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
19
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
21
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.
22
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
24
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 utilizamse de acopladores.
25
2. ESTRUTURA
26
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.
27
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 28
caso de falha ou manutenção.
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.
29
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- aponto.
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 pontoa-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.
30
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.
31
3. TOPOLOGIA
32
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-decolisão 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.
33
3. TOPOLOGIA
34
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.
35
3.4 Anel
3. TOPOLOGIA
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.
36
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.
37
3. TOPOLOGIA
38
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.
39
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.
40
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.
41
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).
42
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.
43
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 préestabelecidos. 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.
44
5. PROJETO, TESTE E CERTIFICAÇÃO EM REDES ÓPTICAS
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.
45
5. PROJETO, TESTE E CERTIFICAÇÃO EM REDES ÓPTICAS
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.
•.
46
5. PROJETO, TESTE E CERTIFICAÇÃO EM REDES ÓPTICAS
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 préestabelecidas. 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 préestabelecidos.
Baseado em normas da EIA / TIA pode-se comparar e consequentemente ajustar o
47
desempenho dos cabos, terminações e acessórios ópticos envolvidos em uma rede.
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:
Tabela 1
Comprimento de Onda (nm)
Atenuação Máxima (dB/km)
Largura de Banda Min. (Mhz/km)
850
3,75
160
1300
1,50
500
Tabela 2
Tabela 2
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
48
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
Tabela 3
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
49
5. PROJETO, TESTE E CERTIFICAÇÃO EM REDES ÓPTICAS
• Conectores Ópticos
Sua atenuação máxima é de 1 dB por par de conector, do mesmo tipo.
Tabela 4
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
50
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.
51
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.
52
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.
53
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.
54
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, pode55ser
utilizado um mecanismo de controle de acesso centralizado tipo reserva.
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.
56
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.
57
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. 58
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 RDSIBL.
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.).
59
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.
60
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.
61
6. ALGUMAS APLICAÇÕES
62
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;
63
Circuitos dedicados.
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.
66
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 locais67
(LAN) em alta velocidade.
7. EXEMPLOS
3 Fast Ethernet e Gigabit Ethernet (continuação)
Tabela 5 - comparação Fast e Gigabit Ethernet
68
7. EXEMPLOS
3 Fast Ethernet e Gigabit Ethernet (continuação)
Figura 9 – Arquitetura Gigabit Ethernet
69
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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