O cabo híbrido óptico é uma forma híbrida de cabo que integra fibra óptica e fios de cobre condutores, que pode resolver os problemas de transmissão de dados e fonte de alimentação do dispositivo ao mesmo tempo com um único cabo.
Em redes de campus maiores, cabos híbridos de fibra óptica são usados principalmente para completar a conexão entre o switch e o AP ou módulo remoto, usando um único cabo para completar simultaneamente a transmissão de dados do AP ou módulo remoto e fonte de alimentação PoE.
À medida que a tecnologia WLAN evolui para Wi-Fi 6 e futuro Wi-Fi 7, cabos de par trançado tradicionais não podem suportar a evolução a longo prazo da largura de banda. A fibra óptica não pode resolver o problema da fonte de alimentação PoE, então nasceu a solução de cabo híbrido optoeletrônico.
O nascimento do cabo óptico híbrido
O funcionamento normal dos serviços de rede geralmente exige que o equipamento através do cabo resolva dois aspectos do problema: a fonte de alimentação do próprio equipamento e a transmissão de dados.
No entanto, existem alguns dispositivos com ambientes de instalação relativamente complexos, como pontos de acesso WLAN, 5G pequenas estações base, câmeras de videovigilância, e assim por diante. É difícil encontrar tomadas de energia adequadas no ambiente de instalação desses dispositivos, e é difícil fornecer energia aos dispositivos.
Em tais cenários, muitas vezes espera-se que um cabo possa resolver simultaneamente o problema de fornecimento de energia do equipamento e transmissão de dados.
No cabo de comunicação, de acordo com os diferentes meios pode ser dividido em fibra óptica como meio de transmissão do cabo óptico e fio de cobre como meio de transmissão de cabo de cobre.
A fibra óptica utiliza princípio da reflexão total da luz para transmissão de dados, que tem as vantagens de grande largura de banda, baixa perda, e longa distância de transmissão.
No entanto, o material da fibra óptica é fibra de vidro, que é um isolante elétrico e não pode suportar uma fonte de alimentação POE.
E o fio de cobre usa metal como meio de transmissão, que utiliza o princípio da onda eletromagnética para transmissão de dados.
O fio de cobre pode transmitir sinais de dados e sinais de energia.
No entanto, há um efeito térmico no processo de transmissão, então a perda é grande e não é adequada para transmissão de dados de longa distância.
Na especificação de fiação integrada de rede, requisitos claros, o comprimento total do link do cabo de par trançado não pode exceder 100 metros.
Para o futuro, a necessidade de um cabo para apoiar a evolução a longo prazo da largura de banda, ao mesmo tempo para resolver o problema da fonte de alimentação PoE, e o cabo híbrido fotoelétrico é uma solução mais razoável.
O cabo híbrido óptico é a fibra óptica e o fio de cobre integrados em um cabo, usa fibra óptica para transmitir sinais de dados, usando fio de cobre para transmitir sinais de energia, tirando o melhor dos dois mundos.
Ambos podem completar a transmissão de dados em alta velocidade, mas também podem completar a fonte de alimentação do equipamento de longa distância.
A seção transversal do cabo de fibra óptica híbrida é mostrada na figura abaixo.
Ele integra fibra óptica e condutores de cobre em um único cabo e garante que os sinais ópticos e elétricos não interfiram entre si durante a transmissão através de estruturas específicas e design de camada protetora.
É adequado para todos os tipos de sistemas de rede na fiação integrada, e pode efetivamente reduzir os custos de construção e construção de rede, para atingir o propósito de uma linha de multiuso.
O uso de cabo de fibra óptica híbrido
Na rede do campus, o cabo de fibra óptica híbrido é usado principalmente para a conexão entre switches e APs ou módulos remotos.
Para a conexão entre switches e APs, a solução tradicional é use cabos de par trançado, que pode completar a transmissão de dados e a fonte de alimentação PoE para APs.
No entanto, com a evolução da tecnologia Wi-Fi, os requisitos para este cabo entre o switch e o AP estão ficando cada vez maiores.
Em particular, o Wi-Fi orientado para o futuro 7 a tecnologia exige que este cabo resolva simultaneamente o problema de transmissão de dados em alta velocidade e fonte de alimentação PoE de longa distância.
Em termos de largura de banda, o Wi-Fi 6 padrão, que atualmente está sendo comercializado em larga escala, requer que a largura de banda deste cabo alcance 10 Gbit/s; o futuro Wi-Fi 7 padrão exige que a largura de banda deste cabo alcance 40 Gbit/s.
Em termos de fonte de alimentação PoE, muitos APs são instalados em ambientes relativamente complexos e exigem mais do que 100 metros de potência PoE.
Por exemplo, alguns estádios precisam 300 metros ou fonte de alimentação PoE de distância ainda maior.
A distância tradicional da fonte de alimentação de par trançado é de apenas 100 metros, e não consegue atender a demanda.
Portanto, cabos de fibra óptica híbridos são a solução ideal para conectar switches e APs.
Aplicações de cabos híbridos ópticos
Para a conexão entre o switch e o módulo remoto, se um cabo de par trançado for usado, a distância de transmissão só pode ser limitada a 100 metros. No hotel, médico, educação, e outros cenários, 100 metros não é suficiente.
