Redes Ópticas

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1. INTRODUÇÂO ÀS REDES ÓPTICAS

Esta tema tem como objetivo oferecer uma introdução genérica às rede ópticas.

Mostraremos seus principais componentes formadores, suas aplicações e ofereceremos exemplos do uso de redes ópticas em casos reais.

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Indicações para o seminário avaliativo

TEMAS:

• RDSI-FE

• RDSI-FL

• Redes ATM

• ETHERNET

• INTERNET

(Formar os grupos)

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1. INTRODUÇÃO

A crescente evolução da tecnologia da transmissão por fibras óticas tem influenciado bastante a concepção e a realização de novos sistemas de comunicações.

As características de capacidade e qualidade de transmissão tornam as fibras óticas (FO) bastante atrativas em aplicações teleinformáticas dentre as quais destacam-se as redes de computadores. Sendo a rede ótica, nada mais que uma rede de computadores, onde o meio de transmissão é a fibra ótica.

As redes óticas possuem algumas vantagens em relação aos outros tipos de redes (ex.:redes com cabos coaxiais) sendo algumas características das a serem destacadas:

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1. INTRODUÇÃO

• Banda passante:

A transmissão por fibras óticas é realizada em freqüências óticas portadoras na faixa espectral de 1014 a 1015 Hz.

• Perdas de transmissão muito baixas

Apresenta perdas de transmissão baixas, na ordem de 3 a 5 dB/km de atenuação. Portanto, é possível implantar sistemas de transmissão à longa distância com espaçamento razoavelmente grande entre os repetidores, o que diminui o custo e a complexidade.

• Imunidade a interferências e ao ruído

Por serem compostas de material dielétrico, as fibras óticas, não sofrem interferências eletromagnéticas.

• Isolação elétrica

O material dielétrico que compõe a fibra ótica oferece uma boa isolação, portanto não possui problemas de aterramento.

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1. INTRODUÇÃO

• Pequeno volume e peso

Por possuir o diâmetro muito pequeno, a fibra, mesmo encapsulada para proteção, possui peso e volume bastante inferiores aos de cabos metálicos.

• Segurança da informação e do sistema

Por não irradiar significativamente a luz propagada, qualquer tentativa de captação de mensagens ao longo da fibra é facilmente detectada, uma vez que exige o desvio de grande parte da potência luminosa.

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2. ESTRUTURA

As redes óticas são formadas por alguns componentes básicos, dentre eles, podemos citar: o transmissor ótico, a fibra ótica, o receptor ótico e os acoplamentos e conexões.

2.1 Transmissor Óptico

O transmissor óptico é composto por um dispositivo emissor de luz e o circuito driver associado.

Os sistemas atuais de transmissão, baseiam- se, em geral, na emissão de uma portadora luminosa modulada (digital ou analógica) diretamente em intensidade.

2.1.1 Emissor de Luz

Responsável por fazer a conversão eletro- ótica dos sinais. Podemos citar como exemplo os LASERS e os LEDS.

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2. ESTRUTURA

O critério de seleção de um fotoemissor inclui as seguintes análises:

• operação estável em larga faixa de temperaturas;

• alta confiabilidade;

• baixo custo.

Em geral, em redes ópticas, os LASERs são mais usados uma vez que os LED´s possuem um espectro mais largo da luz gerada, menor eficiência do acoplamento de luz na fibra e limitações mais acentuadas na velocidade de modulação.Porém, vale lembrar que se o custo fosse o principal fator na escolha do emissor de luz, o mais indicado, então é o LED.

Figura 1 - LED

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2. ESTRUTURA

2.1.2 Circuito Driver

Tem como funções a polarização elétrica e o comando da emissão de potência luminosa pelo dispositivo emissor de luz.

2.2 Fibra Óptica

Corresponde ao meio onde a potência luminosa injetada pelo emissor de luz, é guiada e transmitida até o fotodetector.

Existem dois tipos de fibra ótica:

Multimodo;

Monomodo.

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2. ESTRUTURA

A Fibra Multimodo, pode ser subdividida em dois outros grupos, a de índice degrau, e a de índice gradual.

A de índice degrau, possui índice e dimensões grandes, o que facilita a fabricação e manipulação, porém tem a capacidade de transmissão limitada.

A de índice gradual, possui dimensões moderadas, o que permite uma conectividade relativamente simples.

Já as Fibras Monomodo, tem dimensões bastante pequenas, o que dificulta sua manipulação e conectividade. Porém possui uma vantagem em relação as Fibras Multimodo; a alta taxa de transmissão.

