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Sistemas Ópticos IIntrodução e Conceitos

(ILPT01)

Marketing – TreinamentoTreinamento Interno

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Versão 2 – julho de 2011

Capítulo 1 - 1


Histórico das telecomunicações

Cálculo de potências ópticas em escala Logaritimica e conceitos de óptica;

Fibras ópticas e componentes ópticos;

Multiplexação por comprimento de Onda – Sistemas WDM;

Descrição dos principais produtos que compõem a Plataforma LightPad i1600G;

Diagramas sistêmicos, simbologia utilizada e descrição dos códigos de produtos Padtec.

Conteúdo – Sistemas Ópticos I


Histórico das telecomunicações

Sistemas Ópticos I


Telecomunicações - definição

Comunicação:

Do Latim: Communicatio•Processo social de troca de informações•Refere-se a necessidade humana de contato direto e entendimento mútuo

Telecomunicações:

Tele = distância•Termo criado em 1904 por Edouard Estaunié, um engenheiro francês que também

era escritor de romances. Na visão de Edouard, telecomunicação seria a troca de informações por meio de sinais elétricos.

Definição atual segundo ITU (International Telecommunication Union)•Qualquer transmissão, emissão ou recepção de sinais, escritas, imagens e sons,

ou informações de qualquer natureza por meio visual ou através de cabos, radio freqüência, ou outros sistemas eletromagnéticos.


História

Sinais de Fumaça

•Homem pré-histórico

•10.000 a.C. – 5.000 a.C.

•Talvez a primeira forma de comunicação à distância

•Utilizava o ar como meio de propagação

•Limitações:•Vento?•Chuva?


História

Escudos Polidos

• Gregos• 405 a.C.• Trocas de informações

através de reflexão de luz solar

• Romanos• Tibérius 42 a.C. – 37 d.C.

• Comandava as tropas à distância

HeliographHeliograph


História

Telégrafo Óptico

• Inventado pelo engenheiro francês Claude Chappe em 1792

• Durante a revolução francesa havia a necessidade de um sistema de telecomunicação “eficiente”

• Estações repetidoras a cada 10 ou 15 km

• Considerada a primeira rede de telecomunicações na Europa (centenas de quilômetros)

Torre de um Telégrafo óptico localizada em Nalbach,

Alemanha

Claude Chappe

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/94/OptischerTelegraf.jpg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/61/Claude_Chappe.jpg


História

Códigos• Símbolos representando letras: lentidão na construção

de sentenças• Posteriormente passa-se a associar símbolos a

mensagens pré-definidas


História

Vamos imaginar 3 torres com o mecanismo de Chappe:•A primeira torre faz um sinal•A segunda torre copia o sinal•A primeira torre ao ver que o sinal copiado faz o

próximo, enquanto a terceira torre copia a segunda•A estação anterior somente muda o sinal quando

percebe que o sinal anterior foi copiado•O que pode atrapalhar a essa comunicação?

•Neblina?•Chuva?•Fumaça?


História

•O que pode comprometer o desempenho dessa comunicação?

•Habilidade do operador ao manusear a mecânica das pás do telégrafo óptico?

•Habilidade do operador ao interpretar um sinal passado pela estação anterior?

•Outros fatores humanos?•Alguns séculos depois e ainda hoje podemos fazer

analogias entre esse sistema e os sistemas ópticos modernos. Veremos mais adiante.


História

•Outras tecnologias de telecomunicações foram surgindo ao longo do tempo depois do telégrafo ópticos:

•Meios de transmissão:•Cabos metálicos•Ar

Telefone

Telégrafo

Cabo Coaxial

Par trançado

Rádio transmissão

Satélites Artificiais


Histórico das telecomunicações;





Diagramas sistêmicos; simbologia utilizada e descrição dos códigos de produtos Padtec.



Ferramentas de matemática

• Relações Logarítimicas

• Quando trabalhamos com sistemas ópticos utilizamos a representação de potência óptica em escala logaritimica.

• Vamos rever algumas propriedades de logarítimos.• Regras:1. Se x = loga(b) b = ax ; onde a≠0

2. Logx (a.b) = logx(a) + logx(b); onde x≠0

3. Logb(ab) = b.logb(a); onde b≠0

4. Logb(b) = 1; onde b≠0

5. Logb(1) = 0; onde b≠0


Ferramentas de matemática- Vamos praticar um pouco...

