Jump to content

Turbine o seu Perfil

Confira a atualização e participe do clube!
Clique e saiba mais

Junte-se ao Clube de Membros VIP

Tenha destaque e diversos benefícios!
Confira Aqui

Acesse nosso Discord

Conheça nossos canais interativos
Confira Aqui
Notícia
  • Adquira já o seu VIP!

Recommended Posts

Introdução

 

Em 1966, num comunicado dirigido à Bristish Association for the Advancement of Science, os pesquisadores K. C. Kao e G. A . Hockham da Inglaterra propuseram o uso de fibras de vidro, e luz, em lugar de eletricidade e condutores de cobre na transmissão de mensagens telefônicas.

 

A fibra óptica é um filamento de vidro, material dielétrico, constituído de duas partes principais : o núcleo, por onde se propaga a luz, e a casca que serve para manter a luz confinada no núcleo.

 

Cada um destes elementos, núcleo e casca, possuem índices de refração diferentes fazendo com que a luz percorra o núcleo refletindo na fronteira com a casca.

 

 

Transmissão

 

Para criarmos um sistema de comunicação através de fibras ópticas, precisamos de alguns elementos além da fibra tais como receptores e Transmissores, que transformam o sinal elétrico em luminoso, e vice versa.

 

A comunicação se estabelece da seguinte forma: O equipamento, hub ou estação de trabalho, envia uma mensagem codificada através de um pulso elétrico ao emissor que converte em pulso luminoso, este pulso luminoso percorre a fibra até atingir seu destino, onde encontra um receptor que recebe e converte novamente em pulso elétrico para que o outro equipamento possa interpretar a mensagem. Os emissores e receptores geralmente ficam alojados em equipamentos tais como hubs ópticos, placas ópticas e tranceivers.

 

Os transmissores ópticos são responsáveis pela conversão dos sinais elétricos em sinais ópticos que serão transportados pela fibra. As fontes luminosas usadas são :

 

LEDs (Light Emitting Diodes) : utiliza o processo de fotogeração por recombinação espontânea. Os cabos com este tipo de transmissão são mais baratos, além de serem mais adaptáveis à temperatura ambiente e de terem um ciclo de vida maior.

 

LDs (Laser Diodes) : utiliza o processo de geração estimulada da luz. Os cabos com este tipo de transmissão são mais eficientes em potência devido a sua espessura reduzida.

 

A largura de banda deste meio é potencialmente muito alta , podendo chegar a 5Ghz, e tende a ser limitada pela taxa de modulação máxima da fonte luminosa. Para os LEDs estas taxas variam entre 20 e 150 Mbps , taxas mais altas são possíveis usando LDs.

 

Os receptores ópticos ou fotodetectores são responsáveis pela conversão dos sinais ópticos em elétricos. Devem operar com sucesso até nos menores níveis de potência ópticas possíveis, convertendo o sinal com o mínimo de distorção e ruído para garantir o maior alcance possível.

 

Os fotodetectores mais utilizados são :

 

PIN : este tipo de receptor é mais barato, além de serem mais adaptáveis à temperatura ambiente e de terem um ciclo de vida maior .

 

AFD : este tipo de receptor apresenta um custo maior do o PIN , além de apresentar uma sensibilidade e uma relação sinal/ruído muito melhor que o PIN.

 

 

Vantagens

 

Banda passante alta: a transmissão óptica tem uma grande capacidade de transmitir informação em termos de largura de banda, a transmissão por freqüências de onda de luz é muito grande no espectro electromagnético, dado que a largura de banda é dependente da extensão da freqüência.

 

Perdas de transmissão baixa: o poder do sinal luminoso é apenas reduzido ligeiramente após a propagação de grandes distâncias;

 

Pequeno tamanho e peso: resolvem o problema de espaço e de congestionamento de dutos no subsolo das grandes cidades e em grandes edifícios comercias. É o meio de transmissão ideal em aviões, navios e satélites;

 

Imunidade a interferências: não sofrem interferências eletromagnéticas, pois são compostas de material dielétrico, e asseguram imunidade à pulsos eletromagnéticos;

 

Isolação elétrica : não há necessidade de 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. Sua despesa aumenta no processo requerido para fazer vidros ultra-puros desse material;

 

 

Desvantagens

 

Fragilidade das fibras ópticas sem encapsulamento: deve-se tomar muito cuidado ao manusear-se 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;

 

Acopladores tipo T com perdas muito grandes: essas perdas dificultam a utilização da fibra óptica em sistemas multiponto;

 

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 tem facilitado o estabelecimento de padrões.

