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Cabeamento Estruturado
4 meios físicos ópticos
Material Teórico
Responsável pelo Conteúdo:
Prof. Esp. Antonio Eduardo Marques da Silva
Revisão Textual:
Prof.ª Me. Luciene Santos
Meios Físicos Ópticos
4 meios físicos ópticos
• Introdução;
• Meios Físicos Ópticos;
• Vantagens do Cabeamento de Fibra Óptica;
• Desvantagens;
• Tipos de Cabos de Fibra Óptica;
• Composição de Cabo de Fibra Óptica;
• Designações Adicionais dos Cabos de Fibra Óptica.
· Compreender e apresentar o que são os meios físicos de ópticos, os
motivos que levaram esses componentes a serem os mais utilizados
em redes de longa distância e em backbone e suas principais carac-
terísticas de funcionamento em uma rede.
OBJETIVO DE APRENDIZADO
Meios Físicos Ópticos
4 meios físicos ópticos
Orientações de estudo
Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem
aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua
formação acadêmica e atuação profissional, siga
algumas recomendações básicas:
Assim:
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte
da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e
horário fixos como seu “momento do estudo”;
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma
alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo;
No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos
e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você
também encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão
sua interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados;
Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discus-
são, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o
contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e
de aprendizagem.
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte
Mantenha o foco!
Evite se distrair com
as redes sociais.
Mantenha o foco!
Evite se distrair com
as redes sociais.
Determine um
horário fixo
para estudar.
Aproveite as
indicações
de Material
Complementar.
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma
Não se esqueça
de se alimentar
e de se manter
hidratado.
Aproveite as
Conserve seu
material e local de
estudos sempre
organizados.
Procure manter
contato com seus
colegas e tutores
para trocar ideias!
Isso amplia a
aprendizagem.
Seja original!
Nunca plagie
trabalhos.
UNIDADE Meios Físicos Ópticos
Introdução
Nesta unidade, você aprenderá sobre os principais conceitos a respeito dos meios
físicos ópticos de rede. Vamos apresentar os motivos que levaram esses meios a se-
rem os mais utilizados em sistemas de backbone e na conectorização de redes em
longas distâncias, bem como as propriedades dos transmissores ópticos e as formas
de construção das fibras.
Vamos dar foco principal nas fibras ópticas utilizadas em ambientes de redes
locais (LANs) como, por exemplo, fibras de vidro monomodo e multimodo, fibras
de plástico (polímero) e outras modelos mais utilizados em tais ambientes. Veremos
as diferenças entre fibras simplex e duplex e também conheceremos alguns conec-
tores mais utilizados na terminação das fibras ópticas.
Não se esqueça de acessar os Materiais Didáticos, onde encontrarão os con-
teúdos e as atividades propostas nesta unidade. Outra dica é acessar os Materiais
Complementares e assistir às Videoaulas apresentadas nesta unidade, para que
você possa obter mais conhecimento sobre o tema discutido.
Bons estudos!
Meios Físicos Ópticos
A tecnologia de fibra óptica é mais complexa em sua operação do que a mídia
de cobre padrão (cabos metálicos), porque as transmissões são realizadas através
de pulsos de luz ao invés de transições de tensão. Isso faz com que as codificações
de “uns” ou “zeros” sejam representadas por “ONs” e OFFs” de luz propagada
pelo meio, dentro de um instante de tempo. A luz emitida pela fonte de luz é ligada
e desligada no padrão dos dados que estão sendo codificados. A luz viaja dentro da
fibra até o sinal luminoso chegar ao seu destino pretendido.
A fonte de luz é geralmente um laser ou algum tipo de diodo emissor de luz
(LED). Os cabos de fibra óptica são otimizados para um comprimento de onda
específico da luz. Esse comprimento de onda de uma determinada fonte de luz é o
comprimento, medido em nanômetros (bilionésimos de um metro, abreviado nm),
entre os picos de onda em uma onda de luz. Embora a comparação não seja exata,
você pode pensar em um comprimento de onda semelhante ao ciclo de frequência
em Hertz discutido anteriormente para os cabos de cobre. (PINHEIRO, 2015)
O funcionamento das fibras ópticas, no endereço: https://goo.gl/T43Mmy
Explor
Normalmente, as fibras ópticas usam comprimentos de onda entre 800 e 1500nm,
dependendo da fonte de luz utilizada. O vidro à base de sílica é mais transparente
nesses comprimentos de onda e, portanto, a transmissão é mais eficiente (há menos
8
9
atenuação) nessa faixa. Para uma referência, a luz visível (a luz que você pode ver)
tem comprimentos de onda no intervalo entre 400 e 700nm. A maioria das fontes
de luz de fibra óptica opera na faixa de infravermelho (entre 700 e 1100nm). Ou
seja, você não consegue ver a luz infravermelha, mas é uma fonte de luz de fibra
óptica muito eficaz. (MARIN, 2008)
Quando os pulsos de luz alcançam o destino, um sensor capta a presença
ou ausência do sinal de luz e transforma os “ONs” e “OFFs” de volta em sinais
elétricos que representam “uns” e “zeros”. Quanto mais o sinal luminoso saltar,
maior a probabilidade de perda de sinal (atenuação). Além disso, todo conector
de fibra óptica entre a fonte do sinal e o destino apresenta a possibilidade de
perda de sinal. Assim, os conectores devem ser instalados perfeitamente em
cada conexão de terminação. A maioria dos sistemas de transmissão de fibras
utilizadas em LAN/WAN usa uma fibra para transmissão e outra para recepção,
porque a luz só viaja em uma direção para os sistemas de fibra. Seria difícil (e
caro) transformar um transmissor de fibra óptica em um transmissor/receptor de
modo duplo (um que pudesse receber e transmitir dentro do mesmo conector),
mas não impossível, ou seja, em algumas aplicações muito específicas, isso pode
ser feito, mas de um custo muito elevado e não comumente observado pelo mer-
cado. (PINHEIRO, 2015)
Como são feitos os cabos de fibra óptica, no endereço do portal Mega Documentários:
https://youtu.be/iHyrQ6MW7YE
Explor
Vantagens do Cabeamento de Fibra Óptica
As seguintes vantagens da fibra em relação a outros sistemas de cabeamento
explicam por que ela, em certo tempo, tem uma grande popularidade como meio
de cabeamento de rede:
• Imunidade à Interferência Eletromagnética (EMI);
• Maior Taxa de Dados;
• Distâncias Maiores de Propagação;
• Melhor Segurança na Transmissão.
Imunidade à Interferência Eletromagnética (EMI)
Todas as mídias de rede baseadas em cabo de cobre compartilham um proble-
ma comum, elas são suscetíveis à interferência eletromagnética (EMI). A EMI é
eletromagnetismo perdido que interfere na transmissão dos dados armazenados
9
UNIDADE Meios Físicos Ópticos
ou transmitidos pela rede. Todos os cabos elétricos geram um campo magnético
em torno do seu eixo central. Se você passar um condutor de metal através de um
campo magnético, uma corrente elétrica é gerada nesse condutor. Quando você
coloca dois cabos de comunicação de cobre próximos um do outro, a EMI causará
o que chamamos de diafonia; sinais de um cabo serão induzidos por outro. Esse
é um exemplo de um dos problemas causados por sistemas em cobre, isso torna
esse meio físico difícil de trabalhar em ambientes mais sensíveis e/ou que necessi-
tam uma grande qualidade e velocidade de transmissões dos dados em uma rede.
(SHIMONSKI, 2010)
O cabeamento de fibra óptica é imune a problemas de diafonia e crosstalk por-
que a fibra utiliza sinais de luz em fibra de vidro ou polímero de altíssima qualidade,
em vez de sinais elétricos ao longo de um condutor metálico, para transmitir dados.
Por esse motivo, não é possível produzir o campo magnético e, portanto, é imune
à EMI. Os cabos de fibra óptica podem, portanto, ser utilizados em áreas conside-
radas “hostis” ao cabeamento regular de cobre (por exemplo, eixos de elevadores,
perto de transformadores elétricos, próximo a luminárias fluorescentes e em feixes
apertados próximos ou em contato com cabos elétricos).
MaiorTaxas de Dados
Como a luz é imune a interferências e viaja quase que instantaneamente ao
seu destino, taxas de dados muito mais altas são possíveis com as tecnologias de
cabeamento de fibra óptica do que a utilização de sistemas de cobre tradicionais.
