AULA 4

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REDES II – LONGA DISTÂNCIA E 
DE ALTO DESEMPENHO 
AULA 4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Gian Carlo Brustolin 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
Nesta aula, apresentaremos os principais sinais elétricos que iluminam as 
fibras e examinaremos sistemas WDMs de multiplexação óptica, abordando 
seus elementos construtivos, tipos, arquiteturas e características de uso. 
Estudaremos redes de acesso óptico de alta velocidade. Ao término desta aula, 
conheceremos os fundamentos de projetos de redes ópticas, bem como teremos 
construído a base de conhecimento para a realização de escolhas entre soluções 
de interconexão de longa distância. 
Estudamos, nas aulas anteriores, conceitos importantes para o cálculo e 
projeto de enlaces, sem os quais a compreensão dos temas que seguem não 
será possível. Dessa forma, revise esses conhecimentos antes de iniciar a leitura 
desta aula. 
TEMA 1 – SINAIS ELÉTRICOS PARA REDES ÓPTICAS 
Redes ópticas de transmissão de alta capacidade para longas distâncias 
são, como já vimos, sistemas complexos do ponto de vista da eletrônica para 
transdução eletro-óptica e da física construtiva envolvida. Os sinais elétricos a 
serem convertidos em luz não estão naturalmente livres de exigências de 
desempenho e padronização para que transitem nessas redes. Enfrentaremos, 
a seguir, o estudo de alguns sinais elétricos frequentes que utilizam, como 
clientes, as redes ópticas de transmissão. 
1.1 SDH 
Como comentamos, as redes ópticas de transmissão inicialmente foram 
soluções técnicas para suprir à necessidade de um meio de comunicação de alta 
capacidade para as operadoras de telecomunicações. Nesta fase inicial, os 
dados estavam hierarquizados em protocolos SDH ou SONET, os quais 
permanecem ainda em uso na maioria das operadoras. 
As interfaces entre a rede óptica e o protocolo SDH, segundo Ramaswami 
(2010), podem ser classificadas em cinco categorias, a saber: 
• Fibras para uso interno à LAN, atendendo a distâncias de até 2 km; 
• Short haul, para distâncias de até 15 km com λ = 1310 nm, ou 40 km, se 
λ = 1550 nm; 
 
 
3 
• Long haul, atendendo a distâncias de até 40 km (1310 nm) ou 80 km (1550 
nm); 
• Very long haul, atendendo a distâncias de até 60 km (1310 nm) ou 120 
km (1550 nm); 
• Ultra long haul, atendendo a distâncias superiores. 
Essas categorias apresentam entre si diferenças na escolha do material 
construtivo da fibra e da fonte óptica. Tais escolhas definem parâmetros de 
atenuação e dispersão máxima aceitáveis para o enlace e, por consequência, a 
distância máxima atingível pelo enlace. É importante relembrar que a atenuação 
do enlace depende também das perdas por inserção, originadas em conexões e 
conectorizações. Dessa forma, por serem potenciais ofensores à máxima 
distância possível, as perdas por inserção deverão se manter dentro de 
parâmetros máximos de projeto. Como exemplo, são aceitáveis perdas de 3,5 
dB/km em LANs e de apenas 0,3 dB/km em long halls. 
O processo de multiplexação SDH e sua hierarquia foram abordados na 
aula anterior. Os equipamentos que realizam o processo de multiplexação de 
tributários são ditos Mux SDH e possuem a capacidade de adicionar ou extrair 
tributários de todas as hierarquias componentes do feixe. 
A topologia escolhida para a rede definirá as facilidades de gerenciamento 
necessárias aos Mux SDH envolvidos. Redes em anel têm necessidades de 
gerenciamento diferentes de redes ponto a ponto ou lineares. Raras são as 
implementações, entretanto, para redes SDH de longa distância que não 
contemplem redundância em anel, como ilustrado a seguir. Arquiteturas sem 
redundância em anel estão restritas às redes legadas ou para certas aplicações 
de short haul. 
 
 
 
4 
Figura 1 – Equipamentos SDH em arquitetura anel 
 
Inicialmente, os equipamentos SDH gerenciavam a transdução óptica 
como parte de sua eletrônica. Assim, um SDH operando em anel óptico possuirá 
duas placas ópticas, normalmente chamadas placa óptica S (sul) e placa óptica 
N (norte). O anel opera no sentido norte se a placa em operação principal for a 
placa N e vice-versa, veja a representação na figura 2. 
Quando falamos de sentido do anel, não estamos afirmando que um dado 
proveniente do SDH 2 destinado ao SDH 1 necessariamente circulará o anel 
todo (SDH 3, SDH 4, ...) até atingir o SDH 1 pela placa S. De fato, em muitos 
casos, os links ópticos entre os SDHs são providos de mais de uma fibra, 
possibilitando a operação duplex. O sentido do anel identifica, assim, a interface 
principal de operação em dado sentido. As decisões de roteamento são, 
portanto, mais complexas do que se imagina inicialmente. 
Figura 2 – Sentido da arquitetura anel 
 
 
 
