UNIVERSIDADE VALE DO RIO DOCE FACULDADE DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO BACHARELADO

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1 UNIVERSIDADE VALE DO RIO DOCE FACULDADE DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO BACHARELADO César Augusto Chaves Pereira Diogo do Carmo Santiago Félix Valois Chaves Neto Lincoln Fernandes Oliveira Vinícius Soares Nunes Coelho Uso de radiofrequencia por sistemas banda larga por meio de redes de energia elétrica Governador Valadares NOVEMBRO/2009.

2 UNIVERSIDADE VALE DO RIO DOCE FACULDADE DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO BACHARELADO César Augusto Chaves Pereira Diogo do Carmo Santiago Félix Valois Chaves Neto Lincoln Fernandes Oliveira Vinícius Soares Nunes Coelho Uso de Radiofrequencia por sistemas banda larga por meio de redes de energia elétrica Monografia para obtenção do grau de bacharel em Ciência da Computação, apresentada a Faculdade de Ciências Tecnológicas da Universidade Vale do Rio Doce. Orientador: Profª. Luciane Cardoso Mira Governador Valadares NOVEMBRO/2009.

3 César Augusto Chaves Pereira Diogo do Carmo Santiago Félix Valois Chaves Neto Lincoln Fernandes Oliveira Vinícius Soares Nunes Coelho Uso de Radiofrequencia por sistemas banda larga por meio de redes de energia elétrica Monografia para obtenção do grau de bacharel em Ciência da Computação, apresentada a Faculdade de Ciências Tecnológicas da Universidade Vale do Rio Doce. Orientadora: Profª. Luciane Cardoso Mira Governador Valadares, 10 de Novembro de Orientadora: Professora Luciane Cardoso Mira Fatec - UNIVALE Professora: Rossana Cristina Ribeiro Morais Fatec - UNIVALE Professor: Rodrigo Santos de Oliveira Fatec - UNIVALE Governador Valadares NOVEMBRO/2009.

4 Dedicamos esse trabalho a todas pessoas que contribuíram de alguma maneira para idealização, pesquisa, desenvolvimento e conclusão desse projeto.

5 AGRADECIMENTOS À Deus, pois sem ele nada é possível; À nossa orientadora Luciane Cardoso Mira pelas horas de dedicação, aos nossos pais pelas oportunidades oferecidas; Ao senhor Ângelo de Barreto Aranha, gerente de suporte em infra-estrutura de telecomunicações e informática da Companhia Energética de Minas Gerais (CEMIG), por todas as informações prestadas; Aos nossos colegas de trabalho pelas incansáveis reuniões e horas de desenvolvimento para tornar esse momento possível.

6 Minha vida, meu trabalho devem ser uma aventura empolgante, desafiadora, arrepiante. Rogério Caldas

7 RESUMO A sociedade tem demonstrado cada vez mais a necessidade de estar conectada entre si e a internet é a tecnologia atual que permite isto. Entretanto, uma barreira para utilização desta tecnologia é a localização do usuário, uma vez que os serviços atuais não alcançam grande parte do país. Este trabalho vem com a intenção de mostrar como a banda larga via energia elétrica consegue abranger todo Brasil com um serviço de qualidade superior aos existentes no país a um custo de implantação baixíssimo, tendo em vista que 99% da população brasileira já tem acesso a energia elétrica. Desta forma, os serviços de internet terão um concorrente fortíssimo, resultando em quedas tarifárias e vantagens para todos os usuários. Para demonstrar o sucesso da tecnologia, é apresentada a situação da tecnologia no exterior, tanto funcionamento quanto regulamentação, fazendo comparativo com situação atual brasileira. Palavras chave: Banda-larga. Energia elétrica. Radiofreqüência

8 ABSTRACT Society has a great necessity of been connected and the internet is the technology that allowed that. Therefore, the user location is a barrier for this kind of communication, knowing that nowadays technologies cannot reach the entire Brazilian country. This research shows how Broadband over Powerline gets through all country area with a high quality service above all rivals with a very low cost of deployment. Like this, internet services will have a tough adversary, resulting fee reduction and advantages for all users. To confirm this technology success, this project demonstrates the actual situation abroad technical features and rules, doing a parallel within the current Brazilian situation. Key-words: Broadband. Electric energy. Radiofrequency.

