TECNOLOGIAS DE REDES ÓPTICAS
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- Maria das Dores Neiva de Caminha
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1 WE RE WELL CONNECTED TECNOLOGIAS DE REDES ÓPTICAS DIAMOND SA / / 1 Eduardo Meirelles eduardo.meirelles@diamond-brasil.com.br DIAMOND WORLDWIDE Atividades de desenvolvimento, fabricação e comercialização de componentes condutores de onda de luz e elementos de micromecânica de alta precisão DIAMOND SA / / 2 1
2 DIAMOND WORLDWIDE Líder mundial em fabricação de componentes ópticos de alta precisão Fundada em 1958 na cidade de Losone, Suíça Inovadora na área de conectividade óptica Presente em mais de 50 países Qualidade certificada Soluções que excedem as especificações técnicas DIAMOND SA / / 3 DIAMOND WORLDWIDE Matriz Subsidiárias Representantes DIAMOND SA / / 4 2
3 DIAMOND BRASIL Fundada em 1988 Instalação industrial com m² no Rio de Janeiro Centro de Vendas e Serviços em São Paulo e Minas Gerais Atuação em todo o território nacional Produtos homologados pela Anatel Parte da história da evolução das tecnologias ópticas no Brasil DIAMOND SA / / 5 TELECOMUNICAÇÕES Longas distâncias abrangidas Grandes capacidades de transmissão Altas densidades de conexões Imunidade à interferência DIAMOND SA / / 6 3
4 INDÚSTRIA Ambientes inóspitos Altas cargas eletromagnéticas Evolução dos processos de automação industrial Segurança para as transmissões DIAMOND SA / / 7 DATA CENTERS Perfil modular Altas taxas de transmissão Altas densidades de conexões Gerenciamento de dados DIAMOND SA / / 8 4
5 AMBIENTES COMERCIAIS E RESIDENCIAIS Progressivo aumento nos requisitos de performance Uso intenso de Triple Play (voz, dados, vídeo) Facilidade nas instalações Integridade física dos usuários DIAMOND SA / / 9 APLICAÇÕES MILITARES E AEROESPACIAIS Atendimento a normas rigorosas Vibrações, acelerações, pressões Oscilações de temperatura Necessidades de proteções específicas DIAMOND SA / / 10 5
6 TECNOLOGIAS ÓPTICAS Grandes capacidades de transmissão Baixas perdas, maiores distâncias nas transmissões Imunidade a interferências Pequenos tamanho e peso das fibras Altas densidades nas instalações Alto grau de segurança nas transmissões Permanência do investimento no cabeamento Custos em queda progressiva DIAMOND SA / / 11 FIBRAS ÓPTICAS - Fundamento A fibra óptica é composta por um material dielétrico (não conduz energia, como vidro ou plástico), capaz de confinar a luz em seu interior, possibilitando que pulsos luminosos possam ser codificados, estabelecendo assim uma comunicação entre as suas extremidades DIAMOND SA / / 12 6
7 FIBRAS ÓPTICAS - Estrutura revestimento primário (250µm) núcleo (9/50/62,5µm) casca (125µm) DIAMOND SA / / 13 FIBRAS ÓPTICAS - Física Refração da luz É a variação de velocidade sofrida pela radiação ao mudar de meio plano luz incidente n 1 perpendicular ao plano α α luz refletida β DIAMOND SA / / 14 n 2 luz refratada 7
8 FIBRAS ÓPTICAS - Física Reflexão total da luz Quando o ângulo de incidência é muito grande, a luz é totalmente refletida luz incidente plano n 1 Perpendicular ao plano luz refletida α c α c α = 90 2 DIAMOND SA / / 15 n 2 FIBRAS ÓPTICAS Tipos de modo Fibras Multimodo Desenvolvidas com um diâmetro de núcleo que permite vários modos de propagação simultâneos Em função dessa característica, nessas fibras ocorre o fenômeno da dispersão modal, colaborando para a atenuação do sinal óptico Diâmetros típicos iguais a 62,5µm ou 50µm DIAMOND SA / / 16 8