As taxas de dados que excedem em muito o intervalo de gigabit por segundo
(Gbps) e superior são possíveis nesse meio de transmissão. Os cabos de fibra óp-
tica monomodo, por exemplo, são capazes de transmitir a essas taxas de dados
em distâncias muito longas. Você encontrará frequentemente a palavra “largura
de banda” ao descrever as taxas de dados em fibras óptica. Em sistemas de ca-
beamento metálico, a largura de banda é descrita como uma função da faixa de
frequência analógica. Nos sistemas de fibra óptica, a largura de banda não se
refere a canais ou frequências, mas sim apenas à taxa de transferência de bits.
(ANSI/TIA/EIA-568 C3)
Distâncias Maiores de Propagação
Os meios de transmissão de dados em cobre clássicos estão sujeitos a limitações
de distância não superior a um quilômetro de distância. Como eles não sofrem com
os problemas de interferência eletromagnética do cabeamento de cobre tradicional
e porque não usam sinais elétricos que podem degradar substancialmente em lon-
gas distâncias, os cabos de fibra óptica monomodo, por exemplo, podem percorrer
distâncias de até 70 quilômetros (aproximadamente 43,5 milhas) sem a utilização
de repetidores ou dispositivos específicos que aumentam a qualidade o sinal, como
realizado em sistemas metálicos.
10
11
Melhor Segurança naTransmissão
Os meios de transmissão de cabos de cobre são suscetíveis a escutas dentro
de uma rede. Uma técnica chamada de “jacaré”, “torneira”, ou curto/ponto de
escuta, é um dispositivo que perfura o revestimento externo de um cabo de cobre
e toca o condutor interno. O toque intercepta os sinais enviados em uma rede e
os envia para outro local (indesejado). Os pontos de escuta eletromagnéticos (EM)
são dispositivos similares; mas, em vez de perfurar o cabo, eles usam os campos
magnéticos do cabo, que são semelhantes ao padrão dos sinais elétricos.
Como já foi dito, se colocar simplesmente um condutor ao lado de um condutor
de cobre com um sinal elétrico, ele produzirá uma duplicata (embora uma versão de
baixa potência) do mesmo sinal. O ponto de escuta, então, simplesmente amplifica
o sinal e os envia para uma pessoa que iniciou o processo de escuta e que pode ser
uma pessoa mal-intencionada. Como, em cabeamento de fibra óptica, utiliza a luz
ao invés de sinais elétricos, ele é imune à maioria dos tipos de escuta existentes.
Os pontos de escuta tradicionais não funcionam porque qualquer invasão no cabo
fará com que a luz seja bloqueada e a conexão simplesmente não funcione. Os
pontos de escuta EM não funcionam também, porque nenhum campo magnético
é gerado no meio. Por causa de sua imunidade às táticas e técnicas tradicionais
de espionagem, o cabeamento de fibra óptica é então muito usado em redes que
devem permanecer seguras, como, por exemplo, redes governamentais, militares,
de grandes empresas e de pesquisa. (PINHEIRO, 2015)
Desvantagens
Como qualquer tecnologia existente, temos vantagens e desvantagens de utiliza-
ção e instalação. No caso das fibras ópticas, apesar de serem os meios mais rápidos
e seguros, tanto em relação à qualidade, como em relação à espionagem de dados
na rede, podemos identificar dois pontos de desvantagens, são eles:
• Alto custo de implantação e instalação;
• Difícil e sensível de instalação.
Tipos de Cabos de Fibra Óptica
Os cabos de fibra óptica possuem muitas configurações. Os filamentos de fibra
podem ser de modo único (singlemode) ou multimodo (multimode), índice de passo
ou índice graduado, e buffer limitado ou buffer com buffer. Além dessas opções,
existe uma variedade de diâmetros de núcleo para os fios de uma fibra. Na maioria
das vezes, os fios da fibra são de vidro, mas a fibra óptica de plástico (POF) tam-
bém é uma realidade. E, finalmente, os cabos podem ser de uso externo, de uso
interno, ou um tipo “universal” que funciona tanto em ambientes internos quanto
ambientes externos. (PINHEIRO, 2015)
11
UNIDADE Meios Físicos Ópticos
Composição de Cabo de Fibra Óptica
Um cabo de fibra óptica típico consiste em vários componentes:
•	 Cabo de Fibra Óptica;
•	 Buffer (Amortecedor);
•	 Membros de Resistência;
•	 Materiais de Blindagem;
•	 Revestimento do Cabo.
Cabo de Fibra Óptica
Cada um desses componentes tem uma função específica dentro do cabo a fim
de ajudar a garantir que os dados sejam transmitidos de forma confiável. Um fio de
fibra óptica (também chamado de guia de ondas ópticas) é o elemento básico de
um cabo de fibra óptica. Todos os filamentos da fibra possuem, pelo menos, três
componentes em suas seções transversais: o núcleo, o revestimento e a jaqueta.
Como podemos verificar na próxima figura:
Elementos da Fibra Optica, disponível em: https://goo.gl/vA7gJM
Explor
O núcleo de fibra é geralmente feito de algum tipo de vidro ou plástico, diversos
tipos de materiais compõem a composição de vidro ou plástico do núcleo de uma
fibra óptica. Cada material difere em sua composição química e custo, bem como em
seu índice de refração, que é um número que indica quanta luz se dobra ao passar por
um material específico. O número também indica a velocidade com que a luz percor-
re um determinado material. O revestimento de uma fibra óptica é uma camada ao
redor do núcleo central que é a primeira, embora a menor, camada de proteção em
torno do núcleo de vidro ou plástico. Também reflete a luz dentro do núcleo, porque
o revestimento tem um índice de refração mais baixo que o núcleo. O revestimento
permite, assim, que o sinal viaje em ângulos da origem até o destino, seria como lan-
çar uma luz de lanterna em um espelho e fazê-lo refletir em outro, depois em outro e
assim por diante, até que a luz chegue ao seu destino. (PINHEIRO, 2015)
AvançosTecnológicos – Fibra Optica (em espanhol), no endereço:
https://youtu.be/ypOM1UOZ_J4
Explor
A camada protetora ao redor do revestimento protege o núcleo da fibra e o
revestimento contra danos. Ela não participa da transmissão de luz em si, mas age
simplesmente como um material protetor. Ele protege o revestimento contra danos
por abrasão, inclui a resistência adicional ao núcleo e aumenta o diâmetro do fio.
12
13
A diferenciação mais básica dos cabos de fibra óptica é se eles são monomodo
(singlemode) ou multimodo. Um modo é um caminho para a luz passar pelo cabo.
O comprimento de onda da luz transmitida e o ângulo de aceitação interagem de
tal maneira que apenas certos caminhos estão disponíveis para a luz. Fibras mo-
nomodo possuem núcleos tão pequenos que apenas um único caminho para a luz
é possível. Fibras multimodo têm núcleos maiores; as opções para os ângulos nos
quais a luz pode entrar no cabo são maiores e, portanto, múltiplos caminhos são
possíveis. (ANSI/TIA/EIA-568 C3)
Partes de um cabo de fibra óptica (em espanhol), no endereço: https://youtu.be/diiozZqYYI0
Explor
Usando seu caminho único, as fibras monomodo, ou também conhecidas como
singlemode, podem transferir luz por grandes distâncias com altas taxas de trans-
ferência de dados. São necessárias fontes de luz a laser concentradas (e de custo
alto) para enviar dados através desse meio, e os diâmetros de núcleo pequeno
também tornam as conexões muito mais caras e difíceis de implementar e instalar.
Já as fibras multimodo podem aceitar luz de fontes menos intensas e menos caras,
geralmente LEDs. Além disso, as conexões são mais fáceis de alinhar adequada-
mente devido aos maiores diâmetros do núcleo da fibra. A distância e largura de
banda são mais limitadas do que com as fibras monomodo, mas no cabeamento
multimodo e eletrônica geralmente são uma solução menos dispendiosa. As fibras
monomodo são normalmente usadas em transmissões de longa distância ou em
cabos de backbone, de modo que você as encontra em cabos internos e externos.
Esses aplicações aproveitam as propriedades de distância estendida e largura de
banda alta da fibra monomodo. Fibras multimodo são geralmente usadas em um
ambiente de LAN interna no sistema de cabeamento horizontal, que tem como
função fazer a ligação dos clientes em um andar. Elas também costumam ser utili-
zadas no cabeamento de backbone, onde grandes distâncias não são um problema.
