Redes de fibra ótica - Instituto de Física

IFRS – Campus POA
Elétrica Aplicada – Turma Redes II Noite
Prof. Sergio Mittmann
Grupo : Nilo Cesar Ferreira Alvira
Caroline Silva Tolfo
Claudia Silva Machado
Marcelo Lucas
A Fibra Óptica
é um filamento extremamente fino e flexível, feito de vidro ultrapuro,
plástico ou outro isolante elétrico (material com alta resistência ao fluxo de corrente elétrica).
Possui uma estrutura simples, composta por capa protetora, interface e núcleo..
as fibras ópticas transportam sinais de dados na forma de pulsos modulados de luz. Esse é um
meio relativamente seguro de enviar dados porque nenhum impulso elétrico é transportado no
cabo de fibra óptica. Isso significa que não é possível interceptar o cabo de fibra óptica e
subtrair seus dados, o que pode acontecer com qualquer cabo baseado em cobre que
transporta dados na forma de sinais eletrônicos. O cabo de fibra óptica é apropriado para
transmissão de dados a grande velocidade e alta capacidade, devido à ausência de atenuação
e à pureza do sinal.
A tecnologia tem conquistado o mundo, sendo muito utilizada nas telecomunicações e exames
médicos, como endoscopias e cirurgias corretivas de problemas visuais, entre outras
aplicações possíveis
Composição da Fibra Óptica
Uma fibra óptica é constituída por um cilindro de vidro extremamente fino, chamado de núcleo,
cercado por uma camada concêntrica de vidro, conhecida como revestimento. As fibras
algumas vezes são feitas de plástico. O plástico é mais fácil de instalar, mas não pode
transportar os pulsos de luz para tão longe quanto o vidro.
Cada filamento de vidro transporta o sinal somente em uma direção, portanto, um cabo é
constituído de dois filamentos com invólucros separados. Um filamento transmite e outro
recebe. Uma camada de plástico de reforço circunda cada filamento de vidro e fibras kevlar.
As fibras kevlar do conector óptico são colocadas entre os dois cabos, que são revestidos com
plástico.
Estrutura da Fibra Óptica
.
A espessura da fibra indica se a mesma é mono ou multímodo. A Fibra multímodo é mais
grossa e conseqüentemente os feixes de luz refletem dentro da fibra de vidro perdendo
potência mais rapidamente. Em compensação a fibra mono-modo é mais fina e conduz o sinal
de luz mais homogeneamente reduzindo a atenuação, no entanto esta fibra mais fina é mais
cara que a fibra multímodo.
Tipos de Fibras Ópticas
Os tipos variam conforme o tipo de fonte luminosa usada e a quantidade de sinais que
podem ser emitidos dentro da fibra:
•
Monomodo
A propagação é feita por um único modo, pois a fibra apresenta um núcleo pequeno. O
que significa que a largura da banda utilizada é maior e há menor dispersão da luz
laser emitida, permitindo a transmissão de sinais a grandes distâncias (WAN). Apesar
de a qualidade superior das fibras monomodo, a fabricação é mais cara, o manuseio é
difícil e exige técnicas avançadas.
•
Multímodo
Além do laser, as fibras podem usar como fonte LEDs (diodo emissor de luz). Possuem
um diâmetro maior e, por isso, mais de um sinal pode transitar o filamento. Dessa
maneira, ainda se encontram duas subdivisões: fibras multímodo de índice degrau e as
de índice gradual.
A diferença entre elas é que a capacidade de fibra de índice degrau é inferior em
relação às outras, tanto pela quantidade de sinal transmitido ser menor quanto por
causar maior perda das informações. Na fibra de índice gradual, há uma variação
parabólica — como se fizesse uma seqüência de arcos durante o percurso — e isso
aumenta a faixa de freqüência do sinal utilizado.
Devido a essas características, as multímodo são mais usadas para comunicações a
curta distância, como redes locais (LAN).
Como funciona?:
Para entender o funcionamento da fibra óptica, é necessário retomar o conceito básico de
refração da luz, uma daquelas matérias mais conhecidas das aulas de Física do Ensino Médio.
Para não entrar em explicações muito técnicas, vamos usar o seguinte exemplo:
Suponha que você mergulhe em uma piscina, segurando uma lanterna acesa e apontada para
a superfície (não esqueça de que é preciso incliná-la um pouco para que não fique totalmente
reta). Dessa forma, observa-se que a luz vai seguir um sentido dentro da água, mas vai sofrer
um desvio ao entrar em contato com o outro ambiente (no caso, o ar). Isso ocorre porque os
dois ambientes possuem índices de refração diferentes, fazendo com que haja uma mudança
na direção e na velocidade da luz.
