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06 aula 20032012

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Recapitulando Vimos: -CABOS

-Coaxial -Par trançado

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Revisando meio Físico de Cobre

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Revisando meio Físico de Cobre

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Revisando meio Físico de Cobre

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Revisando meio Físico de Cobre

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A FIBRA OTICA • 1910, houve as primeiras pesquisas sobre a propagação

eletromagnética em cilindros dielétricos;

• 1930, o alemão Lamb desenvolveu as primeiras experiências de transmissão de luz em fibras de vidro;

• 1951 invenção do Fiberscope pelo holandês Heel e pelos ingleses Hopkins e Kapany (utilização médica);

• Em 1966, Kao e Hockmam, na Inglaterra, apresentaram um trabalho cujos resultados sugeriam a possibilidade de uso de fibras de vidro em sistema de transmissão a longa distância. O trabalho mostrava que a forte atenuação, até então, em fibras ópticas, não era intrínseca ao material vidro utilizado, mas, principalmente, devida à presença de impurezas. Com esses resultados, houve uma corrida mundial pela fibra óptica de menor atenuação.

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A FIBRA OTICA

• Fibra óptica é um filamento de vidro ou de materiais poliméricos com capacidade de transmitir luz.

• Tal filamento pode apresentar diâmetros variáveis, dependendo da aplicação, indo desde diâmetros ínfimos, da ordem de micrômetros (mais finos que um fio de cabelo) até vários milímetros.

• A fibra óptica foi inventada pelo físico indiano Narinder Singh Kapany. Há vários métodos de fabricação de fibra óptica, sendo os métodos MCVD, VAD e OVD os mais conhecidos.

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Meio Físico de Fibra

Fabricação • Fabricação da Fibra Óptica

• Fabricação da preforma: – Processo MCVD: Modified Chemical Vapour

Deposition

– Processo PCVD: Plasma Activated Chemical Vapour Deposition

– Processo OVD: Outside Vapour Deposition

– Processo VAD: Vapour-phase Axial Deposition

• Puxamento de uma preforma em uma torre de puxamento /Teste

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Método MCVD

Meio Físico de Fibra

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Processo PVCD

Processo OVD

Meio Físico de Fibra

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Método VAD Torre de puxamento

Meio Físico de Fibra

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Meio Físico de Fibra

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Tipos de Fibras • Estrutura da fibra óptica

– Núcleo

– Casca

– Capa

– Fibras de resistência

mecânica

– Revestimento externo

Meio Físico de Fibra

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• Tipos de fibra Óptica

– Fibras Multimodo (MMF Multimode Fiber)

• Multimodo de Índice Degrau

• Multimodo de Índice Gradual

– Fibras Monomodo (SMF Single Mode Fiber)

Meio Físico de Fibra

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Tipos de Fibras

1° - Multimodo de Índice Degrau 2° - Multimodo de Índice Gradual 3° - Fibras Monomodo

Meio Físico de Fibra

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Tipos de Fibras Meio Físico de Fibra

• As fibras ópticas podem ser basicamente de dois modos: • Monomodo:

– Permite o uso de apenas um sinal de luz pela fibra. – Dimensões menores que as fibras ID. – Maior banda passante por ter menor dispersão. – Geralmente é usado laser como fonte de geração de sinal.

• Multimodo: – Permite o uso de fontes luminosas de baixa ocorrência tais como LEDs (mais

baratas). – Diâmetros grandes facilitam o acoplamento de fontes luminosas e

requerem pouca precisão nos conectores. – Muito usado para curtas distâncias pelo preço e facilidade de

implementação.

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Aplicação • Sensores

• Redes Telefônicas

• Cabos Submarinos

• Uso de Fibras Ópticas na Medicina

• Redes Locais de Computadores

• Televisão por Cabo (CATV)

Meio Físico de Fibra

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Um consórcio suíço desenvolve roupas especiais capazes de monitorar as funções vitais do corpo humano, que poderiam ser utilizadas até na recuperação de ferimentos ou de traumatismos.

Sensores:

Meio Físico de Fibra

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Primeira versão do sensor desenvolvido pela Coppe/UFRJ para identificar bactérias como a E. coli. A luz passa pela fibra óptica e sofre interferência do aglomerado de bactérias. A seta indica a localização do sensor capaz de detectar a presença das bactérias.

Sensores:

Meio Físico de Fibra

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Redes Telefônicas

Estação distribuidora ótica na área central de São Paulo

Meio Físico de Fibra

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Cabos Submarinos

Cabos submarinos:

Trabalhadores preparam cabos para serem instalados no oceano

Meio Físico de Fibra

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Rede de fibra ótica possibilita operação médica via Internet

Uso de Fibras Ópticas na Medicina: Meio Físico de Fibra

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Em um único segundo, é possível transmitir as palavras de 200 livros por um desses fios de fibra óptica. Dois deles são capazes de processar simultaneamente dez mil chamadas telefônicas.

