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Aula 1 - Introdução à Comunicação Óptica

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de Tecnologia CPqD/TB - ABC Xtal.
	1984
	Início da produção nacional em escala comercial em agosto, pela Xtal.
	1985
	Projeto “Pico” da Telebrás.
	1986
	Implantação Entroncamento Urbano na Telebrás.
	1989
	Fim do contrato de exclusividade da ABC Xtal-Telebrás.
	1990
	Implantação da rota São Paulo-Campinas (~100 km).
	1991
	Introdução no processo de alta produtividade na ABC Xtal (Preforma 40 km).
	1991
	Primeiro entroncamento à longa distância (CPqD e Telesp/SP).
	1991
	Amplificador óptico.
	1993
	Desenvolvimento de uma fibra amplificadora no CPqD/TB. 
Implantação de rotas de longa distância da Embratel.
	1993
	Primeiro enlace amplificado (Telesp/SP)
	1994
	Primeiro sistema WDM de longa distancia (CPqD e Embratel).
	1997
	Primeiro sistema submarino de alta capacidade (Embratel).
Principais Meios Utilizados para Transmissão de Sinais
Par de Fios ou UTP (Unshielded Twisted Pair) (Par trançado):
Mais antiga e popular forma de meio físico para transmissão de dados.
 
É constituído, normalmente, por dois fios trançados para reduzir a interferência elétrica entre pares próximos (dois fios em paralelo constituem uma antena simples; um par trançado evita a captação de uma onda eletromagnética).
 
Pares de fios trançados foram padronizados pela EIA (Electronics Industries Association) e TIA (Telecommunications Industry Association).
São largamente utilizados pela questão do preço baixo e do uso disseminado nos sistemas telefônicos.
Suscetibilidade a influências externas que causam ruídos:
Raios;
Descargas elétricas;
Campos magnéticos gerados por motores, por exemplo.
Atenuação, que cresce à medida que frequência de transmissão aumenta.
Pares trançados de melhor qualidade reduzem os fatores de degradação mencionados.
Exemplo desses cabos:
Cabo UTP blindado e UTP com dupla blindagem
Cabo Coaxial
É constituído de um condutor interno envolvido por uma malha condutora externa.
Os condutores são separados por dielétrico.
 UNB
Cabo coaxial mantém uma capacitância constante e baixa, teoricamente independente do comprimento do cabo. 
Isso permite que os cabos coaxiais possam suportar velocidades de transmissão (sinais de frequências) mais elevadas que o par trançado.
Sua construção com a blindagem externa proporciona alta imunidade a ruído.
Circuito equivalente para uma seção de linha de transmissão (UNB)
Tipos de cabo coaxial:
De 50 ohms, utilizado para transmissão digital em banda básica, como Ethernet, por exemplo.
 