Figura 2 – Fibra óptica

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2. ESTRUTURA

2.3 Receptor Óptico

É composto de um dispositivo fotodetector (ex.: fotodiodo), responsável pela detecção e conversão de sinal luminoso em elétrico e de um estágio eletrônico de amplificação e filtragem.

Em geral, o processo de recepção, baseia-se na detecção da portadora luminosa pela contagem de fótons. Esta tecnologia é conhecida como detecção direta. Neste tipo de recepção, não é considerado características quanto a fase e polarização da portadora.

Existe também, a técnica de detecção coerente, que considera as características do sinal recebido, antes não analisadas pelo sistema de detecção direta.

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2. ESTRUTURA

O critério de seleção de um fotodetector inclui as seguintes análises:

• alta confiabilidade;

• operação em larga faixa de temperaturas;

• baixo ruído;

• faixa dinâmica larga;

• baixo custo.

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2. ESTRUTURA

Para que o sistema tenha o maior alcance possível, é necessário, portanto, que o fotodetector escolhido seja capaz de operar nos menores níveis possíveis de potência ótica, convertendo-a em corrente com o mínimo de distorção e ruído.

Figura 3 - fotodiodo

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2. ESTRUTURA

2.4 Acoplamento e Conexões

O acoplamento da fibra ótica com os dispositivos emissores de luz e fotodetectores é feito de forma a limitar as perdas por acoplamento.

A junção ponto-a-ponto de dois ou mais segmentos de fibras ópticas pode ser realizado por emendas, o que o torna permanente ou, temporariamente, por meio de conectores mecânicos de precisão. Já as junções multiponto utilizam-se de acopladores.

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2. ESTRUTURA

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2. ESTRUTURA

2.4.1 Acopladores Direcionais

Os acopladores direcionais tipo T são utilizados em configurações multiponto em barramentos.

As perdas devido ao acoplador são da ordem de 0.5 dB, e está relacionado ao número de nós ao longo da rede.

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2. ESTRUTURA

2.4.1 Acopladores Direcionais

Os acopladores direcionais tipo T são utilizados em configurações multiponto em barramentos.

As perdas devido ao acoplador são da ordem de 0.5 dB, e está relacionado ao número de nós ao longo da rede.

2.4.2 Acoplador Estrela

Este tipo de acoplador permite a distribuição da potência ótica simultaneamente para vários nós de uma rede configurada em estrela passiva.

É importante observar que o acoplador deve manter uniformidade na distribuição de potência.

2.4.3 Comutador Ótico

Os comutadores óticos são dispositivos utilizados nas redes a fim de possibilitar rotas alternativas para o sinal transmitido.

É bastante utilizado em topologias em anel, uma vez que possibilita isolar nós em caso de falha ou manutenção.

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2. ESTRUTURA

2.4.4 Conectores

Conectores óticos são dispositivos passivos que possibilitam realizar junções temporárias ponto- a-ponto entre duas fibras ou, nas extremidades dos sistemas.

Para redes onde é necessária a minimização de espaço e facilidade de conexão/desconexão, a escolha de conectores ponto-a-ponto é a mais adequada.

Em geral, a instalação do conector ligado ao dispositivo ótico e a fibra é feita em placas de circuito impresso, em conjunto a componentes eletrônicos da interface de comunicação ao modem.

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3. TOPOLOGIA Uma vez que a inserção de potência luminosa numa fibra em uma única direção é simples, a tecnologia de transmissão por fibras óticas mais utilizada é a ponto- a-ponto.

Esse fato tende a favorecer a incorporação de fibras óticas em sub-redes configuradas em anel ou estrela, já que são topologias baseadas em enlaces ponto-a-ponto.

As topologias em barramento, baseadas em conexões bidirecionais, necessitam de uma tecnologia de acoplamento ótico mais elaborada, uma vez que há dificuldade de acoplamento bidirecional e de derivação de potência luminosa nas conexões multiponto.

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3. TOPOLOGIA 3.1 Estrela Passiva

A configuração estrela passiva é formada por um transceptor , um acoplador estrela passivo central, que serve para dividir entre os nós a potência ótica emitida por cada transceptor e segmentos de cabo ótico duplo interligando cada transceptor ao elemento passivo central.

Apesar da limitação ao número de estações e das distâncias suportadas, esta configuração permite obter vantagens em relação a versatilidade, confiabilidade, imunidade ao ruído e segurança de dados. Uma vez que o elemento central divisor de potência não possui componentes eletrônicos, este é considerado bastante confiável.

