TECNOLOGIAS DE REDES ÓPTICAS

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TECNOLOGIAS

DE REDES ÓPTICAS

WE‘RE WELL CONNECTED

Eduardo Meirelles

[email protected]

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DIAMOND WORLDWIDE

“Atividades de desenvolvimento, fabricação e

comercialização de componentes condutores de onda de

luz e elementos de micromecânica de alta precisão”

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DIAMOND WORLDWIDE

ƒ Líder mundial em fabricação de componentes ópticos de alta precisão

ƒ Fundada em 1958 na cidade de Losone, Suíça ƒ Inovadora na área de conectividade óptica ƒ Presente em mais de 50 países

ƒ Qualidade certificada

ƒ Soluções que excedem as especificações técnicas

DIAMOND WORLDWIDE

Matriz Subsidiárias

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ƒ Fundada em 1988

ƒ Instalação industrial com 3.500 m² no Rio de Janeiro

ƒ Centro de Vendas e Serviços em São Paulo e Minas Gerais ƒ Atuação em todo o território nacional

ƒ Produtos homologados pela Anatel

ƒ Parte da história da evolução das tecnologias ópticas no Brasil

DIAMOND BRASIL

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TELECOMUNICAÇÕES

ƒ Longas distâncias abrangidas

ƒ Grandes capacidades de transmissão ƒ Altas densidades de conexões ƒ Imunidade à interferência

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INDÚSTRIA

ƒ Ambientes inóspitos

ƒ Altas cargas eletromagnéticas

ƒ Evolução dos processos de automação industrial ƒ Segurança para as transmissões

DATA CENTERS

ƒ Perfil modular

ƒ Altas taxas de transmissão ƒ Altas densidades de conexões ƒ Gerenciamento de dados

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AMBIENTES COMERCIAIS E RESIDENCIAIS

ƒ Progressivo aumento nos requisitos de performance ƒ Uso intenso de Triple Play (voz, dados, vídeo) ƒ Facilidade nas instalações

ƒ Integridade física dos usuários

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APLICAÇÕES MILITARES E AEROESPACIAIS

ƒ Atendimento a normas rigorosas

ƒ Vibrações, acelerações, pressões ƒ Oscilações de temperatura

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TECNOLOGIAS ÓPTICAS

ƒ Grandes capacidades de transmissão

ƒ Baixas perdas, maiores distâncias nas transmissões ƒ Imunidade a interferências

ƒ Pequenos tamanho e peso das fibras ƒ Altas densidades nas instalações

ƒ Alto grau de segurança nas transmissões ƒ Permanência do investimento no cabeamento ƒ Custos em queda progressiva

FIBRAS ÓPTICAS - Fundamento

A fibra óptica é composta por um material dielétrico (não

conduz energia, como vidro ou plástico), capaz de confinar

a luz em seu interior, possibilitando que pulsos luminosos

possam ser codificados, estabelecendo assim uma

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FIBRAS ÓPTICAS - Estrutura

revestimento primário (250µm)

casca (125µm)

núcleo (9/50/62,5µm)

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FIBRAS ÓPTICAS - Física

Refração da luz

ƒ É a variação de velocidade sofrida pela radiação ao mudar de meio

plano luz incidente luz refletida α α β n₂ n₁ luz refratada perpen dicula r ao plano

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FIBRAS ÓPTICAS - Física

Reflexão total da luz

ƒ Quando o ângulo de incidência é muito grande, a luz é totalmente refletida

plano

luz incidente luz refletida

α_c n₂ n₁ Perpe ndicula r ao plano α_c ° = α₂ 90

FIBRAS ÓPTICAS – Tipos de modo

Fibras Multimodo

ƒ Desenvolvidas com um diâmetro de núcleo que permite vários modos de propagação simultâneos

ƒ Em função dessa característica, nessas fibras ocorre o

fenômeno da dispersão modal, colaborando para a atenuação do sinal óptico

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FIBRAS ÓPTICAS – Tipos de modo

Fibras Monomodo

ƒ Desenvolvidas com um diâmetro de núcleo que permite um único modo de propagação

