Cavi Fibra Ottica Serie OPTICAL CABLE
SERIE OPTICAL CABLE
Fibre Ottiche Serie Standard
Cavi Duplex
Ideale per bretelle e collegamenti in armadi, costituite da fibre di 125µm, un rivestimento primario di 250µm, un rivestimento secondario colorato di 900µm, avvolte da copertura di kevlar come scarico trazione da fissare al connettore. Copertura con guaina LSZH.
Cavi di tipo Tight
Questi cavi sono composti solitamente da 4 a 12 fibre, ogni fibra ha un rivestimento primario di 250µm e uno secondario colorato di 900µm. Tutte le fibre sono raggruppate e schermate o con filati di vetro come funzione antiroditore e scarico trazione, o con kevlar per il solo scarico trazione. Copertura con guaina LSZH. Questo tipo di cavo risulta essere più flessibile rispetto al tipo Loose, ma in mancanza di una protezione contro l'umidità, se ne consiglia l'utilizzo in interni.
Cavi di tipo Loose
Il cavo Loose è caratterizzato da un tubetto centrale, nel quale le fibre alloggiano immerse in un gel protettivo. Il gel protegge le fibre dall'umidità, il tubetto protegge le fibre da forze meccaniche queli schiacciamenti e torsioni. In questa costruzione le fibre sono coperte dal solo rivestimento promario di 250µm, riducendo notevolmente le dimensioni del cavo. La schermatura di filati di vetro ha la funzione di antiroditore e scarico della trazione.
Cavi di tipo Minibreakout
Cavo composto da cavi simplex di diametro 1,6mm, copertura generale con kevlar per scarico trazione. Possibilità di intestazione anche con connettori LC. Data la composizione con fibre complete di kevlar e guaina propria, la tendenza è di non superare le 8 fibre per non aggravare la dimensione e la flessibilità del cavo.
Con un cavo di 4 fibre, il diametro totale è di 6mm, così piccolo e flessibile è ideale per applicazioni di service, dove si richiede un cavo robusto e composto da poche fibre, come l'estensione di segnali DVI.
Come sono fatte:
Le fibre ottiche sono classificate come guide d'onda dielettriche (ovvero isolanti). Esse, in altre parole, permettono di convogliare al loro interno un campo elettromagnetico di frequenza sufficientemente alta (in genere in prossimità dell'infrarosso) con perdite estremamente limitate. Vengono comunemente impiegate nelle telecomunicazioni su grandi distanze e nella fornitura di accessi di rete a larga banda (dai 10 MBit/s al Tbit/s usando le più raffinate tecnologie WDM).
Il costo varia dai 4000 euro/km di fibra nei piccoli centri (con cavi di spessore molto più contenuto) ai 10000 euro/km di fibra nelle città, cui sono da aggiungere i costi dello scavo per l'interramento e le licenze comunali per aprire i cantieri (dove richieste anche se per opere di pubblica utilità).
Le fibre ottiche sono composte da due strati concentrici di materiale vetroso estremamente puro: un nucleo cilindrico centrale, o core, ed un mantello o cladding attorno ad esso. I due strati sono realizzati con materiali con indice di rifrazione leggermente diverso; il cladding deve avere un indice di rifrazione minore rispetto al core. Come ulteriore caratteristica il mantello deve avere uno spessore maggiore della lunghezza di smorzamento dell'onda evanescente, caratteristica della luce trasmessa.
Se le condizioni vengono rispettate gran parte della potenza è mantenuta all'interno del core.
Diversi tipi di fibre si distinguono per diametro del core, indici di rifrazione, caratteristiche del materiale, profilo di transizione dell'indice di rifrazione, drogaggio (aggiunta di piccole quantità di altri materiali per modificare le caratteristiche ottiche).
Funzionamento:
Le fibre ottiche si basano sul fenomeno di riflessione totale; la discontinuità dell'indice di rifrazione tra i materiali del nucleo e del mantello intrappola la radiazione luminosa finché questa mantiene un angolo abbastanza radente, in pratica finché la fibra non compie curve troppo brusche.