9 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Amostra de sinal analógico 14 Figura 2: Amostra de sinal digital 16 Figura 3: Exemplo de multiplexador analógico 17 Figura 4: Exemplo de multiplexador digital 18 Figura 5: Multiplexação TDM 19 Figura 6: Multiplexação WDM 19 Figura 7: Multiplexação DWDM 20 Figura 8: Cabo par trançado 21 Figura 9: Categoria para cabos UTP da EIA/TIA 22 Figura 10: Cabo par trançado blindado 23 Figura 11: Cabo coaxial 23 Figura 12: Cabo Fibra Óptica 25 Figura 13: Funcionamento de transmissão em fibra ótica 26 Figura 14: Tipos de fibra 26 Figura 15: Comparativo para emissores em fibra óptica 27 Figura 16: Faixas de freqüência de utilização na fibra óptica 27 Figura 17: Cabo OPGW 28 Figura 18: Corte transversal do cabo OPGW 29

10 Figura 19: Espectro da onda spread spectrum, OFDM e GMSK 40 Figura 20: Topologia típica de rede PLC 41 Figura 21: Modem PLC 42 Figura 22: Modem PLC 42 Figura 23: Repetidor BT / BT no medidor e em gabinete 43 Figura 24: Repetidor MT / BT 44 Figura 25: Acopladores para injeção do sinal PLC 45 Figura 26: Isolador de ruído 46 Figura 27: Caixa de distribuição 46 Figura 28: Empresas que iniciaram pesquisas em

11 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO TRANSMISSÃO DE DADOS SISTEMAS ANALÓGICOS Modulação SISTEMAS DIGITAIS Quantização Multiplexação MEIOS FÍSICOS DE TRANSMISSÃO DE DADOS Cabo Par Trançado ou UTP (Unshielded Twisted Pair) Cabo STP (Shielded Twisted Pair) Cabo Coaxial Fibra Óptica Cabo OPGW MEIO NÃO-FÍSICOS DE TRANSMISSÃO DE DADOS Bluetooth Wi-Fi Wimax Satélite CARACTERÍSTICA DA REDE DE DISTRIBUIÇÃO BRASILEIRA LINHAS DE DISTRIBUIÇÃO COMO MEIO DE TRANSMISSÃO Ruído Atenuação Impedância da Rede Elétrica Baixa irradiação e captação de sinais COMUNICAÇÃO POR REDE ELÉTRICA PLC CARACTERÍSTICAS DO SINAL PLC Modulação Spread Spectrum Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK) A Topologia da Rede 40

12 4.2. REDE INTERNA DO USUÁRIO REDE DE ACESSO REDE PLC DE DISTRIBUIÇÃO EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS Acopladores Isolador de Ruídos Caixa de Distribuição PADRONIZAÇÃO EXPERIÊNCIAS EXISTENTES TECNOLOGIA PLC NAS EMPRESAS BRASILEIRAS PESQUISA INICIAL TESTE LIMITADO DE CAMPO TESTE DE CAMPO DE LARGA ESCALA OPERAÇÃO COMERCIAL CENÁRIO BRASILEIRO Alguns Projetos REGULAMENTAÇÃO NO MUNDO NO BRASIL CONCLUSÃO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 61

