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Esclareça suas dúvidas sobre Fibra óptica
  • Fibra Óptica não é um Bicho de Sete Cabeças

Se você acha Fibra Óptica um Bicho de Sete Cabeças, esta matéria vai esclarecer alguns dos principais conceitos, ferramentas, estruturas e aplicações para facilitar um pouco sua vida.

 

Estamos vivendo um momento que as operadoras/provedores estão expandindo de uma forma intensa, a expectativa por maiores velocidades e a fibra em si geram grande curiosidade.

Impossível falar em Fibra sem falar diretamente de Passive Optical Network (PON)

 

Mas o que seria PON?

É uma arquitetura de rede ponto-multiponto, na qual spliters ópticos passivos (sem necessidade de alimentação eléctrica) são usados para possibilitar que uma simples fibra óptica sirva múltiplos locais.

Não existem equipamentos ativos entre o equipamento do operador (equipamento terminal optico) OLT e o CPE/ONU (equipamento instalado junto do cliente).

 

BPON – (Broadband Passive Optical Network)

Standard baseado no APON. Acrescentou-lhe no entanto capacidade para WDM (Wavelenth Division Multiplex), possibilitando uma alocação de upstream mais dinâmica mas com largura de banda muito limitada.

 

GPON (Gigabit Passive Optical Network)

G.PON (Gigabit Passive Optical Networking) rede óptica passiva com capacidade gigabit. Esta tecnologia permite ter internet, imagem em alta definição e telefone, com uma capacidade de 2,6 gigabit por segundo.

A rede GPON é composta por fibras ópticas e diversos dispositivos ópticos e sistemas, como ONUs, OLTs, filtros, divisores passivos e lasers. Os principais componentes ópticos e sistemas serão descritos mais abaixo.

” Caracteristicas GPON
– Taxa de transmissao 2,5 Gbits downstream 1,2 upstream
– Lógicas de instalação acima de 60 Km
– Splitter ratios 1:32, 1:64 e 1:128
– Eficiência  upstream 93% e downstream 94%

 

Esetrutura G-Pon

 

EPON / GePON– (Ethernet Passive Optical Network)

No padrão IEEE 802.3ah, a rede ótica passiva PON é baseada no Ethernet, ao invés de outras tecnologias de PON baseadas em ATM. Daí ser chamada esta rede de EPON (Ethernet PON).

 

Na topologia EPON, identificada pela ilustração mais abaixo da Figura 2, uma fibra ótica sai do CO e é dividida para outras fibras individuais, que então caminham para os usuários, através de um splitter ótico passivo (ou seja, que não contém nenhum dispositivo eletrônico ativo para manusear os sinais óticos). Aqui, o número de transceivers será de 1 para cada usuário e 1 para o CO, uma vez que o splitter não faz conversão de sinal óticoeletrônico. Um total, portanto, de 33 transceivers, o que representa uma economia em relação às duas configurações anteriores.

 

A velocidade disponível em cada fibra individual pode ser a mesma da fibra-mestre, ligada ao CO. O padrão IEEE 802.3ah EPON especifica duas subcamadas PMD, usando comprimentos de onda para a luz de 1490 e 1310nm, para distâncias de até 10Km e de até 20Km.

 

” Características EPON
– Taxa de transmissao1,25 Gbits simetrico
– Lógicas de instalação acima de 20 Km
– Splitters ratios 1:16 e 1:32
– Eficiencia  upstream 61% e downstream 73%

 

Ponto a Multiponto EPON

10G-EPON – (10 Gbit/s Ethernet Passive Optical Network)

Esta tecnologia foi desenvolvida para garantir compatibilidade com a EPON já existente em diversos países e possibilitar altas taxas de transferência, podendo alcançar 10 Gb/s.

10G-EPON

 

WDM-PON – (Wavelength Division Multiplexing)

O rápido crescimento do número de usuários e de serviços providos pela Internet levou as operadoras/provedores de telecomunicações a instalar sistemas ópticos que utilizam a técnica de multiplexação por comprimento de onda.

Diferentemente da E-PON e da G-PON, o conceito utilizado pela WDM-PON é dividir por assinante o domínio da freqüência, e não o do tempo. Na WDM-PON cada cliente tem um comprimento de onda reservado para se comunicar com o OLT (equipamento que fica no servidor), como ilustrado ilustrado abaixo:

Esquema Básico WDM-PON

WDM PON

 

REDES DE ACESSO PON

Redes de Acesso PON

 

Equipamentos Utilizados na Rede PON

OLT: Terminal de linha óptica. Está localizada na central da operadora de serviços, conectando a rede de acesso à rede metropolitana. A OLT transmite sinal óptico, que é distribuído para os diversos usuários através dos divisores ópticos passivos. Uma OLT é formada por diversos servidores que fornecem serviços, como VoiP, HDTV e Internet. Toda a transmissão da rede é gerenciada pela OLT.