In figura è rappresentato come due raggi luminosi, cioè due treni di radiazione elettromagnetica, incidono sull'interfaccia tra nucleo e mantello all'interno della fibra ottica. Il fascio a incide con un angolo θa superiore all'angolo critico di riflessione totale e rimane intrappolato nel nucleo; il fascio b incide con un angolo θb inferiore all'angolo critico e viene rifratto nel mantello e quindi perso. È importante ricordare che in ottica si indica l'angolo tra la radiazione e la normale alla superficie, cioè 90°-α dove α è l'angolo, più intuitivo ma più scomodo da utilizzare, tra la radiazione e la superficie.
All'interno di una fibra ottica il segnale può propagarsi secondo uno o più modi di propagazione. Le fibre monomodali consentono la propagazione di luce secondo un solo modo hanno un diametro del core compreso tra 8 µm e 10 µm, quelle multimodali consentono la propagazione di più modi, e hanno un diametro del core di 50 µm o 62.5 µm. Il cladding ha tipicamente un diametro di 125 µm.
Le fibre multimodali permettono l'uso di dispositivi più economici, ma subiscono il fenomeno della dispersione intermodale, per cui i diversi modi si propagano a velocità leggermente diverse, e questo limita la distanza massima a cui il segnale può essere ricevuto correttamente.
Uso nelle telecomunicazioni:
Se negli anni '70 le fibre ottiche erano usate come oggetto decorativo per la produzione di lampade, oggi sono un componente essenziale nell'industria delle telecomunicazioni, ancora in corso di evoluzione tecnologica.
I principali vantaggi delle fibre rispetto ai cavi in rame nelle telecomunicazioni sono:
bassa attenuazione, che rende possibile la trasmissione su lunga distanza senza ripetitori grande capacità di trasporto di informazioni immunità da interferenze elettromagnetiche, inclusi gli impulsi elettromagnetici nucleari (ma possono essere danneggiate da radiazioni alfa e beta) alta resistenza elettrica, quindi è possibile usare fibre vicino ad equipaggiamenti ad alto potenziale, o tra siti a potenziale diverso peso e ingombro modesto bassa potenza contenuta nei segnali assenza di diafonia
Finestre di trasmissione
Nelle comunicazioni ottiche, lo spettro trasmissivo è descritto in termini di lunghezza d'onda invece che di frequenza. Combinando i diversi fenomeni di attenuazione, rifrazione, dispersione, vi sono tre "finestre" particolarmente adatte all'uso nelle telecomunicazioni, con prestazioni e costi crescenti.
"prima finestra": 850 nm (nel campo del visibile), usata soprattutto con economici laser a diodo con luce multimodale. Permette di realizzare collegamenti di 275 m su fibre 62.5/125 e di 550 m su fibre 50/125.
"seconda finestra": 1310 nm, usata con laser multimodali o monomodali. Permette di realizzare collegamenti di 5-10 km su fibre monomodali.
"terza finestra": 1550 nm, usata con laser monomodali. Questa finestra permette di realizzare le distanze maggiori, compresi collegamenti di 100 km con apparati relativamente economici.
Una buona fibra monomodale ha una attenuazione dell'ordine degli 0.2-0.25 dB/km.
Giunzioni e connettorizzazioni
Due tratti di fibra ottica dello stesso tipo possono essere giuntati mediante fusione, ottenendo un ottimo accoppiamento del core. Questa operazione è effettuata in modo semiautomatico mediante apparecchiature come i FOSP che allineano automaticamente i core e controllano la fusione. Una giunzione ben eseguita comporta una attenuazione di circa 0,1 dB.
Nell'uso pratico, un collegamento bidirezionale (ad esempio IEEE 802.3) viene realizzato utilizzando una coppia di fibre, una per ciascuna direzione. Le fibre ottiche sono collegate agli apparati di telecomunicazione mediante connettori che allineano meccanicamente il core della fibra con il laser e con il ricevitore. Un connettore comporta una attenuazione di circa 0,5 dB, ed è molto sensibile alla polvere, per cui connettori e cavi inutilizzati vengono normalmente coperti per evitare infiltrazioni. Esistono diversi tipi di connettori, ad esempio SC, LC (in plastica, quadrati) e ST (in metallo, tondi, con innesto a baionetta).
