Projeto de enlaces óticos. Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 1

Projeto de enlaces óticos Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 1

Planejamento de Sistemas de Transmissão por Fibras Ópticas Um enlace por fibras ópticas pode ser limitado por potência ou dispersão. Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 2

Planejamento de Sistemas de Transmissão por Fibras Ópticas Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 3

Fortaleza Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 21

Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 22

Recife Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 23

Metodologia de projeto Para a execução de um projeto ponto a ponto é preciso identificar alguns componentes e seus parâmetros, além de efetuar algumas análises básicas, a saber: Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 24

Transmissor óptico Potência do transmissor Perdas de acoplamento com a fibra Comprimento de onda de operação Largura espectral da fonte Tempo de resposta do fotoemissor Codificação em banda básica Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 25

Fibra óptica Tipo de fibra Comprimento de onda de operação Atenuação por quilômetro Dispersões material e modal Diâmetro do núcleo Abertura numérica Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 26

Receptor óptico Sensibilidade Faixa dinâmica Banda passante Taxa de erro (BER) Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 27

Componentes passivos Perda de conexão (conectores) Perda de acoplamento (fonte x fibra) Análises complementares Balanço de potência óptica do enlace Balanço do tempo de subida do enlace Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 28

Na análise do balanço de potência é determinada a potência existente entre a saída do transmissor óptico e a sensibilidade mínima requerida pelo receptor óptico para operar o sistema com uma certa taxa de erro. Essa potência deve ser suficiente para compensar as perdas associadas à fibra e às conexões com uma margem de segurança, para compensar os efeitos de temperatura e de envelhecimento dos componentes. Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 29

Em seguida é necessária uma análise do balanço do tempo de subida do sistema que expressa a dispersão do sinal digital. Caso haja limitação do sistema por dispersão, a distância do enlace deve ser reduzida ou os componentes devem ser mudados, para atender ao desempenho global esperado. Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 30

A Figura a seguir será tomada como enlace de referência, onde temos o transmissor óptico e seu Pig Tail, três conectores ao longo do enlace, duas emendas, quatro lances de fibra e o receptor e seu Pig Tail. Para efeito de comprimento (L) do enlace consideramos a distância entre o primeiro conector após o Pig Tail do transmissor até o último conector antes do Pig Tail do receptor. Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 31

Referencias As referencias existentes no Brasil eram as Praticas Telebras Nº 235-350-711 (Padrao) - Especificação de Cabo de Fibras Opticas Tipo Monomodo. As fibras utilizadas nos projetos são, em geral, as que operam nas janelas de comprimento de onda 1300 nm e 1500 nm. Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 33

Referencias No caso de equipamentos que operam com a Hierarquia Digital Plesiocrona (PDH) deve-se prever uma margem de degradagao no seu desempenho, alem das especificagoes dos fabricantes. Esta margem e da ordem de 2 a 3 db para os equipamentos e componentes opticos. Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 34

Referencias Para os equipamentos que operam com Hierarquia Digital Sincrona (SDH) os valores fornecidos pelo fabricante ou pelo projetista devem ser o de "pior caso", considerados no final da vida util prevista e validos para as condigoes de operagao. Neste caso a margem de seguranga pode ser nula. Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 35

Considerações sobre as interfaces opticas Sao normalmente consideradas as seguintes interfaces opticas: Intra-office que correspondem as distancias de interconexao até 2 km; Short haul inter-office que correspondem as distancias de interconexao de aproximadamente 15 km; Long haul inter-office que correspondem as distancias de interconexao de aproximadamente 40 km para a janela de 1310 nm e de aproximadamente 60 km para a janela de 1550 nm. Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 36

As seguintes abreviações sõo encontradas na formação dos codigos de aplicação : a) Nivel de STM I intra-office S short haul L long haul Sufixo branco ou 1 para fontes com comprimento de onda de 1310 nm. (fibras tipo I) Sufixo 2 para fontes com comprimento de onda de 1550 nm (fibras tipo I para aplicacpes short haul e fibras tipo I e III para aplicagoes long haul); Sufixo 3 para fontes com comprimento de onda 1550 nm para fibras do tipo II. Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 37

b) Fibra do tipo I (CCITT G.652) monomodo com dispersão zero otimizada para a janela de 1310 nm e possível utilização na janela de 1550 nm, sem otimização. c) Fibra tipo II (CCITT G.653) monomodo com dispersão deslocada e otimizada para a janela de 1550 nm e com coeficiente de dispersão que aumenta monotonicamente com o comprimento de onda; d) Fibra tipo III (CCITT G.654) monomodo com dispersão zero na janela de 1310 nm e atenuação otimizada na janela de 1550 nm. Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 38

Balanço de perdas em uma seção de regeneração A Figura mostra o modelo para uma seção de regeneração ou lance de cabo óptico, incluindo a potência do transmissor, a sensibilidade do receptor e outras fontes de perdas. O ganho do sistema G e a perda total A introduzida pela fibra, entre as interfaces dos regeneradores, podem ser determinados. O objetivo é obter A menor do que G, para que os objetivos de transmissão e de projeto sejam atendidos. Quando G é muito maior do que A, torna-se necessária a instalação de um atenuador para adequar o nível de sinal. Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 39

Projeto 1 Considerar um equipamento de linha STM-4 em um anel óptico e um cabo óptico com fibra tipo I, de 1310 nm, comprimento da seção de regeneração de 40 km e um número de emendas Es = 10. Verificar se é viável este arranjo, no lance pretendido. Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 40

Tabela 1 Equipamento STM-4 características de transmissão Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 41

Terminologia Usada em Acesso Óptico APD "Avalanche Photodiode" CMI "Coded Mark Inversion" DFB "Distributed Feedback" D max Dispersão Cromática Máxima da fibra óptica DS/SMF "Dispersion-shifted SMF" D SRMAX Dispersão máxima entre os pontos S e R D t Dispersão Cromática da fibra em A,t FP FP Fabry-Perot G Ganho do sistema HDP Hierarquia Digital Plesiócrona HDS Hierarquia Digital Síncrona ISI Interferência Intersimbólica Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 43

Terminologia Usada em Acesso Óptico L Perdas totais no cabo I sm Comprimento total dos cabos da Estação l t Comprimento total da fibra I d Distância limitada por Dispersão M Margem de segurança M c Margem de Segurança do Cabo M e -- Margem de segurança do Equipamento MLM "Multi-Longitudinal Mode" N con Número de conectores NRZ "Non-Return-to-Zero" N 5 Número de Emendas no cabo OR at Refletância do atenuador Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 44

Terminologia Usada em Acesso Óptico OR con Refletância do Conector ORL "Optical Return Loss" P d Penalidade de Potência por Dispersão P o Penalidade de Potência no caminho óptico P r Sensibilidade do Receptor P t Potência do Transmissor r e Razão de Extinção R max Potência de saturação do receptor RZ "Return to Zero SLM "Single-Longitudinal Mode" SMF "Single Mode Fiber" S o - - Inclinação da curva de dispersão, onde a dispersão é zero. Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 45

Terminologia Usada em Acesso Óptico SSR "Side-Mode Suppression Ratio" STM "Synchronous Transfer Mode" TEB Taxa de Erro de Bit U at Perda de Inserção do atenuador U c Perda do Cabo U con Perda no Conector U ct Efeito da Temperatura na Perda do Cabo U s Perda na Emenda Pedro de Alcântara Neto Projeto de rede ótica 46