 

Aplicações

 

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.

 

 

Tipos de Fibras Ópticas

 

Podemos encontrar três tipos de fibra óptica :

 

Image12.gif

 

Multimodo com índice degrau: este tipo de fibra foi o primeiro a surgir e é o tipo mais simples. Constitui-se de um único tipo de vidro para compor o núcleo, ou seja, com índice de refração constante.

 

Possui capacidade de transmissão limitada basicamente pela dispersão modal (interferência entre pulsos consecutivos, onde ocorre o espalhamento dos "modos" no decorrer do percurso) que reflete os diferentes tempos de propagação da onda luminosa.

 

São utilizadas em transmissão de dados à curta distância e em iluminações. O desempenho desta fibra não passa de 15 a 25 MHz.

 

Multimodo com índice gradual: este tipo de fibra é composto por vidros especiais com diferentes valores de índice de refração, os quais tem o objetivo de diminuir as diferenças de tempos de propagação da luz no núcleo, devido aos vários caminhos possíveis que a luz pode tomar no interior da fibra, diminuindo a dispersão do impulso e aumentando a largura de banda da fibra.

 

Possui taxas de transmissão igual a multimodo com índice degrau, entretanto são menos sensíveis à dispersão modal.

 

Este tipo de fibra representa uma boa relação custo benefício para aplicações em redes locais, ela possibilita backbones de até 2 km sem repetição, opera com emissores do tipo LED, o que diminui consideravelmente o custo dos equipamentos envolvidos.

 

Image13.gif

 

Monomodo degrau : a luz percorre a fibra em um só "modo", evitando assim os vários caminhos de propagação da luz no núcleo, consequentemente diminuindo a dispersão do impulso luminoso.

 

A principal característica desta fibra é a pequena dimensão do núcleo.

 

Atualmente possuem grande importância em sistemas telefônicos.

 

Pode atingir taxas de transmissão na ordem de 1 GHz.

 

Quanto ao tipo de sinal suportado, tanto fibras multimodo quanto monomodo operam com sinais de dados, voz e imagem.

 

Tipos de emendas

 

Normalmente tem-se ema idéia apenas da fibra ligando uma ponta a outra da Rede, o que na maioria das vezes não é verdade. É muito comum encontrarmos emendas durante o trajeto que a fibra faz.

 

Em vista disto estaremos descrevendo as características e aplicações dos principais processos de Emendas Ópticas.

 

 

Emenda Óptica por Fusão das Fibras

 

Como o próprio nome diz, este processo consiste em fundir uma fibra com uma outra fibra.

 

Para que ocorra a fusão das fibras é necessária a utilização de uma Máquina de Emenda Óptica na qual duas fibras são alinhadas frente a frente mantendo-se uma pequena distância entre as mesmas.

 

No local onde existe esta pequena distância, encontram-se de forma perpendicular com as fibras, dois "pólos" também alinhados frente a frente um com o outro.

 

Faz-se passar energia elétrica de um pólo para o outro e devido à distância que existe entre os mesmos são formados arcos voltáicos, os quais aquecem as fibras até temperaturas altíssimas e provocam a fusão entre as mesmas.

 

Além da Máquina de Emenda Óptica, são necessários também um Decapador de Fibra Óptica, utilizado para remover o revestimento da fibra sem danificá-la, e um clivador de fibra óptica utilizado para "cortar" as fibras num ângulo o mais reto possível para que as fibras estejam perfeitamente alinhadas na hora da fusão.

 

O processo de Emenda Óptica por Fusão exige um custo alto nos equipamentos para a sua operação, entretanto agiliza as instalações e garante uma grande confiabilidade no sistema.

 

 

Emenda Óptica Mecânica

 

Este processo consiste em alinhar duas fibras com a utilização de um tipo de "luva" especialmente desenvolvida para tal finalidade, que mantém estas fibras posicionadas frente a frente, sem uni-las definitivamente.

