REDES LOCAIS LAN

1. White Paper: Considerações sobre Cabling e teste em redes LAN de 10Gigabit Ethernet (10GigE)
Considerações sobre Cabling e teste em redes locais (LAN)
de 10Gigabit Ethernet (10GigE)
Introdução:
As taxas de dados nas redes atuais variam de 10/100 megabits por segundo (Ethernet) até 1Gigabit
por segundo (1GigE), no entanto, com o aumento da demanda por serviços baseados em IP
(Protocolo de Internet), incluíndo serviços de vídeo, voz e dados, uma maior velocidade e largura
de banda tornam-se necessárias, dessa forma emergiram no cenário atual as redes locais (LAN) de
10 Gigabit por segundo (10GigE), especialmente em redes corporativas.
Hoje em dia a arquitetura das redes devem ser baseadas em 10GigE para que assim possam
garantir uma escalonabilidade e permitir uma rápida atualização para novas taxas.
Entendendo a diferença entre fibras monomodo e multimodo:
Existem duas classificações para fibras ópticas: fibras ópticas monomodo (single-mode) e fibras
ópticas multimodo (multimode). A fibra monomodo é uma fibra que possui um núcleo menor,
entre 8 e 12 microns (µm), e permite que a transmissão da luz seja feita somente por um modo.
Fibras do tipo monomodo podem transmitir uma largura de banda superior através de uma
distância maior, sendo geralmente instaladas em redes de acesso, metropolitanas e em redes que
cobrem grandes distâncias. Por outro lado a fibra do tipo monomodo requer fontes ópticas e
dispositivos que apresentam um custo superior aos dispositivos utilizados em redes que utilizam
fibras do tipo multimodo.
Fibras Ópticas do tipo Multimodo apresentam um núcleo muito maior (50, 62.5µm ou até
superior) e permite que a transmissão da luz ocorra de várias maneiras dentro da fibra. Esse tipo de
propagação gera uma distúrbio chamado Disperção Modal devido as diferentes velocidades de
cada modo de transmissão. Consequentemente, a atenuação do sinal é superior e dessa forma a
largura de banda é limitada de acordo com a distância (10Gbps até 300m), o IEEE (Instituto de
Engenheiros Elétricos e Eletrônicos) recomenda que a máxima distância utilizando esse tipo de
fibra seja de 2Km. Fibras multimodo são geralmente utilizadas em redes internas, são fibras mais
baratas que as monomodo e os sistemas necessários para compor a rede também apresentam um
valor menor comparado aos necessários para fibras monomodo.
Tipo de Fibra Multimodo Monomodo
Comprimento de Onda da Transmissão 850nm até 1300nm 1260nm até 1640nm
Fonte de Luz LED (Baixo Custo) Laser (Alto Custo)
Largura de Banda Limitada Praticamente Infinito
Distância Até 2Km Até 200Km
Instalação Simples / Barata Complexa / Cara
Manutenção Flexível e Fácil Sensível e Cara
Aplicação Redes Locais (LAN, Data Center) Redes de Acesso, Metropolitanas, de
Grandes Distâncias (WAN, MAN)

2. White Paper: Considerações sobre Cabling e teste em redes LAN de 10Gigabit Ethernet (10GigE)
Monomodo ou Multimodo?
A crescente demanda por sistemas mais rápidos levaram os desenvolvedores de redes a considerar
o desenvolvimento de redes utilizando somente fibras monomodo, até para pequenas distâncias.
Entretanto, para sistemas 10Gbps de até 300m, as fibras multimodo funcionam muito bem e
apresentam um custo de instalação e manutanção menor.
Figura 01 – Exemplos de estrutura de uma rede LAN em fibras ópticas trafegando 10Gigabit Ethernet

