O que é fibra óptica? Entenda como essa tecnologia funciona

Fibra óptica. Vocês com certeza já devem ter ouvido falar nela. Mas será que sabem o que é? Quais são os tipos? Como é sua estrutura? E como algo com diâmetro tão ínfimo é capaz de conduzir dados a velocidades incríveis?

Neste artigo, abordaremos todas estas questões e um pouco mais para entender melhor esta tecnologia e como ela vem revolucionando a área de telecomunicações. Prontos? Então, vamos lá!

O que é fibra óptica?

Fibra óptica é um filamento ligeiramente maior do que um fio de cabelo que transmite informações através de sinais luminosos, ao invés de sinais elétricos; o que nos traz diretamente à primeira grande vantagem de sua utilização: ausência de interferências eletromagnéticas.

Mas vamos com calma, pois ainda temos muito o que falar!

O diâmetro de uma fibra óptica é de 125 µm (mícrons, ou micrômetros), ou seja, 125 milésimos de milímetro. Em comparação, um fio de cabelo pode variar de 60 µm a 120 µm, então se trata de uma escala realmente diminuta.

Na sua fabricação podem ser usados diferentes materiais, com destaque para a sílica pura. Também conhecida como dióxido de silício. Além de sílica dopada, vidro composto e plástico.

Porém, no contexto das telecomunicações, é mais comum utilizar sílica (pura ou dopada). Pois fibras de sílica apresentam melhor desempenho em transmissões. Além de baixa atenuação (perda) de sinal, maior largura de banda e alcance geográfico.

Já as fibras produzidas com vidro composto ou plástico não possuem bom desempenho. Sendo principalmente usadas em sistemas de baixa capacidade, a curtas distâncias, ou até mesmo em sistemas de iluminação.

Agora que entendemos o que é uma fibra óptica e os materiais utilizados em sua confecção, vamos ao próximo ponto.

Estrutura da fibra óptica

A fibra óptica tem sua estrutura dividida em 3 elementos: Núcleo, Casca e Revestimento. O Núcleo conduz os sinais de luz, e comumente possui diâmetros de 9 µm, 50 µm ou 62,5 µm, apesar de também existirem núcleos com diâmetro de 100 µm.

Na Casca, por meio de reflexão total, a luz é confinada ao núcleo. Possui diâmetro de 125 µm, o qual é o mais utilizado com os três principais núcleos anteriormente citados.

Isto pode até parecer informação demais agora, porém será essencial para distinguirmos entre os tipos de fibra daqui a pouco.

Por fim, temos o Revestimento para proteção à fibra óptica, que é feito em 2 camadas para garantir proteções mecânicas e ópticas a ela. A camada primária tem diâmetro aproximado de 190 µm, e a secundária de 245 µm.

Entretanto, cabe enfatizar aqui que há outros 2 elementos que são adicionados à fibra quando ela é alojada no interior de um cabo: os elementos de tração e revestimento interno.

Uma proteção extra para manuseio das fibras, que são bastante frágeis, o que é uma desvantagem de se utilizá-las.

Tipos e classificação

Tendo aprendido sobre a estrutura das fibras ópticas, chegou o momento de aplicar e reforçar esse conhecimento aprendendo sobre seus tipos e classificações.

As fibras ópticas são classificadas de acordo com os diâmetros de seu núcleo e casca; por exemplo, quando nos deparamos com uma fibra “50/125” significa que seu núcleo é de 50 µm e sua casca é de 125 µm.

Quanto aos tipos de fibra, temos dois: Multimodo e Monomodo. A Multimodo pode ser usada tanto interna quanto externamente, sendo costumeiramente mais usada em ambientes internos, tais como redes locais e data centers, por exemplo.

Isto se deve ao fato de que esta fibra possui um núcleo maior (de 50 µm ou 62,5 µm), que origina mais atenuação de sinal.

Já que a luz reflete mais vezes dentro de um núcleo com diâmetro maior – o que faz com que a mesma informação chegue repetidas vezes e de forma não simultânea ao seu destino.

Daí “multimodo”. Portanto, encurtando seu alcance prático em comparação com a Monomodo. Esse efeito é chamado dispersão modal.

Neste caso, os receptores exercem, então, o trabalho de identificar a informação correta e eliminar os sinais duplicados. Então, em suma, as fibras multimodo têm núcleo e atenuação maior, e os equipamentos ativos que recebem a fibra são mais baratos, porém, a fibra em si é mais cara.