A imunidade ao ruído e a integridade dos dados podem ser asseguradas por uma blindagem adequada dos transceptores.

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3. TOPOLOGIA

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3. TOPOLOGIA 3.2. Estrela Semi-Ativa

Esta configuração é formada por um elemento central que é composto de um acoplador-estrela passivo e por um circuito ativo de detecção e reforço-de-colisão.

Uma vez detectada eletricamente a ocorrência de colisão, um sinal de reforço-de- colisão é disparado para que todas as estações reconheçam a situação.

O sinal reforço- de- colisão é detectado em cada estação pela técnica de detecção de largura de pulso, ou seja, o transceptor detecta a variação excessiva da largura de pulsos (bits) com relação à largura nominal associada à codificação em banda básica do sinal.

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3. TOPOLOGIA

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3. TOPOLOGIA 3.3 Estrela Ativa

A configuração em estrela ativa pode ser definida como um elemento central ativo para onde converge os enlaces ponto-a-ponto dos diversos nós da rede.

O elemento central além de fazer as conversões optoeletrônicas, também faz o processamento do sinal elétrico conforme o protocolo de acesso à rede.

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3. TOPOLOGIA 3.4 Anel

A topologia em anel, considerando-se uma transmissão de bits, consiste em uma concatenação, através de estações ou nós repetidores, de enlaces ponto-a-ponto unidirecionais.

Uma forma de se evitar falhas é a inserção de um anel redundante transmitindo no sentido oposto ao anel ótico principal, sendo esta a mesma técnica adotada nas redes de cabos coaxiais.

Outra forma de assegurar uma confiabilidade satisfatória para a rede consiste em se dotar os nós de um comutador ótico, o que permite isolar eventuais falhas.

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3. TOPOLOGIA 3.5 Barramento (U ou Duplo)

Estas configurações, bastante adaptadas às características unidirecionais da transmissão por fibras óticas, quando associadas a mecanismos de controle de acesso centralizados, permitem suportar integração de serviços de transmissão síncrona e assíncrona em altas velocidades, o que é imprenscidível para a integração de serviços.

A estrutura em barramento duplo apresenta a vantagem de requere apenas dois pontos de conexão por estação por barramento, o que representa menores perdas de inserção em relação ao barramento U que necessita três pontos de conexão por estação.

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3. TOPOLOGIA

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4. PADRÕES A diversidade de soluções da tecnologia de fibras ópticas tem gerado busca intensiva por padrões no intuito de facilitar a conectividade e minimizar os custos na aquisição e na implantação de sistemas de transmissão por fibras óticas.

Dentre estes padrões para redes locais, podemos destacar os que vem a seguir.

4.1 Sistema de Cabeação de Prédios Comerciais

O desenvolvimento de um padrão para cabeação de prédios comerciais procura definir um sistema para suportar as necessidades de comunicação (voz, dados e distribuição de vídeo) em um sistema heterogêneo em termos de fabricantes e produtos.

Este sistema consiste em componentes passivos dispostos conforme uma configuração em estrela física hierárquica, onde podemos destacar:

• Work Area (Área de Trabalho), que faz a conexão entre a estação e o plug de saída. Este não possui especificação no padrão.

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4. PADRÕES

• Horizontal, definido como a conexão incluindo o plug de saída e a terminação no armário ou gabinete de comunicação. Este é limitado em 90 metros. Pode apresentar os seguintes tipos de suporte:

Par trançado 100 ohms não-blindado e 4 pares de conector modular de 8 pinos;

Par trançado 150 ohms blindado e 2 pares de conector IBM;

Cabo coaxial fino 50 ohms e conector padrão BNC IEEE 802.3 10 Base 2.

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4. PADRÕES • Backbone (Dorsal), conecta o armário de comunicação à sala de equipamento. É recomendado que possua no máximo dois níveis de conexão, uma conexão intermediária (geralmente no interior do prédio) e uma conexão principal (em geral entre prédios). A distância máxima do armário de comunicação para o nível de comunicação intermediária é de 500 metros. Pode apresentar os seguintes tipos de suporte:

Par trançado 100 ohms não-blindado e 4 pares de conector de 8 pinos;

Par trançado 150 ohms blindado e 2 pares de conector IBM;

Cabo coaxial espesso 50 ohms IEEE 802.3 10 Base 5.