Redes Locais de Computadores Meio Físico de Fibra

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Conversor de UTP para fibra ótica

Cabo híbrido SC/ST

Placa de rede com conectores SC para fibras óticas.

Meio Físico de Fibra

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Meio Físico de Fibra

COMO FUNCIONA

• A transmissão da luz pela fibra segue um princípio único, independentemente do material usado ou da aplicação: é lançado um feixe de luz numa extremidade da fibra e, pelas características ópticas do meio (fibra), esse feixe percorre a fibra por meio de reflexões sucessivas.

• .

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Meio Físico de Fibra

• A fibra possui no mínimo duas camadas: o núcleo e o revestimento. No núcleo, ocorre a transmissão da luz propriamente dita.

• A transmissão da luz dentro da fibra é possível graças a uma diferença de índice de refracção entre o revestimento e o núcleo, sendo que o núcleo possui sempre um índice de refração mais elevado, característica que aliada ao ângulo de incidência do feixe de luz, possibilita o fenômeno da reflexão total

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Meio Físico de Fibra

REDES DE FIBRA OTICA:

• As fibras ópticas são utilizadas como meio de transmissão de ondas electromagnéticas (como a luz) uma vez que são transparentes e podem ser agrupadas em cabos. Estas fibras são feitas de plástico ou de vidro. O vidro é mais utilizado porque absorve menos as ondas electromagnéticas. As ondas electromagnéticas mais utilizadas são as correspondentes à gama da luz infravermelha.

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Meio Físico de Fibra REDES DE FIBRA

• O meio de transmissão por fibra óptica é chamado de "guiado", porque as ondas eletromagnéticas são "guiadas" na fibra, embora o meio transmita ondas omnidirecionais, contrariamente à transmissão "sem-fio", cujo meio é chamado de "não-guiado". Mesmo confinada a um meio físico, a luz transmitida pela fibra óptica proporciona o alcance de taxas de transmissão (velocidades) elevadíssimas, da ordem de dez elevado à nona potência a dez elevado à décima potência, de bits por segundo (cerca de 1Gbps), com baixa taxa de atenuação por quilômetro

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Meio Físico de Fibra REDES DE FIBRA

• Mas a velocidade de transmissão total possível ainda não foi alcançada pelas tecnologias existentes. Como a luz se propaga no interior de um meio físico, sofrendo ainda o fenômeno de reflexão, ela não consegue alcançar a velocidade de propagação no vácuo, que é de 300.000 km/segundo, sendo esta velocidade diminuída consideravelmente

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Meio Físico de Fibra

As redes FDDI

• As redes FDDI adotam uma tecnologia de transmissão idêntica às das redes Token Ring, mas utilizando, vulgarmente, cabos de fibra óptica, o que lhes concede capacidades de transmissão muito elevadas (em escala até de Gigabits por segundo) e a oportunidade de se alargarem a distâncias de até 200 Km, conectando até 1000 estações de trabalho

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Meio Físico de Fibra

As redes FDDI

• Estas particularidades tornam esse padrão bastante indicado para a interligação de redes através de um backbone – nesse caso, o backbone deste tipo de redes é justamente o cabo de fibra óptica duplo, com configuração em anel FDDI, ao qual se ligam as sub-redes. FDDI utiliza uma arquitetura em anel duplo.

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Meio Físico de Fibra FOIRL

• FOIRL • FOIRL (Fiber Optic Inter-Repeater Link) é um método de

conexão de repetidores em redes Ethernet baseadas em fibra óptica. Definido pelo padrão IEEE 802.3c.

• A norma FOIRL foi publicada em 1989 pelo IEEE, com o objectivo de permitir a ligação de segmentos Ethernet remotos até a uma distância de 1000m.

• A especificação original permitia apenas a ligação de dois repetidores no entanto, os fabricantes modificaram o sistema para permitir ligar mais segmentos, bem como estações de trabalho. Essas mudanças foram incorporadas na norma 10BASE-F, que veio para substituir o FOIRL

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Meio Físico de Fibra

Padrão 10BaseFL

• Usa cabo de fibra ótica para conectar computadores e repetidores. Transmite sinal em banda base a 10 Mbps. A razão para usar o 10BaseFL é acomodar grandes comprimentos de cabo entre repetidores para interligar prédios por exemplo, uma vez que cada segmento pode ter no máximo 2000 metros

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Meio Físico de Fibra 10BASE-F • 10BASE-FL é a especificação mais comumente usada

10BASE-F de Ethernet sobre fibra óptica Ela substitui a especificação FOIRL original, mas mantém compatibilidade com equipamentos FOIRL-based. O comprimento máximo do segmento de valores de 2000metros (Este comprimento é a partir do nó ao hub.) Misturá-lo com equipamentos FOIRL, comprimento máximo do segmento reduz a 1000 FOIRL de metros. O padrão 10BASE-FL requer um duplex de fibra 62.5/125 mM de cabo de fibra óptica cada link. As distâncias de transmissão de até 2 km são possíveis - como é integral operação duplex.

