Cabeamento Óptico 14/03/2014. Vantagens de utilização. Noções Ópticas. Vantagens de utilização. Sistema de comunicação Fibra. Funcionamento da Fibra

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1 Cabeamento Óptico Fundamentos de Redes de Computadores Prof. Marcel Santos Silva Vantagens de utilização Total imunidade às interferências eletromagnéticas; Dimensões reduzidas; Maior segurança no tráfego da informação; Maiores distâncias nas transmissões; Maior capacidade de transmissão; Vantagens de utilização Dimensões reduzidas Mesmo com todo o revestimento necessários à proteção, os cabos possuem dimensões bem reduzidas; Cabos ópticos podem ser 20 vezes menores em tamanho que o cabo metálico com a mesma capacidade de transmissão. Noções Ópticas A luz viaja em linha reta; Reflexão total: é a reflexão angular. Ex: Ângulo de entrada igual ao de saída; Reflexão: quando a luz ou parte é desviada. Ex: Ângulo de entrada diferente ao de saída. Funcionamento da Fibra Princípio pelo qual a luz se propaga no interior de uma fibra óptica é fundamentado na reflexão total da luz. Sistema de comunicação Fibra Transmissor óptico Constituição da Fibra: Cobertura; Casca; Núcleo. Receptor óptico 1

2 Atenuação e dispersão em Fibra Atenuação: é a diminuição progressiva da potência da radiação quando esta atravessa o meio físico. Fatores intrínsecos: a medida em que a luz se propaga pela fibra óptica, perde parte da potência por causa da absorção de luz na casca, imperfeições da sílica dentro da fibra. Fatores Intrínsecos Mais importantes: Alterações na direção e comprimento de onda; Imperfeições na sílica; Variações no índice de refração; Impurezas durante a fabricação. Dispersão em Fibras Terminações Ópticas Dispersão é responsável pela limitação da largura de banda do sinal transmitido; Isto significa um alargamento temporal do pulso óptico, resultando na superposição de diversos pulsos do sinal. As terminações ópticas são constituídas basicamente por conectores; Destinados a conectar/desconectar, de forma simples e fácil fibras ópticas entre si, a uma fonte ou a um detector óptico. Terminações Ópticas Conectores ópticos são acessórios compostos basicamente de um ferrolho, onde se encontra a terminação da fibra óptica; Parte responsável pela fixação das fibras; Tenta evitar perda de sinal. Terminações Ópticas A conectorização requer cuidados para sua realização, como: Ambiente limpo; Temperatura controlada; Baixo nível de umidade; Polimento mecanizado. Estas condições proporcionam conectorização de boa qualidade e baixos níveis de atenuação, além de garantir uma uniformidade de conectorização. 2

3 Aplicação das terminações Extensões ópticas ou pig-tail: o conector é aplicado em uma das extremidades da fibra óptica, e outra extremidade será utilizada para emenda por fusão ou emenda mecânica. Cordão óptico: o conector é aplicado nas duas extremidades da fibra óptica. Cabo Multicordão: o conector é aplicado em um cabo com várias fibras. Emendas Ópticas Necessidade de se dar continuidade a um lado de cabos ópticos que esteja sendo instalado. Para cada tipo de emenda existe um tipo de processo de preparo da fibra, que exigem cuidados especiais para sua realização. Emendas Ópticas Emenda por fusão: Decapando o cabo; Limpeza do cabo; Decapagem; Limpeza da Fibra; Clivagem: corte da fibra sob um ângulo de 90 graus. Emendas Ópticas Processo de emenda Mecânica; Processo de emenda por fusão; Emenda óptica por Acoplamento de Conectores (Conectorização alinhamento das fibras através de conectores). Processo Mecânico Primeiro consiste no uso de alinhadores de precisão, onde as fibras são introduzidas; Alinhadores possuem uma ranhura na qual as fibras são alinhadas frente a frente e aproximadas uma a outra até o quase contato entre as duas; Após isso, é introduzido um gel casador de índice de refração entre as duas fibras de forma que o casamento entre as duas fibras seja melhorado. Processo Mecânico Finalmente, pelo monitoramento de equipamentos (Power meter, OTDR), as fibras são aproximadas, ajustadas e, quando o ponto de menor atenuação é obtido, as fibras são travadas, de modo que fiquem estáticas, impedindo sua movimentação. Esta emenda é bastante utilizada em situações de emergência, pois a atenuação é bastante grande, quando comparada as emendas realizadas por máquinas de fusão, além de aumentar essa atenuação com o passar do tempo. 3