Fibra multimodo IG 62,5/125 micrometros dupla janela (850 e 1300 nm).

No caso da fibra óptica, a atenuação máxima do cabo deve ser de 3,75 e 1,50 db/km para janelas de 850 e 1300 nm respectivamente.

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4. PADRÕES 4.2 IEEE 802 com Fibras Ópticas

Este padrão estudado pelo grupo IEEE 802.8, inclui a especificação de enlaces repetidores com fibras óticas para redes IEEE 802.3 O padrão 802.4, originalmente baseado em cabos coaxiais (banda larga ou banda básica), inclui hoje em dia dois capítulos descrevendo as opções de sistemas de fibras óticas como meio de transmissão.

Este padrão faz parte da arquitetura MAP (Manufacturing Automation Protocol).

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4. PADRÕES 4.3 FDDI

O padrão FDDI (Fiber Distributed Data Interface) foi proposto inicialmente para redes de comutação de pacotes com fibras ópticas.

Em um segundo momento o padrão foi melhorado, sendo conhecido como FDDI – II, sendo este dotado de uma rede capaz de comutar circuitos. Isto expande o campo de aplicações para integração de voz, imagem e dados em tempo real.

Este padrão especifica uma rede com topologia em anel para operação a uma taxa de transmissão de 100 Mbps. Uma configuração de 500 estações pode ser suportada em distâncias de até 100 km.

A confiabilidade da rede é garantida pela configuração de anel duplo e por um mecanismo de isolação de falhas implantado nas estações.

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5. PROJETO, TESTE E CERTIFICAÇÃO EM REDES ÓPTICAS

Como em toda rede (ótica ou não), antes da implantação desta, é necessário realizar um estudo e um projeto baseado em restrições e parâmetros pré- estabelecidos. Após o projeto, antes do funcionamento da rede é importante fazer uma série de testes para certificar que a rede irá funcionar conforme o planejado.

5.1 Projeto

Sabe-se que a largura de banda é um dos fatores limitantes do projeto, uma vez que representa a medida da capacidade de trafegar informações de um meio físico.

Podemos definir a largura de banda como a quantidade de informações que uma fibra pode transportar em relação a uma distância especificada, medida em MHz/Km. Por exemplo, um dos fatores principais é a dispersão (ou espalhamento) que o pulso de luz sofre conforme trafega pelo núcleo da fibra óptica. Existe uma relação inversamente proporcional entre largura de banda e dispersão: medida em que a dispersão cresce, a largura de banda diminui. Quanto maior o comprimento do cabo, maior será a dispersão do sinal óptico. Se esta for demasiada, o sinal pode até não ser reconhecido no seu destino.

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Para a execução de um bom projeto de redes utilizando fibras óticas, portanto, deverá ser levado em consideração, além da largura de banda da fibra, os seguintes fatores:

As distâncias envolvidas na rede;

Se haverá extensões ópticas na rede;

Das aplicações de rede atuais;

Dos protocolos futuros que a rede terá de suportar.

Em geral, a Fibra Óptica Multimodo é a melhor opção de escolha para aplicações em redes locais. Entretanto, muitos usuários estão optando pela instalação de Fibras Monomodo, uma vez que essas são consideradas capazes de garantir a capacidade de sua infra-estrutura frente a essas novas aplicações de redes.

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5.2 Teste

Após instalarmos uma rede óptica e seus acessórios, devemos efetuar o teste desta rede para identificarmos algum tipo de problema ou para certificarmos o seu desempenho.

Para que possamos detectar estes defeitos de instalação ou manuseio é necessário realizar teste de campo, sendo que podemos destacar os seguintes:

Atenuação em comprimento de onda;

Analíticos.•.

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5.2.1 Atenuação em Comprimento de Onda

Esta medição é feita da seguinte forma: é colocado na origem um equipamento que gera feixes de luz em determinados comprimentos de ondas com potências pré- estabelecidas. Estes feixes de luz, por sua vez, tem sua potência medida por um POWER METERS na entrada do gerador de luz.

Os comprimentos de onda mais usados para esta análise são os de 850µm, para Fibras Multimodo e de 1330µm e 1550µm para Fibras Monomodo.

Os passos deste teste são:

Calibragem do gerador de luz; Calibragem de medidor de luz recebida; Conexão do seguimento da fibra no gerador de luz; Conexão do medidor de luz recebida na outra extremidade da fibra; Medição da atenuação óptica para os comprimentos de ondas pré- estabelecidos.

