Faculdade Pitágoras Cursos Tecnólogos

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1 Faculdade Pitágoras Cursos Tecnólogos
Fibras ópticas Faculdade Pitágoras Cursos Tecnólogos

2 Fibra Optica Histórico
1830 –Grand Bell e o “telefonte de luz solar” (alcance de 200km) Transmissão de luz em um jato fino de água 1958 – Invenção do laser. Tx a longas distâncias 1976 –Primeiro grande sistema de comunicação óptica na Inglaterra. Um enlace de 1,4 km distribuia sinais de tv a cabo para assinantes. 1988 – Primeiro cabo intercontinental EUA Europa 7500km Curiosidades sobre a transmissão óptica: Em 1830, Graham Bell, desenvolveu o fotofone, um sistema onde a voz humana modulava a luz solar incidente sobre espelhos que era convertida em corrente elétrica e em voz novamente. O sistema precisava de visada direta e tinha alcance de 200km Transmissão de luz em um jato fino de água 1951, foi inventado o fibercope, que permitia a transmissão de luz através de um feixe de fibras. Mas a fibra apresentava alta atenuação, restringindo o seu uso a curtas distâncias. 1958 – Invenção do laser, fonte de alta potência luminosa, dá início a transmissão na fibra, em longas distâncias. 1976 – Instalado o primeiro grande sistema de comunicação óptica na Inglaterra. Um enlace de 1,4 km distribuia sinais de tv a cabo para assinantes. 1988 – Início da operação do primeiro cabo submarino intercontinental (EUA- Europa) 7500km

3 Fibra Optica Meio de transmissão, normalmente constituído de material plástico ou vidro, que transmite dados na faixa de frequência do sinal infravermelho. Uma vidraça feita com esse vidro poderia ter até 1 km de espessura e ser perfeitamente transparente. Sem limite de velocidade. Limite prático 10 Gbps. Testes em laboratório já atingiram a taxa de 100G. Alcatel 25 Tbps.

4 Alcance 50km, sem repetidoras.
Em redes locais o tamanho do segmento varia de 550 a 5000 metros dependendo do padrão. 1000 base LX – Pode utilizar fibras multimodo ou monomodo.

5 Fibra Optica Quando a luz passa de um meio de propagação para outro sofre o fenômeno da refração, que em termos práticos, significa um desvio na sua direção de propagação. Este fenômeno ocorre devido a diferença na velocidade de propagação da luz entre dois meios. A partir de determinado ângulo de incidência a luz passa a ser refletida e é desta forma que ocorre a propagação dos sinais na fibra. O mecanismo que guia as ondas de luz dentro da Fibra Óptica é baseado na Reflexão Interna Total (RIT) das ondas, através do ajuste do índice de refração entre o núcleo e a casca, segundo a lei de Snell. A Fibra Óptica é projetada para que o ângulo de incidência dos raios de luz seja maior que o chamado ângulo crítico Fc, permitindo a ocorrência da reflexão total.

6 Fibras ópticas A base consiste em somente duas regiões cilíndricas, sendo uma região central, denominada núcleo, por onde passa a luz, e uma região periférica denominada casca que envolve o núcleo. O índice de refração do material que compõe o núcleo é maior do que o índice de refração do material que compõe a casca.

7 Fibra Optica Abertura numérica
O ângulo de aceitação ou ângulo crítico corresponde ao valor máximo do ângulo que o raio de luz pode formar com o eixo da fibra e ainda sofrer reflexão total. Se o raio de luz penetrar no núcleo da fibra fora do ângulo de aceitação, ele será refratado para a casca, ocasionando perdas no sinal luminoso.

8 Utilização de Cabos Fibra óptica FO

9 Fibra Optica A luz visível corresponde a uma faixa do espectro eletromagnético cujo comprimento de onda, encontra-se entre 380 e 750 nm Os sistemas ópticos fazem a transmissão do sinal com comprimentos de onda de 800 a 1500 nm, onde a atenuação do sinal é menor ao percorrer o meio físico No início do desenvolvimento dos Sistemas Ópticos, para Fibras Ópticas feitas de vidro de sílica, foram usados como fonte de luz, dispositivos LED (Light Emitting Diode, ou Diodo Emissor de Luz), operando com comprimentos de onda no entorno de 850 nm e posteriormente, com o advento dos dispositivos LASERS (Light Amplification by Estimulated Emission of Radiation), além deste comprimento de onda, foram estes dispositivos inicialmente fabricados no entorno de nm como é mostrado na Figura e, posteriormente nm.

