Fibras Ópticas e Suas Aplicações ed.2_v2.pdf

1
FIBRAS ÓPTICAS
E SUAS APLICAÇÕES

2
Nossa Origem
FURUKAWA GROUP • LÍDER MUNDIAL NA PRODUÇÃO DE FIBRAS ÓPTICAS
FURUKAWA ELECTRIC / FUJITSU / FUJI ELECTRIC / OFS (ANO 2001) / OTHERS 42 COMPANIES

3
THE FURUKAWA ELECTRIC
Sales Bases 17
Manufacturing Bases 63
Development Bases 07
Presença Global
SOLUÇÕES QUE CONECTAM O MUNDO
Sorocaba
Curitiba

4
Responsabilidade Sócio-Ambiental
Atendimento à Diretiva RoHS
Controle das Substâncias Tóxicas que
Agridem o Meio Ambiente
Produtos RoHS
Exportados para
Ásia (Japão) e
Europa
“Nosso compromisso é desenvolver produtos
ambientalmente corretos para ajudar a formar uma Sociedade
orientada para a otimização da utilização dos recursos.”

5
Infra-Estrutura de Alta Performance
Cabeamento Estruturado de Alto Desempenho
Linha Completa de Produtos de Alta Confiabilidade
Soluções que Excedem as Normas Internacionais
Menor Custo de Propriedade e Melhor ROI
Linhas Completas UTP/FTP/RoHS: CAT 6A, CAT 6 e CAT 5e
Soluções Ópticas de Alta Densidade
Liderança da Furukawa no Mercado Brasileiro
de Cabeamento Estruturado

6
Infra-Estrutura de Alta Performance
Linha de Produtos com Certificações Internacionais CSA, UL, ETL, ANATEL
Soluções Verticais para aplicações em Escritórios, Call Center, Datacenter,
Educação, Industrial, etc
Unidades Industriais em 5 Continentes
Solução para Aplicações Críticas como Voz e Vídeo sobre IP, 10Gbps, IP CCTV, etc
Liderança da Furukawa no Mercado Brasileiro de Cabeamento Estruturado

7
Liderança em Cabos para
Telecomunicações
Maior Fabricante de Cabos Ópticos e
Metálicos da América Latina
Cabos Metálicos e Ópticos utilizados por todas
as Operadoras de Telecomunicações no Brasil
Líder Mundial no Desenvolvimento de Fibras Otimizadas e Soluções
para FTTH (Fiber To The Home)

8
Qualidade e Garantia
Programas de Garantia de Sistemas de Cabeamento Estruturado de até 25 anos
Política Consolidada e Reconhecida de Treinamento
Integradores Treinados em toda a América Latina

9
Furukawa na América Latina
Argentina 0800 800 9701
Bolivia 800 10 2222 5445
Brasil 0800 41 2100
Chile 123 00209395
Colombia 01800 518 1160
Ecuador 1800 020510
Paraguay 00 812 800 5446
Perú 0800 54089
Uruguay 0004 019 0337
Venezuela 08001008511
SAC (Serviço de atendimento ao cliente)

10
Sistema de cadastro de treinandos

11
Alterar a senha de
acesso ao SEO
O treinando pode:
Consultar resultados de provas executadas
e alterar seus dados cadastrais
(Escolaridade, endereço, empresa,
telefones, e-mail)

12

13
DDD + Número

14
Tempo
restante da
prova.
Selecionar
alternativa
As janelas podem ser
redimensionadas
Para ampliar a
figura, basta
clicar sobre ela.
O Exame deve ser agendado e realizado no centro de treinamento autorizado
(CTA)

15

16
Capítulo 1
Conceito de
Fibras Ópticas
e suas aplicações

17
Histórico e Conceitos
 Primeiramente se utilizou a luz na região visível.
 Newton reconheceu que a luz branca é constituída por 06 cores
misturadas.
 Cada cor do espectro possui uma velocidade diferente dentro de um
prisma.
 A luz pode ser descrita como uma partícula ou como energia
simultaneamente.
 As ondas eletromagnéticas consistem de campos elétricos e campos
magnéticos.
Conceito de fibras ópticas e suas aplicações

18
 A luz pode viajar ou se propagar, através do espaço vazio - ondas
eletromagnéticas.
 Dois ou mais feixes de luz podem se cruzar sem causar distúrbios
entre si.
 A teoria das ondas é a que melhor explica a transmissão da luz.
ESPECTRO MAGNÉTICO

19
 Em 1870, John Tyndall
demonstrou que a luz podia
fazer uma curva.
 Em 1880, Graham Bell realizou
uma transmissão de voz
utilizando um raio de luz.
 Em 1952, Kapany, realizou
experimentos que o levariam,
em 1955 a criar e patentear a
“fibra óptica”.

20
 Nos anos 60 ocorreu a
invenção do LASER - Light
Amplification by Stimulated
Emission of Radiation.
 O Laser é uma fonte de luz
altamente coerente, que
possibilita a modulação da luz
a altas frequências.
 A baixíssima divergência do
feixe de luz laser possibilita a
transmissão óptica no espaço
livre.

21
LASER - Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

22
 Com a invenção do laser veio o desenvolvimento de componentes
ópticos tornando possível a transferência de informações por longas
distâncias.
 Em 1966, Kao, pesquisador dos Laboratórios Standard, de Harlow,
Inglaterra, utilizou fibras ópticas para a transmissão de chamadas
telefônicas.
 As primeiras fibras ópticas apresentavam perdas extremamente
elevadas, da ordem de 1.000 dB/km.
 Em 1977, já se fabricavam fibras com perdas menores, na ordem de
dezenas de dB/km.

23
 O grande passo no desenvolvimento das fibras ópticas foram as
técnicas de fabricação de preformas vítreas de sílica.
 A partir de reações químicas no estado gasoso, usadas na produção
de semicondutores, obtiveram-se materiais vítreos altamente puros.
 Estas técnicas possibilitaram a fabricação de FO com baixíssimas
perdas na transmissão de sinais ópticos.
 Dez anos após o trabalho Kao, já era possível perdas da ordem de
0.20 dB/km na janela de 1550 nm.
 Tornavam-se assim realidade as comunicações ópticas.

24
Ondas eletromagnéticas
 O espectro eletromagnético é classificado normalmente pelo
comprimento da onda em nm.
 Envolve a propagação de ondas de campos elétricos e magnéticos
simultaneamente através do espaço.
 Com velocidade de 300.000.000 m/s no vácuo.
 As diferenças entre os diversos tipos de ondas estão na frequência e
no comprimento de onda.

25
ESPECTRO
MAGNÉTICO
FONTE RCA

26
 A luz corresponde à faixa de comprimento de onda que é detectada
pelo olho humano está entre 400nm a 700nm.
 Uma pequena faixa além do limite dos menores e maiores
comprimentos de ondas visíveis, também é chamada de luz.
 A luz ultravioleta é a radiação eletromagnética aquém do limite dos
menores comprimentos de ondas visíveis.
 A luz infravermelha é a radiação pouco além dos limites dos maiores
comprimentos de onda visíveis.
 Não há limites para o comprimento de onda da radiação
eletromagnética, pois todas as freqüências são teoricamente
possíveis.
 O comportamento da onda eletromagnética depende do
comprimento de onda, e quanto maior a freqüência, menor o
comprimento de onda.

27
Espectro Magnético

28
As Vantagens das Fibras Ópticas
Apresentam total Imunidade às Interferências Eletromagnéticas
 Composta de sílica um tipo de cristal puro com propriedades
dielétricas.
 Por mais ruidoso que seja o ambiente em que esteja instalada, o
tráfego de sinais é garantido.
 Os cabos ópticos, estruturas para proteger as fibras ópticas, são
fabricados com materiais totalmente dielétricos.
 Garantem isolamento elétrico e evitam problemas com aterramento
dos equipamentos que compõem a estrutura física do enlace óptico.

29
Apresentam total Imunidade às Interferências Eletromagnéticas
 Sob o aspecto de segurança, os problemas como curto-circuito,
centelhamento e choques elétricos não existem.
 Ideais para ambientes perigosos, com riscos de explosão devido à
presença de gases ou materiais inflamáveis, entre outros.

30
Dimensões Reduzidas
 Comparáveis às de um fio de cabelo humano, diâmetro da ordem de
125 µm para a fase vítrea e 250 µm já com o revestimento
polimérico de proteção.
 As dimensões finais são muito inferiores aos equivalentes metálicos.
 Um cabo óptico de 6,30 mm de diâmetro, contendo duas fibras,
possui a mesma capacidade de um cabo de 76,0 mm de diâmetro
com 900 pares metálicos.
 Em relação ao peso, um cabo metálico de cobre com 94 kg pode ser
substituído por um cabo de fibra óptica com 3,4 kg.

31
Dimensões Reduzidas
 Estas características permitem aliviar o problema de espaço e
congestionamento de dutos nos subsolos das grandes cidades e em
grandes edifícios comerciais.
 A combinação entre tamanho e peso reduzidos faz das fibras ópticas
o meio de transmissão ideal para ser utilizada em aviões e satélites.

32
Segurança no Tráfego de Informações
 A tentativa de captação de sinais ópticos ao longo das fibras é
facilmente detectável, pois produz um desvio muito grande da
potência óptica transmitida.
 Esta propriedade é extremamente importante em sistemas de
comunicações com altos níveis de segurança das informações -
aplicações militares, bancárias e de pesquisas.
Maiores Distâncias dos Enlaces de Transmissões
 As pequenas perdas na comunicação através de fibras ópticas
permitem lances ópticos com grande comprimento e sem a
necessidade de repetidores.
 Podem alcançar distâncias de até 400 km em cabos ópticos
submarinos - oito vezes maior que um enlace de microondas.

33
Altíssima Capacidade de Transmissão
 A capacidade de transmissão está relacionada com a frequência das
portadoras, realizada no intervalo de 1013 a 1016 Hz.
 Predominância na região do infravermelho - 1014 Hz ou 105 Hz.
 Capacidade 10.000 vezes maior que os sistemas convencionais de
microondas com banda passante da ordem de 700 MHz.
 Este fato proporcionou um aumento gigantesco da banda passante,
tornando possíveis transmissões inconcebíveis anteriormente.

34
Excelente Relação Custo x Benefício
 Para sistemas de comunicação a longa distância oferece maior
capacidade de transmissão e maior distância entre os repetidores.
 Para sistemas de comunicação em pequenas distâncias,
considerando-se os futuros planos de expansão e demais benefícios,
como imunidade a ruídos na instalação a FO torna-se bastante
competitiva.

35
Aplicação
Sistemas de Telefonia
 Depois da área médica, a telefonia foi uma das primeiras aplicações
das fibras ópticas.
 Inicialmente utilizadas na interligação de linhas tronco ou backbone
das operadoras de telecomunicação.
 Devido à redução do custo dos sistemas ópticos, foi estendido a
outras áreas da telefonia.
Redes de Dados
 Introduzidas no ambiente de redes de comunicação de dados logo
após sua utilização na telefonia.
 Utilizadas em backbones, onde está concentrada a maior parte do
tráfego de uma rede de dados, fornece amplo suporte para os
conceitos como o FTTD e FTTx.

36
Aplicação
Sistemas de Comunicação
 Caminham no sentido de unificar o tráfego dos serviços de voz,
dados e imagens em um único meio físico de grande capacidade e
que mantenha a velocidade em tempo real.
 Para isso foi necessário o desenvolvimento de fibras ópticas com
características que atendam a estas necessidades e ainda suporte as
inovações crescentes das tecnologias de expansão – NGN (Next
Generation Network).

37
Meios de propagação
 Quando a densidade do meio (n) é homogênea, a luz percorre este
meio em linha reta.
 A propriedade de propagação da luz é definida como sendo retilínea
quando viaja em um meio uniforme.
 Quando a luz passa de um meio para outro, há uma mudança em
sua trajetória.
 A classificação do meio depende da quantidade de luz que pode
penetrar ou passar por eles.
 Transparente é o material no qual a luz pode passar causando
pouco ou quase nenhum efeito (a água, o ar, alguns plásticos e o
vidro).
 Opaco é o material através do qual a luz não pode passar.
 Translúcidos estão entre os transparentes e os opacos, permitem a
passagem parcial da luz através deles.

38
Reflexão da luz
 Ocorre quando um feixe de luz atinge uma superfície e é desviada
no mesmo meio.
 Em uma superfície polida ou lisa ocorre a reflexão regular; do
contrário a luz será refletida em várias direções.
 O ângulo de incidência (i) é formado entre o raio incidente e a reta
normal, e o raio de luz refletido forma o ângulo de reflexão (r) com
a reta normal.
 No fenômeno da reflexão, o raio incidente e o raio refletido estão
sempre no mesmo plano, e seus ângulos são iguais (i = r).
Meio 1
Meio 2
Raio de luz incidente
Raio de luz refletido
Normal
Ângulo de
reflexão
Ângulo de
incidência

39
Refração da luz
 Ocorre quando um raio de luz atinge uma superfície e passa de um
meio para outro com densidade diferente.
 Sempre que há refração da luz, ocorre também a reflexão, em
menor intensidade.
 O ângulo formado entre a normal e o raio refratado é o ângulo de
refração (r).
 Este ocorre quando o ângulo de incidência (i) está entre 0º e 90º.
Meio 1
Meio 2
Raio de luz incidente
Raio de luz refratado
Normal
Ângulo de
refração
Ângulo de
incidência
n1 < n2
n2
n1

40
Índice de refração Absoluto
 O desvio que a luz sofre quando passa de um meio para outro
depende da velocidade da luz nos dois meios.
 A grandeza física que relaciona as velocidades nos dois meios é o
índice de refração absoluto (n).
 É definido como sendo a razão entre a velocidade da luz no vácuo
(c) e a velocidade da luz no meio (v).
n = c / v

41
Dispersão da luz
 A luz pode ser decomposta com o auxílio de um prisma de vidro em
vários comprimentos de onda pelo processo denominado dispersão
cromática.
 A dispersão é baseada no fato de que diferentes comprimentos de
onda se propagam em velocidades diferentes no mesmo meio, e
possuem diferentes índices de refração, sendo uns mais refratados
que outros.
Índice de refração Absoluto

42
Descrevendo Fibras Ópticas
 A diferença na composição entre o núcleo e a casca permite o
confinamento da energia luminosa no núcleo, que é a região de
maior índice de refração.
 A diferença entre o índice de refração do núcleo e da casca é
representada pelo perfil de índice de refração da fibra.
 A existência de diferentes tipos de fibras ópticas, com distintas
características de transmissão e aplicações, ocorre devido ao tipo de
material e o respectivo perfil de índice de refração.