5 
Na eventualidade do colapso de um dos links entre SDHs, o 
gerenciamento reverterá as prioridades, de forma a permitir a disponibilidade do 
sistema e a plena comunicação entre os equipamentos. 
Iluminar as fibras com o equipamento de multiplexação não é a melhor 
opção, uma vez que envolverá uma eletrônica complexa e, normalmente, 
desnecessária, em toda estação de retransmissão. Por outro lado, o protocolo 
SDH, com suas hierarquias, inicialmente idealizado para o trânsito de voz, pode 
não ser suficientemente flexível para a transmissão de dados IP. Dessa forma, 
equipamentos que agreguem as funcionalidades de multiplexação e conversão 
eletro-óptica foram gradativamente abandonados, assim, a camada óptica 
independente da elétrica se tornou uma interessante alternativa. 
1.2 OTN 
A rede de transporte óptico (Optical Transport Network, em inglês) foi 
idealizada para dotar a camada física óptica de certas facilidades de 
gerenciamento, de forma a propiciar uma operação independente dessa rede, 
transportando, transparentemente, pacotes IP ou tributários SDH/SONET. 
A padronização da OTN foi encetada pelo ITU (International 
Telecommunication Union) por meio da família de recomendações G709 (ITU, 
2021). Nessa publicação, o ITU estabelece uma canalização de três níveis, 
sendo estes: OTU 1 de 2,666 Gbps, comportando um tributário STM16; OTU 2, 
de 10,709 Gbps e OTU 3, de 43,018 Gbps. 
Como se observa, o desenho da OTN foi imaginado para altas taxas de 
transmissão. Nesse caso, protocolos de correção de erros ganham extrema 
importância, dadas as altas exigências de qualidade em redes ópticas. Dessa 
forma, são implementados algoritmos de correção de erro de alta performance. 
Protocolos típicos para OTNs utilizam 16 bytes de redundância para cada 255 
úteis. 
Do ponto de vista de hierarquia de camadas, a OTN opera dividindo 
claramente a camada eletrônica daquela óptica, como se observa na figura a 
seguir: 
 
 
 
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Figura 3 – Camadas OTN 
 
Crédito: Brustolin, 2021, com base em Ramaswami et al., 2010, p. 391. 
O protocolo da OTN trata os clientes com boa transparência, acrescenta, 
na camada eletrônica, o overhead de controle de erros e de gerenciamento sem 
interferir nos dados dos pacotes (ou tributários). A subcamada OTS controla a 
transmissão óptica, gerenciando a transmissão entre os componentes de rede, 
a exemplo da qualidade das amplificações ópticas em um enlace. Já o controle 
entre os dois multiplexadores ópticos que compõem um enlace será feito pela 
camada OMS. O caminho óptico completo, dito lightpath, está sob controle da 
próxima subcamada, OCh, que gerencia o roteamento fim a fim. 
Esse mesmo controle hierárquico (entre componentes de rede, entre 
multiplexadores e fim a fim) mas, dessa vez, dos enlaces eletrônicos, será feito 
pelas camadas não ópticas descritas no modelo da figura 3. 
1.3 IP 
O protocolo IP se tornou o mais usual em interconexões de rede WAN, 
isso decorre da facilidade de interconexão com as redes LAN, que já operam sob 
tal protocolo. O uso de uma rede óptica como camada física de comunicação 
para esse protocolo não é novidade. Quando esse uso ultrapassou as fronteiras 
das redes locais, os custos envolvidosmotivaram o uso de redes públicas. 
Inicialmente, essas redes eram iluminadas por equipamentos SDHs, e os 
pacotes IP precisam ser remapeados para se acomodarem à rígida hierarquia 
SDH. 
A evolução das redes ópticas tornou esses equipamentos distantes da 
interface óptica, antepondo entre eles um multiplexador de comprimento de onda 
 
 
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WDM. Esse avanço técnico mantem os tributários SDH ou a camada OTN como 
protocolos de enlace. Em aplicações de alta performance, entretanto, já é 
possível conectar redes IP via protocolo Ethernet diretamente na interface WDM. 
A figura a seguir ilustra as possibilidades. 
Figura 4 – IP sobre WDM 
 
As duas primeiras estruturas ilustradas na figura 4 tiram vantagem de 
protocolos de garantia de qualidade de enlace, recuperação de erros e 
gerenciamento, mais evoluídos e seguros que aqueles presentes no último 
modelo, baseado em Ethernet. Naturalmente, o uso dessas outras camadas 
insere certo overhead no sinal, reduzindo a efetiva velocidade de transmissão. 
TEMA 2 – WDM 
A iluminação da fibra óptica para transmissão em alta densidade de dados 
pode ser feita por um equipamento monocromático e com altas taxas de 
transmissão (a exemplo dos STM64), ou com taxas mais baixas, porém, 
multiplexando tributários de hierarquia inferior, no domínio óptico. De forma 
geral, as SMFs se comportam melhor na segunda alternativa, como estudamos 
anteriormente. A atenuação ou o limite do IIS, proveniente dos efeitos não 
lineares, se fazem mais intensos em altas taxas de transmissão do que no 
compartilhamento da fibra por comprimentos de onda diferentes. Isso justifica a 
aplicação crescente dos iluminadores WDM para redes de longa distância e alto 
desempenho. 
2.1 Elementos de Redes WDM 
As redes WDM desenvolveram-se graças à evolução de componentes de 
redes que permitem a transmissão transparente a vários comprimentos de onda. 
Como comentado, pode-se agregar tais elementos em três categorias 
funcionais: OLTs, OADMs e OXCs. 
 
