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Aula 7 - Cabos e Conectores Ópticos

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Cabos de fibras ópticas
Cabo óptico:
Constituído da união de varias fibras de um mesmo tipo, revestidas de materiais que proporcionam alta proteção e resistência às variações do ambiente externo.
Composição de um cabo de Fibras Ópticas:
Extraído de Antonio V. Madeira, Smart Tech Consulting
Núcleo (Core):
Local onde realmente ocorre a transmissão dos sinais luminosos.
Casca ou Camada de refração (Cadding):
Camada que cobre o núcleo.
Evita perdas no decorrer dos trajetos.
Revestimento interno (Coating):
Responsável pela proteção primária.
Isola os impactos externos.
Evita que a luz natural externa atinja as fibras de vidro internas.
Fibra de fortalecimento:
Protege a fibra de quebras nos caso de:
Torção do cabo;
Impactos no transporte e 
Puxamento do cabo durante sua instalação.
Proteção plástica:
Camada plástica que protege externamente a fibra e evita o desgaste natural de sua exposição ao ambiente.
Tipos de Cabos Ópticos:
Cabo Tipo Loose: 
As fibras são acomodadas dentro de um tubo com diâmetro muito maior que os das fibras.
Tubo protege as fibras das tensões externas nos cabos - tração, flexão ou variações de temperatura.
Gel derivado de petróleo isola as fibras de unidade externa.
Cabo tipo Loose é utilizado em sistema de comunicações de longas distâncias.
São instalados em condutos, postes, enlaçamentos suspensos, percursos sujeitos a variações externas de temperaturas, enterrados ou na água.
Cabo Tipo Loose
Cabo Tipo Tight: 
Nesse caso, as fibras são revestidas de plástico, recebendo um revestimento secundário de nylon ou poliéster.
A seguir, as fibras são agrupadas juntas com um elemento de tração.
Objetivo: dar resistência mecânica protegendo as fibras.
Revestimento externo é aplicado sobre o conjunto para proteger o cabo contra danos físicos.
Como história: primeiro tipo de cabo a ser usado para interligar centrais de telefonia.
Atualmente, são utilizados em aplicações internas de curtas distâncias pelas características favoráveis de revestimento.
Cabo Tipo Tight
Cabo Tipo Groove:
As fibras ópticas ficam soltas em uma estrutura interna do tipo estrela. 
Uma estrutura interna dá resistência mecânica ao conjunto.
Em geral, este tipo de cabo apresenta um elemento tensor em seu centro produzindo uma resistência mecânica maior ao cabo. 
Um número muito maior de fibras por cabo é obtida nesta configuração (até 864 fibras).
Cabo Tipo Groove
Cabos Tipo Ribbon: 
Derivada do tipo Groove.
As fibras são agrupadas horizontalmente e envolvidas por uma camada de plástico com formato de uma fita.
Camadas são empilhadas tornando-se um conjunto compacto. 
Configuração utilizada em aplicações onde há necessidade de um número elevado de fibras ópticas (até 4.000 fibras).
Nomenclatura nos cabos de Fibras Ópticas:
Adaptado de Antonio Vicente Madeira, Smart Tech Consulting
Formação de cabos ópticos: CFOA-SM-DD-G
CFOA – Cabo de Fibra Óptica Revestida em Acrilato.
XX – Tipo de Fibra Óptica:
SM (Monomodo)
MM (Multimodo)
NZD (Monomodo com Dispersão Não Nula)
DD – Duto Dielétrico
G – Geleado
Z – Número de Fibras Ópticas
MÊS/ANO =  Data de fabricação (mm/AAAA).
LOTE = Número do lote de fabricação.
(**) = Marcação Sequencial Métrica       xxxxxx m
Formação de cabos ópticos - CFOA-SM-DD-G
Adaptado de Antonio Vicente Madeira, Smart Tech Consulting
Outras redes possuem quadros similares.
Exemplo de outras redes:
Rede Aérea Auto-Suportada – LV.
Rede Subterrânea – Em dutos ou DE   
Cabos óticos necessitam de cuidados especiais durante instalação, uma vez que as fibras são construídas com materiais frágeis e quebradiços. 
Um cuidado importante: o cabo não deve sofrer curvaturas acentuadas para evitar a quebra das fibras no seu interior.
Os cabos submarinos convencionais estão limitados a espaçamentos máximos entre repetidores da ordem de 5 a 10 km.
 
Sistemas de transmissão 1300 nm permitem atualmente espaçamentos entre repetidores em torno de 60 km.