43
Princípio de funcionamento das fibras
ópticas
 A fibra óptica é uma estrutura projetada para guiar a luz sobre
distâncias ou caminhos não necessariamente retos.
 A propagação da luz em fibras ópticas ocorre devido ao
confinamento da radiação no núcleo da fibra através do princípio de
reflexão interna total da luz, desde que a seguinte condição seja
satisfeita:
n núcleo > n casca

44
 Quando um raio de luz, com ângulo de incidência maior ou igual ao
ângulo crítico, se propaga no núcleo que possui índice de refração
n1, e atinge a superfície da casca com índice de refração n2, onde
n1 > n2, ocorrerá o que é denominado de reflexão total, resultando
no retorno do raio de luz para o núcleo.
 Baseado nesse princípio, a luz é injetada em uma das extremidades
da fibra óptica sob um cone de aceitação, que determina o ângulo
no qual o feixe de luz deverá ser injetado, para que ele possa se
propagar ao longo da fibra óptica.
ópticas

45
 Estrutura cilíndrica, maciça, transparente e flexível, fabricada a
partir de materiais dielétricos e vítreos.
 Composta de duas regiões vítreas com composições levemente
diferentes.
 Uma região central, denominada núcleo, por onde trafega a luz.
 Uma região periférica, denominada casca, que a envolve
completamente.
 Revestidas por duas camadas poliméricas.
ópticas

46
 As dimensões do núcleo variam conforme o tipo de fibra óptica,
entre 08 e 200 microns e a casca entre 125 e 240 microns.
 As fibras ópticas mais utilizadas são as fibras com núcleo de 9, 50
ou 62,5 microns e casca de 125 microns.
núcleo
casca
Revestimento primário
Ângulo de
incidência
Ângulo de
Reflexão
ópticas

47
Sistemas de comunicação por fibras
ópticas
 Um sistema de comunicação de fibras ópticas é composto
basicamente por três blocos distintos: o bloco transmissor, o meio
físico ou canal em fibra óptica e o bloco receptor.
decodificador
decodificador
Amplificador
Amplificador
Filtro
Filtro
Foto
Foto
Detector
Detector
codificador
codificador
Fonte
Fonte
luminosa
luminosa
Circuito
Circuito
driver
driver
n1
n1
n2
n2
acrilato
acrilato
casca
casca
núcleo
núcleo
Fibra
Fibra
óptica
óptica
Transmissor óptico
Transmissor óptico Receptor óptico
Sinal elétrico
Sinal elétrico
Analógico
Analógico
Sinal
Sinal elétrico
Sinal elétrico
digital
digital
Sinal elétrico
Sinal elétrico
Analógico
Analógico
Digital
Digital
decodificador
decodificador
Amplificador
Amplificador
Filtro
Filtro
Foto
Foto
Detector
Detector
codificador
codificador
Fonte
Fonte
luminosa
luminosa
Circuito
Circuito
driver
driver
n1
n1
n2
n2
n1
n1
n2
n2
acrilato
acrilato
casca
casca
núcleo
núcleo
Fibra
Fibra
óptica
óptica
Transmissor óptico
Transmissor óptico Receptor óptico
Sinal elétrico
Sinal elétrico
Analógico
Analógico
Sinal
Sinal elétrico
Sinal elétrico
digital
digital
Sinal elétrico
Sinal elétrico
Analógico
Analógico
Digital
Digital

48
Capítulo 2
Tipos de
Fibras Ópticas

49
Classificação e Composição das fibras
ópticas
Fatores mais importantes para a classificação de uma fibra
óptica.
 Características de propagação do sinal luminoso na fibra.
 Capacidade de transmissão, largura de banda.
 Facilidade de acoplamento com os ativos e conexões.
 Composição, dimensões.
 Processos de fabricação e a aplicação - fibras ópticas especiais.
Composição de uma Fibra Óptica
 Podem ser de plástico ou vidro.
 Compostas basicamente de uma mistura de dióxido de Silício SiO2,
plástico e gases.
 Através da composição destes elementos são obtidos os diversos
índices de reflexão entre núcleo e casca.
Tipos de Fibras Ópticas

50
Parâmetros Ópticos
 Os parâmetros ópticos são definidos por determinados fenômenos
ópticos que influenciam na capacidade de transmissão e devem ser
considerados na escolha da fibra óptica.
Janelas de Transmissão Óptica
 Representam o range de comprimento de onda da fonte luminosa,
ou seja, a faixa de luz utilizada em determinada transmissão óptica.

51
Banda de Transmissão Óptica

52
Interferências de RFI e EMI
 Os sinais de luz transmitidos através de um cabo óptico são imunes
a EMI, RFI, descargas atmosféricas e interferência por alta tensão.
 Uma rede em fibra óptica é a melhor solução para estas
circunstâncias.
 É possível colocar o cabo óptico nos encanamentos de gás natural,
água, esgoto e cabo guarda de alta tensão, utilizando a infra-
estrutura existente.
Ângulo Crítico
 Ocorre quando a luz é desviada para a interface núcleo-casca.

53
Cone de Aceitação
 Determina o ângulo no qual o feixe de luz deverá ser injetado, para
que ele possa se propagar ao longo da fibra óptica.
Abertura Numérica
 É a quantidade de luz que pode ser captada por um sistema óptico,
seja através de uma lente, uma objetiva microscópica ou uma fibra
óptica.
 Dada pelo ângulo formado entre eixo imaginário localizado no
centro da fibra, e um raio de luz incidente, de tal forma que este
consiga sofrer a primeira reflexão necessária para a luz se propagar
ao longo da fibra.

54
Atenuação e dispersão em fibras ópticas
 Em todos os sistemas de transmissão, a atenuação e a banda
passante são as duas características principais para a definição do
meio físico.
Atenuação
 É a diminuição progressiva da potência do sinal luminoso ao
percorrer a fibra do ponto de transmissão até o ponto de recepção
do sinal.
 Varia de acordo com o comprimento de onda da luz utilizada.
 Representa a soma das perdas ligadas à estrutura do guia de onda
e ao material que é empregado na fabricação das fibras.

55
Atenuação
 A atenuação é a relação entre as potências luminosas na entrada e
na saída da fibra (dB).
Atenuação = 10 log (Pentra / Psai)
 O coeficiente de atenuação ( fibra) é normalmente utilizado para
expressar a atenuação em fibras. É definido como a atenuação em
dB por Km de fibra (dB/Km).
fibra = Atenuação / L

56
Atenuação Intrínseca
 Causada por impurezas na fibra, decorrentes do processo de
produção, que é incapaz de eliminá-las por completo.
 Quando um sinal de luz passa por uma região com impureza,
poderá ser disperso ou absorvido provocando a atenuação.

57
Dispersão de Rayleigh
 A dispersão rayleigh ocorre quando a luz transmitida pelo núcleo da
fibra, interage com as moléculas de silício em seu interior.
 Responsável por aproximadamente 96% da atenuação na fibra
óptica.
 As transmissões nos comprimentos de onda abaixo de 800 nm são
impraticáveis devido à dispersão de Rayleigh. Acima de 1700 nm
não é possível devido à absorção infravermelha.

58
Atenuação Extrínseca
 Causada por dois mecanismos externos (curvaturas, a macrocurvatura
e a microcurvatura.
Macrocurvatura
 Ocorre durante o processo de instalação, e afeta o raio de incidência e
o ângulo crítico do raio de luz. A macrocurvatura ocorre em grande
escala e é visível e reversível depois que a curvatura é corrigida.
Microcurvatura
 Curvatura causada por imperfeições na geometria cilíndrica da fibra
ocorrida durante o processo de fabricação.

59
Dispersão Cromática
 A luz é injetada numa fibra óptica na forma de um pulso que, ao
longo da propagação vai se espalhando, ou alargando,
temporalmente.
 Presente em todas as taxas de transmissão e é comum nas
aplicações monomodais.
 Resulta em uma interferência inter-simbólica do sinal transmitido.
 Limita a capacidade de transmissão óptica.

60
Dispersão de Polarização Modal (PMD)
 Causada pela variação geométrica da fibra óptica, devido ao
processo de fabricação,esforço mecânico nas curvaturas
extrinsecamente induzidas ou causados durante o lançamento dos
cabos e emendas.
Four-Wave Mixing (FWM)
 Ocorre quando três comprimentos de onda (λ1, λ 2, e λ 3)
interagem em um meio não-linear, originando um quarto
comprimento de onda (λ 4) devido ao choque dos fótons dos outros
três (λ1, λ 2, e λ 3) afetando as transmissões em WDM.
 Os efeitos FWM podem ser reduzidos utilizando fibras nonzero
dispersion-shifted fiber.

61
Dispersão Raman Estimulada (SRS)
 Resulta da interação dos fótons com as moléculas da sílica ou entre
eles mesmos. Pode ser reduzida com a diminuição da potência de
entrada, reduzindo a onda “Stoke” que amplifica as ondas de maior
comprimento.
Dispersão Brillouin Estimulada (SBS)
 Resulta da interação das propriedades acústicas dos fótons com as
moléculas da sílica e entre eles. O SBS é pronunciado em altas taxas
de transferência e níveis elevados de potência, margem de projeto
0.5 dB.

62
Perda Dependente da Polarização (PDL)
 É a diferença entre a variação máxima e mínima na perda da
transmissão ou de inserção de um dispositivo óptico sobre todos os
estados de polarização.
Fibra Perfeita
Fibra Real

63
Relação Sinal Ruído Óptica (OSNR)
 Identifica a qualidade do sinal comparando a Potência do Sinal de
entrada e a Potência do Ruído presente no canal (dB).
 Compensada com o uso de amplificadores de sinal óptico que
amplificam também o ruído, provocando a completa perda do sinal.
 Os regeneradores asseguram a detecção do sinal.
 Os lasers, os atenuadores, as emendas e a própria fibra adicionam
ruídos.
 O ruído óptico do amplificador é considerado a fonte predominante
para a perda e a degradação da OSNR, por isso é fundamental no
projeto do sistema.

64
Modulação em Fase (SPM)
 É um efeito não-linear causado pela auto modulação dos pulsos e
geralmente ocorre em sistemas com único comprimento de onda.
 Tende a diminuir em taxas elevadas de bits e a aumentar em
potência mais elevada de sinais.
Cross-Phase Modulation XPM/ CFM
 É um efeito não-linear causado pela Modulação em Fase de um sinal
adjacente que percorre a mesma fibra está relacionado com a
dispersão e a área efetiva do núcleo da fibra óptica.

65
Modos de Propagação
 São "caminhos" múltiplos tridimensionais e específicos por onde a
luz pode viajar dentro do núcleo da fibra simultaneamente. Os
modos de propagação dependem da geometria da fibra, do perfil de
índice de refração e do comprimento de onda da luz.
 Multimodo MMF com a propagação da luz em diversos modos.
 Monomodo SMF com a propagação da luz em um único modo
possível.

66
Fibra Óptica Multimodo - Multimode MMF
 São tipos de fibras ópticas com dimensões de núcleo consideradas
grandes em relação ao diâmetro da casca.
 Permitem que raios de luz, em vários ângulos, percorram o núcleo
da fibra em muitos modos que se propagam simultaneamente em
seu interior.

67
Índice Degrau – Step Index
 Apresenta apenas um nível de reflexão entre o núcleo e a casca,
sendo o núcleo composto por um material homogêneo de índice de
refração constante e sempre superior ao da casca.
 Permite maior simplicidade de fabricação e operação, e grande
capacidade de captação da luz.
 Estas fibras possuem características inferiores aos outros tipos, pois
apresentam, atenuação elevada e pequena largura de banda.
 Isto restringe suas aplicações com relação à distância e à
capacidade de transmissão, e são usadas na transmissão de dados
em curtas distâncias.
Perfis de Núcleo

68
Índice Gradual – Graded Index
 Possui o núcleo composto por vidros especiais, com diferentes
valores de índice de refração, que diminuem as diferenças de tempo
de propagação da luz no núcleo devido aos vários caminhos
possíveis que a luz pode tomar no interior da fibra.
 Isso resulta na diminuição da dispersão do impulso e no aumento
da largura de banda passante da fibra óptica.
 As fibras com índice gradual apresentam baixas atenuações e
elevada capacidade de transmissão.
 Não podem ser utilizadas em aplicações com distâncias superiores a
2 km.
Perfis de Núcleo

69
Dispersão Modal
 É o fator que limita a distância em sua utilização e só ocorre nas
fibras multimodo. Quando um pulso óptico é injetado numa fibra
multimodo, diversos modos de propagação são excitados fazendo
com que partes do pulso percorram caminhos diferentes na fibra.
 O núcleo grande das fibras 62.5 µm, facilitam o alinhamento de
conectores e a utilização dos LEDs como transmissores. O LED
como transmissor óptico é limitado à taxa de sinalização de 622
Mbps, operando em 850 ou 1.300 nm.
 Para atingir velocidades acima de 1.000 Mbps foi desenvolvido o
VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser), um tipo de laser
mais simples e barato, com operação em 850 nm ou 1300 nm como
fonte luminosa. Com o advento do VCSEL, as fibras de 50 µm se
tornaram os padrões em países como Alemanha e Japão
Perfis de Núcleo

70
Dispersão Modal
 A largura de banda de uma fibra multimodo é medida em MHz.km e
depende do núcleo da fibra.
 A luz de um LED se espalha muito mais pelo núcleo da fibra, de
maneira que falhas no perfil de índice da fibra não representam
grandes problemas.
 Para um LASER ou um VCSEL, a luz se concentra principalmente na
região central do núcleo, o que torna as variações no perfil do índice
de refração próximo ao centro do núcleo mais críticas.
 Estas fibras são ideais para aplicações de alta taxa como as
chamadas redes Gigabit Ethernet e 10GE.
 A escolha entre fibra multímodo de 50 ou 62,5 µm depende da
compatibilidade entre os equipamentos do sistema, como,
conectores, fontes luminosas e exigências de alguma aplicação em
especial.
Perfis de Núcleo

71
Over-filled Launch (OFL)
 É o efeito no qual o LED aplica potência luminosa sobre toda a
região do núcleo, utilizando todos os modos disponíveis para
transportar o sinal óptico.
Perfis de Núcleo
Spot Size
É a região iluminada pela fonte
óptica.
A utilização do VCSEL nas fibras
multímodo produziu alguns problemas
que não eram significativos na
transmissão com LED.
Quanto menor o diâmetro, menor o
número de modos.

72
Fibra Óptica Monomodo - Singlemode SMF
 São tipos de fibras ópticas com dimensões de núcleo consideradas
pequenas em relação ao diâmetro da casca, permitindo a incidência
de raios de luz em um único ângulo, fazendo com que os raios
luminosos percorram o núcleo da fibra em apenas um modo e se
propaguem simultaneamente em seu interior.
 A fibra monomodo é construída de forma que apenas o modo
fundamental seja guiado, o que diminui a dispersão do impulso
luminoso.
 Para isso é preciso que o diâmetro do núcleo seja poucas vezes
maior que o comprimento de onda da luz usada para a transmissão.