 
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OLTs (Optical Line Terminals) são equipamentos de ponta que recebem 
o sinal de um multiplexador na entrada, e, posteriormente, entregam ao cliente 
na saída. OLTs podem receber também sinais em interface elétrica, a qual 
respeitará o discutido na seção 1.3 desta aula. Um OLT também pode ser usado 
para converter sinais em uma janela óptica, multiplexados ou não, em outra 
janela. Finalmente, cabe ao OLT a inserção dos cabeçalhos para gerenciamento 
e correção de erros, bem como para o controle de BER (bit error rate) do sinal 
cliente. 
OADMs (Optical Add/Drop Multiplexer) são multiplexadores um pouco 
mais simples que permitem a inserção ou retirada de comprimentos de onda 
entre OLTs. A figura abaixo ilustra essa aplicação. Parte do sinal é segregada 
do feixe principal para utilização local, e o feixe principal passa através 
(passthough) do OADM sem sofrer alteração. A seleção dos comprimentos de 
onda a serem extraídos é normalmente fixa, mas existem ROADMs (OADMs 
Reconfiguráveis) que permitem a reconfiguração eventual da rede. 
Naturalmente, certa perda precisará ser aceita, tanto no feixe principal quanto no 
segmento retirado. Essas perdas devem ser consideradas no cálculo da 
atenuação total dos enlaces. 
Figura 5 – OLTs e OADM em um link óptico 
 
Crédito: Brustolin, 2021, elaborado com base em Ramaswami et al., 2010, p. 439. 
OXC (Optical Crossconnects) são as matrizes de comutação das redes 
ópticas. Trata-se de equipamentos bastante robustos, capazes de comutar 
grandes quantidades de comprimentos de onda. Normalmente, possuem 
interfaces ópticas e elétricas multiprotocolo, estabelecendo vários OLTs, os 
quais iluminam diversos enlaces ópticos simultaneamente. 
2.2 Desenho de redes WDM 
Os conjuntos de equipamentos que vimos acima conferem às redes WDM 
grande flexibilidade de comutação e interconexão. Essa flexibilidade, entretanto, 
 
 
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vem acompanhada de certa complexidade de desenho, uma vez que as 
possibilidades de roteamento se tornam elevadas e as consequências para a 
operação de decisões de baixa otimização são críticas. 
A escolha da solução ótima normalmente passa pelo uso de algoritmos 
complexos de busca. Para que se compreenda a dificuldade envolvida, daremos 
um exemplo elementar de uma rede em anel com cinco estações. 
Suponha a rede da figura 6. A estação 1 possui os equipamentos 
terminais OLT e uma matriz de comutação OXC. As demais estações possuem 
OADMs. Os equipamentos, à semelhança das redes SDHs, conectados em anel, 
recebem a nomenclatura Sul/Norte, embora, nesse caso, de múltiplos enlaces, 
não estejam associados a um sentido de priorização de interfaces, como ocorre 
nos anéis SDHs. 
Nos anéis WDM, normalmente está disponível uma profusão de 
comprimentos de onda (dezenas ou centenas). Em nossa rede hipotética, 
entretanto, consideremos que estão disponíveis apenas 3 λs, aos quais 
denominaremos λ1, λ2 e λ3. Também, por facilidade, vamos considerar que os 
enlaces são todos duplex. 
Figura 6 – Rede WDM hipotética com cinco estações em anel 
 
 
 
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Se precisamos realizar adições/extrações em todas as estações, vamos 
iniciar a nossa escolha de roteamento interrompendo λ1 em todas as estações, 
permitindo que λ2 e λ3 passem através delas. 
Figura 7 – Arquitetura com extração de λ1 em todas as estações 
 
Ao assumirmos essa configuração, se um sinal é inserido na Estação 2 
com destino à Estação 5, transitará por λ1 e deverá sofrer conversão eletro-óptica 
no sentido N, em E3 e E4. Por outro lado, no sentido sul, a conversão se dará 
em E1. Como cada conversão eletro-óptica insere atrasos no sinal, considerando 
que temos outros 2 λ, podemos usar então λ2 para extração apenas em E2 e E5. 
Supondo em seguida que precisamos rotear um pacote de E3 para E5, tecendo 
as mesmas considerações, podemos então usar λ3. Estes novos pontos de 
extração podem ser esquematizados como abaixo. 
 
 
 
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Figura 8 – Esquematização das rotas ópticas entre estações 
 
Resolvido o rápido roteamento para esses pacotes, suponha agora que 
temos que rotear o pacote de E4 para E2. Temos alguns caminhos possíveis: 
por λ1, que poderíamos escrever E4-E3-E2; no sentido mais curto, sul; por λ2, E4-
E5-E2; ou por λ3, E4-E3-E5-E2. Ou seja, não há caminho direto entre esses 
pontos, da mesma maneira que não existe conexão de único salto entre E1 e 
E3, ou entre E1 e E4. Poderíamos tentar, então, outra topologia, como descrita 
na figura 9. 
Figura 9 – Topologia alternativa das rotas ópticas entre estações 
 
Esta nova topologia resolve o problema dos saltos em relação a E1, mas 
eles ressurgem no caminho entre E2 e E4, entre E5 e E2 e entre E3 e E5. Qual 
seria então a topologia ideal? Naturalmente, essa decisão pode ser 
determinística ou estocástica. A decisão determinística levará em conta a 
 