 

Para que seja possível a execução deste tipo de processo é necessário a aquisição de alguns materiais, dentre eles, um Kit de Ferramentas para Emenda Mecânica, as "luvas", e um Clivador de fibra óptica de precisão para cortar num ângulo o mais reto possível, para que as fibras estejam perfeitamente alinhadas na hora do fechamento da luva.

 

O custo de investimento em materiais para a operação deste tipo de processo é relativamente reduzido, sendo a sua instalação relativamente fácil, obtendo-se com isso um tempo reduzido durante a instalação e uma grande facilidade de locomoção visto que os materiais são portáteis.

 

Emenda Óptica por Acoplamento de Conectores

 

Este processo no alinhamento de duas fibras, em cada fibra é colocado um conector óptico e estes dois conectores são encaixados em um acoplador óptico para que se torne possível o alinhamento das fibras sem uni-las definitivamente.

 

Para que este processo seja possível é necessária a aquisição de alguns produtos, dentre eles, um Kit de ferramentas para conectorização de fibras ópticas, conectores ópticos e acopladores ópticos.

 

O custo de investimento em materiais para a operação deste tipo de processo é bem reduzido, sendo a sua instalação um pouco mais trabalhosa do que nos processos anteriores, em vista disso destina-se um tempo maior para que se efetue a instalação.

 

 

Exemplos de Cabos e Conectores

 

O custo do metro de cabo de fibra óptica não é elevado em comparação com os cabos convencionais. Entretanto seus conectores são bastante caros, assim como a mão de obra necessária para a sua montagem. Um cabo de fibra óptica custa entre 100 e 400 dólares, dependendo do comprimento. Um curso de especialização em montagem de cabos de fibras ópticas custa cerca de 1000 dólares, e é ministrado pelos fabricantes dos cabos e conectores. A montagem desses conectores, além de um curso de especialização, requer instrumentos especiais, como microscópios, ferramentas especiais para corte e polimento, medidores e outros aparelhos sofisticados.

 

Devido ao seu elevado custo, os cabos de fibras ópticas são usados apenas quando é necessário atingir distâncias maiores, para operar com taxas de transmissão mais altas, em ambientes com muita interferência eletromagnética e quando é necessária proteção contra descargas atmosféricas.

 

Estrutura interna de um cabo de fibra óptica.

HARD-099.JPG

 

A figura acima mostra a estrutura interna de um cabo de fibra óptica. A fibra propriamente dita forma o núcleo. Sua espessura é menor que a de um fio de cabelo. A maioria dos cabos de fibra óptica usados em redes têm fibras com espessura de 50 ou 62,5 microns. Cabos especiais chamados monomodo têm fibras de 8 o ou 10 microns (lembrando que 1 micron equivale a 1 milésimo do milímetro). O núcleo é revestido por uma camada também de vidro, chamada casca. O vidro usado na construção do núcleo tem um elevadíssimo grau de pureza, que é medida em partes por bilhão. Um revestimento de acrilato, uma espécie de plástico, forma a camada mais externa do cabo. Vários desses cabos elementares são reunidos formando cabos múltiplos. Os cabos óticos usados em redes de computadores têm até 48 pares de fibras. Cabos usados em telefonia possuem até 280 pares de fibras.

 

Exemplos de cabos de fibras ópticas (2 e 4 fibras).

HARD-01.JPG

 

A figura acima mostra a estrutura interna de um cabo com múltiplas fibras óticas. As fibras são reunidas aos pares em cabos com cerca de 0,85 mm de diâmetro. Um ou vários desses cabos duplos são envolvidos por fios de aramida, que são fibras que dão maior resistência ao cabo, evitando o seu esticamento. O conjunto dos cabos duplos e dos fios de aramida são envolvidos por uma capa plástica externa.

 

O grande segredo da fibra óptica é a pureza do vidro utilizado. Este vidro é formado por processos químicos especiais que envolvem vaporização e deposição. Também é notável o seu processo de fabricação. O vidro é derretido em um forno com um orifício inferior, até que ocorre a formação de uma gota. Esta gota é puxada e descartada, e forma-se um pequeno filete que é esticado até a espessura desejada. A espessura é controlada por um processo computadorizado, e mantida no valor desejado. A seguir são aplicados a casca de vidro e o revestimento de acrilato.

