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Tecnologias
Condutor de fibra óptica

Condutores de fibra óptica Transmissão de dados de alta velocidade: a transmissão óptica de dados através de condutores de fibra óptica (LWL) oferece inúmeras vantagens. Isto permite elevadas taxas de transmissão de dados de até 40 GBit/s em trajetos de muitos quilômetros, não influencia os condutores instalados de forma adjacente e, ao mesmo tempo, é imune a influências eletromagnéticas. Os diferentes tipos de fibra (POF, PCF, GOF) e as categorias de fibra OM1 a OM5, bem como OS2, possibilitam conceitos de cabeamento adaptados a demandas específicas.

Vantagens

Cabos e condutores de fibra óptica até 90 % mais finos em comparação com cabos de cobre
Não são necessários conceitos de blindagem devido à transmissão livre de metal
Baixo uso de material para o cabeamento passivo
Transmissão de vários sinais com diferentes comprimentos de onda através do mesmo condutor de fibra óptica, graças a grandes larguras de banda de transmissão

Tablet com White Paper sobre o tema de condutores de fibra óptica

White Paper sobre tecnologia de fibra óptica

Transmissão segura e confiável de dados em alta velocidade por meio de condutores de fibra óptica: essa tecnologia transmite dados na forma de luz por longas distâncias. Leia nosso White Paper para descobrir as vantagens que isso traz. Se informe sobre os diferentes tipos de cabos e fibras e para quais aplicações a tecnologia é adequada.

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Princípio da transmissão óptica de dados

O princípio da transmissão por condutor de fibra óptica

Os condutores de fibra óptica (Fiber Optics (FO)) transmitem dados em forma de luz em trajetos longos. Para esse efeito, os sinais elétricos no emissor são convertidos em sinais ópticos e enviados através de fibras de plástico ou de vidro até o receptor. Aí, os sinais de luz transmitidos são de novo convertidos em sinais elétricos, avaliados e processados.

Os cabos e condutores são até 90 % mais leves e finos do que os cabos de cobre e, mesmo assim, permitem maiores trajetos de transmissão e taxas de transmissão de dados de até 40 GBit/s ou mais. Ao mesmo tempo, não são necessários conceitos de blindagem complexos, uma vez que devido à transmissão livre de metal existe uma imunidade absoluta a interferências EMC e ESD.

O uso de material e os custos associados para o cabeamento passivo são geralmente menores em comparação com um cabeamento de cobre. Além disso, as grandes larguras de banda de transmissão com uma alta densidade de sinal permitem transmitir através do mesmo condutor de fibra óptica vários sinais com diferentes comprimentos de onda (multiplexação).

O cabeamento de fibra de vidro otimiza a transmissão de dados no centro de processamento de dados

Condutores de fibra óptica na aplicação

Não importa se em distâncias curtas, médias ou longas, com velocidades inferiores a 100 MBit/s ou até 40 GBit/s ou em estruturas de bus ou Ethernet: para, praticamente, qualquer demanda da automação industrial ou semi-industrial, está disponível um cabo adequado para a transmissão de dados via fibra. Mesmo em uma utilização em ambientes adversos como, p. ex., em parques eólicos, os condutores de fibra óptica cumprem sua tarefa de forma confiável.

Por isso, as áreas de aplicação vão desde a utilização na tecnologia automotiva e no cabeamento industrial, passando por Local Area Networks (LAN) em centros de dados, até redes de grande extensão. O elemento decisivo para o cabeamento é a escolha do tipo e da categoria certa da fibra.

A fibra adequada para cada aplicação Cada tipo de fibra representa uma área de aplicação própria. Quanto menor for o diâmetro externo da fibra, mais delicado será o comportamento da fibra durante a montagem. Os diâmetros menores do núcleo da fibra permitem maiores taxas de dados e distâncias. Clique nos pontos turquesa para obter mais informações.

