Fibra vs Cobre: Vantagens e Desvantagens

O que é fibra óptica?

A fibra óptica, também conhecida como cabo de fibra óptica ou fibras ópticas, geralmente é composta pelo núcleo da fibra, camada de revestimento, buffer, capa e conectores de fibra óptica. Como a perda da luz transmitida pela fibra óptica é muito menor do que a da eletricidade transmitida pelo cabo de cobre, o cabo de fibra óptica é normalmente usado em transmissões de longa distância.

Estrutura da fibra óptica

Núcleo da fibra - Feito de material de vidro ou plástico e usado para guiar a luz. Existem três tamanhos de núcleo de fibra mais comuns: diâmetro de 62,5 μm (fibra multimodo OM1, OM2), diâmetro de 50 μm (OM3, OM4, OM5) e diâmetro de 9 μm (fibra monomodo).

Camada de revestimento - Cobrir o núcleo da fibra com um revestimento de vidro de índice de refração mais baixo. Ele é projetado para reduzir a perda causada por irregularidades na superfície do núcleo da fibra de vidro.

Buffer - Oferece isolamento mecânico e protege a fibra contra danos físicos ao encapsular as fibras. 

Capa - A camada mais externa do cabo de fibra óptica, protegendo as fibras ópticas contra danos ambientais. Além disso, diferentes cores de capas podem ser usadas para identificação do cabo.

Tipos de fibra óptica

Há dois tipos mais comuns de fibra óptica, fibra óptica multimodo e fibra óptica monomodo.

Fibra Óptica Monomodo

Fibra óptica monomodo, como o nome indica, transporta apenas um único modo de luz. Com um núcleo muito fino de 9 μm e sem ser limitada pela dispersão modal, a fibra monomodo permite maior fidelidade quando a luz é transmitida pela fibra, resultando assim em uma largura de banda maior do que a fibra multimodo. Portanto, a fibra monomodo geralmente é aplicada em comunicação de longa distância.

Fibra Óptica Multimodo

Ao contrário da fibra monomodo, a fibra óptica multimodo permite centenas de modos de luz com um núcleo de fibra mais espesso de 50 μm ou 62.5 μm. Além disso, ela é limitada pela dispersão modal, enquanto a fibra monomodo não é. Portanto, a fibra multimodo oferece suporte a largura de banda e distância limitadas em comparação com a fibra monomodo. Apesar das desvantagens de largura de banda e distância suportada, a fibra multimodo tem os benefícios de um tamanho de núcleo maior e é facilmente conectada a uma fonte de luz como LED, além de reduzir custos. É por isso que a fibra multimodo é popular na comunicação de curta distância.

Tipos de fibra óptica: fibra monomodo vs fibra multimodo

Vantagens das  fibras ópticas em relação ao cabo de cobre

Sabe-se que o cabo de fibra óptica foi introduzido para compensar os limites de largura de banda e distância dos cabos de cobre. No entanto, as vantagens do cabo de fibra óptica vão muito além da largura de banda e da distância. Por que a fibra é melhor que o cobre? Esta publicação explicará detalhadamente os benefícios dos cabos de fibra óptica para você. 

Largura de banda infinita

A largura de banda é uma exigência rígida para data centers. Como mencionado acima, a fibra monomodo não é limitada pela dispersão modal com um tamanho de núcleo muito pequeno; portanto, a largura de banda da fibra monomodo é infinita em teoria. Quanto à fibra multimodo, a mais amplamente utilizada fibra multimodo OM3 tem um requisito de largura de banda de mais de 2000 MHz-km, e fibra multimodo OM4 exige pelo menos 4700 MHz-km. Quando se trata de cabo de cobre, o cabo de cobre Cat8 mais recente suporta uma largura de banda de 2000 MHz-km. Portanto, tanto a fibra monomodo quanto a fibra multimodo obtêm uma largura de banda muito superior à do cabo de cobre tradicional.

Maior distância

Quanto maior a largura de banda, maior a distância. Para Ethernet 40/100, o cabo óptico multimodo OM4 suporta um comprimento de link de até 150metros, e a fibra monomodo permite até comunicação a uma distância de 80km, enquanto o cabo de cobre Cat8 permite apenas uma distância limitada de 30 metros, de acordo com o padrão 40GBase-T. No entanto, a maioria das distâncias dos links de backbone de data centers é superior a 30 metros, portanto as fibras ópticas basicamente substituíram os cabos de cobre nos links de backbone.