Entretanto, existe um ângulo limite para que a refração aconteça. Quando o feixe de luz é
lançado em uma direção além desse ângulo, a luz não consegue ultrapassar a superfície da
água e volta a se refletir para dentro da piscina. Esse fenômeno é chamado de reflexão total.
É exatamente isto que ocorre no interior de um filamento de fibra ótica. A luz percorre de uma
extremidade à outra da fibra, refletindo-se várias vezes nas paredes da interface — que
mandam o feixe de volta para o núcleo — fazendo uma espécie de zigue-zague ao longo do
caminho.
As transmissões via cabo de fibra óptica não estão sujeitas à interferência elétrica e são
extremamente velozes (atualmente são transmitidas cerca de 100 Mbps, atingindo Tbps).
Podem transportar um sinal – pulso de luz – por quilômetros
Benefícios do uso das Fibras Ópticas
As fibras ópticas estão substituindo os fios de cobre ao longo dos anos, principalmente no
campo das telecomunicações, por não sofrerem interferência eletromagnética devido ao
caráter dielétrico (isolante) do material. Em outras palavras, não há distorção do sinal por
causa dos ruídos elétricos do ambiente externo ou das fibras óticas também agrupadas no
cabo. Assim, a perda de informações durante o trajeto não é relevante.
Também por esta razão, a dificuldade de desviar qualquer sinal é consideravelmente grande e,
dessa forma, as fibras são consideradas um meio bastante seguro para o transporte de dados.
Ideal para quem requer uma rede com alto nível de privacidade.
Outra vantagem em relação aos fios de cobre: o material mais comum para a fabricação das
fibras é o vidro, produzido da sílica, especificamente do quartzo, um dos minerais mais
abundantes do mundo, logo o custo é relativamente baixo.
LARGURA DE BANDA: É a medida da capacidade de transportar informações, as fibras têm
capacidade de largura de banda aproximado de 1 THz, excedendo amplamente os cabos de
cobre.
BAIXA PERDA: As perdas comprometem a distância para os link’s, nos casos de cabos de
cobre, a atenuação aumenta de acordo com a freqüência. E na fibra óptica as perdas são as
mesmas para qualquer distância.
Imunidade eletromagnética (EMI): A fibra não irradia e nem recebe radiação eletromagnética,
resolvendo os problemas de diversos ambientes.
BAIXO PESO: Uma fibra é muito mais leve que um fio de cobre.
Existem Desvantagens no uso da Fibra Óptica
Dentre as desvantagens da utilização de fibras ópticas frente aos meios convencionais,
têm-se:
•
fragilidade das fibras ópticas sem encapsulamentos – o manuseio de uma fibra
óptica “nua” é bem delicado;
•
dificuldade de conexão das fibras ópticas - as pequenas dimensões das fibras
ópticas exigem procedimentos e dispositivos de alta precisão na realização das conexões e
junções;
•
impossibilidade de alimentação remota de repetidores – como não é possível a
alimentação remota, cada repetidor requer alimentação elétrica independente;
•
falta de padronização dos componentes ópticos - a relativa imaturidade e o
continuo avanço tecnológico não tem facilitado o estabelecimento de padrões para os
componentes de sistemas de transmissão por fibras ópticas.
Conectores
Considerações sobre a Utilização da Fibra Óptica:
•
•
Utilize cabo de fibra óptica se houver necessidade de transmitir dados a velocidade
muito altas, ao longo de grandes distâncias, em uma mídia extremamente segura.
Não utilize cabo de fibra óptica onde estiver sujeito a um orçamento bastante limitado
ou não tiver o conhecimento especializado para a instalação e para a conexão correta
dos dispositivos.
É importante observar que apenas empresas autorizadas por órgãos do governo podem
instalar fibras ópitcas fora de suas instalações físicas, ou seja, nas ruas, avenidas,
passeios, etc.
Referências Bibliográficas:
http://www.icei.pucminas.br/professores/marco/cabeamento-de-rede/
http://www.tecmundo.com.br/infografico/9862-como-funciona-a-fibra-otica-infografico-.htm
http://www.brasilescola.com/fisica/fibra-optica.htm
http://www.infoescola.com/fisica/fibra-optica/
http://jecelo.com/Apostilas/Rede/fibra-optica.pdf
http://paginas.fe.up.pt/~mines/OpE/Acetatos/FibrasOpticas/fo3.pdf