inviati al ricevitore attraverso fibre di plastica o di vetro. Qui i segnali luminosi trasmessi vengono riconvertiti in segnali elettrici, valutati e ulteriormente elaborati.

I cavi e fili sono fino al 90% più leggeri e più sottili dei cavi di rame e consentono distanze di trasmissione più lunghe e velocità di trasmissione dati fino a 40 GBit/s o superiori. Allo stesso tempo, non è necessaria nessuna schermatura complessa, perché la trasmissione priva di metallo è assolutamente resistente alle interferenze EMC ed ESD.

I materiali utilizzati e i costi associati al cablaggio passivo solitamente sono inferiori rispetto al cablaggio in rame. Inoltre, le grandi larghezze di banda di trasmissione con alta densità di segnale consentono la trasmissione di più segnali in diverse lunghezze d'onda attraverso la stessa fibra ottica (multiplexing).

Il cablaggio a fibra ottica ottimizza la trasmissione dati nel centro di elaborazione dati

La fibra ottica nella pratica

Su brevi, medie o lunghe distanze, a velocità inferiori a 100 MBit/s o fino a 40 GBit/s, all'interno di strutture bus o Ethernet: un cavo adatto ad ogni esigenza per la trasmissione dati tramite fibra nell'automazione industriale e semi-industriale. La fibra ottica svolge il suo compito in modo affidabile anche in caso di utilizzo in condizioni difficili, come ad esempio nei parchi eolici.

I campi d'impiego vanno quindi dall'uso nell'ingegneria automobilistica e nel cablaggio industriale alle Local Area Network (LAN) nei centri di elaborazione dati, fino alle reti ad ampio raggio. Decisiva per il cablaggio è la selezione della giusta tipologia e della giusta categoria di fibra.

La fibra adatta a ogni impiego Ogni tipo di fibra ha un proprio campo d'impiego. Più piccolo è il diametro esterno della fibra, più critico è il comportamento della fibra durante il confezionamento. I diametri più piccoli del nucleo della fibra consentono velocità e distanze maggiori. Per ulteriori informazioni, fare clic sui punti turchesi.

Image Map interattiva: diametro del nucleo della fibra e del rivestimento con fibra ottica

POF per distanze di trasmissione brevi fino a 70 m e fino a 100 MBit/s

Nei cavi POF (Polymer Optical Fiber), sia il nucleo che il rivestimento (cladding) sono realizzati in plastica. Il diametro tipico del nucleo è di 980 µm, mentre il diametro del rivestimento è di 1.000 µm. Con brevi distanze di trasmissione fino a 70 m e velocità di trasmissione dati fino a un massimo di 100 MBit/s, a seconda dei componenti attivi, i cavi POF sono utilizzati per il cablaggio nell'ingegneria automobilistica o per il cablaggio industriale. La robustezza e le dimensioni della fibra ne semplificano il confezionamento sul campo. A causa dell'elevata attenuazione e dispersione, questo tipo di fibra non è adatto a velocità di trasmissione e distanze di dati elevate.

PCF per distanze di trasmissione medie fino a 500 m e fino a 1 GBit/s

Le PCF (Polymer Clad Fiber) sono fibre ottiche di vetro rivestite di plastica. I cavi, conosciuti sotto vari nomi come PCS (Polymer Clad Silica), HCS (Hard-clad silica) e HPCF (Hard Polymer Clad Fiber), sono robusti e facili da confezionare. Le fibre PCF con un diametro del nucleo standard di 200 µm e un diametro di rivestimento di 230 µm si trovano comunemente nel cablaggio industriale per lunghezze medie fino a 300 m e velocità di trasmissione dati in genere ≤100 MBit/s. Altri campi d'impiego includono il settore automotive, la tecnologia dei sensori e la tecnologia medicale.

