Fibra frente a cobre: ventajas y desventajas

¿Qué es la fibra óptica?

La fibra óptica, también conocida como cable de fibra óptica o fibra óptica, generalmente se compone del núcleo de fibra, la capa de revestimiento, el recubrimiento, la cubierta y los conectores de fibra óptica. Dado que la pérdida de luz transmitida a través de la fibra óptica es mucho menor que la electricidad transmitida a través del cable de cobre, el cable de fibra óptica se utiliza normalmente en transmisiones de larga distancia.

Estructura de la fibra óptica

Núcleo de fibra - Hecho de vidrio o material plástico y utilizado para guiar la luz. Hay tres tamaños de núcleo de fibra más comunes: 62.5 μm de diámetro (fibra multimodo OM1, OM2), 50 μm de diámetro (OM3, OM4, OM5) y 9 μm de diámetro (fibra monomodo).

Capa de revestimiento - Cubrir el núcleo de fibra con una envoltura de vidrio de menor índice de refracción. Está diseñado para reducir la pérdida causada por irregularidades superficiales del núcleo de fibra de vidrio.

Búfer - Ofrece aislamiento mecánico y protege la fibra de daños físicos al encapsular las fibras. 

Chaqueta - La capa más externa del cable de fibra óptica, que protege las fibras ópticas de los daños ambientales. Además, se pueden usar cubiertas de diferentes colores para la identificación del cable.

Tipos de fibra óptica

Existen dos tipos más comunes de fibra óptica: fibra óptica multimodo y fibra óptica monomodo.

Fibra óptica monomodo

Fibra óptica monomodo, como su nombre indica, transporta solo un único modo de luz. Con un núcleo muy delgado de 9 μm y sin estar limitada por la dispersión modal, la fibra monomodo permite una mayor fidelidad cuando la luz se transmite a través de la fibra, lo que da como resultado un mayor ancho de banda que la fibra multimodo. Por lo tanto, la fibra monomodo se aplica generalmente en comunicaciones de larga distancia.

Fibra óptica multimodo

A diferencia de la fibra monomodo, la fibra óptica multimodo permite cientos de modos de luz con un núcleo de fibra más grueso de 50 μm o 62.5 μm. Además, está limitada por la dispersión modal, mientras que la fibra monomodo no lo está. Por lo tanto, la fibra multimodo admite un ancho de banda y una distancia limitados en comparación con la fibra monomodo. A pesar de las desventajas en cuanto al ancho de banda y la distancia admitida, la fibra multimodo ofrece las ventajas de un mayor tamaño de núcleo y se conecta fácilmente a una fuente de luz como un LED, además de ahorrar costes. Por eso la fibra multimodo es popular en las comunicaciones de corta distancia.

Tipos de fibra óptica: fibra monomodo frente a fibra multimodo

Ventajas de  las fibras ópticas frente al cable de cobre

Se sabe que el cable de fibra óptica se introdujo para compensar los límites de ancho de banda y distancia de los cables de cobre. Sin embargo, las ventajas del cable de fibra óptica van mucho más allá del ancho de banda y la distancia. ¿Por qué la fibra es mejor que el cobre? Esta publicación le explicará en detalle los beneficios de los cables de fibra óptica. 

Ancho de banda infinito

El ancho de banda es una demanda rígida para los centros de datos. Como se mencionó anteriormente, la fibra monomodo no está limitada por la dispersión modal gracias a un tamaño de núcleo muy pequeño; por lo tanto, el ancho de banda de la fibra monomodo es infinito en teoría. En cuanto a la fibra multimodo, la más utilizada fibra multimodo OM3 tiene un requisito de ancho de banda de más de 2000 MHz-km, y Fibra multimodo OM4 requiere al menos 4700 MHz-km. En lo que respecta al cable de cobre, el cable de cobre Cat8 más reciente admite un ancho de banda de 2000 MHz-km. Por lo tanto, tanto la fibra monomodo como la fibra multimodo obtienen un ancho de banda mucho más superior que el cable de cobre tradicional.

Mayor distancia

Cuanto mayor es el ancho de banda, mayor es la distancia. Para Ethernet 40/100, el cable óptico multimodo OM4 admite una longitud de enlace de hasta 150metros, y la fibra monomodo incluso permite la comunicación a una distancia de 80km, mientras que el cable de cobre Cat8 solo permite una distancia limitada de 30 metros según el estándar 40GBase-T. Sin embargo, la mayoría de las distancias de los enlaces troncales de los centros de datos son superiores a 30 metros, por lo que las fibras ópticas han sustituido básicamente a los cables de cobre en los enlaces troncales.

