Guida completa ai cavi in fibra ottica

Il cavo in fibra ottica è un tipo avanzato di cavo di rete. Offre prestazioni notevolmente migliorate in termini di larghezza di banda e trasporto dei dati rispetto alle alternative tradizionali con conduttori metallici.

La tecnologia in fibra ottica, o semplicemente fibra, è un efficace sistema di comunicazione via cavo. È affidabile, versatile e ampiamente utilizzato in molte applicazioni e settori.

Il cablaggio in fibra ottica viene utilizzato per trasferire le informazioni tramite impulsi di luce, che passano lungo uno o più tubi di plastica o vetro trasparenti. In alcuni casi possono anche essere centinaia di tubi. Ognuna di queste fibre è poco più larga di un capello medio, ed è normalmente circondata da un ulteriore strato di rivestimento, anch'esso in plastica o vetro, ma costruito a densità diversa rispetto al filo interno principale.

Attorno alle fibre rivestite è anche avvolta una guaina composta da diversi strati di rivestimento isolante. Quest'ultimo di solito comprende un involucro protettivo, noto come tubo tampone, seguito da una guaina esterna finale progettata per proteggere l'intero cavo multifilare.

I cavi ottici si trovano comunemente in una varietà di applicazioni come Internet e banda larga, linee telefoniche, reti e telecomunicazioni. Ulteriori utilizzi dei cablaggi in fibra ottica in casa e sul posto di lavoro includono l'illuminazione e l'arredamento degli interni.

Il cavo in fibra ottica permette anche di risparmiare spazio rispetto al cablaggio tradizionale più ingombrante. Questa capacità lo ha anche reso popolare per molte funzioni di sicurezza e illuminazione nei veicoli. Le tecnologie in fibra ottica sono ampiamente utilizzate anche in molti altri campi professionali in cui la precisione è fondamentale, comprese le applicazioni mediche, ispezioni meccaniche dettagliate e sensori per il monitoraggio e il controllo del flusso di vari tipi di correnti elettriche, suoni e sostanze chimiche.

Internet e reti in fibra ottica

Il cavo Internet in fibra ottica è sempre più diffuso. Ciò è dovuto alla più elevata velocità e larghezza di banda che può fornire rispetto ai segnali Ethernet o Wi-Fi, distribuiti tramite cavi coassiali o di rame, provenienti da centraline poste a livello stradale.

Significa che la rete in fibra è una scelta di gran lunga migliore dove le alte velocità sono vantaggiose o per esigenze di trasferimento dati particolarmente intense. Questo vale anche per le linee telefoniche in fibra ottica.

La larghezza di banda della fibra ottica è solitamente molto superiore a una tipica connessione Ethernet. La fibra è anche sicura da usare in luoghi ad alta tensione e in aree in cui è probabile che i gas infiammabili o altre sostanze chimiche, o le condizioni meteorologiche, siano un fattore di rischio. 

Tali considerazioni possono essere un altro fattore importante nella scelta dei cavi in fibra ottica per avere banda larga, rispetto allo standard Ethernet.

Cavi in fibra ottica per illuminazione

L'illuminazione a LED è un'altra applicazione comune della tecnologia in fibra ottica, in ambienti domestici e commerciali. Le fibre ottiche possono infatti trasmettere i dati in modo pulito e versatile, attraverso un ampio spettro di frequenze. Per tale motivo vengono utilizzate diffusamente in applicazioni di illuminazione decorativa o per accentuare determinati dettagli ambientali o per lampade particolari.

L'illuminazione a LED in fibra ottica utilizza molta meno elettricità rispetto alle lampadine standard, il che la rende sia ecologica che economica.

I cavi per illuminazione in fibra ottica sono sicuri da utilizzare in un'ampia varietà di applicazioni e ambienti, perchè non trasportano corrente elettrica e sono ampiamente resistenti all'usura generale, ai danni e al degrado.

Per capire come funzionano le fibre ottiche e come i dati vengano inviati attraverso i cavi ottici, è importante notare che ci sono più componenti coinvolti nella costruzione di una fibra ottica. Tutti sono necessari per garantirne una corretta installazione. 

I fili di vetro sono assolutamente fondamentali per il sistema, ma ci sono anche una serie di altre parti chiave che svolgono un ruolo nell'efficace trasferimento dei dati lungo le fibre ottiche.

In primo luogo, è necessaria una sorgente di luce per trasmettere impulsi di informazione lungo i fili trasparenti dei trefoli di tubi di plastica o di vetro nel nucleo del cavo. Questo ruolo di solito è svolto da un piccolo laser o da una sorgente LED, che riceve un segnale in ingresso proveniente dalla circuiteria del trasmettitore ottico e lo converte in un impulso luminoso, prima di farlo rimbalzare lungo i nuclei delle fibre.