 

Como já visto, as fibras são divididas em duas categorias: monomodo e multimodo. A fibras monomodo são usadas em telefonia e em aplicações que exigem longas linhas, com vários quilômetros. Sua espessura é de 8 a 10 microns e nela trafega um feixe de laser, sem sofrer reflexão nas paredes. As fibras multimodo são mais baratas. Têm espessura de 50 ou 62,5 microns e alcance de até 2 km (alguns tipos chegam a apenas algumas centenas de metros). Este tipo de fibra é usado em redes locais. O feixe de luz sofre várias reflexões ao longo das paredes internas da fibra, ocasionando um espalhamento do sinal, o que a torna inadequada para distâncias maiores que 2 km. Por outro lado, permite usar fontes de luz mais baratas, como LEDs. São produzidas em cabos com 2, 4, 6, 8, 10, 12 ou mais pares de fibras. O cabo mais simples possui um par de fibras, sendo que cada uma transporta a luz em uma direção.

 

Cabo com conectores ST.

HARD-02.JPG

 

Você encontrará vários tipos de conectores usados nos cabos de fibra óptica. Um deles é o conector ST, mostrado no cabo da figura acima. Note que em cada extremidade existem dois conectores, um usado na transmissão e outro na recepção. Observe que nas extremidades dos conectores existem protetores plásticos, que devem ser retirados quando o cabo for acoplado ao conector da placa de rede, hub, switch ou outros equipamentos. Os protetores plásticos mantém as extremidades da fibra livre de choques mecânicos, poeira e sujeira em geral.

 

Outro tipo de conector utilizado é o SC. Trata-se de um conector duplo, cujo encaixe é feito de forma simultânea para o canal de transmissão e o de recepção.

 

Cabo com conectores SC.

HARD-03.JPG

 

A figura abaixo mostra outro tipo de conector bastante comum, o MTRJ. Também é um conector duplo, ou sejam realiza a conexão de duas fibras, uma para transmissão e outra para a recepção.

 

Cabo de fibra óptica com conectores MTRJ.

HARD-04.JPG

 

Muitos dispositivos, como placas de rede, hubs e switches possuem conexões diretas para cabos de fibras óticas, utilizando um dos padrões de conectores aqui citados. Ainda assim, qualquer conexão de rede baseada em cabos convencionais (ex: RJ-45 ou coaxial) pode ser convertida para cabos óticos, usando pequenos dispositivos chamados conversores de mídia (figura a seguir). Normalmente esses conversores podem ser montados em racks, e qualquer cabo elétrico de rede pode ser convertido para cabos óticos. Existem conversores entre RJ-45 e ST, RJ-45 e ST, RJ-45 e MTRJ, RJ-45 e VF-45, etc.

 

Conversor de UTP para fibra ótica.

HARD-05.JPG

 

Para conectar dois equipamentos em rede que já possuam conexões para cabos óticos, porém com conectores diferentes, podemos utilizar cabos híbridos, ou seja, com conectores diferentes em cada extremidade (figura abaixo). Existem cabos híbridos SC/ST, SC/MTRJ, ST/VF-45, etc.

 

Cabo híbrido SC/ST.

HARD-06.JPG

 

Nunca olhe diretamente o feixe de luz que sai de um cabo de fibra ótica. A alta intensidade da luz pode causar danos irreversíveis à visão, inclusive cegueira. Alguns conectores possuem proteção, mas não é bom facilitar.

 

Algumas placas de rede possuem conexão direta para cabos de fibras ópticas. A placa mostrada na figura a seguir tem dois conectores tipo SC. É mais fácil encontrar placas para fibras óticas nos padrões Gigabit Ethernet e 10-Gigabit Ethernet.

 

Placa de rede com conectores para fibras óticas.

HARD-07.JPG

 

A figura abaixo mostra alguns exemplos de conexões utilizando cabos ópticos. Os três switches mostrados possuem conexões ópticas no padrão 100Base-FX. Alguns computadores desta rede usam placas de rede com conexão para fibras ópticas, nos padrões 100Base-FX. Dois desses computadores usam placas de rede comuns (100Base-T), e por isso utilizam conversores de mídia (media converters), acoplando as fibras ópticas à placa de rede comum.

 

HARD-08.GIF

Rede usando cabos de fibra óptica.

 

[spoiler=Fonte]

Hidden Content

    Give reaction or reply to this topic to see the hidden content.

 

 

  • Like 1

 

 

qRXaV1L.png

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest
This topic is now closed to further replies.

×
×
  • Create New...