73
 As fibras monomodo são superiores às fibras multimodo.
 Possuem grande largura de banda (10 a 100 GHz.Km), com maior
capacidade de transmissão e menor perda com atenuação,
aumentando a distância entre as transmissões sem o uso de
repetidores de sinal.
 Os enlaces geralmente ultrapassam 80 km entre repetidores.
 Possui variação do índice de refração do núcleo em relação à casca.
Fibra Óptica Monomodo - Singlemode SMF

74
Padrão ITU-T G.651 - Multimode Fiber with a 50 Micron Core
 A Fibra Padrão ITU-T G.651 possui índice de refração gradual com
núcleo de 50 µm, casca de 125 µm, atenuação de 0.8 dB/km (1310
nm).
 Aplicada principalmente em sistemas de transmissão ópticos de
pequenas distâncias e altas taxas de sinalização.
 Esta fibra foi otimizada para o uso na faixa de 1.300nm podendo
operar em 850nm.
Tipos de Fibras Ópticas - Padrão ITU-T

75
Fibras Multimodo DMD para 10 Gigabit
 O Differential Mode Delay (DMD) considera a potência óptica distribuída
numa região menor que o núcleo da fibra.
 A especificação TIA FO 2.2.1 define a Effective Modal Bandwidth
(EMB), que representa a capacidade de transmissão do sistema levando
em conta os atrasos dos modos (DMD) que é o principal limitante para
o uso de fibras convencionais (standard) em transmissões acima de 2,5
Gbps, e em sistemas a 10Gbps.
 As fibras especiais foram otimizadas para minimizar os efeitos de DMD,
sendo encontradas tanto para 1Gbps como para 10Gbps.

76
 Imagem de um pulso óptico transmitido a 10Gbps, depois de
percorrer 300m de fibra multímodo.
 A esquerda podemos analisar o desempenho em uma fibra especial,
LaserWave, e a direita em uma fibra convencional.

77
Nomenclatura ISO para Fibras Ópticas
 As fibras ópticas denominadas OM são do tipo multímodo, e as
fibras ópticas OS são do tipo monomodo.
 A aplicação dos diferentes tipos de fibra óptica em um determinado
projeto depende das taxas de transmissão e das distâncias a serem
percorridas pelos sinais de informação, pois envolvem os efeitos da
atenuação e dispersão dos sinais.
 Com este princípio, em sistemas de cabeamento estruturado,
aplicados a redes LAN e CAN, onde as distâncias entre os edifícios
dificilmente ultrapassarão 500m, as fibras OM1 ou OM2 serão
suficientes para cumprir com as taxas de transmissão habituais
(100Mbps ou 1Gbps).
 Só em situações especiais ou por exigência de projeto, é que serão
utilizadas as fibras OM3 ou OS1.

78
Nomenclatura ISO para Fibras Ópticas

79
Padrão ITU-T G.652 - Standard SMF – Non Dispersion Shifted
Fiber (NDSF)
 As primeiras fibras monomodo a serem fabricadas foram no padrão
standard SM, ITU-T G.652, chamadas também de NDSF.
 Possuem o núcleo em Índice Degrau e foram otimizadas para operar
na janela de 1310 nm.
 Para sinais nesse comprimento de onda, as fibras convencionais
apresentam dispersão cromática próxima a zero (considerada nula)
e baixa atenuação.
 Apesar de estar otimizada para operação em 1310 nm, permite
também a operação na janela de 1550 nm, porém nesta janela a
dispersão cromática é alta.
 Não são otimizadas para transmissões em WDM devido à atenuação
elevada, dentro da região de pico d’água, em um range de 80 nm,
centralizada em 1383 nm.

80
Padrão ITU-T G.652C – Low Water Peak NDSF (LWP)
 Oferecem atenuação extremamente baixa em torno dos picos do
OH-, e são otimizadas para as redes onde a transmissão ocorre
através de uma escala larga dos comprimentos de onda, que vai de
1285 nm a 1625 nm.
 Não atendem inteiramente às necessidades para a transmissão de
1550 nm, devido a parâmetros de atenuação e de PMD (Polarization
Mode Dispersion).

81
Padrão ITU-T G.652D – Zero Water Peak non dispersion shifted
Fiber for hard bending (ZWP)
 Desenvolvidas para suportar transmissões em WDM, com suporte para
as instalações FTTx com pequenos diâmetros de curvatura e condições
adversas de infra-estrutura.
 Apresenta perda de curvatura muito pequena e pode ser utilizada em
todo o espectro de comprimentos de onda, (1260 até 1625 nm),
mesmo quando submetida em curvas de até 20 mm.
Padrão ITU-T G.653 – Fibras com Dispersão Deslocada
Dispersion Shifted Fiber (DSF)
 As SMF convencionais apresentam uma dispersão cromática zero na
faixa de 1310 nm e apresentam valores elevados na faixa 1500 a 1600
nm, por esse motivo, foram desenvolvidas as fibras ITU-T G.653, que
são dopadas com impurezas com características negativas de
dispersão e dispersão cromática nula na região de 1550 nm.

82
Padrão ITU-T G.654 – Cut-Off Shifted Fiber
1550 nm Loss-Minimized Fiber (CSF)
 Aperfeiçoada para a operação na região que vai dos 1500 aos 1600
nm, apresenta pequenas perdas nesta faixa e usa um núcleo puro
do silício.
 Podem suportar maiores níveis de potência e possuem uma área de
núcleo maior.
 Foram projetadas para aplicações submarinas de long-haul
prolongado, tendo uma dispersão cromática elevada em 1550
nanômetro.

83
Padrão ITU-T G.655 – Non Zero Dispersion Shifted Fiber (NZDSF)
 Usar a Fibra NZDSF pode minimizar os efeitos das características não-
lineares, porque ela supera estes efeitos movendo o comprimento de
onda da zero-dispersão para fora da janela de funcionamento de 1550
nm.
 O efeito prático disso é ter uma quantidade pequena, mas finita, de
dispersão cromática em 1550 nm, o que minimiza efeitos não-lineares
que surgem nos sistemas DWDM, como Four-Wave Mixing, Self-Phase
Modulation e Cross-Phase Modulation.
 Existem duas famílias de fibras com dispersão diferente de zero,
NZD+, em que o valor da zero-dispersão cai antes do comprimento de
onda de 1550 nm e NZD que o valor cai depois do comprimento de
onde de 1550nm.
 A pequena quantidade de dispersão cromática na Banda C e a
minimização dos efeitos não-lineares permitiu o aperfeiçoamento dos
sistemas para a transmissão de DWDM nas Bandas C e L.

84
Perfil das Fibras
 G.652 (NDSF, LWP, ZWP)
 G.653 (DSF)
 G.655 (NZDSF)

85
Padrão ITU-T G.656 – Non Zero Dispersion Shifted Fiber
(NZDSF)
 Permitiu uma solução mais econômica com a distribuição mais
eficiente da CWDM em áreas metropolitanas,
 Aumentou a capacidade da fibra em sistemas densos de
multiplexação DWDM,
 Permitiu as operadoras que usam CWDM desdobrar seus sistemas
sem a necessidade de compensar a dispersão cromática.
 O Padrão G.656 significa que,
pelo menos 40 canais a mais
podem ser adicionados aos
sistemas de DWDM, e a
dispersão cromática é usada
para controlar a interferência
prejudicial sobre esta, originando
uma escala do espectro óptico
sem precedentes.

86
Padrão ITU-T G.657A / B – Fiber Bending Low Insensitive
(BLI)
 Estas fibras são indicadas quando há grandes restrições de espaço e
necessidade de utilização de dutos já existentes.
 Foram especialmente desenvolvidas para atender as transmissões
em WDM no ambiente do assinante, dando total suporte para as
instalações FTTx, onde são encontrados pequenos diâmetros de
curvatura e condições adversas de infra-estrutura.
 Esta fibra apresenta uma perda de curvatura muito pequena e pode
ser utilizada em todo o espectro de comprimentos de onda, de 1260
até 1625 nm mesmo quando submetida a curvas menores que 20
mm.

87
Fibras com Dispersão Plana - Flattened Fiber - IEEE
 As fibras com dispersão plana procuram manter a dispersão em
níveis bastante baixos ao logo de uma região espectral entre dois
pontos com características de dispersão zero.
 Possuem a vantagem de poderem operar com vários comprimentos
de onda, permitindo ampliação da capacidade de transmissão e
dando maior suporte através da técnica de multiplexação por
divisão de comprimento de onda (WDM).

88
Fibras com Polarização Mantida - Polarization Maintaining Fiber
(PMF)
 Na maioria das aplicações as modificações na polarização da luz
transmitida não são importantes.
 Usadas em aplicações especiais e sensíveis.
 Raramente são usadas para a transmissão interurbana, porque a fibra
PMF é cara e tem uma atenuação mais elevada do que a fibra
monomodo padrão.

89
Fibra óptica Submarina - Submarine Optical Fiber
 Utilizam as mesmas fibras ópticas para aplicação terrestre, porém
com um encapsulamento de cabo extremamente estanque para
suportar as adversidades do ambiente submarino.
Ocean Fiber
 A Ultra Wave Ocean fiber representa a maior evolução tecnológicas
em fibras long haul e foi especialmente desenvolvida para suportar
os diversos serviços em um canal Ultra Long Haul, como no caso de
cabos submarinos que ligam continentes.
 Apresenta um desempenho 33% superior às fibras NDSF non-
dispersion shifted fiber.
 É a única que envolve o conceito de compensação das distorções
sem uso de ativos.

90
Amplificadores EDFA - Erbium Doped Fiber Amplifier
 Construídos com fibra dopada com érbio e utilizando nanotecnologia
de processamento de materiais.
 São capazes de amplificar sinais em torno de 1550 nm,
coincidentemente a mesma região espectral onde as fibras
apresentam a menor atenuação possível.
 Por essa razão, foi interessante migrar a região de operação dos
sistemas de 1310 nm para a região de 1550 nm, onde os
amplificadores poderiam ser utilizados e como conseqüência os
sistemas poderiam cobrir distâncias muito maiores.

91
Amplificadores EDFA - Erbium Doped Fiber Amplifier
 Nestes amplificadores são utilizados de 15 a 30 metros de fibra
EDFA para recuperar a intensidade do sinal e evitar a perda da
informação.
 Os EDFA substituem os regeneradores elétricos, expandem as
distâncias dos “links” ópticos e contribuem para o desenvolvimento
de sistemas avançados que são aplicados em Sistemas WDM,
DWDM e CWDM.

92
Interfaces de Fibra Óptica
 Para atender as diversas aplicações previstas pelo 10GbE, as
interfaces de fibra óptica foram classificadas por comprimento de
onda e por tecnologia.
Comprimento de onda:
S = short wave laser 850nm
L = long wave laser 1310nm
E = extra long wave laser 1550 nm
Tecnologia:
R = transmissão serial para LAN usando codificação 64B/66B;
X = transmissão em WDM com 4 comprimentos de onda, para LAN usando codificação 8B10B;
W = transmissão serial para WAN – o quadro é compatível com SONET OC-192c e STM-64.

93
Capítulo 3
Fontes Ópticas
e suas
características

94
Fontes de luz, modulação e multiplexação
óptica
Muitos dispositivos de conversão eletro-óptico estão disponíveis no
mercado para os sistemas de comunicações por fibra óptica.
Os diodos semicondutores modulados diretamente pela variação da
corrente de entrada são os mais utilizados.
 LED Light Emitting Diode
 ILD Injection Laser Diode
 VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting Laser
Fontes Ópticas e suas características

95
Comprimento de Onda – Central Center Wavelength
As fontes ópticas, LED, ILD e VCSEL são fabricadas para emitirem luz
num determinado comprimento de onda, chamado de comprimento de
onda central, cujos valores nominais, utilizados em sistemas de
telecomunicações correspondem às janelas de transmissão.
Janela de
transmissão
Comprimento
de onda nm
1ª janela 850
2ª janela 1300/ 1310
3ª janela 1550
Fonte Comprimento
de onda nm
LEDs
convencionais
600 a 800
LEDs p/ fibras
ópticas
850 e 1300
ILDs p/ fibras
ópticas
1310 e 1550
Parâmetros de transmissão para Fontes ópticas

96
Largura Espectral – Spectral Width
A potência total emitida por um transmissor é distribuída por um
conjunto de comprimentos de onda espalhado entorno do comprimento
de onda central.
Esta variação é chamada de largura espectral, sendo
 Pequena para LASERs de 1 a 6 nm
 Grande para LEDs de 30 a 150nm

97
Full Width Half Maximum (FWHM)
O valor da largura espectral é medido considerando os comprimentos
de onda que possuem potência igual ou superior à metade do valor da
potência máxima do sinal luminoso.
Esta condição é denominada Full Width Half Maximum.

98
Potência Média - Average Power
 É a potência média de transmissão da fonte óptica, medida em dBm
ou mW.
 Cada fonte óptica tem um padrão de emissão que representa como
a potência luminosa será distribuída sobre uma superfície (spot
size).
 Assim, duas fontes com a mesma potência podem ter eficiência
diferente conforme o meio de transmissão.
Fonte Potência Irradiada
LED 0.01 à 1 mW
ILD 0,5 à 10 mW

99
 O LED apresenta um valor maior de spot size, superior a 100
microns, então numa fibra monomodo com núcleo de 10 microns,
só 10% da potência irradiada na superfície da fibra estaria sobre o
núcleo.
 Para um LASER, com spot size de 10 microns, 100% da potência
irradiada seria aproveitada.
 A fibra óptica só aceita luz emitida dentro de um cone estreito de
aceitação entre 30o e 40º para fibras multímodo e menos de 10º
para fibras monomodo.

100
 Tanto os LEDs como os ILDs sofrem alterações no seu desempenho
com a temperatura, diminuindo a potência de saída e possuem MTBF
(Mean Time Between Failure) diferentes, que é a vida útil média de um
determinado componente. Este tempo é geralmente informado pelo
fabricante nas especificações do produto.
Sistema Comprimento de onda
nm
LAN 850 e 1300
CATV 1310 e 1550
Sistemas Multiplexados 1310 e 1550
Janela de
transmissão
Comprimento de onda
nm
Atenuação típica
dB/Km
1ª janela 850 2,0
2ª janela 1300/ 1310 0,36
3ª janela 1550 0,20
 Os ILDs são mais rápidos que
os LEDs.

101
Fontes ópticas
LED
 É a fonte de luz mais comum para os sistemas de comunicação por
fibra óptica, e emitem luz invisível próxima de infravermelho.
 O comprimento de onda central está na 1ª Janela, em 850 nm com
largura espectral variando de 30 a 60 nm (FWHM) e na 2ª Janela,
em 1300nm com largura espectral variando de 30 a 150nm
(FWHM).
Características típicas do LED
 Velocidade de modulação máxima de 200 MHz
 Limitado a taxas de transmissão de 622Mbps
 São menos sensíveis ao calor e possuem vida útil (MTBF) maior do que
os LASERs
 Potência média variando de -10dBm (0,1mW) a -30dBm (0,001mW)
 Emite raios de luz em um padrão de 120º a 180º com um Spot size
superior a 100 microns.