• Prática:

Calcule:1. Log2(8) = ? Utilize as regras (2) e (4) – acompanhe a solução com o instrutor:

Log2(8) = Log2(2x2x2) = Log2(2) + Log2(2) + Log2(2) = 1 + 1 + 1 = 3

2. Log10(2000) = ? Utilize as regras (2) e (4) e também o valor aproximado de Log10(2) = 0,30 – acompanhe a solução com o instrutor:

Log10(2x1000) = Log10(2) + Log10(1000) = 0,30 + Log10(10x10x10) = 0,30 + Log10(10) + Log10(10) + Log10(10) = 0,30 + 1 + 1 +1 = 3,30

Agora façam vocês! 3 minutos para resolverem as questões.3. Log2(32) = ? Utilize a regra (3) e (4); Resposta: 5.

4. Log2(128) + Log10(300) = ? Utilize as regras (2), (3) e (4) e também o seguinte valor aproximado Log10(3) = 0,48. Resposta: 9,48.


Ferramentas de matemática- Vamos praticar um pouco...

• Prática: realize esta atividade individualmente sem o auxílio do seu colega!

Calcule:5. 30 = 10*Log10(a) = calcule o valor de “a”. Utilize a regra (1) – acompanhe a

solução com o instrutor: a = 10(30/10) = 10(3) = 1000

6. 20 = 10*Log10(a) = calcule o valor de “a”. Você tem 2 minutos para fazer esta questão. Resposta: 100.


dBm

• Quando trabalhamos com sistemas ópticos, utilizamos valores de potência em escala Logaritimica, pois facilitam a leitura e os cálculos de potência.

• Quando você estiver realizando uma medida de potência óptica em campo, por exemplo, você estará realizando as leituras dos valores de potências ópticas, medidas em cada situação, em escala Logaritimica (dBm).

• Por isso, é muito importante que você compreenda e tenha o domínio das escalas e unidades de medidas que são utilizadas no dia a dia de trabalho com sistemas ópticos de telecomunicações! Vamos aprender!

• Veja esta definição:• Relação: Escala Logarítimica para potências em mW. Onde 1 mW = 1x10-3 W.

• PdBm = 10.log10(P1 /1 mW); onde P1 está em mW.


dBm

P1 (mW) PdBm

1 0 dBm

1,259 1 dBm

2 3 dBm

10 10 dBm

100= 102 20 dBm

1000= 103 30 dBm

P1 (mW) PdBm

1 0 dBm

1/1,259= 0,794 - 1 dBm

1/2= 0,5 - 3 dBm

1/10= 0,1= 10-1 - 10 dBm

1/100= 10-2 - 20 dBm

1/1000= 10-3 - 30 dBm

• PdBm = 10.log10(P1 /1 mW); onde P1 está em mW.

Tabela 1. Tabela 2.

Veja!Obtemos valoresNegativos dePotência.


dBm

Agora... observe com atenção !!!!

-10 -8 -5 -1 +1 +3 +5

0 dBm

Escala Logarítimica (dBm).


dBm e dB

Responda quando o instrutor perguntar:1. 0 dBm é maior que -5 dBm sim ou não?2. -3 dBm é maior que -2 dBm sim ou não? 3. -25 dBm é menor que -23 dBm sim ou não?4. -40 dBm é maior que -44 dBm sim ou não? 5. -25 dBm é menor que -18 dBm sim ou não?

• Agora vamos realizar as seguintes conversões: P1mW / P2mW 10.log10(P1 / P2); onde P1 e P2 estão em mW.

• = 10.log10(P1 ) - 10.log10(P2 ) = valor sem nenhuma unidade de medida (adimensional) = dB

• Veja uma aplicação:• 150 mW / 250 mW = ? dB 10.log10(150 mW) - 10.log10(250 mW ) = -2,22 dB (valor

adimensional)


Ganho - conceito

Estamos prontos para falar sobre um conceito novo... Ganho Veja a figura 1.

Dispositivoou

equipamento

Entrada do Sinal óptico

IN OUT Saída do Sinal óptico

Ganho =Potência do sinal na ENTRADA do

dispositivoPotência do sinal na SAÍDA

do dispositivo

Figura 1.