3. White Paper: Considerações sobre Cabling e teste em redes LAN de 10Gigabit Ethernet (10GigE)
Fibras Multimodo: 50µm versus 62.5µm
Quando iniciaram as transmissões através de fibras ópticas na década de setenta, todos os links
eram baseados em fibras multimodo de 50µm, com diodos emissores de luz (LED) sendo a fonte,
tanto para distâncias curtas quanto distâncias longas.
Na década de oitenta começaram a utilizar laser como fonte de luz e também surgiram as
primeiras fibras monomodo, que logo se tornaram a preferência para sistemas de grandes
distâncias.
Poucos anos após isso, começou a surgir aplicações nas redes locais, que necessitavam de taxas
mais altas, de até 10Mbps, e cobrindo uma distância maior, de até 2Km, devido a isso foi
introduzido no mercado a fibra multimodo de 62.5µm, através do seu maior diâmetro ela
conseguiu capturar mais potência emitida pelo LED e dessa forma então foi possível ampliar os
comprimentos dos links.
Hoje em dia, o Gigabit Ethernet (1Gbps) é o padrão para sistemas 10Gbps e está se tornando
muito comum em redes locais. As fibras ópticas de 62.5µm alcançaram o seu limite com essa
tecnologia, tendo somente um alcance de 26 metros, essa limitação levou os fabricantes a
desenvolverem um novo tipo de laser o VCSEL, de menor núcleo que uma fibra de 50µm, um
laser-optimizado para 850nm.
Taxa de Transferência de Dados e Alcance
É importante entender a capacidade de cada fibra óptica em termos de distância em função da
largura de banda, e verificar sempre se a instalação está dimensionada corretamente e prevendo as
futuras atualizações tecnológicas. É possível estimar alguns valores como referência:
Aplicação (IEEE802.3) Comprimento de
Onda Normial
Alcance p/ 50.0µm Alcance p/ 62.5µm
10 BASE-SR/SW 850nm 300m 33m
10 BASE-LX4 1300nm 300m 300m
Também é importante respeitar as taxas máximas de atenuação por canal para poder garantir o
sinal através de toda a fibra.
− O perfil de atenuação da fibra, corresponde a 3.5dB/Km para fibras multimodo à 850nm e
1.5dB/Km para fibras multimodo à 1300nm (de acordo com os padrões ANSI/TIA-568-B.3 e
ISO/IEC 11801).
− Fusão (normalmente perda de até 0.1dB), Conectores (normalmente perda de até 0.5dB).
Máxima atenuação por canal de acordo com o padrão ANSI/TIA-568-B.1:
10Gigabit
Ethernet
Comprimento
de Onda (nm)
Máx.
Atenuação
Máx.
Atenuação
Máx. Atenuação Máx.
AtenuaçãoLaser-Optimizado
850nm e 50µm MM62.5µm MM 50µm MM 9µm SM
10GBASE-SX 850nm 2.5 dB 2.3 dB 2.6 dB -
10GBASE-LX4 1300nm 2.5 dB 2.0 dB 2.0 dB 6.6dB

4. White Paper: Considerações sobre Cabling e teste em redes LAN de 10Gigabit Ethernet (10GigE)
Certificando uma rede de fibra óptica
As implementações de redes 10GigE são verdadeiros desafios e exigem um alto desempenho de
todo cabeamento, por isso, faz-se necessário a certificação de toda a planta de fibras ópticas
presente na instalação, para que dessa forma, seja possível garantir que toda a infra-estrutura física
possa suportar a velocidade e a largura de banda exigida.
Medições Exigidas
De acordo com o padrão ANSI/TIA/EIA-568-B.3, valores de atenuação óptica, perda por retorno,
atraso de propagação e polaridade são medições obrigatórias na caracterização e validação da
fibra.
Para testes de aceitação, somente atenuação óptica e teste de polaridade são necessários, sendo a
medição de todos os outros parâmetros opcionais.
Além desses parâmetros, o comprimento do link de fibra óptica deve ser medido ou calculado
tanto em uma simples medição quanto em um teste de aceitação.
Atenuação Óptica
O primeiro passo para a certificação de uma fibra óptica consiste em medir a atenuação total de
todo o link de fibra óptica. Essa medida é a soma de todas as atenuações que ocorrem ao longo do
link, atenuação da fibra, perda por fusão, perda por conector, etc.
A atenuação óptical total pode ser medida com dois instrumentos, uma fonte óptica (OLS – Optica
Laser Source) e um power-meter óptico (OLP – Optical Power Meter) ou, caso as duas pontas da
fibra estejam no mesmo local, é possível fazer essa medição usando um único instrumento que
integra a fonte óptica e o power-meter óptico (OLTS – Optical Loss Test Set).
O primeiro passo para esse processo é obter à referência de potência, após isso, basta ligar uma
ponta da fibra óptica na fonte óptica e a outra no power-meter, a atenuação total do link é o valor
lido na fonte óptica menos o valor lido no power-meter.
Valores de referência para medições em redes que irão suportar 10GigE estão disponíveis nas
normas ANSI/TIA-568-B.1 e IEC 11801.
Uma vez que a atenuação total da fibra esteja calculada pode ser necessário saber os valores de
cada atenuação (individual) ao longo da fibra, verificando assim se todos os valores de atenuação
estão de acordo com a norma. Para tal análise é necessário a utilização de um equipamento OTDR
(Optical Time Domain Reflectometer), no qual irá descrever a perda de cada evento que ocorrer ao
longo de toda a fibra.