 
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minimização dos saltos não unitários entre estações, ao passo que a estocástica 
levará em conta a estatística de tráfego entre elas. A escolha das estações de 
extração de determinado λ, neste caso, dependerá de quais estações 
apresentam maior tráfego recíproco. 
Com base nesse exemplo, entendemos a complexidade da decisão de 
desenho da rede. Apenas para ilustrarmos uma situação mais próxima da 
realidade, tomemos o exemplo da antiga ARPANET. Estudados como modelo 
para cálculos de roteamento, os números entre as estações indicam a ocupação 
estatística dos links. 
Figura 10 – Esqueleto de rede real 
 
Crédito: Brustolin, com base em Ramaswami et al., 2010, p. 601. 
Como se observa, a solução ótima não é de fácil obtenção e, por vezes, 
não é equacionável. A modelagem matemática desses problemas é a mesma 
utilizada em escolha de roteamento IP, a qual pode ser utilizada fazendo-se as 
devidas adaptações. 
2.3 WDM bidirecional 
Os sistemas WDM foram originalmente pensados para iluminar as fibras 
de forma unidirecional. O canal se torna duplex pelo uso de uma segundafibra 
de retorno. Essa topologia permite certa simplicidade de análise, uma vez que o 
mesmo λ será utilizado tanto pelo enlace de transmissão quanto pelo de retorno. 
A mesma ideia pode ser utilizada se dividirmos a banda de dado λ. Neste caso, 
embora tenhamos uma banda menor em cada λ, otimizamos o número de fibras 
a ser utilizado. A figura a seguir ilustra as duas possibilidades para um sistema 
redundante. 
 
 
 
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Figura 11 – WDM uni e bidirecional 
 
Crédito: Brustolin, 2021, com base em Ramaswami et al., 2010, p. 723. 
 Ao observarmos a figura, podemos inicialmente imaginar que a solução 
unidirecional deve ser abandonada, porém, alguns componentes, especialmente 
amplificadores e regeneradores, têm comportamento diferente em cada sentido 
de transmissão. Alguns são francamente unidirecionais, o que insere 
dificuldades de regeneração passiva do sinal. 
2.4 DWDM e CWDM 
Sistemas WDM são baseados na propagação de vários comprimentos de 
onda em um meio óptico único. Naturalmente, quanto maior o número de 
comprimentos de onda disponíveis, mais sensíveis devem ser os diodos laser de 
transmissão e os fotorreceptores envolvidos. A eletrônica de tratamento dos 
tributários também se torna mais dispendiosa. Dessa forma, existem dois “níveis” 
de WDM. 
O CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) suporta até 18 
comprimentos de onda, espaçados de 20 nm. Ele permite o uso de lasers mais 
baratos, mas fontes luminosas mais simples terão limitações de distância (em 
torno de 40 km), bem como de taxa de transmissão, que raramente supera os 
100 Gbps com valor típico em torno de 10 Gbps. 
Quando o WDM é capaz de multiplexar os sinais em várias dezenas de 
comprimentos de onda, ele recebe a designação de DWDM ou WDM Denso. 
Tipicamente, é capaz de gerenciar até 80 canais, entre 1.530 nm e 1.560 nm 
(Pinheiro, 2016) apartados de 0,8 nm. A capacidade de transmissão por 
comprimento de onda nos DWDM pode superar 1 Tbps. 
 
 
 
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TEMA 3 – PROJETOS ÓPTICOS 
O projeto de um sistema de comunicação óptica de longa distância tem 
uma metodologia semelhante aos demais cálculos de enlaces em 
telecomunicações, passando pela análise do decaimento da potência transmitida 
e das influências nefastas do meio sobre o sinal. No caso específico da 
transmissão óptica, essas influências são tipicamente a dispersão cromática e o 
ruído (Amazonas, 2005, p. 479). Na análise que seguirá, utilizaremos o modelo 
monocromático, o qual pode ser estendido para múltiplos comprimentos de onda 
com facilidade. 
3.1 Cálculo da potência recebida, dispersão cromática e ruído 
Um feixe óptico, ao se propagar pelo meio vítreo, sofre atenuação, como 
já estudado. Dessa forma, a potência que atinge o fotodiodo será 
substancialmente inferior à emitida na iluminação da fibra. 
O enlace será, inicialmente, viável sempre que a potência recebida, PRX, 
for superior ao limiar de recepção do equipamento de ponta, PRXmim. 
O sinal transmitido sofrerá uma série de perdas durante a propagação. Se 
tomarmos os valores em dB, podemos escrever genericamente: 
PRX > PRX mim e 
PRX = PTx – Perdas 
Dessa forma, se a potência disponível na recepção (PRX) for superior ao 
mínimo tolerável pelo equipamento lá instalado (PRX mim), o enlace seria viável. 
Esse cálculo é, entretanto, simplista. O enlace evoluirá negativamente com o 
passar do tempo, e será necessário, então, manter uma margem superior ao 
estabelecido na equação acima. Acrescenta-se, então, uma margem de 
segurança (MS) na potência mínima aceitável na recepção (PRX mim). Isto é feito 
para que o enlace siga viável mesmo com a degradação dos componentes 
eletrônicos e da óptica envolvida. 
Segundo Amazonas (2005, p. 483), os fatores de degradação são: 
a) As variações da corrente de limiar, da eficiência e do comprimento de 
onda de emissão do laser, em virtude de seu envelhecimento; 
b) As emendas adicionais por quebras nas fibras e nos cabos ópticos; 
c) O desalinhamento e o desgaste dos conectores; 
 
