aula10 - Cabeamento - Fibra-otica

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Profa. Msc.Patrícia Vasconcelos 
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 Morimoto, C. “Guia completo de Redes”. 3 ed. 
 Notas de Aula Profa. Silvana Corrêa. 
 Notas de aula prof. Marcus Fábio. 
 Livro: Projeto de redes – Paulo Eustáquio 
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 A fibra ótica transmite luz e por isso é totalmente imune a 
qualquer interferência eletromagnética; 
 
 A fibra também é resistente a corrosão pois é feita de vidro; 
 
 
3 
 São seguras em ambientes que oferecem 
riscos de incêndios ou explosões 
 Não soltam faíscas; 
 São cabos mais seguros para transmissões 
sigilosas: 
 O sinal transmitido através da fibra ótica é mais 
difícil de interceptar; 
 
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 Alto custo: 
 Cabos; 
 Placas de rede; 
 Instalação; 
 Exige mais material. 
 
 O alto custo justifica o uso de cabos par trançado 
para a interligação local dos micros e cabos de fibra 
ótica para servir de backbone. 
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cobertura 
casca 
núcleo 
 Constituída de um filamento de vidro, material dielétrico, contendo duas 
partes principais: 
 o núcleo, por onde se propaga a luz 
 a casca que serve para manter a luz confinada no núcleo. 
 Cada um destes elementos, núcleo e casca, possuem índices de 
refrações diferentes fazendo com que a luz percorra o núcleo refletindo 
na fronteira com a casca. 
 
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– O princípio pelo qual a luz se propaga no interior de uma fibra óptica 
é fundamentado na reflexão total da luz, ou seja, quando um raio de 
luz se propaga em um meio cujo índice de refração é n1 (núcleo) e 
atinge a superfície de um outro meio com índice de refração n2 
(casca), onde n1 > n2 e, desde que o ângulo de incidência (em 
reação à normal) seja maior ou igual ao ângulo crítico, ocorrerá o 
que é denominado de reflexão total, do que resulta o retorno do raio 
de luz ao meio com índice de refração n1. 
– Baseado nesse princípio, a luz é injetada em uma das extremidades 
da fibra óptica sob um cone de aceitação, em que este determina o 
ângulo no qual o feixe de luz deverá ser injetado, para que ele 
possa se propagar ao longo da fibra óptica. 
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– As fibras são constituídas, basicamente, de materiais dielétricos 
com uma estrutura cilíndrica, composta de uma região central, 
denominada núcleo, por onde trafega a luz, e uma região periférica, 
denominada casca, que a envolve completamente. 
– As dimensões variam conforme os tipos de fibras ópticas; o núcleo 
pode variar de 8 μm até 200 μm e a casca de 125 μm até 240 μm. 
Contudo, entre as fibras ópticas mais utilizadas no mercado 
atualmente, as dimensões mais utilizadas são de 9 e 62,5 μm para 
o núcleo e 125 μm para a casca. 
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– Um sistema de comunicação que utiliza fibras ópticas é composto 
basicamente por três blocos distintos: o bloco transmissor, o bloco 
receptor e o bloco do meio físico (canal), que neste caso são as 
fibras ópticas. 
– Nesse sistema, o bloco transmissor possui a função de transformar o 
sinal elétrico em óptico, sendo constituído de dois componentes 
básicos: o circuito de processamento elétrico ou driver e o circuito 
emissor de luz. 
– O circuito driver possui a função de controle de polarização elétrica e 
missão da potência óptica. 
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– A conversão e a emissão do sinal óptico são realizados pelo circuito 
emissor de luz. 
– O bloco receptor possui a função inversa do bloco transmissor, ou seja, 
detectar o sinal óptico e convertê-lo em sinal elétrico. 
– É constituído de um semicondutor fotodetector que realiza a conversão 
fotoelétrica e de um circuito amplificador-filtro, onde o sinal recebe um 
tratamento adequado para sua leitura. 
– O meio físico, composto pelas fibras ópticas, basicamente é um guia, 
cujo interior a luz trafega, desde a extremidade emissora até a 
extremidade receptora. 
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– Existe uma variedade de fibras ópticas, cada qual voltada a uma 
aplicação específica. Os tipos podem variar, de acordo com os 
materiais, dimensões e os processos de fabricação. 
Fundamentalmente, as fibras ópticas estão subdivididas em dois 
tipos: monomodo (single mode) e multimodo (multi mode). 
Fibras Multimodo (62,5 μm núcleo e 125 μm casca) 
– As fibras multimodo permitem em seu núcleo que os feixes luminosos 
percorram diversos caminhos em seu interior. As fibras, dependendo 
da variação do índice de refração do núcleo em relação a casca, 
classificam-se em índice degrau (não mais comercializadas) ou índice 
gradual. 
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Fibras Multimodo (62,5 μm núcleo e 125 μm casca) 
– As fibras multimodo com índice degrau são as fibras de fabricação 
mais simples, porém apresentam características muito inferiores aos 
outros tipos de fibras. 
– Uma das deficiências é a banda passante, que é bastante estreita. 
Isso restringe a capacidade de transmissão da fibra óptica. 
– As aplicações com as fibras multimodo ficam um tanto restritas com 
relação à distância e à capacidade de transmissão. 
– As dimensões são de 62,5 μm e 125 μm para o núcleo e para a casca 
respectivamente. 
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Fibras Multimodo (62,5 μm núcleo e 125 μm casca) 
– As fibras multimodo com índice gradual são as fibras bem mais utilizadas que 
a anterior, porém de fabricação mais complexa, pois o índice de refração 
gradual do núcleo somente é conseguido pelas dopagens diferenciadas, e isso 
faz com que o índice de refração diminua gradualmente do centro do núcleo 
até a casca. 
– Na prática, esse índice gradual faz com que os raios de luz que percorrem 
caminhos diferentes, tenham velocidades diferentes, e os raios de luz 
cheguem a outra extremidade da fibra aproximadamente ao mesmo tempo; a 
banda passante aumenta, conseqüentemente aumentando a capacidade de 
transmissão da fibra óptica. Quanto as dimensões, valem as mesmas que 
foram descritas na fibra multimodo de índice degrau. 
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Fibras Multimodo (50 μm núcleo e 125 μm casca) 
 