10 Fibra Optica

11 Transmissores e receptores ópticos
LED Diodo LASER Receptores fotodiodos( fotoionização ) fotodetectores fotodiodos PIN e APD (Avalanche FotoDiode)

12 Tipos de Fibra Utilizadas em sistemas de alto desempenho, longas distâncias Possui menor atenuação

13 Fibra Multimodo Multimodo
Vários feixes de luz em diferentes, comprimentos de onda e diferentes ângulos de incidência Mutimodo Índice Degrau Reflexão Total Mudança brusca, em degrau, no índice de refração do núcleo na fronteira com a casca Fabricação mais simples, baixa banda passante, maior atenuação Multimodo Índice Gradual Mudança Gradativa e Contínua do índice de refração Maior atenuação Mais Barata Curta Distância Multimodo índice Degrau Utilizada em curtas distâncias em redes locais e FDDI

14 Multimodo CARACTERÍSTICAS Baixo custo, quando comparado a outros tipos de Fibra, não só da Fibra em si, mas também dos materiais agregados, como conectores, componentes eletrônicos e, outros. O Núcleo sendo de grande diâmetro torna mais fácil o alinhamento, que é o caso de emendas, conectores, etc.

15 Monomodo

16 Multimodo x Monomodo Video
As fibras de plástico são menos utilizadas devido a sua maior atenuação. Entretanto, encontra aplicações onde a sua resistência é mais importante do que o alcance propriamente dito, já que possui maior resistência mecância e flexibilidade. Video

17 Fibra Optica Vídeo Fabricação

18 Perdas no Cabeamento Optico
São ocasionadas tipicamente por atenuação e dispersão dos sinal Causas: Absorção do sinal Espalhamento Deformações mecâncias (Irradiação devido as curvaturas) Atenuações em emendas e conectores Perdas por acoplamento no início e no final da fibra Atenuação: A Atenuação ou Perda de Transmissão pode ser definida como a diminuição da intensidade de energia de um sinal ao propagar-se através de um meio de transmissão. Refere-se a diminuição da intensidade do feixe luminoso propriamente dito.(Relação entre a Potência luminosa na entrada e na saída) A atenuação típica da fibra está também relacionada com o comprimento de onda em que trabalha. Tipicamente a fibra trabalha em três faixas: - 850 nm com atenuação típica de 3 dB/Km. -1300 nm com atenuação típica de 0,8 dB/Km. nm com atenuação típica de 0,2 dB/Km. Os principais causadores desta atenuação na fibra são os fenômenos de: Absorção, Espalhamento e Deformações Mecânicas. Absorção: Temos a Absorção Material e Absorção do íon OH- . Espalhamento: É o mecanismo de atenuação que exprime o desvio de parte da energia luminosa guiada pelos vários modos de propagação em várias direções. O tipo de espalhamento mais importante é o de Rayleigh Deformações Mecânicas: São chamadas de microcurvatura e macrocurvatura, as quais ocorrem ao longo da fibra devido à aplicação de esforços sobre a mesma durante a confecção e instalação do cabo Dispersão: É uma característica de transmissão que exprime o alargamento dos pulsos transmitidos. Os mecanismos básicos são: Modal: Existente em fibras multimodo, provocada pelos caminhos possíveis de propagação (modos) que a luz pode ter no núcleo. Cromática: Depende do comprimento de onda e divide-se em dois tipos: Material e de Guia de Onda.

19 Cordões ópticos Conectores de fibra Utilizados para interligar
o cabo backbone em fibra no switch Vídeo fabricação conector

20 Cabeamento Optico Tight Buffer Mais adequado para o ambiente interno
Possui elementos de tração para proteger a fibra de micro fissuras na passagem por dutos e dobras do cabo. EIA/TIA 568-A define as características dos cabos e conectores ópticos utilizados nas redes locais

21 Cabeamento Optico Loose Buffer Ideal para ambientes externos
Fibra acondicionada em tubos plásticos ou metálicos preenchidos com um gel Proporciona maior proteção da fibra contra variações de temperatura As variações de temperatura causam expansões e retrações no cabo. Com a fibra solta dentro do tubo, não existe esforço mecânico sobre as mesmas. O gel, derivado do petróleo, propicia maior proteção contra umidade, que pode provocar microfissuras e o rompimento da fibra. Deve ser acondicionado em dutos, blindados, especialmente quando forem utilizados internamente, é constituído de materiais inflamáveis.

22 Conectores

23 Fibra Optica Testes Vídeo Medindo Atenuação Fibra
Vídeo Resistência a deformação Vídeo Resistência ao Fogo

24 Vantagens da Fibra Maior largura de banda que os fios de cobre
Repetidores a cada 50 km Imune a EMI e RFI Imune a corrosão Fina e leve Isolamento elétrico entre transmissor e receptor Desvantagem: interfaces mais caras, fragilidade, dificuldade de conexão.

