Embora a sílica seja um material abundante, os cabos de fibra óptica
são caros devido ao complicado processo de fabricação, assim como no
caso dos processadores, que são produzidos a partir do silício. A
diferença entre sílica e silício é que o silício é o elemento Si puro,
enquanto a sílica é composta por dióxido de silício, composto por um
átomo de silício e dois de oxigênio. O silício é cinza escuro e obstrui a
passagem da luz, enquanto a sílica é transparente.
O núcleo e o cladding são os dois componentes funcionais da fibra
óptica. Eles formam um conjunto muito fino (com cerca de 125 microns, ou
seja, pouco mais de um décimo de um milímetro) e frágil, que é
recoberto por uma camada mais espessa de um material protetor, que tem a
finalidade de fortalecer o cabo e atenuar impactos chamado de coating,
ou buffer. O cabo resultante é então protegido por uma malha de fibras
protetoras, composta de fibras de kevlar (que têm a função de evitar que
o cabo seja danificado ou partido quando puxado) e por uma nova
cobertura plástica, chamada de jacket, ou jaqueta, que sela o cabo:
Cabos destinados a redes locais tipicamente contêm um único fio de
fibra, mas cabos destinados a links de longa distância e ao uso na área
de telecomunicações contêm vários fios, que compartilham as fibras de
kevlar e a cobertura externa:
Como os fios de fibra são muito finos, é possível incluir um grande
volume deles em um cabo de tamanho modesto, o que é uma grande vantagem
sobre os fios de cobre. Como a capacidade de transmissão de cada fio de
fibra é bem maior que a de cada fio de cobre e eles precisam de um
volume muito menor de circuitos de apoio, como repetidores, usar fibra
em links de longa distância acaba saindo mais barato. Outra vantagem é
que os cabos de fibra são imunes a interferência eletromagnética, já que
transmitem luz e não sinais elétricos, o que permite que sejam usados
mesmo em ambientes onde o uso de fios de cobre é problemático.
Como criar links de longa distância cavando valas ou usando cabos
submarinos é muito caro, é normal que seja usado um volume de cabos
muito maior que o necessário. Os cabos adicionais são chamados de fibra
escura (dark fiber), não por causa da cor, mas pelo fato de não serem
usados. Eles ficam disponíveis para expansões futuras e para
substituição de cabos rompidos ou danificados. Quando ouvir falar em
padrões "para fibras escuras", tenha em mente que são justamente padrões
de transmissão adaptados para uso de fibras antigas ou de mais baixa
qualidade, que estão disponíveis como sobras de instalações anteriores.
A transmissão de dados usando sinais luminosos oferece desafios, já que
os circuitos eletrônicos utilizam eletricidade e não luz. Para
solucionar o problema, é utilizado um transmissor óptico, que converte o
sinal elétrico no sinal luminoso enviado através da fibra e um
receptor, que faz o processo inverso. O transmissor utiliza uma fonte de
luz, combinada com uma lente, que concentra o sinal luminoso,
aumentando a percentagem que é efetivamente transmitida pelo cabo. Do
outro lado, é usado um receptor ótico, que amplifica o sinal recebido e o
transforma novamente nos sinais elétricos que são processados.
Para reduzir a atenuação, não é utilizada luz visível, mas sim luz
infravermelha, com comprimentos de onda de 850 a 1550 nanômetros, de
acordo com o padrão de rede usado. Antigamente, eram utilizados LEDs nos
transmissores, já que eles são uma tecnologia mais barata, mas com a
introdução dos padrões Gigabit e 10 Gigabit eles foram quase que
inteiramente substituídos por laseres, que oferecem um chaveamento mais
rápido, suportando, assim, a velocidade de transmissão exigida pelos
novos padrões de rede.
Existem padrões de fibra óptica para uso em redes Ethernet desde as
redes de 10 megabits. Antigamente, o uso de fibra óptica em redes
Ethernet era bastante raro, mas com o lançamento dos padrões de 10
gigabits a utilização vem crescendo, com os links de fibra sendo usados
sobretudo para criar backbones e links de longa distância.
Existem dois tipos de cabos de fibra óptica, os multimodo ou MMF
(multimode fibre) e os monomodo ou SMF (singlemode fibre). As fibras
monomodo possuem um núcleo muito mais fino, de 8 a 10 mícrons de
diâmetro, enquanto as multimodo utilizam núcleos mais espessos,
tipicamente com 62.5 microns:
As fibras multimodo são mais baratas e o núcleo mais espesso demanda
uma precisão menor nas conexões, o que torna a instalação mais simples,
mas, em compensação, a atenuação do sinal luminoso é muito maior.
Isso acontece porque o pequeno diâmetro do núcleo das fibras monomodo
faz com que a luz se concentre em um único feixe, que percorre todo o
cabo com um número relativamente pequeno de reflexões. O núcleo mais
espesso das fibras multimodo, por sua vez, favorece a divisão do sinal
em vários feixes separados, que ricocheteiam dentro do cabo em pontos
diferentes, aumentando brutalmente a perda durante a transmissão, como
você pode ver nos desenhos a seguir:
Para efeito de comparação, as fibras multimodo permitem um alcance de
até 550 metros no Gigabit Ethernet e 300 metros no 10 Gigabit, enquanto
as fibras monomodo podem atingir até 80 km no padrão 10 Gigabit. Esta
brutal diferença faz com que as fibras multimodo sejam utilizadas apenas
em conexões de curta distância, já que sairia muito mais caro usar
cabos multimodo e repetidores do que usar um único cabo monomodo de um
ponto ao outro.
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