Cabeamento Aula 9 Fibras +ôpticas

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Disciplina: Cabeamento Estruturado
Aula: Meios Ópticos – Parte 2
2º semestre/2016
Diâmetros de fibras
Tipos de Fibras Ópticas
Tipos de fibras
Podemos encontrar no mercado dois tipos de fibras multimodo: fibras MM com núcleo de 50 µm de diâmetro e fibras MM com núcleo de 62,5 µm de diâmetro.
 
A diferença entre as fibras monomodo e as fibras multimodo é que estas possuem núcleo de diâmetro muito maior permitindo a propagação da luz em vários modos.
 
As fibras multimodo não podem ser utilizadas em aplicações cujas distâncias ultrapassem 2 km. O fator que limita a distância na utilização dessas fibras é a dispersão modal. Esse tipo de dispersão 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. Assim, as componentes do pulso que viajaram nos modos de menor distância chegarão ao final da fibra mais rapidamente que as demais, causando um grande alargamento no pulso. A distância máxima permitida para o uso de uma determinada fibra multimodo depende da largura de banda da fibra e da taxa de transmissão utilizada.
Tipos de Fibras Ópticas
Tipos de fibras
Atualmente podemos classificar as fibras monomodos em três grupos : fibras monomodo convencionais ITU-T G.652 (Standard Monomode Fiber - SMF), fibras de dispersão deslocada ITU-T G.653 (Dispersion Shifted Fiber - DSF) e fibras de dispersão deslocada não nula ITU-T G.655 (Non Zero Dispersion Shifted Fiber – NZ-DSF).
 
As fibras ITU-T G.652 foram as primeiras a serem construídas. Esses tipos de fibras foram otimizadas para operarem na janela de 1310 nm. Para sinais nesse comprimento de onda, as fibras convencionais apresentam dispersão nula e baixa atenuação. Praticamente todos os sistemas de comunicações do início da década de 1980 possuíam fontes que operavam nesse comprimento de onda. Esse tipo de fibra vem sendo fabricado desde o início dos anos 80 e é o tipo de fibra monomodo mais instalada no mundo inteiro. Apesar de estar otimizada para operação em 1310 nm, essa fibra também permite a operação na janela de 1550 nm, quando a dispersão não é um fator limitante para o sistema.
Tipos de Fibras Ópticas
Tipos de fibras
Já as fibras de dispersão deslocada ITU-T G.653 (Dispersion Shifted Fiber – DSF ou Fibra com Dispersão Deslocada) é uma fibra monomodo projetada para trabalhar em 1550 nm e que tem um desempenho pobre para DWDM. Estão sendo substituídas pelas NZ-DSF.
Além destas existem as fibras de dispersão deslocada não nula ITU-T G.655 (Non Zero Dispersion Shifted Fiber – NZ-DSF ou Fibra sem Dispersão Zero Deslocada). Fibra monomodo de dispersão deslocada zero próxima ao comprimento de onda de 1550 nm, mas fora da janela efetivamente utilizada para a transmissão de sinais. Isso aumenta a largura de banda, oferecendo melhorias para o DWDM neste comprimento de onda.
 
Tipos de Fibras Ópticas
Classificações de fibras
Multimodo:
 OM1 – largura de banda 200 MHz.km – Núcleo 62,5 mm
 OM2 – largura de banda 500 MHz.km – Núcleo 50 mm
 OM3 – largura de banda 2000 MHz.km – Núcleo 50 mm
 OM4 – largura de banda 4700 MHz.km – Núcleo 50 mm
Monomodo:
 OS1 – atenuação de 1,0 dB/km para 1310 ou 1550 nm
 OS2 – atenuação de 0,4 dB/km para 1310 ou 1550 nm
 