ƒ Essa característica faz com que esse tipo de fibra seja insensível à dispersão modal

ƒ Diâmetros típicos iguais a 9µm

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CABOS ÓPTICOS

Características

ƒ Resistência à elasticidade

ƒ Prevenção a tensões (alongamento)

ƒ Resistência a raios de curvatura acentuados ƒ Resistência a pressões laterais

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CABOS ÓPTICOS

Estrutura genérica de um cabo monofibra

Revestimento primário Núcleo Casca 250 μm 125 μm 9/50/62,5 μm 900 μm (0,9 mm) 3000 μm (3 mm) Revestimento secundário Elemento de tração (Kevlar) Revestimento externo (PVC)

CABOS ÓPTICOS

Estrutura genérica de um cabo externo com múltiplas fibras

Revestimento primário Núcleo Casca 250 μm 125 μm 9/50/62,5 μm 3000 μm / 3 mm Revestimento

secundário (tubo loose) Elemento de

tração (Kevlar) Revestimento

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CABOS ÓPTICOS

Estrutura: cordões ópticos

ƒ Também chamado de jumper, patchcord óptico ou cordão de manobra

ƒ Tipo tight, com 01 ou 02 fibras

ƒ Utilizados para interconexão entre distribuidores ópticos e destes com ativos e outros componentes

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CONECTORES ÓPTICOS

Componentes passivos utilizados para conectar freqüente e facilmente fibras ópticas entre si e com interfaces ativas e passivas

em LANs e WANs

Requisitos

de

qualidade

ƒ

Alinhamento preciso entre o núcleo da fibra e a estrutura do conector

ƒ Alta estabilidade mecânica ƒ Atenuações menores possíveis

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CONECTORES ÓPTICOS – medições aplicáveis

Perda por Inserção (IL –

Insertion Loss

)

ƒ É medido em dB, comparando a potência antes e após a conexão. A diferença representa essa perda, segundo a seguinte fórmula:

IL = -10 x log(P

₁

/P

₀

) dB

ƒ Onde P₀é a potência inicial medida e P₁é a potência óptica medida depois que os conectores são acoplados

ƒ Normalmente, quanto menor, melhor!

CONECTORES ÓPTICOS – medições aplicáveis

Perda por Retorno (RL –

Return Loss

)

ƒ É medido em dB, comparando a potência incidente e a refletida. A diferença representa essa perda, segundo a seguinte fórmula:

RL = 10 x log(P

_r

/P

_i

) dB

ƒ Onde P_ié a potência incidente e P_ré a potência refletida ƒ Assim, a perda por retorno é a medida da atenuação óptica refletida, particularmente a potência que é transmitida, absorvida,

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CONECTORES ÓPTICOS

Polimentos na superfície de ferrolhos ópticos

ƒ Na superfície do ferrolho é realizado um polimento para que sejam minimizados problemas relacionados com perdas por retorno

ƒ Os polimentos podem ser realizados de 03 formas: 9 Polimento PC

9 Polimento APC

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CONECTORES ÓPTICOS

Polimento PC (

Phisical Contact

)

ƒ A superfície do ferrolho mantém um perfil convexo, minimizando a reflexão da luz e gerando melhores respostas às perdas por retorno e por inserção

ƒ IL baixa (bom)

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CONECTORES ÓPTICOS

Polimento APC (

Angular Phisical Contact

)

ƒ É realizado um polimento com geometria em ângulo de 8º na superfície do ferrolho

ƒ O polimento angular da face do conector elimina quase toda a reflexão, dissipando a luz através da casca da fibra

ƒ RL típico de 70dB

CONECTORES ÓPTICOS

Ferrolho óptico

ƒ A maioria dos conectores ópticos atuais baseia-se no uso de ferrolhos, através do qual a luz da fibra é transmitida

ƒ É a “alma do conector”, componente responsável pela conexão das fibras

ƒ A eficiência desse componente está ligada à precisão do alinhamento entre os núcleos da fibra e do ferrolho

ƒ No mercado atual de conectores ópticos, dois tipos de ferrolhos são utilizados:

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CONECTORES ÓPTICOS

Ferrolho óptico – aspectos de qualidade

ƒ Excentricidade do furo do ferrolho em relação ao diâmetro do ferrolho

ƒ Excentricidade entre a casca da fibra em relação ao diâmetro do furo ferrolho

ƒ Excentricidade do núcleo em relação ao diâmetro do furo do ferrolho

ƒ Desalinhamento entre os eixos longitudinais da fibra e do furo do ferrolho

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CONECTORES ÓPTICOS

Ferrolho óptico monobloco - alinhamento

furo do ferrolho chave de ajuste

área externa do ferrolho

Zircônia Área de contato da fibra

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CONECTORES ÓPTICOS

Ferrolho óptico com inserto metálico - alinhamento

Pressão Posição do núcleo antes da

operação de recunhagem Marca da 1ª cunhagem Eixo central do ferrolho Marca da recunhagem Posição do núcleo após a operação de recunhagem Ferrolho do conector Dispositivo de recunhagem Ponto de luz no monitor de vídeo Concentricidade ferrolho Monitor de vídeo Dispositivo de recunhagem Câmera CCD Lentes do microscópio Equipamento de alinhamento ativo

Diamond

Fonte de luz visível

Dispositivo

CONECTORES ÓPTICOS

Conectores mais utilizados

E-2000

SC

FC

Exemplo de Datasheet– Conector SC

ST

LC

F-3000

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CONECTORES ÓPTICOS

Inspeção e limpeza de conectores ópticos

“De que adianta investir em sofisticadas redes ópticas se não forem tomados cuidados com a inspeção e limpeza do sistema?”

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CONECTORES ÓPTICOS

Inspeção e limpeza de conectores ópticos

Fibra limpa Arranhões no núcleo Fibra contaminada

Fibra quebrada Fibra contaminada gel /

sujeira e umidade

Face do Ferrolho Vista Frontal

Contaminações geram altos valores de IL (Insertion Loss) e

péssimo desempenho de RL (Return Loss)

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CONECTORES ÓPTICOS

Inspeção e limpeza de conectores ópticos

ƒ Ações preventivas e corretivas:

9 Inspeção com microscópio específico 9 Repolimento da superfície do ferrolho óptico 9 Substituição do conector óptico

DISTRIBUIDORES ÓPTICOS

Utilização

ƒ P

ermitem a acomodação de fibras/emendas ópticas e a

distribuição das conexões em sistemas ópticos

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ESCON,FICON, FC Storage ESCON,FICON, FC Storage SDH STM -1/4 /16 PBX TELCO PBX TELCO S_D H _S TM -1_/4 /1₆

?

Como conectar

A e B ?

F as t E th e_rn e_t, G b_E IP/Data Fas t Eth ern et, G bE IP/Data A B

Transmissões WAN

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Cada serviço

utiliza uma fibra

dedicada

Complexidade Preços dos serviços Custos

Disponibilidade

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Solução WDM

Convergência

em uma fibra

Cada tráfego utiliza uma largura de banda

Transmissões WAN

ESCON,FICON, FC Storage F_a s t E_th e rn_e t, G b E IP/Data G.7 03, S2_M STM -1/4 /16 Voice Voice Fas t Eth ern et, G bE G.703 , S2M ESCON,FICON, FC S_D H _S TM -1_/4 /1₆ Storage IP/Data A B

Possibilidades de

redundâncias

Transmissões WAN

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Tecnologia Ethernet

Evoluções

ƒ Redes Metro-Ethernet © DIAMOND SA / 11-06 / 42

Tecnologia Ethernet

Evoluções

ƒ Redes Ethernet Industriais

Switch3 10.1.1.153 Slave Switch4 10.1.1.154 Switch5 10.1.1.155 Slave Switch1 10.1.1.151 Master Ring #01 Switch2 10.1.1.152 Slave

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Tecnologia Ethernet

Evoluções

ƒ Redes Ethernet Industriais

Tecnologia Ethernet

Evoluções

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Tecnologia Ethernet

Evoluções

ƒ Redes Ethernet Industriais

© DIAMOND SA / 11-06 / 46 MICROSENS Optical Budget Optical Budget Fundamentals Receiver Receiver Receiver Link Link Link Transmitter Transmitter