13 12 1. INTRODUÇÃO As redes de energia elétrica começaram sua expansão em meados de Com o passar do tempo e com o crescimento das tecnologias para a transmissão de energia elétrica e transmissão de dados em longas distâncias, surgiu a possibilidade da utilização da rede de energia elétrica para transmissão de dados simultaneamente. Esta idéia surgiu na década de 1920 e tinha como finalidade principal a medição e comunicação de informações básicas em redes internas das empresas de energia elétrica (IEEE, 1984). Com o avanço da implantação da fibra óptica e com a redução dos custos dos sistemas de telecomunicações esta tecnologia tornou-se viável. Assim, no decorrer na década de 1990, foram feitos os primeiros testes de comunicação de dados pela rede elétrica, onde ocorreram problemas nas transmissões relacionados a ruídos, os quais foram resolvidos no final da década. Assim, as empresas de energia elétrica do mundo começaram a considerar a idéia de se transformarem provedoras dos serviços de comunicação de dados. Atualmente, a tecnologia usada para a transmissão de dados via rede elétrica é a Broadband over Powerline (BPL), ou Banda Larga por Rede Elétrica. Ela é utilizada para fornecer o acesso à internet banda larga para residências e empresas. O objetivo deste trabalho é descrever o funcionamento desta tecnologia, especificando suas características e sua viabilidade para vários segmentos, como residencial e comercial, baseando-se em dados importantes como a população brasileira com energia elétrica em sua residência, que é cerca de 95%, a rapidez do serviço que pode chegar a 200 megabits por segundo de taxa de transmissão e a sua recente regulamentação no Brasil. Para mostrar o funcionamento desta tecnologia primeiro será feito um retrospecto, mostrando no segundo capítulo o funcionamento da transmissão de dados como é feita atualmente. O terceiro capítulo descreve as características da rede de distribuição de energia, mostrando a baixa e a média, com o intuito de mostrar toda estrutura atual onde o BPL irá atuar.

14 13 O quarto capítulo define como utilizar a transmissão de dados atual pela rede elétrica, descrevendo todas as características e funcionamento do BPL, além de mostrar equipamentos utilizados pela tecnologia. O quinto capítulo mostra o patamar atual das empresas brasileiras em relação à pesquisa e desenvolvimento desta fantástica tecnologia, mostrando testes executados e estratégias comerciais. O sexto capítulo descreve a regulamentação desta tecnologia não apenas no Brasil, como nos Estados Unidos da América e no Reino Unido também, para servir de referência e comparação das regulamentações. O sétimo capítulo traz as considerações finais e conclusões deste trabalho.

15 14 2. TRANSMISSÃO DE DADOS A transmissão de dados pode ser definida como o transporte de informações, voz, imagem, vídeo e dados, da origem ao destino. Atualmente existem dois sistemas de transmissão de dados, o sistema analógico, que usa a modulação para transmitir sinais, e o sistema digital, que usa a quantização para transformar o sinal em informação digital e a multiplexação para transmiti-los. Estes dados podem trafegar em meios físicos e não-físicos. Nos meios físicos pode-se destacar a transmissão por cabo coaxial, fibra óptica e por cabo par trançado, já em meios não-físicos pode-se destacar as transmissões Wi-max, Bluetooth, satélite SISTEMAS ANALÓGICOS Figura 1: Amostra de sinal analógico Fonte: Em sistemas analógicos, a transmissão de dados consiste na geração de sinais elétricos baseados nas ondas eletromagnéticas, apresentando uma variação contínua ao longo do tempo, podendo ter características de amplitude, freqüência e fase bastante variáveis. Estes sinais sofrem fortes atenuações e ruídos, o que significa perda na qualidade do sinal, para se transmitir estes sinais a grandes distâncias são utilizadas duas técnicas básicas, a modulação e amplificação do sinal.