GOF multimodale per elevate distanze di trasmissione fino a 550 m con 10 GBit/s

Nella GOF multimodale (Glass Optical Fiber) la fibra di vetro ha un nucleo di vetro di quarzo ed è circondata da uno strato di rivestimento di vetro riflettente. I cavi multimodali hanno un diametro del nucleo di 50 µm o 62,5 µm. Il diametro maggiore consente di accoppiare più energia luminosa all'inizio della fibra. Allo stesso tempo, però, si ha un'attenuazione maggiore sulla lunghezza della fibra. Le fibre multimodali sono quindi principalmente utilizzate nelle Local Area Network (LAN) e nei centri di elaborazione dati, dove possono raggiungere distanze di trasmissione fino a 550 m a 10 GBit/s.

GOF monomodale per elevate distanze di trasmissione fino a 50 km a 40 GBit/s

Le fibre GOF monomodali (Glass Optical Fiber) hanno un diametro del nucleo significativamente più piccolo di circa 8 µm. Nel caso delle fibre monomodali, si fa distinzione tra i termini diametro del nucleo e diametro del campo modale. Il diametro del campo modale dipende dalla lunghezza d'onda. Maggiore è la lunghezza d'onda, maggiore è il diametro del campo modale. Poiché la fibra ammette un solo modo di propagazione della luce, nella fibra può essere iniettata e trasmessa una grande quantità di potenza. Il coefficiente di attenuazione della fibra è molto basso nella gamma di trasmissione. La bassa attenuazione e la bassa dispersione sono i prerequisiti ideali per utilizzare le fibre monomodali per distanze fino a 50 km e velocità di trasmissione dati fino a 40 GBit/s.

Le categorie di fibre OM1, OM2, OM3, OM4 per le fibre multimodali e OS1 e OS2 per le fibre monomodali sono definite a livello internazionale secondo la norma ISO/IEC 11801. Indicano le larghezze di banda di trasmissione e i valori di attenuazione di una fibra. A causa delle sempre maggiori larghezze di banda di trasmissione, anche il numero di categorie future cresce, come ad esempio OM5 per velocità di trasmissione dati fino a 400 GBit/s.

Perdite nelle fibre ottiche

L'attenuazione è una perdita di intensità della luce, che si verifica quando la luce viene trasportata dal trasmettitore al ricevitore. L'obiettivo è quello di trasportare l'energia luminosa al ricevitore con la minore attenuazione possibile. Si fa distinzione tra l'attenuazione che si verifica specificamente in un luogo e l'attenuazione legata alla lunghezza, il coefficiente di attenuazione. Il coefficiente di attenuazione per le fibre ottiche si riferisce a una lunghezza di 1 km.

Perdite di inserzione e di accoppiamento

Perdite di inserzione e di accoppiamento possono verificarsi durante l'accoppiamento della luce nella fibra: sia dal trasmettitore, sia lungo il percorso tramite connessione a innesto e giunzione, sia sul ricevitore. Le cause di questo tipo di perdita sono molteplici. Molto spesso si tratta di contaminazioni sulle superfici frontali dei connettori.

L'accoppiamento di diversi diametri del nucleo in un unico collegamento causa delle perdite. Le connessioni di giunzione realizzate con la giunzione di fusione hanno un'attenuazione molto bassa e presentano un valore inferiore a 0,1 dB. Anche gli spostamenti longitudinali, trasversali e angolari delle estremità delle fibre possono causare attenuazioni. Graffi e scheggiature sulle superfici frontali non solo causano un aumento dell'attenuazione, ma possono anche danneggiare la superficie frontale opposta accoppiata. Anche errori di montaggio, come ad esempio una tacca all'esterno della fibra di vetro durante l'assemblaggio, possono causare un'attenuazione o addirittura una successiva rottura.

Perdite di curvatura

I raggi di curvatura minimi per la fibra ottica sono specificati nelle schede tecniche. Se i valori minimi non vengono raggiunti, si verificano delle perdite e di conseguenza aumenta l'attenuazione. Una parte della luce fuoriesce dal nucleo. Diversi anni fa sono state sviluppate fibre GOF per i campi multimodali e monomodali che possono essere curvate con angoli molto piccoli. Con queste fibre, maggiormente resistenti alla flessione, si possono ottenere a lungo termine raggi di curvatura inferiori a 10 mm. Le fibre sono specificate a livello internazionale nelle norme corrispondenti della serie IEC 60793-x e ITU-Tx. Il vantaggio è l'installazione in condizioni difficoltose in edifici, unità residenziali e ambienti industriali.

