Seção: Tutoriais Infraestrutura

 

Redes OPGW/OPPC: Fibra Óptica

 

A fibra óptica é um pedaço de fio, feito de material dielétrico, como a sílica e outros tipos de plásticos que são isolantes térmicos, transparentes e flexíveis. Durante seu funcionamento, há uma reflexão interna que aprisiona a luz incidente em uma das extremidades, quando esta passa de um meio com índice de refração maior (núcleo da fibra), para outro de refração menor (casca da fibra). Então, quando a luz incide no núcleo da fibra, ela sofre múltiplas reflexões na interface entre o núcleo e a casca, podendo assim ser transmitidas por longas distâncias. (COURROL, & PRETO, 2011, p. 113). A figura 6 demostra um cabo de fibra óptica.

 

Figura 6: Características da Fibra Óptica

Fonte: PORTAL GEOCITIES, 1999

 

Tipos de Fibras

 

A classificação das fibras ópticas se dá pelas características quanto à transmissão e pela capacidade de operação, de acordo com cada conexão utilizada para interligação com equipamentos multiplexadores. Dentre as características da fibra óptica, destaca-se o material que é feito (sílica-sílica, sílica-plástico, plástico-plástico), as frequências em que podem ser utilizadas (região do espectro de atuação) e por último a sensibilidade à polarização (sessão circular e elíptica). (COURROL & PRETO, 2011, p.114).

 

Os principais tipos de fibras são:

  • Fibra de índice degrau (Step Index);
  • Fibra de índice gradual (Gradual Index);
  • Fibra monomodo.

 

Figura 7: Tipos de fibras

Fonte: ÓPTICA GEOMÉTRICA, 2011

 

De acordo com a figura 7, verifica-se que umas das vantagens da fibra óptica é a baixa atenuação, se comparada com outros condutores.

 

Figura 8: Característica da Fibra Óptica Monomodo

Fonte: ÓPTICA GEOMÉTRICA, 2011

 

A figura 8 destaca a fibra óptica monomodo, composta de núcleo, casca e revestimento primário.

 

Equipamentos

 

Nesta sessão serão apresentados diferentes tipos de equipamentos utilizados no projeto de monitoramento.

 

WDM

 

Conhecido como Wavelenght Division Multiplexing (WDM) se trata de uma tecnologia que permite a transmissão de vários sinais ao mesmo tempo, separadas pelo comprimento de ondas, utilizando fibra óptica. O que diferencia o WDM de suas variações (DWDM e CWDM) é o espaçamento entre os comprimentos de onda que são transmitidos juntos (PADTEC, 2011, p. 2-1.).

 

Na figura 9, é demostrado o sistema WDM, composto por transponders, multiplexador e demultiplexador.

 

Figura 9: Configuração sistema WDM

Fonte: PORTAL COMMONS, 2000

 

CWDM

 

O Coarse Wavelength Division Multiplexing (CWDM) é uma variação do WDM, tem como característica a baixa densidade na utilização dos comprimentos de onda. De acordo com o International Telecommunication Union (ITU) é recomendado para esta técnica à utilização de até 18 canais entre os comprimentos de onda de 1270nm até 1610nm, de forma que haja pelo menos o espaçamento de 20nm entre os comprimentos de onda centrais (PADTEC, 2011, p. 2-1).

 

Dentre as vantagens do sistema CWDM, pode-se destacar:

  • Menor custo e pode ser empregado em redes metropolitanas;
  • Canais espaçados de 20nm;
  • Componentes ópticos e eletrônicos de baixo de custo;
  • Não exige controle do comprimento de onda;
  • Banda óptica de 1310nm até 1610nm;
  • Elevada qualidade de serviço.

 

Figura 10: Topologia do sistema CWDM

Fonte: NASCIMENTO, 2014

 

A figura 10 enfatiza a topologia CWDM, utilizada para a monitoração da linha e ao mesmo tempo permitir a comunicação entre subestações do sistema CWDM.

 

DWDM

 

Dentro do sistema DWDM encontra-se a aplicação de três topologias de rede, ponto a ponto, barramento, redes em anel. A topologia ponto a ponto possui duas estações finais em que todos os canais ópticos são terminados e estações intermediárias que acessam alguns canais ópticos. Entre as estações intermediárias pode haver estações repetidoras destinadas à amplificação do sinal óptico multiplexado sem precisar acessar nenhum canal óptico. (PADTEC, 2011, p. 2-1).

 

Aa figura 11 mostra o MUX (multiplexadores), que são divisores bidirecionais que servem como combinadores no sentido oposto.  (FRENZEL, 2013, p. 224).

 

Figura 11: Configuração do Sistema DWDM

Fonte: PORTAL TELECO, 2016

 

A figura 12 mostra uma topologia em barramento, que possui duas estações finais em que todos os canais ópticos são terminados. Entre as estações intermediárias pode haver estações repetidoras com amplificadores ópticos de linha gerenciados.

 

A ONT (Optical Networking Terminal) é um dispositivo de bidirecional, pode transmitir e receber o sinal, ou seja, permite transmitir dados de volta para OLT, utilizando um laser separado de 1310 nm na mesma fibra. (FRENZEL, 2013, p. 225).

