Infra-estrutura para Redes Ópticas Este tutorial apresenta a infra-estrutura para implantação de redes ópticas. Marco Aurélio Martins Formado em Eletrônica com ênfase em Telecomunicações (Barretos/1993) atuou pela Método na construcão de rota ópticas ao longo de rodovias (Telepar e Telemar) e Redes Ópticas e Metálicas Metropolitanas (Telesp e CTBC). Desde 1999 é Gerente de projetos de implantação de infra-estrutura de Redes Ópticas da Bechtel Método Telecom (BMT) tendo Implantado redes ópticas ao lado de Gasoduto (Petrobrás) e ao lado de Ferrovias (Geodex). Categoria: Infraestrutura para Telecomunicações Nível: Introdutório Enfoque: Técnico Duração: 15 minutos Publicado em: 16/06/2003 1
Infra para Redes Ópticas: O que é Damos o nome de infra-estrutura ao conjunto da construção que recebe, acomoda e distribui o cabo óptico ao longo de seu trajeto (também conhecido como Rota ou Enlace). As Redes Ópticas podem ser aéreas, subterrâneas, submarinas ou uma combinação delas. Rede aérea Nas redes aéreas são aproveitadas as estruturas das concessionárias de energia elétrica presentes no local ou, quando não há possibilidade, é implantada uma infra-estrutura nova para instalação da Rede Óptica. Esta infra-estrutura é composta de : Postes Cordoalha Caixa de Emenda Devem atender as exigências de altura para cruzamentos e esforço cortante para casos de término de rede (encabeçamento) e mudança de direção com ângulo. Cabo de aço que interliga os postes. É na cordoalha que o cabo óptico será preso ou espinado (enrolado) com o auxílio de um arame de aço. Na rede aérea, em geral as caixas de emenda óptica são acomodadas junto aos postes, onde também ficam as sobras de cabo, conhecidas como Figura Oito. Rede subterrânea A implantação de uma rede subterrânea requer um maior investimento, pois necessita de mais tempo e maior número de recursos. Para um melhor entendimento, apresentamos sua composição: Duto Sub-duto Tubulação em PVC, corrugado ou liso com diâmetro geralmente de 100 mm. Dado ao fato de o cabo óptico não necessitar da área total do duto, criou-se então um outro duto de menor diâmetro (40 mm externo) em Polietileno, recebendo este o nome de sub-duto pois inicialmente era instalado, nas redes urbanas, dentro do duto, aumentando assim a capacidade da rede de dutos existente. Posteriormente 2
começou-se a utilizá-lo nas redes de longa distância (que será abordada a seguir). Podemos encontrar vários tipos de sub-dutos. Destacaremos aqui os mais comuns: Tipo Descrição Formato Duplo Dois sub-dutos na formação 1 x 2 Quádruplo Quatro sub-dutos na formação 2 x 2 Sétuplo Sete sub-dutos em formação circular Destacamos que, para redes com número maior de dutos, a formação pode acompanhar aquela descrita acima para o sub-duto quádruplo. Por exemplo : Rede de Seis dutos. E assim por diante. Outros componentes da rede óptica subterrânea são: Caixas de passagem Sobra Técnica ou Reserva Caixa de Emenda Subterrânea São receptáculos implantados abaixo do nível do solo, com a função de armazenar as sobras técnicas dos cabos. Como o próprio nome diz, é uma folga ou reserva de cabo, que será utilizada caso haja um acidente no cabo (ruptura) ou para atender um acesso futuro, exigindo assim cabo para emenda ou para deslocamento do trajeto original. Chamamos a atenção para este componente específico das redes subterrâneas, pois é comum uma confusão entre caixa de emenda subterrânea e caixa de emenda óptica. O tópico aqui descrito trata-se de um receptáculo igual à caixa de passagem, mudando apenas a função básica, que neste caso é acomodar a caixa de emenda óptica. Portanto, quando falamos em redes subterrâneas, devemos procurar não fazer simplificações, dizendo apenas caixa de emenda, pois desta forma estaremos evitando erros de interpretação. 3
Infra para Redes Ópticas: Longa Distância Como o próprio nome diz, são redes que ligam pontos eqüidistantes geograficamente. Sua função básica é possibilitar o tráfego de dados, voz e imagem em altas velocidades através dos cabos de fibra óptica, interligando vários pontos. Quando falamos em Redes de Longa Distância, devemos imaginar uma vasta composição de elementos, pois dependendo da característica (necessidade) do projeto, poderemos ter uma rede aérea, uma rede subterrânea ou até mesmo uma rede submarina. As redes aéreas podem estar presentes tanto para conexão de cidades como em um projeto que utilize as linhas de alta tensão como meio de instalação ou elo de ligação entre os pontos de interesse. Neste caso o cabo utilizado será o OPGW. Neste tutorial abordaremos com maior profundidade as Redes de Longa Distância Subterrâneas. Como falado anteriormente, o objetivo desta rede é a ligação de pontos eqüidistantes e esta ligação, subterrânea, dependendo do interesse financeiro (custo benefício) pode ser feita de várias formas : 1. 