102
ILD
 O LASER é um dispositivo que produz radiação eletromagnética
monocromática e propaga-se como um feixe único.
 O comprimento de onda central do LASER está na 2ª Janela, em
1310 nm e na 3ª Janela, em 1550 nm, com largura espectral
variando de 1 a 6nm (FWHM) em ambos os comprimentos de onda.
Características típicas do ILD
 Velocidade de modulação máxima de 10GHz.
 Potência média variando de +1 dBm (1 mW) a –3 dBm (0,5 mW).
 Emitem raios de luz em um padrão entre 10º a 35º com Spot size entre
8 a 10 microns.
 São sensíveis a temperaturas muito altas e param rapidamente a
emissão quando sua temperatura interna aumenta.
 Dissipadores de calor, resfriadores ou processos de controle e
compensação de temperatura, são necessários para manter a operação
estável.
Fontes ópticas

103
Fontes ópticas

104
VCSEL
 O princípio de funcionamento de um VCSEL, baseia-se na utilização
de um “ressonador vertical” em seu processo de emissão. Os diodos
LASER do tipo VCSEL apresentam como principais características a
alta eficiência no acoplamento óptico, baixo consumo de potência,
altas taxas de modulação e fabricação de baixo custo.
 O Comprimento de onda central do VCSEL está na 1ª Janela, em
850 nm e na 2ª Janela, em 1300 nm com largura espectral variando
de 1 a 6 nm.
Características típicas do VCSEL
 velocidade de modulação máxima de 5 GHz
 taxas de transmissão da ordem de 10 Gbps
 potência média variando de +1 dBm (1mW) a –3 dBm (0,5 mW)
 spot size entre 20 a 30 microns.
Fontes ópticas

105
Modulação e Multiplexação
Modulação
 A modulação é um processo, no qual um sinal contendo a
informação que é chamada de sinal modulante, altera de maneira
sistemática, um segundo sinal chamado portadora, de tal forma que
este segundo transportará a informação.
 A modulação mais utilizada é a On OFF Keying (OOK), onde o bit
“1” é representado pelo pulso luminoso e a ausência do mesmo
representa o bit “0”.
 A modulação OOK pode utilizar diversas codificações de linha para
melhor desempenho de transmissão sendo as modulações NRZ e RZ
as mais utilizadas.
Return Zero (RZ)
Non Return Zero (NRZ)

106
Multiplexação
 Para sistemas de cabeamento metálico é possível aplicar técnicas de
multiplexação FDM e TDM.
 Nos sistemas de comunicação por meio de fibras ópticas podemos
encontrar multiplexação por FDM, TDM aplicadas no plano de
multiplexação eletrônica e a WDM que ocorre somente no plano de
multiplexação óptica.
 O MUX óptico recebe na sua entrada sinais que já foram
multiplexados eletronicamente e realiza uma segunda multiplexação
no plano óptico, ou seja, o plano óptico possibilita um segundo
estágio de multiplexação.

107
Multiplexação em comprimento de onda/ cores
Multiplexação passiva através de prisma

108
Multiplexação por Comprimento de Onda - WDM
 A Multiplexação por Comprimento de Onda (WDM) é utilizada em
sistemas de comunicação óptica, multiplexando comprimentos de
onda diferentes, que podemos considerar como cores diferentes, em
uma única fibra óptica.
 Fontes ópticas de alta precisão fornecem o tráfego de dados, em
comprimentos de onda pré-determinados, que será multiplexado e
transmitido pela fibra.
 Nas técnicas anteriores o limite de transmissão de informação
canalizada num sistema de transmissão óptica é imposto pelo
equipamento terminal, que tipicamente é eletrônico.

109
Multiplexação por Comprimento de Onda – WDM
 Limites de desempenho de equipamento comercialmente disponível
alcançam:
 10 Gbps em STS 192, STM164 ou OC-192 para roteadores IP
 40 Gbps em STS 768, STM 256 ou OC 768 para comutadores SONET/
SDH em cada fibra
 A transmissão nestas taxas requer o tratamento adequado de
dispersão cromática e de polarização, implicando na utilização de
fibras especiais.
 O WDM vem solucionar esta limitação, pois para cada fibra
instalada, o tráfego de dados pode crescer pela quantidade de
comprimentos de onda que o multiplexador pode trabalhar. Por
exemplo, com 32 canais de 2,5 Gbps em OC-48/ STM16 teremos
uma taxa de transmissão agregada de 80 Gbps.

110
Multiplexação por Comprimento de Onda -
WDM
 A quantidade de comprimentos de onda utilizados
depende do espaçamento entre eles dentro do
espectro de transmissão.
 Este espaçamento pode ser dado em GHz ou em
nm, e quanto menor o valor deste espaçamento,
maior será o número de canais possíveis.
ESPAÇAMENTO
GHz nm
3011 24,5
3000 20
200 1,6
100 0,8
50 0,4
25 0,2
12,5 0,1

111
Tecnologia Wide Wavelength Division Multiplexing (WWDM)
 O primeiro sistema WDM desenvolvido utilizava dois canais, 1310
nm e 1550 nm, possibilitando a transmissão bidirecional numa
mesma fibra.
 A versão de 4 canais foi denominada Wide Wavelength Division
Multiplexing (WWDM), possuindo um espaçamento de 24,5 nm.
 É utilizada em LAN, para possibilitar transmissões a 10 Gbps
(10GBaseLX4/LW4) em fibras de 50/125 microns e 62,5/125
microns, que não possuem controle de DMD.

112
Tecnologia Coarse Wavelength Division Multiplexing – CWDM
 A tecnologia Coarse Wavelength Division Multiplexing – CWDM
apresenta um grande espaçamento entre canais, de 20 nm, no
espectro que vai de 1.310 nm a 1.610 nm (Bandas ópticas O, E e
C), permitindo atualmente, até 16 canais com capacidade de
transmissão de 2,5 Gbps.
 Sua padronização segue a Recomendação G.694.2 (Spectral grids
for WDM applications CWDM wavelength grid), do ITU-T e é
utilizada na implementação de MAN e interconexão de SAN.

113
Tecnologia Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM)
 O Dense Wavelength Division Multiplexing – DWDM possui
espaçamentos menores variando de 0,2 a 1,6 nm, chegando a 128
canais cobrindo as bandas ópticas S, C e L.
 Estes canais podem transportar sinais de 10Gbps (OC-192/ STM64)
e em alguns sistemas chega-se a 40Gbps.
 O ITU-T, em junho de 2002, editou a recomendação G. 694.1, que
apresenta uma tabela de freqüências para aplicações DWDM,
baseada na freqüência central de 193.1THz, com espaçamentos
variando entre 12.5 GHz e 100 GHz entre canais.

114
Tecnologia Ultra Dense Wavelength Division Multiplexing (U-
DWDM)
 O U-DWDM é considerado como o próximo estágio nas comunicações.
Esta tecnologia combina 128 ou 256 comprimentos de onda em uma
única fibra óptica, sendo que cada comprimento de onda teria uma taxa
de transmissão de 2.5 Gb/s, 10 Gb/s e até 40 Gb/s. No U-DWDM os
canais estão espaçados de 10 GHz, o que corresponde a 0.08 nm.
 Em laboratório já foi possível a transmissão de 1022 comprimentos de
onda em uma única fibra óptica, utilizando-se U-DWDM.

115
Capítulo 4
Conectorização
Óptica

116
Terminações ópticas
 As terminações ópticas são constituídas basicamente por
conectores, que são destinados a conectar e desconectar as fibras
ópticas entre si, ou com os respectivos equipamentos.
Conectorização óptica

117
 A face polida do conector, recebe um polimento para reduzir os
problemas relacionados com a reflexão e espalhamento da luz.
 É o componente principal e mais sensível de um conector, por ser a
interface de transferência física do feixe luminoso entre os
conectores.
 A capa de proteção do ferrolho, só deverá ser retirada no momento
da inserção.
 Os conectores também contribuem para o aumento da atenuação
do link, através da perda de inserção e perda de retorno.
Características

118
Perda de Inserção
A perda de inserção, ou atenuação, é a perda de potência luminosa que
ocorre na passagem da luz entre as conexões.
Existem vários fatores que contribuem para essa perda, e as principais
causas se relacionam com irregularidades no alinhamento dos conectores
e irregularidades intrínsecas às dimensões das fibras.
Na prática, essa perda contribui para a soma total da atenuação ou perda
de potência óptica de todo o link óptico.

119
Perda de Retorno
A perda de retorno, ou reflectância, consiste na quantidade de potência
óptica que é refletida na conexão e retorna até a fonte luminosa.
A causa principal está na face polida dos ferrolhos dos conectores, que
refletem parte da luz ou por imperfeições no polimento da fibra.
Essa perda não influi diretamente na atenuação total, contudo o retorno
da luz à fonte pode degradar o funcionamento da fonte luminosa e,
assim, prejudicar a comunicação, bastante prejudicial nas transmissões
bidirecionais na mesma fibra.

120
Tipos de Polimento
O polimento é a técnica mais eficiente para reduzir a perda de
inserção e a perda de retorno nos conectores.
FLAT
Perda de retorno: -14 dB
PC - Physical Contact
É o tipo mais comum de polimento.
SPC - Super PC
UPC - Ultra PC
APC - Angled PC

121
Compatibilidade entre os conectores
A compatibilidade entre o polimento dos conectores é muito importante,
pois conforme a combinação podemos ter o desempenho reduzido ou a
anulação do sinal.
 Conectores com polimento FLAT podem ser conectados entre si
ou com conectores PC.
 Os conectores de geometria PC podem ser conectados entre si ou
com conectores FLAT, SPC ou UPC.
 Os conectores com geometria APC são compatíveis somente
entre si.
Tipos de Polimento

122
Cuidados no Polimento
 Na realização do polimento alguns detalhes que envolvem a
geometria final do conjunto conector-fibra, devem ser observados
para garantir os melhores índices de perda de inserção e de retorno.
 São utilizados três critérios de aceitação importantes:
 Apex Offset
 Raio de Curvatura
 Fiber Undercut/Protusion
 A utilização de uma máquina de polimento reduz problemas de
conectorização e proporciona um controle preciso sobre os
resultados.

123
Apex Offset
Mede a distância entre o centro da fibra e o ponto mais alto, da mesma,
após o polimento.

124
Raio de Curvatura
É a medida do raio de curvatura de um polimento esférico na
extremidade do conector, variando normalmente de 10 a 25mm.

125
Fiber Undercut/ Protusion
 Esta medida esta relacionada com o fato da fibra estar além dos limites
da borda do ferrolho (protusion) ou aquém deste (undercut).
 Existe um limite de 50nm onde estas duas situações são consideradas
aceitáveis.
 O problema mais comum é o “undercut” onde um polimento excessivo
remove parte do ferrolho junto com a fibra, e no espaço resultante se
cria uma região com ar (air gap) que aumenta as perdas.

126
Processo de Conectorização
 Processo de montagem da fibra óptica no interior de um conector,
envolve:
 Preparação do cabo;
 Montagem do conector;
 Aplicação do Primer e cura da resina;
 Polimento;
 Inspeção visual.
 A conectorização em campo não é aconselhável, devido o processo
manual depender da habilidade do técnico que dificilmente
alcançará a qualidade dos conectores montados e testados em
laboratório com o auxílio de equipamentos de precisão.

127
 Os conectores ópticos possuem a função de conectar a fibra óptica ao
componente óptico dos equipamentos de modo rápido e eficiente. É
um componente de extrema importância na rede, sendo que o seu
desempenho pode comprometer a confiabilidade do sistema óptico.
 Nas especificações dos conectores, é importante observar o tipo de
polimento, as perdas de retorno e inserção, e a durabilidade.
Conectores Ópticos

128
Adaptadores Ópticos
 Os adaptadores ópticos desempenham a função de unir dois
conectores, atuando como um alinhador óptico de altíssima precisão.

129
 Dependendo da potência do equipamento transmissor e da
sensibilidade do equipamento receptor, torna-se necessário a
introdução de atenuação no canal, para que o sinal não chegue
saturado no receptor.
 Os atenuadores fixos possuem atenuação do sinal óptico pré-fixado
em fábrica nas janelas de 1300 e 1550 nm.
Atenuadores ópticos

130
Extensões e Cordões Ópticos
 As extensões ópticas (pig-tail) são utilizadas para a interface entre
cabos, equipamentos e acessórios ópticos.
 O conector é aplicado em uma das extremidades da fibra óptica e a
outra extremidade é utilizada para emenda da extensão com às fibras
do cabo óptico.
 Os cordões são compostos por cabos tipo tight, dotados de
conectores ópticos nas duas extremidades da fibra, podendo ser
simplex, com um cabo monofibra, ou duplex, com dois cabos
monofibra unidos pela capa externa.
 Os cordões são utilizados na interligação entre equipamentos, e entre
os equipamentos e acessórios ópticos.

131
 Todas as extensões e cordões ópticos são montados em fábrica, sob
condições de processo controlado, com cabos ópticos do tipo “tight” e
com os principais tipos de conectores ópticos.
 As extensões e cordões seguem o seguinte padrão de cores:
Laranja – fibra óptica Multimodo – 62,5μm;
Amarelo – fibra óptica Multimodo – 50μm;
Azul – fibra óptica Monomodo.
 O cabo tipo Monofibra é composto por uma fibra óptica, MM ou SM,
com revestimento primário em acrilato e secundário em PVC, sobre o
qual são colocados elementos de tração de fios dielétricos e capa em
PVC, não propagante à chama, com diâmetro externo de 2mm.
 O cabo tipo “Zip-Cord” é composto por duas fibras ópticas.
Extensões e Cordões Ópticos

132
Conectores para alta densidade
 O rápido crescimento ocorrido nas redes de dados veio
acompanhado da necessidade de maiores larguras de banda e altas
taxas de transmissão, implicando na evolução do meio físico.
 Esta evolução para aplicações de altas velocidades envolve
necessariamente a utilização de fibras ópticas no cabeamento de
backbone e as vezes também no cabeamento horizontal.
 Produtos adequados para instalação em sistemas de cabeamento
óptico estruturado seguem requisitos da norma TIA/EIA-568-B.3, e
os produtos para Data Centers e SAN seguem os requisitos da
norma TIA-942.

133
 O conector MPO foi desenvolvido pela Nippon Telegraph &
Telephone Corp NTT em 1991, para atender ambientes de alta
densidade, e está padronizado na Europa pelo IEC-61754-7 e nos
Estados Unidos pelo TIA-604-5 – FOCIS 5.
 O MPO pode atender 4, 8, 12, 24, 36 ou 72 fibras, e dispõe de um
sistema de alinhamento de alta performance.

134
Cordão óptico MPO-MPO
Cabo óptico pré-conectorizado MPO
Cordão Fanout
Cassete com 12 conectores
As aplicações em Data Centers e SANs,
utilizam grande quantidade de fibras
em um espaço relativamente reduzido,
o que exige soluções com alta
densidade e capacidade de
gerenciamento.