Ganho - conceito

Como Ganho é a diferença de potências em escala Logaritimica (dBm) OU a divisão de potências em escala Linear (mW),

O resultado desta operação, o Ganho, é um valor ADIMENSIONAL = em

escala Logaritimica = dB.


dB

• Ganho e Atenuação em dBG = P1/ P2 (Linear)GdB= 10 log10 (P1/P2)

(P1/P2)Linear GdB

1 0 dB

1,259 1 dB

2 3 dB

10 10 dB

100= 102 20 dB

1000= 103 30 dB

GdB/10ou (P1/P2)= 10

(P1/P2)Linear AdB

1 0 dB

1/1,259= 0,794 - 1 dB

1/2= 0,5 - 3 dB

1/10= 0,1= 10-1 - 10 dB

1/100= 10-2 - 20 dB

1/1000= 10-3 - 30 dB


Onda Eletromagnética

O que é a luz?Modelos:

Onda eletromagnética

B

E

B = Campo magnéticoE = Campo elétrico

Direção de propagação

da onda

Partícula

Fótons

Pequenos pacotes de energia


Conceitos de Onda

Onda Transversal

T

A

Vale

Pico

T = Período (tempo)A = Amplitude

Freqüência?Unidade: Hz (Hertz)ciclos por segundo



A luz no vácuo tem velocidade de propagação muito próxima à c = 300.000 km/s ou 3x108 m/s

λ

A

Vale

Pico

λ = comprimento de onda (m)

Em óptica, o comprimento de onda é da ordem de nanometros (nm)



Utilizando a fórmula abaixo, vamos realizar alguns exercícios:

1 – Qual é o comprimento de uma onda (λ) que se propaga no vácuo com freqüência de 107,9 MHz? Resposta: λ = (3x108 m/s) / (107,9 x106 Hz) = 2,78 m2 – Qual é o comprimento de uma onda (λ) que se propaga no vácuo com freqüência de 190 THz? Resposta: λ = (3x108 m/s) / (190 x1012 Hz) = 1578,95 nm3 – Qual é a freqüência (f) o de uma onda que se propaga no vácuo e tem comprimento de onda de 850 nm? Resposta: f = (3x108 m/s) / (850 x10-9 m) = 352,94 THz


Índice de Refração da Luz

A luz se propaga mais rapidamente no vácuo, nesse caso, sua velocidade de propagação é de aproximadamente 300.000 km/s. Em outros meios, a velocidade da luz será sempre menor. A partir de uma relação entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz em outros meios podemos calcular o índice de refração desses outros meios.

Para exemplificar, vamos calcular o índice de refração da água. Sabe-se que a velocidade de propagação da luz na água é de 230.000 km/s. Qual o índice de refração da água?

náqua = 300.000 km/s

230.000 km/s

náqua = 1,3

Lembre-se que o índice de refração é adimensional!


Índice de Refração da Luz

n1 . sen θ1 = n2 . sen θ2

Além de sofrer variação de velocidade de propagação ao passar de um meio para outro, a luz também pode sofrer desvios, desde que o raio luminoso incida no outro meio com uma certa angulação. Uma vez que se conhece os índices de refração dos dois meios, é possível calcular esse desvio a partir da Lei de Snell:

nar . sen θ1 = náqua . sen θ2

No caso da figura ao lado:

Vamos supor que o ângulo de incidência seja 45º , qual será o ângulo aproximado do raio refratado?

1 . sen 45º = 1,3 . sen θ2

0,7 = 1,3 . sen θ2

sen θ2 = 0,54

θ2 = 34º


Conceitos – reflexão total da Luz

Princípio de Funcionamento

• Reflexão interna total• Princípio demonstrado por Daniel

Colladon e Jacques Babinet em Paris na década de 1840

• Confinamento da luz• Índices de refração (n) diferentes• Materiais diferentes:

náqua ≈ 1,3

nar ≈ 1,0Light pipe, experimento de Colladon

n1 . sen θ1 = n2 . sen θ2 90º

sen θ1 = n2 / n1

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ec/DanielColladon's_Lightfountain_or_Lightpipe,LaNature(magazine),1884.JPG


Fibra Óptica - velocidade de propagação no meio

Como calcular a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas em outros meios?

Vp: velocidade de propagação da onda em algum meio

c: velocidade de propagação da onda no vácuon: índice de refração do meio

nfibra≈1,5nar≈1

Considerando os índices de refração dos meio abaixo, vamos calcular a velocidade de propagação da luz primeiro no ar, depois na fibra óptica.


Vp: velocidade de propagação da onda em algum meio

c: velocidade de propagação da onda no vácuon: índice de refração do meio

200.000 Km/s

nfibra≈1,5 nar≈1

300.000 Km/s

A transmissão na fibra óptica é mais “rápida”?

Fibra Óptica - velocidade de propagação no meio


A atenuação na fibra é muito mais baixa que outros meios de transmissão, conseqüentemente é um meio de maior capacidade sistêmica. É possível transmitir a altas taxas por grandes distâncias.