Perdite dovute alla produzione

Il materiale usato per la produzione della fibra ottica e il processo di produzione stesso possono causare attenuazioni. Le cause possono risiedere nel materiale o essere, ad esempio, il risultato di impurità. Le fibre di vetro sono prodotte in modo tale da essere ottimizzate per specifiche gamme di lunghezza d'onda. In queste gamme di lunghezza d'onda l'attenuazione è la più bassa possibile. I coefficienti di attenuazione applicabili a queste lunghezze d'onda sono indicati nelle schede tecniche. In questi campi dovrebbe essere utilizzata la fibra ottica.

Deformazione del segnale durante il runtime dal trasmettitore al ricevitore

Effetti della dispersione

Le velocità di trasmissione dati e le larghezze di banda di trasmissione delle fibre ottiche sono limitate anche dalla dispersione. La dispersione è la deformazione di un segnale. Il segnale perde potenza durante il runtime dal trasmettitore al ricevitore e i fianchi cadono sempre più. Se due segnali convergono in successione, il ricevitore non è più in grado di riconoscere se si tratta di uno o due segnali.

Questo causa errori nella trasmissione. Più elevata è la larghezza di banda di trasmissione e maggiore è la lunghezza del collegamento, tanto più è importante tenere bassa la dispersione. Specialmente per lunghi tratti monomodali, questo è un fattore decisivo per una qualità di trasmissione affidabile e senza errori.

La gamma di prodotti in fibra ottica di Phoenix Contact

Ampia gamma di prodotti per il cablaggio in fibra ottica

Prodotti per il cablaggio dati basato su fibra ottica

Phoenix Contact offre un'ampia gamma di prodotti per il cablaggio in fibra ottica e connettori dati a fibra ottica. Oltre a una selezione completa di cavi e alla tecnologia di connessione appropriata, completano la gamma le connessioni di dispositivi, i patch panel, gli accoppiamenti e i distributori per le guide DIN.

• Velocità di trasmissione fino a 40 GBit/s
• Soluzioni IP20, IP65/67 e IP68
• Per tutti i comuni tipi di fibra
• Per tutte le più comuni interfacce
• Massima sicurezza contro le interferenze EMC ed ESD

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Ulteriori prodotti per il cablaggio in FO

Scatole di giunzione per FO

Soluzioni compatte per il montaggio su guida DIN e su rack.

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Cavi patch in FO, utensili e accessori

Utensili, accessori e cavi in fibra ottica al metro per il cablaggio in campo.

Vai all'elenco prodotti di cavi patch in FO, utensili e accessori

Connettori M17 MPO

Soluzione Plug and Play per ambienti difficili.

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Transceiver fibra ottica

Per una trasmissione dati tramite fibra ottica all'avanguardia.

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Particolarmente adatte a questi settori

Le fibre ottiche consentono numerose applicazioni nei seguenti campi:

La moderna tecnologia di connessione pone le basi per un'automazione di edifici intelligente

Connessioni di dispositivi smart nell'automazione di edifici

Gli edifici intelligenti cambiano anche la connessione di dispositivi: le applicazioni vengono collegate in rete in modo decentralizzato. Affinché l'automazione di edifici abbia successo, sono necessarie connessioni di dispositivi standardizzate e allo stesso tempo scalabili.

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Un produttore di dispositivi mentre sceglie la tecnologia di connessione per la sua applicazione

Produttori di dispositivi

Le soluzioni di connessione diventano sempre più compatte e robuste. La moderna tecnologia di connessione di Phoenix Contact per l'industria e le infrastrutture offre ai produttori di dispositivi un elevato grado di libertà nella progettazione e nello sviluppo delle loro applicazioni.

Soluzioni per produttori di dispositivi

E-paper Connettori dati

La nostra gamma di fibre ottiche tra i connettori dati

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