Fibra vs Cobre Ethernet: Quando a Fibra Vale a Pena

A fibra vence onde o cobre esgota a distância, capta interferência ou precisa cruzar entre dois prédios. O cobre vence dentro de um prédio, em percursos curtos, onde as portas já existem e o cabo precisa ser terminado no local. A decisão geralmente é tomada por três fatores: a distância do link, o que está em cada extremidade e se as duas pontas compartilham o mesmo terra da rede elétrica. A fibra transmite luz, não eletricidade, por isso é imune a interferência elétrica e a diferenças de potencial de terra e surtos de raios entre prédios. O cobre transmite o sinal como tensão, por isso não é.

O que cada cabo realmente é

O cobre Ethernet é composto por quatro pares trançados de condutores de cobre, terminados em plugues e jacks modulares 8P8C. O sinal é diferencial: cada par carrega o mesmo sinal invertido em dois fios, e o receptor subtrai um do outro, o que cancela grande parte do ruído captado ao longo do caminho. Isso funciona bem, mas só até certo ponto. O limite de canal de 100 m (328 ft) é definido pela perda de sinal e pelo timing, e se aplica a todas as velocidades de 10 Mbps a 10 Gbps na categoria correspondente. A análise completa está em até onde o Ethernet pode chegar.

A fibra é um núcleo de vidro cercado por revestimento, com uma camada protetora e capa. Um transceptor converte o sinal elétrico do switch em luz, envia pela fibra, e um transceptor na outra extremidade converte de volta. Nada elétrico atravessa o cabo. A fibra monomodo tem núcleo de 9 µm e revestimento de 125 µm (escrito 9/125), e é usada em 1310 nm e 1550 nm. A multimodo tem núcleo de 50 µm ou 62,5 µm com revestimento de 125 µm, e é usada em 850 nm e 1300 nm. As categorias, cores de capa e tamanhos de núcleo estão descritos em tipos de cabo de fibra óptica.

Distância: onde o cobre para e a fibra começa

Esta é a linha divisória mais clara. O cobre mantém 100 m (328 ft) para 10 Mbps até 10 Gbps na categoria correta, e o 10GBASE-T precisa de Cat6a para os 100 m completos; em Cat6 alcança 55 m (180 ft), e apenas 37 m (121 ft) onde muitos cabos passam agrupados. O Cat8 alcança 25 e 40 Gbps, mas somente em um canal de 30 m (98 ft) com dois conectores, e é destinado a links switch-servidor dentro de data centers.

A fibra vai muito mais longe, e a categoria decide o quanto.

Um percurso entre dois prédios no mesmo site costuma ter algumas centenas de metros, o que a multimodo resolve a 10 Gbps. Qualquer coisa mais longa, ou que precise sair do site, é território da monomodo. A monomodo também é a categoria que continua funcionando quando a velocidade aumenta depois, porque os números de alcance para links de longa distância são definidos pelos transceptores em cada extremidade, e não pelo vidro.

Interferência, raios e terras separados

Dentro de um prédio, o cobre geralmente vai bem. Os problemas começam quando um cabo sai do prédio.

Dois prédios no mesmo site raramente estão exatamente no mesmo potencial de terra. Um cabo de cobre que os une dá a essa diferença um caminho, e a corrente flui pelos pares de sinal e por qualquer blindagem. O resultado varia de erros intermitentes a portas danificadas. Um raio próximo piora a situação: o surto se acopla ao cabo e viaja até o que estiver conectado nas duas pontas. A fibra não carrega eletricidade, então quebra esse caminho completamente. Este é o argumento mais forte para usar fibra entre prédios, e vale independentemente da velocidade.

A interferência é o segundo problema. O cobre capta ruído de motores, reatores fluorescentes, transmissores de rádio e cabeamento elétrico próximo. A NEC exige pelo menos 50 mm (2 in) entre cabo de comunicação e condutores de energia, a menos que uma barreira os separe, e os cabos de energia devem ser cruzados em ângulo reto. Pares trançados e blindagem reduzem o efeito, mas um sistema blindado só funciona se os jacks, plugues e patch panels forem todos blindados e a blindagem for aterrada através do equipamento; uma blindagem quebrada ou não aterrada não traz benefício e pode captar ruído. A fibra é imune a tudo isso.

Margem de velocidade e o que se conecta a quê

As velocidades do cobre estão atreladas à categoria do cabo: Cat5e faz 1 Gbps a 100 m e 2,5 Gbps a 100 m sob IEEE 802.3bz; Cat6 faz 10 Gbps a 55 m; Cat6a faz 10 Gbps nos 100 m completos. Subir de velocidade geralmente significa trocar o cabo.