Dados

Dados

Fibra Óptica - capacidade


Fibra Óptica

Fibra óptica: meio confinado que utiliza a energia em forma de luz para realizar a transmissão de informações;

Permite a transmissão de altas taxas de bit/s; De forma geral, a fibra é contruída basicamente de uma

“capa” de Silica (“SiO2”) ou plástico, envolvendo o núcleo feito a partir da Silica dopada com óxidos metálicos (exemplos: dióxido de germânio, tetra cloreto de germânio, pentoxido de fósforo e etc), para obter um índice de refração do núcleo da fibra, fibra ligeiramente superior ao índice de refração da capa;

Como conseguimos confinar a luz em uma fibra óptica?


Fibra Óptica

Estrutura

• Três partes básicas:• Núcleo: nN≈1,5

• Casca: nc< nN

• Capa: proteção mecânica

Núcleo

Casca

Capa (plástico)Visão espacial

Seção transversal

125µm (casca)

8-10µm (núcleo)


Fibra Óptica

Raio guiado

Raio de fuga

IR do núcleo n1

IR da casca n2

f

Raio não-guiadoNúcleo

Casca

Capa

n2 < n1

• Modos guiados– Raios “aprisionados” que satisfazem a condição de interferência construtiva

• Fibra Multimodo: vários modos são suportados– Dispersão intermodal limita sua aplicação em comunicações

• Fibra Monomodo (Single-Mode Fiber – SMF): somente um modo guiado é suportado


Fibra Óptica

Monomodo – núcleo de 10 μm

Núcleo

Casca

Capa

Seção Transversal (sem escala)

Multimodo - núcleo de 50 μm


Nomenclatura de conectores

Os conectores ópticos recebem sempre uma nomenclatura composta, por exemplo:

SC - APC

A primeira parte do nome do conector diz respeito à sua classificação em relação ao formato do conector

A segunda parte do nome do conector diz respeito à sua classificação em relação ao contato entre as fibras e polimento do conector


Formato de conectores

Em relação ao formato, existem diversos tipos de conectores.

Conector ST• Mais utilizado para fibras

multimodo• Conector mais antigo

Conector FC• Conector de rosquear• Mais utilizado em instrumentais

OSA, Osciloscópio, etc...



Mais exemplos de conectores:

Conector LC• De fácil encaixe• Tamanho reduzido• Vem substituindo os SCs

Conector SC• Largamente utilizado• De fácil encaixe• Um pouco grande




Conector MTRJ• Fibras multimodo• Um par de fibra no mesmo conector

Conector MU

Conector DIN

Conector E2000MTPMPO




Conector LX.5• Cerâmica especial• Proteção integrada ao ferrolho• Na Padtec utilizado em amplificadores de muito alta potência (30 dBm)

Passante ou Sleeve para LX.5


Partes de conectores

TampaMaterial plástico ou emborrachado

Apenas proteção mecânica

FerrolhoMaterial cerâmico

CorpoMateriais plásticos e/ou metálicos


Contato - Polimento

Como duas pontas de fibra são unidas em um conector?

Núcleo

Contato em ângulo reto

Contato angulado


Cor dos conectores

Em geral os fabricantes adotam cores específicas para cada tipo de polimento

Máquina para polimento do

conector óptico

Verde: APC monomodoAzul: PC

monomodo

Bege: multimodo

Obs.: Pode haver variação na cor dos

conectores em relação ao tipo


Perda de conectores

Ao realizar a junção de cabos de fibras ópticas através de seus conectores, é inevitável a perda de uma pequena parte da potência óptica:

Conector 1 Conector 2

Raio de luz

Raio de luz Refletido (4%)

Raio de luz

Raio de luz Refletido (4%)

APC

PC


Perda de conectores

Se forem conectorizados um conector APC com outro PC, a perda é bem maior. Cerca de 50% da potência óptica é perdida devido ao espaço entre os núcleos das fibras.

Conector 1 Conector 2

3 dB de perda aproximadamente!

PC APC


Limpeza de conectores

A limpeza do conector deve sempre anteceder a inserção do mesmo no equipamento! A tampa protege o conector óptico apenas em relação à choques mecânicos. Podem existir impurezas depositadas na ponta da fibra que, além de atenuar a luz, pode sujar o conector interno do equipamento.

A fita de limpeza possui uma química especial que atrai qualquer impureza, limpando e desobstruindo o núcleo da fibra. A fita deve ser passada seguindo a orientação do plano de cada tipo de conector.


Limpeza de conectores

Se os conectores ópticos não forem adequadamente limpos, a sujeita que fica entre os núcleos das fibras unidas irá atenuar a luz, prejudicando a transmissão.