Baseado em normas da EIA / TIA pode-se comparar e consequentemente ajustar o desempenho dos cabos, terminações e acessórios ópticos envolvidos em uma rede.

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5. PROJETO, TESTE E CERTIFICAÇÃO EM REDES ÓPTICAS Podemos citar alguns parâmetros:

• Cabos Ópticos

Para cabos ópticos multimodo, índice gradual, com núcleo de 62,5µm e casca com 125µm e monomodo índice degrau, com núcleo de 8 à 10µm e casca de 125µm, as especificações são:

Comprimento de Onda (nm) Atenuação Máxima (dB/km) Largura de Banda Min. (Mhz/km)

850 3,75 160

1300 1,50 500

Tabela 1

Comprimento de Onda (nm)

Atenuação Máxima (dB/km) Multimodo

Atenuação Máxima (dB/km) Monomodo interno

Atenuação Máxima (dB/km) Monomodo esterno

850 3,75 - -

1310 1,50 - -

1550 - 1,0 0,5

Tabela 2

Tabela 2

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5. PROJETO, TESTE E CERTIFICAÇÃO EM REDES ÓPTICAS • Emenda Ópticas

Sua atenuação máxima é de 0,3dB, de acordo com a EIA /TIA 455 - 59

Processo de Emenda Multimodo (dB) Monomodo (dB)

Mecânico 0,15 à 0,30 0,15 à 0,30

Fusão 0,15 à 0,30 0,15 à 0,30

Tabela 3

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5. PROJETO, TESTE E CERTIFICAÇÃO EM REDES ÓPTICAS • Conectores Ópticos

Sua atenuação máxima é de 1 dB por par de conector, do mesmo tipo.

Tipo do Conector Multimodo (dB/par) Monomodo (dB/par)

ST 0,3 á 0,5 0,3 à 0,8

FDDI 0,3 á 0,7 0,3 à 0,8

FC PC - 0,3 à 0,8

SC PC 0,3 á 0,5 0,3 á 0,5

Tabela 4

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5. PROJETO, TESTE E CERTIFICAÇÃO EM REDES ÓPTICAS 5.2.2 Testes Analíticos

Este teste tem como objetivo detectar o estado geral do link óptico.

Isto é feito usando-se um equipamento chamado de OTDR - Refletor Óptico no Domínio do Tempo. Este aparelho gera pulsos de luz nos comprimentos especificados de 850, 1300, 1310, 1330, e 1550nm. Uma vez gerado, estes pulsos são injetados no meio óptico em teste e sua reflexão é medida por um fotodetector.

Apartir do sinal recebido refletido pode-se obter algumas informações:

Atenuações de Sinais;

Emendas ópticas existentes;

Comprimento do Link;

Defeitos diversos da fibra, como quebra e degradação.

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5. PROJETO, TESTE E CERTIFICAÇÃO EM REDES ÓPTICAS 5.3 Certificação

O processo de Certificação, feito após o do Teste, irá demonstrar que esta rede esta apta a entrar em funcionamento e que não apresentará qualquer tipo de problema ou para certificarmos o seu desempenho.

Vale lembrar que o maior índice de defeito encontra-se no Cabeamento da Rede, e que estes defeitos podem ser confundidos com defeitos de hardware ou software.

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6. ALGUMAS APLICAÇÕES 6.1 Redes Locais

A associação da tecnologia de fibras óticas com a tecnologia de redes locais de computadores tende a caracterizar uma nova tecnologia desenvolvida em torno das chamadas Redes Locais com Fibras Ópticas (FO-LAN).

Em geral, a fibra utilizada nas aplicações de redes locais (LAN) é a fibra óptica multimodo de 62,5mm que possui uma largura de banda teoricamente ilimitada para as aplicações nas distâncias envolvidas em redes locais (até aproximadamente 200 metros), sendo suficiente para atender as redes FastEthernet atuais, bem como as redes Gigabit Ethernet, ATM (até 622Mbps) e Fibre Channel (até 1Gbps).

A maior limitação neste tipo de rede não é em relação a atenuação da fibra ótica, uma vez que as distâncias consideradas são curtas, e sim em relação a dispersão, já que a conexão é multiponto.

Neste tipo de rede, duas tendências principais de aplicação podem ser destacadas: os sistemas de controle distribuído em tempo real e a integração de serviços locais de comunicação.