– Desde o advento da padronização FDDI (Fiber Distributed Data 
Interface), a fibra óptica MMF tem sido usada vastamente em redes 
locais. 
 
– Padronizações mais recentes, como o gigabit ethernet por exemplo, 
trouxe o interesse de se especificar soluções sobre fibras MMF de 
50/125 μm. Porque com a utilização desta fibra consegue-se maiores 
distâncias e maior largura de banda, se comparado a de 62,5 μm. 
 
– Atualmente, a maioria dos sistemas utilizam um comprimento de onda 
de 850 nm mediante utilização de LED’s (Light-Emitting Diode). 
Estudos mais recentes, desenvolveram lasers que trabalham também 
em janelas de 850 nm, chamados de VCSEL (Vertical-Cavity Surface 
Emiting Laser). 
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Fibras Multimodo (50 μm núcleo e 125 μm casca) 
 
– Esta classe de laser, possibilita aumentar a capacidade de transmissão 
com a utilização de emissores de luz mais baratos do que os lasers de 
comprimento de onda maiores. 
 
– Num comprimento de onda de 850 nm, uma fibra MMF de 62,5/125 μm, 
possui uma largura de banda de 160 MHz/Km, já uma 50/125 μm de 500 
MHz/Km. Com o advento do 10GE (10 Gigabit Ethernet), alguns 
fabricantes e comitês de padronização estão propondo especificações que 
implementariam o 10GE sobre fibras MMF 50/125 μm no comprimento de 
onda de 850 nm. 
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Fibras Monomodo 
 
– As fibras monomodo possuem um único modo de propagação, ou 
seja, contrariamente às fibras multimodo, os raios de luz percorrem o 
interior da fibra óptica por um só caminho. 
 
– Como nas fibras multimodo, as fibras monomodo também se 
diferenciam pela variação do índice de refração do núcleo em relação 
à casca; classificam-se em índice degrau standard, dispersão 
deslocada (dispersion shifted - ds) ou non-zero dispersion (nzd). 
 
