Conocimiento

El cable de fibra óptica transporta datos en forma de luz en lugar de electricidad. Esa única diferencia decide dónde se utiliza: dondequiera que una red necesite más capacidad de la que el cobre puede transportar, más distancia de la que el cobre puede alcanzar o inmunidad total al ruido eléctrico del entorno por el que pasa.

Esta guía responde tres preguntas en orden: para qué se utiliza realmente el cable de fibra óptica, qué realmente le aporta (y cuánto le cuesta) y cómo pasar de una aplicación a una construcción de cable específica sin tener que adivinar.

Dónde se utiliza el cable de fibra óptica y por qué

El resto de este artículo amplía cada uno de estos y luego convierte la lógica de selección en una secuencia que puede seguir.

Cómo funciona el cable de fibra óptica

Un transceptor óptico convierte datos eléctricos en luz modulada. La fibra guía la luz a lo largo de un núcleo de vidrio y un transceptor en el otro extremo la convierte nuevamente. El cable en sí es pasivo - y no agrega ganancia, procesamiento ni energía.

Siguen dos consecuencias, y casi todas las aplicaciones siguientes son una variación de ellas. Primero, la pérdida es extremadamente baja:Recomendación UIT-T G.652establece los límites de atenuación para la fibra monomodo-estándar, y el G.652.D comercial suele oscilar entre 0,18 y 0,20 dB/km a 1550 nm, frente a aproximadamente 20 dB por 100 m para el par trenzado de cobre a 500 MHz. En segundo lugar, el vidrio no conduce, por lo que un cable totalmente-dieléctrico no crea ningún bucle de tierra, no capta interferencias y no puede transportar una corriente de falla a su equipo.

Vale la pena separar dos términos que se usan indistintamente. La fibra óptica es una guía de ondas delgadísima-como un cabello. El cable de fibra óptica es todo lo que se construye a su alrededor: - tubos de protección, bloqueos de agua-, elementos de resistencia, armaduras y chaquetas. La fibra decide tu rendimiento óptico; el cable decide si el enlace sobrevive a la instalación y a veinte años de intemperie.

¿Para qué se utiliza el cable de fibra óptica?

Las aplicaciones se dividen en cuatro grupos. No son igualmente exigentes y las decisiones sobre cables en su interior son muy diferentes.

Grupo 1: Redes Públicas de Comunicaciones

Redes troncales y de metro.Este es el uso más antiguo y mayor de la fibra. Las rutas de larga distancia-transportan tráfico agregado entre ciudades y países, donde cada 0,01 dB/km adicional se traduce directamente en menos cabañas de amplificadores. Un alto número de fibras importa tanto como la atenuación: un cable plano de 288- o 576 fibras permite que un conducto atienda una ruta completa, y el empalme por fusión masiva de cintas de 12 fibras reduce el tiempo de empalme por fibra en aproximadamente un orden de magnitud en comparación con el empalme de una sola fibra.

Acceso FTTH y FTTB.En una red óptica pasiva, la fibra va desde la oficina central o el nodo de acceso a través de divisores hasta un terminal de red óptica en el abonado. Copper VDSL no puede ofrecer un servicio gigabit simétrico a ese alcance; La conexión inalámbrica fija puede hacerlo, pero no con el mismo comportamiento de contención en edificios densos. El riesgo técnico dominante aquí no es la atenuación - los tramos de acceso son cortos - sino la flexión. Los cables de acometida se grapan alrededor de los marcos de las puertas y se enrollan dentro de gabinetes pequeños, razón por la cual la fibra G.657.A2 insensible a la flexión- ha reemplazado en gran medida al estándar G.652 en la última caída. Si especifica ese segmento, las compensaciones prácticas-se establecen en esta guía paraelegir un cable de bajada FTTH.