9 FIBRAS ÓPTICAS Tipos de modo Fibras Monomodo Desenvolvidas com um diâmetro de núcleo que permite um único modo de propagação Essa característica faz com que esse tipo de fibra seja insensível à dispersão modal Diâmetros típicos iguais a 9µm DIAMOND SA / / 17 CABOS ÓPTICOS Características Resistência à elasticidade Prevenção a tensões (alongamento) Resistência a raios de curvatura acentuados Resistência a pressões laterais Redução de problemas com umidade DIAMOND SA / / 18 9
10 CABOS ÓPTICOS Estrutura genérica de um cabo monofibra 3000 μm (3 mm) Elemento Revestimentode tração externo (Kevlar) (PVC) 900 μm (0,9 mm) 250 μm 125 μm Núcleo Casca Revestimento Revestimento primário secundário 9/50/62,5 μm DIAMOND SA / / 19 CABOS ÓPTICOS Estrutura genérica de um cabo externo com múltiplas fibras Casca 125 μm Núcleo 9/50/62,5 μm Revestimento externo Elemento de tração (Kevlar) Revestimento secundário (tubo loose) 3000 μm / 3 mm Revestimento primário 250 μm DIAMOND SA / / 20 10
11 CABOS ÓPTICOS Estrutura: cordões ópticos Também chamado de jumper, patchcord óptico ou cordão de manobra Tipo tight, com 01 ou 02 fibras Utilizados para interconexão entre distribuidores ópticos e destes com ativos e outros componentes DIAMOND SA / / 21 CONECTORES ÓPTICOS Componentes passivos utilizados para conectar freqüente e facilmente fibras ópticas entre si e com interfaces ativas e passivas em LANs e WANs Requisitos de qualidade Alinhamento preciso entre o núcleo da fibra e a estrutura do conector Alta estabilidade mecânica Atenuações menores possíveis Proteção das áreas de contato óptico dos conectores DIAMOND SA / / 22 11
12 CONECTORES ÓPTICOS medições aplicáveis Perda por Inserção (IL Insertion Loss) É medido em db, comparando a potência antes e após a conexão. A diferença representa essa perda, segundo a seguinte fórmula: IL = -10 x log(p 1 /P 0 ) db Onde P 0 é a potência inicial medida e P 1 é a potência óptica medida depois que os conectores são acoplados Normalmente, quanto menor, melhor! DIAMOND SA / / 23 CONECTORES ÓPTICOS medições aplicáveis Perda por Retorno (RL Return Loss) É medido em db, comparando a potência incidente e a refletida. A diferença representa essa perda, segundo a seguinte fórmula: RL = 10 x log(p r /P i ) db Onde P i é a potência incidente e P r é a potência refletida Assim, a perda por retorno é a medida da atenuação óptica refletida, particularmente a potência que é transmitida, absorvida, dispersa ou radiada DIAMOND SA / / 24 12
13 CONECTORES ÓPTICOS Polimentos na superfície de ferrolhos ópticos Na superfície do ferrolho é realizado um polimento para que sejam minimizados problemas relacionados com perdas por retorno Os polimentos podem ser realizados de 03 formas: Polimento PC Polimento APC DIAMOND SA / / 25 CONECTORES ÓPTICOS Polimento PC (Phisical Contact) A superfície do ferrolho mantém um perfil convexo, minimizando a reflexão da luz e gerando melhores respostas às perdas por retorno e por inserção IL baixa (bom) RL média (regular) típico de 50dB DIAMOND SA / / 26 13
14 CONECTORES ÓPTICOS Polimento APC (Angular Phisical Contact) É realizado um polimento com geometria em ângulo de 8º na superfície do ferrolho O polimento angular da face do conector elimina quase toda a reflexão, dissipando a luz através da casca da fibra RL típico de 70dB DIAMOND SA / / 27 CONECTORES ÓPTICOS Ferrolho óptico A maioria dos conectores ópticos atuais baseia-se no uso de ferrolhos, através do qual a luz da fibra é transmitida É a alma do conector, componente responsável pela conexão das fibras A eficiência desse componente está ligada à precisão do alinhamento entre os núcleos da fibra e do ferrolho No mercado atual de conectores ópticos, dois tipos de ferrolhos são utilizados: Ferrolhos monobloco com chave de ajuste do núcleo Ferrolhos com inserto metálico que permite o chamado Alinhamento Ativo do Núcleo DIAMOND SA / / 28 14