Além disso, se a potência que incide na sujeira for relativamente alta, as moléculas da sujeira irão absorver energia e esquentar, causando o derretimento das moléculas de sílica ao redor. Essa modificação na estrutura molecular irá causar uma mancha permanente no conector, impossibilitando seu uso.


Atividade prática

O instrutor irá passar entre os alunos, alguns cordões de fibra óptica, monomodo e multimodo, com tipos de conectores diferentes.

Façam:

1 – Identifiquem os cordões monomodo dos cordões multimodo;

2 – Identifiquem os tipos de conectores ópticos;

3 – Pratique a limpeza dos conectores ópticos.

4 - Responda:

O que aconteceria se realizássemos o acoplamento de um sinal óptico transmitido de uma fibra multimodo para uma fibra monomodo?


Sistemas Ópticos - conceito

O que é necessário para se realizar uma transmissão por meio da fibra óptica?

Tx Rx

Equipamento Transmissor

Equipamento Receptor

LASER

LASER bit 0

bit 1Foto-

detector

bit 0

bit 1

Foto-detector

Assim como acontecia com o telégrafo óptico, existem fatores que “atrapalham“ a propagação dos pulsos de luz na fibra:

• Atenuação• Dispersão• Efeitos não lineares

A quantidade de bits que saem do transmissor em um determinado período de tempo é chamada de taxa de transmissão. Essa taxa depende do Laser e da eletrônica do transmissor

O receptor equivale ao olho do operador do

telégrafo óptico. É o receptor que

terá que avaliar se a informação

recebida é um bit é 0 ou um bit 1

Tx Rx

Transponder


• Histórico das telecomunicações

• Algumas definições e conceitos de óptica

• Introdução à Sistemas WDM

• Descrição dos produtos da Plataforma LightPad i1600G

• Conectores ópticos e cuidados

• Diagramas sistêmicos e simbologia



Conceito de Multiplexação de comprimentos de onda

Queremos realizar a ligação entre os dois Switches, utilizando como meio físico um par de fibras ópticas (Tx e Rx) entre as estações A e B.

A BTx

TxRx

Rx

Imagine agora que queremos realizar a ligação entre um outro par de switches, entre as estações A e B...

A BTx

TxRx

Rx

1 par de fibras

ópticas

+ 1 par de fibras

ópticas



Agora imagine a situação em que temos vários tipos de equipamentos que precisam ser interligados, entre as estações A e B.

AB

Tx

TxRx

Rx1 par de fibras

ópticas

?



Solução: multiplexar os diversos serviços em um único sistema de transmissão, utilizando o meio físico existente (1 par de fibras ópticas).

A B

Tx

TxRx

Rx1 par de fibras

ópticas



Como realizar a multiplexação? Para multiplexar precisamos primeiro definir uma frequência de transmissão para cada um dos serviços utilizados e na sequência, utilizar um equipamento que irá “juntar” estas frequências para serem transmitidas pelo meio óptico.

Na recepção faremos todo o processo, mas de forma inversa.

A B

Tx

TxRx

Rx1 par de fibras

ópticas



Primeira etapa: sentido de transmissão do sinal óptico.O sinal óptico que sai do equipamento do cliente (switch) é recebido pelo “Transponder” (Rx). O sinal óptico do equipamento do cliente pode estar em “comprimentos de onda” 850 nm, 1300 nm ou 1550 nm. Na sáida do Transponder, lado “rede”, o sinal óptico sai com uma frequência ou comprimento de onda padronizado pelo ITU-T (International Telecommunications Union).

Comprimentode onda do equipamento Transponder

Comprimentode onda padronizadoInternacionalmente, através de normas técnicas do ITU-T (International Telecommunications Union) .

Switch Ethernet

Tx

RxTx

Rx Tx

Rx

Lado cliente Lado rede

Segunda etapa: sentido de recepção do sinal óptico.O sinal óptico que chega com uma frequência ou comprimento de onda padronizado pelo ITU-T é convertido pelo Transponder para o comprimento de onda 850 nm, 1300 nm ou 1550 nm e entregue ao switch Ethernet.


Como funcionam os processos de multiplexação e demultiplexação ópticos?

Em um prisma, as cores são separadas pois cada uma sofre um desvio diferente. Um prisma consegue separar as cores contidas em um feixe branco de luz (demultiplexação).




Módulo Multiplexador óptico (Mux).O sinal óptico que sai de cada “Transponder” está com um comprimento de onda padronizado pelo ITU-T (International Telecommunications Union). Para cada comprimento de onda teremos a respectiva entrada no módulo Multiplexador óptico. O Multiplexador óptico ou simplesmente “Mux” recebe cada canal (comprimento de onda) em suas respectivas entradas e na saída do módulo teremos todos os canais “juntos” ou melhor, multiplexados.