135
Capítulo 5
Cabos Ópticos
Aplicação LAN e
WAN

136
O que é um cabo óptico?
O cabo óptico é a união de várias fibras ópticas,
revestidas de materiais que facilitam o manuseio e
proporcionam proteção contra esforços mecânicos,
umidade e ambientes extremos.
Definição
Cabos Ópticos - Aplicação LAN e WAN

137
Cabos tipo TIGHT
 O cabo tight é um cabo desenvolvido para o uso em ambientes interno.
 As fibras ópticas possuem um revestimento plástico secundário com
diâmetro nominal de 0,9mm extrudado diretamente sobre o acrilato.
 As fibras isoladas são reunidas a um elemento de tração e sobre este
conjunto é aplicado o revestimento de proteção externa do cabo.
 Este tipo de acabamento também é utilizado na produção de cabos de
terminação de rede (cabos DROP) e em cordões ou extensões ópticas.
Tecnologias de construção para cabos
ópticos

138
Cabos tipo LOOSE
 Os cabos tipo loose foram desenvolvidos para o uso externo.
 As fibras ópticas são acondicionadas soltas no interior de um tubo
plástico (loose) preenchido com gel ou pó para proporcionar proteção
contra a umidade e choques mecânicos, evitando a fadiga ou stress
da fibra óptica.
 A NEC (National Electric Code), determina que os cabos loose não
poderão penetrar mais de 15m em ambientes internos.
 Os tubos loose são revestidos com capas de proteção e elementos de
tração, conforme a aplicação do cabo óptico.
ópticos

139
Cabos tipo GROOVE
 As fibras ópticas são depositadas soltas nas ranhuras em formato de “V”
em um corpo com estrutura estrelar.
 Geralmente, esse corpo estrelar apresenta um elemento tensor no seu
centro para proporcionar maior resistência mecânica ao cabo.
 Esse cabo é utilizado em aplicações onde é necessário um número
grande de fibras e é comum em cabos do tipo OPGW.
ópticos

140
Cabos tipo RIBBON
 As fibras são envolvidas por uma camada plástica plana com formato de
uma fita (ribbon), que são empilhadas formando um bloco compacto.
 Esses blocos são alojados nas ranhuras das estruturas estrelares dos
cabos tipo Groove ou nos tubos dos cabos tipo Loose.
 Este cabo é utilizado em aplicações em que é necessário um número
muito grande de fibras ópticas (4.000 fibras).
 A solução de alta densidade com conectores MPO é um exemplo de cabo
ribbon.
ópticos

141
Elemento Central / Sustentação
 É um elemento dielétrico sob o qual os cabos são montados, que
proporciona sustentação mecânica e estabilidade térmica do cabo.
Componentes dos cabos ópticos
Unidade Básica UB
 A unidade básica é um tubo plástico tipo “loose”, que abriga fibras
ópticas com revestimento primário.

142
 Após agrupadas, as unidades básicas ao redor do elemento central, é
incluso um revestimento para a reunião do cabo que depende do tipo de
cabo a ser produzido.
 A capa (revestimento) externa do cabo óptico tem a função de
proporcionar resistência mecânica e proteção a agressividade do
ambiente (umidade, chuva, calor, raios UV, entre outros).
Construção do cabo óptico

143
 As normas EIA/TIA 568 B.1, NBR 14705 e NEC NFPA 70 definem as
classificações e aplicações dos cabos ópticos em função das
características de propagação à chamas.
Classificação de flamabilidade dos cabos
ópticos

144
Rede Externa Subterrânea
 Para escolha do cabo utilizado em rede externa subterrânea, deve ser
analisado o ambiente de instalação considerando a umidade, os agentes
externos (aplicação) e a presença de roedores.
 Para proteção a umidade, o núcleo do cabo poderá ser geleado (G), ou
seco (S) com materiais hidro-expansíveis .
 Os cabos diretamente enterrados (DER) devem possuir proteção
dielétrica pultrudada (PPU) ou em fibra de vidro (PFV) contra o ataque
de roedores, formigas e cupins.
Cabos para Redes de uso externo

145
Rede Externa Aérea
 Na rede externa aérea, podem ser utilizados cabos espinados ou auto-
sustentados (AS).
 Os cabos auto-sustentados (AS) recebem a capa externa para proteção
contra a umidade e possuem o elemento de sustentação que dispensa a
guia de aço (espinamento).
 Ao aplicar os cabos auto-sustentados, deve-se observar o vão entre
postes indicado pelo fabricante.
Cabos para Redes de uso externo

146
 São reconhecidos cabos e cordões ópticos para uso interno do tipo tight,
e alguns cabos de uso interno possuem proteção para pequenos lances
externos em redes CANs.
 Relembrando, os cabos do tipo tight não possuem gel, e alguns podem
possuir proteção especial contra roedores.
Cabos para Redes de uso interno

147
 Os cabos OPGW são cabos para-raio com núcleo óptico, instalados em
torres de linha de transmissão. Estes cabos possuem capacidade para
correntes de curto-circuito sem se romper.
 Além dos cabos OPGW, existem cabos aéreos especiais para serem
instalados em linha de transmissão. São cabos auto-sustentados
desenvolvidos para serem instalados junto a linhas de transmissão de
energia elétrica de até 500 KV.
 O efeito “tracking” ocorre em cabos instalados próximos a elevados
campos magnéticos, neste caso a capa do deve possuir proteção
especial.
Rede Aérea OPGW

148
 São cabos de construção especial para lançamento direto no oceano,
que possuem pressurização interna para suportar a pressão e correntes
submarinas.
 Os cabos submarinos podem ser construídos em terra e transportados
para o navio de lançamento, ou podem ser fabricados em unidades
fabris instaladas em verdadeiros navios-fábrica capazes de produzir e
lançar o cabo simultaneamente.
Cabos Ópticos Submarinos

149
 A escolha correta do tipo de fibra e cabo óptico depende de uma série
de fatores que devem ser levados em consideração no momento do
projeto.
 É importante definir os parâmetros das fibras e os parâmetros do cabo
de acordo com a aplicação e o ambiente de instalação.
 Para definir o tipo de fibra óptica, deve-se analisar:
 distância de instalação da fibra óptica;
 taxa de transferência;
 tipo de fonte luminosa (LASER, LED ou VCSEL) e comprimento de
onda;
 potência do transmissor;
 sensitividade e responsividade do receptor.
Escolha do cabo óptico

150
 Relembrando os tipos de fibra óptica (capítulo 2):
 Fibra óptica multimodo (MMF):
OM1 ou OM1+ – 62,5μm – 850nm ou 1.300nm;
OM2 ou OM2+ – 50μm – 850nm ou 1.300nm;
OM3 ou OM3+ – 50μm – 850nm ou 1.300nm;
 Fibra óptica monomodo (SMF):
DSF, NDSF ou NZDSF;
LWP ou ZWP;
CSF;
BLI;
PMF.

151
 Para a escolha do cabo óptico, é importante analisar os seguintes
parâmetros:
 Ambiente de instalação:
Interno (tight);
Externo (loose);
 Tipo de instalação:
subterrâneo em dutos ou diretamente enterrado (DE);
aéreo auto-suportado (AS);
aéreo espinado;
torres de transmissão;
transoceânico.
 É importante observar a presença de umidade, roedores, alagamentos
parciais, raios de curvatura entre outros fatores explanados ao longo
deste treinamento.

152
Os cabos ópticos para redes LAN, são aplicados nas seguintes situações:
 Sistemas de Cabeamento Estruturado (voz, dados e imagem), distribuído
em campus com interligações ópticas externas.
 Backbones corporativos, com tráfego de alta velocidade (Fast Ethernet
100BaseFX, FDDI, ATM 155 e 622 Mbps, Gigabit Ethernet
1000BaseSX/LX).
 Instalações externas em eletrodutos e caixas de passagem
subterrâneas, susceptíveis a alagamentos parciais temporários ou em
instalações aéreas externas.
 Instalações externas que exija alta carga de tração.
Cabos ópticos para LANs

153
Os cabos ópticos para redes MAN e WAN, são aplicados nas seguintes
situações:
 Instalação subterrânea no interior de linhas de dutos ou subdutos com
caixas de passagem subterrâneas, susceptíveis a alagamentos parciais
temporários.
 Redes de entroncamento.
 Redes de assinantes .
 Redes especiais, nas quais os cabos tem capacidade superior a 72 fibras
ópticas.
 Sistemas de Cabeamento de Backbone para operadoras de telefonia e
TV por assinatura com capacidade para tráfego de redes de dados de
alta velocidade.
Cabos ópticos para MANs e WANs

154
 A Furukawa desenvolveu um sistema de cabeamento óptico compatível
com as normas EIA/TIA, atendendo às exigências do mercado.
 O Sistema de Cabeamento FCS (Furukawa Cabling System), abrange
uma linha de produtos destinados à instalação de redes de dados locais
LAN, em que esses produtos possuem qualidade assegurada em testes e
certificações UL (Underwriters Laboratories), CSA (Canadian Standards
Association) e certificação ISO 9000 DNV (Det Norske Veritas).
 Consulte no site e nos catálogos da Furukawa os cabos ópticos
disponíveis.
Cabos Ópticos Furukawa

155
Capítulo 6
Componentes de
Redes Ópticas

156
 Cordões Ópticos de uso Geral
 Cordão Zip-Cord DuoFiber
 Cordão Monofibra
 Cordão Óptico COA-SM-DP e COA-NZD-DP
 Cordão Óptico COA-X-MF
Acessórios Ópticos para uso interno
Componentes de redes ópticas

157
Extensões Ópticas

158
Kit de Extensões Ópticas Conectorizadas para DIO
 É constituído de cabo drop singlefiber ou duofiber conectorizado em
uma das extremidades, e fornecido com suporte.
 É importante salientar, que o kit de extensões depende do modelo do
DIO.

159
Distribuidor Interno Óptico (DIO)
 O DIO é o acessório de terminação do cabo óptico que possibilita o
roteamento das fibras ópticas conforme a necessidade de aplicação
na rede.
 O DIO pode ser instalado em rack de 19” ou diretamente na parede
dentro das salas de equipamentos e/ou salas de telecomunicações.
 O modelo do DIO utilizado depende da aplicação do mesmo,
consulte o catálogo Soluções Inteligentes para Infra-estrutura
de Redes.

160
O kit DIO é constituído por:
 Módulo Básico;
 Kit Bandeja Emenda 12F, 24F;
 Alguns modelos de DIOs podem ter acessórios extras.

161
Protetor de Emenda
 Tubo termocontrátil de variadas
dimensões, com elemento de
sustentação mecânica em aço,
responsável por proteger a
emenda óptica por fusão.
 São fornecidos com:
 12 peças (Kit 12F)
 24 peças (Kit 24F)

162
Fisa Optic Block (FOB) e PTO
 Utilizado internamente para proteção e acomodação de emendas
ópticas.
 Possuem quatro acessos, limitados ao diâmetro útil de 13mm para
entrada de cabos e/ou extensões ópticas.
 Montagem simples e rápida sobre qualquer superfície plana.

163
 As soluções para ambientes de alta densidade, tais como Data Centers e
SAN (Storage Area Networks), seguem os requisitos da norma TIA-942.
Soluções para ambientes de alta densidade
Cabo
Pré-Conectorizado
HDMPO
Cordão
Óptico
HDMPO
Cordão Óptico
Fanout HDMPO Cassete
HDMPO
DIO HDMOD

164
 Protege as emendas de fibras ópticas do ambiente externo, ao mesmo
tempo em que proporciona uma reentrada rápida e simples, sem custos
adicionais.
 Podem ser instaladas em pedestais acima do solo, caixas subterrâneas
ou em postes.
 Não são necessárias quaisquer ferramentas especiais para executar a
montagem.
 Possuem capacidade variável, e podem ser pressurizáveis, com
capacidade para até 12 cabos com emenda de topo ou em linha.
Caixa de Emenda Óptica Externa (CEO)

165
Sistemas Ópticos
Rede Óptica Passiva de Acesso
 Tecnologia de rede óptica de acesso que inclui dispositivos, sub-
sistemas, sistemas, integração de redes ópticas e redes sem fio.
Redes de Comutação Óptica de Circuitos
 Tecnologia de rede WDM com configuração dinâmica e automatizada
de circuitos ópticos multiplexados em WDM ou híbridos, incluindo
subsistemas de comutação, amplificação, equalização.
Rede de Comutação Óptica de Pacotes
 Tecnologias de redes baseadas na comutação óptica de pacotes,
incluindo subsistemas de comutação, amplificação, transmissão,
recepção, elemento de rede, controle de acesso ao meio e plano de
controle.

166
Passive Optical Network PON
 A rede óptica PON é uma topologia de rede que compartilha entre duas
ou mais fibras os sinais transmitidos em uma única fibra, utilizando um
divisor óptico (optical splliter), que é um dispositivo passivo.
B-PON
 O ITU-T na Recomendação G.983 (1998), define o B-PON (Broadband-
PON) como uma rede de acesso de telecomunicações baseada na
topologia PON que, inicialmente utilizava o protocolo ATM (155 e
622Mbps) e depois passou a suportar tecnologia WDM.
Carrier Ethernet
 Representa a evolução da tecnologia Ethernet. Desenvolvida
originalmente para transmissão de dados em rede local LAN, em
conformidade com os padrões exigidos pelas operadoras e provedoras
de serviços de telecomunicações.
Sistemas Ópticos

167
 Solução FTTx é um termo genérico para designar arquiteturas de
redes de transmissão de alto desempenho, totalmente passivas
(PON), baseadas em tecnologia óptica.
 De maneira geral, a partir da Central, o sinal é transmitido por uma
rede óptica na qual, em uma região mais próxima ao assinante, este
sinal é dividido e encaminhado à ONT - Optical Network Terminal,
localizada no edifício dos assinante.
Solução FTTx

168
Solução FTTx

169
Central Office
 É o local onde ficam instalados os equipamentos ópticos de transmissão
(OLTs) e o Distribuidor Geral Óptico (DGO), responsável pela interface
entre os equipamentos de transmissão e os cabos ópticos troncais de
transmissão.
 A Central de Equipamentos é o local onde ficam instalados os
equipamentos ópticos de transmissão (OLTs) e o Distribuidor Geral
Óptico (DGO) responsável pela interface entre os equipamentos de
transmissão e os cabos ópticos troncais de transmissão.
Solução FTTx

170
Rede Óptica Troncal
 É composta basicamente por cabos ópticos que levam o sinal da central
aos pontos de distribuição.
 Para otimizar o aproveitamento das fibras ópticas, as redes PON se
apresentam em topologia Estrela-Distribuída, onde os Pontos de
Distribuição das Fibras fazem a divisão do sinal óptico em áreas mais
distantes da central.
 Nestes locais são instalados pequenos armários ópticos de distribuição
associados a splitters ópticos, onde são realizados a divisão, a
distribuição e o gerenciamento do sinal óptico associados a este área.
 Estes splitters ópticos são do tipo full spectrum e devem possuir
excelente estabilidade térmica, uniformidade e baixas perdas de
inserção, e podem ser do tipo modular, standard com fibras para fusão,
e rugged (fibras e divisor com proteção reforçada) para aplicação em
caixas de emenda externas.
Solução FTTx

171
Rede Óptica Distribuição
 A Rede Óptica de Distribuição é formada por cabos ópticos, que levam o
sinal dos pontos de distribuição às áreas específicas de atendimento.
Estes cabos geralmente são do tipo auto-sustentado com núcleo seco
para facilitar a instalação.
 Associados aos cabos, são utilizadas caixas de emenda para derivação
das fibras. As caixas de emenda, também denominadas NAP (Network
Access Point), são devidamente alocadas para a distribuição do sinal
realizando a transição da rede óptica troncal à rede terminal,
denominada rede drop.
Solução FTTx

172
Rede Óptica Drop
 Composta por cabos ópticos constituídos de poucas fibras, a rede drop
leva o sinal óptico da Caixa de Emenda Terminal até o assinante.
 A rede óptica DROP pode terminar em pequenos DIOs (Distribuidor
Interno Óptico) ou em bloqueios ópticos (FOB) no interior da
casa/prédio.
 Devido às grandes restrições de espaço e utilização de dutos já
existentes, geralmente são utilizadas fibras ópticas especiais, que
atendem os requisitos da norma ITU-T G.657.A (Fiber Bending
Insensitive).
Solução FTTx

173
Rede Interna
 A rede interna inicia a partir do bloqueio óptico (FOB) ou do
distribuidor interno óptico (DIO), e são utilizadas extensões
ópticas ou cordões ópticos para realizar a transição do sinal
óptico da fibra ao receptor interno do assinante.
Solução FTTx

174
Solução FTTx

175
Optical Line Terminal OLT
 O OLT é um equipamento que recebe os sinais de dados e voz dos
provedores de serviço, para a retransmissão no formato óptico. O OLT
gerencia o tráfego de upstream e downstream através das fibras, antes
e depois dos divisores.
 Nos casos onde exista transmissão de sinais de vídeo, encontramos
multiplexadores WDM e amplificadores ópticos. Nestes sistemas, os
multiplexadores se encarregam da transmissão de 3 comprimentos de
onda para transmissão de vídeo, downstream e upstream em uma única
fibra.
Componentes ópticos para FTTx

176
Divisores Ópticos (Splitters)
 Os splittes são componentes ópticos utilizados para dividir 1 fibra óptica
em várias. São fornecidos nas razões de 1x2, 1x4, 1x8, 1x16 e 1x32,
para o correto dimensionamento de potência.
 Os divisores ópticos necessitam de banda passante máxima, reduzidas
perdas de inserção, excelente estabilidade térmica e uniformidade.

