O que é fibra óptica? Um guia

O que é fibra óptica?

Fibra óptica é uma tecnologia que envia dados como pulsos de luz através de fios de vidro. Este método permite a transmissão de dados em alta velocidade por longas distâncias com perda mínima, o que o torna essencial para redes de dados modernas, telecomunicações e internet.

A fibra óptica é usada para quê?

A demanda por maior capacidade e velocidade de transmissão de dados continua a crescer à medida que as aplicações de rede se expandem e as organizações coletam mais dados (imagens, voz, vídeo, etc.) do que nunca. Isso requer cabeamento que ofereça maior suporte de largura de banda. A infraestrutura de fibra óptica é cada vez mais o meio de comunicação preferido para redes de comunicação de dados.

De que é feita fibra óptica?

Um cabo de fibra óptica é feito de filamentos finos de vidro menores que um fio de cabelo humano.

^{Os fios de fibra óptica consistem de um núcleo, uma camada de revestimento e um revestimento externo, geralmente chamado de buffer.}

• • O núcleo de um cabo de fibra óptica é feito de fios extremamente finos de vidro ultrapuro. Sinais de luz gerados por uma fonte (como LED ou laser) são lançados de um transmissor para o núcleo.


• • Uma camada de vidro chamada “revestimento” envolve o núcleo de um cabo de fibra óptica e atua como cobertura. Ela reflete a luz de volta para o núcleo, ajudando a manter a energia do sinal.


• • O revestimento externo, ou "buffer" de um cabo de fibra óptica é geralmente feito de material plástico. Ele protege a fibra contra umidade e danos, preservando a força da fibra de vidro no núcleo.

Graças a essa combinação de camadas especializadas, a luz pode viajar desimpedida pela rede de cabos. Um receptor, então, recebe o sinal no fim de um link.

Qual é o objetivo da fibra óptica?

O principal objetivo da tecnologia de fibra óptica é permitir a transmissão de grandes quantidades de dados em altas velocidades e com maior confiabilidade. Essa capacidade é crucial para dar suporte às vastas redes interconectadas que formam a espinha dorsal da nossa sociedade digital, permitindo comunicação e acesso eficientes em qualquer lugar, a qualquer hora.

Vantagens e desvantagens dos cabos de fibra óptica

Os cabos de fibra óptica oferecem inúmeras vantagens sobre os cabos de cobre, incluindo maior largura de banda e maior velocidade, bem como imunidade a interferência eletromagnética.

• • Velocidade da luz: quão rápido é rápido? Cabos de fibra óptica podem transmitir a taxas de até 800 Gbps (máximo atual de data center, mas as taxas teoricamente poderiam ser mais rápidas). Os serviços de internet de banda larga aproveitam esses cabos para fornecer algumas das velocidades de internet mais rápidas para milhões de clientes.


• • Maior largura de banda: A fibra óptica pode transmitir uma ampla gama de frequências de luz, transferindo mais dados com maior rendimento. Por exemplo, uma única conexão de fibra pode transferir um filme em formato HD em menos de um décimo de segundo. Uma rede típica de fio de cobre de escritório levaria cerca de um minuto para fazer a mesma tarefa.


• • Menos perda de dados: Perda ou atenuação é uma medida de desempenho em padrões de cabeamento e rede. A fibra óptica é menos suscetível à perda de dados devido à interferência eletromagnética de cabos de energia, sinais de rádio e até mesmo tempestades solares.


• • Sem corrosão: Como os cabos de fibra óptica são feitos de materiais não metálicos, as conexões de fibra não sofrem corrosão. No entanto, elas são vulneráveis a contaminação por poeira e umidade, razão pela qual as conexões de fibra devem ser inspecionadas regularmente e mantidas limpas para melhor desempenho.


• • Transmissão por distâncias maiores: O cabo de cobre é limitado a 100 metros de comprimento sem um repetidor de sinal, mas cabos de fibra óptica podem transportar os sinais por 100 quilômetros sem perda da força do sinal.

Os cabos de fibra óptica têm alguns desafios. Embora a fibra tenha custo competitivo com o cobre, a eletrônica necessária para uma rede de fibra é mais cara. O cabo de fibra óptica também requer ferramentas especializadas, regras de segurança e habilidades em instalação, manutenção e reparo. Isso pode ser gerenciado com equipamento, treinamento e suporte adequados.

Quem usa fibra óptica?

Desde levar internet de alta velocidade até a ponta dos seus dedos até capacitar a conectividade em cidades inteligentes, a fibra óptica pode ser uma das formas mais versáteis de tecnologia existentes atualmente. Aqui estão algumas maneiras como ela é usada:

• • Telecomunicações e internet
  A fibra óptica desempenha um papel crucial nas conexões de internet de banda larga, conectando diferentes redes e data centers e servindo como a espinha dorsal da internet. Provedores de computação na nuvem também dependem pesadamente da infraestrutura de fibra óptica.