25 Padrões 10BaseF 10BaseFL(Fiber Link) Primeiro padrão Ethernet p/ fibra. Trabalha em 850 nanometros Limite de 2 km por segmento. Fibras múltimodo 10BaseFB (Fiber Backbone) Tinha como objetivo permitir maior número de repetidores, mas acabou não sendo usado 10BaseFP (Fiber Passive) Interligação de fibras com componentes passivos(sem alimentação), mas também nunca foi utilizado 10BaseFL Esse foi o primeiro padrão de redes Ethernet usando fibras ópticas. Sua taxa de transferência máxima é de 10 Mbps, como o nome sugere. A luz usada para transmitir dados nesse padrão possui um comprimento de onda de 850 nanometros e a fibra possui um limite de 2 km por segmento. Esse padrão usa fibras de modo múltiplo . O nome FL vem de Fiber Link. Outro padrão, chamado de 10BaseFB (Fiber Backbone), também foi criado, mas pouco usado. Seu objetivo era permitir um limite maior de número de repetidores interligados. Outro padrão, chamado 10BaseFP (Fiber Passive), também foi criado, mas nunca implementado. Esse padrão permitia a interligação de fibras ópticas usando componentes passivos (isto é, sem alimentação elétrica), com um limite de 500 metros por segmento e podendo interligar até 33 computadores. Os padrões 10BaseFL, 10BaseFB e 10BaseFP são genericamente chamados 10BaseF. Entretanto, 10BaseFB quase não foi usado e o padrão 10BaseFP nunca foi implementado. Normalmente, 10BaseF acaba sendo usado para se referir ao padrão 10BaseFL. 7

26 Trabalha com comprimentos de onda de 1.350 nm
100BaseFX Velocidade de 100Mbps. Trabalha com comprimentos de onda de nm Segmentos de 2000 metros em modo full-duplex, com fibras multimodo Utilizando-se fibras de modo único pode-se chegar a até 20 km 100BaseFX Esse é o padrão de redes Ethernet usando fibras ópticas de modo múltiplo operando a 100Mbps. A luz utilizada na transmissão de dados possui um comprimento de onda de nm. Operando em modo full-duplex (dois cabos), esse padrão tem um limite de 2 km por segmento. Segmentos de comprimento maior que 2 km podem ser feitos usando-se fibras de modo único. Sistemas 100BaseFX usando fibras de modo único podem ter segmento de 20 km de comprimento ou até mais. 7

27 Pode operar com fibra multimodo ou monomodo. Com monomodo
1000BaseX 1000BaseSX (Short,comprimento de onda) Padrão mais utilizado com fibras (Gigabit Ethernet) Comprimento de onda de 850 nm na transmissão de dados (multimodo) Tamanho max do segmento -> 550 metros. 1000BaseLX Pode operar com fibra multimodo ou monomodo. Com monomodo Comprimento de onda de nm. Tamanho max segmento 5000 metros 1000BaseSX Esse é o padrão de redes Gigabit Ethernet, usando fibras ópticas, que é mais usado. Utiliza uma luz com comprimento de onda de 850 nm na transmissão de dados e o limite de comprimento do segmento de fibra é de 550 metros. Sua taxa de transmissão é de 1 Gbps. O SX da nomenclatura do padrão vem de Short (curto, em inglês), usado para indicar o uso de um comprimento de onda curto na transmissão de dados. 1000BaseLX A luz utilizada na transmissão de dados possui um comprimento de onda de nm. Usando fibras ópticas de multimodo, o limite de comprimento de cada trecho de fibra óptica é de 550 metros. Esse padrão permite também o uso de fibras de modo único, onde o limite de comprimento do segmento é de 5 km. O LX da nomenclatura do padrão vem de Long (longo, em inglês), usado para indicar o uso de um comprimento de onda longo na transmissão dos dados. 1000BaseX é o nome genérico do padrão Gigabit Ethernet usando fibra óptica, que engloba os padrões 1000BaseSX e 1000BaseLX.

28 Normas relacionadas a FO
• IEC e -2 Fibras ópticas (contendo várias seções) • IEC , -2, e -3 Cabos de fibra óptica • O ITU-T (antes CCITT) publica outras normas, tais como: • G.650 Definição e Métodos de teste para parâmetro relevantes de fibras monomodo, • G.651 Características de fibras multimodo de índice gradual com 50/125 μm , • G.652 Características de cabo de fibra monomodo, • G.653 Características de cabo de fibra monomodo com dispersão deslocada, • G.654 Características de cabo de fibra monomodo de 1550 nm com perda minimizada