Velocidade Mais Rápida

Por que a fibra tem uma velocidade mais rápida do que o cabo de cobre? Isso é determinado principalmente pelo princípio de transmissão da fibra e do cabo de cobre. Para a fibra óptica, ela transmite dados modulando os sinais analógicos em sinais ópticos; então, as luzes são guiadas com base no princípio da reflexão total da luz. Sinais ópticos diferentes não interferem entre si. Quanto ao cabo de cobre, ele transmite dados com base em sinais elétricos, e há interferência entre os sinais elétricos. É por isso que a fibra óptica tem a vantagem de velocidade em relação ao cabo de cobre.

Na aplicação prática,  de acordo com o padrão IEEE 802.3bs, a fibra comprovou possibilitar Ethernet 200/400G. No entanto, o cabo de cobre Cat8 mais recente suporta apenas 40GBASE-T a uma distância de transmissão limitada de 30 metros.

Mais fino e mais leve

Em comparação com cabos de cobre, os cabos ópticos têm um tamanho de núcleo de fibra muito menor, o núcleo da fibra multimodo é de cerca de 50 a 62.5 μm, a fibra monomodo é ainda menor, chegando a 9 μm, enquanto o diâmetro de um cabo coaxial de cobre padrão chega a cerca de 47mm. 

Além disso, a diferença de material entre o cabo de cobre e o cabo de fibra óptica também é um fator vital para o peso. A fibra óptica é feita de fibra de vidro, enquanto o cobre é feito de metal, resultando assim em a fibra ser mais leve do que o cabo de cobre. As características de ser fina e leve tornam a fibra mais conveniente e mais fácil de instalar.

Forte capacidade anti-interferência

O quartzo é o componente básico da fibra óptica, que transmite apenas luz, não conduz eletricidade nem é afetada pelo campo eletromagnético; por isso, a fibra óptica permite uma forte capacidade contra EMI (Electromagnetic Interference, interferência eletromagnética) e interferência de energia. E é exatamente por isso que o sinal transmitido na fibra óptica não é fácil de ser interceptado. Portanto, os cabos ópticos têm vantagens de estabilidade e segurança em relação aos cabos de cobre.

Maior confiabilidade

Sabe-se que a confiabilidade de um sistema é essencial para o número de dispositivos que consultam o sistema. Quanto mais dispositivos, maior a possibilidade de falha. Um sistema de fibra óptica é simples, enquanto um sistema de cabos de cobre geralmente usa muitos amplificadores. Além disso, o sistema de fibra óptica também tem a vantagem de uma longa vida útil. Estatisticamente falando, um sistema de fibra permite que o tempo de operação sem falhas chegue a até meio milhão de horas. Consequentemente, a fibra óptica desfruta de maior confiabilidade do que o fio de cobre.

Desvantagens das Fibras Ópticas em Relação ao Cabo de Cobre

No entanto, há vantagens do fio de cobre em relação à fibra óptica:

Baixa resistência à tração

O material do núcleo da fibra é fibra de vidro, enquanto o material do cabo de cobre é cobre. A fibra de vidro é mais frágil que o cobre; portanto, a resistência à tração da fibra é menor que a do cabo de cobre. A alta resistência à tração do cabo de cobre ajuda a evitar o estiramento e a ruptura do cabo e, assim, também ajuda a prevenir falhas do sistema.

Processo de Fusão Complexo

A perda da fibra está associada ao processo de fusão da fibra. Dois núcleos de fibra devem ser conectados com precisão. Como o núcleo da fibra é muito fino e o ponto de fusão do quartzo é alto, é necessário contar com dispositivos e tecnologia profissionais de fusão.

O cabo de cobre será substituído por fibra? 

Apesar de o cabo de fibra óptica ter tantas vantagens em relação ao fio de cobre, o cabo de cobre ainda atrai a preferência dos consumidores devido à sua boa relação custo-benefício em aplicações específicas, como sistemas tradicionais de cabeamento predial, LAN, PoE e aplicações KVM. De modo geral, acho que ainda está muito distante o momento em que as fibras ópticas substituirão completamente os sistemas de fio de cobre.

No entanto, a fibra é absolutamente preferível ao cabeamento de cobre quando são necessários alta largura de banda, longa distância, alta velocidade ou imunidade a EMI.

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