Transponder

Switch Ethernet

λ

Tx

Rx Tx

Rx

Transponder

Tx

Tx

Rx Tx

Rx

Transponder

Tx

Tx

Rx Tx

Rx

Transponder

Tx

Tx

Rx Tx

Rx

MULTIPLEXADOR

λ1

λ2

λ4

λ3

Tx

λ1 + λ2 + λ3 + λ4

Canal 1

Canal 2

Canal 3

Canal 4



Módulo Demultiplexador óptico (Demux).O Demultiplexador óptico ou simplesmente “Demux” recebe todos os canais (comprimentos de onda) em sua entrada e nas saídas do módulo teremos todos os canais “separados” ou melhor, demultiplexados. Os sinais ópticos (de cada canal) que chegam ao módulo “Demux” estão com os comprimentos de onda padronizados pelo ITU-T (International Telecommunications Union).

Transponder

Switch Ethernet

λ

Tx

Rx Tx

Rx

Transponder

Rx

Tx

Rx Tx

Rx

Transponder

Rx

Tx

Rx Tx

Rx

Transponder

Rx

Tx

Rx Tx

Rx

DEMULTIPLEXADOR

λ1

λ2

λ4

λ3

Rx

λ1 + λ2 + λ3 + λ4

Canal 1

Canal 2

Canal 3

Canal 4



Switch Ethernet

λ

Transponderλ1

Rx

DEMULTIPLEXADOR

Canal 1

Canal 2

Canal 3

Canal 4

MULTIPLEXADOR

Transponderλ2

Transponderλ3

Transponderλ4

Transponderλn

DEMULTIPLEXADOR

MULTIPLEXADOR

Transponderλ1

Transponderλ2

Transponderλ3

Transponderλ4

Transponderλn

Switch Ethernet

Fibra óptica

Fibra óptica

Rx

Rx

Rx



Eletrônica de Alta Velocidade

Alto Custo

Instalação de mais Fibras

“Time to Market” lentoAlto CustoNecessidade de Direito de PassagemSaturação de Dutos

WavelengthDivisionMultiplexing

Utiliza Fibra InstaladaAumento da Capacidade na FibraRápido “Time to Market”Menor Custo ImplantaçãoCompatibilidade com Produtos TDM.



Principais Características xWDM:

• Suporta de forma integrada as tecnologias CWDM e DWDM;

• Através do sistema xWDM são transmitidos múltiplos sinais ópticos sobre o mesmo par de fibras;

• Permite diversas aplicações em redes de longa distância, metropolitanas e de acesso;

• DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing): até 160 canais (80 na banda C e 80 na banda L) com capacidade de até 10 Gbit/s ou 40 Gbit/s por canal;

• CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing): até 16 canais comerciais até 2,5 Gbit/s por canal, de 1270 a 1650 nm, seguindo a grade ITU-T.


Conceitos - Saturação e Sensibilidade

O fotodetector é responsável por converter o sinal óptico recebido para um sinal elétrico novamente. Isso é possível uma vez que o fotodetector é sensível à intensidade de luz. Os fotodetectores podem ser construídos através de várias tecnologias, porém todos eles terão dois parâmetros muito importantes: Saturação e Sensibilidade.

Foto-detector

bit 0

bit 1

Foto-detector

luzcorrente elétrica

A saturação é o limiar de potência óptica máxima que o fotodetector pode receber. Se a potência recebida estiver acima desse limiar, o foto irá ter sua estrutura física danificada permanentemente e não poderá mais interpretar os bits recebidos.

Sensibilidade é o limiar de potência mínima que o fotodetector necessita receber para interpretar corretamente bits zeros e bits uns. Se a potência de recepção estiver abaixo desse limiar, ocorrerá taxa de erro na transmissão

-24 dBm

-5 dBm

faixa de valores de potência óptica

aceitáveis para o fotodetector

Os valores de Saturação e Sensibilidade dependem

diretamente da tecnologia de construção do

fotodetector e também da taxa de transmissão, além

de outros fatores


Conceitos - Perda de inserção

(I)

Sinal óptico na entrada do dispositivo

Valor em potência (dBm)

Dispositivoóptico

(II)

Sinal óptico na saída do dispositivo

Valor em potência (dBm)

A perda de inserção do dispositivo será:

Potência óptica medida em (II) – Potência óptica medida em (I)


Sistemas Ópticos WDM

Vamos fazer algumas contas:

Em um mesmo sistema DWDM podemos colocar 160 pares de transponders. Atualmente temos transponder de até 40 Gb/s, mas vamos fazer essa conta com transponder de 10Gb/s:

Tx

MU

X

Tx

Tx

10 Gb/s

= 160 x 10 Gb/s1600 Gb/s ou 1,6 Tb/s

Uma ligação telefônica: 64 kb/s1600 x 109 ÷ 64 x 103

25.000.000 de ligações simultâneas

Metade da população

Metade da população

DWDM


Fibra Óptica - Importância

Vamos pensar:

• Por que meio de transmissão passa nossa voz ao estabelecermos uma ligação telefônica entre Brasil e Japão?

