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Tecnologias
Condutor de fibra ótica

Fibra ótica Transmissão de dados de alta velocidade

A transmissão de dados ótica através de fibra ótica oferece inúmeras vantagens. Ela permite elevadas taxas de dados de até 40 GBit/s em trajetos de vários quilómetros, não influencia cabos instalados nas proximidades e, ao mesmo tempo, não é sensível a interferências eletromagnéticas. Os diferentes tipos de fibra (POF, PCF, GOF) e categorias de fibra OM1 a OM5, bem como OS2, tornam possíveis conceitos de cablagem feitos à medida de requisitos específicos.

Vantagens

Cabos e fios de fibra ótica até 90 % mais finos em comparação com os cabos de cobre
Não são necessários conceitos de blindagem devido à transmissão sem metal
Baixa utilização de material para a cablagem passiva
Transmissão de múltiplos sinais em diferentes comprimentos de onda através da mesma fibra ótica graças a grandes larguras de banda de transmissão

Tablet com White Paper sobre o tema dos condutores de fibra ótica

White Paper sobre a tecnologia da fibra ótica

Transmissão segura e fiável de dados a alta velocidade através de condutores de fibra ótica: esta tecnologia transmite dados sob a forma de luz ao longo de grandes percursos. Leia no nosso White Paper quais as vantagens que isto traz. Saiba mais sobre os diferentes tipos de cabos e fibras e para que aplicações a tecnologia é adequada.

Fazer o download do White Paper sobre fibra ótica

Princípio da transmissão de dados ótica

O princípio da transmissão por fibra ótica

Os condutores de fibra ótica (em inglês: Fiber Optics (FO)) transmitem dados na forma de luz ao longo de grandes percursos. Para isso, os sinais elétricos no transmissor são convertidos em sinais óticos e enviados para o recetor através de fibras de plástico ou vidro. Aí, os sinais de luz transmitidos voltam a ser convertidos em sinais elétricos, avaliados e processados.

Os cabos e fios são até 90 % mais leves e mais finos do que cabos de cobre, permitindo assim trajetos de transmissão mais longos e taxas de dados de até 40 GBit/s ou mais. Ao mesmo tempo, não são necessários quaisquer conceitos de blindagem complexos, visto que a transmissão sem metal significa que há uma insensibilidade absoluta a interferências EMC e de descarga eletrostática.

A aplicação de material e os respetivos custos para a cablagem passiva são geralmente inferiores em comparação com uma cablagem em cobre. Além disso, grandes larguras de banda de transmissão com elevada densidade de sinal tornam possível a transmissão de vários sinais em diferentes comprimentos de onda através da mesma fibra ótica (multiplexação).

A cablagem de fibra de vidro otimiza a transmissão de dados no centro de processamento de dados

Fibra ótica em aplicação

Sejam distâncias curtas, médias ou longas, com velocidades inferiores a 100 Mbps ou de até 40 GBit/s, dentro de estruturas de bus ou Ethernet: para praticamente todos os requisitos na automatização industrial e semi-industrial existe um cabo adequado para a transmissão de dados por fibra. Mesmo quando utilizados sob condições adversas, por exemplo, em parques eólicos, os condutores de fibra ótica cumprem as suas tarefas de forma fiável.

As áreas de aplicação vão, por isso, da tecnologia de veículos e cablagem industrial até às redes de longa distância, passando pelas Local Area Networks (LAN) em centros de dados. Um fator decisivo para a cablagem é a seleção do tipo e categoria de fibra correto.

A fibra adequada para cada aplicação Cada tipo de fibra representa uma área de aplicação própria. Quanto menor for o diâmetro exterior da fibra, mais delicadamente se comporta a fibra durante a confeção. Os diâmetros mais pequenos do núcleo de fibra permitem taxas de dados e distâncias mais elevadas. Clique nos pontos turquesa para mais informações.