– As fibras monomodo que possuem índice degrau têm fabricação mais 
complexa que as fibras multimodo, pois suasdimensões são muito 
reduzidas e a tecnologia envolvida é mais avançada. Contudo, as 
características das fibras monomodo são muito superiores às 
multimodo, principalmente no que diz respeito à banda passante, mais 
larga, o que aumenta a capacidade de transmissão. 
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Fibras Monomodo 
 
– Além disso, apresentam atenuações mais baixas que as fibras 
multimodo, aumentando a distância das transmissões em o uso de 
repetidores. 
 
– Os enlaces de longa distância com fibras monomodo geralmente 
ultrapassam 50 Km entre os repetidores, dependendo da qualidade da 
fibra. 
 
– A desvantagem dessa fibra com relação as fibras multimodo está 
relacionado ao manuseio, que é bem mais complexo, exigindo 
cuidados maiores. 
 
– As dimensões variam. O núcleo pode variar de 8 μm a 10 μm e a 
casca, em torno de 125 μm. 
 Cabos monomodos (modo simples); 
 Transmitem mais rápidos que cabos multimodos 
(luz viaja em linha reta – caminho mais curto); 
 Cabos multimodos (modo múltiplo). 
 O sinal viaja batendo continuamente nas paredes 
do cabo, tornando-se mais lento e perdendo a 
intensidade mais rapidamente. 
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 São cabos bastante flexíveis e podem ser 
passados dentro de conduítes, sem 
problemas; 
 Não é necessário que os cabos fiquem em 
linha reta; 
 Devido às camadas de proteção, os cabos de 
fibra também apresentam uma boa 
resistência mecânica. 
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Video sobre fabricação de fibra 
óptica 
http://www.youtube.com/w
atch?v=haWGyKT4QKk 
 
Fibra óptica 
Fabricação 
 Redes de telecomunicações; 
 Conexões de redes locais LANs e WANs; 
 Redes de comunicações em ferrovias e metrôs; 
 Redes para controle de distribuição de energia elétrica; 
 Redes de transmissão de dados; 
 Redes de distribuição de sinais de radiodifusão e televisão; 
 Redes de estúdios, cabos de câmeras de televisão; 
 Redes industrias, em monitoração e controle de processos; 
 Interligação de circuitos dentro de equipamentos; 
 Aplicação de controle em geral como em fábricas e maquinários ; 
 Em veículos motorizados, aeronaves, trens e navios. 
 
 Links com textos de aplicações: 
• http://super.abril.com.br/superarquivo/1988/conteudo_111248.shtml 
• http://super.abril.com.br/saude/exame-sangue-fibra-optica-438699.shtml 
• http://super.abril.com.br/cotidiano/fibras-oticas-bordo-438469.shtml 
Banda passante: alta, na ordem de Mbps, Gbps, Tbps. 
 Perdas de transmissão baixa: é apenas reduzido ligeiramente após a 
propagação de grandes distâncias; 
 Pequeno tamanho e peso: resolve o problema de espaço e de 
congestionamento de dutos no subsolo das grandes cidades e em 
grandes edifícios comercias. Ideal em aviões, navios e satélites; 
 Imunidade a interferências: não sofrem interferências eletromagnéticas; 
 Isolação elétrica: não precisa se preocupar com aterramento e 
problemas de interface de equipamento, uma vez que é constituída de 
vidro ou plástico, que são isolantes elétricos; 
 Matéria-prima abundante: é constituída por sílica, material abundante e 
não muito caro. 
 Maiores distâncias de transmissão; 
 
 Fragilidade das fibras ópticas: deve-se tomar muito cuidado ao 
manusearmos uma fibra óptica, pois elas quebram facilmente; 
 
 Dificuldade de conexões das fibras ópticas: por ser de pequena 
dimensão, exigem procedimentos e dispositivos de alta precisão na 
realização de conexões e emendas; 
 
 Impossibilidade de alimentação remota de repetidores: requer 
alimentação elétrica independente para cada repetidor, não sendo 
possível a alimentação remota através do próprio meio de transmissão; 
 
 Falta de padronização dos componentes ópticos: o contínuo avanço 
tecnológico e a relativa imaturidade não têm facilitado o 
estabelecimento de padrões. 
 