• Satélite?• Cabos elétricos?• Fibra Óptica ?

• O mesmo vale para dadostrocados via internet

Cabos Ópticos Submarinos


Fibra Óptica - Importância

• E se for uma ligação de celular?

RedeMetropo-

litanaERBSão Paulo

Fibra

ERBRio de Janeiro Fibra

RedeMetropo-

litana

Backbone óptico


Padtec

• E a Padtec no contexto das comunicações ópticas?

• Equipamentos para colocar os sinais ópticos na fibra a fim de que estes de propagem por longas distâncias

• Soluções que atendam as necessidades do mercado

• Planejamento de redes ópticas

http://www.padtec.com.br/









Descrição dos principais produtos que compõem a Plataforma LightPad i1600G => Ver o capítulo separado.




• O que é um diagrama sistêmico?

• Simbologia

• Nomenclatura de produtos Padtec

• Exercícios

Conteúdo


Diagrama Sistêmico

O diagrama sistêmico tem por finalidade representar em forma de diagrama de blocos a rede real de transmissão. O diagrama sistêmico deve conter informações suficientes para indicar como devem ser interligados os módulos e as estações do sistemas. Para isso, cada tipo de componente sistêmico será representado por um bloco de cor e/ou formato únicos que permitam identificar tal componente na rede em todos os pontos onde ele está presente.


SDH 1 T1

MUX

DEMUX

B

P

SCMLT

MUX

DEMUX

OPS

OPS

DEMUX

MUX

B

P

MUX

DEMUX

T1 SDH1

SCMLT

SDH 1 SDH 1Tx

IN2

OUT2Rx

Tx OUT1 C.T1

IN1

C.T1

OUTLINE

IN OUT

INLINE

OUT INOUTDATA

Tx

Rx

INSuperv.

OUTSuperv.

INDATA

IN

OUT

IN1

IN1

IN2

IN2

OUT2

OUT2

OUT1

OUT1

OUT

IN

OUTDATA

OUTSuperv.

Tx

Rx

INDATA

IN

OUT

INLINE

OUTLINE

INSuperv.

OUT

OUT

INLINE

OUTLINE

C.T1

C.T1

IN1

OUT1

Rx

Tx

OUT2

IN2

OUT1 (Via Principal)OUT2 (Via Reserva)

Via Principal

Via Reserva

IN1 (Via Principal)

IN2 (Via Reserva)

Rx

CPCOMUXCPCODEMUX

SCMDCPCO

FAN G8

FAN GR

CPCO

CPCOOPS

MPM 48/48 - 3

SHK

SCMD SCMD

ESTAÇÃO A ESTAÇÃO B


SDH 1

T1

MUX

DEMUX

B

P

SCMLT

MUX

DEMUX

DEMUX

MUX

B

P

MUX

DEMUX

T1

SDH1

SCMLT

SDH 1

SDH 1Tx

IN2

OUT2

OUT1 C.T1

IN1

C.T1

IN OUT

OUT IN

Tx

RxTx

Rx

INOUT

OUT

C.T1

C.T1

IN1

OUT1

OUT2

IN2

SCMD SCMD

DEMUX

MUX

SCMD

MUX

DEMUX

SCMD

L

L

SCMLC

DCM

A

A

ESTAÇÃO B ESTAÇÃO CESTAÇÃO A

DCM

Tx1

Tx2Rx1

Rx2

C

C A

A C

A

A C

B B

Rx

Tx

BB


Diagrama - Exemplo

Legenda Diagrama

Estações

Estações


Diagrama - Exemplo

Módulos sistemicos

Indicação de sub-bastidor

Passagem de cabos ópticos

Fibras entre duas estações


Módulos

Para cada transponder, o diagrama irá informar o canal DWDM utilizado e o slot de inserção no sub-bastidor

Outros modelos de transponders serão identificados com cores diferentes


Módulos


Módulos

Diagrama Sistêmico Equipamentos no bastidor

Seguindo o diagrama sistêmico, é possível realizar a montagem óptica da estação, mesmo que não se conheça aprofundadamente um determinado modelo de placa.