Tipos de Fibras Ópticas
Tipos de fibras
Tipos de Fibras Ópticas
Classes
 OF-300 – Suporta aplicações de até 300m de comprimento 
 OF-500 – Suporta aplicações de até 500m de comprimento
 OF-2000 – Suporta aplicações de até 2.000m de comprimento
Tipos de Fibras Ópticas
Especificações (Segundo NBR 14565:2012)
Tipos de Fibras Ópticas
Emenda Óptica por fusão
Este processo não é exatamente simples ou rápido, e como o próprio nome diz, consiste em "fundir" uma fibra óptica à outra.
Neste tipo de emenda a fibra é introduzida limpa e clivada na máquina de fusão, para após o alinhamento apropriado, ser submetida à um arco voltáico que eleva a temperatura nas faces das fibras, o que provoca o derretimento das fibras e a sua soldagem. O arco voltáico é obtido a partir de uma diferença de potencial aplicada sobre dois eletrodos de metal. Após a fusão a fibra é revestida por resinas que tem a função de oferecer resistência mecânica à emenda, protegendo-a contra quebras e fraturas.
Após a proteção a fibra emendada é acomodada em recipientes chamados caixa de emendas. As caixas de emendas podem ser de vários tipos de acordo com a aplicação e o número de fibras. Umas são pressurizáveis ou impermeáveis, outras resistentes ao sol, para instalação aérea.
Tipos de Emendas
Emenda Óptica por fusão
O custo de todo o material necessário para este tipo de emenda é alto, pois o processo de "Emenda Óptica por Fusão" exige um custo alto de investimento nos equipamentos para a sua operação. Entretanto, este processo agiliza as instalações e garante uma grande confiabilidade no sistema.
A clivagem, acima citada, é o processo de corte da ponta da fibra óptica. É efetuada a partir de um pequeno ferimento na casca da fibra óptica (risco), a fibra é tracionada e curvada sob o risco, assim o ferimento se propaga pela estrutura cristalina da fibra. A qualidade de uma clivagem deve ser observada com microscópio.
Tipos de Emendas
Emenda Óptica por fusão
Máquina de fusão
Tipos de Emendas
Emenda Óptica Mecânica
Este tipo de emenda é baseado no alinhamento das fibras através de estruturas mecânicas (desenvolvidas para tal finalidade), que mantém estas fibras posicionadas frente a frente, sem uni-las definitivamente. Neste tipo de emenda as fibras também devem ser limpas e clivadas. Este tipo de emenda é recomendado para um número reduzido de emendas a realizar, pois o custo desses dispositivos é relativamente barato, além de serem reaproveitáveis, porém não é aconselhável utilizá-los em sistemas que exijam uma grande confiabilidade.
Tipos de Emendas
Emenda Óptica Mecânica
Tipos de Emendas
Emenda Óptica por Conectorização
Este processo é bem semelhante ao processo de Emenda Mecânica, onde duas fibras devem ser alinhadas e não unidas. Entretanto, em cada fibra é colocado um conector óptico e estes dois conectores são encaixados em um acoplador óptico de modo a tornar possível o alinhamento entre as fibras, sem uni-las definitivamente. 
Isto é conseguido através do uso de outro tipo de conector chamado de Adaptador Óptico, esta emenda é executada de forma rápida, desde que os conectores já estejam instalados nos cordões ópticos.
Ele é também muito usado em acessórios ópticos chamados de Distribuidores Ópticos, onde fazem a interface entre um cabo vindo de uma sala de equipamentos e os equipamentos ativos instalados no andar, no Armário de Telecomunicações.
Tipos de Emendas
Emenda Óptica por Conectorização
Há vários tipos de conectores ópticos no mercado, cada um voltado a uma aplicação. Basicamente, os conectores são constituídos de um ferrolho com uma face polida, onde é feito o alinhamento da fibra, e de uma carcaça provida de uma capa plástica. Os diversos tipos de conectores variam nos formatos e na forma de fixação (encaixe, rosca). Os conectores são todos machos, ou seja, os ferrolhos são estruturas cilíndricas ou cônicas, dependendo do tipo de conector, que são inseridos em adaptadores ópticos.
Os conectores utilizam acoplamentos frontais ou lenticulares, sendo que existem três tipos de acoplamentos frontais: quando a superfície de saída é maior que a de entrada, quando a superfície de saída é igual à de entrada e quando a superfície de saída é menor que a de entrada. E existem acoplamentos lenticulares do tipo simétrico e assimétrico.