Fronthaul, midhaul y backhaul móviles.Los usuarios se conectan de forma inalámbrica; la red detrás de la radio no. Un solo sitio 5G puede requerir múltiples enlaces de fronthaul de 10G o 25G con presupuestos de latencia y tiempo ajustados, y la fibra es el único medio que ofrece eso de manera consistente a escala de calle. La elección del cable en la torre está determinada por la mecánica más que por la óptica: el cable FTTA está expuesto a cargas de viento, rayos UV y flexiones repetidas en la escalera del cable, por lo que el material de la cubierta y el rendimiento de tracción son más importantes que el número de fibras. Diseñado-con un propósitocable de fibra óptica 5GLos diseños abordan exactamente esto.

Una advertencia honesta: no todas las estaciones base funcionan con fibra. Cuando los costos de excavación de zanjas son prohibitivos o el sitio es temporal, el retorno por microondas y ondas milimétricas-sigue siendo la respuesta económica.

Grupo 2: Infraestructura de datos

Centros de datos e interconexiones.Dentro de un rack, el cobre de conexión directa-sigue siendo más barato y consume menos en unos pocos metros. En el momento en que un enlace cruza una fila, el cobre deja de ser una opción: 10GBASE-T está limitado a 100 m y no existe ningún par trenzado-equivalente a un enlace de 400G. Los alcances relevantes se definen enEstándar IEEE 802.3y determinan la decisión sobre la fibra más que cualquier preferencia general - por ejemplo,IEEE 802.3cu define 100GBASE-FR1 a al menos 2 km y 100GBASE-LR1 a al menos 10 km en fibra monomodo-, mientras que las interfaces SR multimodo están especificadas para unos 100 m.

La secuencia de decisiones que importa en la práctica va hacia atrás desde el transceptor: elegir la velocidad y el alcance, eso fija el PMD, el PMD fija el modo único-o multimodo, y el número de puertos fija si cablea con troncales LC dúplex o MPO/MTP. Equivocarse en este orden es el error de cableado de centro de datos más común y más costoso - una planta multimodo instalada para 40G puede no sobrevivir a una actualización de 800G, mientras que el modo único-sobrevive a varias generaciones de ópticas. Estructuradosoluciones de conectividad para centros de datosgeneralmente se especifican en torno a esa ruta de actualización en lugar de alrededor de la velocidad actual.

Televisión por cable e IPTV.Las redes híbridas de fibra-coaxial potencian la fibra cada año, dejando a la coaxial solo en la última caída. El factor determinante no es la calidad del vídeo sino la cascada de amplificadores: cada amplificador de RF en un tramo coaxial largo añade ruido y un punto de fallo, y la fibra los elimina entre la cabecera y el nodo óptico.

Grupo 3: Infraestructura Crítica

Servicios públicos de energía.Las subestaciones son el entorno eléctricamente más hostil en las redes comerciales. La telemetría de cobre entre subestaciones conlleva un riesgo real durante una falla a tierra, cuando el aumento del potencial de tierra puede aparecer a través del cable. La fibra dieléctrica elimina ese camino por completo, razón por la cual SCADA, la teleprotección y los enlaces de redes inteligentes-son fibra casi por defecto.

Predominan dos construcciones. OPGW reemplaza el cable de tierra aéreo, por lo que debe sobrevivir a la corriente de cortocircuito-que la línea puede imponer - ese requisito, no el número de fibras, dimensiona el acero revestido de aluminio-alrededor del tubo. ADSS cuelga debajo de los conductores de fase sin mensajero, y su factor limitante es el potencial espacial inducido en el punto de unión: por encima de cierta intensidad de campo, el arco de banda seca-degrada una funda de polietileno estándar y una cubierta resistente-de pista se vuelve obligatoria.Norma IEEE 1222define el régimen de pruebas eléctricas y mecánicas para cables ADSS, y las empresas de servicios públicos normalmente lo especifican directamente. Una breve comparación de los dos está disponible en este desglose deCable ADSS versus OPGW.