Mapa de imagem interativo: Diâmetro do núcleo da fibra e do material em condutores de fibra óptica

POF para trajetos de transmissão curtos até 70 m e até 100 MBit/s

Nos cabos POF (Polymer Optical Fiber), tanto o núcleo como o revestimento (Cladding) são de plástico. O diâmetro do núcleo típico é de 980 µm e o núcleo do material é de 1.000 µm. Com curtos trajetos de transmissão até de 70 m e taxas de transmissão de dados até um máximo de 100 MBit/s, dependendo do componente ativo, os cabos POF são usados para o cabeamento na tecnologia automotiva e no cabeamento industrial. Graças à sua robustez e seu tamanho, a fibra é fácil de montar no campo. Devido à alta atenuação e dispersão, este tipo de fibra não é adequado para grandes taxas de transmissão de dados e distâncias.

PCF para trajetos de transmissão médios até 500 m e até 1 GBit/s

PCF (Polymer Clad Fiber) é um condutor de fibra óptica em vidro com revestimento de plástico. Os cabos, conhecidos por diferentes designações como PCS (Polymer Clad Silica), HCS (Hard-clad silica) e HPCF (Hard Polymer Clad Fiber), são robustos e fáceis de montar. As fibras PCF com um diâmetro do núcleo típico de 200 µm e um núcleo do material de 230 µm podem ser frequentemente encontradas no cabeamento industrial com comprimentos médios de 300 m e taxas de transmissão de dados na maioria dos casos ≤100 MBit/s. Outras áreas de aplicação são a indústria automotiva, os sistemas de sensores e a tecnologia médica.

GOF multimodo para trajetos de transmissão longos até 550 m com 10 GBit/s

No GOF (Glass Optical Fiber) multimodo, a fibra de vidro possui um núcleo de vidro de sílica envolvido por uma camada de revestimento de vidro refletor. Os cabos multimodo têm um diâmetro do núcleo de 50 µm ou 62,5 µm. O maior diâmetro permite o acoplamento de mais energia de luz no início da fibra. Em simultâneo é criada uma maior atenuação ao longo da fibra. Por isso, a principal aplicação das fibras multimodo é em Local Area Networks (LANs) e em centros de processamento, podendo alcançar trajetos de transmissão de até 550 m com 10 GBit/s.

GOF monomodo para trajetos de transmissão longos até 50 km e até 40 GBit/s

As fibras GOF monomodo (Glass Optical Fiber) possuem um diâmetro do núcleo consideravelmente menor de cerca de 8 µm. Na fibra monomodo se distingue entre os termos de diâmetro do núcleo e o diâmetro de campo modal. O diâmetro de campo modal depende do comprimento de onda. Quanto maior for o comprimento de onda, maior é o diâmetro de campo modal. Como na fibra apenas é transmitido um modo de luz, é possível alimentar e transmitir muita potência através da fibra. O coeficiente de atenuação da fibra é muito reduzido na faixa de transmissão. A atenuação e dispersão reduzidas constituem os requisitos ideais para utilizar as fibras monomodo em distâncias de até 50 km e com taxas de transmissão de dados de até 40 GBit/s.

As categorias de fibra OM1, OM2, OM3, OM4 para fibras multimodo e OS1 e OS2 para fibras monomodo são determinadas a nível internacional conforme ISO/IEC 11801. Elas indicam as características de uma fibra em termos de larguras de banda de transmissão e valores de atenuação. Com o aumento progressivo das larguras de banda de transmissão, também está crescendo o número de futuras categorias como, p. ex., OM5 para taxas de transmissão de dados de até 400 GBit/s.

Perdas em condutores de fibra óptica

A atenuação se refere a uma perda da intensidade da luz ocorrendo durante o transporte da luz entre o emissor e o receptor. O objetivo consiste em transportar a energia de luz com a menor atenuação possível até o receptor. Se distingue entre a atenuação que ocorre em um local específico e a atenuação relativa à distância, o coeficiente de atenuação. Nos condutores de fibra óptica, o coeficiente de atenuação se refere a uma distância de 1 km.