 
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d) A variação dos parâmetros do fotodetector; 
e) O desajuste do limiar ótimo de decisão do receptor óptico; 
f) As variações dos parâmetros dos componentes comerciais, bem como o 
efeito da temperatura ambiente nos cabos ópticos. 
Dessa forma, podemos escrever: 
PRX = PRXmim + MS 
 As perdas, por sua vez, podem ser determinadas pela soma dos seguintes 
fatores: 
a) Atenuação típica da fibra em dB/km (At) multiplicado pelo seu 
comprimento ɩ; 
b) Perdas de inserção dos conectores ópticos Pc; 
c) Perdas de fusão de cabos Pf; 
d) Perdas dos elementos de acoplamento Pa; 
e) Perdas por dispersão cromática e o ruído Pd (esse fator será estudado 
em detalhes a seguir, mas a literatura indica mantê-lo abaixo de 2 dBs). 
Assim, escreveremos: 
PRX = PTx – (At * ɩ + Pc + Pf + Pa + Pd) + MS 
A escolha da margem de segurança pode influenciar diretamente na 
viabilidade econômica do projeto. MS alta significa lasers mais potentes, fibras 
especiais (com At baixo), amplificadores de alta fidelidade ou receptores mais 
sensíveis. Por outro lado, MS baixa influenciará negativamente no custo total do 
projeto, implicando em manutenção mais cara e, eventualmente, na baixa 
longevidade da solução. O valor normalmente aceito para MS é 3 dB. 
Tomando essas considerações, para que o enlace permaneça estável, 
resiliente e longevo, uma vez que a PRXmin não pode ser alterada (por ser um 
dado do fornecedor do equipamento de recepção), a potência de transmissão 
deverá, então, ser majorada em 3 dB proveniente de MS, chamaremos a este 
valor de potência ajustada de transmissão PTxa. Finalmente, teremos: 
PTxa = PRXmin + (At * ɩ + Pc + Pf + Pa + Pd) 
Podemos calcular a máxima distância viável sem amplificação, ɩ, como 
sendo: 
ɩ =
PTxa − PRX − Pc − Pf − Pa – Pd
𝐴𝑡
 
 
 
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3.2 IIS e ruídos 
Entre as perdas infringidas a um feixe óptico está a perda por dispersão 
cromática e ruídos, dita Pd nas formulações anteriores. Essas atenuações são 
agrupadas em um único fator por facilidade de cálculo da viabilidade do enlace, 
uma vez que seu valor é normalmente suposto entre 1 e 2 dB. 
Realmente, a dispersão cromática é um fenômeno muito diverso de ruído, 
e sua aglutinação se dá por mera facilidade. Dito de outra forma, não são feitos 
cálculos desses fatores, aceita-se que, se um enlace é viável do ponto de vista 
de atenuação típica, também o será em relação à dispersão cromática. Quanto 
ao ruído, sua contribuição está, em sua maior parte, ligada à atenuação 
cromática, a fração não lá contabilizada é irrelevante. 
A contribuição da dispersão cromática, de fato, não é uma atenuação, 
como já estudamos. A dispersão não atenua o sinal, apenas faz com que as 
frequências que o compõem transitem em velocidades diversas no meio óptico. 
O efeito sobre o sinal é percebido, na recepção, como interferência 
interssimbólica (IIS). Como já comentamos, se operarmos um enlace óptico 
dentro de valores razoáveis de potência e taxa de transmissão, a IIS será 
aceitável para a máxima distância possível, em função da atenuação típica. 
Retornando ao ruído, há uma certa imunidade das FOs em relação a esse 
fenômeno. Se tomarmos o ruído intrínseco, aquele gerado pela interação do 
material em relação ao feixe de transmissão, sua influência já está contabilizada 
nos efeitos da dispersão. O ruído extrínseco é bastante baixo e normalmente 
desconsiderado nos cálculos de perdas. De qualquer forma, vamos investigá-lo 
brevemente. 
O semicondutor responsável pela transdução opto-elétrica não está imune 
ao ruído térmico. O material, quando sujeito a corrente elétrica, inevitavelmente 
dissipa parte da energia em calor, dada a sua característica em parte resistiva. 
Os elétrons do material se agitam por efeito da energia térmica e produzem 
pequenas descargas elétricas ao transitarem entre os níveis atômicos. Essas 
descargas se somam à corrente elétrica de forma não linear,por vezes se 
orientando no mesmo sentido da corrente circulante, por vezes a ela se opondo. 
Surge, assim, um ruído sobre o perfil de corrente, como ilustrado a seguir. 
 