177
Bastidores e armários gerenciadores
 Os bastidores são utilizados em instalações internas para acomodar os
splitters ópticos e cordões ópticos.
 Os armários são utilizados em projetos de média e alta concentração de
acessos e em estações remotas passivas para a melhor distribuição da
rede óptica.
 Os armários permitem a instalação de splitters modulares (1x32) e filtros
WDM, e podem ser instalados indoor ou outdoor em poste, pedestal ou
parede.

178
Classificação das soluções FTTx
 A classificacão de uma solução FTTx é definida pelo local onde o
terminal óptico de recepção é implementado.
FTTB (Fiber-To-The-Building);
FTTA (Fiber-To-The-Apartment);
FTTH (Fiber-To-The-Home).

179
Solução FTTB (Fiber-To-The-Building)
 A Solução FTTB é uma arquitetura de rede de transmissão óptica, na
qual a rede drop é finalizada na entrada do edifício.
 Em prédios que possuem cabeamento estruturado, a fibra chega na Sala
de Entrada (EF) e através de uma fibra de uso interno segue para a Sala
de Equipamentos (ER), e desta, via backbone metálico ou óptico até as
Salas de Telecomunicações (TR), de onde o sinal segue os usuários
através de um cabeamento estruturado metálico.

180
Solução FTTA (Fiber-To-The-Apartment)
 A Solução FTTA é uma arquitetura de rede de transmissão óptica, na
qual a rede drop adentra o edifício (Comercial ou Residencial) chegando
a uma sala de equipamentos (ER).
 A partir desta, o sinal óptico pode ser dividido, com o uso de splitters
ópticos, e encaminhado individualmente a cada apartamento/escritório.
 Outras alternativas internas podem ser implementadas, mas sempre
cada apartamento será atendimento por uma única e exclusiva fibra
óptica.

181
Solução FTTH (Fiber-To-The-Home)
 Solução FTTH é uma arquitetura de rede de transmissão óptica na qual
a rede drop adentra a residência do assinante, que é servido por uma
fibra exclusiva para este acesso.
 Geralmente, entre a rede drop de descida e a rede interna do
assinante, é utilizado um mini-Dio ou bloqueio óptico (FOB) para realizar
a transição do sinal óptico para o interior da residência.
 Após esta transição, o sinal é disponibilizado, através de uma extensão
ou cordão óptico, para o receptor óptico do assinante.

182
 A ANATEL (Agência Nacional de Telecomunicações), é um órgão
regulador que tem o objetivo de promover o desenvolvimento das
telecomunicações no Brasil, de modo a dotá-lo de infra-estrutura
moderna e eficiente, capaz de oferecer à sociedade serviços
adequados, diversificados e a preços justos, em todo território
nacional.
 A certificação Anatel garante ao consumidor que o produto respeita os
padrões mínimos de qualidade e de segurança, e que as
funcionalidades técnicas são regulamentadas, ou seja, estão de acordo
com as normas e padrões de qualidade do mercado nacional.
 Os produtos não certificados ou que não estejam em conformidade
com a legislação podem ser lacrados e/ou recolhidos, ficando o
fabricante, fornecedor ou cliente, sujeitos a advertências e multas.

183
Capítulo 7
Instalações de
Redes Ópticas

184
 Durante as atividades de instalação, a segurança da equipe de trabalho é
de extrema importância e cada atividade possui riscos característicos que
determinam os equipamentos de proteção a serem utilizados, EPIs e
EPCs.
 Devemos cumprir as conformidades das Normas Regulamentadoras.
 NR-06 – Equipamentos de proteção individual;
 NR-10 – Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade;
 NR-33 – Segurança e Saúde nos Trabalhos em Espaços Confinados.
Segurança do Trabalho
Instalações de Redes Ópticas

185
 Antes de desenrolar as bobinas verificar visualmente e com
equipamentos (OTDR, Power Meter) sua continuidade.
 As bobinas devem ser descarregadas e desenroladas segundo as
recomendações do fabricante.
 Na bobina devem permanecer duas pessoas, uma para controlar o
desenrolamento do cabo e a outra guiando a entrada no duto ou na
polia de guia, sem empurrar o cabo.
 Os cabos ópticos deverão ser tracionados em cabos-guia, camisas de
puxamento e destorcedores, com monitoração de dinamômetro,
evitando excesso de carga de tração.
 A força de tração aplicada aos cabos deverá obedecer às
recomendações do fabricante.
Cuidados com cabos ópticos

186
 A camisa de puxamento deve ser fixada diretamente na capa externa do
cabo. Também podemos confeccionar uma alça de tração diretamente
no cabo, utilizando os elementos de tração, fibras pultrudadas ou fibras
de aramida.
 As extremidades dos cabos ópticos devem ser protegidas para não haver
penetração de ar e/ ou umidade.
 O raio de curvatura mínimo durante a instalação é de 40 vezes o
diâmetro do cabo e 20 vezes, na ocasião da acomodação.
 Os cabos ópticos não devem ser estrangulados, torcidos, prensados, ou
pisados.
 Depois de instalado o cabo não deve ser deixado sob qualquer tração
exceto aquela devido ao próprio peso.

187
 Durante a instalação o cabo não deverá sofrer solavancos.
 Cada lançamento do cabo óptico não deverá exceder a especificação da
tecnologia que irá suportar.
 O lançamento do cabo óptico fora da bobina deverá ser disposto em
forma de 8, considerando-se o raio de curvatura do cabo.

188
 Todos os cabos ópticos deverão ser identificados com materiais
resistentes ao lançamento, para poderem ser reconhecidos e instalados
em seus respectivos pontos.
 Não utilizar produtos químicos como vaselina, sabão, detergentes, etc.,
para facilitar o lançamento dos cabos ópticos no interior dos eletrodutos,
pois esses produtos podem deteriorar a capa de proteção dos cabos,
reduzindo-lhes a vida útil. Para isso existem as normas com as taxas de
ocupação das infra-estruturas.
 O ideal é que a infraestrutura esteja dimensionada adequadamente para
não haver necessidade de utilizar produtos químicos ou, então, provocar
tracionamentos excessivos aos cabos ópticos.

189
 Evite reutilizar cabos ópticos de outras instalações.
 Os cabos ópticos não devem ser lançados em infraestruturas que
apresentem arestas vivas ou rebarbas que possam provocar-lhes danos.
 A temperatura máxima de operação permitida ao cabo é de 60ºC.
 Para operação em temperaturas superiores, existem cabos especiais.
 Evite instalar os cabos ópticos na mesma infra-estrutura com cabos de
energia e/ ou aterramento, tendo em vista a proteção mecânica dos
mesmos.
 Os cabos ópticos devem ser decapados somente o necessário, isto é,
somente nos pontos de terminação e de emenda.

190
 Nas caixas de passagem, prever pelo menos uma volta de cabo óptico
contornando as laterais da caixa de passagem, para ser utilizado como
folga estratégica para uma eventual manutenção do cabo óptico. Esta
folga de cabo deve ser devidamente fixada em barras laterais de fixação
(Perfilado) com abraçadeiras plásticas ajustáveis, sem contudo
prejudicar a geometria do cabo.
 Nos pontos de emendas, deverão ser deixados, no mínimo, 3 metros de
cabo em cada extremidade, para haver folga suficiente para as emendas
ópticas.
 As folgas dos cabos devem ser acomodadas convenientemente e
mantidas fixas com abraçadeiras plásticas ajustáveis ou com cordões
encerados.
 Desencapar os cabos somente nos pontos terminação e emendas.

191
 Alguns cabos ópticos de uso interno podem ser utilizados externamente,
de acordo com o fabricante, como por exemplo, o Fiber Lan indoor/
outdoor.
 Entre as características comuns dos cabos internos, encontramos a
classificação de flamabilidade da capa externa e fabricação tipo “tight”.
 A instalação destes cabos é feita nos caminhos internos constituídos por
eletrocalhas, eletrodutos, leitos, sleeves e slots, devendo ser observadas
as taxas de ocupação e recomendações da norma TIA/EIA569B
conforme, visto no módulo MF-103 do treinamanto FCP Fundamental.
Instalação de cabos internos

192
Na instalação do cabeamento de backbone, é importante observar:
 Ao instalar um backbone de fibra óptica na vertical, a carga de tração é
reduzida começando no topo e passando o cabo para baixo.
 A carga de tração deve ser considerada ao determinar o raio de
curvatura mínimo no topo da via vertical.
 Os cabos do backbone instalado devem ser suportados na parte superior
da via e pelo menos a cada três andares, porém, recomenda-se
sustentar o cabo a cada andar.
 Os mecanismos de suporte e sustentação devem segurar o cabo e nunca
esmagá-lo.

193
Laço de Puxamento
 Para que o cabo possa atender a todos os requisitos para os quais foi
projetado e garantir o funcionamento correto, ele não deve ser puxado
somente pela capa durante a instalação, devendo ser formado um laço
de puxamento com as fibras de aramida.
1- Remover 30cm da capa do cabo.

194
2- Cortar mais 20cm da capa, sem remover do cabo. Afastar a capa
mais ou menos 5cm para separar as fibras ópticas.
3- Cortar as fibras ópticas que sobraram e encostar novamente ao
cabo os 20cm de capa, formando um laço e fixando a base com fita
isolante.

195
4- Faça uma trança espaçada ao redor do cabo e fixe com fita isolante.

196
 A parte mais importante de uma instalação subterrânea é a infra-
estrutura, que são as tubulações, caixas de passagens, etc., pois nela
serão acomodados e fixados os cabos.
Instalação Subterrânea
Dutos PEAD
 Construídos em Polietileno de Alta Densidade, os dutos PEAD
apresentam alta resistência a compressão de até 4 toneladas e maior
flexibilidade. São ideais para lançamento por método de sopro.

197
Infra-Estrutura para Instalação subterrânea
 A instalação da infra-estrutura subterrânea pode ser executada pelo
método destrutivo (MD) ou não destrutivo (MND).
 As instalações de cabos subterrâneos podem ser executadas:
 Manualmente;
 Com auxílio de guinchos de puxamento;
 Por técnica de sopro.
 Antes de iniciar-se o lançamento dos cabos ópticos, é necessário
vistoriar as tubulações e caixas de passagem que fazem parte da rota de
lançamento.
 No lançamento com o auxílio de guinchos mecânicos é necessário a
utilização de dinamômetro, para monitorar a tensão de tracionamento.

198
Método Destrutivo (MD)
 É a maneira convencional de implantação de infra-estrutura, envolvendo
a quebra de pisos e pavimentações.

199
Método Não Destrutivo (MND)
 Através de equipamento específico, um túnel subterrâneo é escavado
sem a destruição do piso ou da pavimentação existente. Durante o
processo de resgate da estrutura de perfuração, com a utilização de
uma camisa de puxamento, um anel destorcedor e um cabeçote
alargador, os dutos PEAD são lançados no túnel.
 Neste processo, a perfuração é assistida por jatos de alta pressão
contendo uma mistura de água e um polímero para promover a
sustentação do túnel formado.

200
Método Não Destrutivo (MND)

201
Recomendações para lançamento subterrâneo
 Em cada caixa de passagem, deve permanecer sempre uma pessoa
para puxar e guiar o cabo para a entrada do outro duto.
 Em lances longos, tal que o lançamento único possa causar tensões
excessivas, é necessário que o lançamento seja feito em partes.
 O cabo puxado deverá estar acomodado formando a figura de um “8”,
para não danificar a fibra pelo estreitamento do raio de curvatura.
 Os cabos não devem permanecer tensionados no interior dos dutos e
nas caixas de passagem. Nos casos onde não houver emendas, devem
ser acomodados nas laterais das caixas de passagem e fixados com
abraçadeiras plásticas.

202
 Em cada caixa de passagem, deve permanecer sempre uma pessoa
para puxar e guiar o cabo para a entrada do outro duto.
 Em lances longos, tal que o lançamento único possa causar tensões
excessivas, é necessário que o lançamento seja feito em partes, isto é,
o cabo deve ser puxado até uma determinada caixa de passagem (sem
trações excessivas) e, em seguida, puxar uma sobra do cabo, suficiente
para o cabo completar o lance.

203
 Nas caixas de passagem onde forem executadas emendas, deve-se
deixar uma folga técnica/ estratégica de pelo menos duas voltas de
cabo de cada extremidade, além das sobras necessárias para a
execução das emendas.
 Os cabos e as caixas de emendas devem ser sempre fixados nos
suportes existentes nas caixas de passagens.
 Nos pontos de emendas, deverão ser deixados, no mínimo, 3 metros de
cabo em cada extremidade, para haver folga suficiente para as
emendas ópticas.
 As folgas dos cabos devem ser acomodadas convenientemente e
mantidas fixas com abraçadeiras plásticas ajustáveis ou com cordões
encerados.
 Desencapar os cabos somente nos pontos de terminação e emendas.

204
Lançamento subterrâneo por sopro
 Utiliza um dispositivo de puxamento que se adapta ao cabo e produz
um bloqueio à passagem do ar. Nesta situação é injetado ar
comprimido para empurrar o dispositivo de puxamento no interior do
duto.
 O ar circulando a grande velocidade exerce pressão sobre toda a
superfície do cabo facilitando seu movimento.
 Ao término do lançamento o cabo repousa no fundo do duto sem
nenhuma tração residual, o que prolonga a sua vida útil.
 Este sistema lança cabos ópticos, com diâmetro variando de 12 a 32
mm, entre as caixas de passagem a uma velocidade de 40 m/min.