I cavi in fibra vengono normalmente installati all'interno di impianti di cablaggio strutturato, attestandoli su pannelli di permutazione. Un collegamento comporta quindi l'uso di almeno due cavi di permuta (da ciascun apparato connesso al pannello di permutazione), e quindi di 4 connettori.
Bilancio di potenza (power budget)
Per i collegamenti di lunga distanza, i trasduttori sono specificati in termini di potenza del trasmettitore e sensibilità del ricevitore. La differenza tra le due costituisce il power budget, ovvero la massima potenza che può essere dissipata dal collegamento.
Per valutare se una certa tecnologia trasmissiva funzionerà su un certo collegamento, è necessario misurare o stimare la perdita complessiva del collegamento, o link loss. Questo deve essere inferiore al power budget. Normalmente si lascia un margine di 3-6 dB, per garantirsi contro peggioramenti del collegamento (dovuti a invecchiamento o a interventi di manutenzione) o degli apparati trasmissivi (dovuti tra l'altro a sporcizia). Questa valutazione deve essere effettuata alla lunghezza d'onda utilizzata dagli apparati prescelti.
Se il collegamento è già realizzato, è possibile misurare la sua attenuazione. L'esame tipicamente utilizzato è chiamato OTDR, (Optical Time Domain Reflectometry, in italiano riflettometria ottica nel dominio del tempo).
Se il collegamento deve essere ancora realizzato, la sua attenuazione è stimabile usando i valori di targa delle fibre e valori prudenziali per giunzioni e connettori.
Ad esempio, il link loss di un collegamento di 20km, con fibra da 0.24 dB/km, 6 giunzioni lungo il collegamento, connettori solo alle estremità è stimabile in:
20 km * 0.24 dB/km + 6 * 0.1 dB + 4 * 0.5 dB = 4.8 dB + 0.6 dB + 2 dB = 7.6 dB
aggiungendo 4 dB di margine di sicurezza, gli apparati dovranno avere un power budget minimo di 11.6 dB.
Prestazioni
Gli apparati commercialmente disponibili arrivano a velocità di trasmissione di 40 Gbit/s. Utilizzando tecnologie WDM è possibile trasmettere su una singola coppia di fibre fino ad alcune centinaia di migliaia di canali separati in frequenza, arrivando a capacità massime dell'ordine del Tbit/s.
Questo articolo è tratto da Wikipedia, l'enciclopedia libera
Cavo Fibra Ottica
I cavi in fibra ottica sono cavi di rete che contengono una o più fibre ottiche trasparenti utilizzate per trasportare la luce. Le fibre ottiche sono tipicamente tubi in vetro o plastica contenuti in un tubo protettivo adatto per lunghe distanze, reti di dati e telecomunicazioni ad alte prestazioni. Un vantaggio fondamentale dei cavi in fibra ottica rispetto ai cavi con conduttore metallico è rappresentato dalle prestazioni superiori in termini di larghezza di banda e prestazioni di trasporto dei dati. I cavi in fibra ottica sono in Internet, Applicazioni per telefono e TV. Sono utilizzati anche nell'illuminazione decorativa, ad esempio è possibile avere alberi di Natale in fibra ottica. La capacità di risparmiare spazio significa che sono utilizzati nelle caratteristiche di illuminazione e sicurezza delle automobili. Sono utilizzati in campo medico, ispezioni meccaniche e possono essere utilizzati come sensori a fibre ottiche per correnti elettriche, suoni e prodotti chimici.
Come funzionano i cavi in fibra ottica?
I cavi in fibra ottica trasportano segnali di comunicazione utilizzando impulsi di luce generati da piccoli laser o diodi ad emissione luminosa (LED). Il cavo è costituito da uno o più trefoli ciascuno dello spessore di un capello umano. Il centro di ogni filamento è chiamato il nucleo, questo nucleo è il percorso della luce da percorrere. Il nucleo è circondato da uno strato di vetro che riflette la luce verso l'interno per evitare la perdita di segnale e consentire alla luce di passare attraverso le piegature nel cavo.