(FILHO, 2015)
Conhecendo algumas características das Fibras Ópticas (em inglês), no endereço:
https://youtu.be/N_kA8EpCUQo
Explor
Podemos citar alguns dos tipos de fibras ópticas, de maior largura de banda e
menor potencial de distância:
Fibra deVidro Monomodo (Singlemode)
Um núcleo de fibra de vidro de modo único ou monomodo é muito estreito
(geralmente menor que 10 mícrons) e feito de vidro de sílica. Para manter o tama-
nho do cabo gerenciável, o revestimento para um núcleo de vidro de monomodo
é geralmente mais de 10 vezes o tamanho do núcleo (em torno de 125 mícrons).
As fibras monomodo são caras, mas, devido à falta de atenuação (menos de 2dB
13
UNIDADE Meios Físicos Ópticos
por quilômetro), velocidades muito altas são possíveis em alguns casos, e podem
trafegar dados superiores a 50 Gbps. Podemos ver na próxima figura um núcleo
de fibra de vidro do tipo monomodo.
Pulso de
entrada
Pulso de
saída
Figura 1 – Fibra Optica Monomodo
Fibra deVidro Multimodo de Índice Gradual
Um núcleo de fibra de vidro de índice gradual, feito de vidro de sílica, possui
um índice de refração que muda gradualmente do centro para o exterior do reves-
timento. O centro do núcleo tem o maior índice de refração, isto é, a luz é distor-
cida menos perto do centro. Se os sinais viajam para fora do centro do núcleo, o
menor índice de refração irá dobrá-los de volta para o centro, onde eles viajarão
mais rápido, com menos perda de sinal. As fibras de vidro de índice graduado do
tipo multimodo mais comumente usadas e possuem um núcleo que tem 62,5 ou 50
mícrons de diâmetro. A próxima figura apresenta um núcleo de vidro de índice gra-
dual. Observe que o núcleo é maior que o núcleo de modo único. (FILHO, 2015)
Modo de
baixa ordem
Modo de
alta ordem
Pulso de
saída
Dispersão
Pulso de
entrada
Figura 2 – Fibra Optica Multimodo
Fibra de Sílica Multimodo Revestida de Plástico (PCS)
A fibra PCS é feita de núcleo central de vidro revestida com um revestimento
de plástico, daí o motivo do nome. As fibras ópticas PCS são geralmente muito
grandes (200 microns ou maiores) e, portanto, disponibilidade limitada de largura
de banda. No entanto, os cabos ópticos do núcleo PCS são relativamente baratos
quando comparados aos seus equivalentes de vidro.
Fibra de Plástico Multimodo
Fibras ópticas de plástico (POF) consistem de um núcleo de plástico de 50 mi-
crons, cercado por um revestimento plástico de um índice diferente de refração.
De um modo geral, estas são as fibras ópticas de menor qualidade e raramente
são suficientes para transmitir luz a longas distâncias. Cabos ópticos de plástico
14
15
são usados para transmissões de dados de curta distância ou para transmissão de
luz visível em decorações ou outros fins de iluminação especiais não relacionados
à transmissão de dados. Recentemente, o POF foi promovido como um cabo hori-
zontal em aplicações LAN. No entanto, a dificuldade em fabricar uma POF de índi-
ce gradual, combinada com um baixo valor de largura de banda por dólar, impediu
que a POF fosse aceita como um meio horizontal. (FILHO, 2015)
POF
Outer jacket: soft polyamide (PA)
Inner jacket: polyamide12 (PA12)
Figura 3 – Fibra POF
Como funciona a fibra óptica – Parte 1, no endereço: https://youtu.be/tHFZ1nQ2Wrg
Explor
Buffer (Amortecedor)
No buffer, a segunda característica mais distintiva do cabo é o componente que
fornece a maior proteção para as fibras ópticas dentro do cabo. O buffer faz exata-
mente o que seu nome indica (amortecedor em português); ele protege ou amortece
a fibra óptica das tensões e forças do mundo exterior. Os buffers de fibra óptica são
categorizados como tubos apertados ou soltos, uma camada protetora (geralmente
uma cobertura termoplástica de 900 mícrons) está diretamente sobre o revestimen-
to de cada fibra óptica no cabo. Os buffers apertados tornam o cabo inteiro mais
durável, mais fácil de manusear e mais fácil de terminar. Cabos com buffer apertado
são usados com mais frequência em ambientes fechados porque a expansão e a
contração causadas por oscilações de temperatura ao ar livre podem exercer grande
força em um cabo. Projetos com buffer apertado tendem a transmitir a força para
o filamento de fibra, o que pode danificar o filamento ou inibir sua capacidade de
transmissão, portanto, a expansão e contração térmicas de temperaturas extremas
devem ser evitadas. Existem alguns designs especialmente projetados para uso exter-
no exclusivo ou uma combinação de instalação interna/externa. (PINHEIRO, 2015)
Um buffer de tubo solto, por outro lado, é essencialmente um tubo de plástico
resistente com cerca de 0,125 polegadas de diâmetro. Uma ou várias fibras re-
vestidas podem ser colocadas dentro do tubo, dependendo do desenho do cabo.
O tubo é, então, preenchido com uma substância protetora, geralmente um gel
bloqueador a base de água, para fornecer amortecimento, força e proteção con-
tra os elementos. Um projeto de tubo solto é muito eficaz em absorver forças
exercidas sobre o cabo, de modo que os fios de fibra sejam isolados da tensão
prejudicial. Por esta razão, os projetos de tubos soltos são quase sempre vistos
15
UNIDADE Meios Físicos Ópticos
em instalações externas. Vários tubos podem ser colocados em um cabo para
acomodar uma grande contagem de fibras, para áreas de comunicação de alta
densidade, como em uma cidade grande ou como linhas troncais para telecomu-
nicações de longa distância.
Figura 4 – Singlemode com Buffer deTubo Apertado
Figura 5 – Buffer deTubo Solto
Membro de Resistência
Os cabos de fibra óptica requerem suporte adicional para evitar a quebra das
delicadas fibras ópticas dentro do cabo. É aí que entra o papel do membro de re-
sistência, ou seja, ele é a parte que fornece força adicional de tração ao cabo. O
membro de resistência mais comum em cabos com buffer apertado é o fio de ara-
mida, um tipo popular de Kevlar. Milhares de fios deste material são colocados em
uma camada, chamada de porção, em torno de todas as fibras de buffer no cabo.
Ao puxar o cabo, a força de tração é transferida para o fio de aramida e não para
as fibras, evitando que elas se rompam.
Cabos de fibra óptica de tubo solto, às vezes, têm um fio de fibra de vidro ou
fio de aço como membros de resistência. Eles podem ser colocados em torno do
perímetro de um feixe de fibras ópticas dentro de um único cabo, ou o membro de
resistência pode estar localizado no centro do cabo com as fibras ópticas individuais
agrupadas em torno dele. Tal como acontece com o fio de aramida no cabo de
proteção apertada, a força de tração é suportada pelo(s) elemento(s) de resistência
e não pelos fios de fibra. (PINHEIRO, 2015)
16
17
Materiais de Blindagem
Em cabos de fibra ótica projetados para uso externo, ou para ambientes in-
ternos com potencial para danos mecânicos, os escudos metálicos ou materiais
de proteção e blindagem, são frequentemente aplicados sobre os componentes
internos, mas sob a capa. O escudo é muitas vezes referido como uma armadura
ao meio físico. Um material de blindagem comum é o aço de 0,006 polegadas
com um revestimento especial que adere à capa do cabo. Esse escudo não deve ser
confundido com proteção para proteger contra interferência eletromagnética. No
entanto, quando presente, a blindagem deve ser devidamente aterrada em ambas
as extremidades do cabo, a fim de evitar um risco de choque elétrico se entrar inad-
vertidamente em contato com uma fonte de tensão, como um raio ou um cabo de
energia, protegendo os administradores de redes a tal risco.
Revestimento do Cabo
O revestimento do cabo de um cabo de fibra óptica é o revestimento externo do
cabo que protege todos os componentes internos do ambiente. Geralmente é feito
de um material plástico durável e vem em várias cores. Assim como os cabos de
cobre, os cabos de fibra óptica projetados para aplicações internas devem atender
aos requisitos de resistência ao fogo do órgão de padronização NEC.