Tipos de Emendas
Emenda Óptica por Conectorização
Os requisitos dos conectores são a montagem simples, uma forma construtiva estável, pequenas atenuações e proteção das faces das fibras e os fatores
que influenciam em sua qualidade são o alinhamento, a montagem e a características de transmissão das fibras. Lembrando que existem conectores para fibra única e para várias fibras (múltiplo).
Com relação à forma que se realiza o alinhamento podemos ter vários tipos de estruturas sendo que os mais comuns são os circulares e os tipo V-GROOVE. Os tipos circulares são recomendados para conexões duradouras enquanto que os V-GROOVE para situações provisórias de conexões de fibras nuas (sem revestimento).
Tipos de Emendas
Emenda Óptica por Conectorização
Tipos de Emendas
Emenda Óptica por Conectorização
Tipos de Emendas
Emenda Óptica por Conectorização
Tipos de Emendas
Emenda Óptica por Conectorização
Conector MPO
Tipos de Emendas
DIO
O Distribuidor Interno Óptico (DIO) é um acessório óptico que representa uma solução em termos de proteção, acomodação e distribuição de fibras e das emendas de um cabo óptico. É utilizado para acomodar e proteger as emendas do cabo óptico com as extensões ópticas e acomodar as conexões dos cordões ópticos com conectores dos pigtails através da placa de adaptadores ópticos.
Dispositivos para cabeamento
DIO
Dispositivos para cabeamento
Pigtail
Cabo onde o conector é aplicado em uma das extremidades do cabo e a outra extremidade será utilizada para emenda por fusão ou emenda mecânica.
Dispositivos para cabeamento
Fun-Out
Também chamados de transições ópticas, têm um conector de maior capacidade em número de fibras de um lado (como o MPO) e vários conectores individuais de outro lado (como os SC e LC).
Dispositivos para cabeamento
Fun-Out
Dispositivos para cabeamento
Cabo Trunking
São segmentos de cabos montados com conectores MPO em ambas as extremidades. São montados e testados em fabrica e são utilizados para conectar dispositivos como cassetes ópticos.
Dispositivos para cabeamento
Cordões Ópticos
São segmentos de cabos montados com conectores individuais ou duplos para a conexão entre dispositivos, como de switch à um DIO ou de um servidor à um switch (similar à um patch cord em cabeamento de cobre).
Dispositivos para cabeamento
Caixa de emendas
Este acessório em conjunto com a bandeja de acomodação tem a função de acomodar e proteger os protetores da emendas ópticas e outros componentes de fixação das fibras dentro do Distribuidor Óptico ou da caixa de emendas para fibras ópticas.
Dispositivos para cabeamento
Caixa de emendas
Dispositivos para cabeamento
Streaper
É utilizado para decapar o tubo loose (capa externa).
Ferramentas
Clivador
O clivador de precisão serve para efetuar a clivagem da fibra.  É um instrumento de alta precisão que realiza o corte da fibra segundo um ângulo determinado.
Ferramentas
Alicate de Crimpar
Ele "esmaga" os contatos do conector, fazendo com que as facas-contato perfurem a cobertura plástica e façam contato com os fios do cabo de rede.
Ferramentas
Estilete e Tesoura
Tanto a tesoura quanto o estilete são instrumentos que podem ser utilizados para retirar a capa externa na fibra e cortar sobras com precisão.  No caso da tesoura, o seu mecanismo de fechamento faz com que a fibra escorregue para parte posterior da tesoura atingindo a área lisa que é onde ocorre o corte da fibra de vidro. São dois processos em uma única ação.
Ferramentas
Disco, base e lixa de polimento
É necessário polir o cabo de fibra óptica porque sem esses cuidados, a ponta fica irregular e obstrui a passagem do sinal luminoso, inutilizando o cabo.
Ferramentas
Seringa
Utilizada para auxiliar no processo de rescisão por epóxi.
Cola Epóxi
Bicomponente, de baixa viscosidade e recomendado para a colagem de fibras ópticas, materiais ópticos, metais, cerâmicas, vidros e plásticos, apresenta baixo estresse, alta resistência a impactos e choques térmicos e tem a propriedade de mudar de cor para indicar o estado de cura.
Ferramentas
Dispositivos de limpeza
 