Sistemas de transmissão 1500 nm permitem o alcance de até 100 km sem repetidores.
Em linhas de transmissão elétrica são utilizados os cabos para-raios cabos GW (Ground Wire) para conduzir fibras ópticas em seu interior. 
Estes cabos são denominados OPGW (Optical Fiber Ground Wire).
Empresas de energia como a CEMIG, CPFL e a ELETRONORTE, dentre outras, utilizam essas técnicas.
São redes internas de telecomunicações de alta capacidade.
Servem para gerenciar as estações remotas ou para utilização de concessionárias.
Conectores Ópticos
Possuem papel fundamental para possibilitar que a fibra fique perfeitamente alinhada e o sinal luminoso possa ser transmitido sem grandes perdas.
Papel do conector óptico: 
Possibilitar que haja alinhamento de duas ou mais fibras ópticas entre si, nas melhores condições ópticas possíveis. 
As diferentes aplicações das fibras requerem conectores para fibra monomodo (SM) o multimodo (MM).
A maioria dos conectores ópticos baseia-se no uso de ferrules.
Ferrule: cilindro de metal, plástico ou de cerâmica, com um buraco de precisão onde é colocada a fibra. 
Um anel metálico rosqueado envolve o ferrule, segurando-o e conectando-o com uma luva de cilíndrica de conexão fibra-fibra. 
Conector óptico com ferrule
Conector Óptico com Ferrule
Extraído de J. R. Amazonas
Fonte de Luz ou fotodetetor montado em ferrule
Principais características dos Conectores:
Baixas perdas de conexão mesmo em face de inúmeras conexões/desconexões; da ordem de até 0.5 dB/conexão;
Confiabilidade mesmo em face de variações de temperatura e condições ambientais adversas.
Constituição dos conectores:
Os ferrolhos são estruturas cilíndricas ou cônicas, dependendo do tipo de conector.
Ferrolho com uma face polida, onde é feito o alinhamento da fibra.
Carcaça provida de uma capa plástica. 
São todos "machos". 
Tipos de Conectores
Existem vários tipos de conectores disponíveis no mercado.
Cada tipo de conector é voltado para uma aplicação específica. 
Diversos modelos de conectores ópticos
Extraído de J. R. Amazonas
Conectores para Fibras Ópticas monomodo
Conectores mais comuns:
LC (Lucent Connector):
Originalmente desenvolvido pela Lucent Technologies em 1997.
Vêm se popularizando e pode se tornar o padrão dominante.
Utilizado principalmente em fibras monomodo.
Empregado comumente em transceivers 10 Gigabit Ethernet.
Diâmetro interno do ferrule: 125,5 ou 128 µm.
62.5/125 multimodo duplex lc lc cabo de fibra óptica
Conector LC
Conector LC
Lc-lc de fibra óptica multimodo cabo patch cord
ST (Straight Tip)
Conector antigo, bastante popular durante a década de 1990, mas ainda bastante utilizado por possuir boa resistência aos esforços de conexão e desconexão.
Tem cedido espaço para outros conectores, especialmente o LC.
São similares ao conector BNC.
Fonte: Redes, Guia Prático 2ª Ed. Carlos E. Morimoto 
Conector ST
SC
Durante muito tempo, um dos cabos mais populares por sua simplicidade, eficiência, baixo custo e facilidade de manuseio.
Utilizado em redes Gigabit para aplicações em fibras multimodo e monomodo.
Desvantagem: tamanho.
Apresenta perdas na ordem de 0,2dB a 0,5dB/conexão.
Conectores SC com ferrule de precisão apresentam perdas de inserção inferiores à 0,1 dB. 
Extraído de J. R. Amazonas
Conector tipo SC
62.5/125 multimodo sc duplex de fibra óptica sc
MT-RJ (Mechanical Transfer Registered Jack).
Padrão novo. 
Utiliza um ferrolho quadrado com dois orifícios, ao invés de um apenas, para combinar as duas fibras em um único conector, pouco maior que um conector telefônico. 
Tem se popularizado devido ao seu formato compacto, mas ainda são restritos a algumas aplicações específicas consideradas nicho.
Tem substituído os conectores SC e ST em cabos de fibra multimodo.
Não é muito adequado para uso em fibra monomodo.
Emenda óptica 
Junção de dois ou mais segmentos de fibras.
Pode ser permanente ou temporária. 
Funcionalidade:
Prolongamento de um cabo óptico, 
Mudança de tipo de cabo