Vantaggi e Svantaggi della Trasmissione in Fibra Ottica

Secondo il rapporto riportato da Global Newswire, il mercato globale della fibra ottica è stato valutato a circa 2,75 miliardi di dollari nel 2016 e si prevede che raggiungerà circa 3,72 miliardi di dollari nel 2012. Queste statistiche dimostrano che la trasmissione in fibra ottica sta vivendo il suo momento migliore e cambierà notevolmente le telecomunicazioni.

Spinta dalla crescente domanda di connessioni a maggiore larghezza di banda e velocità per una varietà di scopi industriali e residenziali, la trasmissione in fibra ottica sta diventando sempre più comune nella società moderna. In questo tutorial verranno analizzati in dettaglio i vantaggi e gli svantaggi della trasmissione in fibra ottica.

Tecnologia di Trasmissione in Fibra Ottica

Di solito, un sistema di comunicazione in fibra ottica è costituito da tre componenti principali: un trasmettitore ottico, un cavo in fibra ottica e un ricevitore ottico. Il trasmettitore ottico converte il segnale elettrico in segnale ottico; il cavo in fibra ottica trasporta il segnale ottico dal trasmettitore ottico al ricevitore ottico e il ricevitore ottico riconverte il segnale ottico in segnale elettrico. Il trasmettitore ottico più comunemente utilizzato è costituito da dispositivi a semiconduttore come i LED (diodi a emissione luminosa) e i diodi laser. Il fotorivelatore è la parte fondamentale di un ricevitore ottico. Converte la luce in elettricità grazie all'effetto del fotorivelatore. Per quanto riguarda il cavo in fibra ottica, c'è troppo da dire. Con l'uso e la richiesta di velocità e larghezza di banda, lo sviluppo dei cavi ottici è sorprendente. Oggi, nel mercato dei cavi ottici, esistono cavi in fibra OS2, fibra OM1, fibra OM2, fibra OM3, fibra OM4 e fibra OM5 per diverse applicazioni ottiche. Le fibre ottiche sono utilizzate come mezzo per le telecomunicazioni e il networking perché sono flessibili e possono essere raggruppate come cavi. È particolarmente vantaggiosa per le comunicazioni a lunga distanza, perché la luce si propaga attraverso la fibra con un'attenuazione minima rispetto ai cavi elettrici in rame. La figura seguente mostra che tutti i sistemi di trasmissione in fibra ottica utilizzano la luce modulata per trasmettere informazioni da un trasmettitore a un ricevitore.

Figura 1: illustrazione di un sistema di trasmissione in fibra ottica di base

Vantaggi della Trasmissione in Fibra Ottica

Le fibre ottiche hanno sostituito in larga misura le comunicazioni con fili di rame nelle reti principali dei paesi sviluppati, grazie ai loro vantaggi rispetto alla trasmissione elettrica. Ecco i principali vantaggi della trasmissione in fibra ottica.

Larghezza di Banda Estremamente Elevata: Nessun altro mezzo di trasmissione dati basato su cavo offre la larghezza di banda della fibra. Il volume di dati che i cavi in fibra ottica trasmettono per unità di tempo è di gran lunga superiore a quello dei cavi in rame.

Distanza Maggiore: nella trasmissione in fibra ottica, i cavi ottici sono in grado di fornire una bassa perdita di potenza, che consente di trasmettere i segnali a una distanza maggiore rispetto ai cavi in rame.

Resistenza alle Interferenze Elettromagnetiche: nell'impiego pratico dei cavi, è inevitabile incontrare ambienti come le sottostazioni elettriche, il riscaldamento, la ventilazione e altre fonti industriali di interferenza. Tuttavia, la fibra ha un tasso di errore di bit molto basso (10 EXP-13), grazie alla sua resistenza alle interferenze elettromagnetiche. La trasmissione in fibra ottica è praticamente priva di rumore.