 As categorias são definidas de acordo com a forma como a luz se 
move dentro do cabo. Podem ser: 
 monomodo 
 multimodo. 
Modo simples (monomodo) 
 
 Diâmetro do núcleo varia de 8µm a 10m, bem mais finas que 
a múltiplo. 
 Marcação 10/125 no revestimento da fibra monomodo: 
 núcleo com diâmetro de 10 microns. 
 revestimento interno com diâmetro de 125 microns. 
 Tem pouca distorção do sinal que sai, mesmo em grandes 
distâncias e alta taxa de dados. 
 
 
 
Modo Múltiplo (multimodo) 
 
 Diâmetro do núcleo varia de 50µm a 100µm. 
 Raios de luz de diferentes ângulos refletidos ao longo da 
fibra viajam pelo núcleo. Como consequencia alguns raios 
chegarão na outra extremidade do cabo mais tarde do que 
outro. Para a informação pode ocorrer uma certa porção de 
distorção de sinal na ponta receptora de uma transmissão. 
 
 
Cabo de Fibra Ótica 
 Podem ser: 
 Loose 
 Tight 
 
 
 Loose (modo solto): Nesta técnica, um tubo longo, com diâmetro muito 
maior do que a fibra, contém a mesma, isolando-a das tensões do cabo. 
O tubo é preenchido, geralmente, com um material viscoso. Esta técnica 
é boa para cabos ópticos submetidos a tensões durante a instalação ou 
operação (cabos aéreos e submarinos). 
 
 Tight (modo compacto): Neste tipo de cabo, uma camada protetora de 
plástico duro é colocado sobre a fibra revestida. Apesar dos problemas 
com tensões, este cabo apresenta uma espessura menor e maior 
resistência ao esmagamento. São utilizados, geralmente, quando se 
necessita dimensões pequenas e cabos que precisem muita resistência 
ao esmagamento. 
 
 
Montagem de um conector ST 
http://www.youtube.com/watch?v=EmTUwZ5cTao 
 Dos 8 tipos de conectores de fibra ótica existentes, o mais comuns: ST, 
SMA e SC. 
 
ST 
 Mais comumente usado em instalações comerciais, originalmente 
projetado pela AT&T. 
 O centro do conector ST é uma ponteira de ferro de 2,5 mm que é 
colada à fibra. 
 O invólucro externo do conector ST é semelhante ao invólucro do 
conector coaxial BNC no sentido de que a conexão do plugue à tomada é 
feita da mesma forma nos dois. 
 SMA 
 Semelhante ao ST, mas utilizado em alguns equipamentos de 
fabricantes europeus. 
 Contêm um invólucro externo aparafusado. 
 É desenvolvido pela AMP e padronizado pela NATO 
e pelas forças armadas americanas. 
 
 SC: 
 proporciona uma conexão "a prova de puxões" que às vezes é 
usada em cabos onde há divisões. 
 
A norma que rege que a atenuação máxima de emendas ópticas não pode 
exceder o valor de 0,3 dB, independente do tipo de emenda. Podem ser: 
 por Fusão 
 Mecânicas 
 
 por Fusão: neste tipo de emenda as duas extremidades a serem unidas são 
aquecidas até o ponto de fusão, enquanto uma pressão axial adequada é 
aplicada no sentido de unir as partes. Importante deixar ambas as extremidades 
separadas por uma distância de 10 a 15um, para permitir a dilatação do vidro. 
1= Eletrodo de ligação 
2 = Fio Níquel - cromo 
3 = Fibras visão frontal 
3´= Fibras visão traseira 
Obs: Na prática tem-se conseguido 
atenuação em torno de 0.05 dB 
http://www.youtube.com/watch?v=gYUTQGQXiNo 
http://www.youtube.com/watch?v=ZgNIs3Ynhhw 
http://www.youtube.com/watch?v=M2w80RI31i8 
 Mecânica: Este tipo de emenda encontra muita aplicação no 
reparo emergencial de cabos ópticos. Consiste na utilização de 
conectores mecânicos, com a utilização de cola e polimento. 
Alguns tipos não se baseiam no polimento, devendo neste 
caso as fibras serem muito bem clivadas.