In secondo luogo, le fibre di vetro stesse devono essere circondate da un ulteriore strato di rivestimento in vetro o plastica. Questo avrà un indice di rifrazione diverso per la luce che lo attraversa rispetto ai fili del nucleo. Tali differenze di rifrazione tra il rivestimento e le fibre di vetro che esso circonda, sono ciò che consente agli impulsi luminosi in arrivo di essere flessi ad angoli particolari mentre percorrono la lunghezza del cavo.

I raggi di luce rimangono all'interno delle parti del cavo in fibra trasparente a causa delle proprietà interne riflettenti. Si muovono lungo l'intera lunghezza del cavo, rimbalzando a zig-zag per superare le curve. 

In vari punti, potrebbero essere convertiti in segnali elettrici prima di tornare nuovamente nella forma di impulsi luminosi. A tale scopo vengono utilizzati componenti aggiuntivi chiamati ripetitori, per mantenere un'elevata potenza del segnale in caso di cavi più lunghi.

Dopo aver viaggiato a circa il 70% della velocità della luce per la maggior parte del tragitto, i segnali luminosi possono essere interpretati come segnali di comunicazione o dati, una volta arrivati alla destinazione prevista: l'apparecchiatura ricevente viene utilizzata per convertirli nell'output desiderato.

L'immagine seguente illustra chiaramente i diversi componenti che costituiscono un cavo in fibra ottica. La fibra stessa è composta da un nucleo e da un rivestimento.

Questi elementi hanno diversi indici di rifrazione per consentire il viaggio della luce lungo il cavo. 

L'immagine seguente illustra il principio di base della tecnologia in fibra ottica e come funziona.

La luce entra da un'estremità del cavo e viaggia attraverso il nucleo altamente rifrangente, rimbalzando sul rivestimento che ha un basso indice di rifrazione proprio per questo motivo. Una volta che un raggio raggiunge la fine, viene disperso con un angolo di circa 60 ° ed emesso sul bersaglio.

Il cablaggio in fibra ottica ha numerose classificazioni e caratteristiche chiave che influenzano direttamente la sua efficienza per quanto riguarda la velocità della linea, la potenza del segnale e la larghezza di banda.

Di seguito è riportata una serie di fattori che possono influenzare le prestazioni complessive del cavo ottico.

Velocità di trasmissione del cavo in fibra ottica

Le velocità di trasferimento dati in fibra ottica dipendono solitamente da diversi aspetti, principalmente dalla modalità via cavo. Le fibre ottiche possono essere configurate come monomodali o multimodali. Queste disposizioni sono progettate per fornire velocità di banda larga standard inferiori o superiori (misurate in Mbps) su determinati intervalli di distanza definiti.

Tuttavia, la velocità della fibra ottica è ancora estremamente elevata, indipendentemente dal fatto che si utilizzi un cavo multimodale o monomodale. 

I cavi in fibra ottica offrono la modalità commerciale più veloce per il trasferimento dei dati di comunicazione e la connettività Internet attualmente disponibile.

Larghezza di banda in fibra ottica

La larghezza di banda della fibra ottica si riferisce alla frequenza di trasmissione di potenza e alla quantità di dati che possono essere trasferiti in un determinato periodo di tempo.

Analogamente alla velocità della fibra ottica, anche la larghezza di banda è elevata. Ciò è dovuto al fatto che i dati possono essere trasmessi in modo rapido ed efficiente, utilizzando una gamma di frequenze senza attenuazione.

Come per tutti i cavi, i connettori sono necessari per terminare efficacemente i cavi in fibra ottica. Sono disponibili diversi tipi di connettori ed è importante scegliere quello giusto per poter avere una connessione in fibra ottica ottimale. 

Le tipologie più comuni di connettori per cavi in fibra ottica includono:

Il cablaggio in fibra ottica ha diverse caratteristiche principali che forniscono un forte vantaggio rispetto ai tradizionali cavi conduttori in rame.I principali vantaggi delle fibre ottiche includono:

Distanza

A causa del basso tasso di perdita di potenza del segnale, i cavi in fibra ottica sono in grado di trasportare segnali ottici su distanze molto più lunghe rispetto ai vecchi tipi di cablaggio. Con la combinazione ideale di configurazione di rete, materiali e lunghezza d'onda, alcune singole fibre ottiche sono efficaci nel trasportare segnali per centinaia di chilometri. In confronto, i cavi in rame standard hanno una limitazione di circa 100 metri per una distanza di trasferimento di buona qualità

Larghezza di banda e trasferimento dati

I cavi dati in rame offrono una larghezza di banda piuttosto limitata rispetto alle fibre ottiche

Velocità

I cavi in fibra ottica godono di un notevole vantaggio in termini di velocità rispetto ad altre modalità di trasferimento dati perché utilizzano impulsi luminosi come fonte primaria di trasporto delle informazioni. A questo proposito, la fibra in genere supera le prestazioni previste anche dei cavi in rame di alta qualità come Cat5 e Cat6.