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6. ALGUMAS APLICAÇÕES 6.1.1 Sistemas de controle distribuído em tempo real

Se utiliza da característica de proteção na transmissão da informação, em ambientes sujeitos a intenso ruído eletromagnético (ex.: controle de processos em usinas elétricas). Além de se beneficiar do fato da fibra ótica possuir baixo volume e peso, o que torna viável a utilização para controle de navios e aviões.

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6. ALGUMAS APLICAÇÕES 6.1.2 Integração de serviços locais de comunicação

As altas taxas de informação oferecidas pelas fibras óticas (>>10Mbps) abrem a possibilidade de aplicações integrando aos serviços de transmissão de dados outros serviços como; transmissão de imagem de alta resolução, serviços de teleconferência e imagens animadas, serviços telefônicos, etc., que necessitam velocidades de transmissão de vários Megabits por segundo.

Esta integração de serviços tem se baseado na técnica TDM (time division multiplex), para o compartilhamento da banda passante disponível.

Esta técnica aplicada a uma sub-rede com sistema de sincronização ao nível de bit do tipo síncrono, permite uma integração transparente de serviços de transmissão digital.

A capacidade do meio de transmissão pode ser dividido de forma fixa ou dinâmica. Na primeira, o meio é dividido em quadros de transmissão de duração determinada que por sua vez são subdivididos em canais elementares, formando o Serviço de Canais Dedicados.No caso de um serviço compartilhado com Comutação de Pacotes, o acesso aos canais elementares é regulado por um mecanismo de controle ATDM. Já na opção de um serviço de comutação de circuitos, pode ser utilizado um mecanismo de controle de acesso centralizado tipo reserva.

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6. ALGUMAS APLICAÇÕES 6.1.2 Integração de serviços locais de comunicação ( continuação)

Vale lembrar, que como em qualquer técnica de acesso, a utilização da divisão dinâmica da capacidade do meio físico aumenta a eficiência. A técnica de multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM) corresponde aos princípios da técnica FDM aplicados à transmissão ótica. Nesta técnica é possível transmitir simultaneamente numa única fibra ótica várias comunicações, desde que sejam transportadas por ondas luminosas de comprimentos de onda distintos.

A WDM foi desenvolvida primeiramente para utilizar apenas dois comprimentos de onda, porém, como o desenvolvimento de amplificadores óticos sendo utilizados com fibras dopadas com érbio, pode se desenvolver sistemas WDM com 8, 16 e até 40 canais.

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6. ALGUMAS APLICAÇÕES 6.2 Redes Metropolitanas

A rede MAN é uma rede padrão, multiponto, discreta, de alta velocidade, integrando voz, dados e vídeo e provendo interconexão LAN/LAN ou LAN/ rede a longa distância para sistemas de comunicação pública ou privada, em uma área geográfica metropolitana.

Nos casos de distâncias superiores aos 200 metros, os cabos de fibra óptica monomodo oferecem uma solução mais atraente, pois esse tipo de fibra apresenta uma capacidade maior de largura de banda em relação à fibra multimodo.

Mais recentemente surgiu uma nova tecnologia chamada Metro Gigabit Ethernet, ou como mais conhecida, Metro Ethernet. Esta tecnologia possibilita a interconexão de várias redes locais, integrando-as em um único ambiente como se estivessem em um mesmo endereço físico. Desta forma é criada uma rede metropolitana com taxa de transmissão de dados chegando até 1Gbps.

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6. ALGUMAS APLICAÇÕES 6.3 Rede Telefônica

A Rede Telefônica foi uma das primeiras redes a utilizar fibras óticas.

A fibra óptica com suas características de grande banda passante e baixa atenuação, foram bastante úteis, uma vez que esta rede, eventualmente, alcança níveis continentais.

O grande alcance sem repetidores minimiza os custos por circuito telefônico, o que torna bastante atraente economicamente, a opção de utilizar fibras óticas na rede telefônica.

Em geral, o uso da fibra ótica na rede telefônica ocorre principalmente em enlaces trocos ponto-a- ponto de longa distância e/ou de grande capacidade, interligando centrais urbanas e interurbanas.

A rede de assinantes, que interliga os assinantes à central de comutação, embora seja a porção de rede telefônica maior consumidora de cabos, ainda não usufrui completamente da estrutura de fibras óticas. Isso ocorre porque os serviços oferecidos são de baixa velocidade em distâncias relativamente curtas, não compensando financeiramente a troca dos cabos metálicos por fibras ópticas.