Como funciona a fibra óptica – Parte 2, no endereço: https://youtu.be/8kkyIMNyETQ
Explor
Designações Adicionais dos
Cabos de Fibra Óptica
Depois de determinar se você precisa de uma fibra monomodo ou multimodo,
tubo solto ou cabo com buffer interno etc., os cabos de fibra óptica ainda têm uma
variedade de opções para escolher. Ao comprar cabos de fibra ótica, você terá que
decidir quais classificações de fibra você deseja para cada tipo de cabo que você
precisa. Algumas dessas classificações incluem o seguinte:
Tamanho do Núcleo/Revestimento
Os cordões de fibra óptica individuais dentro de um cabo são mais frequente-
mente designados por uma relação do tamanho do núcleo e tamanho do reves-
timento. Essa proporção é expressa em dois números. O primeiro é o diâmetro
do núcleo da fibra óptica, dado em microns (µ). O segundo número é o diâmetro
externo do revestimento para essa fibra óptica, também dado em microns. Por
exemplo, um cabo com um núcleo de 10 mícrons e com um revestimento de 50
17
UNIDADE Meios Físicos Ópticos
micrômetros seria designado como 10/50. Três principais tamanhos (diâmetros)
de núcleo/revestimento estão em uso atualmente:
Fibra de 8/125 µ
A fibra óptica de 8/125 é quase sempre designada como fibra do tipo monomo-
do, porque o tamanho do núcleo é apenas aproximadamente 10 vezes maior que
o comprimento de onda da luz que está carregando. Assim, a luz não tem muito
espaço para se movimentar. Essencialmente, a luz está viajando em linha reta atra-
vés da fibra. É claro que, apesar de mínimos, os índices de refração e reflexão da
fibra ainda existem (luz não faz curva).
Fibra de 50/125 µ
Nos últimos anos, se tem promovido as fibras multimodo 50/125 ao inves das
de 62,5/125 para uso em instalações de cabeamento estruturado. Elas possuem
vantagens em largura de banda e distâncias de alcance acima das 62,5/125, com
aproximadamente a mesma despesa para equipamentos e conectores. ANSI/TIA/
EIA-568-B.3, o segmento específico de fibra óptica do padrão de norma, reconhe-
ce as fibras 50/125 como um meio alternativo para as fibras 62,5/ 125.
Fibra de 62.5/125 µ
Até a introdução e uso das fibras de 50/125, as designações de cabos de fibra
multimodo mais comuns eram as de 62.5/125, porque foram especificadas em
versões anteriores de ANSI/TIA/EIA-568, como a mídia multimodo principal de
escolha para instalações de fibra em cabeamento estruturado. E por esse motivo é
muito conhecida e tem ampla aceitação no campo de TIC. Uma fibra multimodo
padrão com um núcleo de 62,5 mícrons e com revestimento de 125 mícrons é
mostrada na proxima figura:
Monomodo
250-μm camada
8-10 μm núcleo
125-μm revestimento
Figura 6 – Fibra de 8/125 µ
50/125 Multimodo
250-μm camada
125-μm revestimento
50-μm
núcleo
Figura 7 – Fibra de 50/125 µ
62.5/125 Multimodo
250-μm camada
125-μm revestimento
62.5-μm
núcleo
Figura 8 – Fibra de 62.5/125 µ
Como funciona a fibra óptica – Parte 3, no endereço: https://youtu.be/m2IFOaT0VQk
Explor
18
19
Número de Fibras Ópticas
Outra diferença entre os cabos de fibra óptica é o número de fibras ópticas in-
dividuais internas dentro do cabo. O número depende do uso pretendido do cabo
e pode aumentar o tamanho, o custo e a capacidade do cabo. Como o foco desta
unidade é o cabeamento de rede (pincipalmente a local), a maioria dos cabos de
fibra ótica existentes é muito restrita. Esses cabos podem ser divididos em três ca-
tegorias com base no número de fibras ópticas:
• Cabo Simplex: Um cabo de fibra óptica simplex tem apenas uma fibra óptica
com buffer forte dentro da capa do cabo. Como esses cabos possuem apenas
uma fibra interna, geralmente um membro de revestimento espesso e uma
blindagem mais grossa facilitam o manuseio do cabo.
Figura 9 – Cabo Simplex
Fonte: iStock/Getty Images
Figura 10 –Conectores Simplex
Fonte: iStock/Getty Images
• Cabos Duplex: Os cabos de fibra têm duas fibras ópticas de buffer fechado
dentro de uma única capa. O uso mais popular para cabos de fibra óptica duplex
é como um cabo de backbone de uma LAN em fibra ótica, porque todas as co-
nexões LAN precisam de uma fibra de transmissão e uma fibra de recepção. Os
cabos duplex possuem ambos componentes dentro de um único cabo, e a insta-
lação de um único cabo é mais fácil e menos custoso do que instalar dois cabos.
Um outro cabo muito utilizado e que as vezes é chamado de cabo duplex, mas
tecnicamente não é considerado um, é o cabo Zipcord. Esse cabo Zipcord são,
na verdade, dois cabos simplex ligados em um único cabo plano de fibra óptica.
É erroneamente chamado de duplex porque há duas fibras ópticas, mas não é
realmente dúplex porque as fibras não são cobertas por uma jaqueta comum. O
Zipcord é usado principalmente como um patch cable duplex. Ele é muito usado
em porque é mais barato de fácil manuseio. (PINHEIRO, 2015)
Figura 11 – Cabo Duplex
Fonte: iStock/Getty Images
19
UNIDADE Meios Físicos Ópticos
Figura 12 – Cabo Zipcord
Fonte: iStock/Getty Images
•	 Cabos Multifibras: Os cabos multifibras, como o próprio nome diz, contêm
mais de duas fibras ópticas em uma única capa. Os cabos de múltiplas fibras
têm entre três e várias centenas de fibras ópticas. Geralmente o número de
fibras em um cabo multifibra será um múltiplo de dois porque, como discutido
anteriormente, os aplicativos de usados em redes LAN precisam de uma fibra
óptica de envio e de recebimento para cada conexão.
Figura 13 – Cabo Multifibras
Fonte: iStock/Getty Images
Figura 14 – Conectores MTP
Fonte: iStock/Getty Images
Adicionando um conector do tipo SC em uma fibra óptica, no endereço:
https://youtu.be/cbWqestdqvs
Explor
Aplicações LAN/WAN
Como já vimos, as redes LAN tem como características principais, uma abran-
gência geográfica limitada (do tamanho de uma sala, um andar, uma casa ou até
mesmo de um edifício), administração própria e geralmente propaga dados em
altíssimas taxas de dados (vazão de dados). Para isso, temos vários tipos de fibras
ópticas que podem ser utilizadas nesses tipos de ambientes, como, por exemplo,
as fibras multimodo e POF, que possuem uma boa qualidade de transmissão e com
um custo muito acessível. Já para a ligação de salas, para o backbone de rede, ou
na ligação entre prédios em um mesmo ambiente corporativo é indicada a utiliza-
ção de fibras de modo único (singlemode) que pode fazer interligações a distâncias
maiores se comparadas com as multimodo.
20
21
Já em redes WAN, que possuem características de abrangência geográfica ilimi-
tada, de administração pública, ou local e com taxas de dados medias ou pequenas
(isso depende dos provedores e serviços a serem ofertados nas redes), temos fibras
que podem ultrapassar cidades e até mesmo oceanos, como, por exemplo, em
cabos submarinos. Em nossa unidade, não vamos tratar de detalhes desses tipos
de fibras, por se tratarem de dispositivos muito complexos, de custo elevado e de
aplicações específicas.
21
UNIDADE Meios Físicos Ópticos
Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
 Livros
Cabeamento Estruturado – Desvendando Cada Passo: Do Projeto à Instalação
MARIN, P. S. Cabeamento Estruturado – Desvendando Cada Passo: Do Projeto à
Instalação, v. 1. São Paulo: Érica, 2008.
Cabeamento de Rede
SHIMONSKI, R. J.; STEINER, R.; SHEEDY, S. Cabeamento de Rede. São Paulo:
LTC, 2010.
 Leitura
GenericTelecommunications Cabling for Customer Premises
NORMA TÉCNICA: ANSI/TIA/EIA-568-C.0 - Generic Telecommunications Cabling
for Customer Premises. EUA: Telecommunications Industry Association, 2009.
https://goo.gl/SsNkE3
BalancedTwisted-PairTelecommunications Cabling and Components Standards
NORMA TÉCNICA: ANSI/TIA/EIA-568-C.2 - Balanced Twisted-Pair Telecommuni-
cations Cabling and Components Standards. EUA: Telecommunications Industry As-
sociation, 2009.
https://goo.gl/G255nx
22
23
Referências
COELHO, P. E. Projetos de Redes Locais Com Cabeamento Estruturado. Belo
Horizonte: Instituto Online, 2003.