16 15 A transmissão analógica também é conhecida como transmissão por modulação de onda portadora. De acordo com o parâmetro da onda portadora que é distinguida, o tipo de transmissão utiliza modulação de amplitude, modulação de freqüência ou modulação de fase Modulação Modulação em Amplitude ou simplesmente AM (Amplitude Modulation), é a forma de modulação em que a amplitude de um sinal senoidal, chamado de onda portadora, varia em função do sinal de interesse, que é o sinal modulador, mantendo a freqüência e a fase da portadora constante (BEZERRA, 2008). Já a Modulação por Frequencia ou FM (Frequency Modulation) corresponde a uma técnica de modulação de sinais que consiste no deslocamento da frequência original do sinal a ser transmitido através da variação da frequência da portadora, sendo esta variação proporcional ao sinal a ser transmitido, mantendo a amplitude e a fase da portadora constante. A modulação por fase (Phase Modulation) baseia-se na alteração da fase da portadora de acordo com o sinal modulador, frequência e a amplitude da portadora são mantidas constantes. (BEZERRA, 2008). A partir dos sistemas analógicos que surgiram os sistemas digitais SISTEMAS DIGITAIS Os sistemas de transmissão digital de dados consistem em transmitir os dados em forma de um padrão binário (0 e 1), os dados recebidos são divididos em pacotes, codificados para o padrão binário e então enviados.

17 16 Figura 2: Amostra de sinal digital Fonte: O sinal analógico que trafega em um enlace pode ser transformado em um sinal digital usando-se a MCP, Modulação por Código de Pulso (PCM - Pulse Code Modulation), através de uma amostragem do sinal analógico, o qual recebe uma MAP, Modulação por Amplitude de Pulso (PAM Pulse Amplitude Modulation). Posteriormente, estas amostragens são transformadas em uma sequência de bits, através de um processo denominado quantização Quantização A quantização é o processo através do qual estes sinais PAM são codificados em sinais digitais. O processo de quantização consiste em introduzir no terminal de origem da transmissão, um determinado número de níveis discretos em amplitude e fazer a comparação entre o sinal PAM e o nível discreto mais próximo. Na outra extremidade da linha de transmissão, deve-se executar a operação inversa, ou seja, fazer a recuperação destes pulsos para um nível discreto semelhante ao sinal PAM original. Para se determinar os níveis discretos de quantização, uma faixa completa de valores de amplitude possíveis é dividida em intervalos de quantização. O sistema digital possui um elevado grau de imunidade contra ruídos, podendo-se dizer, que os sistemas digitais podem ser invulneráveis a ruído utilizando técnicas de regeneração e retransmissão ao longo do caminho físico do sinal. Existem também técnicas para a comunicação simultânea na mesma direção, tanto no sistema analógico como no sistema digital, conhecida como multiplexação.

18 Multiplexação A multiplexação é a transmissão de vários sinais usando uma única linha de comunicação ou canal, e foi definida em dois tipos principais: por divisão de freqüência (FDM Frequency Division Multiplexing) e de tempo (TDM Time Division Multiplexing). Por exemplo, nos sistemas telefônicos modernos, os 32 sinais de 64 Kbps são reunidos em um único canal de 2048 Kbps (2 Mbps) com o uso de multiplexadores. Com a utilização desta técnica é possível transmitir simultaneamente 32 conversas telefônicas em um único meio de transmissão. É óbvio que novas multiplexações podem ser realizadas, juntando-se vários sinais de 2 Mbps em um novo sinal multiplexado de freqüência ainda maior. Desta maneira pode haver vários níveis de multiplexação e demultiplexação. Figura 3: Exemplo de multiplexador analógico Fonte:

19 18 Figura 4: Exemplo de multiplexador digital Fonte: Na FDM, as freqüências em cada chamada são alteradas para poderem ser inseridas lado a lado em um canal de banda larga e transmitidas como um grupo. Na outra extremidade, as freqüências em cada chamada são alteradas de volta para as freqüências originais. A FDM foi por muitos anos a base da transmissão telefônica; ela é mais eficiente que os sistemas digitais em termos de largura de banda. O problema é que o ruído é amplificado junto com a voz. Esse fato, e também a grande redução no custo dos componentes eletrônicos digitais, levou à substituição em grande escala de sistemas FDM por sistemas de multiplexação por divisão de tempo (HELD, 1999). Já a TDM se baseia no princípio da amostragem dos sinais de entrada formando com estes, um sinal composto de saída possuidor de todas as amostragens iniciais, dispostas seqüencialmente no tempo e quando ocorre a recepção deste sinal composto, os sinais de cada canal são recompostos e devolvidos ao canal correspondente da recepção (MIRANDA JUNIOR, AGHAZARM, 1993).