Ainda falando das fibras multimodo, elas podem ser classificadas em: OM1, OM2, OM3, OM4 e OM5. Todas possuem núcleo de 50 µm, à exceção da OM1, que possui um núcleo de 62,5 µm.

Conforme a classificação aumenta, aumenta-se também a largura de banda da fibra e, consequentemente, as velocidades de transmissão de dados.

Atualmente existem equipamentos que trabalham à velocidade de 100 Gbps, mas, a partir da OM5, teremos suporte a novas aplicações operando em velocidades de 200 a 400 Gbps.

Já a Monomodo é mais utilizada em ambientes externos, embora possa ser também utilizada em ambientes internos, devido ao seu alcance de vários quilômetros dependendo da potência do transmissor.

Ela possui um núcleo menor, de 9 µm, o que implica em menor atenuação de sinal, todavia os equipamentos ativos que a recebem são mais custosos (enquanto a fibra é mais barata).

Por ser mais fina, a reflexão da luz ocorre a distâncias maiores e menos frequentemente, por isso esta fibra apresenta melhor desempenho e maior alcance.

Para que servem as fibras ópticas?

Bom, elas podem ser utilizadas em vários sistemas diferentes. Porém, em nosso contexto, são mais amplamente utilizadas em sistemas de telecomunicações.

Pois permitem a transmissão de dados a altíssimas velocidades. Até o mais simples sistema de transmissão de informações com fibra óptica pode atingir um mínimo de 1 Gbps de velocidade.

Outras vantagens

Já mencionamos o grande alcance da fibra óptica, que pode atingir quilômetros. Mas esse alcance é ainda mais significativo quando levamos em conta que um cabo coaxial fino só consegue alcançar 185 m. E um par trançado (famoso cabo de rede) alcança somente 100 m.

Além disso, e da maior largura de banda, vários serviços podem trafegar em uma mesma fibra óptica. Pois ela possui maior capacidade de transmissão e segurança dos dados trafegados. E é quimicamente estável.

Não sofrendo corrosão (ou interferências eletromagnéticas) como o cobre. E não dissipando calor – assim não há perda de energia no cabo. Sem falar que a durabilidade de uma rede óptica está acima de 25 anos.

Por estas razões, é dito que uma rede óptica é “à prova de futuro”. Com o tempo, será necessário somente trocar os equipamentos ativos nas bordas, que recebem a fibra óptica, pois estes vão queimando ou se tornando tecnologicamente defasados.

Pois então por que é que ainda se utilizam cabos de cobre? O custo ainda é um ponto determinante nesse ponto, pois, apesar de as fibras ópticas já custarem bem menos do que custavam há alguns anos, cabos de cobre ainda são bem mais baratos.

Muitas vezes, assim, utiliza-se fibras ópticas em cabeamentos de backbone. Ou seja, na conexão dos periféricos concentradores ou para interligar duas redes.

E usa-se pares trançados para cabeamento horizontal, dos concentradores para os computadores clientes. Mas, obviamente, já é possível criar redes 100% fibra até o cliente. As chamadas FTTH (Fiber To The Home).

Onde podem ser aplicadas as fibras ópticas?

Em diversos tipos de ambientes e situações, interna ou externamente. Começando pelos ambientes internos, temos os não agressivos – como comércios e escritórios – e os agressivos – como indústrias e polos petroquímicos.

Já nos ambientes externos, temos redes ópticas aéreas, subterrâneas – uso de tubulações ou diretamente enterradas, marítimas – o cabo é lançado diretamente ao mar, fluviais ou de lagos.

E temos também redes ópticas OPGW – o cabo óptico é lançado como cabo-terra em redes de transmissão de energia elétrica.

Mas vale ressaltar que, para cada aplicação, existe um cabo especificamente planejado e preparado para tais condições.

E, por fim, temos ainda cabos com proteção contra roedores. Uns dos principais causadores de rompimento de cabos. Essa proteção pode ser de aço – conduzindo eletricidade no caso – ou de fibra de vidro.

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Então, aprenderam bastante sobre fibras ópticas? Deixamos de comentar alguma coisa importante? Compartilhem conosco nos comentários! E não esqueçam de conferir nosso vídeo sobre o assunto:

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Autor: Guilherme Barbosa

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