FILHO, E. C. L Fundamentos de Redes e Cabeamento Estruturado. São Paulo:
Pearson, 2015.
PINHEIRO, J. M. Guia Completo de Cabeamento de Redes. 2. ed. São Paulo:
Elsevier, 2015.
23
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  • 3. Material Teórico Responsável pelo Conteúdo: Prof. Esp. Antonio Eduardo Marques da Silva Revisão Textual: Prof.ª Me. Luciene Santos Meios Físicos Ópticos
  • 5. • Introdução; • Meios Físicos Ópticos; • Vantagens do Cabeamento de Fibra Óptica; • Desvantagens; • Tipos de Cabos de Fibra Óptica; • Composição de Cabo de Fibra Óptica; • Designações Adicionais dos Cabos de Fibra Óptica. · Compreender e apresentar o que são os meios físicos de ópticos, os motivos que levaram esses componentes a serem os mais utilizados em redes de longa distância e em backbone e suas principais carac- terísticas de funcionamento em uma rede. OBJETIVO DE APRENDIZADO Meios Físicos Ópticos
  • 7. Orientações de estudo Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua formação acadêmica e atuação profissional, siga algumas recomendações básicas: Assim: Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e horário fixos como seu “momento do estudo”; Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo; No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você também encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão sua interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados; Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discus- são, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e de aprendizagem. Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte Mantenha o foco! Evite se distrair com as redes sociais. Mantenha o foco! Evite se distrair com as redes sociais. Determine um horário fixo para estudar. Aproveite as indicações de Material Complementar. Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma Não se esqueça de se alimentar e de se manter hidratado. Aproveite as Conserve seu material e local de estudos sempre organizados. Procure manter contato com seus colegas e tutores para trocar ideias! Isso amplia a aprendizagem. Seja original! Nunca plagie trabalhos.
  • 8. UNIDADE Meios Físicos Ópticos Introdução Nesta unidade, você aprenderá sobre os principais conceitos a respeito dos meios físicos ópticos de rede. Vamos apresentar os motivos que levaram esses meios a se- rem os mais utilizados em sistemas de backbone e na conectorização de redes em longas distâncias, bem como as propriedades dos transmissores ópticos e as formas de construção das fibras. Vamos dar foco principal nas fibras ópticas utilizadas em ambientes de redes locais (LANs) como, por exemplo, fibras de vidro monomodo e multimodo, fibras de plástico (polímero) e outras modelos mais utilizados em tais ambientes. Veremos as diferenças entre fibras simplex e duplex e também conheceremos alguns conec- tores mais utilizados na terminação das fibras ópticas. Não se esqueça de acessar os Materiais Didáticos, onde encontrarão os con- teúdos e as atividades propostas nesta unidade. Outra dica é acessar os Materiais Complementares e assistir às Videoaulas apresentadas nesta unidade, para que você possa obter mais conhecimento sobre o tema discutido. Bons estudos! Meios Físicos Ópticos A tecnologia de fibra óptica é mais complexa em sua operação do que a mídia de cobre padrão (cabos metálicos), porque as transmissões são realizadas através de pulsos de luz ao invés de transições de tensão. Isso faz com que as codificações de “uns” ou “zeros” sejam representadas por “ONs” e OFFs” de luz propagada pelo meio, dentro de um instante de tempo. A luz emitida pela fonte de luz é ligada e desligada no padrão dos dados que estão sendo codificados. A luz viaja dentro da fibra até o sinal luminoso chegar ao seu destino pretendido. A fonte de luz é geralmente um laser ou algum tipo de diodo emissor de luz (LED). Os cabos de fibra óptica são otimizados para um comprimento de onda específico da luz. Esse comprimento de onda de uma determinada fonte de luz é o comprimento, medido em nanômetros (bilionésimos de um metro, abreviado nm), entre os picos de onda em uma onda de luz. Embora a comparação não seja exata, você pode pensar em um comprimento de onda semelhante ao ciclo de frequência em Hertz discutido anteriormente para os cabos de cobre. (PINHEIRO, 2015) O funcionamento das fibras ópticas, no endereço: https://goo.gl/T43Mmy Explor Normalmente, as fibras ópticas usam comprimentos de onda entre 800 e 1500nm, dependendo da fonte de luz utilizada. O vidro à base de sílica é mais transparente nesses comprimentos de onda e, portanto, a transmissão é mais eficiente (há menos 8
  • 9. 9 atenuação) nessa faixa. Para uma referência, a luz visível (a luz que você pode ver) tem comprimentos de onda no intervalo entre 400 e 700nm. A maioria das fontes de luz de fibra óptica opera na faixa de infravermelho (entre 700 e 1100nm). Ou seja, você não consegue ver a luz infravermelha, mas é uma fonte de luz de fibra óptica muito eficaz. (MARIN, 2008) Quando os pulsos de luz alcançam o destino, um sensor capta a presença ou ausência do sinal de luz e transforma os “ONs” e “OFFs” de volta em sinais elétricos que representam “uns” e “zeros”. Quanto mais o sinal luminoso saltar, maior a probabilidade de perda de sinal (atenuação). Além disso, todo conector de fibra óptica entre a fonte do sinal e o destino apresenta a possibilidade de perda de sinal. Assim, os conectores devem ser instalados perfeitamente em cada conexão de terminação. A maioria dos sistemas de transmissão de fibras utilizadas em LAN/WAN usa uma fibra para transmissão e outra para recepção, porque a luz só viaja em uma direção para os sistemas de fibra. Seria difícil (e caro) transformar um transmissor de fibra óptica em um transmissor/receptor de modo duplo (um que pudesse receber e transmitir dentro do mesmo conector), mas não impossível, ou seja, em algumas aplicações muito específicas, isso pode ser feito, mas de um custo muito elevado e não comumente observado pelo mer- cado. (PINHEIRO, 2015) Como são feitos os cabos de fibra óptica, no endereço do portal Mega Documentários: https://youtu.be/iHyrQ6MW7YE Explor Vantagens do Cabeamento de Fibra Óptica As seguintes vantagens da fibra em relação a outros sistemas de cabeamento explicam por que ela, em certo tempo, tem uma grande popularidade como meio de cabeamento de rede: • Imunidade à Interferência Eletromagnética (EMI); • Maior Taxa de Dados; • Distâncias Maiores de Propagação; • Melhor Segurança na Transmissão. Imunidade à Interferência Eletromagnética (EMI) Todas as mídias de rede baseadas em cabo de cobre compartilham um proble- ma comum, elas são suscetíveis à interferência eletromagnética (EMI). A EMI é eletromagnetismo perdido que interfere na transmissão dos dados armazenados 9
  • 10. UNIDADE Meios Físicos Ópticos ou transmitidos pela rede. Todos os cabos elétricos geram um campo magnético em torno do seu eixo central. Se você passar um condutor de metal através de um campo magnético, uma corrente elétrica é gerada nesse condutor. Quando você coloca dois cabos de comunicação de cobre próximos um do outro, a EMI causará o que chamamos de diafonia; sinais de um cabo serão induzidos por outro. Esse é um exemplo de um dos problemas causados por sistemas em cobre, isso torna esse meio físico difícil de trabalhar em ambientes mais sensíveis e/ou que necessi- tam uma grande qualidade e velocidade de transmissões dos dados em uma rede. (SHIMONSKI, 2010) O cabeamento de fibra óptica é imune a problemas de diafonia e crosstalk por- que a fibra utiliza sinais de luz em fibra de vidro ou polímero de altíssima qualidade, em vez de sinais elétricos ao longo de um condutor metálico, para transmitir dados. Por esse motivo, não é possível produzir o campo magnético e, portanto, é imune à EMI. Os cabos de fibra óptica podem, portanto, ser utilizados em áreas conside- radas “hostis” ao cabeamento regular de cobre (por exemplo, eixos de elevadores, perto de transformadores elétricos, próximo a luminárias fluorescentes e em feixes apertados próximos ou em contato com cabos elétricos). MaiorTaxas