Mayor velocidad

¿Por qué la fibra tiene una velocidad mayor que el cable de cobre? Esto está determinado principalmente por el principio de transmisión de la fibra y del cable de cobre. En el caso de la fibra óptica, transmite datos modulando las señales analógicas en señales ópticas; luego, la luz se guía según el principio de reflexión total de la luz. Las distintas señales ópticas no interfieren entre sí. En cuanto al cable de cobre, transmite datos basándose en señales eléctricas, y existe interferencia entre las señales eléctricas. Por eso la fibra óptica tiene la ventaja de velocidad sobre el cable de cobre.

En la aplicación práctica,  de acuerdo con el estándar IEEE 802.3bs, la fibra ha demostrado permitir Ethernet 200/400G. Sin embargo, el cable de cobre Cat8 más reciente solo admite 40GBASE-T a una distancia de transmisión limitada de 30 metros.

Más delgado y ligero

En comparación con los cables de cobre, los cables ópticos tienen un tamaño de núcleo de fibra mucho menor; el núcleo de la fibra multimodo es de aproximadamente 50 a 62.5 μm, la fibra monomodo es aún más pequeña, de hasta 9 μm, mientras que el diámetro de un cable coaxial de cobre estándar llega hasta alrededor de 47mm. 

Además, la diferencia de material entre el cable de cobre y el cable de fibra óptica también es un factor vital para el peso. La fibra óptica está hecha de fibra de vidrio, mientras que el cobre está hecho de metal, lo que hace que la fibra sea más ligera que el cable de cobre. Las características de ser delgada y ligera hacen que la fibra sea más cómoda y fácil de instalar.

Gran capacidad antiinterferencias

El cuarzo es el componente básico de la fibra óptica, que solo transmite luz, no conduce electricidad ni se ve afectada por el campo electromagnético; por lo tanto, la fibra óptica ofrece una gran capacidad contra las EMI (interferencias electromagnéticas) y las interferencias de alimentación. Y esa es exactamente la razón por la que la señal transmitida por la fibra óptica no es fácil de interceptar. Por ello, los cables ópticos tienen ventajas de estabilidad y seguridad frente a los cables de cobre.

Mayor fiabilidad

Se sabe que la fiabilidad de un sistema es esencial para el número de dispositivos que consultan el sistema. Cuantos más dispositivos haya, mayor será la posibilidad de fallo. Un sistema de fibra óptica es sencillo, mientras que un sistema de cable de cobre suele utilizar muchos amplificadores. Además, el sistema de fibra óptica también tiene la ventaja de una larga vida útil. Estadísticamente hablando, un sistema de fibra permite un tiempo de funcionamiento sin fallos de hasta medio millón de horas. En consecuencia, la fibra óptica goza de mayor fiabilidad que el cable de cobre.

Desventajas de las fibras ópticas frente al cable de cobre

No obstante, el cable de cobre presenta ventajas frente a la fibra óptica:

Baja resistencia a la tracción

El material del núcleo de la fibra es fibra de vidrio, mientras que el material del cable de cobre es cobre. La fibra de vidrio es más frágil que el cobre; por lo tanto, la resistencia a la tracción de la fibra es menor que la del cable de cobre. La alta resistencia a la tracción del cable de cobre ayuda a evitar que el cable se estire y se rompa y, por consiguiente, también ayuda a prevenir fallos del sistema.

Proceso de fusión complejo

La pérdida de fibra está asociada con el proceso de fusión de fibra. Dos núcleos de fibra deben conectarse con precisión. Dado que el núcleo de fibra es muy delgado y el punto de fusión del cuarzo es alto, debe estar equipado con dispositivos y tecnología profesionales de fusión.

¿Será reemplazado el cable de cobre por fibra? 

A pesar de que el cable de fibra óptica tiene muchas ventajas sobre el cable de cobre, el cable de cobre sigue atrayendo la preferencia de los consumidores debido a su rentabilidad en aplicaciones específicas, como los sistemas tradicionales de cableado de edificios, LAN, PoE y aplicaciones KVM. En general, creo que aún falta mucho para que las fibras ópticas sustituyan por completo a los sistemas de cable de cobre.

Sin embargo, la fibra es absolutamente preferible al cableado de cobre cuando se requiere un gran ancho de banda, larga distancia, alta velocidad o inmunidad a EMI.

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