 

A OLT (Optical Line Terminal) refere-se a um terminal de linha óptica que desenvolve um sinal em 1940 nm de transmissão para os terminais remotos, chegando a transmitir para até 64 destinos até cerca de 20km, sendo que cada vez que o sinal é dividido sua potência é diminuída pela razão de divisão. (FRENZEL, 2013, p. 224).

 

Figura 12: Topologia em barramento

Fonte: PORTAL TELECO, 2016

 

Na figura 13, nota-se que na topologia em anel, há um conjunto de estações em este que se comunica por duas rotas alternativas, algumas estações em anel podem terminar todos os canais ópticos.

 

Figura 13: Topologia em anel

Fonte: PORTAL TELECO, 2016

 

Multiplexador Óptico

 

O multiplexador óptico trata-se de um dispositivo que agrupa em uma única fibra com os sinais da mesma, apresentando diferentes comprimentos de onda que chegam de um transponder.. (NASCIMENTO, 2014).

 

Transponder

 

O transponder (fig. 14) é composto por uma placa de controle acoplada em duas placas de fonte de alimentação e uma placa de supervisão e 16 transceivers SFP (módulo de alta performance que se conecta a um slot de transponder ou roteador, permite aumentar a velocidade de transmissão ao diminuir o número de equipamentos envolvidos no enlace). Sua função é converter os sinais ópticos de entrada em sinais CWDM na saída, através dos transceivers plugáveis, com os seguintes comprimentos de onda 1310, 1330, 1350, 1370, 1390, 1410, 1430, 1450, 1470, 1490, 1510, 1530, 1550, 1570, 1590 e 1610 nm.

 

Os sinais de entrada chegam ao transponder através de cordões ópticos proveniente de equipamentos de transmissão. (NASCIMENTO, 2014).

 

Figura 14: Transponder

Fonte: NASCIMENTO, 2014

 

Cabos Ópticos

 

Os cabos ópticos são estruturas usadas para encapsular e proteger a fibra óptica, facilitando o manuseio. A proteção da fibra é essencial, por se trata de um material muito sensível, sendo isto necessário às adversidades mecânicas e ambientais. Outra função essencial dos cabos ópticos é fazer com que a fibra não tenha nenhuma curvatura que venha comprometer sua integridade. (SILVA, 2010, p. 60).

 

OPGW

 

Optical Ground Wire (OPGW) se trata de um cabo para-raios com fibra óptica, utilizado para transmissão, tem a finalidade de blindar os condutores de fase contra descargas elétricas. (SILVA, 2010, p.65).

 

De acordo com a tabela 2, pode ser analisado as características do cabo OPGW, quanto quantidade de fibras, rigidez, resistência elétrica, capacidade térmica, etc.

 

Tabela 2: Características cabo OPGW

CARACTERÍSTICAS

UND

DIÂMETRO

Diâmetro externo

mm

13,8

14,5

15,4

17,8

Número de fibras ópticas

 

2 a 24

2 a 24

2 a 36

2 a 24

Peso do cabo

kg/km

560

627

673

720

Rigidez @ 0,3% de alongamento

106 Kgf

1,08

1,22

1,54

1,39

Diâmetro mínimo de curvatura
durante a instalação

mm

1.600

1.600

1.600

1.600

Diâmetro mínimo de curvatura
permanente

mm

1 000

1.000

1.000

1.00

Tensão de ruptura nominal

kgf

8.000

9.100

9.730

9 000

Coeficiente de expansão térmica

10-6°C

14,6

14,5

14,66

17,47

Resistência elétrica @ 20°c

Ohm/km

0,50

0,47

0,43

0,23

Capacidade térmica (i2t)

kA2.s

60

73

87

216

Performance da fibra óptica

ITU-T G651, G652 ou G653

Fonte: ELABORADO PELOS AUTORES, 2016

 

OPPC

 

O OPPC (Optical Phase conductor) é projetado para atender as características mecânicas e elétricas dos condutores energizados, possuem suas fibras ópticas protegidas por tubo de aço inoxidável, localizado na parte central do cabo, conforme figura 15. Por se tratar de um condutor energizado o OPPC exige emendas e isoladores especiais, as fibras ópticas são integradas ao condutor de fase, portanto, têm que ser separadas por terminações especiais em ambas as extremidades. (NASCIMENTO, 2014).

 

Figura 15: Cabo OPPC

Fonte: NASCIMENTO, 2014

 

Isolador

 

Os isoladores poliméricos são constituídos por um bastão de fibra de vidro e resina epóxi, fixado nas ferragens de conexão em seguida é aplicado o revestimento isolante de borracha de silicone. O principal objetivo é evitar a passagem de corrente elétrica do condutor à estrutura. (COSER, 2009).

 

Figura 16: Sistema de Monitoramento

Fonte: NERI & COSTA, 2005

 

Conforme a figura 16 os isoladores poliméricos são constituídos por três elementos, núcleo de fibra de vidro, borracha e ferragens. (NERI & COSTA, 2005).