de Dados Como a luz é imune a interferências e viaja quase que instantaneamente ao seu destino, taxas de dados muito mais altas são possíveis com as tecnologias de cabeamento de fibra óptica do que a utilização de sistemas de cobre tradicionais. As taxas de dados que excedem em muito o intervalo de gigabit por segundo (Gbps) e superior são possíveis nesse meio de transmissão. Os cabos de fibra óp- tica monomodo, por exemplo, são capazes de transmitir a essas taxas de dados em distâncias muito longas. Você encontrará frequentemente a palavra “largura de banda” ao descrever as taxas de dados em fibras óptica. Em sistemas de ca- beamento metálico, a largura de banda é descrita como uma função da faixa de frequência analógica. Nos sistemas de fibra óptica, a largura de banda não se refere a canais ou frequências, mas sim apenas à taxa de transferência de bits. (ANSI/TIA/EIA-568 C3) Distâncias Maiores de Propagação Os meios de transmissão de dados em cobre clássicos estão sujeitos a limitações de distância não superior a um quilômetro de distância. Como eles não sofrem com os problemas de interferência eletromagnética do cabeamento de cobre tradicional e porque não usam sinais elétricos que podem degradar substancialmente em lon- gas distâncias, os cabos de fibra óptica monomodo, por exemplo, podem percorrer distâncias de até 70 quilômetros (aproximadamente 43,5 milhas) sem a utilização de repetidores ou dispositivos específicos que aumentam a qualidade o sinal, como realizado em sistemas metálicos. 10
  • 11. 11 Melhor Segurança naTransmissão Os meios de transmissão de cabos de cobre são suscetíveis a escutas dentro de uma rede. Uma técnica chamada de “jacaré”, “torneira”, ou curto/ponto de escuta, é um dispositivo que perfura o revestimento externo de um cabo de cobre e toca o condutor interno. O toque intercepta os sinais enviados em uma rede e os envia para outro local (indesejado). Os pontos de escuta eletromagnéticos (EM) são dispositivos similares; mas, em vez de perfurar o cabo, eles usam os campos magnéticos do cabo, que são semelhantes ao padrão dos sinais elétricos. Como já foi dito, se colocar simplesmente um condutor ao lado de um condutor de cobre com um sinal elétrico, ele produzirá uma duplicata (embora uma versão de baixa potência) do mesmo sinal. O ponto de escuta, então, simplesmente amplifica o sinal e os envia para uma pessoa que iniciou o processo de escuta e que pode ser uma pessoa mal-intencionada. Como, em cabeamento de fibra óptica, utiliza a luz ao invés de sinais elétricos, ele é imune à maioria dos tipos de escuta existentes. Os pontos de escuta tradicionais não funcionam porque qualquer invasão no cabo fará com que a luz seja bloqueada e a conexão simplesmente não funcione. Os pontos de escuta EM não funcionam também, porque nenhum campo magnético é gerado no meio. Por causa de sua imunidade às táticas e técnicas tradicionais de espionagem, o cabeamento de fibra óptica é então muito usado em redes que devem permanecer seguras, como, por exemplo, redes governamentais, militares, de grandes empresas e de pesquisa. (PINHEIRO, 2015) Desvantagens Como qualquer tecnologia existente, temos vantagens e desvantagens de utiliza- ção e instalação. No caso das fibras ópticas, apesar de serem os meios mais rápidos e seguros, tanto em relação à qualidade, como em relação à espionagem de dados na rede, podemos identificar dois pontos de desvantagens, são eles: • Alto custo de implantação e instalação; • Difícil e sensível de instalação. Tipos de Cabos de Fibra Óptica Os cabos de fibra óptica possuem muitas configurações. Os filamentos de fibra podem ser de modo único (singlemode) ou multimodo (multimode), índice de passo ou índice graduado, e buffer limitado ou buffer com buffer. Além dessas opções, existe uma variedade de diâmetros de núcleo para os fios de uma fibra. Na maioria das vezes, os fios da fibra são de vidro, mas a fibra óptica de plástico (POF) tam- bém é uma realidade. E, finalmente, os cabos podem ser de uso externo, de uso interno, ou um tipo “universal” que funciona tanto em ambientes internos quanto ambientes externos. (PINHEIRO, 2015) 11
  • 12. UNIDADE Meios Físicos Ópticos Composição de Cabo de Fibra Óptica Um cabo de fibra óptica típico consiste em vários componentes: • Cabo de Fibra Óptica; • Buffer (Amortecedor); • Membros de Resistência; • Materiais de Blindagem; • Revestimento do Cabo. Cabo de Fibra Óptica Cada um desses componentes tem uma função específica dentro do cabo a fim de ajudar a garantir que os dados sejam transmitidos de forma confiável. Um fio de fibra óptica (também chamado de guia de ondas ópticas) é o elemento básico de um cabo de fibra óptica. Todos os filamentos da fibra possuem, pelo menos, três componentes em suas seções transversais: o núcleo, o revestimento e a jaqueta. Como podemos verificar na próxima figura: Elementos da Fibra Optica, disponível em: https://goo.gl/vA7gJM Explor O núcleo de fibra é geralmente feito de algum tipo de vidro ou plástico, diversos tipos de materiais compõem a composição de vidro ou plástico do núcleo de uma fibra óptica. Cada material difere em sua composição química e custo, bem como em seu índice de refração, que é um número que indica quanta luz se dobra ao passar por um material específico. O número também indica a velocidade com que a luz percor- re um determinado material. O revestimento de uma fibra óptica é uma camada ao redor do núcleo central que é a primeira, embora a menor, camada de proteção em torno do núcleo de vidro ou plástico. Também reflete a luz dentro do núcleo, porque o revestimento tem um índice de refração mais baixo que o núcleo. O revestimento permite, assim, que o sinal viaje em ângulos da origem até o destino, seria como lan- çar uma luz de lanterna em um espelho e fazê-lo refletir em outro, depois em outro e assim por diante, até que a luz chegue ao seu destino. (PINHEIRO, 2015) AvançosTecnológicos – Fibra Optica (em espanhol), no endereço: https://youtu.be/ypOM1UOZ_J4 Explor A camada protetora ao redor do revestimento protege o núcleo da fibra e o revestimento contra danos. Ela não participa da transmissão de luz em si, mas age simplesmente como um material protetor. Ele protege o revestimento contra danos por abrasão, inclui a resistência adicional ao núcleo e aumenta o diâmetro do fio. 12
  • 13. 13 A diferenciação mais básica dos cabos de fibra óptica é se eles são monomodo (singlemode) ou multimodo. Um modo é um caminho para a luz passar pelo cabo. O comprimento de onda da luz transmitida e o ângulo de aceitação interagem de tal maneira que apenas certos caminhos estão disponíveis para a luz. Fibras mo- nomodo possuem núcleos tão pequenos que apenas um único caminho para a luz é possível. Fibras multimodo têm núcleos maiores; as opções para os ângulos nos quais a luz pode entrar no cabo são maiores e, portanto, múltiplos caminhos são possíveis. (ANSI/TIA/EIA-568 C3) Partes de um cabo de fibra óptica (em espanhol), no endereço: https://youtu.be/diiozZqYYI0 Explor Usando seu caminho único, as fibras monomodo, ou também conhecidas como singlemode, podem transferir luz por grandes distâncias com altas taxas de trans- ferência de dados. São necessárias fontes de luz a laser concentradas (e de custo alto) para enviar dados através desse meio, e os diâmetros de núcleo pequeno também tornam as conexões muito mais caras e difíceis de implementar e instalar. Já as fibras multimodo podem aceitar luz de fontes menos intensas e menos caras, geralmente LEDs. Além disso, as conexões são mais fáceis de alinhar adequada- mente devido aos maiores diâmetros do núcleo da fibra. A distância e largura de banda são mais limitadas do que com as fibras monomodo, mas no cabeamento multimodo e eletrônica geralmente são uma solução menos dispendiosa. As fibras monomodo são normalmente usadas em transmissões de longa distância ou em cabos de backbone, de modo que você as encontra em cabos internos e externos. Esses aplicações aproveitam as propriedades de distância estendida e largura de banda alta da fibra monomodo. Fibras multimodo são geralmente usadas em um ambiente de LAN interna no sistema de cabeamento horizontal, que tem como função fazer a ligação dos clientes em um andar. Elas também costumam ser utili- zadas no cabeamento de backbone, onde grandes distâncias não são um problema. (FILHO, 2015) Conhecendo algumas características das Fibras Ópticas (em inglês), no endereço: https://youtu.be/N_kA8EpCUQo Explor Podemos citar alguns dos tipos de fibras ópticas, de maior largura de banda e menor potencial de distância: Fibra deVidro Monomodo (Singlemode) Um núcleo de fibra de vidro de modo único ou monomodo é muito estreito (geralmente menor que 10 mícrons) e feito de vidro de sílica. Para manter o tama- nho do cabo gerenciável, o revestimento para um núcleo de vidro de monomodo é geralmente mais de 10 vezes o tamanho do núcleo (em torno de 125 mícrons). As fibras monomodo são caras, mas, devido à falta de atenuação (menos de 2dB 13