205
Lançamento subterrâneo por sopro
 Os cabos para instalação por sopro, como o “blow cable”, são cabos
especiais para serem instalados em dutos vazios e normalmente os
fabricantes trocam o gel por outro material SAP (Super Absorving
Powder), para deixar o cabo mais leve.
 Os dutos para esta aplicação deverão ser do tipo PEAD e para diminuir
o atrito de lançamento é utilizado o Cable Blowing Lubrificant.

206
Lançamento de microcabos
 Trata-se de um cabo de fibras
colocado dentro de um tubo de
cobre e instalado num pequeno
rasgo de 10cm de profundidade,
feito por um equipamento
específico. Pode ser instalado
diretamente no asfalto ou
concreto.

207
Lançamento diretamente enterrado
 Colocado numa vala onde não existe
tubulação, mas podem haver caixas
subterrâneas. Estes cabos possuem
capas com proteção especial, inclusive
contra roedores e são bastante
utilizados nas instalações que
acompanham rodovias e ferrovias.
 Neste tipo de lançamento é muito
importante a sinalização, para evitar
que escavações destruam os cabos
acidentalmente.

208
 As instalações aéreas de cabos
ópticos podem ser do tipo
espinada ou auto-sustentada.
 Cada tipo de instalação exige
técnica e cuidados especiais
para serem convenientemente
instalados adequadamente.
 Antes de iniciar-se o lançamento
do cabo, faz-se necessário
vistoriar a rota e os postes por
onde ele será lançado.
Instalação Aérea

209
 Os postes devem estar em
condições de receber o
cabeamento.
 As condições do terreno onde o
cabo será lançado devem ser
verificadas, considerando-se os
obstáculos que dificultem o
lançamento.
 Verificar os pontos críticos onde
possivelmente serão
encontradas dificuldades no
momento do lançamento.
Instalação Aérea

210
Ferragens para redes ópticas
 Para a instalação de uma rede óptica é primordial que os cabos sejam
instalados convenientemente e fixados com os acessórios adequados.
 Esses acessórios são comumente denominados de ferragens de
fixação, cujos tipos se diferenciam para cada tipo de cabo óptico
empregado.
 Basicamente, essas ferragens subdividem-se em dois grupos:
 Ferragens para cabos espinados
 Ferragens para cabos auto-sustentados
Instalação Aérea

211
Cabos Espinados
 Os cabos desprovidos de elemento de sustentação devem ser espinados
em cabos mensageiros.
 O cabo mensageiro é constituído de uma cordoalha de aço para a
sustentação e tem a função de proporcionar sustentação ao cabo óptico
Instalação Aérea

212
Cabos Espinados
 O cabo mensageiro é fixado aos postes por ferragens e equipamentos
que compreendem:
 Dispositivos de segurança
 Ferramentas manuais
 Escadas
 Guia de cabo aéreo
 Corda de náilon ou sisal
 Guincho e carreta para bobina
 Camisa de puxamento com olhal
 Anel destorcedor
 Catraca ou talha
 Dinamômetro
 Máquina de espinar
Instalação Aérea

213
Instalação Aérea
Cabos Espinados

214
Isoladores e Roldanas
 São suportes constituídos de material cerâmico (isolante), que isola o
cabo mensageiro e proporciona sua fixação.
Instalação Aérea

215
Cintas – BAP
 São braçadeiras metálicas que prendem os isoladores e as ferragens
aos postes.
 Chamadas de Braçadeiras Ajustáveis para Poste (BAP), utilizadas
em postes de seção circular ou duplo “T”.
Instalação Aérea

216
Conjunto de Ferragens
01 - Braçadeira circular
02 - Conjunto isolador roldana
03 - Conjunto isolador roldana para BAP
04 - Braçadeira ajustável BAP 1, 2 e 3
05 - Conjunto isolador de tensão
06 - Armação PresBow
07 - Braçadeira tipo BCP
08 - Braçadeira tipo BCSR
09 - Braçadeira tipo BPT
10 - Braçadeira tipo BPT-4
11 - Chapa de transposição
12 - Braçadeira tipo BRSR
13 - Suporte para transposição
14 - Bracinho tipo C – mão francesa
Instalação Aérea

217
Cabos auto-sustentados
 Esse processo é utilizado em cabos que possuem elementos de
sustentação próprios e podem ser instalados diretamente nos postes,
sem a necessidade de outros elementos de sustentação, além das
ferragens de fixação.
 Nesse tipo de instalação, é possível fixar o cabo ao poste por meio da
alça pré-formada e/ ou do grampo de suspensão. A fixação por
suspensão é utilizada nos casos em que o trecho é praticamente reto,
com desvios de rota inferiores a 20º, horizontal ou verticalmente.
Instalação Aérea

218
Conjunto de Suspensão
 Para instalar o conjunto de suspensão, fixe a abraçadeira ao poste com
o suporte e o parafuso, e prenda o grampo de suspensão.
 Retire a parte superior do grampo e insira o cabo em seu interior,
fechando o grampo pela parte superior.
 Enquanto o cabo não for devidamente lançado, deve-se deixar a parte
superior do grampo afrouxada, para permitir o puxamento.
 Ao final da instalação, fixe os cabos nos grampos de suspensão.
Instalação Aérea

219
Alças Pré-formadas
 São peças compostas de material metálico que prendem os cabos
mensageiros aos isoladores.
 As alças pré- formadas são utilizadas em situações de encabeçamento,
terminação e desvios de rota com ângulos superiores à 20º.
Instalação Aérea

220
Puxamento com Catraca/ Talha
 Os cabos devem ser puxados com os duplicadores de esforço, as
catracas ou as talhas manuais, devidamente monitorados com um
dinamômetro.
Instalação Aérea

221
 As caixas de emenda são destinadas às emendas de cabos ópticos
aéreos auto sustentados, espinados em cordoalha ou diretamente
enterrados.
 As caixas de emenda são utilizadas geralmente como:
 Acessórios de transição entre o cabo alimentador e drop;
 Derivação de cabos ópticos para desmembramento de rotas;
 Para armazenamento de reserva técnica de fibras ópticas.
Caixas de emendas

222
A montagem da caixa de emenda, deverá seguir os seguintes passos:
1- A caixa deverá ser aberta expondo as bandejas de emenda.
Caixas de emendas

223
2- Na base da caixa os cabos deverão ser passados pelas entradas
escolhidas e fixados adequadamente.
3- Os cabos devem ser abertos, e os tubos loose acondicionados nas
bandejas. As fibras deverão ser separadas e organizadas para
executar a emenda.
Caixas de emendas

224
4- Nas bandejas de emenda verificar o comprimento das fibras,
considerando o ponto de saída do tubo loose e a posição para
realizar a fusão, mantendo no mínimo duas voltas para reserva
técnica.
5- Realizar a fusão e acomodar o protetor de emenda na posição
adequada.
6- Repetir as operações até que todas as fibras sejam emendadas.
7- Fechar a caixa de emenda e realizar a vedação da entrada dos
cabos.
8- Fixar a caixa adequadamente ao poste.
Caixas de emendas

225
1- Após fixado o DIO no Rack,
monte o suporte lateral de
fixação de cabos pelo lado
esquerdo ou direito.
Montagem do DIO
2- Prepare a extremidade do cabo
e limpe adequadamente as
unidades básicas. Corte 250 mm
do elemento central do cabo a
partir da capa.
A montagem do DIO deve seguir os seguintes passos:

226
3- Identifique os tubos loose e
proteja as unidades básicas
com corrugado flexível.
Montagem do DIO
4- Retire a tampa traseira do DIO e
introduza as unidades básicas
pela abertura lateral, passando o
elemento central pela presilha
de ancoragem.

227
5- Posicione o tubo corrugado
sobre a capa do cabo e fixe-o no
suporte com braçadeiras.
Montagem do DIO
6- Fixe o elemento central do cabo
na presilha lateral e corte o
excesso.

228
7- Fixe o cabo no rack,
respeitando o raio de curvatura.
Montagem do DIO
8- Abra a bandeja deslizante e
passe as unidades básicas para
a parte frontal e acomode os
tubos na entrada da bandeja.

229
9- Acomode as unidades básicas na
parte inferior dos acomodadores,
até a entrada na bandeja de
emenda. É necessário deixar o
cabo no interior do DIO esticado.
Montagem do DIO
10- Cada bandeja permite até 12
fibras, com 4 acessos laterais
para entrada de cabos ou
cordões ópticos.

230
 As emendas surgem da necessidade de se dar continuidade a um lance
de cabo óptico que esteja sendo instalado, unindo esse cabo a uma
extensão óptica dotada de um conector, ou de se converter um tipo de
cabo (loose) para outro tipo de cabo (tight) ou ainda para a conexão de
um equipamento de teste, etc.
 Quanto às terminações ópticas, elas ainda são constituídas de
conectores ópticos que realizam a conexão do cabo óptico ao terminal
do equipamento.
 Para cada tipo de emenda existe um tipo de processo de preparo de
fibra, que exigem cuidados especiais para sua realização.
Emendas ópticas

231
Procedimento para emenda óptica
1- Decapar o cabo – o primeiro passo para a emenda é decapar o cabo e
remover a fibra de aramida, sendo que cada tipo de cabo, possui um
processo e uma ferramenta de decapagem de acordo com a sua
proteção.
2- Remover o tubo loose – para os cabos loose, deve ser removido o tubo
e executada a limpeza de todo o gel.
Emendas ópticas

232
3- Decapagem da fibra – após efetuar a limpeza da fibra, deve-se
remover o acrilato com o uso do decapador.
4- Limpeza da fibra – a limpeza deve ser executada com álcool
isopropílico e gaze ou lenço de papel, sempre no sentido para fora da
fibra.
Emendas ópticas

233
5- Clivagem da fibra – o processo de clivagem é o corte da fibra em 90º,
com o uso do clivador. Após o processo de clivagem, a fibra não deverá
mais ser limpa.
6- Emenda da fibra – A emenda poderá ser executada por processo
mecânico ou por fusão.
Emendas ópticas

234
Emenda da fibra por processo mecânico
 A emenda mecânica é feita por alinhadores de precisão, onde as
fibras ópticas são introduzidas em ranhuras que alinham as fibras.
 A emenda possui um gel casador para melhorar o índice de refração
entre as duas fibras.
 A aproximação e ajuste da fibra é feita com o monitoramento do
power meter ou OTDR, e são travadas no ponto de menor atenuação.
 Esse processo de emenda é bastante utilizado em situações de
emergência e de caráter provisório.
Emendas ópticas

235
Emenda da fibra por fusão
 Esse processo caracteriza-se por “fundir” as extremidades das fibras
ópticas com o uso da máquina de fusão.
 É o processo mais utilizado e com o menor nível de atenuação.
 As fibras devem ser limpas e clivadas antes de serem inseridas no V-
Groove. O V-Groove irá alinhar as fibras de forma que as faces
cortadas delas fiquem paralelas entre si.
Emendas ópticas

236
 Após isso, as fibras são aproximadas pelo V-Groove, até a distância de
aproximadamente 01μm entre elas e são inspecionadas e fundidas.
 O modo de operação da máquina de fusão é diferente entre os vários
modelos existentes.
Emendas ópticas

237
Capítulo 8
Projeto de
Sistemas Ópticos

238
 O eficiente planejamento e projeto de uma rede óptica de alta
capacidade, envolvem a otimização de um grande número de
parâmetros associados não apenas ao meio de transmissão, mas
também ao transmissor, receptor e ao amplificador/atenuador óptico
quando necessário.
 Em particular, nos sistemas WDM, a degradação da relação sinal-ruído
e os efeitos não-lineares em fibra devem ser criteriosamente avaliados.
 Atualmente, temos ferramentas computacionais que são
extensivamente usadas para modelar o comportamento de redes locais
(LAN) e de longa distância (WAN) implementadas com a tecnologia
óptica.
Sistemas Ópticos de Comunicação
Projeto de Sistemas Ópticos

239
 São os equipamentos de transmissão e recepção incluindo as técnicas e
dispositivos de compensação de distorções.
 Estes dispositivos devem apresentar tamanho reduzido, facilidade de
acoplamento e altíssima confiabilidade.
Dispositivos e equipamentos para sistemas e
sub-sistemas ópticos

240
 O transmissor óptico é composto por um dispositivo emissor de luz e
pelo circuito driver associado.
 Os sistemas atuais de transmissão funcionam pela emissão de uma
portadora luminosa, modulada diretamente em intensidade, podendo ser
digital ou analógica.
 O dispositivo emissor de luz (ILD, LED ou VCSEL) é o elemento ativo
básico do sistema, responsável pela tarefa de conversão eletro-óptica
dos sinais.
Transmissor Óptico

241
 O receptor óptico é composto por um dispositivo fotodetector e um
estágio eletrônico de amplificação e filtragem.
 O estágio eletrônico associado ao fotodetector, tem a função de filtrar
e amplificar o sinal elétrico convertido.
Receptores Ópticos

242
Detectores Ópticos
 Os fotodetectores, comumente associados à tecnologia de
transmissão por fibras ópticas, são os fotodiodos PIN (Positive
Intrinsic Negative) e os fotodiodos de avalanche APD.
 Fotodiodos PIN trabalham de maneira similar, aos LEDs, mas de
modo reverso, isto é, a luz é absorvida e os fótons são convertidos
em elétrons.
 Os APDs são similares aos PINs, mas fornecem ganho através de um
processo de amplificação, no qual um fóton agindo no dispositivo
libera muitos elétrons.
Receptores Ópticos

243
Responsividade
 A Responsividade de um fotodetector é a relação entre os sinais de
saída e entrada do fotodetector, indicando a sua eficiência.
 A Responsividade de quase todos os fotodetectores dependem do
comprimento de onda e pode ser entendida como sendo a relação de
resposta do detector com o aumento do comprimento de onda.
Receptores Ópticos
Responsividade

244
Sensitividade
 A qualidade do receptor óptico é medida pela sua sensitividade, a
qual especifica a potência luminosa mínima necessária para
determinado desempenho em termos da relação sinal ruído (SNR) ou
da taxa de erros de transmissão (BER)
 A Sensitividade é a quantidade mínima de potência óptica necessária
para identificação confiável do sinal.
Receptores Ópticos

245
 Amplificadores opto-elétricos são dispositivos utilizados para
amplificar um sinal fraco e distorcido, com o objetivo de regenerar o
sinal.
 A amplificação é feita através de um repetidor elétrico, que converte
o sinal óptico em um sinal elétrico por meio de um fotodiodo.
 O sinal elétrico é amplificado e convertido de volta em sinal óptico.
Amplificadores ópticos opto-elétricos

246
EDFA Erbium-Doped Fiber Amplifier
 É um tipo de amplificador óptico a base de érbio. O érbio quando
excitado emite luz.
 Um sinal fraco entra no EDFA, onde é injetado luz (980 nm ou 1480
nm), usando um laser. Esta injeção estimula os átomos de érbio a
soltar sua energia armazenada na forma de luz (1550 nm).
 Como este processo continua através da fibra dopada de érbio o sinal
aumenta fortemente, porém as emissões espontâneas no EDFA
também adicionam ruído ao sinal.
Amplificadores Ópticos

