Cos’è una Fibra Ottica?
Una fibra ottica è una fibra flessibile e trasparente realizzata in vetro estruso (silice) o plastica, leggermente più spessa di un capello umano. È in grado di trasmettere la luce tra le due estremità. La luce può essere accoppiata solo a una fibra ai suoi punti di ingresso.
Il principale vantaggio della comunicazione tramite fibra ottica rispetto alla trasmissione via cavo elettrico è la sua elevata capacità di banda su lunghe distanze grazie alla perdita estremamente bassa alle stesse lunghezze d’onda specifiche (ad esempio, 1300 nm e 1550 nm). Inoltre, le fibre ottiche sono anche immune alle interferenze elettromagnetiche, mentre i cavi di rame agiscono come un’antenna che raccoglie radiazioni elettromagnetiche e le trasforma in corrente (interferenza elettromagnetica). Ma analizziamo meglio le principali differenze tra le fibre ottiche standard e i cavi in rame.
Le Fibre Ottiche sono: Più veloci
Quando si tratta di trasferimento di dati, la velocità è essenziale. Le fibre ottiche, con la loro capacità di trasmettere informazioni utilizzando impulsi di luce, superano di gran lunga i cavi in rame in termini di velocità. Mentre i cavi in rame si basano sul movimento dei segnali elettrici, le fibre ottiche possono raggiungere velocità che lasciano i loro avversari metallici polverizzati. Con i cavi in fibra ottica, i dati possono viaggiare a velocità sorprendenti, raggiungendo velocità stupefacenti di miliardi di bit al secondo.
Le Fibre Ottiche sono: Più sicure
La fibra è non conduttiva e quindi sicura in tutti gli ambienti elettromagnetici. Ciò significa che può essere utilizzata in sicurezza intorno alle linee di trasmissione elettrica, nonché in campi ad alta frequenza e magnetici. Una fibra ottica rotta o danneggiata può essere rilevata estremamente rapidamente monitorando la reale trasmissione di potenza. Con un circuito di interruzione adatto, la trasmissione laser può essere interrotta entro 1-2 microsecondi. A un livello di potenza laser di 1 kW, anche una rottura della fibra nel peggiore dei casi rilascia al massimo pochi mJ di potenza laser, senza formazione di un arco ad alta temperatura. Al contrario, una rottura di un cavo di alimentazione elettrica da 1 kV quasi certamente provocherà una scarica di arco e a meno che non si presti grande attenzione nella progettazione del circuito per rilevare gli archi e minimizzare l’accumulo di energia, l’arco può persistere per millisecondi e rilasciare joule di energia.
Sia le alte tensioni che i laser ad alta potenza sono potenziali pericoli per gli utenti o (in particolare) per il personale di assistenza; entrambi i rischi possono essere facilmente mitigati nella maggior parte dei casi mediante opportuni interbloccaggi di sicurezza. Tuttavia, si osserva che le fonti ad alta tensione e ad alta corrente possono essere letali anche se solo una piccola frazione della potenza sfugge; le fonti laser possono danneggiare gli occhi e in circostanze estreme bruciare la pelle, ma non possono essere letali.
Le Fibre Ottiche sono: Più leggere
Per molte combinazioni di potenza e distanza, la fibra ottica è molto più leggera rispetto a qualsiasi cavo elettrico pratico.
A tensioni inferiori a ~1.000 V, i conduttori elettrici sono molto più pesanti rispetto alla fibra ottica per una capacità di trasmissione di potenza simile. Il peso del conduttore tende a scalare come 1/tensione^2 (poiché la perdita di potenza varia come V^2/R), quindi anche a 400 volt, il rame pesa più del doppio rispetto alla fibra.
I conduttori in alluminio sono circa la metà del peso del rame per una resistenza equivalente, ma sono comunque più pesanti rispetto alla nostra migliore stima delle fibre ottiche, anche senza isolamento. Tuttavia, l’alluminio è molto meno resistente del rame e più difficile da trasformare in cavi sottili e altamente flessibili.
Le fibre ottiche non hanno: Interferenze RF, Emissioni o Antenne accidentali
Una fibra ottica non ha problemi di interferenze RF/EMI perché non è un conduttore. Poiché la luce non può passare attraverso le pareti come l’elettricità, un intruso avrebbe bisogno di accesso fisico a un cavo ottico prima di poter intercettare eventuali dati che viaggiano attraverso di esso. Questo rende molto più difficile per gli hacker ottenere accesso non autorizzato alle reti sensibili protette da cavi in fibra ottica rispetto a quelli collegati solo da fili di rame.
D’altra parte, il filo di rame può perdere segnali e può essere influenzato da interferenze RF. Può agire come un’antenna, interferendo con la trasmissione dei dati lungo il cavo. Nei casi estremi, il filo di rame può captare energia da trasmettitori ad alta potenza nelle vicinanze, interferendo non solo con la trasmissione dei dati, ma potenzialmente surriscaldando il filo.
Le Fibre Ottiche hanno: Maggior larghezza di banda dati
Le fibre ottiche multimodo possono trasmettere facilmente dati ad alta larghezza di banda su lunghe distanze; un tipico prodotto larghezza di banda-distanza per una fibra multimodo è di 500 MHz/km, quindi un cavo di 500 m può trasmettere 1 GHz. Le perdite di segnale su 500 m sono trascurabili; la larghezza di banda è limitata dalla dispersione dei segnali.
Ciò rende i cavi ottici ideali per l’utilizzo in luoghi in cui un cablaggio tradizionale in rame non sarebbe fattibile, come miniere sotterranee profonde o attraverso grandi masse d’acqua. Inoltre, poiché sono realizzati con materiali che trasmettono la luce (vetro o plastica) anziché conduttori di elettricità (rame), le fibre ottiche non sono soggette a interferenze del segnale da linee elettriche vicine o altre fonti elettriche che possono degradare le prestazioni dei cavi in rame.
Al contrario, i cavi in rame leggero hanno perdite molto elevate ad alte frequenze. Una coppia intrecciata ottimizzata per alte velocità di trasmissione dati (Cat 6) può trasmettere 500 MHz solo su 100 metri (prodotto larghezza di banda-distanza di 50 MHz/km); un cavo non schermato leggero ottimizzato per la trasmissione di potenza avrà un prodotto larghezza di banda-distanza ancora più basso.
Le Fibre che i Cavi in Rame sono: Accettabili in termini di Durabilità
Il vetro di silice ultrapuro utilizzato nelle fibre ottiche ha una resistenza a trazione superiore al rame. Il materiale di rivestimento rafforza ulteriormente e protegge la fibra. La robustezza dei cavi in fibra ottica è ben nota.
La durabilità di un filo di rame molto sottile senza un’isolazione spessa non è altrettanto compresa.
Le Fibre e i Cavi in Rame sono: Simili in termini di Prezzo
Sebbene le fibre ottiche possano essere inizialmente più costose per collegamenti brevi a causa dei costi dei laser e dei rilevatori coinvolti, diventano molto più convenienti su distanze più lunghe. I progressi nella tecnologia delle fibre ottiche e l’aumento dell’efficienza nella produzione hanno significativamente ridotto i costi complessivi dei cavi in fibra ottica.
Inoltre, la durata e la longevità dell’infrastruttura a fibra ottica riducono le spese di manutenzione e sostituzione associate ai cavi in rame, rendendo le fibre ottiche una soluzione conveniente nel lungo periodo.
Ecco un breve riassunto dei molteplici vantaggi delle comunicazioni a fibre ottiche rispetto alle trasmissioni elettriche tramite cavi in rame.
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