  • 14. UNIDADE Meios Físicos Ópticos por quilômetro), velocidades muito altas são possíveis em alguns casos, e podem trafegar dados superiores a 50 Gbps. Podemos ver na próxima figura um núcleo de fibra de vidro do tipo monomodo. Pulso de entrada Pulso de saída Figura 1 – Fibra Optica Monomodo Fibra deVidro Multimodo de Índice Gradual Um núcleo de fibra de vidro de índice gradual, feito de vidro de sílica, possui um índice de refração que muda gradualmente do centro para o exterior do reves- timento. O centro do núcleo tem o maior índice de refração, isto é, a luz é distor- cida menos perto do centro. Se os sinais viajam para fora do centro do núcleo, o menor índice de refração irá dobrá-los de volta para o centro, onde eles viajarão mais rápido, com menos perda de sinal. As fibras de vidro de índice graduado do tipo multimodo mais comumente usadas e possuem um núcleo que tem 62,5 ou 50 mícrons de diâmetro. A próxima figura apresenta um núcleo de vidro de índice gra- dual. Observe que o núcleo é maior que o núcleo de modo único. (FILHO, 2015) Modo de baixa ordem Modo de alta ordem Pulso de saída Dispersão Pulso de entrada Figura 2 – Fibra Optica Multimodo Fibra de Sílica Multimodo Revestida de Plástico (PCS) A fibra PCS é feita de núcleo central de vidro revestida com um revestimento de plástico, daí o motivo do nome. As fibras ópticas PCS são geralmente muito grandes (200 microns ou maiores) e, portanto, disponibilidade limitada de largura de banda. No entanto, os cabos ópticos do núcleo PCS são relativamente baratos quando comparados aos seus equivalentes de vidro. Fibra de Plástico Multimodo Fibras ópticas de plástico (POF) consistem de um núcleo de plástico de 50 mi- crons, cercado por um revestimento plástico de um índice diferente de refração. De um modo geral, estas são as fibras ópticas de menor qualidade e raramente são suficientes para transmitir luz a longas distâncias. Cabos ópticos de plástico 14
  • 15. 15 são usados para transmissões de dados de curta distância ou para transmissão de luz visível em decorações ou outros fins de iluminação especiais não relacionados à transmissão de dados. Recentemente, o POF foi promovido como um cabo hori- zontal em aplicações LAN. No entanto, a dificuldade em fabricar uma POF de índi- ce gradual, combinada com um baixo valor de largura de banda por dólar, impediu que a POF fosse aceita como um meio horizontal. (FILHO, 2015) POF Outer jacket: soft polyamide (PA) Inner jacket: polyamide12 (PA12) Figura 3 – Fibra POF Como funciona a fibra óptica – Parte 1, no endereço: https://youtu.be/tHFZ1nQ2Wrg Explor Buffer (Amortecedor) No buffer, a segunda característica mais distintiva do cabo é o componente que fornece a maior proteção para as fibras ópticas dentro do cabo. O buffer faz exata- mente o que seu nome indica (amortecedor em português); ele protege ou amortece a fibra óptica das tensões e forças do mundo exterior. Os buffers de fibra óptica são categorizados como tubos apertados ou soltos, uma camada protetora (geralmente uma cobertura termoplástica de 900 mícrons) está diretamente sobre o revestimen- to de cada fibra óptica no cabo. Os buffers apertados tornam o cabo inteiro mais durável, mais fácil de manusear e mais fácil de terminar. Cabos com buffer apertado são usados com mais frequência em ambientes fechados porque a expansão e a contração causadas por oscilações de temperatura ao ar livre podem exercer grande força em um cabo. Projetos com buffer apertado tendem a transmitir a força para o filamento de fibra, o que pode danificar o filamento ou inibir sua capacidade de transmissão, portanto, a expansão e contração térmicas de temperaturas extremas devem ser evitadas. Existem alguns designs especialmente projetados para uso exter- no exclusivo ou uma combinação de instalação interna/externa. (PINHEIRO, 2015) Um buffer de tubo solto, por outro lado, é essencialmente um tubo de plástico resistente com cerca de 0,125 polegadas de diâmetro. Uma ou várias fibras re- vestidas podem ser colocadas dentro do tubo, dependendo do desenho do cabo. O tubo é, então, preenchido com uma substância protetora, geralmente um gel bloqueador a base de água, para fornecer amortecimento, força e proteção con- tra os elementos. Um projeto de tubo solto é muito eficaz em absorver forças exercidas sobre o cabo, de modo que os fios de fibra sejam isolados da tensão prejudicial. Por esta razão, os projetos de tubos soltos são quase sempre vistos 15
  • 16. UNIDADE Meios Físicos Ópticos em instalações externas. Vários tubos podem ser colocados em um cabo para acomodar uma grande contagem de fibras, para áreas de comunicação de alta densidade, como em uma cidade grande ou como linhas troncais para telecomu- nicações de longa distância. Figura 4 – Singlemode com Buffer deTubo Apertado Figura 5 – Buffer deTubo Solto Membro de Resistência Os cabos de fibra óptica requerem suporte adicional para evitar a quebra das delicadas fibras ópticas dentro do cabo. É aí que entra o papel do membro de re- sistência, ou seja, ele é a parte que fornece força adicional de tração ao cabo. O membro de resistência mais comum em cabos com buffer apertado é o fio de ara- mida, um tipo popular de Kevlar. Milhares de fios deste material são colocados em uma camada, chamada de porção, em torno de todas as fibras de buffer no cabo. Ao puxar o cabo, a força de tração é transferida para o fio de aramida e não para as fibras, evitando que elas se rompam. Cabos de fibra óptica de tubo solto, às vezes, têm um fio de fibra de vidro ou fio de aço como membros de resistência. Eles podem ser colocados em torno do perímetro de um feixe de fibras ópticas dentro de um único cabo, ou o membro de resistência pode estar localizado no centro do cabo com as fibras ópticas individuais agrupadas em torno dele. Tal como acontece com o fio de aramida no cabo de proteção apertada, a força de tração é suportada pelo(s) elemento(s) de resistência e não pelos fios de fibra. (PINHEIRO, 2015) 16
  • 17. 17 Materiais de Blindagem Em cabos de fibra ótica projetados para uso externo, ou para ambientes in- ternos com potencial para danos mecânicos, os escudos metálicos ou materiais de proteção e blindagem, são frequentemente aplicados sobre os componentes internos, mas sob a capa. O escudo é muitas vezes referido como uma armadura ao meio físico. Um material de blindagem comum é o aço de 0,006 polegadas com um revestimento especial que adere à capa do cabo. Esse escudo não deve ser confundido com proteção para proteger contra interferência eletromagnética. No entanto, quando presente, a blindagem deve ser devidamente aterrada em ambas as extremidades do cabo, a fim de evitar um risco de choque elétrico se entrar inad- vertidamente em contato com uma fonte de tensão, como um raio ou um cabo de energia, protegendo os administradores de redes a tal risco. Revestimento do Cabo O revestimento do cabo de um cabo de fibra óptica é o revestimento externo do cabo que protege todos os componentes internos do ambiente. Geralmente é feito de um material plástico durável e vem em várias cores. Assim como os cabos de cobre, os cabos de fibra óptica projetados para aplicações internas devem atender aos requisitos de resistência ao fogo do órgão de padronização NEC. Como funciona a fibra óptica – Parte 2, no endereço: https://youtu.be/8kkyIMNyETQ Explor Designações Adicionais dos Cabos de Fibra Óptica Depois de determinar se você precisa de uma fibra monomodo ou multimodo, tubo solto ou cabo com buffer interno etc., os cabos de fibra óptica ainda têm uma variedade de opções para escolher. Ao comprar cabos de fibra ótica, você terá que decidir quais classificações de fibra você deseja para cada tipo de cabo que você precisa. Algumas dessas classificações incluem o seguinte: Tamanho do Núcleo/Revestimento Os cordões de fibra óptica individuais dentro de um cabo são mais frequente- mente designados por uma relação do tamanho do núcleo e tamanho do reves- timento. Essa proporção é expressa em dois números. O primeiro é o diâmetro do núcleo da fibra óptica, dado em microns (µ). O segundo número é o diâmetro externo do revestimento para essa fibra óptica, também dado em microns. Por exemplo, um cabo com um núcleo de 10 mícrons e com um revestimento de 50 17