Se você usa fibra óptica, você precisa fornecer energia ao módulo remoto separadamente, o que traz custos adicionais de implantação e gerenciamento de energia.
Se o módulo remoto estiver conectado usando um cabo híbrido optoeletrônico, pode realizar simultaneamente fonte de alimentação POE de longa distância e transmissão de dados em alta velocidade. Além disso, nesse caso, o local de instalação do módulo remoto não precisa ficar confinado à sala de energia fraca, mas pode ser levado diretamente para a área de trabalho do usuário, o que economiza muito custos de fiação e gerenciamento.
Estrutura e Princípio do Cabo Híbrido Óptico
O cabo híbrido óptico integra fibra óptica e fio de cobre em um único cabo, em que a fibra óptica é responsável apenas pela transmissão de sinais de dados.
O fio de cobre é responsável apenas pela transmissão de sinais de energia para que um cabo de fibra óptica híbrido possa ser usado para transmitir dados e energia PoE para o AP ao mesmo tempo.
Por que o cabo híbrido é capaz de suportar a evolução a longo prazo da largura de banda e da fonte de alimentação PoE de longa distância, enquanto par trançado ou fibra óptica não podem?
Transmissão de sinal de dados
Em primeiro lugar, em um cabo híbrido optoeletrônico, sinais de dados são transmitidos por fibra óptica.
Isso permite que você aproveite ao máximo a comunicação por fibra óptica e acompanhe a evolução a longo prazo da largura de banda e da distância.
O cabo de par trançado usa fio de cobre como meio de transmissão, então o sinal de dados será afetado pela resistência e capacitância quando transmitido no fio de cobre, o que inevitavelmente levará à atenuação e distorção do sinal de dados.
A atenuação e o comprimento do cabo têm uma relação com o comprimento do cabo, à medida que o comprimento aumenta, a atenuação do sinal também aumenta.
Quando a atenuação ou distorção do sinal atinge um certo nível, isso afetará a transmissão efetiva do sinal.
Portanto, na especificação de fiação integrada de rede, é necessário que a distância do cabeamento de par trançado não exceda 90 metros, e o comprimento total do link não deve exceder 100 metros.
A comunicação por fibra óptica utiliza o princípio da reflexão total da luz, nesse caso não há perda de energia devido ao efeito térmico da corrente.
Ao mesmo tempo, não há diafonia de sinal devido à indução eletromagnética.
Portanto, a perda de comunicação de fibra óptica é muito pequena, e a distância de transmissão e a largura de banda podem ser bastante melhoradas.
Fatores que afetam a distância de transmissão
Em segundo lugar, no cabo híbrido optoeletrônico, o condutor de cobre é responsável apenas pela transmissão de sinais de energia, e é corrente contínua, então a distância de transmissão é relativamente longa.
De acordo com o teste, depois que a distância da fonte de alimentação atingir 300 metros, a potência da fonte de alimentação de 60W ainda pode ser garantida.
Mas afinal o fio de cobre tem uma resistência, o processo de transmissão ainda produzirá efeitos térmicos, e continuará a haver atenuação de energia.
Portanto, mesmo que o sinal DC, sua distância de transmissão ainda é limitada.
Desta maneira, a distância de transmissão do cabo de fibra óptica híbrida é determinada pela distância de transmissão do sinal DC no fio de cobre.
No futuro, com a melhoria da tecnologia e dos processos, é possível conseguir 1000 metros ou até mais.
Essa distância já pode atender às necessidades da maioria dos cenários de fonte de alimentação PoE de longa distância.
Evolução do cabo óptico híbrido
De acordo com as diferenças nos tipos de interface, cabos de fibra óptica híbrida passaram pela evolução da primeira e segunda gerações.
A interface do cabo de fibra óptica híbrido de primeira geração (Cabo Híbrido de Fibra Óptica 1.0) é separado optoeletronicamente, e a interface do cabo de fibra óptica híbrida de segunda geração (Cabo Híbrido de Fibra Óptica 2.0) é optoeletronicamente unido.
Isso é mostrado na figura abaixo.
Comparação de cabo óptico híbrido 2.0 e 1.0
A primeira geração de cabo de fibra óptica híbrida requer uma porta óptica e uma porta elétrica para conectar ao dispositivo.
A porta óptica usa módulos ópticos comuns de nível comercial e fibra de conector LC comum, e a porta elétrica usa conectores RJ45. A porta óptica é usada para transmissão de dados e a porta elétrica é usada para fonte de alimentação PoE.
O cabo híbrido óptico de segunda geração se conecta ao dispositivo e ocupa apenas uma interface híbrida óptica. O acoplamento é feito com um Módulo Óptico Híbrido Óptico e tranças de conector PDLC ou patch cords.
A interface óptica híbrida pode ser usada tanto para transmissão de dados quanto para alimentação PoE.
Diferenças entre cabo óptico híbrido 1 e 2
Comparado ao cabo óptico híbrido 1.0, a maior mudança no cabo híbrido óptico 2.0 é que a porta do Switch Híbrido Óptico foi alterada de uma separação optoeletrônica para uma integração optoeletrônica.
A otimização da estrutura do cabo híbrido facilita a fusão e utilização do cabo, e ao mesmo tempo duplica a densidade das portas ópticas e elétricas. Cabo ZMS acredita que no futuro, cabo híbrido 2.0 se tornará o mainstream do cabo híbrido óptico.