 
 
17 
Figura 12 – Ruído térmico no fotorreceptor 
 
Crédito: Brustolin, 2021, com base em Amazonas, 2005, p. 419. 
A potência do ruído térmico dependerá da temperatura de operação do 
fotodiodo (T) e de sua banda passante (∆f). Segundo Amazonas (2005, p. 424), 
tomando k como a constante de Boltzmann (aproximada por 1,38 *10-23), o 
cálculo dessa potência respeitará a equação: 
Pruído térmico = 4 k T ∆f 
A potência assim calculada, considerando as bandas passantes ópticas, 
será da ordem 10-15, de modo que pouca influência terá sobre a qualidade do 
sinal recebido, guardada a margem de segurança e os parâmetros anteriormente 
citados. 
TEMA 4 – CABOS ÓPTICOS 
As fibras ópticas possuem fragilidade mecânica elevada e devem ser 
acomodadas em estruturas que as protejam e confiram a rigidez necessária para 
a operação em situações inóspitas. Conforme o ambiente a ser enfrentado, há 
uma capa especificamente construída para a proteção da fibra nesta situação. 
Cabos para redes aéreas podem ser bastante diferentes daqueles dedicados a 
redes subterrâneas. A acomodação da fibra no interior do cabo, por outro lado, 
de forma quase independente do que se falou sobre as capas, pode ser 
construída em dois formatos: loose e tight. 
4.1 Estruturas de cabos ópticos Loose e Tight 
Os cabos ópticos permitem que sujeitemos o conjunto às tensões 
mecânicas necessárias à implantação e operação das FOs. Estes esforços são 
 
 
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substancialmente maiores do que aqueles suportados pelo corpo vítreo nú. Para 
que se ganhe tal acréscimo de resistência, tubos e elementos tensores são 
inseridos no cabo. As fibras ópticas são colocadas no interior desses tubos de 
proteção de duas formas: permanecendo soltas dentro de um tubo que reserve 
espaço de acomodação dinâmica, dito método loose, ou compactadas entre as 
paredes do tubo (tight). 
A figura a seguir ilustra as duas formas citadas. 
Figura 13 – Cabos loose e tight 
 
Crédito: Elias Aleixo, com base em Pinheiro, 2016. 
• Cabos loose têm o espaço vazio dos tubos de transporte preenchido por 
gel siliconado, que confere amortecimento adicional às fibras, além de 
proteção térmica. Esses cabos são mais indicados para operação externa 
aérea. Cabos com alta densidade de fibras dispostas paralelamente e em 
camadas (cabos ribbon) são montados na configuração loose. As 
normas técnicas de instalação vetam o uso desses cabos em ambientes 
internos por terem potencial de propagação de chamas e apresentarem 
dificuldades de manutenção e emenda em ambientes confinados; 
• Cabos tight forçam o contato direto das fibras com o tubo de transporte, 
transferindo parte do esforço mecânico para estas, mas têm dimensões 
menores. A rigidez mecânica do conjunto apresenta ainda vantagens em 
relação à dobra, resistindo a microdobras eficientemente. Dessa forma, 
as principais aplicações são internas ou em cabeamentos subterrâneos 
de short haul. 
4.2 Redes aéreas 
Redes ópticas aéreas são a solução mais econômica para construção e 
operação de last mile óptico (também chamado de distribuição de 
 
 
19 
telecomunicações por similaridade com a distribuição de energia elétrica). 
Construções de backbones ópticos em redes aéreas não são usuais, exceto, 
eventualmente, no segmento urbano dessas redes. 
O principal motivo para essa diferença está no aproveitamento da 
estrutura de suspenção. Nos segmentos urbanos, há sempre posteamento para 
distribuição elétrica implantado. A operadora de telecomunicações, então, aluga 
a infraestrutura elétrica para seu uso. Nos enlaces de long haul entre cidades, 
esse posteamento está normalmente ausente. Soluções de backbone 
interurbano, entretanto, existem, pelo uso das torres de alta tensão, com a troca 
do cabo guarda por OPGWs, por exemplo. Outra motivação para a escolha de 
backbones subterrâneos é a confiabilidade do enlace. Redes aéreas são mais 
suceptíveis a rompimentos que aquelas enterradas. 
Nas implantações de redes aéreas, são utilizados dois tipos de 
instalações: autossustentada ou espinada. 
As instalações autossustentadas dependem do uso de cabos 
apropriados, que possuem um elemento de tração localizado acima do tubo de 
transporte dito mensageiro, o qual sustentará o peso e os esforços mecânicos 
do cabo. Outra possibilidade é distribuir a carga de sustentação na forma de uma 
fibra polimérica associada à malha de tração (veja figura abaixo). 
Figura 14 – Cabos autosustentados 
 
Crédito: Elias Aleixo. 
 Esses cabos possuem um tubo de transporte para acomodação das 
fibras, normalmente loose, metálico ou dielétrico, e seguem as normas técnicas 
ABNT 14160 e requisitos técnicos da ANATEL. Eles normalmente são 
denominados CFOx-AS (cabo de fibra óptica autossustentado) e suportam 
suspensão, normalmente de até 80 m entre postes. 
As instalações aéreas espinadas dependem do laçamento prévio de 
mensageiro ou cordoalha. O cabo óptico é então espinado, ou seja, justaposto à 
 
 
20 
cordoalha e fixado nela pelo arame de espinar com o uso de uma máquina 
espinadeira. Cabos apropriados para esse uso podem ser loose ou tight e 
seguem a norma ABNT NBR 14566. A figura abaixo ilustra uma cordoalha em 
aço para sustentação de cabos de telecomunicações. 
Figura 15 – Cordoalha metálica 
 