Tipi di cavo in fibra ottica
Single-Mode: La forma più semplice in cui tutti i segnali viaggiano al centro della fibra senza riflessione. Adatto per la trasmissione di dati su lunghe distanze (>100 km)
Multimodale: Circa 10 volte più grande delle fibre monomodali, consente ai fasci di luce di viaggiare attraverso vari percorsi (o modalità multiple). Adatto per la trasmissione di dati su distanze relativamente brevi (≤2 km)
Le fibre ottiche sono classificate in base al tipo modale e alle velocità di trasmissione: OM1 – Multimodalità 62,5/125 μm e OM2 – Multimodalità 50/125 μm 1 Gbit.
Com’è fatta la fibra ottica, i cavi in fibra ottica e la velocità massima raggiungibile
I cavi in fibra ottica permettono di raggiungere velocità sorprendenti se paragonate a quelle che dell’ormai antiquata ADSL. Tale velocità è sempre più utile, visto il crescente uso di internet, che caratterizza la vita di tutti noi per le più disparate esigenze: lavorative, di studio o di intrattenimento.
Ma come riesce la fibra ottica a raggiungere velocità così elevate? Tutto è dovuto al processo di realizzazione dei cavi e al naturale progresso tecnologico che ha portato al perfezionamento delle tecniche di utilizzo e fabbricazione dei materiali necessari per i cavi. Prima di passare alle caratteristiche e potenzialità dei cavi in fibra ottica è però necessario capire come quest’ultima funziona.
Come funziona la fibra ottica, come viene prodotta
La fibra ottica funziona esattamente come i laser. Queste due tecnologie, infatti, si basano entrambe su fenomeni fisici, che permettono il passaggio di informazioni e quindi di dati, attraverso la luce. Affinché questo passaggio di informazioni si verifichi in maniera corretta, è necessario però che la luce transiti attraverso un materiale che ne permetta la trasmissione. Il materiale individuato per assolvere a tale compito è il vetro. Già in passato, infatti, il vetro fu adoperato per scopi poco convenzionali. Per esempio, nel corso del XIX secolo si utilizzò il vetro, tra le altre cose, per illuminare i tavoli operatori durante gli interventi chirurgici.
Per permettere un passaggio di luce, e quindi di informazioni, attraverso il vetro è però necessario un tipo di vetro purissimo e di alta qualità. Tale tipologia di vetro è realizzata, per esempio, da aziende come la Corning: un’impresa statunitense fondata in Massachusetts addirittura nel 1851, che produce anche display per smartphone.
Come viene prodotta la fibra ottica
Come già accennato, la fibra ottica è composta da vetro. Non un blocco unico di vetro, ma di tante sottilissime fibre, avvolte da una guaina protettiva, sempre dello stesso materiale. Il principale compito della guaina è quello di riflettere la luce del cavo verso il centro dello stesso.
La prima fibra ottica fu realizzata dalla Corning, nel 1970, dopo un lungo processo di perfezionamento dei cavi. Solo molti anni dopo, però, l’azienda statunitense trovò dei clienti interessati a quella che sarebbe diventata una tecnologia capace di avere un impatto a livello globale in moltissimi settori. Il successo di questi primi cavi in fibra ottica fu principalmente dovuto al metodo di produzione della fibra stessa. Il vetro “comune”, quello delle bottiglie e dei bicchieri che abbiamo a casa, è prodotto a partire dal silicio che viene portato a elevate temperature per dargli forma attraverso tecniche di soffiatura. Questo vetro, però, non è adatto al compito assolti dalla fibra, poiché non è abbastanza puro. Al contrario una fibra di vetro consente il passaggio del segnale ottico perché è prodotta tramite delle fiammate di gas, che deposita fuliggine di vetro drogato (cioè con impurità coloranti, come metalli) con altri elementi chimici su di un’asta di ceramica, seguendo un ordine ben preciso, cioè depositando diversi strati uno sull’altro. Dunque, non tutti i cavi in fibra ottica sono uguali, la purezza e la qualità della fibra di vetro dipendono dalla composizione chimica della fuliggine.