Cabos ópticos


Módulos

Amplificadores


Módulos


Nomenclatura de Produtos

• Para dar nome aos produtos, a Padtec adota o uso de códigos que podem conter letras e números. Exemplo: BOA4C211BDAH

• Cada letra e número tem um significado específico relacionado às características e funcionalidades dos produtos

• Os Manuais Técnicos dos produtos relacionam cada parte

desses códigos ao seus significados

• As placas de mesmo código, ou seja, mesmo modelo, serão diferencias a partir de seus números de série.


EAN

Além da serigrafia com o código do modelo, os módulos possuem uma etiqueta com o EAN (código de barras) e o número de série do produto. Existe um EAN para cada modelo de produto.

EAN Número de série

Modelo: T100DCTZ – 4HT2LEAN: 7898457196581Número de série: 32


Exemplo de Nomenclatura

BOA

Quais seriam as características do seguinte modelo de

amplificador do tipo Booster: BOA4C211BDAH

4C211BDAH


Exercícios

1 – Desenhe um diagrama sistêmico simples de um sistema de transmissão ponto-a-ponto de duas estações que apresente as ligações ópticas entre os seguintes equipamentos:

2 pares de transponders T100DCTZ-4HT2L2 pares de transponders TC100DCT-42PT81 par de MUX MXDC21082E211 par de DEMUX DXDC21082E211 par de amplificadores BOA4C212BDAH1 par de amplificadores POA4C142AHAH1 par de SCME-4CP1 par de SCMD3S1


Exercícios

2 – Quantos canais possui o multiplexador óptico MUX MXDC21082E21?

3 – Qual o canal inicial do DEMUX DXDC21082E21?

4 – Que tipo de transponder é o transponder TC100DCT-42PT8?

5 – O amplificador BOA4C212BDAH possui laser reserva?

6 – Qual a potência máxima de saída de um amplificador POA4C142AHAH?

Obs.: Para responder a essas perguntas consulte o Manual Técnico da Plataforma LightPad. Você pode utilizar a ferramenta “Localizar” do Adobe Reader ou procurar no índice do manual.


Exercícios práticos

7. O instrutor irá solicitar aos alunos que identifiquem rapidamente placas ou módulos da Plataforma LightPad nos bastidores. A seguir os participantes serão solicitados a realizarem algumas medidas ópticas utilizando o Power meter.

8. Identifique rapidamente o Mux determinado pelo instrutor. Meça a potência óptica na entrada do Mux, proveniente de um canal determinado pelo instrutor e na sequência realize a medida na saída do Mux (referente a este mesmo canal). Informe ao instrutor qual é a “perda de inserção” encontrada para o Mux.

9. Realize a mesma atividade do item 8 para um módulo Demux.

10. Meça a quantidade de potência óptica na entrada de um módulo Transponder, interface OTU-2, determinado pelo instrutor. Informe ao instrutor se a potência óptica medida está dentro da faixa de operação do Transponder em questão.

11. Meça a quantidade de potência óptica na entrada IN1 e IN2 do módulo OPS. Informe ao instrutor o valor medido.


Glossário


Glossário - Prefixos

Ordem de Grandeza (decimal)

Ordem de Grandeza (exponencial)

Nome do prefixo

Prefixo

1.000.000.000.000 1012 tera T

1.000.000.000 109 giga G

1.000.000 106 mega M

1.000 103 kilo k (minúsculo)

0,001 10-3 mili m

0,000 001 10-6 micro µ

0,000 000 001 10-9 nano n

0,000 000 000 001 10-12 pico p

Os prefixos podem ser adicionados antes de uma unidade de medida, permitindo que seus valores sejam representados sem a necessidade de notação exponencial.


Glossário – Óptica

Tipo Unidade símbolo exemplo

tempo segundo s 7 ms

comprimento metro m 100 km

comprimento de onda nanometro (em óptica) nm 1532,32 nm

freqüência hertz Hz 193,2 THz

potência óptica (linear) watt W 10 mW

potência óptica (logarítmica) decibel miliwatt dBm 5 dBm

relação (logarítmica) Decibel (adimensional) dB 10 dB

taxa de transmissão de dados bits por segundo b/s 10 Gb/s

Coeficiente Unidade mais comum exemplo

atenuação dB/km 0,23 dB/km

dispersão cromática (ps/nm).km 17 (ps/nm).km

PMD médio ps/raiz(km) 0,5 ps/raiz(km)

apostila1_ilpt01_introdução e conceitos

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