Fibra vs rame Ethernet: quando conviene la fibra

La fibra vince dove il rame esaurisce la distanza, capta interferenze o deve attraversare due edifici. Il rame vince all’interno di un edificio, su tratte brevi, dove le porte ci sono già e il cavo va terminato in loco. La decisione si basa di solito su tre cose: quanto è lungo il collegamento, cosa c’è a ciascuna estremità e se le due estremità condividono la stessa terra di rete. La fibra trasporta luce, non elettricità, quindi è immune alle interferenze elettriche e alle differenze di potenziale di terra e alle sovratensioni da fulmini tra edifici. Il rame trasporta il segnale come tensione, quindi non lo è.

Che cos’è ciascun cavo

Il rame Ethernet è composto da quattro coppie twistate di conduttori in rame, terminate su plug e jack modulari 8P8C. Il segnale è differenziale: ogni coppia trasporta lo stesso segnale invertito su due fili, e il ricevitore sottrae l’uno dall’altro, cancellando gran parte del rumore captato lungo il percorso. Funziona bene, ma solo fino a un certo punto. Il limite di canale di 100 m (328 ft) è determinato dalla perdita di segnale e dalla temporizzazione, e vale per ogni velocità da 10 Mbps a 10 Gbps sulla categoria corrispondente. La spiegazione completa è in quanto può essere lungo un cavo Ethernet.

La fibra è un nucleo di vetro circondato da un rivestimento, con una protezione e una guaina. Un ricetrasmettitore converte il segnale elettrico dello switch in luce, la invia lungo la fibra, e un ricetrasmettitore all’altra estremità la riconverte. Nulla di elettrico attraversa il cavo. La fibra monomodale ha un nucleo di 9 µm e un rivestimento di 125 µm (scritto 9/125), e si usa a 1310 nm e 1550 nm. La multimodale ha un nucleo di 50 µm o 62,5 µm con rivestimento di 125 µm, e si usa a 850 nm e 1300 nm. Le categorie, i colori delle guaine e le dimensioni dei nuclei sono descritti in tipi di cavo in fibra ottica.

Distanza: dove finisce il rame e inizia la fibra

Questa è la linea di demarcazione più chiara. Il rame tiene i 100 m (328 ft) da 10 Mbps a 10 Gbps sulla categoria giusta, e 10GBASE-T richiede Cat6a per tutti i 100 m; su Cat6 arriva a 55 m (180 ft), e appena 37 m (121 ft) dove molti cavi corrono in fascio. Cat8 raggiunge 25 e 40 Gbps ma solo su un canale di 30 m (98 ft) con due connettori, ed è pensato per collegamenti switch-server all’interno dei data center.

La fibra va molto più lontano, e la categoria decide quanto.

Una tratta tra due edifici dello stesso sito è spesso di qualche centinaio di metri, che la multimodale gestisce a 10 Gbps. Qualsiasi cosa più lunga, o che debba uscire dal sito, è territorio della monomodale. La monomodale è anche la categoria che continua a funzionare quando la velocità sale in seguito, perché i valori di portata per i collegamenti a lunga distanza sono determinati dai ricetrasmettitori alle due estremità, non dal vetro.

Interferenze, fulmini e terre separate

All’interno di un edificio, il rame di solito va bene. I problemi iniziano quando un cavo esce dall’edificio.

Due edifici dello stesso sito raramente si trovano esattamente allo stesso potenziale di terra. Un cavo in rame che li collega offre a quella differenza un percorso, e la corrente scorre sulle coppie di segnale e su qualsiasi schermatura. Il risultato va da errori intermittenti a porte danneggiate. Un fulmine nelle vicinanze peggiora la situazione: la sovratensione si accoppia al cavo e viaggia verso tutto ciò che è collegato alle due estremità. La fibra non trasporta elettricità, quindi interrompe completamente quel percorso. Questo è il singolo argomento più forte a favore della fibra tra edifici, e vale indipendentemente dalla velocità.

Le interferenze sono il secondo problema. Il rame capta rumore da motori, reattori fluorescenti, trasmettitori radio e cablaggi di rete vicini. Il NEC richiede almeno 50 mm (2 in) tra cavo di comunicazione e conduttori di alimentazione, a meno che una barriera li separi, e i cavi di alimentazione dovrebbero essere incrociati ad angolo retto. Le coppie twistate e la schermatura riducono l’effetto, ma un sistema schermato funziona solo se jack, plug e patch panel sono tutti schermati e la schermatura è messa a terra attraverso l’apparecchiatura; una schermatura interrotta o non messa a terra non dà alcun beneficio e può captare rumore. La fibra è immune a tutto questo.

Margine di velocità e cosa si collega a cosa

Le velocità del rame sono legate alla categoria del cavo: Cat5e fa 1 Gbps a 100 m e 2,5 Gbps a 100 m secondo IEEE 802.3bz; Cat6 fa 10 Gbps a 55 m; Cat6a fa 10 Gbps per tutti i 100 m. Salire di velocità di solito significa sostituire il cavo.