  • 18. UNIDADE Meios Físicos Ópticos micrômetros seria designado como 10/50. Três principais tamanhos (diâmetros) de núcleo/revestimento estão em uso atualmente: Fibra de 8/125 µ A fibra óptica de 8/125 é quase sempre designada como fibra do tipo monomo- do, porque o tamanho do núcleo é apenas aproximadamente 10 vezes maior que o comprimento de onda da luz que está carregando. Assim, a luz não tem muito espaço para se movimentar. Essencialmente, a luz está viajando em linha reta atra- vés da fibra. É claro que, apesar de mínimos, os índices de refração e reflexão da fibra ainda existem (luz não faz curva). Fibra de 50/125 µ Nos últimos anos, se tem promovido as fibras multimodo 50/125 ao inves das de 62,5/125 para uso em instalações de cabeamento estruturado. Elas possuem vantagens em largura de banda e distâncias de alcance acima das 62,5/125, com aproximadamente a mesma despesa para equipamentos e conectores. ANSI/TIA/ EIA-568-B.3, o segmento específico de fibra óptica do padrão de norma, reconhe- ce as fibras 50/125 como um meio alternativo para as fibras 62,5/ 125. Fibra de 62.5/125 µ Até a introdução e uso das fibras de 50/125, as designações de cabos de fibra multimodo mais comuns eram as de 62.5/125, porque foram especificadas em versões anteriores de ANSI/TIA/EIA-568, como a mídia multimodo principal de escolha para instalações de fibra em cabeamento estruturado. E por esse motivo é muito conhecida e tem ampla aceitação no campo de TIC. Uma fibra multimodo padrão com um núcleo de 62,5 mícrons e com revestimento de 125 mícrons é mostrada na proxima figura: Monomodo 250-μm camada 8-10 μm núcleo 125-μm revestimento Figura 6 – Fibra de 8/125 µ 50/125 Multimodo 250-μm camada 125-μm revestimento 50-μm núcleo Figura 7 – Fibra de 50/125 µ 62.5/125 Multimodo 250-μm camada 125-μm revestimento 62.5-μm núcleo Figura 8 – Fibra de 62.5/125 µ Como funciona a fibra óptica – Parte 3, no endereço: https://youtu.be/m2IFOaT0VQk Explor 18
  • 19. 19 Número de Fibras Ópticas Outra diferença entre os cabos de fibra óptica é o número de fibras ópticas in- dividuais internas dentro do cabo. O número depende do uso pretendido do cabo e pode aumentar o tamanho, o custo e a capacidade do cabo. Como o foco desta unidade é o cabeamento de rede (pincipalmente a local), a maioria dos cabos de fibra ótica existentes é muito restrita. Esses cabos podem ser divididos em três ca- tegorias com base no número de fibras ópticas: • Cabo Simplex: Um cabo de fibra óptica simplex tem apenas uma fibra óptica com buffer forte dentro da capa do cabo. Como esses cabos possuem apenas uma fibra interna, geralmente um membro de revestimento espesso e uma blindagem mais grossa facilitam o manuseio do cabo. Figura 9 – Cabo Simplex Fonte: iStock/Getty Images Figura 10 –Conectores Simplex Fonte: iStock/Getty Images • Cabos Duplex: Os cabos de fibra têm duas fibras ópticas de buffer fechado dentro de uma única capa. O uso mais popular para cabos de fibra óptica duplex é como um cabo de backbone de uma LAN em fibra ótica, porque todas as co- nexões LAN precisam de uma fibra de transmissão e uma fibra de recepção. Os cabos duplex possuem ambos componentes dentro de um único cabo, e a insta- lação de um único cabo é mais fácil e menos custoso do que instalar dois cabos. Um outro cabo muito utilizado e que as vezes é chamado de cabo duplex, mas tecnicamente não é considerado um, é o cabo Zipcord. Esse cabo Zipcord são, na verdade, dois cabos simplex ligados em um único cabo plano de fibra óptica. É erroneamente chamado de duplex porque há duas fibras ópticas, mas não é realmente dúplex porque as fibras não são cobertas por uma jaqueta comum. O Zipcord é usado principalmente como um patch cable duplex. Ele é muito usado em porque é mais barato de fácil manuseio. (PINHEIRO, 2015) Figura 11 – Cabo Duplex Fonte: iStock/Getty Images 19
  • 20. UNIDADE Meios Físicos Ópticos Figura 12 – Cabo Zipcord Fonte: iStock/Getty Images • Cabos Multifibras: Os cabos multifibras, como o próprio nome diz, contêm mais de duas fibras ópticas em uma única capa. Os cabos de múltiplas fibras têm entre três e várias centenas de fibras ópticas. Geralmente o número de fibras em um cabo multifibra será um múltiplo de dois porque, como discutido anteriormente, os aplicativos de usados em redes LAN precisam de uma fibra óptica de envio e de recebimento para cada conexão. Figura 13 – Cabo Multifibras Fonte: iStock/Getty Images Figura 14 – Conectores MTP Fonte: iStock/Getty Images Adicionando um conector do tipo SC em uma fibra óptica, no endereço: https://youtu.be/cbWqestdqvs Explor Aplicações LAN/WAN Como já vimos, as redes LAN tem como características principais, uma abran- gência geográfica limitada (do tamanho de uma sala, um andar, uma casa ou até mesmo de um edifício), administração própria e geralmente propaga dados em altíssimas taxas de dados (vazão de dados). Para isso, temos vários tipos de fibras ópticas que podem ser utilizadas nesses tipos de ambientes, como, por exemplo, as fibras multimodo e POF, que possuem uma boa qualidade de transmissão e com um custo muito acessível. Já para a ligação de salas, para o backbone de rede, ou na ligação entre prédios em um mesmo ambiente corporativo é indicada a utiliza- ção de fibras de modo único (singlemode) que pode fazer interligações a distâncias maiores se comparadas com as multimodo. 20
  • 21. 21 Já em redes WAN, que possuem características de abrangência geográfica ilimi- tada, de administração pública, ou local e com taxas de dados medias ou pequenas (isso depende dos provedores e serviços a serem ofertados nas redes), temos fibras que podem ultrapassar cidades e até mesmo oceanos, como, por exemplo, em cabos submarinos. Em nossa unidade, não vamos tratar de detalhes desses tipos de fibras, por se tratarem de dispositivos muito complexos, de custo elevado e de aplicações específicas. 21
  • 22. UNIDADE Meios Físicos Ópticos Material Complementar Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:  Livros Cabeamento Estruturado – Desvendando Cada Passo: Do Projeto à Instalação MARIN, P. S. Cabeamento Estruturado – Desvendando Cada Passo: Do Projeto à Instalação, v. 1. São Paulo: Érica, 2008. Cabeamento de Rede SHIMONSKI, R. J.; STEINER, R.; SHEEDY, S. Cabeamento de Rede. São Paulo: LTC, 2010.  Leitura GenericTelecommunications Cabling for Customer Premises NORMA TÉCNICA: ANSI/TIA/EIA-568-C.0 - Generic Telecommunications Cabling for Customer Premises. EUA: Telecommunications Industry Association, 2009. https://goo.gl/SsNkE3 BalancedTwisted-PairTelecommunications Cabling and Components Standards NORMA TÉCNICA: ANSI/TIA/EIA-568-C.2 - Balanced Twisted-Pair Telecommuni- cations Cabling and Components Standards. EUA: Telecommunications Industry As- sociation, 2009. https://goo.gl/G255nx 22
  • 23. 23 Referências COELHO, P. E. Projetos de Redes Locais Com Cabeamento Estruturado. Belo Horizonte: Instituto Online, 2003. FILHO, E. C. L Fundamentos de Redes e Cabeamento Estruturado. São Paulo: Pearson, 2015. PINHEIRO, J. M. Guia Completo de Cabeamento de Redes. 2. ed. São Paulo: Elsevier, 2015. 23