VITO SPERONI CONSULENTE SULLE TELECOMUNICAZIONI E FOTOVOLTAICO
CAVI IN FIBRA OTTICA
Negli ultimi decenni tutte le dorsali principali della rete telefonica e di Internet, compresi i collegamenti intercontinentali sottomarini, la fibra ottica ha sostituito il cavo Coassiale.
I principali vantaggi delle fibre rispetto ai cavi in rame sono:
- Bassa attenuazione, e dunque non necessita di amplificare il segnale sulle lunghe distanze;
- la grande velocità di trasmissione (può superare i trecento Mbps) grazie alla grande capacità di banda e alla bassa attenuazione del segnale;
- immunità da interferenze elettromagnetiche;
- assenza di diafonia;
- bassi valori di BER;
- bassa potenza contenuta nei segnali;
- alta resistenza elettrica, per cui è possibile usare la fibra vicino a equipaggiamenti ad alto potenziale, o tra siti a potenziale diverso.
Nelle infrastrutture in fibra i dati viaggiano attraverso impulsi luminosi veicolati all’interno di cavi in fibra di vetro e polimeri plastici.
I cavi sono flessibili, immuni ai disturbi elettrici, alle condizioni atmosferiche più estreme, e poco sensibili alle variazioni di temperatura.
Hanno, di solito, un diametro di rivestimento di 125 micrometri (come le dimensioni di un capello), e il peso complessivo, per chilometro, è di circa 2 Kg.
Il cavo in fibra ottica è formato da fili vetrosi minuscoli e flessibili, utilizzato per la propagazione della luce che viene contraddistinta da due numeri n/m, dove n è il diametro della parte conduttrice di luce ed m il diametro della parte esterna; per cui la classificazione 50/125 identifica una fibra ottica con 50μm di parte conduttrice e 125μm di diametro esterno, dove μ indica il micron pari a 10-⁶.
La fibra ottica funziona come uno specchio tubolare. La luce entra nel core con un ben preciso angolo e si propaga mediante una serie di riflessioni sulla superficie di separazione fra i due materiali del core e del cladding.
CAVO IN FIBRA OTTICA MULTIMODALE
Il cavo in fibra ottica multimodale utilizza un nucleo (core) di diametro “ampio” per consentire il passaggio della luce in diverse modalità, per cui si possono trasmettere più tipologia di dati.
Questa particolare fibra viene utilizzata soprattutto per le comunicazioni a breve distanza, a esempio nello stesso edificio come nei cablaggi strutturati, e per la sua elevata velocità di trasmissione e affidabilità per i collegamenti backbone. Le fibre multimodali possono avere una velocità di trasmissione che va dai 0,1 ai 100 Gbit/s, e possono percorrere distanze dai 100 m ai 2 km, più che sufficienti negli utilizzi locali.
Tipicamente, la fibra ottica multimodale può sostenere un bit rate di 100 Mbit/s per distanze fino a un massimo di 2 km (100BASE-FX), 1 Gbit/s per distanze di massimo 1 km (1000BASE-SX) e 10 Gbit/s per distanze di massimo 550 m.
I cavi in fibra Multimodali (MMF) hanno tutti un rivestimento ( cladding) con lo stesso diametro, e prevede nuclei (core) di due dimensioni e cinque varianti:
OM1
OM=Optical Mode
OM2-3-4-5
I cavi da 50 micron e in particolare l’OM3, l’OM4, e l’OM5, con la trasmissione laser le distanze di propagazione sono maggiori e anche la velocità è superiore. Ottima per applicazioni come nel cablaggio strutturato (si utilizzano fibre da 62,5/125 μm oppure da 50/125 μm), collegamenti backbone, e tra edifici. La trasmissione dell’OM3, OM4 e OM5 possono anche utilizzare il LED e sorgenti luminose laser.
Per facilitarne il riconoscimento i cavi multimodali sono disponibili in diversi colori: OM3 è solitamente acqua; OM4 è talvolta viola, per distinguerlo da OM3; la fibra multimodale di ultima generazione OM5, è verde lime.
CAVO IN FIBRA OTTICA MONOMODALI
La fibra ottica monomodale è un particolare tipo di fibra ottica costruita per trasportare soltanto un singolo raggio luminoso, e come avviene anche nel cavo multimodale c’è l’assenza di interferenza o sovrapposizione tra diverse lunghezze d’onda della luce che sono in grado di distorcere i dati a lunga distanza.
La fibra ottica Monomodale (SMF) viene utilizzata per le lunghe distanze, e la propagazione avviene in un solo modo: utilizzando un singolo raggio di luce.
Il cavo monomodale (OS2: Optical Single-mode) ha un nucleo (core) di vetro di 8-10 micron che è molto più piccolo del multimodale, e una sola modalità di propagazione . Con una sola lunghezza d’onda di luce passante nel nucleo, la fibra monomodale riallinea la luce verso il centro del nucleo, invece di farla rimbalzare dal bordo del nucleo come nella multimodale. Il cavo monomodale è quasi sempre giallo.
DIFFERENZA TRA MULTIMODALI E MONOMODALI
Le differenze tra le due tipologie sono di ordine tecnico ed economico: nelle fibre multimodali si trasmette con led che sono poco costosi, sulle monomodali si trasmette con laser, che sono più costosi ma permettono velocità maggiori, e di coprire distanze che possono raggiungere o superare i 40 km, senza compromettere il segnale, quindi ideale per applicazioni a lungo raggio.
Per quanto riguarda la larghezza di banda la fibra monomodale è nettamente maggiore rispetto multimodale, e usando una coppia di filamenti in fibra monomodale (full-duplex) si può arrivare fino al doppio del volume di trasmissione rispetto al multimodali.
Lunghezze e velocità dei cavi monomodali sono raggiungibili in quanto la trasmissione luminosa monomodale annulla il ritardo di modo differenziale (DMD) cioè il principale fattore di limitazione della larghezza di banda della multimodale.
Riassumendo il segnale nel cavo in fibra ottica ha una grande velocità di trasmissione, il cavo è facile da maneggiare e da installare, ed è ideale per le comunicazioni sicure in quanto è molto difficile da intercettare e altrettanto facile da monitorare.