Transporte.Ferrocarriles, metros, autopistas, túneles y aeropuertos comparten un perfil: equipos dispersos a largas distancias, corriente de tracción o motores cercanos y tolerancia casi-cero al tiempo de inactividad. La fibra soluciona la distancia y las interferencias a la vez. El riesgo de selección es mecánico, no óptico, - los cables en los canales de cables enfrentan roedores, abrasión de lastre e ingreso de agua, por lo que el tipo de armadura y el bloqueo de agua-generalmente deciden la especificación.

Seguridad y vigilancia.Las cámaras de alta-resolución en un perímetro pueden ubicarse a kilómetros de la sala de control, mucho más allá del límite de cobre de Ethernet y, a menudo, en los mismos postes que la energía. La fibra elimina ambas limitaciones. Tenga en cuenta lo único que no hace: la fibra dieléctrica no transporta energía, por lo que las cámaras remotas aún necesitan energía local, un cable híbrido o un tendido de energía separado.

Grupo 4: Entornos Especializados

Automatización industrial.Un taller de soldadura o una mina es el peor de los casos para los variadores de frecuencia -variable-de cobre, los soldadores y los transformadores inyectan un ruido que ninguna cantidad de blindaje suprime por completo, y los largos recorridos de cobre entre edificios crean diferencias de potencial de tierra. Un desencadenante típico para la conversión a fibra es una red de plantas de unos pocos cientos de metros entre naves de producción que muestra una pérdida de paquetes intermitente e irreproducible relacionada con el arranque de maquinaria pesada. Luego, el cable tiene que resistir el aceite, los productos químicos, la vibración y la abrasión, razón por la cual las especificaciones industriales a menudo terminan con una construcción blindada o fuertemente revestida; Las compensaciones-se comparan en esta guía conelegir un cable de fibra óptica blindado.

Cuidado de la salud.Los hospitales mueven archivos de imágenes muy grandes, y el tráfico PACS entre las salas de imágenes y los archivos es la razón principal por la que aparecen redes troncales de fibra en los edificios médicos. El aislamiento eléctrico entre edificios es un beneficio secundario pero real. El comportamiento frente al fuego suele dominar la elección del cable aquí, porque los elevadores y cámaras de distribución de hospitales están sujetos a estrictos códigos locales contra incendios.

Sistemas submarinos.El tráfico intercontinental se realiza por cable, no por satélite. De acuerdo aPreguntas frecuentes sobre el cable submarino de TeleGeography, los datos de la FCC indican que los satélites representan una fracción de un porcentaje de la capacidad internacional de EE. UU., y la misma fuente señala que las fallas de cables son rutinarias - aproximadamente 200 por año en todo el mundo, según datos del Comité Internacional de Protección de Cables. Los cables submarinos son una clase de ingeniería diferente: repetidores, conductores de energía, estructuras-resistentes a la presión y blindaje pesado-en tierra, diseñados teniendo en cuenta tanto la economía de reparación como la transmisión.

¿Cuáles son los principales beneficios del cable de fibra óptica - y sus límites?

Las ventajas de la fibra son reales pero limitadas. Establecer el límite es lo que los hace utilizables en una especificación.

• Capacidad.Un único par de fibras transporta terabits con multiplexación por división de longitud de onda-. El techo lo fijan los transceptores y el sistema de línea óptica, no el cristal.
• Distancia.Los enlaces pasivos monomodo-de 10 a 80 km son habituales; Ethernet de cobre se detiene a 100 m. El alcance es una función del presupuesto del enlace - atenuación de la fibra, pérdida de empalme y conector y sensibilidad del transceptor en conjunto.
• Inmunidad a interferencias y aislamiento eléctrico.Un cable totalmente-dieléctrico no se ve afectado por EMI y no crea una ruta conductora. Este es el único beneficio que el cobre no puede alcanzar a ningún precio.
• Tamaño y peso.Un cable exterior de 144 fibras es más delgado que un puñado de pares de cobre, lo cual es importante en conductos congestionados y en postes cargados.
• Seguridad.La intervención de una fibra requiere acceso físico y produce un evento de pérdida detectable.
• Latencia - con una advertencia.La luz en la sílice se propaga a aproximadamente dos-tercios de c, aproximadamente 5 µs por kilómetro. La fibra reduce la latencia principalmente al permitir una ruta más corta y directa y al eliminar las retransmisiones causadas por interferencias. La latencia de extremo-a-extremo está dominada por la conmutación, el protocolo y el enrutamiento, por lo que "la fibra tiene baja latencia" solo es cierto en la capa física.

