Seção: Tutoriais

Transmissor Óptico / Receptor Óptico

Um equipamento ativo da rede envia uma mensagem codificada através de um pulso elétrico até um circuito transmissor óptico que converte esse sinal elétrico em pulso luminoso. Este pulso percorre a fibra até chegar ao destino, onde um equipamento receptor óptico capta o sinal luminoso e o converte novamente em pulso elétrico, de forma que a informação enviada possa ser recuperada e interpretada.

Normalmente, um projeto de redes ópticas utiliza equipamentos conhecidos como “transceivers”, que combinam as funções de transmissor e receptor óptico em um único dispositivo.

As fontes de luz mais utilizadas na transmissão óptica são o LED (Light Emitting Diode, ou Diodo Emissor de Luz), e o LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation), que operam em faixas de frequência conhecidas como bandas O, E, S, C, L, ou U.

Figura 7: Transmissão e recepção por fibra óptica

O Transmissor codifica o sinal em zeros e uns ligando e desligando uma fonte de luz laser/led em alta frequência para gerar pulsos de luz em um determinado comprimento de onda.

A luz viaja dentro da fibra até o destino onde será decodificada por um detector óptico.

Curva de Atenuação Total e Janelas Ópticas

Existem faixas conhecidas como “janelas ópticas” que apresentam menor atenuação para determinados comprimentos de onda, sendo, portanto, bastante utilizadas.

Os principais fatores que afetam a atenuação nas fibras ópticas são:

• comprimento da fibra
• comprimento de onda

A atenuação na fibra é compensada principalmente por meio do uso de amplificadores ópticos.

Figura 8: Curva de perdas por atenuação

A figura mostra a perda em decibéis por quilômetro (dB/km) por comprimento de onda do espalhamento de Rayleigh, absorção intrínseca e atenuação total (todas as causas).

Regiões com atenuação reduzida em fibras ópticas comerciais:

• 850 nm sobre fibra multimodo
• 1310 nm sobre fibra monomodo
• Banda-C: 1550 nm sobre fibra monomodo
• Banda-L: 1625 nm sobre fibra monomodo

Tabela 1: Janelas e bandas de transmissão

Fibra Óptica (Monomodo/Multimodo)

A estrutura simplificada de uma fibra óptica é apresentada a seguir:

Figura 9: Design da fibra

Fibra Monomodo

Na comunicação por fibra óptica, uma fibra monomodo (SMF – Single Mode Fiber) é projetada para transportar luz diretamente através da fibra em modo transversal.

Figura 10: Transmissão da luz na fibra monomodo

As principais características da Fibra Monomodo são:

• Capacidade e velocidade: oferece largura de banda suficiente para suportar as evoluções de capacidade e tráfego na rede, tornando possível fazer upgrade de 100 Gbps para Tbps através do uso da tecnologia CWDM ou DWDM, ou seja, oferece:
• Alta capacidade
• Longa distância
• Banda Larga
• Melhor escalabilidade

As principais aplicações das Fibras Ópticas Monomodo são:

• Transmissão de dados, voz e imagem a longa distância
• Transmissão de altas taxas de bits
• Uso em sistemas DWDM – Dense Wavelength Division Multiplexing

Fibra Multimodo

A fibra óptica multimodo (MMF – Multimode Fiber) possui um núcleo de grande diâmetro que permite que vários modos de luz se propaguem através de reflexões sucessivas nas paredes da fibra.

Figura 11: Transmissão na Fibra Multimodo

A velocidade de transmissão típica e os limites de distância são:

• 100 Mbit/s - até 2 km (100BASE-FX)
• 1 Gbit/s até 1000m
• 10 Gbit/s até 550 m

As principais aplicações das Fibras Ópticas Multimodo são:

• Aplicações de curta distância, que exigem baixo custo
• Distribuição de TV de alta definição para assinantes
• Distribuição de Internet com taxas de 300 Mb/s

Diferenças entre as fibras SFM e MMF

As principais diferenças entre esses tipos de fibra são apresentadas a seguir.

Fonte Óptica

Tanto os lasers quanto os LEDs são usados como fontes de luz. As fontes de luz laser são significativamente mais caras do que as fontes de luz LED, no entanto, elas produzem uma luz que pode ser controlada com precisão e que tem uma alta potência.

• A fonte de luz LED é usada com fibra Multimodo.
• A fonte laser é usada em geral com fibra Monomodo.

Figura 12: Fontes de luz

Diâmetro do Núcleo

A figura a seguir apresenta os diâmetros típicos desses tipos de fibra:

Figura 13: diâmetro do núcleo

Largura de Banda

Como a fibra Multimodo tem um núcleo maior do que a fibra Monomodo, ela suporta mais de um modo de propagação.

A dispersão modal da fibra Monomodo é menor do que a fibra multimodo, portanto as fibras Monomodo podem ter uma largura de banda maior do que as fibras multimodo.

Figura 14: Dispersão modal na MMF

Cor da Capa Externa

O padrão TIA-598C recomenda, para aplicações não militares, o uso de capa amarela para fibra Monomodo e laranja para fibra Multimodo.

Alguns fornecedores usam a cor violeta para distinguir a fibra de comunicação OM4 de alto desempenho.

Figura 15: Tipos de fibra