5. White Paper: Considerações sobre Cabling e teste em redes LAN de 10Gigabit Ethernet (10GigE)
Um OTDR irá realizar a medição da perda total, porém também irá medir todas as atenuações
individualmente, localizando conectores, fusões, dobras, e qualquer evento ao longo de todo o
link, permitindo dessa forma verificar se cada evento está com sua atenuação de acordo com a
norma e assim diminuindo o tempo de manutanção e localização de falhas ao longo de toda a fibra
óptica.
Figura 02 – Traçado Típico de um OTDR
Figura 03 - Plataforma de testes ópticos com OTDR MTS-6000 da JDSU

6. White Paper: Considerações sobre Cabling e teste em redes LAN de 10Gigabit Ethernet (10GigE)
Perda por Retorno
Perda óptica por retorno (ORL – Optical Return Loss) é o total de potência refletida, voltando
através do link até a fonte. A perda por retorno pode desestabilizar a fonte de laser e dessa forma
gerar um aumento na taxa de erro (BER – Bit Erro Rate).
Para garantir o funcionamento do sistema, livrando-o de erros adicionais, deve ser considerada a
medição da perda por retorno durante o processo de instalação e manutenção e comparar sempre
essas medições com valores limites admissíveis. A medida ORL é expressa em decibéis (dB),
sempre tendo valores positivos, e é definida como a média logarítmica entre a potência transmitida
(Pi) e a potência recebida (Pr = potência refletida + espalhamento) ao longo da fibra óptica.
Perda por Retorno ou ORL = 10.log(Pi/Pr)
A medição da perda por retorno pode ser feita utilizando um equipamento OCWR (Optical
Continuous Wave Reflectometer), que é um instrumento que integra uma fonte óptica, um power-
meter e um acoplador ou também pode ser medida utilizando um OTDR.
Atraso de Propagação
O atraso de propagação é o tempo necessário que a transmissão de um dado leva até chegar ao seu
destino, podendo ser calculado considerando o comprimento do link.
Algumas aplicações necessitam o conhecimento desse valor para assegurar que o delay máximo da
rede possa suportar o tipo de tecnologia trafegando sobre a mesma.
Como parte do processo de teste, a linha de OTDRs da JDSU já realiza a medição de atraso de
propagação e automaticamente disponibiliza o valor na tela.
Figura 04 – Screenshoot de tela do OTDR MTS- 6000
Teste de Polaridade
Um teste de polaridade verifica a continuidade “óptica” ponto-a-ponto do canal.
Normalmente o teste de continuidade é feito usando um equipamento chamado VFL (Visual Falut
Locator) ou caneta óptica, onde esse instrumento é uma fonte laser com o comprimento de onda
visível.
Figura 04 – Caneta para inspeção visual de falhas (OVF) da JDSU FFL-100

7. White Paper: Considerações sobre Cabling e teste em redes LAN de 10Gigabit Ethernet (10GigE)
Inspecção da Fibra Óptica
Em aplicações de altas velocidade como 10GbEthernet, atenuações ópticas devem ser eliminadas
para assegurar uma alta performace.
Sujeira na ponta da fibra ou nos conectores podem gerar uma grande perda de sinal, degradando a
qualidade de transmissão e elevando a taxa de erro.
Todos as conexões e adaptadores devem ser limpos e inspecionados antes de qualquer conexão ser
realizada, evitando dessa forma inserir atenuações ao longo do link.
A inspecção das pontas da fibras ópticas ou dos conectores podem ser realizada rapidamente com
um microscópio óptico, verificando dessa forma sujeiras, arranhões e as degradações da fibra de
um modo geral.
Figura 05 Probe para inspeção e verificação de fibras da JDSU - FBE HD3
Relatório
A última etapa do processo de certificação é a emissão de um documento com as medições da
planta de fibras.
Organizar os dados colhidos de uma maneira clara e limpa, simplifica o acesso as informações que
são realmente importante. Um poderoso software de análise, como o JDSU FiberCable Software,
auxilia esse trabalho reduzindo o tempo dedicado para análise de todos os dados.
Figura 06 – Exemplos de relatório de Certificação gerados no software OFS-200 Fiber Cable da JDSU

8. White Paper: Considerações sobre Cabling e teste em redes LAN de 10Gigabit Ethernet (10GigE)
Conclusão
A qualificação da infra-estrutura de cabos é essencial, ainda mais hoje em dia aonde as tecnologias
exigem cada vez uma maior taxa de transmissão dados.
É essencial encontrar instrumentos que possibilitem essa análise e qualificação, por exemplo, a
plataforma da JDSU MTS-6000, configurada com um módulo OTDR, proporciona a qualificação
de todos os parâmetros definidos por normas internacionais, medindo a atenuação óptica, a perda
por retorno, o atraso de propagação e a polaridade e ainda pode possuir um microscópio óptico
eletrônico intergado, se tornando assim um equipamento completo para qualificação e certificação
de redes e sistemas que utilizem fibra óptica.