20 19 Figura 5: Multiplexação TDM Fonte: Apostila DWDM em redes metropolitanas O uso dessa técnica encontra duas limitações práticas: uma de ordem econômica sendo muito elevado o custo das partes eletrônicas e eletro óptico (transmissores, receptores, regeneradores) para operação com taxas de transmissão acima de 2,5 Gbps e outra de ordem técnica relacionada à degradação do sinal devido à dispersão e a efeito não lineares. Sendo assim, foi desenvolvido mais um tipo de multiplexação: por divisão de comprimento de onda (WDM Wavelength Division Multiplexing). Na WDM, os sinais que transportam a informação, em diferentes comprimentos de onda, são combinados em um multiplexador óptico e transportados através de um único par de fibras, com o objetivo de aumentar a capacidade de transmissão e, conseqüentemente, usar a largura de banda da fibra óptica de uma maneira mais adequada. Os sistemas que utilizam esta tecnologia, em conjunto com amplificadores ópticos, podem aumentar significativamente a capacidade de transmissão de uma rota sem a necessidade de aumentar o número de fibras. Figura 6: Multiplexação WDM Fonte: Apostila DWDM em redes metropolitanas Analisando este potencial, foi desenvolvido os sistemas DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) que é nada mais do que a tecnologia WDM diferenciando-se apenas no fato de que o número de comprimentos de onda transmitidos é bem maior, pois o espaçamento entre eles é menor.

21 20 A DWDM combina múltiplos sinais ópticos de forma que eles possam ser ampliados como um grupo e possam ser transportados sobre uma única fibra, aumentando sua capacidade. Figura 7: Multiplexação DWDM Fonte: Apostila DWDM em redes metropolitanas Para utilização das técnicas apresentadas se faz necessária a utilização de alguns meios de transmissão que são exemplificados a seguir MEIOS FÍSICOS DE TRANSMISSÃO DE DADOS Os meios físicos de transmissão servem para levar a informação da origem ao destino no processo de comunicação de dados, determinando a quantidade de informação que pode ser transmitida em certo intervalo de tempo e também a distância máxima que a informação pode percorrer na rede sem repetidores. O sistema de comunicação vai se constituir de um arranjo topológico interligando os vários módulos processadores através de enlaces físicos (meios de transmissão) e de um conjunto de regras com o fim de organizar a comunicação (protocolos). Qualquer meio físico capaz de transportar informações eletromagnéticas é passível de ser usado em redes de computadores. Sob circunstâncias especiais, podem-se enviar ondas através de freqüências chamadas RF (Radio Freqüências), estas são utilizadas pelos seguintes sistemas, radiodifusão, infravermelho, enlace de satélite e microondas também são escolhas possíveis. Os mais comumente utilizados são o cabo par trançado (não-blindado e blindado), o cabo coaxial e a fibra ótica, sendo estes especificados abaixo.