2. 3. Implantação ao Longo de Rodovias: A rede é construída ao lado de rodovias (dentro da faixa de domínio da concessionária) ou no canteiro central (quando a rodovia tiver este local para separação das vias). A definição do local exato, será dada pelo órgão com jurisdição sobre a via. Implantação ao Longo de Ferrovias. Implantação ao Longo de Oleodutos ou Gasodutos. A avaliação do método ou traçado utilizado levará em conta o custo da construção, mas principalmente o valor cobrado pela concessionária pelo direito de passagem em sua faixa de domínio, bem como a área de interesse do empreendedor. O custo e o prazo da construção serão função direta do grau de complexidade da instalação, ou seja, dependerão dos seguintes fatores: Profundidade de vala; Tipo de Solo; Distância entre caixas; Interferências; Acessos. Profundidade de Vala A profundidade da vala determinará a que distância da superfície os dutos serão enterrados. Ela varia em função do tipo de solo, sendo de 1 a 1,2 m para solos Normais. Em geral, segundo as normas e procedimentos usuais, a profundidade aumenta para solos menos resistentes e diminui para solos mais resistentes, sendo que nestes últimos é requerido uma proteção mecânica maior. Vala e Tipo de Solo 4
Para cada tipo de terreno, uma nova solução construtiva será dada. As soluções podem ser Destrutivas, onde rompe-se a superfície existente e posteriormente à passagem do cabo reconstitui-se o pavimento, ou Não Destrutivas, também conhecida por MND (Método Não Destrutivo) que não provoca dano ao pavimento existente. Adiante detalharemos este processo. Apresentamos a seguir as soluções típicas para a vala utilizadas no método Destrutivo para alguns tipos de Terreno: Solução para Solo Normal Solução para Solo Pedregoso ou Misto 5
Solução para Solo Rochoso Solução para Solo Pantanoso Distância entre caixas subterrâneas Dos vários tipos de caixas existentes, abordaremos neste tutorial as mais utilizadas, que são as caixas subterrâneas de emenda ou passagem, que são tubulares com 1,0m de diâmetro por 1,20m de altura e as caixas utilizadas nas janelas de lançamento do cabo óptico (vide lançamento de cabo óptico), medindo 0,40m de altura por 0,10m de largura por 0,30m de comprimento. A distância entre as caixas de emenda subterrâneas obedecem o comprimento das bobinas, ou seja, para obter-se o comprimento do lance (distância entre as caixas) somam-se as sobras que devem ser deixadas (reserva técnica junto às emendas e diferença de relevo) e subtrai-se do comprimento da bobina. Por 6
exemplo: Item Descrição Medida (m) 1 Comprimento da Bobina 4.000 2 Correção de Relevo ( 3% do Compr. Bobina) 120 3 Folga Técnica (50m em cada Emenda) 100 4 Total de Reservas (2 + 3) 220 5 Comprimento do Lance (1-4) 3.780 Já a distância entre as caixas de passagem fica em torno de 800 a 1200m dependendo da topografia do terreno, pois quanto mais irregular o terreno, maior o atrito do cabo no sub-duto, conseqüentemente, menor será a distância que a máquina de lançamento conseguirá insuflar ou soprar o cabo, como veremos no item lançamento de cabo óptico. Tipos de Lançamento de Sub-duto Denomina-se Lançamento de Sub-duto o processo de abertura da vala, depósito do sub-duto no fundo da vala, retorno, para a vala, do material escavado, lançamento da fita de aviso (que alerta sobre a presença de um cabo óptico no local, impedindo assim que a rede seja danificada durante uma escavação) e compactação, reconstituindo assim as características originais do pavimento no local. A vala poderá ser escavada utilizando método manual, mecânico ou máquinas especiais para abertura de vala com lançamento simultâneo dos sub-dutos. Apresentamos abaixo alguns equipamentos utilizados: Equipamento Fabricante Modelo Peso (Kg) Rolamento Valetadeira Case 860 5.760 Pneu Retroescavadeira Case 580L (4x4) 5.760 Pneu Trator de Esteira Fiat Allis 7-D 9.400 Esteira Trator de Esteira Caterpillar D-4 8.143 Esteira Valetadeira Vermeer 8550 7.000 Esteira Escavadeira Hidráulica Caterpillar 307C 7.210 Esteira Nos casos, onde na linha da Fibra Óptica se deparar com rochas e não conseguirmos desmontá-las com retroescavadeira ou escavadeira hidráulica, é utilizado martelete pneumático ou rompedores hidráulicos. 7