La fibra separa il cavo dalla velocità. Lo stesso cavo multimodale che oggi fa 1 Gbps può domani fare 10 Gbps se si cambiano i ricetrasmettitori alle due estremità. Il ricetrasmettitore è la parte che determina velocità e portata, e si inserisce in una porta dello switch. SFP è 1 Gbps, SFP+ è 10 Gbps, SFP28 è 25 Gbps, QSFP+ è 40 Gbps e QSFP28 è 100 Gbps. Per collegamenti brevi all’interno di un rack, un cavo DAC (direct attach copper, twinax) unisce due porte SFP senza ricetrasmettitori separati, e i cavi DAC SFP+ passivi arrivano fino a 7 m. Un AOC (active optical cable) è un cavo in fibra fisso con ricetrasmettitori integrati, per tratte più lunghe. Entrambi sono trattati in moduli SFP e SFP+, cavi DAC e AOC.

Un intoppo pratico: i produttori di switch possono accettare solo moduli codificati per le loro apparecchiature, e i moduli compatibili sono codificati per un produttore specifico. Un modulo non codificato per lo switch potrebbe semplicemente non essere riconosciuto.

Connettori, lucidatura e manipolazione

I connettori in fibra sono più piccoli e meno tolleranti dell’RJ45. LC ha un ferrule da 1,25 mm ed è il connettore usuale sui moduli SFP. SC ha un ferrule da 2,5 mm e un corpo push-pull. ST ha un ferrule da 2,5 mm e un innesto a baionetta con blocco a torsione, ed è più vecchio. MPO/MTP mette 12 o 24 fibre in un unico ferrule per ottiche parallele 40G e 100G.

La lucidatura conta. I connettori UPC hanno corpo blu; i connettori APC hanno corpo verde e una faccia terminale angolata di 8 gradi. Non accoppiare mai un connettore APC con uno UPC: le facce non si incontrano, e il collegamento fallisce o i connettori si danneggiano.

La manipolazione è l’altra differenza. Il rame può essere tirato, piegato, tagliato a misura e terminato in loco con una pinza a crimpare. La fibra richiede una faccia terminale pulita; polvere e impronte sul ferrule sono una causa comune di un collegamento che non si attiva. I cordoni prefabbricati e le tratte pre-terminate evitano del tutto la terminazione sul campo, ed è l’approccio usuale per chi non ha mai maneggiato la fibra.

Quale scegliere

Usa il rame quando la tratta è all’interno di un edificio, sotto i 100 m (328 ft), e i dispositivi hanno già porte RJ45. Cat6a è la scelta sicura per una nuova tratta a 10 Gbps per tutti i 100 m; Cat6 va bene per tratte più brevi. Il rame è anche più economico da terminare e più facile da modificare.

Usa la fibra quando vale una di queste condizioni:

• La tratta esce dall’edificio, per fulmini e isolamento di terra.
• La tratta è più lunga di 100 m (328 ft).
• Il percorso passa vicino a apparecchiature elettriche pesanti, motori o apparecchi radio.
• Il collegamento richiede 25, 40 o 100 Gbps, che il rame non può trasportare su alcuna distanza utile.
• La velocità potrebbe salire in seguito senza sostituire il cavo.

Per una rete domestica, il rame è normalmente la risposta giusta: le tratte sono brevi, tutto è in un unico edificio e le porte ci sono già. La fibra per una rete domestica ha senso soprattutto per un edificio staccato, una lunga tratta in giardino o un laboratorio su alimentazione separata, dove l’isolamento di terra è il punto. Un breve collegamento in fibra tra due switch, con una coppia di moduli a ciascuna estremità, è un lavoro semplice una volta che i moduli corrispondono allo switch.

Cosa va storto

Accoppiare APC e UPC. La faccia angolata e la faccia piatta non si incontrano. Il collegamento fallisce, e uno o entrambi i connettori possono danneggiarsi. Controlla il colore del corpo prima di collegare qualsiasi cosa.

Sporco sul ferrule. Un granello sulla faccia terminale blocca o disperde la luce. Pulisci e ispeziona prima di ogni connessione, e metti i cappucci sulle porte inutilizzate.

Categoria sbagliata per la portata. 10GBASE-SR su OM1 arriva a 33 m, non a 300 m. La categoria determina la portata, e il ricetrasmettitore deve corrispondere alla categoria e alla distanza.

Codifica del modulo sbagliata. Un modulo non codificato per lo switch potrebbe non essere riconosciuto affatto, anche se le ottiche e la fibra sono corrette.

Pieghe strette. La fibra ha un raggio di curvatura minimo, e una piega netta causa perdita o rottura del nucleo. Il rame ha il suo limite: per UTP a 4 coppie il raggio di curvatura installato è almeno 4 volte il diametro esterno del cavo, e la tensione massima di trazione è 25 lbf (110 N).

Rame dove non può funzionare. I conduttori in alluminio rivestito di rame non soddisfano gli standard di categoria TIA: resistenza più alta, fragili quando piegati e più calore sotto PoE. Il cavo di categoria è in rame pieno o trefoli. Una tratta in rame tra edifici trasporta anche la differenza di terra e il percorso della sovratensione, che nessuna classificazione del cavo risolve.

Presumere che la fibra richieda alimentazione di rete a entrambe le estremità. Non trasporta alimentazione, quindi ogni estremità ha bisogno della propria alimentazione. PoE non viaggia sulla fibra; dove un dispositivo remoto ha bisogno di alimentazione, serve un’alimentazione locale o un media converter con la propria fonte di alimentazione. I lavori sulla rete elettrica sono compito di un elettricista abilitato.