La fibra ottica riveste da anni un ruolo fondamentale nel nostro settore. Affidabilità operativa, prestazioni (banda di trasmissione elevatissima), semplicità di posa sono le caratteristiche principali che la contraddistinguono e ne fanno la scelta vincente per chi lavora nel mondo audio / video professionale. Sempre più installatori, service e società di noleggio scelgono i cavi in fibra ottica per le loro realizzazioni e produzioni. Inizieremo questo articolo con una overview sui concetti principali per poi focalizzarci sulle caratteristiche imprescindibili che rendono la fibra ottica la scelta strategica per chi deve connettere gli apparati AV fra loro.

La fibra ottica è un cavo sottile realizzato in fibra di vetro (silice) ad elevato grado di purezza, o in materiale polimerico (plastica), in grado di convogliare la luce al suo interno. A differenza dei cavi elettrici, sia essi di segnale che di potenza, nella fibra ottica si propagano solo segnali di tipo ottico. Poiché la luce è un’onda elettromagnetica con frequenza che cade nello spettro del visibile (o nel vicino infrarosso), la fibra ottica funziona, di fatto, come una guida d’onda che veicola il segnale stesso secondo un certo percorso.

In questa sede non ci soffermeremo a spiegare nel dettaglio come funziona: diremo solo che gli impulsi luminosi, che rappresentano informazioni digitali (0 / 1), viaggiano in un sottilissimo filamento di vetro / plastica (detto core) “rimbalzando” all’interno dello stesso grazie al fenomeno della riflessione interna totale. Il core è circondato da un rivestimento in materiale riflettente pieno (cladding, o mantello) e da una guaina protettiva (coating). 

 

Perché gli impulsi luminosi rimbalzino all’interno del core, devono essere iniettati nella fibra entro un certo angolo limite.

 

Le fibre ottiche possono essere utilizzate a diverse frequenze d’onda, ma in pratica se ne usano tre, in dipendenza dal fatto che siano mono-modali o multi-modali. Grazie alla tecnologia Wavelength Division Multiplexing (WDM), è anche possibile usare decine o centinaia di frequenze diverse contemporaneamente sulla stessa fibra

Fibre monomodali e multimodali, qual è la differenza?

In funzione del modo in cui le fibre ottiche trasmettono la luce, si distinguono in mono-modali (le attraversa un solo raggio di luce) o multi-modali (più raggi di luce). 

Le fibre mono-modali, il cui nucleo ha un diametro di 9 µm, sono ideali per trasmettere segnali su lunghe distanze (fino a 100 km), mentre quelle multi-modali, in cui il diametro del nucleo (core) varia tra 50 e 62,5 µm, sono adatte a distanze più brevi, fino a 2 km. Queste ultime sono caratterizzate da una larghezza di banda inferiore, maggiore dispersione ma hanno anche un costo inferiore.

 

Si noti che per le applicazioni AV professionali si usano entrambi i tipi di fibra. Quelle mono-modali sono preferite su grandi distanze (campus universitari, strutture sportive), trasmissioni broadcast, infrastrutture AV in eventi live su larga scala. 

Quelle multi-modali su distanze decisamente inferiori, tipiche degli studi di registrazione, teatri e sale conferenze, nei collegamenti tra dispositivi audio / video in ambienti chiusi ecc.

Gli switch di rete professionali Agora, come ad esempio il modello Ghost MK2, ma non solo, supportano porte di trasmissione in fibra ottica di tipo opticalCON o SmartBeam che possono essere configurate in modalità DUAL o QUAD. Anche se, di per sé, gli switch non distinguono direttamente tra mono-modale e multi-modale, l’hardware consente l’utilizzo di transceiver che sono compatibili sia con fibre monomodali (SMF) che multimodali (MMF), secondo la configurazione prescelta.

 

Perché preferire le fibre ottiche ai cavi in rame?

Il grande successo che deriva dall’utilizzo dai cavi in fibra ottica rispetto a quelli in rame è dovuto principalmente a: 

• Livelli di attenuazione molto più bassi che permettono di trasportare il segnale (anche non compresso) su distanze molto più lunghe senza necessariamente rigeneratori di segnale
• Immunità alle interferenze elettromagnetiche e alla diafonia
• Banda molto ampia e quindi velocità di trasmissione elevatissime (100 Gbps, ma possono anche superare i Tbps!)  
• Ottima resistenza a molti agenti chimici
• Peso e ingombro modesti
• Flessibilità (un grande vantaggio nelle installazioni)
• Durata nel tempo, con la sola avvertenza di sostituire gli apparati trasmittenti e riceventi in caso di necessità ed effettuare un minimo di manutenzione (pulizia dei connettori, protezione dagli agenti esterni ecc.)

Nelle applicazioni AV, che vedremo fra poco, si utilizzano spesso dei dispositivi che consentono di passare dal segnale elettrico a quello ottico: sono gli Extender AV in fibra, i media converter, gli SDI fiber converter ecc.