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6. ALGUMAS APLICAÇÕES 6.3 Rede Telefônica ( continuação)

A introdução de fibras ópticas em toda a rede de assinantes, pode ser classificada basicamente em duas categorias:

A introdução a partir de novos serviços banda larga como TV a Cabo, vídeo comutado e RDSI- BL (Rede Digital de Serviços Integrados - Banda Larga);

Substituição dos cabos metálicos na rede de assinantes convencionais por sistemas óticos multiplexados com os mesmos serviços telefônicos, de modo a formar a infraestrutura para o desenvolvimento da rede RDSI- BL.

Uma maneira de fazer a rede de assinantes ótica competitiva com a rede metálica usual, é transferir custos da rede para o equipamento terminal do assinante, através do uso de técnicas de compartilhamento de recursos de rede (multiplexação FDM, TDM, WDM, ATM, etc.).

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6. ALGUMAS APLICAÇÕES 6.4 Redes de TV a Cabo

A enorme capacidade de transmissão permitida pelas fibras tem motivado a contínua implantação de sistemas de transmissão de vídeo por fibras óticas.Até o final da década de 80, os sistemas de TV a cabo eram compostos de longas cascatas de amplificadores. Quando a transmissão óptica analógica tornou-se viável, as cascatas foram reduzidas pelo uso de fibra óptica para transportar os sinais até aproximadamente 2/3 do seu trajeto, na metade da década de 90, a antiga cascata tinha se tornado um nó de fibra para recepção de sinais ópticos, com um número limitado de amplificadores na seqüência. As redes ficaram conhecidas como HFC (Hybrid Fiber Coax).

A aplicação de fibras óticas em redes de CATV tem sido orientada principalmente para a substituição dos cabos troncos CATV que transportam vários canais de vídeo entre centros de distribuição numa área geográfica ou entre uma estação (antena) de recepção via satélite e o centro de controle de distribuição de vídeo.

O uso de fibras óticas em redes CATV para uma distribuição de vídeo multiponto tende para uma convergência de soluções com as redes RDSI-BL.

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6. ALGUMAS APLICAÇÕES 6.5 Redes RDSI-BL

Conforme definido pela ITU-T como "uma estrutura capaz de atender serviços que necessitem canais com taxas de transmissão superiores aos do canal primário estabelecido pelo ISDN“

O RDSI-BL é a integração de todos os serviços possíveis na atualidade.Com sua alta taxa de transmissão, pode-se implementar serviços como TV Digital e vídeos sob demanda.

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6. ALGUMAS APLICAÇÕES

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7. EXEMPLOS 7.1 Rede Sigma

A rede integrada SIGMA (Service Integrated Multilooped Architecture) é uma rede local com fibras óticas desenvolvida pela Hitachi, no Japão, a fim de atender aplicações na automação de ambientes de escritórios, fábricas e laboratórios.

Apresenta-se em uma estrutura em anel. Esta rede integra transmissão de voz e dados dentro de uma capacidade de transmissão total de 32 Mbps.

A confiabilidade da sub-rede é conseguida através da duplicação do anel ótico e de um mecanismo automático de isolação e desvio de nós de comunicação em pane.

A rede SIGMA oferece três tipos de serviços básicos para suportar a transmissão de voz e dados:

Comutação de circuitos;

Comutação de pacotes;

Circuitos dedicados.

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7. EXEMPLOS

7.1 Rede Sigma ( continuação)

Estes serviços são implementados através da técnica TDMA, em torno de um quadro de transmissão de duração igual a 125 microssegundos, o que é equivalente a 4 kbits ou ainda 400 canais TDM de 10 bits cada.

Os canais TDM da rede SIGMA são classificados e agrupados de acordo com a sua utilização em: área de sincronização, área de comutação de circuitos e área de comutação de pacotes. Cada canal (10 bits) na área de comutação de circuitos permite suportar uma conversão telefônica a 64Kbps (8 bits PCM) simultaneamente com transmissão de dados até 16 Kbps, sendo a capacidade restante utilizada sincronização (1 bit), sinalização (1 bit) e reserva (2 bits).

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7. EXEMPLOS 7.2 Rede Carthage

A Rede Carthage é uma rede local de multi- serviços, com fibras ótica, desenvolvida pelo CCET (Centre Comun d’Étude de Télediffusion et Telécommunications) na França.

Configurada em anel, esta rede visa atender às necessidades de comunicação de um ambiente incluindo os seguintes recursos:

Telefones; Terminais de computadores síncronos e assíncronos; Terminais de Vídeotexto; Terminais de fax Base de Dados organizada em computadores com acesso via X-25.