Mapa de imagem interativo: Diâmetro do núcleo da fibra e do revestimento em condutores de fibra ótica

Fibra ótica polimérica POF para trajetos de transmissão curtos de até 70 m e 100 Mbps

Em cabos POF (fibra ótica polimérica), tanto o núcleo como o revestimento (cladding) são de plástico. O diâmetro típico do núcleo situa-se nos 980 µm e o diâmetro do revestimento é de 1000 µm. Com trajetos de transmissão curtos de até 70 m e taxas e dados de, no máximo, 100 Mbps, dependendo dos componentes ativos, são utilizados cabos POF para a cablagem na tecnologia automóvel ou para a cablagem industrial. Graças à robustez e dimensão da fibra, esta é fácil de montar no campo. Devido à elevada atenuação e dispersão, este tipo de fibra não é adequado para grandes distâncias e grandes taxas de dados.

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

A PCF (Polymer Clad Fiber) é uma fibra ótica em vidro com revestimento de plástico. Os cabos, conhecidos por diferentes denominações como PCS (Polymer Clad Silica), HCS (Hard-clad silica) e HPCF (Hard Polymer Clad Fiber), são robustos e podem ser montados facilmente. As fibras PCF com um diâmetro do núcleo típico de 200 µm e um diâmetro do revestimento de 230 µm são encontradas frequentemente na cablagem industrial, com comprimentos médios de até 300 m e taxas de dados geralmente ≤100 Mbps. Outras áreas de aplicação são a indústria automóvel, de sensores e tecnologia médica.

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

Na GOF multimodo (Glass Optical Fiber), a fibra de vidro tem um núcleo em vidro de sílica e é envolvida por uma camada de vidro refletor. Nos cabos multimodo, o diâmetro do núcleo é de 50 µm ou 62,5 µm. O diâmetro maior permite acoplar mais energia luminosa no início da fibra. Ao mesmo tempo, ocorre, no entanto, uma maior atenuação ao longo do comprimento da fibra. Por isso, as fibras multimodo são utilizadas principalmente em Local Area Networks (LANs) e centros de dados, nos quais podem atingir trajetos de transmissão de até 550 m com 10 GBit/s.

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

As fibras GOF monomodo (Glass Optical Fiber) têm um diâmetro significativamente mais pequeno de aprox. 8 µm. Na fibra monomodo, faz-se a distinção entre os conceitos "diâmetro do núcleo" e "diâmetro do campo de modo". O diâmetro do campo de modo depende do comprimento de onda. Quanto maior o comprimento de onda, maior será o diâmetro do campo de modo. Visto que, na fibra, é transferido apenas um modo de luz, é possível acumular e transferir muita energia na fibra. O coeficiente de atenuação da fibra é muito reduzido na área da transmissão. A reduzida atenuação e a reduzida dispersão constituem as condições ideais para aplicar as fibras monomodo para distâncias de até 50 km e taxas de dados de até 40 GBit/s.

As categorias de fibras OM1, OM2, OM3, OM4 para fibras multimodo e OS1 e OS2 para fibras monomodo são definidas a nível internacional conforme a ISO/IEC 11801. Estas normas indicam que larguras de banda de transferência e que valores de atenuação são apresentados por uma fibra. Devido às larguras de banda de transferência cada vez maiores, cresce também o número de categorias futuras, p. ex., OM5 para taxas de transferência de até 400 GBit/s.

Perdas nas fibras óticas

A atenuação é uma perda de intensidade da luz, a qual ocorre durante o transporte da luz do transmissor para o recetor. O objetivo é transportar a energia luminosa até ao recetor com a menor atenuação possível. Faz-se a distinção entre a atenuação que ocorre concretamente num local e a atenuação relativa ao comprimento, o coeficiente de atenuação. O coeficiente de atenuação refere-se a um comprimento de 1 km para condutores de fibra ótica.

Perdas de inserção e acoplamento

Perdas por inserção e acoplamento podem ocorrer durante o acoplamento da luz na fibra, tanto a partir do transmissor como durante a ligação através de uniões de encaixe e torção no percurso e no recetor. São várias as causas para este tipo de perda. Muito frequentemente trata-se de sujidade na superfície dos conectores.

