Tipos Cabo Fibra Óptica. Prof. Marciano dos Santos Dionizio

Tipos Cabo – Fibra Óptica

• Com a explosiva evolução das comunicação, motivadas pela necessidade de aumento de capacidade de tráfego de voz, vídeo e dados de alta velocidade, constantemente nos deparamos com novos conceitos em tecnologias em termo de meios de transporte das informações.

• É nessa ideia que surge a fibra óptica, que garante nível elevado de fiabilidade a nível de transmissão de sinais e dados, voz e vídeo.

• Cabos de fibra óptica estão substituindo fios de cobre para aumentar a velocidade de transmissão de informação digital.

• Estes cabos são feixes de “fios de vidro” extremamente puros que foram revestidas em duas camadas de plástico reflexivo.

• Uma fonte de luz é ligada e desligada rapidamente a uma extremidade do cabo de transmissão de dados digitais.

• A luz viaja através dos fios de vidro e de forma contínua reflete fora do interior dos revestimentos plásticos espelhados em um processo conhecido como reflexão total interna. • Sistemas baseados em fibra óptica pode

transmitir bilhões de bits de dados por segundo, e eles podem até mesmo levar vários sinais ao longo da mesma fibra usando lasers de cores diferentes.

• Esses cabos são tão finos quanto um fio de cabelo humano que carregam a informação digital ao longo de grandes distâncias.

• A transmissão da luz pela fibra segue um princípio único, independentemente do material usado ou da aplicação: é lançado um feixe de luz numa extremidade da fibra e, pelas características ópticas do meio (fibra), esse feixe percorre a fibra por meio de reflexões sucessivas.

• A fibra possui no mínimo duas camadas: o núcleo (filamento de vidro) e o revestimento (material eletricamente isolante).

• Em 1870, o físico inglês Jonh Tyndall, demonstrou o princípio de guiamento de luz através de uma experiência muito simples, utilizando um recipiente furado com água, um balde e uma fonte de luz, Tyndall observou o feixe de água sairá iluminado através do furo do recipiente, assim tivemos o primeiro relato da transmissão de luz.

• Depois da descoberta do físico Jonh a fibra passou a ser usada quando surgiu o primeiro cabo submarino de fibra óptica intercontinental, começou a operar em 1988, e tinha capacidade para 40.000 conversas telefônicas simultâneas, usando tecnologia digital.

• Os cabos que cortam os oceanos do nosso planeta hoje tem a capacidade para 200 milhões de circuitos telefônicos.

• Tecnologias como WDM (CWDM e DWDM) fazem a multiplexação (transmitir várias comunicações diferentes ao mesmo tempo através de um único canal físico) de várias comprimentos de onda em um único pulso de luz chegando a taxas de transmissão de 1,6 Terabits por segundo em um único par de fibras.

• Sem esses cabos pelo oceano a fora, você não se comunicaria com pessoas de outro país, continente, a sua comunicação seria restrita a uma área física muito pequena, em comparação ao alcance da fibra óptica. • Apenas em 1956 o físico Narinder Singh Kapany que

fazia parte de uma equipe do laboratório Bell (USA), composta por ele e pelos doutores A.L. Schawlow e C.H. Townes, apresentaram os planos para a construção do primeiro laser a ser usado em sistemas de telecomunicação, melhorando gradativamente o que já era bom.

• Pense em um imenso canudo de refrigerante ou em um cano plástico flexível.

• Imagine, por exemplo, um cano excessivamente comprido.

• Agora, considere que a superfície interna desse cano foi revestida com um espelho perfeito e esse espelho foi feito de vidro extremamente puro, de modo que, mesmo que seja vários quilômetros de comprimento, a luz ainda pode atravessá-lo (imagine vidro tão transparente que, uma janela com esse vidro, de vários quilômetros de espessura, ainda parece claro, a luz atravessa com a maior nitidez possível).

• Então, imagine que você está olhando em uma das pontas do cano.

• Há vários quilômetros de distância, na outra ponta, um amigo seu liga uma lanterna e reflete sua luz dentro do cano.

• Uma vez que o interior do cano é revestido de um espelho perfeito, a luz da lanterna refletirá na superfície do cano (mesmo que ele seja curvo ou distorcido) e você a verá na outra ponta.

• Se o seu amigo começar a ligar e desligar a lanterna à maneira do código Morse, ele conseguirá se comunicar com você por meio do cano.

• Mesmo confinada a um meio físico, a luz transmitida pela fibra óptica proporciona o alcance de taxas de transmissão (velocidades) elevadíssimas, da ordem de 109 à 1010 bits por segundo (cerca de 40Gbps), com baixa taxa de atenuação por quilômetro.

• Mas a velocidade de transmissão total possível ainda não foi alcançada pelas tecnologias existentes.

• Como a luz se propaga no interior de um meio físico, sofrendo ainda o fenômeno de reflexão, ela não consegue alcançar a velocidade de propagação no vácuo, que é de 300.000 km/segundo, sendo esta velocidade diminuída consideravelmente.

• Para realizar a transmissão de dados em uma fibra ótica, é preciso utilizar equipamentos especiais que contenham um foto emissor, ou seja, um aparelho que possa transformar sinais elétricos em pulsos de luz.

• Assim os pulsos de luz passam a representarem valores digitais binários correspondentes aos dados.