Em termos de serviços, a rede Carthage inclui uma certa capacidade de transmissão de imagem de modo a oferecer um serviço de videoconferência.

Os serviços de transmissão de voz suportados pela rede Carthage têm algumas das características do sistema PABX, ou seja, desvio de chamada, secretária eletrônica,...

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7. EXEMPLOS 7.2 Rede Carthage ( continuação)

O suporte de transmissão na Rede Carthage é composto por um cabo contendo várias fibras óticas.

Uma fibra é utilizada para integrar os serviços de transmissão de voz e dados, enquanto as outras são reservadas para serviço de transmissão de vídeo. Um canal TDM de sinalização na fibra de dados e voz permite controlar a comutação do tráfego de imagens nas outras fibras. O sistema de transmissão ótica é duplicado de modo a permitir um grau de confiabilidade satisfatório para a rede.

Esta rede utiliza-se da técnica de TDMA para criar uma estrutura básica de transmissão a 8Mbps em torno do multiquadro síncrono no período igual a 2,56 milisegundos.

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7. EXEMPLOS .3 Fast Ethernet e Gigabit Ethernet

Com a necessidade de cada vez mais maiores velocidades, a Fast Ethernet entra em um contexto, onde a Ethernet não dá mais vazão quanto a velocidade.

A tecnologia Fast Ethernet é a evolução da Ethernet já bem difundida, porém com a taxa de transmissão de 100Mbps, o que a princípio, pareceu suficiente para a atual demanda.

Pode-se perceber, no entanto, que os backbones continuavam congestionados. Neste cenário, foi criado o padrão Gigabit Ethernet, ou também conhecido como IEEE 802.3z.

Este padrã se utiliza de uma taxa de transmissão de 1000Mbps, ou seja 1Gbps.

Tanto o Fast Ethernet quanto o Gigabit Ethernet, viram como oportunidade a utilização de fibras óticas em suas redes, uma vez que esse tipo de meio é de vasta largura de banda.

Atualmente, estes dois novos padrões, surgem como recurso para redes locais (LAN) em alta velocidade.

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7. EXEMPLOS 3 Fast Ethernet e Gigabit Ethernet (continuação)

Tabela 5 - comparação Fast e Gigabit Ethernet

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7. EXEMPLOS 3 Fast Ethernet e Gigabit Ethernet (continuação)

Figura 9 – Arquitetura Gigabit Ethernet

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7. EXEMPLOS 7.4 ATM

A rede ATM (Asynchronous Transfer Mode) surgiu para atender os requisitos da RDSI-BL.

Seu grande diferencial em relação as evoluções da Ethernet, é que suas células são de comprimento fixo, diferentemente dos pacotes de tamanho variável da Ethernet. Desta forma, existe uma maior facilidade de processamento no hardware, o que aumenta a velocidade de processamento.

Se utiliza de circuito virtual e possui uma taxa de transmissão variando de 1,5Mbps até 10Gbps.

Em geral é referência para redes MAN e WAN.

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8. CONCLUSÃO

Uma vez que a capacidade máxima de transmissão da fibra óptica ainda seja desconhecida, além das limitações tecnológicas impostas pelos equipamentos eletrônicos que codificam os pulsos luminosos, pode-se estimar que no futuro uma única fibra ótica poderá comportar o tráfego de 800 milhões de telefones fixos simultaneamente.

Pode-se notar que a tecnologia de redes óticas, portanto, ainda tem muito o que se desenvolver, principalmente em relação a taxa de transmissão, conseqüentemente, a integração cada vez maior de informação.

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9. BIBLIOGRAFIA

[1] GIOZZA, William F.; CONFORTI, Evandro e WALDMAN, Hélio. “Fibras Ópticas – Tecnologia e Projeto de Sistemas”. Makron Books, São Paulo, 1991.

[2] GIOZZA, William F. e outros. Redes Locais com Fibras Óticas. In : “Redes Locais de Computadores: Tecnologia e Aplicações”. McGraw-Hill, São Paulo, 1986, pp. 256- 272.

[3] KEISER, Gerd. “Optical Fiber Communications”. McGraw-Hill, EUA, 1993.

[4] http://www.wave7optics.com/

[5] http://www.rnp.br/newsgen/9802/gbe- intr.html

[6] http://www.lucalm.hpg.ig.com.br/dicionario.htm

[7] http://www.projetoderedes.com.br/

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FIM

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