15 CONECTORES ÓPTICOS Ferrolho óptico aspectos de qualidade Excentricidade do furo do ferrolho em relação ao diâmetro do ferrolho Excentricidade entre a casca da fibra em relação ao diâmetro do furo ferrolho Excentricidade do núcleo em relação ao diâmetro do furo do ferrolho Desalinhamento entre os eixos longitudinais da fibra e do furo do ferrolho DIAMOND SA / / 29 CONECTORES ÓPTICOS Ferrolho óptico monobloco - alinhamento chave de ajuste Área de contato da fibra área externa do ferrolho Zircônia furo do ferrolho DIAMOND SA / / 30 15
16 CONECTORES ÓPTICOS Ferrolho óptico com inserto metálico - alinhamento Marca da 1ª cunhagem Marca da recunhagem Posição do núcleo antes da operação de recunhagem Dispositivo de recunhagem Eixo central do ferrolho Posição do núcleo após a operação de recunhagem Ferrolho do conector Pressão Ponto de luz no monitor de vídeo Monitor de vídeo Dispositivo de recunhagem Concentricidade DIAMOND SA / / 31 ferrolho Fonte de luz visível Dispositivo Câmera CCD Lentes do microscópio Equipamento de alinhamento ativo Diamond CONECTORES ÓPTICOS Conectores mais utilizados E-2000 SC FC ST LC F-3000 Exemplo de Datasheet Conector SC DIAMOND SA / / 32 16
17 CONECTORES ÓPTICOS Inspeção e limpeza de conectores ópticos De que adianta investir em sofisticadas redes ópticas se não forem tomados cuidados com a inspeção e limpeza do sistema? DIAMOND SA / / 33 CONECTORES ÓPTICOS Inspeção e limpeza de conectores ópticos Fibra limpa Arranhões no núcleo Fibra contaminada Fibra quebrada Fibra contaminada gel / sujeira e umidade DIAMOND SA / / 34 Face do Ferrolho Vista Frontal Contaminações geram altos valores de IL (Insertion Loss) e péssimo desempenho de RL (Return Loss) 17
18 CONECTORES ÓPTICOS Inspeção e limpeza de conectores ópticos Ações preventivas e corretivas: Inspeção com microscópio específico Repolimento da superfície do ferrolho óptico Substituição do conector óptico DIAMOND SA / / 35 DISTRIBUIDORES ÓPTICOS Utilização Permitem a acomodação de fibras/emendas ópticas e a distribuição das conexões em sistemas ópticos DIAMOND SA / / 36 18
19 IP/Data Transmissões WAN IP/Data Voice Fast Ethernet, GbE G.703, S 2 M A Como conectar A e B? B Fast Ethernet, GbE G.703, S 2 M Voice Storage ESCON,FICON, FC? ESCON,FICON, FC Storage SDH STM-1/4/16 SDH STM-1/4/16 TELCO TELCO PBX PBX DIAMOND SA / / 37 Voice IP/Data Fast Ethernet, GbE G.703, S 2 M Transmissões WAN Cada serviço utiliza uma fibra dedicada A B Fast Ethernet, GbE G.703, S 2 M IP/Data Voice Storage ESCON,FICON, FC ESCON,FICON, FC Storage SDH STM-1/4/16 TELCO SDH STM-1/4/16 Complexidade Preços dos serviços Custos Disponibilidade TELCO PBX PBX DIAMOND SA / / 38 19
20 IP/Data Transmissões WAN IP/Data Voice Fast Ethernet, GbE G.703, S 2 M A Solução WDM Convergência em uma fibra B Fast Ethernet, GbE G.703, S 2 M Voice Storage ESCON,FICON, FC ESCON,FICON, FC Storage SDH STM-1/4/16 SDH STM-1/4/16 TELCO TELCO Cada tráfego utiliza uma largura de banda PBX PBX DIAMOND SA / / 39 IP/Data Transmissões WAN IP/Data Voice Fast Ethernet, GbE G.703, S 2 M A Possibilidades de redundâncias B Fast Ethernet, GbE G.703, S 2 M Voice Storage ESCON,FICON, FC ESCON,FICON, FC Storage SDH STM-1/4/16 SDH STM-1/4/16 TELCO TELCO PBX PBX DIAMOND SA / / 40 20