22 Cabo Par Trançado ou UTP (Unshielded Twisted Pair) O par trançado é a mais antiga e também a mais popular forma de meio físico para transmissão de dados. Normalmente dois fios são trançados para reduzir a interferência elétrica entre pares próximos (dois fios em paralelo constituem uma antena simples, enquanto que um par trançado não). Figura 8: Cabo par trançado Fonte: Os pares de fios trançados foram padronizados pela EIA (Electronics Industries Association), a TIA (Telecommunications Industry Association), que determinaram uma divisão em graduações. De acordo com esse padrão, quanto mais elevado o número do grau, menor a atenuação do cabo e mais tranças ele tem por metro, melhorando sua característica de interferência entre pares próximos. Nos cabos categorias 3, 4 e 5, o número mínimo é de 9 tranças por metro, e estas nunca podem repetir o mesmo padrão de trança no cabo (entre pares), reduzindo o fenômeno de linha cruzada. O par trançado é largamente utilizado devido a certos fatores, entre eles pode-se citar o preço baixo e seu uso disseminado no sistema telefônico.

23 22 O principal problema deste tipo de meio físico é sua suscetibilidade a influências externas, como por exemplo, raios, descargas elétricas e campos magnéticos (como o gerado por motores), causando ruídos e perda de informação. Além disso, o par trançado sofre problemas de atenuação (que é maior à medida que aumenta a freqüência da transmissão), necessitando de repetidores para distâncias acima de alguns quilômetros. Os fatores citados acima são diminuídos em pares trançado de mais alta qualidade, que possuem um cabo melhor e um enrolamento mais acentuado, evitando maiores interferências. Um cabo de par trançado não blindado classe 5 possui uma fina camada metálica envolvendo-o, evitando ainda mais a interferência eletromagnética e atingindo maiores velocidades. A tabela a seguir mostra algumas velocidades típicas para pares trançados não blindados (UTP Unshielded Twisted Pair). As taxas de transmissão mencionadas na tabela são para distâncias de no máximo 100 m. Figura 9: Categoria para cabos UTP da EIA/TIA Fonte:

24 Cabo STP (Shielded Twisted Pair) Existem ainda os pares trançados blindados, que possuem uma blindagem envolvendo cada par trançado dentro do cabo. Este tipo de cabo é confeccionado industrialmente com impedância característica de 150 ohms, podendo alcançar freqüências de 300 MHz em 100m de cabo. Figura 10: Cabo par trançado blindado Fonte: Cabo Coaxial Figura 11: Cabo coaxial Fonte:

25 24 O cabo coaxial possui em sua composição um condutor de cobre central, seguido por uma camada de isolamento flexível, uma blindagem com malha ou trança metálica e uma cobertura externa de isolamento e revestimento de proteção. O cabo coaxial, ao contrário do par trançado, mantém uma capacitância constante e baixa, teoricamente independente do comprimento do cabo. Esse fator faz com que os cabos coaxiais possam suportar velocidades mais elevadas que o par trançado. Existem dois tipos de cabo coaxial: o primeiro tipo é de 50 ohms, usado para transmissão digital em banda básica, como, por exemplo, o Ethernet. O outro tipo é de 75 ohms e é utilizado tipicamente para TV a cabo e redes de banda larga. A forma de construção do cabo coaxial (com a blindagem externa) proporciona uma alta imunidade a ruído. Sua geometria permite uma banda passante de 60 khz a 450 MHz. Sua velocidade de transmissão pode chegar a 10 Mbps em distâncias de um quilômetro. Maiores velocidades podem ser obtidas com cabos mais curtos Fibra Óptica Uma fibra óptica é um capilar formado por materiais dielétricos cristalinos e homogêneos (em geral, sílica ou plástico), transparentes o bastante para guiar um feixe de luz (visível ou infravermelho) através de um trajeto qualquer. A estrutura básica desses capilares são cilindros concêntricos com determinadas espessuras e com índices de refração tais que permitam o fenômeno da reflexão interna total que ocorre quando um feixe de luz emerge de um meio mais denso para um meio menos denso. O centro (miolo) da fibra é chamado de núcleo e a região externa é chamada de casca.