A fibra separa o cabo da velocidade. O mesmo cabo multimodo que roda 1 Gbps hoje pode rodar 10 Gbps amanhã se os transceptores em cada extremidade forem trocados. O transceptor é a parte que define a velocidade e o alcance, e ele se conecta a uma porta do switch. SFP é 1 Gbps, SFP+ é 10 Gbps, SFP28 é 25 Gbps, QSFP+ é 40 Gbps e QSFP28 é 100 Gbps. Para links curtos dentro de um rack, um cabo DAC (direct attach copper, twinax) une duas portas SFP sem transceptores separados, e cabos DAC SFP+ passivos chegam a 7 m. Um AOC (active optical cable) é um cabo de fibra fixo com transceptores embutidos, para percursos mais longos. Ambos são abordados em Módulos SFP e SFP+, cabos DAC e AOC.

Um detalhe prático: fabricantes de switch podem aceitar apenas módulos codificados para seu equipamento, e módulos compatíveis são codificados para um fabricante específico. Um módulo que não é codificado para o switch pode simplesmente não ser reconhecido.

Conectores, polimento e manuseio

Os conectores de fibra são menores e menos tolerantes que o RJ45. O LC tem ferrule de 1,25 mm e é o conector usual em módulos SFP. O SC tem ferrule de 2,5 mm e corpo push-pull. O ST tem ferrule de 2,5 mm e baioneta de travamento por rosca, e é mais antigo. O MPO/MTP coloca 12 ou 24 fibras em uma única ferrule para óptica paralela de 40G e 100G.

O polimento importa. Conectores UPC têm corpo azul; conectores APC têm corpo verde e face de extremidade angulada em 8 graus. Nunca acople um conector APC com um UPC: as faces não se encontram, e o link falha ou os conectores são danificados.

O manuseio é a outra diferença. O cobre pode ser puxado, dobrado, cortado no comprimento e terminado no local com uma ferramenta de crimpagem. A fibra precisa de uma face de extremidade limpa; poeira e impressões digitais na ferrule são uma causa comum de link que não sobe. Cabos de patch feitos de fábrica e percursos pré-terminados evitam completamente a terminação em campo, e essa é a abordagem usual para quem nunca lidou com fibra antes.

Qual escolher

Use cobre quando o percurso for dentro de um prédio, com menos de 100 m (328 ft), e os dispositivos já tiverem portas RJ45. O Cat6a é a escolha segura para um novo percurso de 10 Gbps nos 100 m completos; o Cat6 serve para percursos mais curtos. O cobre também é mais barato de terminar e mais fácil de refazer.

Use fibra quando qualquer um destes se aplicar:

• O percurso sai do prédio, para proteção contra raios e isolamento de terra.
• O percurso é maior que 100 m (328 ft).
• A rota passa perto de equipamentos elétricos pesados, motores ou equipamentos de rádio.
• O link precisa de 25, 40 ou 100 Gbps, que o cobre não consegue transportar por nenhuma distância útil.
• A velocidade pode aumentar depois sem trocar o cabo.

Para uma rede doméstica, o cobre normalmente é a resposta certa: os percursos são curtos, tudo está em um único prédio e as portas já existem. Fibra para rede doméstica faz sentido principalmente para um anexo separado, um percurso longo no jardim ou uma oficina com alimentação separada, onde o isolamento de terra é o ponto. Um link curto de fibra entre dois switches, com um par de módulos em cada extremidade, é um trabalho simples desde que os módulos sejam compatíveis com o switch.

O que dá errado

Acoplar APC e UPC. A face angulada e a face plana não se encontram. O link falha, e um ou ambos os conectores podem ser danificados. Verifique a cor do corpo antes de conectar qualquer coisa.

Sujeira na ferrule. Uma partícula na face de extremidade bloqueia ou espalha a luz. Limpe e inspecione antes de cada conexão, e coloque tampas nas portas não usadas.

Categoria errada para o alcance. 10GBASE-SR em OM1 alcança 33 m, não 300 m. A categoria define o alcance, e o transceptor precisa corresponder à categoria e à distância.

Codificação errada do módulo. Um módulo não codificado para o switch pode não ser reconhecido de forma alguma, mesmo que a óptica e a fibra estejam corretas.

Curvas acentuadas. A fibra tem um raio mínimo de curvatura, e uma dobra acentuada causa perda ou núcleo quebrado. O cobre tem seu próprio limite: para UTP de 4 pares, o raio de curvatura instalado é de pelo menos 4 vezes o diâmetro externo do cabo, e a tensão máxima de puxamento é de 25 lbf (110 N).

Cobre onde não pode funcionar. Condutores de alumínio com revestimento de cobre não atendem aos padrões de categoria TIA: resistência mais alta, quebradiços quando flexionados e mais calor sob PoE. Cabo de categoria é cobre sólido ou encordoado. Um percurso de cobre entre prédios também carrega a diferença de terra e o caminho para surtos, o que nenhuma classificação de cabo corrige.

Presumir que a fibra precisa de energia elétrica nas duas pontas. Ela não transporta energia, então cada extremidade precisa de sua própria alimentação. PoE não viaja pela fibra; onde um dispositivo remoto precisa de energia, ele precisa de uma fonte local ou de um media converter com sua própria fonte de alimentação. Trabalho em rede elétrica é serviço para um eletricista licenciado.