Due esempi di HDMI optical fiber extender distribuiti da Audio Effetti sono Pixelhue EP4T-S e Beetek Technology M1-H20-Lite .

Se invece si desidera effettuare una conversione bidirezionale da 12G-SDI a fibra, si possono utilizzare dispositivi come il Blackmagic Design Mini Converter - Optical Fiber 12G.

 

Ambiti applicativi dei cavi in fibra ottica nel mondo AV professionale

Ora che abbiamo visto le caratteristiche principali delle fibre ottiche, cerchiamo di capire quali sono i possibili settori d’utilizzo:

Trasmissione video ad alta risoluzione su lunghe distanze

• Eventi live (concerti), stadi, teatri, fiere, installazioni multi-edificio
• Vantaggi: trasporto di segnali 4K / 8K non compressi fino a decine di km di distanza senza degrado, nessuna latenza o perdite di qualità

Studi televisivi e regie broadcast, centri congressi, centri di controllo 

• Ambienti con forti interferenze elettromagnetiche
• Vantaggi: immunità totale alle EMI / RFI, nessun rischio di ronzii o ritorni di massa

Digital Signage, distribuzione di contenuti AV  

• Centri commerciali, aeroporti, stazioni, campus universitari
• Vantaggi: possibilità di realizzare configurazioni a stella, cascata o punto-punto per la massima flessibilità, nessuna perdita di segnale inviando una sorgente AV a più destinazioni (display)

Installazioni fisse  

• Sale conferenze, installazioni museali
• Vantaggi: cavi leggeri e sottili, facili da installare

Broadcasting e produzione video

• Regie mobili, studi di produzione, trasmissioni televisive
• Vantaggi: trasmissione zero-frame delay per una sincronizzazione perfetta, compatibilità con sistemi di controllo e audio embedded

Aspetti costruttivi

I cavi in fibra ottica per applicazioni AV professionali si distinguono da quelli per telecomunicazioni non solo per le prestazioni richieste, come abbiamo già visto, ma anche per la costruzione fisica, il tipo di terminazione e le modalità d’utilizzo. 

Se l’obiettivo della ricerca nel campo dei processi tecnologici di fabbricazione si concentra sulla realizzazione di fibre caratterizzate da bassa attenuazione (aspetto legato ai processi produttivi), limitata dispersione ed elevata regolarità dimensionale, i principali costruttori, come ad esempio Beetek, adottano in aggiunta tutta una serie di accorgimenti per sopportare le più avverse condizioni d’uso, tipiche del mondo touring. 

I cavi in fibra Beetek, infatti, sono di tipo “corazzato” (o a “guaina armata”) per utilizzo in esterni, a più conduttori. Sviluppati su misura per ambienti difficili dove è necessario effettuare un cablaggio rapido, sono dotati di una guaina esterna rinforzata ibrida, che utilizza cioè materiali metallici + fibre. Questi strati offrono protezione meccanica contro danni fisici, umidità e altri fattori ambientali, possono quindi resistere a qualsiasi ambiente ostico. I connettori sono protetti da cappucci antipolvere e umidità.

E, a proposito di connettori, le possibilità sono davvero ampie, come mostra l’immagine seguente:

 

Quelli più usati nel nostro settore sono gli LC (Lucent Connector), SC (Square Connector), ST (Straight Tip) e MTP/MPO, ma esistono anche gli opticalCON di Neutrik che vantano le stesse caratteristiche di solidità e affidabilità di powerCON, veicolando però i segnali su fibra ottica.

I connettori si inseriscono poi negli apparati mediante i moduli SFP (Small Form-factor Pluggable) che sono dei ricetrasmettitori ottici compatti e intercambiabili a caldo, utilizzati per collegare i vari dispositivi utilizzati.

Le modalità di fornitura dei cavi in fibra ottica variano in base all’uso:

A bobina (bulk)  

• Le lunghezze vanno da 50 a 1000 m, da terminare in loco
• Ideali per installatori e integratori AV quando non si conosce a priori il tipo di terminazione

Pre-terminate (pronte all’uso) – vedi prodotti Beetek

• Cavi già con i connettori presenti, testati e certificati
• Lunghezze fisse, in genere 5, 10, 20, 50, 100, 200, 300 m ecc.
• Ideali per noleggio, eventi live, installazioni rapide

Ibride (fibra + rame)

• Sono cavi combinati per trasporto AV (fibra) + alimentazione / controllo (rame) 
• Usati in videocamere PTZ, sistemi AV mobili ecc.

In conclusione, i cavi in fibra ottica rappresentano oggi lo standard tecnologico più avanzato per le applicazioni audio / video professionali. La loro capacità di trasmettere segnali ad altissima risoluzione su lunghe distanze, l’immunità alle interferenze e la flessibilità installativa li rendono indispensabili in ogni contesto, dal live touring al broadcast, dalle installazioni fisse al Digital Signage. Audio Effetti è, come sempre, al fianco dei professionisti con prodotti certificati, supporto tecnico e soluzioni su misura per ogni esigenza.

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