Perdas de inserção e acoplamento

As perdas de inserção e acoplamento podem ocorrer no acoplamento da luz na fibra, tanto pelo emissor como também na conexão através de conectores e conexões de junção no trecho e no receptor. As causas para estas perdas são variadas. Muito frequentemente se trata de sujeira nas superfícies frontais de conectores.

O acoplamento de diferentes diâmetros do núcleo em um link resulta em perdas. As conexões de junção, efetuadas mediante junções por fusão, possuem uma atenuação muito reduzida inferior a 0,1 dB. Os desvios longitudinais, transversais e angulares das extremidades das fibras também podem resultar em atenuações. Os riscos e erupções nas superfícies frontais provocam não somente um aumento da atenuação como podem causar adicionalmente um dano do lado oposto da superfície frontal acoplada. Também os erros de montagem, como um entalhe efetuado durante a montagem do lado exterior da fibra de vidro, podem resultar em uma atenuação ou mesmo em uma quebra posterior.

Perdas na flexão

Em fichas técnicas estão indicados os raios de flexão mínimos para condutores de fibra óptica. Com um raio inferior ocorrem perdas e a atenuação aumenta respectivamente. Escapa uma parte da luz do núcleo. Há muito tempo foram desenvolvidas fibras GOF para as áreas multimodo e monomodo permitindo flexões muito apertadas. Com estas fibras com uma menor sensibilidade à flexão é possível implementar a longo prazo raios de flexão inferiores a 10 mm. As fibras são especificadas a nível internacional nas respectivas normas da série IEC 60793-x e ITU-Tx. A vantagem é que podem ser instalados em más condições de instalação em edifícios, unidades residenciais e ambientes industriais.

Perdas devido à fabricação

Tanto o material para a fabricação do condutor de fibra óptica como também o processo de fabricação podem resultar em atenuação. As causas podem ser específicas do material ou, p. ex., provocadas por impurezas. As fibras de vidro são fabricadas de modo a serem otimizadas para determinadas faixas de comprimento de onda. Nestas faixas de comprimento de onda a atenuação é a mais reduzida possível. Os coeficientes de atenuação se aplicando a estes comprimentos de onda são respectivamente indicados em fichas técnicas. Os condutores de fibra óptica devem ser operados nestas faixas.

Deformação do sinal durante o tempo de execução do emissor ao receptor

Efeitos da dispersão

Além disso, as taxas de transmissão de dados e as larguras de banda de transmissão de condutores de fibra óptica são limitados pela dispersão. Uma dispersão é a deformação de um sinal. Durante o tempo de execução entre o emissor e o receptor, o sinal perde altura. Os flancos se reduzem ainda mais. Se dois sinais se juntarem sucessivamente, o receptor deixa de ser capaz de detectar se trata-se de um ou dois sinais.

Assim, podem ocorrer erros durante a transmissão. Quanto maior for a largura de banda de transmissão e mais longo for o comprimento do link, mais importante se torna o foco em uma dispersão reduzida. Especialmente em longos trajetos monomodo, isto é um fator decisivo para uma qualidade de transmissão confiável e sem erros.

Portfólio de condutores de fibra óptica da Phoenix Contact

Abrangente portfólio de produtos para o cabeamento de condutor de fibra óptica

Produtos para o cabeamento de dados baseado em condutor de fibra óptica

A Phoenix Contact oferece a você um abrangente portfólio de produtos para o cabeamento de condutores de fibra óptica, bem como de conectores de dados de condutor de fibra óptica. Além de uma abrangente seleção de cabos e da tecnologia de conexão adequada, o programa é completado com conexões de dispositivo, patch panels, acoplamentos e distribuidores para trilhos de fixação.

• Velocidades de transmissão de até 40 GBit/s
• Soluções para IP20, IP65/67 e IP68
• Para todos os tipos de fibra usuais
• Para as interfaces usuais
• Máxima segurança contra influências EMC e ESD

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