4 Processo por fusão de fibra Caracteriza-se por fundir as extremidades das fibras ópticas, de modo a torná-las contínuas; É o processo mais utilizado, pois apresenta os menores níveis de atenuação para tal, torna-se necessário a utilização de máquinas de emenda. Processo por fusão de fibra Basicamente, as fibras são inseridas em um dispositivo da máquina de emenda denominado V-Groove, que tem o papel de alinhar as fibras de forma que as faces cortadas delas fiquem paralelas entre si. Após isso, as fibras são aproximadas pelo próprio V-Groove, que é móvel, até que as fibras fiquem a uma distância de aproximadamente 1mm, evitando que se encostem. Processo por fusão de fibra Máquina de Fusão de Fibra A partir daí, as fibras são fundidas entre si por arcos voltaicos gerados por dois eletrodos existentes na máquina, que tornam as fibras contínuas. Após isso, a emenda é envolvida por um acessório denominado protetor de emendas que proverá proteção mecânica. Como em todos os processos com fibra exige cuidado, pois qualquer irregularidade pode prejudicar a qualidade da emenda, elevando o nível de atenuação. Processo por conectorização Certificações e teste em Fibra Consiste no uso de conectores ópticos, que são aproximados e alinhados sem, contudo, encostar um no outro. Isso se realiza por adaptadores ópticos que aproximam, alinham e fixam os conectores, proporcionando assim uma emenda mecânica. Testador verifica se a rede está disponível para uso e, se não estiver, vai apontar as falhas a corrigir. É fundamentalmente importante que a rede seja certificada convenientemente antes de ativada, pois defeitos com software ou hardware, costumam ser confundidos com defeitos de cabeamento. 4

5 Medições realizadas Os cabos e os acessórios são submetidos a testes que envolvem uma série de parâmetros relacionados com os dados construtivos deles e, principalmente, com os parâmetros de desempenho; Dispersão cromática; Largura de banda; Comprimento de onda e corte; Características geométricas; Atenuação. Teste em campo Continuidade: é um teste rápido que assegura que a luz passará de uma extremidade do enlace para outra; Para fazer o teste de continuidade pode ser usado uma lanterna comum ou uma outra fonte de luz visível; Corta-se a extremidade da fibra e se verifica se ela está visível do outro lado; Este teste serve de referência básica. Teste em campo Atenuação: medida em decibéis (db). A perda em db de um enlace é determinada medindo a potência óptica inserindo em uma extremidade, e a potência óptica na outra extremidade. Meios Ópticos Espectro Eletromagnético: A luz utilizada nas redes de fibra óptica é um tipo de energia eletromagnética. Esta energia na forma de ondas pode deslocar-se através de um vácuo, o ar, e através de alguns materiais como vidro. Uma propriedade importante de qualquer onda energia é o seu comprimento de onda Meios Ópticos Teoria de Raios de Luz: As ondas eletromagnéticas propagam-se em linha reta; Através de outros materiais como o ar, a água e o vidro a velocidade de propagação da luz é menor. Reflexão: Quando um raio cruza o limite entre um material e outro, parte da luz é refletida; A energia da luz no raio incidente que não é refletida entrará no vidro. 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) 5

6 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 Subscriver Connector (SC): normalmente usado em fibras multimodo; Straight Tip (ST): normalmente utilizado em fibras monomodo; 6

7 Conectores para Lucent Connector (LC): normalmente usado em fibras monomodo; Transceivers Como os transmissores e receptores para cabos de fibra óptica são muito caros, sobretudo os para fibra monomodo, eles são separados em componentes avulsos, os transceivers (transceptores), que são instalados no switch ou no router de acordo com a necessidade. Mechanical Transfer Registered Jack (MT-RJ): normalmente utilizado em fibras multimodo; Instalação, Cuidados e Testes: Emenda de fibra altera a reflexão interna. 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. 7

8 Referências ROSS, K W. e KUROSE, J F. Redes de computadores e a Internet. São Paulo: Addison Wesley, MAIA, L P. Arquitetura de redes de computadores. LTC, TANENBAUM, A. S. Redes de computadores. Tradução da 4º edição, Editora Campus, Sites consultados (06/03/2014) ico.pdf b8e5fe6290d6&v=qf1&b=&from_search=1 8

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