Fibras Ópticas
Microscópio
 
Fibras Ópticas
Conceito
Rede WDM é o conjunto de equipamentos e meios físicos que têm a capacidade de otimizar o uso de redes de fibra óptica. Este sistema tem o objetivo de fornecer uma infra-estrutura de meios ópticos que permite a inserção de mais de um sistema de telecomunicações, seja ele para redes de dados e/ou voz, em uma única fibra óptica.
 
Atualmente a Rede WDM é utilizada em muitas empresas que prestam serviços de Telecomunicações, públicos e privados, em todo o mundo.
Redes WDM
Conceito
A rede WDM utiliza a tecnologia de Multiplexação Óptica para compartilhar a mesma fibra com diversos sinais ópticos de diferentes comprimentos de onda, que são usualmente denominados de canais com “cores” distintas. A taxa de transmissão de cada canal pode variar de 2 Mbit/s (E1) até 10 Gbit/s (STM-64), dependendo da aplicação, sendo que a sua maior utilização ocorre nos sistema que necessitam taxas de transmissão acima 155 Mbits/s (maior que STM-1).
 
Redes WDM
Conceito
Sua elevada flexibilidade para transportar diferentes tipos de hierarquias digitais permite oferecer interfaces compatíveis com as diversas aplicações existentes, entre elas as redes de transmissão PDH e SDH, as redes Multisserviços ATM, IP e Frame Relay, e aplicações específicas para redes de dados e de computadores de grande porte (Fast Ethernet, Gbit Ethernet, interfaces ESCON, FICON e Fiber-Channel, entre outras).
 
A tecnologia das redes WDM permite ainda implementar mecanismos ópticos de proteção nos equipamentos ou diretamente nas redes da camada de aplicação, oferecendo serviços com alta disponibilidade e efetiva segurança no transporte de informações.
Redes WDM
Rede WDM
Uma rede WDM é composta por:
 Rede Física: é o meio de transmissão que interliga os equipamentos WDM, composto pelos cabos de fibra óptica.
 Equipamentos: são os multiplexadores, “transponders”, amplificadores e equipamentos de cross conexão de diversas capacidades que executam o transporte de informações.
 Sistema de Gerência: é o sistema responsável pelo gerenciamento da rede WDM, contendo as funcionalidades de supervisão e controle da rede, e de configuração de equipamentos e provisionamento de facilidades.
Redes WDM
Rede WDM
Redes WDM
Vantagens
A rede WDM oferece vários benefícios, quando comparada com outras tecnologias:
 Permite utilizar equipamentos de aplicação para redes de transporte e multisserviços sobre a mesma infra-estrutura de meio fisico óptico;
 Permite o tráfego de qualquer tecnologia, independente do fabricante, através do uso de transponders;
 Permite a economia de equipamentos de aplicação ao longo das rotas, mediante a instalação destes apenas nos pontos de troca de tráfego;
 Permite a economia e até mesmo a otimização do uso de fibras ópticas em locais com alta densidade de redes e acessos.
Redes WDM
Desvantagens
Entretanto, a tecnologia WDM apresenta ainda as seguintes desvantagens:
 O projeto, instalação e operação da rede WDM é complexo e deve ser feito com um planejamento criterioso e detalhado;
 Não existe padronização de equipamentos e da tecnologia WDM, o que impede que sejam usados equipamentos de fabricantes distintos num mesmo enlace da rede.
Redes WDM
Multiplexação Óptica
Os tipos de sistemas WDM mais comuns são:
 CWDM (Coarse Wave Division Multiplex): sistema cuja multiplexação óptica possui espaçamento de 200 GHz e pode variar a quantidade de canais de 4 a 16 dependendo da fibra óptica adotada no projeto. Sua taxa de transmissão pode variar de
E3 (34 Mbit/s) a STM-16 (2,5 Gbit/s). Possui um melhor desempenho com o uso da fibra óptica tipo LWP.
 DWDM (Dense Wave Division Multiplex): sistema cuja multiplexação óptica possui espaçamento que varia de 100 GHz a 25 GHz, e pode variar a quantidade de canais de 16 a 128. Sua taxa de transmissão pode variar de STM-1 (155 Mbits/s) a STM-64 (10 Gbits/s). Possui um melhor desempenho com o uso a fibra óptica tipo SM.
Redes WDM