247
EDFA Erbium-Doped Fiber Amplifier
 Os parâmetros para o desempenho dos amplificadores ópticos são o
ganho plano e a relação entre o nível de ruído e a potência de saída.
 Os EDFAs são capazes de ganhos acima de 30 dB, e potência de saída
de acima de 17 dB.
 O amplificador EDFA possui baixo ruído e ganho plano, que amplifica
os sinais uniformemente, por isso, o sinal de entrada também deve
possuir um baixo ruído.
Amplificadores Ópticos

248
É um componente do sistema DWDM que
fornece a funcionalidade de interconexão
entre portas de entrada e portas de saída,
cada um operando um feixe de sinais
multiplexados garantindo o controle da
flexibilidade de banda passante.
Optical Cross Connect OXC

249
 É o método de distribuição dos sinais em sistemas CATV e serviços
locais de telecomunicação, sendo utilizadas as plataformas em
topologia estrela, barramento e anel.
Arquiteturas de Sistemas Ópticos
de Comunicação

250
 As redes comumente utilizam conversores de mídia e mini-GBICs para
compatibilizar as tecnologias de redes ópticas.
 Os Mini-GBIC são dispositivos hot-swap que seguem o padrão da
indústria e que podem ser plugados a um slot Gigabit Ethernet,
conectando-os à redes baseadas em fibra óptica.
 Apresentam alta performance para aplicações em comunicação de
dados em Gigabit, que seguem o padrão SFP (Small Form Factor
Pluggable) de 3,3V em velocidades de 1,25Gbps e conexão de
1000BASE-SX até long-haul (10GBASE ER).
Tecnologias Ópticas para aplicação em
LAN, MAN e WAN

251
Range Dinâmico do Receptor
 O equipamento transmissor deve ter potência para superar as perdas
existentes no enlace de forma que o sinal possa ser reconhecido pelo
receptor.
 As perdas do enlace óptico compreendem a atenuação da fibra óptica,
as perdas nas emendas e as perdas nos conectores.
 O receptor opera em um range dinâmico que define a mínima
potência reconhecida e a potência de saturação do receptor.
Projeto de comunicação Óptica Monomodo

252
Orçamento de Potência Óptica (Optical Power Budget)
 É a diferença entre a potência do sinal transmitido e as perdas
produzidas pelos vários mecanismos que introduzem a atenuação no
enlace.
 Este cálculo representa o máximo e o mínimo de perda aceitável para as
combinações de componentes aplicados, e tem por objetivo verificar se
o enlace que está sendo projetado apresenta condições de dar suporte
ao conjunto transmissor/receptor.
 Os cálculos do orçamento de potência óptica, são a base para os testes
do enlace óptico.

253
 As emendas de fibras ópticas, sejam elas mecânicas ou por fusão, não
podem exceder o valor máximo de atenuação de 0,3 dB de acordo com
as normas EIA/TIA-455-59 ou EIA/TIA-455-34.
 Recomenda-se que sejam utilizadas, emendas por fusão, que
proporcionam menor atenuação.

254
 Os pares de conectores ópticos não poderão apresentar
atenuações superiores a 0,75dB Conforme a norma EIA/TIA-455-34.
 Os valores das perdas são dados pela Norma EIA/TIA 568-B.1.

255
 Além dos resultados de perda de inserção medidos, deve ser
fornecidos o comprimento de cada fibra e o valor esperado de perda
de inserção, que deve ser calculado pela fórmula E3 do Anexo E da
ANSI/TIA/EIA-568B.1:
AtenLINK = AtenCABO + AtenCONECTOR + AtenEMENDAS
Aten CABO é a atenuação (dB/km) multiplicada pelo comprimento do
cabo
Aten CONECTOR número de pares de conectores multiplicado por 0,75dB
Aten EMENDAS número de emendas multiplicado por 0,3dB

256
 A perda medida deverá ser dividida pelo comprimento da fibra (km),
para encontrar o valor em dB/km, que deverá ser, no máximo, igual
aos valores das perdas dados pela Norma EIA/TIA 568-B.1, caso
contrário o canal deverá ser recalculado.
 Na prática, o receptor necessita de um valor mínimo de perda para
que funcione corretamente.
 Caso o valor do Power Budget ficar abaixo do range dinâmico do
receptor, deverá ser introduzida uma atenuação no enlace projetado
e atenuadores fixos ou variáveis deverão ser instalados nos
conectores.
 Caso o valor do Power Budget ficar acima do range dinâmico do
receptor, o canal deverá ser projetado novamente com fibras mais
eficientes ou com uma quantidade menor de emendas ou
conectores. A distância do enlace influencia diretamente nestes
valores.

257
Capítulo 9
Medições de links
ópticos com
Power meter e
OTDR

258
 Após a instalação de todos os componentes da rede óptica, devemos
executar os testes de certificação do cabeamento para verificar se a
rede está pronta para o uso, e se necessário, executar as correções.
 Portanto, é importante que a rede seja certificada convenientemente
antes de ser ativada.
 Existem as medições realizadas em laboratório e as medições realizadas
em campo.
Certificação e Testes em Fibras Ópticas
Medições de links ópticos - Power Meter e OTDR

259
 Todas as fibras ópticas são verificadas em fábrica, para averiguar se
estão em conformidade com os requisitos de norma.
 São analisados parâmetros como:
Dispersão cromática;
Largura de banda;
Comprimento de onda de corte;
Diâmetro do campo modal;
Características geométricas;
Atenuação espectral.
Medições realizadas em laboratório

260
 Cuidado, nunca olhe diretamente para a extremidade de um cabo de
fibra óptica que esteja conectado em um dispositivo ativo na outra
extremidade, pois as fontes de luz por LED ou LASER, geralmente
operam em infravermelho e podem prejudicar a visão.
 Em campo devem ser realizados os testes de continuidade e testes de
atenuação.
Medições realizadas em campo

261
Testes de Continuidade
 Os testes de continuidade verificam se a luz passará de uma
extremidade para outra do enlace.
 O teste de continuidade poder ser realizado utilizando uma fonte
luminosa, uma lanterna por exemplo, em uma das extremidades e
observar a luminosidade na extremidade oposta.

262
Testes de Continuidade
 O ideal é que o teste de continuidade seja realizado com um
dispositivo chamado de Visual Fault Locator (VLF).
 O VLF é constituído de uma fonte luminosa, normalmente laser, na cor
vermelha, operando de forma contínua ou intermitente.
 A maioria dos VLFs possuem outras funções agregadas, como por
exemplo, o comprimento do lance.

263
Testes de Atenuação
 O teste de atenuação mede a perda de potência que o sinal luminoso
sofreu ao percorrer o canal óptico.
 A atenuação máxima do enlace depende da aplicação (Ethernet, ATM,
etc...) e está relacionada a taxa de erros BER.
 A atenuação aumenta se a fibra for acomodada com raios de curvatura
inadequados, possuir emendas mal feitas, utilizar conectores de baixa
qualidade ou a fibra sofrer danos durante a instalação e puxamento.
 As medições efetuadas, devem atender o Power Budget calculado no
projeto, e são reconhecidos por norma os testes de atenuação absoluta
e os testes analíticos

264
Testes de Atenuação Absoluta
 Compreendem as medidas de atenuação dos links ópticos em 850nm
e 1.300nm para fibras multimodo e em 1.310nm e 1.550 nm para
fibras monomodo.
 O objetivo é determinar a potência óptica perdida no enlace, por
meio dos testes executados com o Power Meter.
Referência para Calibragem
 Os níveis de potência óptica são medidos em dBm, que é a medida
de potência em relação a 1 miliWatt, onde 0dBm é igual a 1mW da
potência. Os níveis de potência dBm de aplicações locais LANs são
sempre negativos (-1,5 dBm), pois seus níveis de potência são mais
baixos que 1mW.
 Os equipamentos de testes de atenuação absoluta, devem ser
calibrados a 1mW de potência (0dBm).

265
Power Meter
 O Power Meter é composto por dois equipamentos, sendo uma fonte
luminosa e um medidor de potência luminosa em dBm.
 O Power Meter é o instrumento utilizado para medir a Perda de Inserção
nas fibras ópticas multimodo, que devem ser testadas em 850 nm e
1.300 nm de acordo com ANSI/EIA/TIA-526-14A.

266
Medindo a Perda de Inserção
1- Primeiramente é necessário calibrar o Power Meter com o cordão de
teste, fornecido junto ao equipamento. Para isto deve-se inserir o
cordão de teste entre a fonte de luz e o medidor de potência, para
medir a potência de referência.
Preferência

267
2- Inserir o segundo jumper de teste, fornecido com o equipamento, para
medir a potência que deverá ser no máximo 0,75db acima da
potência de referência.
Pmedido – Preferência <= 0,75db

268
3- Incluir a fibra e medir a perda do lance. O valor medido deverá ser
subtraído do valor da potência de referência, e o resultado é a
atenuação do enlace em dB.
AtenuaçãoEnlace = Pmedido – Preferência

269
 Os testes analíticos são executados por equipamentos denominados
reflectômetros ópticos no domínio do tempo (OTDR) cujo funcionamento
se baseia na emissão de pulsos de luz de curta duração.
Testes Analíticos

270
 Ao manusear o OTDR, deve-se atentar para os seguintes cuidados:
 Evite olhar diretamente para o feixe laser, este é invisível e pode
provocar danos irreparáveis na retina do olho humano.
 Não insira ou retire o conector óptico da unidade de medida durante
o procedimento de teste uma vez que o diodo laser está em estado
de emissão de luz.
 Não utilize o OTDR quando existem outros feixes de luz propagando-
se na fibra.
 Apenas um dos extremos do cabo de fibra óptica necessita ser ligado
ao OTDR, permanecendo a outra extremidade livre.
Testes Analíticos

271
Detalhamento do OTDR
 O OTDR é um radar óptico que opera por injeção periódica de estreitos
impulsos ópticos laser num dos extremos da fibra óptica com
comprimentos de onda em 850, 1.300, 1.310, 1.330 e 1.550 nm.
Testes Analíticos

272
 As propriedades do cabo óptico são determinadas pela análise das
características temporais e da intensidade da onda de luz retro-refletida.
 O sinal refletido fornece informações a respeito do estado do enlace óptico
e indica o comprimento pela medida do tempo de propagação do pulso.
 O OTDR proporciona uma curva que relaciona a atenuação e o
comprimento do enlace óptico.
 O OTDR executa os seguintes testes:
 Atenuação
 Comprimento de onda
 Perda do cabo
 Perda total
 Perda de retorno
 Perda de emenda
Testes Analíticos

273
Testes Analíticos

274
Análise dos resultados
 Os resultados apresentados na tela do OTDR, apresentam uma
indicação para cada tipo de ocorrência no enlace óptico.
 Perda de potência (degrau) - Causado por curvaturas acentuadas
ou danos no cabo.
Testes Analíticos

275
 Atenuação alta em uma parte do cabo - Uma parte da curva
apresenta inclinação maior do que o restante, causada por curvatura
excessiva num grande fragmento da fibra.
 Conexões e emendas - percebidas nas curvas como degraus.
 Sem uniformidade - A curva se apresenta totalmente irregular como
uma “escada”.
Testes Analíticos

276
Detalhes de medição do OTDR
 Em pequenos lances medidos com o OTDR, encontramos uma região
chamada de zona morta, onde a energia dos sinais refletidos satura o
receptor óptico. Neste caso, quando o OTDR converte o tempo em
distância, a medida não será precisa.
Testes Analíticos

277
 Uma maneira para evitar os efeitos da zona morta em pequenos trechos
de fibra é a utilização da fibra de lançamento (launch fiber), que
consiste numa bobina com no mínimo 500m de fibra, com as mesmas
características da extremidade conectorizada.
 A fibra de lançamento é conectada ao OTDR e a outra extremidade,
pode ser conectada a um DIO (por exemplo), melhorando a precisão da
medição.
Testes Analíticos

278
Testes Analíticos

279
 Os acessórios ópticos devem conter uma identificação, de acordo com as
características de cada um.
 Nas caixas de passagem ou de emendas ópticas deverá existir a
identificação da caixa, da rota e do cabo óptico, e nos DIOs deve existir
uma identificação frontal com o destino de cada porta óptica.
 Nas extensões, cordões ópticos e terminações ópticas, deve constar a
identificação de transmissão (TX) ou recepção (RX) para cada fibra
óptica.
 O link óptico permanente deverá ser sempre montado em cross-connect.
Identificação do sistema óptico

280
Capítulo 10
Exercício de
Fixação

281
 O ambiente proposto é uma rede Campus (CAN) com a seguinte
distribuição:
01 prédio administrativo de seis andares;
01 galpão de fábrica;
01 depósito;
01 portaria.
 Todos os prédios devem ser interligados por fibra óptica, e os cabos
serão fornecidos em bobinas com no máximo 1.000m.
 O Backbone do prédio administrativo deve ser projetado para suportar
10Gbps, e a interligação entre os prédios deverá ser a 1Gbps.
Descrição do ambiente
Exercício de fixação

282
 A planta externa dispõe da infra-estrutura de encaminhamento pronta,
para implantação da solução aérea ou subterrânea, porém, em ambos
os casos devem ser instaladas as ferragens necessárias para a
acomodação dos cabos e caixas de emenda.
 As caixas subterrâneas estão sujeitas a alagamento parcial, e são
interligadas por quatro eletrodutos de 4”.
 O Backbone interno é composto por um shaft alinhado do lado direito,
exclusivo para os cabos de telecomunicações, e já possui as barras de
fixação instaladas para a amarração com velcro, e a estrutura de rack
já está instalada nas salas de telecomunicação (sem DIO).
 No 5º andar do prédio administrativo, existe uma sala de controle dos
sistemas da fábrica, que deve ser interligada direto a fábrica através
de um cabo de fibra óptica monomodo, com no mínimo 10 fibras e
suporte para 10Gbps.
 A ER está localizada no 6º andar do prédio administrativo.

283

284
 Para o projeto, é importante rever os capítulos anteriores da apostila de
“Fibras Ópticas e suas Aplicações”, e relembrar também alguns
conceitos básicos de cabeamento estruturado.
Premissas para o projeto

285
 Segundo a norma EIA/TIA 568B.1, são reconhecidas as seguintes
perdas para conectores e emendas:

286
 Para realizar o projeto é importante sempre consultar os catálogos do
fabricante da solução.
 O lance de cabo óptico depende da tecnologia e tipo de fibra.

287
Conforme as informações apresentadas, executar as seguintes tarefas:
 Definir a forma de distribuição do sistema de cabeamento de backbone
externo e interno;
 Executar o cálculo do power budget para os enlaces ópticos;
 Montar a lista de material;
 Detalhar os cuidados e métodos de instalação, e os equipamentos de
teste e valores de medição;
 Definir os equipamentos ativos básicos para a implementação do
sistema óptico. Para a interligação dos prédios, considerar que serão
utilizados somente conversores de mídia óptico-metálico.
Exercício proposto

288
Exercício proposto POWER BUDGET

289
Obrigado!
FIBRAS ÓPTICAS
E SUAS APLICAÇÕES

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