Contra eso, las honestas limitaciones:

• Mayor costo de instalación por enlace en distancias cortas, y el empalme requiere técnicos capacitados y un empalmador por fusión.
• El rendimiento depende completamente de los transceptores - el cable no puede compensar una óptica no coincidente.
• La sensibilidad a la curvatura sigue siendo un modo de falla de campo fuera de la fibra G.657.
• Las reparaciones necesitan una caja de empalme y un almacenamiento de material suelto, no una herramienta de engarce.
• La fibra dieléctrica no puede suministrar energía. Cuando la energía y los datos deben compartir una ruta, se necesita un cable compuesto híbrido o fotoeléctrico.

Fibra versus cobre: ​​cuando el cobre aún gana

El cobre sigue siendo la mejor respuesta para enlaces breves en-rack, en-construcción de cableado horizontal para escritorios y puntos de acceso, y en cualquier lugar donde la alimentación a través de Ethernet funcione de verdad. También es más fácil terminar en el sitio con herramientas mínimas. La fibra gana en ancho de banda, distancia, inmunidad a interferencias y aislamiento. La elección se deriva de la arquitectura y el alcance del sistema, no de qué medio es teóricamente más rápido.

Cómo elegir un cable de fibra óptica: una secuencia de seis-pasos

La mayoría de las guías de selección enumeran variables. Las variables están conectadas y el orden en el que las resuelves importa - cada paso limita el siguiente.

1. Definir el sistema de transmisión y el alcance.La velocidad de datos, el estándar de la interfaz y la longitud del enlace son lo primero, porque establecen el presupuesto de pérdidas y todo lo demás debe caber en él.
2. Derive el tipo de fibra del paso 1.Más allá de unos cientos de metros, o donde el enlace deba sobrevivir a futuras actualizaciones de velocidad, modo único-. Multimodo sólo cuando el alcance es corto y el ahorro de costes del transceptor es sustancial. Las líneas divisorias prácticas están cubiertas en esta comparación deFibra monomodo-y multimodo. Agregue fibras de repuesto aquí, no más tarde - tirar de un segundo cable cuesta mucho más que agregar fibras al primero.
3. Corrija el método de instalación.Conducto, entierro directo, aéreo, en-construcción ascendente o bajo el agua. Esto decide el miembro resistente, el sistema-de bloqueo de agua y la chaqueta antes de que se plantee cualquier cuestión medioambiental.
4. Haga coincidir la construcción del cable con ese método.Los tramos aéreos establecen cargas de tracción, hundimiento y cargas de hielo/viento. La instalación de conductos establece la tensión de tracción máxima y el diámetro en función de la capacidad del conducto. Los conjuntos de entierro directo resisten al aplastamiento y a los roedores. Cuando la ruta cambia de carácter - de exterior a interior -, puede realizar la transición en un gabinete de empalme o especificar un cable de doble-clasificación interior/exterior, y eldiferencias entre cable interior y exteriorVale la pena comprobarlo antes de asumir que un cable puede hacer ambas cosas.
5. Aplicar restricciones ambientales y regulatorias.La temperatura de funcionamiento, los rayos UV, los productos químicos, la humedad, los campos eléctricos elevados - y el comportamiento frente al fuego, que es la única limitación establecida por la ley y no por la ingeniería. Los cables interiores deben tener la clasificación contra incendios que requiere su jurisdicción; en América del Norte, eso significa listados del Artículo 770 del NEC, como OFNP u OFNR, y en otros lugares la clasificación local o IEC equivalente.
6. Bloquee los estándares, las pruebas y la aceptación.Nombra los documentos ITU-T, IEC, IEEE o TIA aplicables en lugar de enumerar los organismos. Defina informes de pruebas de fábrica, longitudes de tambores, criterios de embalaje y aceptación antes de realizar el pedido, y planifique las pruebas de campo -pruebas de cables de fibra opticadespués de la instalación es lo que prueba el presupuesto del enlace que calculó en el paso 1.

