Meios físicos. Par Trançado (TP) dois fios de cobre isolados

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1 Meios físicos bit: propaga entre pares de transmissor/receptor enlace físico: o que fica entre transmissor e receptor meio guiado: sinais se propagam em meio sólido: cobre, fibra, coaxial meio não guiado: sinais se propagam livremente, p. e., rádio Par Trançado (TP) dois fios de cobre isolados categoria 3: fios de telefone tradicionais, Ethernet a 10 Mbps categoria 5: Ethernet a 100 Mbps slide 1

2 Meio físico: cabo coaxial, fibra cabo coaxial: dois condutores de cobre concêntricos bidirecional banda base: único canal no cabo Ethernet legado banda larga: múltiplos canais no cabo HFC cabo de fibra ótica: fibra de vidro conduzindo pulsos de luz; cada pulso um bit operação em alta velocidade: transmissão em alta velocidade ponto a ponto (p. e., Gps) baixa taxa de erro: repetidores bastante espaçados; imune a ruído eletromagnético slide 2

3 Espectro (Hz) Rádio Infravermelho Luz visível Ultravioleta Raios X Raios Gama 10 5 a Hz a Hz 4, Hz - 7, Hz (430 THz THz) λ entre 700 nm (vermelho) a 400 nm (violeta) a Hz a Hz acima de Hz fλ= c = 3 x 10 8 m/s (no vácuo), λ = 1,3 µm (1300 nm) f=0,23 x Hz slide 3

4 Fibra ótica Transmite apenas luz luz Núcleo (core) Casca (cladding) buffer slide 4

5 Fibra ótica Zeros e Uns representam ausência ou presença de luz A luz visível tem freqüência entre 10 5 e 10 6 GHz, possibilitando uma enorme largura de banda Um sistema de transmissão ótico tem três componentes: Meio de transmissão fibra ultra fina de vidro ou sílica fundida Emissor LED ou LASER, que emite luz, quando uma corrente elétrica é aplicada Foto detector FOTODIODO que gera um impulso elétrico quando recebe luz slide 5

6 Princípio da transmissão ótica A fibra é formada por um núcleo e um invólucro, com índices de refração diferentes Quando a luz passa de um meio para outro, ela sofre refração, retornando via reflexão (lei de Fresnel) Luz se propaga através de múltiplas reflexões internas slide 6

7 Banda de Passagem de uma Comunicação Ótica Tomando λ f = c e derivando: Tomando diferenças finitas em módulo, pode-se obter a banda de freqüências correspondente a uma determinada largura de banda de comprimento de c λ ondas: f = 2 λ df = dλ c 2 λ Exemplo: λ =0,17x10-6 m, λ =1,3x10-6 m f =30x10 12 Hz = 30 THz slide 7

8 Fibra ótica Tipos Multimodo Monomodo slide 8

9 Fibra ótica Fibra Multimodo possui núcleo com diâmetro acima de 50 microns, onde a luz se propaga por múltiplas trajetórias ou modos = slide 9

10 Fibra ótica Fibra Multimodo modos percorrem distâncias diferentes ao longo da fibra fazendo com que o tempo de propagação de cada modo varie (distorção modal) distorção modal limita a banda passante de uma fibra multimodo abaixo de 1 GHz.km (ex.: 10 GHz em 0,1 km => 1GHz.km) o núcleo grande permite o uso de LEDs (mais baratos) fibra típica: 62,5 µm\125 µm (núcleo/casca) slide 10

11 Fibra ótica Fibra Monomodo possui um núcleo tão pequeno (de 7 a 10 µm), de forma que somente um modo se propaga ao longo da fibra, eliminando o efeito da distorção modal banda passante de vários GHz.km fibra típica: 8 µm / 125 µm é necessário usar LASER, que é capaz de focalizar a luz no pequeno diâmetro do núcleo, mas com custo maior que LED custo comparável (ou até menor) que o da fibra multimodo devido ao seu amplo uso em sistemas telefônicos (porém interfaces monomodo ainda são mais caras) slide 11

12 Fatores limitantes do desempenho das fibras óticas Atenuação absorção (conversão para calor) e espalhamento (radiação) Fatores limitantes da banda passante dispersão modal dispersão do material (imperfeições afetando o índice de refração) dispersão cromática provocada pela fonte não ser exatamente monocromática (velocidade de propagação depende do comprimento de onda) medida em ps/(nm.km) dispersão quase nula em torno de 1300 nm slide 12

13 Fibra Ótica Curva de Atenuação Típica Atenuação (db/km) 10 picos de 5 absorção janelas de baixa atenuação Comprimento de Onda (nm) slide 13

14 Fibra ótica Utiliza as faixas de λ em que a atenuação é menor Opera fora do espectro visível Janela 1: 800 a 900 nm Janela 2: 1250 a 1350 nm Janela 3: 1500 a 1600 nm λ utilizado: 850 nm (2,1 db/km) λ utilizado: 1310 nm (0,3 db/km) λ utilizado: 1550 nm (0,15 db/km) Para longas distâncias, esta é a janela ideal pela baixíssima atenuação slide 14

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