¿Cómo funciona el cable de fibra óptica para interiores y exteriores de 2 fibras?
Un cable interior y exterior de 2 fibras transmite datos a través de dos fibras individuales de vidrio o plástico que transportan señales de luz mediante reflexión interna total. Cada fibra consta de un núcleo, un revestimiento y capas protectoras diseñadas para funcionar de manera confiable tanto en ambientes interiores como exteriores.
El mecanismo de transmisión central
La operación fundamental se basa en la física de la luz. Una fibra óptica transmite la luz a lo largo de su eje mediante reflexión interna total, con un núcleo rodeado por una capa de revestimiento hecha de materiales dieléctricos. Cuando la luz ingresa al núcleo de la fibra en el ángulo adecuado, rebota continuamente en el límite entre el núcleo y el revestimiento en lugar de escapar.
Esto sucede porque el índice de refracción del núcleo debe ser mayor que el del revestimiento para confinar la señal óptica. Piense en ello como un pasillo con espejos en las paredes.-las señales de luz viajan a lo largo reflejándose en estos límites internos miles de veces por metro.
Cómo funcionan las dos fibras
En una configuración de 2 fibras, cada hilo funciona de forma independiente. Por lo general, una fibra maneja las señales de transmisión mientras que la otra maneja las señales de recepción, creando una ruta de comunicación bidireccional. Estos cables están compuestos por 2 fibras monomodo con un núcleo de 9 micras en el interior que bloquea el agua y un hilo de aramida envuelto en una cubierta exterior de PVC negro.
La designación "2 fibras" significa que hay dos vías ópticas separadas dentro de un solo conjunto de cable. Esto permite la comunicación bidireccional-simultánea sin interferencias de señal, ya que cada fibra está ópticamente aislada de la otra.
Capas de construcción física
Los cables de fibra óptica para interiores y exteriores combinan las ventajas de los cables para exteriores, como la resistencia a la humedad, al agua y el buen rendimiento mecánico, con características de los cables para interiores, como retardo de llama y no-conductividad eléctrica.
Capa central: La parte más interna por donde viaja la luz. Las fibras monomodo-utilizan un núcleo de 9 micrones optimizado para longitudes de onda de luz de 1310 nm o 1550 nm.
Revestimiento: El revestimiento se envuelve alrededor del núcleo y está hecho de un tipo diferente de vidrio con un índice de refracción más bajo en comparación con el núcleo, lo que ayuda a mantener las señales luminosas en el interior. Este límite óptico es donde ocurre la reflexión interna total.
Recubrimiento tampón: Los cables para interiores utilizan fibras-apretadas con un diámetro de 900 μm, mientras que los cables para exteriores suelen utilizar fibras de colores con diámetros de 250 μm o 200 μm. Los cables interiores/exteriores cierran esta brecha con un enfoque intermedio.
Miembros de fuerza: Las fibras de aramida (como Kevlar) sirven como elementos de resistencia flexibles agrupados con la fibra. Estos evitan que las delicadas fibras de vidrio se rompan cuando el cable se tira o se dobla durante la instalación.
Chaqueta exterior: La funda emplea materiales retardadores de llama-como polietileno, cloruro de polivinilo o poliolefina retardante de llama-con bajo contenido de humo-y halógenos. La cubierta exterior es resistente a la humedad-, a los hongos-y a los rayos UV, y es adecuada para conductos subterráneos, espacios aéreos o interiores/exteriores.
Requisitos de rendimiento en interiores y exteriores
El diseño de doble-calificación aborda distintos desafíos ambientales.
Para uso en interiores, el cable debe cumplir con los códigos de seguridad contra incendios. El cable Riser Rated (CMR) cumple con UL-1666, lo que significa que se autoextingue y evita que las llamas suban por el cable en una prueba de combustión vertical. Esto es importante en edificios donde los cables corren verticalmente entre pisos a través de contrahuellas o huecos de ascensores.
Para uso en exteriores, la durabilidad se vuelve crítica. Los cables de fibra óptica para exteriores tienen una mayor resistencia a la tracción y una capa protectora más gruesa en comparación con los cables para interiores, lo que los hace más duraderos en ambientes exteriores hostiles. Deben resistir la radiación ultravioleta, las temperaturas extremas, la humedad y el estrés físico.
Los cables de interior/exterior implementan medidas de impermeabilización en seco para evitar fugas de grasa cuando el cable se despliega verticalmente, y aprovechan la ausencia de componentes metálicos en la estructura o de refuerzo metálico de fácil desconexión eléctrica.. Esto elimina el riesgo de conducir electricidad hacia los edificios manteniendo al mismo tiempo la resistencia mecánica exterior.
Proceso de transmisión de señal
Cuando es necesario enviar datos, los equipos electrónicos convierten señales eléctricas en pulsos de luz mediante láseres o LED. Estos pulsos de luz ingresan al núcleo de la fibra por un extremo.