Preguntas frecuentes

¿El cable de fibra óptica se utiliza únicamente para comunicación por Internet?

No. Se utiliza en transporte móvil, centros de datos, protección de sistemas de energía y SCADA, señalización de transporte, control industrial, vigilancia, redes de imágenes médicas, radiodifusión y sistemas submarinos. Varias de ellas son aplicaciones de control y seguridad en las que el aislamiento eléctrico importa más que el ancho de banda.

¿El cable de fibra óptica transporta electricidad?

El cable dieléctrico estándar no. Los cables compuestos híbridos y fotoeléctricos combinan fibras ópticas con conductores metálicos específicamente para entregar energía y datos en una ruta - comúnmente para cámaras y unidades de radio remotas.

¿La fibra es siempre más rápida que el cobre?

La fibra ofrece una capacidad y un alcance mucho mayores, pero el rendimiento que se obtiene lo establecen los transceptores, el protocolo y el diseño de la red. A lo largo de un enlace de rack de 3 m-, un cable DAC de cobre ofrece los mismos 100 G a menor costo y potencia.

¿Hasta dónde puede llegar el cable de fibra óptica sin amplificación?

Depende del presupuesto del enlace y no sólo del cable. Las interfaces Ethernet monomodo- típicas se especifican desde 2 km hasta 40 km, y los sistemas de largo-recorrido se extienden mucho más lejos con amplificación. La pérdida de empalme, la pérdida del conector y la atenuación de la fibra determinan juntas el límite real para una ruta determinada.

¿Cuál es la diferencia entre fibra óptica y cable de fibra óptica?

La fibra óptica es la guía de ondas de vidrio. El cable de fibra óptica es la estructura protegida completa que lo rodea: - tubos de protección, bloqueos de agua-, miembros de resistencia, armadura y chaquetas. Dos cables con fibra idéntica pueden tener comportamientos mecánicos y contra incendios completamente diferentes.

¿Se puede utilizar el mismo cable en interiores y exteriores?

Sólo si se especifica para ambos. Los cables exteriores a menudo carecen de la clasificación contra incendios requerida dentro de un edificio, y muchos cables interiores carecen de capacidad de bloqueo de rayos UV y agua-. El cable de doble-clasificación interior/exterior existe precisamente porque la alternativa es un gabinete de empalme en cada entrada del edificio.

Conclusión

El cable de fibra óptica se utiliza dondequiera que la capacidad, la distancia o el aislamiento eléctrico superen lo que el cobre puede ofrecer -, que hoy cubre la mayor parte de la capa de transporte de redes públicas, centros de datos, redes eléctricas y sistemas de transporte, mientras que el cobre se queda con los últimos metros y cualquier cosa que necesite transportar energía.

El punto práctico es que la "fibra" no es una decisión sobre el producto. El tipo de fibra se deriva del sistema de transmisión, la construcción se deriva de cómo se instala el cable y la cubierta se deriva del lugar donde vive y de lo que dice el código de incendios. Resuelvalos en orden y la especificación se escribirá sola; si los resuelve fuera de servicio, terminará con un cable que pasa las pruebas de fábrica y falla en el campo.