De 75 ohms, utilizado em TV a cabo e em redes de banda larga.
Geometria do cabo coaxial permite transmissão de uma banda passante na faixa de 60 kHz a 450 MHz. 
Cabos mais curtos podem produzir velocidades mais elevadas.
Aplicações:
Sistemas wireless e privados de telecomunicações;
Radiodifusão;
Microondas;
Rádio Móvel Celular;
Militar.
Sistemas de Comunicações Ópticas
Utilizam as fibras ópticas que são pequenos fios de vidro puro, tão finos quanto um fio de cabelo.
Por essas fibras são transmitidas sinais digitais a longas distâncias.
Com diâmetros de apenas 69 mm, as fibras percorrem mais de 10000 km de distância e cruzam todos os oceanos do mundo.
Estudos demonstram que apenas 29% de sua capacidade é ocupada.
Dessa capacidade, 70% corresponde a tráfego de Internet.
Representam a melhor opção para transmissão em alta capacidade tanto na rede de transporte metropolitano a longas distancias como no acesso ao usuário.
Possuem altíssima confiabilidade.
A banda passante desses sistemas é maior que qualquer outro meio.
O custo por bit/por assinante é menor que os demais meios.
Permitiram o desenvolvimento mundial da internet.
Permitiram viabilizar as telecomunicações como a maior atividade econômica do planeta.
Comparação da fibra óptica com outros meios:
Termo Fibra Óptica: empregado pela primeira vez pelo Dr. N. S. Kapany, membro de uma equipe do Laboratório Bell (USA), composta por ele e pelos Doutores A. L. Schawlow e C. H. Townes, quando apresentaram os planos para a construção do primeiro LASER a ser usado em sistemas de telecomunicações.
Fibras ópticas superam os sistemas tradicionais apresentam uma perda de potência por quilômetro muito menor do que os sistemas com cabos coaxiais, guias de ondas ou pela transmissão pelo espaço livre. 
Um cabo coaxial, operando em 5 GHz, pode apresentar perda superior a 100 dB/km, incomparavelmente maior que os valores de 0,2 dB/km e 0,3 dB/km obtidos nas modernas fibras ópticas, que operam em comprimentos de onda em torno de 1,3m e 1,55m.
Um cabo óptico pode ser 20 vezes menor em tamanho e peso que um cabo metálico, mas ter a mesma capacidade de transmissão.
Diâmetro externo da fibra óptica é muito menor do que o dos cabos coaxiais empregados nas faixas de microondas. 
Diâmetro típico de uma fibra óptica: 125 mm.
Acréscimo das camadas de proteção leva o diâmetro final a alcançar entre 0,4 mm e 1 mm.
Essa medida depende da técnica de fabricação e do tipo de fibra óptica.
O resultado desse processo representa um peso muito reduzido, maior flexibilidade mecânica, menor espaço para instalação, menor custo de transporte e armazenagem, etc..
Isto significa a necessidade de uma quantidade menor de repetidores para a cobertura total do enlace. 
Nos sistemas radioelétricos da faixa de microondas, com antenas parabólicas de alto ganho, a perda por quilômetro é menor do que nos sistemas a cabos coaxiais ou a guias de onda. 
Mas, ainda assim, o valor da atenuação é muitas vezes maior do que nos sistemas a fibras ópticas. 
Nas comunicações por microondas, técnica que utiliza propagação pelo espaço livre, as distâncias entre repetidores são da mesma ordem de grandeza dos sistemas ópticos atuais. 
Ocorre que um enlace radioelétrico só pode alcançar distâncias de muitos quilômetros sem o uso de repetidores à custa de uma maior potência de transmissão e com a instalação de antenas parabólicas de grandes diâmetros em torres de dezenas de metros de altura.
Na transmissão por fibras ópticas as portadoras possuem frequências na faixa de infravermelho, valores da ordem de centenas de terahertz, permitindo a utilização de elevadas taxas de transmissão, da ordem de milhares de megabits/segundo. 
Isso significa um substancial aumento na quantidade de canais de voz transmitidos simultaneamente. 
A capacidade do sistema óptico pode ser ampliada ainda mais, com o emprego da técnica de multiplexagem em comprimento de onda (WDM). 
Esta técnica permite que diferentes comprimentos de onda sejam transmitidos pela mesma fibra óptica, cada um deles transportando diversos canais de voz como sinal de modulação.
Na fabricação da fibra óptica utilizam-se vidros altamente transparentes, com elevadíssima resistência elétrica. Portanto, não necessita aterramento, nem há necessidade de ser protegida contra descargas elétricas. 
Além do aspecto da segurança em seu manuseio durante a instalação, a manutenção e a operação, a fibra é capaz de suportar elevadíssimas diferenças de potencial sem riscos para o sistema, para o operador ou para o usuário.
Sendo um meio altamente isolante, não é possível a indução de correntes na fibra óptica por quaisquer fontes que estiverem em suas proximidades. 
A transmissão, portanto, é imune às interferências eletromagnéticas externas, permitindo sua instalação em ambientes ruidosos do ponto de vista eletromagnético, sem que este fato cause deterioração na qualidade do sinal guiado. 
Essa característica das fibras ópticas permitiu o desenvolvimento de cabos especiais que acompanham as linhas de transmissão de energia elétrica de alta tensão, compartilhando das mesmas instalações. Vide o linhão de Tucuruí.
Um desses sistemas é o cabo OPGW (optical ground wire), formado por fibras ópticas no interior de um cabo pára-raios das linhas de transmissão de energia elétrica.
Uma das consequências desta imunidade, os sistemas a fibra óptica garantem uma qualidade de transmissão melhor do que os enlaces de microondas ou dos cabos coaxiais e guias de ondas.