Basso Rischio di Sicurezza: la crescita del mercato della comunicazione in fibra ottica è guidata principalmente dalla crescente consapevolezza dei problemi di sicurezza dei dati e dall'uso di materie prime alternative. Nella trasmissione in fibra ottica i dati o i segnali vengono trasmessi attraverso la luce. Pertanto, non c'è modo di rilevare i dati trasmessi "ascoltando" l'energia elettromagnetica che "trapela" attraverso il cavo, il che garantisce l'assoluta sicurezza delle informazioni.

Dimensioni Ridotte: il cavo in fibra ottica ha un diametro molto ridotto. Ad esempio, il diametro del cavo di una singola fibra multimodale OM3 è di circa 2 mm, inferiore a quello del cavo di rame coassiale. Le dimensioni ridotte consentono di risparmiare spazio nella trasmissione in fibra ottica.

Leggerezza: i cavi in fibra ottica sono realizzati in vetro o plastica e sono più sottili dei cavi in rame. Ciò li rende più leggeri e facili da installare. Facilità di adattamento alla crescente larghezza di banda: con l'uso del cavo in fibra ottica, è possibile aggiungere nuove apparecchiature all'infrastruttura di cavi esistente. Il cavo ottico, infatti, è in grado di fornire una capacità notevolmente superiore a quella del cavo originariamente posato. Inoltre, la tecnologia WDM (wavelength division multiplexing), tra cui CWDM e DWDM, consente ai cavi in fibra di ospitare una maggiore larghezza di banda.

Svantaggi della Trasmissione in Fibra Ottica

Sebbene la trasmissione in fibra ottica offra molte comodità, non si possono ignorare i suoi svantaggi.

Fragilità: di solito i cavi in fibra ottica sono fatti di vetro, il che li rende più fragili dei cavi elettrici. Inoltre, il vetro può essere intaccato da varie sostanze chimiche, tra cui l'idrogeno gassoso (un problema per i cavi sottomarini), rendendo necessaria una maggiore attenzione quando vengono installati sottoterra.

Difficile da Installare: non è facile giuntare i cavi in fibra ottica. Inoltre, se li si piega troppo, si rompono. Inoltre, il cavo in fibra è altamente suscettibile di essere tagliato o danneggiato durante l'installazione o le attività di costruzione. Tutto ciò ne rende difficile l'installazione.

Attenuazione e Dispersione: con l'allungamento della distanza di trasmissione, la luce viene attenuata e dispersa, il che richiede l'aggiunta di componenti ottici supplementari come gli EDFA.

Il Costo è Superiore al Cavo di Rame: nonostante il fatto che i costi di installazione della fibra ottica stiano scendendo fino al 60% all'anno, l'installazione del cablaggio in fibra ottica è ancora relativamente più alta rispetto ai cavi di rame. Perché l'installazione dei cavi in rame non richiede un'attenzione particolare come quella dei cavi in fibra. Tuttavia, la fibra ottica si sta ancora spostando nella rete locale e attraverso tecnologie come FTTx (fiber to the home, premises, ecc.) e PONs (passive optical networks), consentendo l'accesso a banda larga agli abbonati e agli utenti finali.

Figura 2: fibra ottica e cavo di rame in FTTx

Spesso Sono Necessarie Attrezzature Speciali: per garantire la qualità della trasmissione in fibra ottica, sono necessarie alcune attrezzature speciali. Ad esempio, sono necessarie apparecchiature come OTDR (riflettometria ottica nel dominio del tempo) e costose apparecchiature di test ottico specializzate come sonde ottiche e misuratori di potenza nella maggior parte degli endpoint della fibra per eseguire correttamente il test della fibra ottica.

Sommario

La trasmissione in fibra ottica è ampiamente utilizzata per la trasmissione di dati e viene sempre più utilizzata al posto dei cavi metallici grazie alla sua efficienza e all'elevata capacità di trasmissione. Abbiamo visto che i cavi in fibra ottica hanno sostituito il tradizionale cavo a coppie intrecciate in rame o il cavo coassiale. Con l'utilizzo e la richiesta di una grande larghezza di banda e di una velocità elevata, non c'è dubbio che la trasmissione in fibra ottica offrirà ulteriori opportunità e sarà oggetto di continue ricerche e ampliamenti per soddisfare le richieste future.