Crédito: Brustolin, 2021, com base em Pinheiro, 2016. 
4.3 Redes subterrâneas 
O processo de implantação de cabeamentos ópticos é, por excelência, o 
subterrâneo. A obra de implantação de cabos subterrâneos, entretanto, é mais 
demorada e custosa que as obras aéreas. 
Uma obra dessa natureza, de maneira geral, inicia-se pela implantação 
do duto primário, que pode ser constituído de uma canaleta de concreto ou de 
dutos (cerâmicos ou de PVC) de grande bitola, enterrados em profundidades que 
variam entre 35 cm (calçadas urbanas) e 150 cm (em rodovias). No caso de uso 
de dutos, será necessário preparar o substrato com camadas de brita para 
amortecer o esmagamento. Caixas de passagem precisam ser construídas com 
espaçamento que dependerá das características de implantação e do tipo de 
cabo. No interior do duto primário, são lançados subdutos de PVC, que 
acomodarão os cabos ópticos. 
Existem várias técnicas de lançamento dos cabos ópticos nos subdutos, 
as mais comuns são o puxamento, com uso de cordoalha guia, ou o sopramento. 
No último caso, tubetes estanques são implantados no interior do subtudo e as 
fibras são sopradas em seu interior conforme a necessidade de expansão. Há 
cabos que permitem o soterramento simples, ditos diretamente enterrados, 
 
 
21 
porém, suas aplicações são geralmente restritas a distâncias curtas em áreas 
protegidas de esmagamento. 
Um cuidado importante na implantação de cabos é a proteção contra 
roedores, que são de longe a maior causa de rompimentos de cabos enterrados. 
Figura 16 – Cabo protegido contra roedores 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
4.4 OPGW 
Algumas aplicações especiais de cabos exigem processos construtivos 
mais complexos. As concessionárias de energia elétrica possuem redes de 
distribuição que interconectam praticamente todas as cidades de um país. Essas 
redes de alta tensão são mantidas por equipes especializadas e contam com 
condições especialíssimas de caminhamento. Essas características tornam 
estes cabos elétricos ótimas opções para suportar cabos ópticos em seu interior, 
principalmente por ser a comunicação óptica imune à interferência da rede 
elétrica. 
Cabos OPGW (Optical Ground Wires ou cabos terra ópticos) utilizam os 
cabos para-raios que acompanham a rede de transmissão elétrica. 
Os cabos de transmissão de energia são formados pela torção de certa 
quantidade de fios rígidos, ditos tentos, sobre sí mesmos, à semelhança de uma 
 
 
22 
grande cordoalha.Um OPGW possui um tubo oco como núcleo desta estrutura. 
No interior desse tubo, são inseridas as fibras ópticas em uma configuração que 
se assemelha aos cabos loose, como representado abaixo. 
 
Figura 17 – Cabo OPGW 
 
Crédito: Brustolin, 2021, com base em Pinheiro, 2016. 
Cabos OPGW são extremamente estáveis e resistentes, adicionando 
disponibilidade única à rede óptica. 
TEMA 5 – REDES ÓPTICAS DE ACESSO 
As redes ópticas, bem como seus elementos e equipamentos, foram 
originalmente pensadas para atendimento a grandes taxas e distâncias de 
transmissão. A disseminação e popularização de taxas elevadas de 
comunicação para uso domiciliar e de pequenos negócios gerou demanda por 
redes de acesso (last miles) adaptadas a essa nova realidade. Nesses projetos, 
é necessário manter os custos em níveis baixos, dadas as baixas contribuições 
mensais dos assinantes, assim, respeitar as redes legadas e implantar sistemas 
resilientes de baixa manutenção é essencial. 
5.1 Redes PON 
A primeira resposta a essas restrições econômicas são as redes PON 
(Passive Optical Networks ou redes ópticas passivas). Tais redes utilizam 
CWDMs bidirecionais em fibra única. 
 
 
23 
Uma rede PON se origina em um nó da operadora, que realiza a 
conversão eletro-óptica (OLT – Optical Line Terminator), conectado a FCPs 
(Fiber Concentration Points ou concentradores primários), situados a uma 
dezena de quilômetros do nó. Em um FCP, o cabo óptico de alimentação é 
particionado em cabos de menor capacidade e custo, que se conectam com 
concentradores secundários, ditos NAP (Network Access Point), situados a 
poucas centenas de metros do FCP. Do NAP partem cabos de acesso de uma 
fibra normalmente em direção ao ONT (Optical Network Terminator) nas 
dependências do cliente. Quando a instalação do ONT no cliente não é possível, 
um elemento dito ONU (Optical Network Unit) é instalado no posteamento ou 
caixa de entrada mais próximo a ele. Abaixo, vemos a representação de uma 
rede PON. 
Figura 18 – Arquitetura da rede PON 
 
Crédito: Brustolin, 2021, com base em Pinheiro, 2016. 
É importante enfatizar que por meio do nó da operadora, todo o processo 
se dá em nível óptico, sem componentes ativos. Um FCP, por exemplo, 
normalmente é uma caixa de emenda óptica fixada em um poste ou suspensa 
no cabo. 
5.2 Projeto de Redes PON 
Conforme comentamos, redes PON devem ser obras de baixo custo. 
Dessa forma, os cuidados terão este foco como prioritário. O projeto se iniciará 
pela análise da rede existente e eventual necessidade de expansão. 
 