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Meio Físico de Fibra

100BASE-FX • 100BASE-FX é uma versão da Fast Ethernet com fibra óptica. É

usado uma luz infra vermelho (NIR) com comprimento de onda de 1300 nm transmitida por duas vias de fibra óptica, uma para recepção (RX) e o outro para transmissão (TX). O comprimento máximo da fibra é de 400 metros (1.310 ft) para conexões half-duplex (para ter certeza que colisões podem ser detectados) ou 2 quilômetros (6.600 ft) para Full-duplex usando o cabo de fibra óptica multimodo. Para distâncias mais longas é necessário o uso de fibra óptica monomodo. 100BASE-FX usa a mesma codificação da rede 100BASE-TX que é 4B5B e NRZI. 100BASE-FX pode usar os conectores do tipo SC, ST, ou conectores de MIC com SC que é a opção mais usada.

• 100BASE-FX não é compatível com 10BASE-FL, que é a versão de 10MBit/s com fibra óptica

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Meio Físico de Fibra 1000BASE-SX

• 1000BASE-SX • Nesta tecnologia entra o uso de fibras ópticas nas redes, e é

recomendada nas redes de até 550 metros. Ela possui a mesma tecnologia utilizada nos CD-ROMs, por isso é mais barata que a tecnologia 1000baseLX, outro padrão que utiliza fibras ópticas.

• Ela possui quatro padrões de lasers. Com lasers de 50 mícrons e freqüência de 500 MHz, o padrão mais caro, o sinal é capaz de percorrer os mesmos 550 metros dos padrões mais baratos do 1000BaseLX. O segundo padrão também utiliza lasers de 50 mícrons, mas a freqüência cai para 400 MHz e a distância para apenas 500 metros. Os outros dois padrões utilizam lasers de 62.5 mícrons e freqüências de 200 e 160 MHz, por isso são capazes de atingir apenas 275 e 220 metros, respectivamente. Pode utilizar fibras do tipo monomodo e multimodo, sendo a mais comum a multimodo (mais barata e de menor alcance).

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Meio Físico de Fibra 1000BASE-LX

• 1000BASE-LX • Esta é a tecnologia mais cara, pois atinge as maiores distâncias. Se

a rede for maior que 550 metros, ela é a única alternativa. Ela é capaz de atingir até 5km utilizando-se fibras ópticas com cabos de 9 mícrons.

• Caso utilize-se nela cabos com núcleo de 50 ou 62.5 mícrons, com freqüências de, respectivamente, 400 e 500 MHz, que são os padrões mais baratos nesta tecnologia, o sinal alcança somente até 550 metros, compensando mais o uso da tecnologia 1000baseSX, que alcança a mesma distância e é mais barata.

• Todos os padrões citados acima são compatíveis entre si a partir da camada Data Link do modelo OSI. Abaixo da camada Data Link fica apenas a camada física da rede, que inclui o tipo de cabo e o tipo de modulação usada para transmitir os dados através deles. A tecnologia 1000baseLX é utilizado com fibra do tipo monomodo, por este motivo que ela pode alcançar uma maior distância em comparação com o padrão 1000basesx.

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Meio Físico de Fibra

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Meio Físico de Fibra

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Vantagens

• Banda passante potencialmente enorme

• Perda de transmissão muito baixa

• Imunidade a interferências e ao ruído

• Isolação elétrica

• Pequeno tamanho e peso

• Segurança da informação e do sistema

• Custos potencialmente baixos

• Alta resistência a agentes químicos e variações de temperatura

Meio Físico de Fibra

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Desvantagens

• Fragilidade das fibras ópticas sem encapsulamentos

• Dificuldade de conexão das fibras ópticas

• Acopladores tipo T com perdas muito altas

• Impossibilidade de alimentação remota de repetidores

• Falta de padronização dos componentes ópticos

Meio Físico de Fibra

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Meio Físico de Fibra

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Meio Físico de Fibra

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Meio Físico de Fibra

• Os cabos de fibra ótica são divididos em dois tipos, conforme o modo de transmissão em seu interior

– multimodo (62,5 / 125 mm)

– monomodo (9 / 125 mm)

• O uso de fibras óticas exige painéis distribuidores especiais, colocados nos Armários de Telecomunicações e Salas de Equipamentos

• Cuidados especiais são exigidos para a instalação de fibras óticas

– O principal deles é: pessoal capacitado e experiente

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Meio Físico de Fibra

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