La luz viaja a lo largo de un cable de fibra-óptica rebotando repetidamente en las paredes-cada fotón rebota repetidamente por la tubería. El ángulo crítico determina si la luz se refleja o se escapa. Para que la luz se refleje totalmente, el ángulo de incidencia debe ser mayor que el ángulo crítico para que se produzcan reflexiones continuas en la pared del revestimiento interior de la fibra.
En el extremo receptor, los fotodetectores convierten los pulsos de luz nuevamente en señales eléctricas que los equipos de red pueden procesar. Toda la transmisión se produce a la velocidad de la luz en el vidrio-aproximadamente 200.000 kilómetros por segundo.
Pérdida de señal y distancia
Ninguna transmisión es perfecta. Para la fibra monomodo-, la atenuación típica a 1550 nm es de alrededor de 0,2 dB/km, mientras que a 1310 nm es de alrededor de 0,5 dB/km. Esto significa que un cable de 10 kilómetros podría reducir la intensidad de la señal entre 2 y 5 decibeles, dependiendo de la longitud de onda.
Con la fibra SMF28, la pérdida es inferior a 0,15 dB por kilómetro debido principalmente a la dispersión, por lo que se pierde menos luz a través de un kilómetro completo de fibra que al rebotar una sola vez en un espejo metálico. Esta extraordinaria eficiencia es la razón por la que la fibra óptica domina las comunicaciones de larga-distancia.
En los puntos de conexión se producen pérdidas adicionales. Los conectores monomodo ensamblados en fábrica tienen pérdidas en el rango de 0,1 a 0,2 dB, y los conectores terminados en campo pueden tener pérdidas de hasta 0,2 a 1,0 dB. Cada empalme añade otros 0,1-0,3 dB de pérdida.
Flexibilidad de instalación
La clasificación interior/exterior significa que los instaladores no necesitan cajas de transición donde los cables pasan a través de paredes o entre edificios.
El cableado para interiores-para exteriores cierra la brecha para las aplicaciones donde las rutas de red incluyen rutas externas y, al mismo tiempo, cumple con los requisitos de seguridad contra llamas para las transiciones a los edificios del campus. Un solo cable continuo puede extenderse desde el conducto exterior directamente hasta los espacios interiores sin violar los códigos eléctricos.
Esto simplifica las redes de campus, las implementaciones de fibra-hasta-los-hogares y las conexiones-de-construcción. La fibra con amortiguación ajustada presenta radios de curvatura mínimos más pequeños, lo que admite la instalación en bandejas, bastidores, paneles de conexión y áreas con múltiples cambios de dirección.
Sin embargo, todavía existen límites para el radio de curvatura. El cable tiene un radio de curvatura mínimo de 7,50 mm para recintos estrechos y giros cerrados. Exceder esto forzando curvas cerradas puede romper las fibras de vidrio del interior o inducir la pérdida de señal debido a la microflexión.
¿Por qué dos fibras en lugar de una?
En teoría, muchas aplicaciones podrían funcionar con una sola fibra mediante transceptores bidireccionales, pero por razones prácticas predominan los diseños de dos-fibras.
Las rutas de transmisión y recepción separadas eliminan la necesidad de equipos de multiplexación por división de longitud de onda en ambos extremos. Esto reduce el costo y la complejidad para la mayoría de las instalaciones. La óptica es más simple: -una longitud de onda en una dirección en cada fibra en lugar de dos longitudes de onda compartiendo una sola fibra.
La resolución de problemas se vuelve más fácil cuando cada dirección tiene su propia ruta física. Si una fibra falla, el rendimiento de la otra revela inmediatamente si el problema es la propia fibra o el equipo transceptor. En un sistema de una sola-fibra, el diagnóstico se vuelve más complejo.
La flexibilidad de actualización también mejora. Puede reemplazar los transceptores en un extremo sin necesariamente actualizar ambos lados simultáneamente, siempre que ambas fibras sigan funcionando.
Fuentes de luz y tipos de fibras
La fibra monomodo está optimizada para funcionar con equipos de fibra óptica que utilizan longitudes de onda de luz de 1310 nm o 1550 nm. Se eligieron estas longitudes de onda específicas porque minimizan la atenuación en la fibra de vidrio-caen en "ventanas de transmisión" donde el vidrio de sílice es más transparente.
Las fibras monomodo-contienen un núcleo muy delgado y, debido a que la pieza central es tan pequeña, la luz realmente no rebota; todas las señales viajan directamente por el centro sin rebotar en los bordes. Esta transmisión de ruta recta- evita la dispersión, lo que permite que las señales mantengan su forma a largas distancias.
La alternativa es la fibra multimodo con un núcleo más grande que permite que la luz recorra múltiples caminos. Las fibras multimodo se utilizan para enlaces de comunicación de corta-distancia y para aplicaciones donde se debe transmitir alta potencia óptica. Los cables para interiores y exteriores están disponibles en versiones monomodo-y multimodo, según los requisitos de la aplicación.
Tecnología de bloqueo de agua
Uno de los desafíos más complicados es prevenir los daños causados por el agua sin utilizar gel.