 
24 
O principal fator de impacto na implantação de um novo usuário é a 
escolha do caminhamento dos cabos envolvidos no atendimento. Essa escolha 
é antecedida pela estratégia de crescimento da rede, ou seja, uma rede deve 
possuir critérios prévios para definir em que momento novos investimentos serão 
feitos. Dessa forma, mesmo que se tenha um NAP suficientemente próximo ao 
cliente, a decisão pela criação de um novo NAP pode ser tomada para manter a 
estratégia de crescimento. 
Suponha, por exemlo, que se deseje, no ponto final de crescimento da 
rede, manter 2 NAPs por quadra. Supondo, ainda, uma quadra padrão de 100 
m, com um NAP apenas instalado, se um novo cliente estiver localizado a mais 
de 50 m desse NAP, pode-se encetar a instalação de um novo ponto de acesso 
secundário. Naturalmente, essa decisão depende, também, do potencial de 
compra do entorno da nova conexão. 
Da mesma forma, ao se decidir instalar novo NAP, deve-se verificar à qual 
FCP devemos conectá-lo. Um FCP deve estar associado a uma área de 
cobertura prevista e a uma disponibilidade de fibras para tal cobertura. A escolha 
do caminhamento do cabo entre o FCP e o NAP define, em sua maior parte, a 
viabilidade dessa extensão de rede. Analogamente, novos FCPs podem ser 
necessários e sua implantação deve vir acompanhada do planejamento de 
cobertura. 
Uma observação importante no que tange ao uso do posteamento elétrico 
existente: cada poste tem uma limitação máxima de esforço mecânico e de 
momento direcional. Ao escolher o caminhamento, é necessário verificar, junto 
à concessionária, como está a ocupação do poste. Por vezes, o caminhamento 
precisará ser alterado ou, eventualmente, a operadora de telecomunicações 
deverá implantar poste próprio, o que alterará o projeto original. 
Equacionada esta primeira fase, segue-se à análise física, que levantará 
as necessidades de obra para a implantação, com especial foco na necessidade 
de componentes passivos, comprimento óptico e emendas ópticas. Ainda, deve-
se impor cuidado ao cálculo das reservas técnicas de cabeamento, necessárias 
à manutenção e ao cumprimento do planejamento de expansão. Esses fatores 
impactarão no cálculo da potência de recepção, que será realizado nos mesmos 
moldes propostos na seção anterior desta aula. Esse cálculo, associado ao que 
antes citamos sobre o caminhamento, estabelecerá a viabilidade do projeto. 
 
 
 
25 
5.3 Redes FTTx 
A evolução das necessidades de banda pelos usuários singulares levou a 
uma resposta das operadoras de telecomunicações, que passaram a levar o 
backbone óptico gradativamente mais próximo do cliente final. A FFTC (Fiber to 
the Curb) talvez tenha sido a última antecessora da FTTO (fiber to the office), 
quando a fibra finalmente chegou aos pequenos negócios. A partir desse 
momento, criou-se o acrônimo FTTx, que identificaria a possibilidade da chegada 
da rede óptica de alto desempenho e qualidade a qualquer lugar. 
O objetivo da FTTx não difere daquele que estudamos em sua tecnologia 
irmã PON, porém, nesta técnica não existe o paradigma da rede passiva, embora 
ela seja conservada, conforme nos aproximamos do usuário final. Redes FTTx 
são planejadas para prover serviços multimídia transparentes virtualmente sem 
limitação de banda. 
As topologias FTTx não estão presas à árvore PON. Anéis e links ponto a 
ponto e ponto multiponto são admissíveis, coexistindo com a arquitetura 
clássica. 
FINALIZANDO 
Nesta aula, estudamos protocolos de iluminação de fibras ópticas e 
conhecemos aspectos construtivos de cabos ópticos, desenvolvidos para as 
várias aplicações em implantações de redes. Tomamos conhecimento de 
procedimentos rudimentares de projeto de backbone óptico, bem como de redes 
de acesso ópticas, de forma a construirmos subsídios para a análise de 
adequabilidade da escolha de redes ópticas como soluções de transmissão e 
acesso. 
Nas próximas aulas, estudaremos uma alternativa às redes ópticas, de 
maior flexibilidade e facilidade de implantação. 
 
 
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REFERÊNCIAS 
AMAZONAS, J. R. D. A. Projeto de Sistemas de Comunicações Ópticas. 
Editora Barueri: Manole, 2005. Disponível em: 
<https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788520438534/>. Acesso 
em: 17 ago. 2021. 
CABLENA Brasil. Fabricante de cabos ópticos e elétricos. Disponível em: 
<https://www.cablena.com.br/cabos-opticos/>. Acesso em: 17 ago. 2021. 
ITU – International Telecommunications Union. Recomendações Série G. 
Disponível em: <https://www.itu.int/rec/T-REC-G.709/>. Acesso em: 17 ago. 
2021. 
KEISER, G. K. Comunicações por Fibras Ópticas. Porto Alegre: Grupo A, 
2014. Disponível em: 
<https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788580553987/>. Acesso 
em: 17 ago. 2021. 
PINHEIRO, J. Redes Ópticas de Acesso em Telecomunicações. Grupo GEN, 
2016. Disponível em: 
<https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788595155329/>. Acesso 
em: 17 ago. 2021. 
RAMASWAMI, R.; SIVARAJAN, K.; SASAKI, G. Optical networks: a practical 
perspective. 3. ed. Burlington: Morgan Kaufmann, 2010. 
RIBEIRO, J. R. J. A. Comunicações Ópticas. São Paulo: Saraiva, 2009. 
Disponível em: 
<https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788536521930/>. Acesso 
em: 17 ago. 2021.