Tutte queste operazioni rappresentano, comunque, solo la prima fase della realizzazione dei moderni cavi in fibra ottica. La seconda fase è detta “consolidamento”. Questa operazione comporta che le aste di ceramica rivestite da vari elementi chimici vengano inserite in una fornace per estrarne l’eventuale acqua rimanente. A causa dell’elevato calore avvengono poi anche diverse modifiche chimico-fisiche. Il risultato di tutto ciò è il “cuore” del cavo in fibra ottica, l’effettivo mezzo di trasporto della luce e dei dati. Il passo seguente ha luogo all’interno di un macchinario a forma di torre che riscalda e rende malleabile la fibra, al fine di ottenere il giusto spessore per il cavo.
Tutto il processo è realizzato rispettando regole e tempi ben precisi, per non compromettere la qualità del prodotto finale che risulterebbe altrimenti inutilizzabile. Ogni filo di vetro, infatti, deve avere uno spessore di 125 micron. Se il diametro delle fibre di vetro differisce anche solo di pochissimo, il passaggio di luce si interrompe. Per questo motivo vengono effettuati test molto precisi sulla qualità e sul diametro dei vari fili di vetro ottenuti. Tutto ciò fa ben comprendere quanto l’intera procedura di realizzazione dei cavi in fibra ottica sia complessa. Solo i fili che passano i test vengono avvolti in una bobina e successivamente sono inviati alle aziende che fabbricano i cavi per le telecomunicazioni.
Ogni cavo usato nelle telecomunicazioni è di solito formato da ben 576 fili di vetro sottilissimi, raccolti in 24 tubi che a loro volta contengono 24 filamenti di fibra ottica purissima.
Qual è la velocità che raggiunge un cavo di fibra ottica
Normalmente con la fibra ottica, la velocità di navigazione raggiungibile a livello commerciale per gli utenti finali è nell’ordine di 1 Gbps. Non si tratta però della velocità massima ottenibile attraverso i cavi in fibra ottica. Infatti, grosse strutture e aziende private nel campo della tecnologia e dell’informatica, dovendo gestire grandi moli di dati, possono contare su velocità ben superiori. Per esempio, i data center che si occupano della gestione dei nostri dati in cloud arrivano attualmente a una velocità massima di 35 Tbps, ovvero 35 milioni di Megabit al secondo. Recentemente però Lídia Galdino, una scienziata dell’UCL (University College London), è riuscita a stabilire un nuovo record di velocità di trasmissione dati attraverso i cavi in fibra ottica raggiungendo un picco di trasmissione pari a 178 Tbps. Per comprendere quanto la velocità raggiunta dall’esperimento di Lídia Galdino sia elevata, basti pensare che con una velocità tale sarebbe teoricamente possibile scaricare l’intero catalogo di Netflix in solo un secondo.
Il record di velocità raggiunto dalla fibra ottica
La ricercatrice di origini portoghesi in realtà non ha utilizzato tecnologie in fibra ottica diverse da quelle attualmente disponibili. L’innovazione, in questo caso, risiede nel modo in cui tali tecnologie sono state utilizzate. Lídia Galdino è infatti riuscita a stabilire il nuovo record semplicemente adoperando uno spettro di frequenze più ampio.
Le reti in fibra commerciali usano uno spettro di frequenze limitato a 4,5 THz (il Tera-Hertz, è un multiplo dell’Hertz, l’unità di misura del Sistema Internazionale della frequenza). La Galdino e il suo team hanno invece utilizzato uno spettro molto più ampio, grazie a diverse tecniche di amplificazione del segnale ottico, che attraversa la fibra è stato possibile raggiungere la frequenza di 16,8 THz. Detto semplicemente, grazie a questo metodo è possibile far transitare più luce attraverso i cavi in fibra ottica, quindi trasmettere più dati più velocemente.
L’esperimento condotto da Lídia Galdino presso l’UCL ha dunque restituito i risultati attesi, i dati relativi al progetto sono stati pubblicati sull’IEEE Photonics Technology Letters, una rivista scientifica. Ciò che rende questa scoperta davvero rivoluzionaria, è il fatto che tale processo sia applicabile anche alle attuali tecnologie in fibra ottica senza eccessivi esborsi economici e senza dover stravolgere le infrastrutture di telecomunicazione attualmente in uso.