Basse interferenze

I cavi in fibra forniscono molta più protezione dalle interferenze e dalla diafonia rispetto ai cavi metallici. Questo perché la fibra non trasporta un segnale elettrico fisico.

Affidabilità e sicurezza

Sebbene i cavi in fibra ottica siano generalmente molto più leggeri e sottili, sono anche più robusti. Ciò significa che possono resistere a forze molto maggiori e quindi le possibilità di incorrere in rotture o danni su lunghe distanze sono meno probabili. La fibra non è influenzata da umidità, condizioni meteorologiche avverse o temperature estreme quasi quanto il cablaggio a base di rame. Inoltre, poiché le fibre di vetro non trasportano corrente, non rappresentano un rischio di incendio anche se invecchiano o sono danneggiate.

Esistono diversi tipi di cavi in fibra ottica ed è importante comprendere le differenze tra ciascuno di essi. Ognuno ha vantaggi distinti e sarà adatto a diversi ambienti, applicazioni o settori.Alcuni dei principali tipi di cavi in fibra sono esaminati di seguito:

Cavo in fibra di vetro

In termini di curvatura e flessione, la fibra ottica di vetro è più delicata delle sue controparti in plastica. Ciò significa anche che è più suscettibile ai danni, soprattutto se deve avvolgere strettamente o essere spostata continuamente per tutta la sua lunghezza di corsa. Non può essere tagliata, riparata o giuntata, il che significa che non è adatta per applicazioni in cui sono necessari alti livelli di flessibilità.Nonostante ciò, i cavi in fibra ottica di vetro sono robusti e durevoli in termini di resistenza meccanica e resistenza complessiva a sostanze chimiche, umidità, temperature fluttuanti e ambienti estremi. Ciò li rende adatti per applicazioni a lunga distanza in cui i cavi sono spesso immersi o interrati. Sono anche versatili perchè possono essere usati in presenza di molti diversi raccordi, adattatori e configurazioni disponibili.La fibra di vetro viene regolarmente impiegata in applicazioni impegnative e su lunghe distanze. Spesso costa di più per l'acquisto e l'installazione rispetto alle varianti di plastica, più economiche, che vantano anche una maggiore flessibilità e facilità d'uso per la maggior parte delle applicazioni non specializzate.

L'installazione del cavo in fibra ottica deve essere eseguita solo da professionisti qualificati. Ciò include sia le installazioni Fiber to the Cabinet (FTTC) che Fiber to the Premises (FTTP). 

La fibra di tipo FTTC si riferisce a un cablaggio che coinvolge l'armadio con cavi di rame a livello strada e che non raggiunge quindi direttamente l'edificio.

La fibra FTTP invece, non coinvolge il cabinet e raggiunge direttamente  la sua destinazione.

La banda larga in fibra viene generalmente installata da un ingegnere di rete per garantire che il processo sia completato in modo sicuro ed efficiente.

Ci sono molti vantaggi per la rete in fibra ottica. La fibra in genere fornisce una velocità media più rapida, una larghezza di banda maggiore e una connessione Internet più reattiva rispetto alle alternative.

I cavi in fibra ottica sono realizzati con numerosi materiali e componenti. Tuttavia, i trefoli del nucleo sono generalmente costituiti da una combinazione di vetro (silice) o plastica.

Le fibre ottiche in plastica tendono ad essere più economiche e più facili da usare a causa della loro maggiore flessibilità, leggerezza e resistenza alla flessione e agli urti. Sono generalmente utilizzate per applicazioni in cui sono accettabili velocità e velocità di trasmissione inferiori e in cui il rischio di stress meccanico è minore. Ciò include corse a velocità inferiore e distanze più brevi nell'ambito di reti domestiche, industriali o automobilistiche.

Le fibre ottiche di vetro sono di qualità superiore rispetto alle loro controparti in plastica. Sono versatili e ideali per l'uso su lunghe distanze o in ambienti difficili.

Il cavo in fibra ottica è disponibile presso una vasta gamma di produttori leader del settore. Diversi fabbricanti offrono modelli, lunghezze e configurazioni differenti, quindi è importante fare una ricerca accurata prima di scegliere un prodotto.