La fibra de tubo-suelta utiliza tubos rellenos de gel-que bloquean el agua y amortiguan las fibras, mientras que las opciones bloqueadas de agua seca-proporcionan un empalme más limpio y más fácil. Muchos cables para interiores y exteriores utilizan tecnología de bloqueo-de agua seca con hilos especializados que se hinchan cuando entran en contacto con la humedad.
Los cables de fibra óptica están bloqueados por agua y exceden los requisitos de penetración de agua de ICEA S-104-696 y GR-20-CORE, lo que ayuda a garantizar que cualquier daño al cable y la posterior entrada de agua se limiten a una longitud reparable de varios metros.
Esto es importante porque el agua puede aumentar la atenuación al cambiar las propiedades del índice de refracción en el límite del revestimiento del núcleo-. Incluso pequeñas cantidades de humedad pueden degradar la calidad de la señal con el tiempo.
Preguntas frecuentes
¿Puede el cable interior/exterior realmente soportar ambos entornos?
Sí, pero con compensaciones. Estos cables cumplen con los requisitos mínimos para ambos contextos en lugar de ser óptimos para ninguno de los dos. Son más robustos que el cable interior puro, pero menos resistentes que el cable blindado especializado para exteriores. Para la mayoría de las aplicaciones comerciales y de campus, proporcionan un excelente equilibrio entre rendimiento, costo y flexibilidad de instalación.
¿Cuál es la distancia máxima para cable de 2 fibras?
La atenuación en los cables ópticos modernos es mucho menor que en los cables eléctricos de cobre, lo que da lugar a conexiones de fibra-de larga distancia con distancias de repetidor de entre 70 y 150 kilómetros. Para instalaciones prácticas, la distancia depende de la potencia del transceptor y de la pérdida total del enlace debido a la longitud de la fibra, los conectores y los empalmes. Un cálculo típico suma atenuación (0,3-0,5 dB/km) más pérdidas del conector (0,5-0,75 dB cada una) más pérdidas de empalme (0,1 dB cada una) más un margen de seguridad de 3 dB.
¿Cómo se conectan las dos fibras al equipo?
Cada fibra termina en un conector-normalmente de tipo LC, SC o ST. La fibra viene terminada con conectores LC con férula de cerámica para espacios de difícil acceso, y cada conector de fibra tiene 18" de tubo de bifurcación de 2,0 mil alrededor para mayor durabilidad. Los conectores se conectan a módulos transceptores en conmutadores, enrutadores o convertidores de medios. La alineación adecuada del conector es fundamental ya que los núcleos de fibra tienen solo 9 micrones de ancho.
¿La flexión dañará el cable?
Las curvas cerradas pueden provocar una pérdida inmediata de la señal o una eventual rotura de la fibra. Hay dos tipos de flexión que afectan a los cables de fibra óptica.-La macro flexión se refiere a una flexión grande en el cable, mientras que la micro flexión se refiere a una flexión pequeña. Mantenga siempre el radio de curvatura mínimo especificado por el fabricante, normalmente 10-15 veces el diámetro del cable. Las fibras modernas insensibles a las curvaturas toleran curvaturas más cerradas, pero aún tienen límites.
Consideraciones sobre la selección de cables
Al elegir entre cable puro para interiores, puro para exteriores o interior/exterior, piense en toda la ruta de instalación.
Si el cable nunca sale del edificio, el cable-para interiores cuesta menos y ofrece mayor flexibilidad para espacios reducidos. Si permanece completamente afuera en conductos o tendidos aéreos, el cable exterior fuertemente blindado proporciona la máxima protección.
El cable interior/exterior tiene sentido cuando se necesita continuidad más allá de los límites ambientales. Esto incluye implementaciones de fibra-hasta-el-escritorio donde el cable va desde terminales exteriores hasta oficinas, redes de campus que conectan edificios y cualquier escenario en el que interrumpir el tendido requiera un empalme por fusión en una caja de conexiones.
El núcleo y el revestimiento del cable de fibra óptica para interiores y exteriores están fabricados con fibra monomodo de alta calidad que cumple con ITU-T G.652.D y es compatible con otras fibras monomodo heredadas. Este cumplimiento estándar garantiza la interoperabilidad con la infraestructura existente y futuras actualizaciones.
Tenga en cuenta que, si bien los cables de 2 fibras satisfacen la mayoría de las necesidades, existen recuentos de fibras más altos (4, 6, 12 o más) para aplicaciones que requieren múltiples circuitos o redundancia. El principio de funcionamiento sigue siendo idéntico-más fibras simplemente significan más rutas de comunicación paralelas en una sola cubierta de cable.
La belleza de la fibra óptica es que los principios físicos de la transmisión de luz a través del vidrio permanecen constantes ya sea que se envíen datos a través de una habitación o a través de un océano. El embalaje protector se adapta al entorno, pero en el interior, esos dos hilos de vidrio realizan el mismo truco elegante de atrapar y guiar fotones de un extremo al otro.