FTTH GPON/GEPON OLT

 

ONU/ONT: Unidade de rede óptica ou Terminal de rede óptica, está localizada próximo do assinante. A ONU ou ONT concentra o tráfego até que possa ser transmitido para a OLT. Além disso, quando a OLT envia as mensagens em broadcast, as ONUs reconhecem apenas as mensagens destinadas à ela e ignoram as demais. Outra funcionalidade importante é a conversão do sinal óptico em elétrico para os dispositivos padrões, como telefones, computadores, TV e outros equipamentos de aplicação do usuário final.

ONU FTTH

 

Divisor Passivo (Splitter): Este dispositivo está localizado entre a OLT e a ONU, sendo responsável por dividir ou combinar o sinal óptico da fibra. No sentido downstream, o sinal de entrada é dividido e enviado para todas as portas de saída. No sentido upstream, o sinal de todas as ONUs é combinado e transmitido à OLT.


Divisor Passivo (Splitter)

Equipamentos utilizados pelas operadoras para montar a rede de Fibra

 

Ferramentas de Montagem de Fibra

Tipos de Fibras

Existem dois tipos de fibras ópticas: as fibras multimodo e as monomodo. A escolha de um destes tipos dependerá da aplicação à qual se destinará o uso da fibra. As fibras multimodo são mais utilizadas em aplicações de rede locais (LAN), enquanto as fibras monomodo são mais utilizadas para aplicações de redes de longa distância (WAN).

 

Fibras Multimodo (MMF MultiMode Fiber)
São fibras que possuem vários modos de propagação, o que faz com que os raios de luz percorram por diversos caminhos o interior da fibra. Devido a esta característica, elas se classificam de duas formas: fibras multimodo de índice degrau ou de índice gradual.

 

Multimodo de Índice Degrau

Possuem um núcleo composto por um material homogêneo de índice de refração constante e sempre superior ao da casca. As fibras de índice degrau possuem mais simplicidade em sua fabricação e, por isto, possuem características inferiores aos outros tipos de fibras, sendo que uma das deficiências que podemos enumerar é a banda passante que é muito estreita, o que restringe a capacidade de transmissão da fibra. A atenuação é bastante alta quando comparada com as fibras monomodo, o que restringe as aplicações com fibras multimodo com relação à distância e à capacidade de transmissão.

 

Multimodo de Índice Gradual

Possuem um núcleo composto de um índice de refração variável. Esta variação permite a redução do alargamento do impulso luminoso. São fibras mais utilizadas que as de índice degrau. Sua fabricação é mais complexa porque somente conseguimos o índice de refração gradual dopando com doses diferentes o núcleo da fibra, o que faz com que o índice de refração diminua gradualmente do centro do núcleo até a casca. Mas, na prática, esse índice faz com que os raios de luz percorram caminhos diferentes, com velocidades diferentes, e cheguem à outra extremidade da fibra ao mesmo tempo praticamente, aumentando a banda passante e, conseqüentemente, a capacidade de transmissão da fibra óptica.

 

Fibras Monomodo (SMF – Single Mode Fiber)

As fibras monomodo possuem um único mode de propagação, ou seja, os raios de luz percorrem o interior da fibra por um só caminho. Também se diferenciam pela variação do índice de refração do núcleo em relação à casca, e se classificam em índice degrau standard, dispersão deslocada (dispersion shifted) ou non-zero dispersion.

Por possuírem suas dimensões mais reduzidas que as fibras multimodos, as fibras monomodais têm a fabricação mais complexa. Contudo, as características destas fibras são muito superiores às multimodos, principalmente no que diz respeito àbanda passante, mais larga, o que aumenta a capacidade de transmissão. Apresentam atenuação mais baixa, aumentando, com isto, a distância entre as transmissões sem o uso de repetidores. Os enlaces com fibras monomodo, geralmente, ultrapassam 50 km entre os repetidores, dependendo da qualidade da fibra óptica.

As fibras monomodo do tipo dispersão deslocada (dispersion shifted) têm concepção mais moderna que as anteriores e apresentam características com muitas vantagens, como baixíssima atenuação e largura de banda bastante larga. Contudo, apresentam desvantagem quanto à fabricação, que exige técnicas avançadas e de difícil manuseio (instalação, emendas), com custo muito superior quando comparadas com as fibras do tipo multimodo.

Tipos de Fibra

Perdas na Rede PON (Passive Optical Network)

Os elementos de uma rede PON (Passive Optical Network) que causam perdas são basicamente:

1. Cabos de fibras ópticas;
2. Splitters;
3. Emendas (por fusão ou mecânicas);
4. Conexões.

1 – Perdas em Cabos de Fibra Óptica [dB/km]

A tabela abaixo apresenta os valores de atenuação típica das fibras ópticas em dB/km. A atenuação da fibra pode ser calculada multiplicando-se o comprimento da fibra (km) pelos valores abaixo:

Atenuação típica para fibras ópticas monomodo

2 – Perdas nos Splitters

Tipos de Splitter

3 – Perdas por Emendas

O método usual para realizar emendas em fibras ópticas é por fusão. As perdas por fusões, de acordo com a norma ANSI/TIA 568, devem ter um valor máximo de 0,30 dB.