• • Indústria médica
  A fibra óptica é ideal para uso em imagens médicas de alta resolução. Endoscopia, cirurgia a laser, tomografia de coerência óptica e terapia fotodinâmica fazem uso da tecnologia de fibra óptica.


• • Transporte
  Sistemas de transporte inteligentes usam fibra óptica para alimentar o monitoramento de dados em tempo real, que pode ser usado para ajudar a controlar o fluxo de tráfego, gerenciar sistemas de pedágio e estacionamento e monitorar a saúde dos trilhos ferroviários, entre muitas outras aplicações. E não se trata apenas de coisas sérias — cabos de fibra óptica são usados ​​em sistemas de entretenimento de aeronaves porque são mais leves (e transmitem mais rápido) do que cabos de cobre.


• • Militar
  A fibra óptica fornece uma infraestrutura de comunicação segura, resistente à interferência eletromagnética, espionagem e bloqueio por adversários.


• • Automação industrial
  Cabos de fibra óptica são frequentemente usados ​​para transmitir dados e controlar sinais em ambientes onde motores de alta potência, aquecedores e equipamentos similares geram muita interferência. Fábricas e refinarias podem ter instalações físicas muito grandes, e a fibra óptica pode permitir conexões de rede mais longas para monitorar máquinas e controlar processos. A fibra não conduz eletricidade, o que pode ser um problema de segurança em cabos longos, onde o potencial de aterramento pode variar de uma extremidade do cabo para a outra. Essa propriedade é essencial em aplicações que exigem "proteção contra explosão", como em silos de grãos e minas, onde uma faísca elétrica no ambiente pode ser catastrófica.


• • Empresas, campus e cidades inteligentes
  A tecnologia de fibra óptica permite conectividade de alta velocidade, o que é crucial para aplicações em cidades inteligentes e em grandes escritórios e campi como uma tecnologia de backbone para agregar grandes volumes de dados em distâncias maiores — desde a transmissão entre andares ou edifícios até serviços de monitoramento, infraestrutura essencial e segurança em áreas de alto risco.

Tipos de fibras ópticas

Existem dois tipos de fibra: multimodo e monomodo. Elas podem ser reconhecidas pelos diâmetros do núcleo e do revestimento.

• • Fibra monomodo: essa fibra tem um núcleo pequeno que tipicamente tem 9 µm de espessura, e um diâmetro de revestimento de 125 µm. A fibra monomodo permite que apenas um tipo de modo de luz seja propagado através da fibra. A transmissão é, portanto, focada no laser e eficient, resultando em perda mínima de sinal e permitindo aplicações de alta largura de banda e longas distâncias.


• • Fibra multimodo: A fibra multimodo vem em dois tamanhos de núcleo, com diâmetros de 50 µm e 62,5 µm, e um diâmetro de revestimento de 125 µm. Com seu núcleo maior, a fibra multimodo pode transmitir mais modos de luz simultaneamente. Cabos de fibra óptica monomodo são ideais para distâncias mais curtas em redes de empresa e de data center. Esses cabos podem ser mais fáceis de instalar graças ao seus núcleos maiores, que podem ser alinhados com mais facilidade.

Tendências futuras em fibras ópticas

O futuro da fibra óptica é excitante, com pesquisas e desenvolvimentos contínuos voltados para o aprimoramento da tecnologia.

As taxas de transmissão de dados têm dobrado a cada cinco anos, como mostrado no gráfico da Ethernet Alliance abaixo. A grande tendência são taxas de dados mais altas pelos mesmos cabos de fibra óptica, o que será fundamental para alimentar vídeos 4K e 8K, aplicações de realidade virtual e outras tecnologias com uso intensivo de dados.

^{Gráfico usado com permissão da Ethernet Alliance.}

Outra tendência é o uso de fibras ópticas para ajudar a atender a demanda de redes 5G. Isso proporcionará conectividade sem fio mais rápida e confiável, especialmente em áreas com alta demanda de dados. A fibra óptica será a espinha dorsal do 5G, 5.5G, 6G e além.

Além disso, a miniaturização de componentes de fibra óptica e o desenvolvimento de fibras flexíveis desbloquearão novas aplicações em dispositivos de Internet das Coisas (IoT).

A importância da fibra óptica para transmissão rápida de dados é clara, mas ainda há muito mais que essa tecnologia pode fazer. A continuação do desenvolvimento do potencial da fibra óptica não apenas promete comunicações mais rápidas, mas também abre portas para possibilidades totalmente novas, do monitoramento ambiental à melhoria da segurança em nosso mundo interconectado.

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