21 Tecnologia Ethernet Evoluções Redes Metro-Ethernet DIAMOND SA / / 41 Tecnologia Ethernet Evoluções Redes Ethernet Industriais Switch Master Switch Slave Ring #01 Switch Slave DIAMOND SA / / 42 Switch Slave Switch Slave 21
22 Tecnologia Ethernet Evoluções Redes Ethernet Industriais DIAMOND SA / / 43 Tecnologia Ethernet Evoluções Redes Ethernet Industriais DIAMOND SA / / 44 22
23 Tecnologia Ethernet Evoluções Redes Ethernet Industriais DIAMOND SA / / 45 Fundamentals MICROSENS Optical Budget transmit power dbm fiber attenuation db/km distortion Optical Budget receiver dynamic range dbm noise Link Transmitter DIAMOND SA / / 46 Splice Fiber Splice Receiver 23
24 Fundamentals MICROSENS Optical budget high attenuation transmit power dbm Low power -> > no link distortion receiver dynamic range dbm noise Link Transmitter DIAMOND SA / / 47 Splice Fiber Splice Receiver Fundamentals MICROSENS Optical Budget Distortion transmit power dbm High power -> distortion distortion receiver dynamic range dbm noise Link Transmitter DIAMOND SA / / 48 Fiber Receiver 24
25 Fiber To The Home Tecnologias em ambientes residenciais e comerciais Evolução do uso da Tecnologia de Informação Altas velocidades na transmissão de dados Internet banda larga Aplicações em Internet, telefonia, multimídia, áudio e vídeo conferências, segurança, entretenimento etc Convergência (Dados, Voz, Imagem: Triple Play) DIAMOND SA / / 49 Fiber To The Home Tecnologias em ambientes residenciais e comerciais DIAMOND SA / / 50 Copper to the Home 25
26 Fiber To The Home Situações encontradas no dia-a-dia Conduítes saturados Cabos separados e dedicados para cada sistema de comunicação Diversidade de meios físicos instalados: cabo multi Pares, cabos coaxiais, antenas parabólicas, Internet via rádio, sistemas ADSL Interferências eletromagnética/radiofreqüência Dificuldade na evolução e extensão das redes DIAMOND SA / / 51 Fiber To The Home Novas demandas para as tecnologias de redes Alta confiabilidade da rede Banda larga efetiva e eficiente Serviços agregados Telefonia IP Vídeo sob demanda Segurança Internet banda larga TV Interativa DIAMOND SA / / 52 26
27 Conceito Fiber To The Home Tecnologia de interligação de ambientes residenciais e comerciais por meio de fibras ópticas Fornecimento de serviços de comunicação de dados, TV digital, Radio Digital, acesso à A fibra óptica é levada até os ambientes em substituição aos cabos de cobre ou cabos coaxiais (utilizados em televisão a cabo) Os ambientes são conectados a um ponto de presença da operadora de serviços de telecomunicações A rede de acesso é capaz de prover velocidades de 100Mb/s, 1Gb/s, 10Gb/se até 40Gb/s DIAMOND SA / / 53 Fiber To The Home Tecnologia FTTH Passiva (PON - Passive Optical Network) Pontos de distribuição Serviços Rede de fibras G-PON Splitters Pontos de distribuição Residências Fibra Central Office Pontos de distribuição Condomínios Empresas DIAMOND SA / / 54 27
28 Fiber To The Home Tecnologia FTTH Ativa (P2P) Exchange/Centr al Office P2P Residencial Pontos de distribuição Residências Serviços Fibra P2P Comércio Condomínios Empresas DIAMOND SA / / 55 Fiber To The Home Tecnologia FTTH Passiva x Ativa DIAMOND SA / / 56 28
29 Fiber To The Home Novos desafios Novas aplicações Requerem maior largura de banda Novos equipamentos Exigem maior largura de banda Novas utilizações Requerem maior confiabilidade, melhor desempenho Fatores Chave Simplicidade Melhor relação custo-benefício em instalações e operações Flexibilidade Preparadas para mudanças e expansões DIAMOND SA / / 57 Fibers are everywhere DIAMOND SA / / 58 29
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