O acoplamento de diferentes diâmetros de núcleo num link provoca perdas. As uniões de torção realizadas por torções de fusão apresentam uma reduzida atenuação e situam-se abaixo de 0,1 dB. Desvios angulares, longitudinais e transversais das extremidades das fibras também podem provocar atenuações. Riscos e ruturas nas superfícies não só causam um aumento da atenuação como também podem causar danos no lado oposto da superfície frontal acoplada. Também erros de montagem, como, p. ex., um entalhe na fibra de vidro a partir do exterior, provocado durante a montagem, podem provocar uma atenuação ou, inclusivamente, uma posterior rutura.

Perdas de flexão

Nas fichas técnicas são indicados os raios de curvatura mínimos para condutores de fibra ótica. Se esses valores não forem alcançados, verificam-se perdas e a atenuação aumenta em conformidade. Parte da luz escapa do núcleo. Há algum tempo, foram desenvolvidas fibras GOF para a área multimodo e monomodo, que podem ser dobradas com muita força. Com essas fibras mais resistentes à flexão, é possível criar raios de curvatura inferiores a 10 mm a longo prazo. As fibras são especificadas a nível internacional nas respetivas normas da série IEC 60793-x e ITU-Tx. A vantagem é a instalação em edifícios, apartamentos e ambientes industriais em caso de difíceis condições de instalação.

Perdas devidas à produção

O material para o fabrico da fibra ótica e o processo de produção podem ser influenciados pela atenuação. As causas podem ser específicas do material ou ter origem, p. ex., em impurezas. As fibras de vidro são produzidas de forma a serem otimizadas para determinadas faixas de comprimento de onda. Nestas faixas de comprimento de onda, a atenuação é tão baixa quanto possível. Os coeficientes de atenuação válidos para estes comprimentos de onda são indicados nas fichas técnicas. Os condutores de fibra ótica devem ser operados nessas faixas.

Deformação do sinal durante o tempo de execução do transmissor para o recetor

Consequências da dispersão

As taxas de dados e as larguras de banda de transmissão dos condutores de fibra ótica também são limitadas pela dispersão. Uma dispersão é a deformação de um sinal. O sinal perde intensidade durante o tempo de execução do transmissor para o recetor. Os flancos continuam sempre a cair. Se dois sinais convergirem, o recetor deixa de conseguir reconhecer se se trata de um ou dois sinais.

Isto pode provocar erros na transmissão. Quanto maior for a largura de banda da transmissão e quanto mais longo o link, mais importante é o foco numa dispersão reduzida. Este é um fator decisivo para uma qualidade de transmissão fiável e livre de erros, especialmente em trajetos monomodo longos.

Portfólio de condutores de fibra ótica da Phoenix Contact

Vasta gama de produtos para a cablagem de fibra ótica

Produtos para a cablagem à base de fibra ótica

A Phoenix Contact disponibiliza-lhe um amplo portfólio de produtos para a cablagem de fibra ótica, assim como de conectores de dados de fibra ótica. A par de uma abrangente seleção de cabos e da tecnologia de ligação adequada, a gama é complementada por ligações de equipamento, painéis de distribuição, acoplamentos e distribuidores para calhas metálicas.

• Taxas de transmissão de até 40 GBit/s
• Soluções de IP20, IP65/67 e IP68
• Para todos os tipos de fibra convencionais
• Para as interfaces convencionais
• Máxima segurança contra interferências EMC e descarga eletrostática

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Outros produtos para a cablagem de fibra ótica

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Conector do sistema de cablagem de fibra ótica M17 MPO

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E-paper Conectores de dados

O nosso portfólio de fibras óticas entre os conectores de dados

Gostaria de navegar pela nossa gama de fibra ótica? - O E-paper sobre conectores de dados fornece-lhe também um resumo das ligações de fibra ótica.

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