• A fibra ótica para a internet em usuários comum ainda é muito cara, porém se fosse acessível, você teria que trocar de computador, usar um computador com um processamento elevado para receber tais dados em alta velocidade.

Características

• Hoje existem vários tipos de comunicações espalhadas pelo mundo, e para atendê-las a fibra ótica possui dois tipos principais de cabo: Monomodo e Multimodo.

• O tipo Monomodo é usado para sinais de grandes distâncias, possui um manuseio difícil e exige muita técnica, além do seu custo elevado. Utilizado para comunicações com redes locais, o sistema Multimodo tem diâmetro maior e assim, é possível transitar mais de um sinal através de lasers e LEDs.

• Assim como em todo produto existem pontos positivos e negativos, e situações benéficas para o uso desse ou daquele determinado produto ou serviço, a fibra ótica não foge dessa realidade.

• Veja algumas das vantagens e desvantagens dessa tecnologia:

Vantagens

• Dimensões Reduzidas;

• Capacidade para transportar grandes quantidades de informação (Um par de fibras ópticas, cujo diâmetro pode ser comparado com o de um fio de cabelo, pode transmitir 2.5 milhões ou mais de chamadas telefônicas ao mesmo tempo. Um cabo de cobre com a mesma capacidade teria um diâmetro da ordem de 6 m!);

Vantagens

• Imunidade às interferências eletromagnéticas; • Matéria-prima muito abundante;

• Segurança no sinal;

• Facilidade na instalação;

• Menos deterioração com o tempo comparando com os fios de cobre.

Desvantagens

• Custo elevado;

• Fragilidade das fibras ópticas sem encapsulamento;

• Dificuldade para ramificações (Uma rede ponto a ponto seria mais viável, caso contrário as conexões tipo “T” sofrem com perdas muito elevadas de dados);

• Impossibilidade de alimentação remota dos repetidores;

Tipos de fibra ótica

• As fibras ópticas podem ser basicamente de dois modos:

• Monomodo: • Multimodo:

Monomodo

• Permite o uso de apenas um sinal de luz pela fibra; • Tem núcleo de 8 a 9 μm e casca de 125 μm;

• Alcance limitado de 4km para cabeamento estruturado;

• Dimensões menores que os outros tipos de fibras; • Maior banda passante por ter menor dispersão;

• Utiliza comprimentos de ondas de 1.310 ou 1550 nm; • Geralmente é usado laser como fonte de geração de

Multimodo

• Tipo mais comum em cabeamentos primários inter e intra edifícios;

• Tem núcleo de 50 ou 62,5 μm (equivale à milésima parte do milímetro) e casca de 125μm;

• Permite o uso de fontes luminosas de baixa ocorrência tais como LEDs (mais baratas);

• Alcance limitado de 2km para cabeamento estruturado;

• Diâmetros grandes facilitam o acoplamento de fontes luminosas e requerem pouca precisão nos conectores;

• Muito usado para curtas distâncias pelo preço e facilidade de implementação pois a longa distância tem muita perda.

• E podendo ter características como:

• OPGW: Função original dos cabos de para raio, exercer blindagem contra DA diretas nos condutores fase, além de suportar o feixe de FO.

• ADSS: Função original dos cabos ADSS ou dielétricos, utilizar um cabo com características isolantes em pequenos lances, além de suportar o feixe de FO.

• A principal diferença na comparação de um cabo de fibra óptica e um de par trançado é a velocidade da transferência das informações e a ausência de interferências eletromagnéticas. • Existem pesquisadores e especialistas em

transferência de dados que conseguiram enviar 100 Tb por segundo através de fibra óptica.

• O fator mais preocupante dos cabos de par trançado é a interferência eletromagnética, que em ambientes industriais são de grandes quantidades.

• Meios Ópticos:

• Teoria de Raios de Luz: • Reflexão Interna Total:

• O núcleo da fibra deve ter um índice de refração maior que o material que o envolve (reflete de volta para a fibra)

Duas fibras de vidro que simulam

uma conexão full-duplex:

• Dispositivos de Transmissão:

• O emissor converte os sinais elétricos em impulsos de luz.

• Fontes de luz:

• Laser - produz um feixe fino e intenso de luz infravermelha.

• Utilizado com fibras monomodo e cobre grandes distâncias.

• Diodo Emissor de Luz (LED) - produz luz infravermelha. • Utilizados com fibras multimodo em Redes Locais.

• Conectores para Fibra Óptica:

• Subscriver Connector (SC): normalmente usado em fibras multimodo;

• Straight Tip (ST): normalmente utilizado em fibras monomodo;

• Instalação, Cuidados e Testes:

• Fibra muito esticada – causa rachaduras no núcleo.

• Instalação, Cuidados e Testes:

• Dobrar a fibra com curva muito fechada – altera a reflexão interna.

• Instalação, Cuidados e Testes:

• Instalação, Cuidados e Testes:

• Acabamentos das faces de fibra – reduz a luminosidade do sinal de luz.

• Instalação, Cuidados e Testes:

• Acabamentos das faces de fibra – reduz a luminosidade do sinal de luz.

• Instalação, Cuidados e Testes:

• Emenda de dois cabos com tamanhos

diferentes – reduz a luminosidade do sinal de luz.