 

4 – Perdas nas Conexões

Uma conexão é definida pelo acoplamento óptico entre dois conectores similares através deum adaptador. As perdas em conexões, de acordo com a norma ANSI/TIA 568, devem ter um valor máximo de 0,75 dB.

 

5 – Perdas Totais

As perdas totais numa rede PON correspondem a soma das perdas parciais:

Ptot = Pfib + Pspl + Pem + Pcon

Onde:

Ptot = perda total
Pfib = perda da fibra (tabela 1)
Pspl = perda nos splitters (tabela 2)
Pem = perda por emendas (0,30 x Nº emendas)
Pcon = perda por conexões (0,75 x Nº conexões)

Observações:

” A placa OLT tem potência de saída aproximada de +5 dbm e a ONU tem sensibilidade de -9 até -27 dbm.

” Nunca se deve conectar diretamente uma OLT em uma ONU através de um cordão óptico, sempre atenuar o sinal por meio de um splitter ou atenuador, de forma que a potência na entrada da ONU seja menor que -9 dBm.

” Instrumento de medição: Power-meter óptico convencional (1 porta óptica) calibrado no comprimento de onda de 1490nm
(para medição da potência óptica da OLT- sinal doswntream) ou power meter PON (2 portas ópticas) para medição simultânea do sinal óptico da OLT (1490 nm/downstream) e ONU (1310 nm/upstream).

Atualização 23/06/2012

 

Topologias

Topologia ANEL:

Em uma topologia de rede em anel, duas ONUs são conectadas a uma OLT criando dois segmentos PONs: PON-A e PON-B. A partir da primeira ONU do segmento PON (A ou B) são conectadas as outras ONUs de maneira serial formando um barramento óptico. Então cada ONU do barramento funciona como um derivador ótico ativo (splitter 1:1) ou um elemento passante como no SDH. Ao final dos barramentos as ultimas ONUs da topologia são conectadas entre si e então fecham um anel óptico a partir de dois segmentos PONs (barramentos). As grandes vantagens desta topologia são: a redundância da rede e a possibilidade de configuração do custo métrico de tráfego, onde é possível indicar a direção mais rápida para o tráfego, seja ela no sentido leste ou oeste.

Anéis

Topologia ÁRVORE:

Em uma topologia de rede em árvore as ONUs são conectadas a uma OLT por um único segmento PON. A partir dessa OLT conecta-se um segmento de fibra óptica denominado ´Deep Fiber´, que então recebe um derivador passivo (splitter). O primeiro derivador deve ter, no mínimo, um fator de derivação de 1:2 ou seja um ´splitter´ cria dois sub-segmentos de fibra. Na figura ao lado o fator de derivação é de 1:3, ou seja, um ´splitter´ criou três sub-segmentos de fibra.

 

A maior vantagem desta topologia é quando as ONUs estão relativamente distantes da OLT e/ou estão concentradas a partir de uma certa distancia onde não existem ONUs intermediarias. Neste caso podemos lançar, por exemplo, 15 km de segmento de fibra ´deep fiber´ e somente começar a derivação deste segmento a partir desta distância de 15km.

Topologia Árvore

Topologia BARRAMENTO:

Em uma topologia de rede em barramento (BUS) as ONUs são conectadas a uma OLT através de um segmento de fibra óptica ´deep fiber´, que então recebe vários derivadores passivos com o fator de derivação de 1:2, ou seja, um ´splitter´ cria dois sub-segmentos de fibra como na figura ao lado. Um dos sub-segmentos obtidos serve de conexão para a ONU e o outro serve como caminho passante para o próximo ´spliter´.

 

A utilização desta topologia se aplica de forma contrária a topologia em árvore, já que entre a OLT e a ultima ONU existem varias outras ONUs com distância relativamente curta entre uma e outra ONU. Esta topologia é útil para aplicações de abordagem nas ruas (‘Fiber To The Curb’), onde cria-se o segmento ´deep fiber´ e então instala-se pequenos gabinetes de distribuição nas calçadas ou postes onde estarão os derivadores e/ou ONUs distribuindo conectividade via fibra óptica, cabo coaxial ou wireless para os usuários finais.

Topologia BUS

 

Uma planta típica de uma rede PON em operação contempla um misto de topologias de acordo com a estratégia de implantação e com grande flexibilidade de arquitetura.

A figura abaixo ilustra uma aplicação típica de ganho de escala no atendimento e mix de portifolio com topologia flexível em redes PONs.

PON

Atualização 24/06/2012

Aplicação FTTH em um prédio

Redes FTTH

 

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fonte: http://adrenaline.uol.com.br/forum/internet-redes/403044-vamos-falar-de-fibra-estrutura-de-rede-de-fibras-equipamentos-tecnologias.html

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