Valetadeira Interferência São consideradas interferências todos os obstáculos encontrados no caminho da rede subterrânea. Exemplo: bueiros, canaletas, rios pontes, brejos, passagens, edificações, etc. Para transposição de uma interferência, pode ser utilizado o Método Destrutivo (se o pavimento ou superfície puder ser transposto e danificado) ou o Método Não Destrutivo - MND, utilizado na maior parte das vezes por provocar pouco ou nenhum impacto ao pavimento existente. Visando um maior esclarecimento, apresentamos um resumo da atividade de MND. O método não destrutivo de travessias é uma solução para a superação de interferências sem a abertura de valas. É usado principalmente quando a rota de instalação dos dutos tem que cruzar uma interferência onde, por motivos de custo ou possibilidade de danos irrecuperáveis à interferência, é inviável a abertura de vala. Utiliza-se, ainda, para os casos de travessia de rios, lago, áreas muito alagadas ou em eventuais áreas altamente urbanizadas. Utilizam-se equipamentos especificamente desenvolvidos para tal. São equipamentos capazes de executar serviço de forma controlada, isto é, pode-se efetivamente dirigir o furo, eliminando os riscos de se atingir obras existentes, além de permitir uma melhor escolha do trajeto. Independente do fabricante da máquina, a tecnologia utilizada é praticamente a mesma: a máquina insere hidraulicamente no local previsto para a entrada do duto uma série de tubos de aço com razoável flexibilidade lateral, porém com alta resistência à compressão longitudinal. Na ponta desses tubos é previamente instalada uma cabeça de lançamento de alta resistência, que contém um pequeno transmissor de ondas eletromagnéticas e uma cunha na ponta. A função do transmissor de ondas eletromagnéticas é o monitoramento preciso da posição, profundidade e ângulo de ataque da cabeça de lançamento, bem como informar a direção para a qual a cunha está apontada. Para a detecção dessas informações é utilizado um detector específico. 8
Desta forma, um operador fica manuseando a máquina enquanto outro caminha na direção da instalação, informando via rádio ao operador da máquina qual a nova direção a ser tomada pela cabeça de lançamento. Para toda a instalação, inclusive sob leito de rios, lagoas, etc., os equipamentos utilizam uma cabeça de perfuração com uma sonda denominada BEACOM que emite um sinal por ondas eletromagnéticas, para o rastreador/navegador na superfície do terreno, e através desse sinal é feita toda a navegação da perfuração. Essas ondas eletromagnéticas não sofrem quaisquer interferências independentemente do meio em que se propaga. Os dutos de PEAD utilizados devem ter diâmetro interno de 110 mm, liso, com resistência à tração e ovalização, para posterior passagem dos três dutos que servirão para a instalação dos cabos de telecomunicações, em profundidade não inferior a 2m sob o leito. Este tubo é fornecido de acordo as extensões das passagens pelo MND previstas em projeto. Acessos Destacamos neste item as condições de chegada até os locais de execução da obra, visando identificar as dificuldades ou não de envio e deslocamento de equipamentos, materiais e recursos humanos. 9
Infra para Redes Ópticas: Urbanas Nas Redes Urbanas, tanto em anéis metropolitanos, quanto em última milha (parte final da rede de longa distância, que adentra às cidades), as redes são construídas sob os passeios, nos canteiros das avenidas ou sob o leito das ruas. Diferentemente da implantação das redes de longa distância onde tem-se pouca ou quase nenhuma restrição de trabalho, nas áreas urbanas ou metropolitanas, existem várias restrições, como por exemplo: Horário de Trabalho Áreas Residenciais : Não pode-se trabalhar por horas avançadas (geralmente após as 18:00 os trabalhos devem ser interrompidos). Áreas Comerciais : É o inverso, pois na maior parte das vezes não pode-se interromper o comércio, desta forma, o regime de trabalho é geralmente das 20:00 às 06:00 horas. Local de Implantação da Rede Vários motivos impedem a execução da rede em determinados locais, por exemplo: Uma rua que acaba de ser pavimentada; A calçada ou passeio de um parque ou calçadão que foi feito recentemente ou possui materiais que se danificados não voltarão à condição original e etc. Pelos motivos apresentados acima, temos algumas conseqüências imediatas: Prazos para obtenção de licenças mais elevado; Prazo de execução maior; Custo por metro Linear de rede maior; Proporcionalmente, aumento do número de MND; Maior número de interferências (bueiros, ruas, calçamentos, redes de água e esgoto, redes de gás e telecomunicação existentes). Além das diferenças citadas acima, destacamos também que a distância entre as caixas de passagem é menor que na longa distância (aproximadamente 200m). O formato também é diferente, tanto nas caixas de passagem quanto nas de emenda subterrâneas, sendo estas retangulares com tampão de ferro fundido. 10