26 25 Figura 12: Cabo Fibra Óptica Fonte: Apostila fibras e cabos ópticos Assim para que ocorra o fenômeno da reflexão interna total é necessário que o índice de refração do núcleo seja maior que o índice de refração da casca. O meio de transmissão mais utilizado é a sílica. Outros meios podem ser utilizados, como a fibra de vidro e o plástico. O plástico é mais barato, mas possui taxas de atenuação mais elevadas. Ao redor do núcleo, existem outras substâncias de menor índice de refração, que fazem com que os raios sejam refletidos internamente, minimizando assim as perdas na transmissão. O transmissor pode ser um LED (Light Emitting Diode) ou um diodo laser, ambos emitem luz quando recebem um pulso elétrico. ele. O receptor é um fotodiodo, que gera um pulso elétrico quando uma luz incide sobre

27 26 Figura 13: Funcionamento de transmissão em fibra ótica Fonte: Apostila fibras e cabos ópticos A sistemática de funcionamento de uma transmissão via fibra ótica é simples, sendo baseada em um princípio da física. Quando um raio de luz passa de um meio a outro (por exemplo, da sílica para o ar), o raio é refratado no limite da sílica e do ar. Nesta figura vê-se um raio incidindo com um ângulo α1 e emergindo com um ângulo β1. O índice de refração depende das características do meio. Para ângulos de incidência acima de certo valor crítico, a luz é refratada de volta para a sílica (ou seja, nada escapa para o ar). Assim, um raio de luz incidente acima do ângulo crítico pode se propagar por muitos quilômetros com uma atenuação muito baixa. A figura 14 mostra apenas um feixe de luz. Entretanto, existem situações onde vários feixes de luz transmitem a informação, entrando na fibra com diferentes ângulos de luz incidentes. Existem dois tipos de fibra ótica: a multimodo (degrau e índice gradual) com 62,5μm e a monomodo 8,3μm (SOARES, LEMOS, COLCHIER, 1995). Figura 14: Tipos de fibra Fonte: Apostila fibras e cabos ópticos Fibras monomodo requerem diodos a laser (mais caros) para enviar a luz ao invés dos LEDs (baratos) utilizados em fibras multimodo, mas são mais eficientes e podem atingir maiores distâncias. A idéia é que o diâmetro do núcleo seja tão pequeno que apenas um raio de luz seja transmitido. A tabela a seguir mostra as diferenças na utilização de LEDs ou de diodos laser.

28 27 Figura 15: Comparativo para emissores em fibra óptica Fonte: TANENBAUM, 2003 Em meados de 1999, a Alcatel-Lucent Bell Labs, empresa americana de pesquisa em transmissão de dados, já conseguia transmitir 1,6 terabits por segundo (Tbps) em apenas uma fibra ótica por 400 km, utilizando-se 40 comprimentos de onda diferentes e multiplexando-os numa única fibra com WDM (Multiplexação por divisão de comprimento de onda). Como cada comprimento de onda transmite 40 Gigabits por segundo (Gbps), tem-se o total de 1,6 Tbps. Nos 400 Km do teste, utilizou-se um repetidor a cada 100 Km, diferente do típico, que eram 80 Km, fazendo que o sistema ficasse compatível com as redes comerciais correntes. Logo no final do ano, eles conseguiram transmitir 160 Gbps em apenas um comprimento de onda numa distância de 300 Km, além disso, conseguiram usar 1022 comprimentos de onda para enviar dados em uma única fibra óptica, em um experimento separado. Em termos de faixa de freqüência utilizada nas fibras óticas, existem bandas de baixa atenuação. A figura a seguir mostra um exemplo de atenuação utilizando a parte visível do espectro. Figura 16: Faixas de freqüência de utilização na fibra óptica Fonte: Apostila fibras e cabos ópticos