Transmitter SpliceSpliceSplice FiberFiberFiber SpliceSpliceSplice fiber attenuation dB/km fiber attenuation fiber attenuation dB/km dB/km transmit power dBm transmit transmit power power dBm dBm receiver dynamic range dBm receiver receiver dynamic dynamic range range dBm dBm noise noise noise distortion distortion distortion Optical Budget Optical Budget

© DIAMOND SA / 11-06 / 47 MICROSENS Optical budget Optical budget Fundamentals

high attenuation

high attenuation

Low power -> no link Low

Lowpowerpower --> no link> no link Receiver Receiver Receiver Link Link Link Transmitter Transmitter

Transmitter SpliceSpliceSplice FiberFiberFiber SpliceSpliceSplice transmit power dBm transmit transmit power power dBm dBm receiver dynamic range dBm receiver receiver dynamic dynamic range range dBm dBm noise noise noise distortion distortion distortion MICROSENS Optical Budget Optical Budget Fundamentals

Distortion

Distortion

High power -> distortion High power High power --> > distortiondistortion transmit power dBm transmit transmit power power dBm dBm receiver dynamic range dBm receiver receiver dynamic dynamic range range dBm dBm noise noise noise distortion distortion distortion

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Fiber To The Home

Tecnologias em ambientes residenciais e comerciais

ƒ Evolução do uso da Tecnologia de Informação ƒ Altas velocidades na transmissão de dados ƒ Internet banda larga

ƒ Aplicações em Internet, telefonia, multimídia, áudio e vídeo conferências, segurança, entretenimento etc

ƒ Convergência (Dados, Voz, Imagem: Triple Play)

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Fiber To The Home

Tecnologias em ambientes residenciais e comerciais

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Fiber To The Home

Situações encontradas no dia-a-dia

ƒ Conduítes saturados

ƒ Cabos separados e dedicados para cada sistema de comunicação

ƒ Diversidade de meios físicos instalados: cabo multi Pares, cabos coaxiais, antenas parabólicas, Internet via rádio, sistemas ADSL ƒ Interferências eletromagnética/radiofreqüência

ƒ Dificuldade na evolução e extensão das redes

Fiber To The Home

Novas demandas para as tecnologias de redes

ƒ Alta confiabilidade da rede ƒ Banda larga efetiva e eficiente ƒ Serviços agregados

9 Telefonia IP

9 Vídeo sob demanda 9 Segurança

9 Internet banda larga 9 TV Interativa

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Fiber To The Home

Conceito

ƒ Tecnologia de interligação de ambientes residenciais e comerciais por meio de fibras ópticas

ƒ Fornecimento de serviços de comunicação de dados, TV digital, Radio Digital, acesso à

ƒ A fibra óptica é levada até os ambientes em substituição aos cabos de cobre ou cabos coaxiais (utilizados em televisão a cabo) ƒ Os ambientes são conectados a um ponto de presença da operadora de serviços de telecomunicações

ƒ A rede de acesso é capaz de prover velocidades de 100Mb/s, 1Gb/s, 10Gb/se até 40Gb/s

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Fiber To The Home

Tecnologia FTTH Passiva (PON -

Passive Optical Network

)

Serviços Central Office Rede de fibras Pontos de distribuição Pontos de distribuição Pontos de distribuição Residências Empresas Condomínios Fibra G-PON Splitters

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Fiber To The Home

Tecnologia FTTH Ativa (P2P)

Serviços Exchange/Centr al Office Fibra P2P Residencial P2P Comércio Pontos de distribuição Condomínios Empresas Residências

Fiber To The Home

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Fiber To The Home

Novos desafios

ƒ Novas aplicações

9 Requerem maior largura de banda ƒ Novos equipamentos

9 Exigem maior largura de banda ƒ Novas utilizações

9 Requerem maior confiabilidade, melhor desempenho

Fatores Chave

ƒ Simplicidade

9 Melhor relação custo-benefício em instalações e operações ƒ Flexibilidade

9 Preparadas para mudanças e expansões

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www.diamond-brasil.com.br

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