Infra para Redes Ópticas: Lançamento de Cabos Após a construção da rede, é chegada a hora do lançamento dos cabos ópticos. Assim começaremos as definições do sistema de lançamento. Definições das características do sistema de instalação pneumática: Distância Velocidade Mão de obra Equipamento Instalação de cabos em uma distância entre 500 a 2000 m ou mais, dependendo das condições dos dutos, do cabo, do solo e da temperatura. velocidade máxima de instalação de 60 m/min, sendo a velocidade usual de 40 m/ min. são necessárias 2 pessoas treinadas e mais um operário para acessórios complementares. é um conjunto de instalação de pequenas dimensões seu peso não supera 120 kg (com o resfriador). O alimentador integrado é composto de um conjunto de esteiras de borracha, acionada por dois motores hidráulicos. O sistema é fornecido com todos os adaptadores para os cabos e tubos. Possui um dispositivo de medição que indica a distância percorrida pelo cabo e a velocidade de instalação. Em caso de parada da operação por alguma obstrução, a distância visualizada permite determinar a localização da ponta do cabo. Metodologia de instalação O alimentador mecânico empurra o cabo de fibra óptica através do duto em que se estabelece uma forte corrente de ar com um compressor. O ar, que circula a grande velocidade, exerce pressão sobre toda a superfície do cabo e facilita seu movimento. Podemos dizer que não se puxa o cabo, mas este é empurrado e transportado. O cabo desta maneira percorre o duto, seguindo as ondulações ou mudanças de direção em seu percurso, inclusive os abruptos e freqüentes. Como não existe esforço de tração na cabeça, o cabo está livre das tensões inerentes aos métodos convencionais de colocação com anel ou cabo de aço de tração. O cabo uma vez instalado repousa no fundo do duto sem nenhuma tração residual. Portanto sua vida útil se prolonga. A ausência de esforços e a eficaz proteção que o duto fornece são fontes de economia, porque se pode utilizar cabos de estrutura de pouco peso e sem nenhuma armadura de tração. O processo de injeção pneumática de instalação permite estender cabos ópticos de grandes comprimentos, com um diâmetro de 12 a 32 mm. Como se trata de lançamento de cabo com 4 (quatro) quilômetros de comprimento, utilizando-se o processo de injeção pneumática, será necessário conduzir o trabalho de lançamento observando as limitações do equipamento para a instalação e as diversas situações geográficas impostas no trajeto. 11
Trincheiras deverão ser abertas ao longo do trajeto, onde encontraremos o duto PEAD enterrado e nele, abriremos janelas para se reduzir o comprimento de cabo a ser lançado. Nestes casos, o cabo é lançado pelo método de sopramento da 1ª janela (ponto inicial) em sentido às demais janelas; onde caso necessário o cabo é acomodado em forma de 8, isso ocorrerá quando não tenha um segundo equipamento de sopramento de cabo, caso haja, é necessário a figura oito. O procedimento de lançamento, continuará a partir da 2ª janela para as demais janelas, caso sejam necessárias abri-las, ou para a próxima CS. Após a conclusão desses serviços, a sobra de cabo da 1ª janela será acomodada no chão em forma de 8 e lançado até a próxima CS. 12
Infra para Redes Ópticas: Considerações Finais Apresentamos os componentes básicos de infra-estrutura para redes ópticas urbanas e de longa distância. Com a privatização e a abertura de mercado, que deram direito a várias empresas de explorarem a área de transmissão de dados, voz e imagem em alta velocidade, e ainda com as inovações tecnológicas, muitas empresas vislumbraram uma grande oportunidade de negócio, na venda de conexões e/ou infra-estrutura. Com isto, estas empresas lançaram seus projetos (Backbones), para uso próprio (como foi o caso da Telemar, Intelig e Telefonica) ou visando a venda de dutos, fibras ou circuitos (como foi o caso da AIX e GEODEX). Muitos Quilômetros de rede foram construídos. Hoje, percebe-se que a demanda estimada foi muito maior que a real, vivida atualmente. Temos assim um panorama de muita capacidade de rede para pouca demanda, ou em uma linguagem mais simples, temos folga em dutos, cabos e equipamentos para a demanda existente. 13
Infra para Redes Ópticas: Teste seu entendimento 1. Onde proporcionalmente é mais utilizado o MND? Nas Redes de Longa Distância. Nas Redes Urbanas. Igual para as duas. 2. Para a definição do traçado de uma Rede de Longa Distância, qual o principal fator considerado? Acesso Relevo Valor cobrado pelo direito de passagem e área de interesse. 3. Onde a distância entre as caixas de passagem é menor? Nas Redes Urbanas. Não há diferença entre as duas (Longa Distância e Urbana) Nas Redes de Longa Distância. 4. Como se chama o processo de Lançamento dos cabos ópticos? Puxamento Tencionamento Insuflamento 14