29 Cabo OPGW As redes de telecomunicação têm passado por importantes mudanças tecnológicas nas últimas décadas. Com os avanços tecnológicos e redução de custos que viabilizaram a utilização de Fibras Ópticas, fabricantes de cabos ópticos, na década de 80, buscaram soluções com maior abrangência para seus produtos, foi quando, nos EUA, surgiu o cabo OPGW, uma solução inteligente utilizando a característica de imunidade às interferências eletromagnéticas da Fibra Óptica somando ao potencial das linhas de transmissão das concessionárias de energia elétrica. O OPGW trata-se de um cabo com características elétricas de um cabo comum, mas com o diferencial de abrigar em seu interior Fibras Ópticas, utilizando as redes elétricas como excelentes rotas para redes ópticas de longa distância. Desta maneira e seguindo os avanços das telecomunicações, em um futuro muito próximo poderemos ter todas as cidades interligadas através do sistema óptico, que permitirá transmissão dos mais diversos meios de comunicação, fazendo com que as concessionárias de energia elétrica possam oferecer além da energia, televisão a cabo, telefonia, vídeo conferência, internet, entre outros. Figura 17: Cabo OPGW Fonte: Avaliação de confiabilidade de cabos OPGW

30 29 Figura 18: Corte transversal do cabo OPGW Fonte: Avaliação de confiabilidade de cabos OPGW 2.4. MEIO NÃO-FÍSICOS DE TRANSMISSÃO DE DADOS A transmissão por meio não físico utiliza o ar como meio de transmissão e são utilizadas tecnologias sobre este meio para transmissão de dados Bluetooth Bluetooth é uma especificação industrial para áreas de redes pessoais sem fio (Wireless personal area networks - PANs). O Bluetooth provê uma maneira de conectar e trocar informações entre dispositivos como telefones celulares, notebooks, computadores, impressoras, câmeras digitais e consoles de videogames digitais através de uma freqüência de rádio de curto alcance globalmente não licenciada e segura.

31 Wi-Fi Wi-Fi é um conjunto de especificações para redes locais sem fio (WLAN - Wireless Local Area Network) baseada no padrão IEEE Com a tecnologia Wi-Fi, é possível implementar redes que conectam computadores e outros dispositivos compatíveis (telefones celulares, consoles de videogame, impressoras) que estejam próximos geograficamente. Essas redes não exigem o uso de cabos, já que efetuam a transmissão de dados através de radiofreqüência. Esse esquema oferece várias vantagens: permite ao usuário utilizar a rede em qualquer ponto dentro dos limites de alcance da transmissão por não exigir que cada elemento conectado use um cabo, permite a inserção rápida de outros computadores e dispositivos na rede, evita que paredes sejam furadas ou adaptadas para a passagem de fios, entre outros. A flexibilidade do Wi-Fi é tão grande, que se tornou viável a implementação de redes que fazem uso dessa tecnologia nos mais variados lugares, principalmente pelo fato das vantagens citadas no parágrafo anterior resultarem em diminuição de custos. Assim sendo, é comum encontrar redes Wi-Fi disponíveis em hotéis, aeroportos, rodoviárias, bares, restaurantes, shoppings, escolas, universidades, escritórios, hospitais, etc, que oferecem acesso à internet, muitas vezes de maneira gratuita. Para utilizar essas redes, basta ao usuário ter algum laptop, smartphone ou qualquer dispositivo compatível com Wi-Fi. O padrão estabelece normas para a criação e para o uso de redes sem fio. A transmissão dessa rede é feita por sinais de radiofreqüência, que se propagam pelo ar e podem cobrir áreas na casa das centenas de metros. Como existem inúmeros serviços que podem utilizar sinais de rádio, é necessário que cada um opere de acordo com as exigências estabelecidas pelo governo de cada país. Essa é uma maneira de evitar problemas, especialmente interferências. Há, no entanto, alguns segmentos de freqüência que podem ser usados sem necessidade de aprovação direta de entidades apropriadas de cada governo: as faixas ISM (Industrial, Scientific and Medical), que podem operar, entre outros, com os seguintes intervalos: 902 MHz MHz; 2,4 GHz - 2,485 GHz e 5,15 GHz - 5,825 GHz (dependendo do país, esses limites podem sofrer variações).

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