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CABEAMENTO

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CABEAMENTO

LARGURA DE BANDA ou

BANDWIDTHCapacidade de transmissão de um computador ou canal

de comunicações, definida em MHz, para os sinais

analógicos. Para os sinais digitais a definição é em

megabits por segundo (Mbps), variando de acordo com o

padrão de rede utilizado.

A utilização da Largura de banda ou BandWidth

matematicamente pode ser definida como a razão de

números de bits transmitidos durante um específico

período de tempo pelo número total de bits que puderam

ser transmitidos durante tal período, normalmente

expressa em porcentagem.

LARGURA DE BANDA ou

BANDWIDTHToken-ring 4/16 Mbps,

Ethernet 10 Mbps,

FDDI 100 Mbps,

ATM 45/100/155/622 Mbps e 1.2 Gbps,

Fast-Ethernet 100 Mbps e

GigaBit Ethernet a 1000 Mbps.

LARGURA DE BANDA

COMPARTILHADAshared Bandwidth:

Configuração convencional, onde todas as

estações estão “atachadas” a um HUB e

compartilham 10 ou 100 Mbps de “largura

de banda”. Somente uma estação por vez

pode efetuar a transmissão.

LARGURA DE BANDA

COMUTADAswitched Bandwidth:

Configuração suportada por um HUB com

capacidade de efetuar bridging ou switching,

provendo para cada port 10 ou 100 Mbps de

largura de banda. Transmissões separadas

podem ocorrer, filtrando-se inclusive tráfego

baseado em endereço MAC.

O meio de transmissão constitui o canal por onde fluem as informações

(dados, arquivos, programas etc.). Existem basicamente quatro tipos de

meios de transmissão atualmente considerados para ambientes em rede:

O CABO COAXIAL

- Relativa facilidade de instalação, baixo custo e boa

imunidade a ruídos elétricos;

- Pode ser utilizado tanto em redes departamentais, como

em ambientes industriais;

- Dificuldade de remanejamento físico (layout) e baixo nível

de segurança;

- Complexidade de manutenção, quando o número de nós

for grande.

O CABO PAR TRANÇADO

- Custo por metro atraente, instalação simples e eficiente;

- Ótimo gerenciamento de manutenção;

- Velocidades de até 1000Mbps – com padrão GigaBIT

Ethernet;

- Grande flexibilidade de Layout;

- Baixa imunidade a ruídos elétricos, com limitações de

distância (100 m);

- Aplicação em ambientes internos (Redes

Departamentais).

A FIBRA ÓPTICA

- Não conduz eletricidade (dielétrico), totalmente à prova

de campos eletromagnéticos;

- Baixa atenuação, não necessitando de elementos

amplificadores;

- Requer mão-de-obra especializada para conectorização e

instalação;

- Custa o dobro do investimento realizado com as soluções

anteriores;

- Teme ambientes úmidos, exigindo tipos especiais de

Fibra.

O WIRELESS (transmissão sem fios)

- Ideal para instalações onde a cabeação normal passa a

ser um fator crítico;

- A rede fica livre de interferências físicas dentro do espaço

da empresa;

- Delicada relação custo/velocidade de transmissão;

- Tecnologias por LUZ ou RADIO FREQÜÊNCIA.

O Hardware de conexão implementado determina o

PADRÃO de REDE, sendo constituído por interfaces de

Rede e cabeamento de conexão; elementos que estão

relacionados porque as placas de rede realizam o

interfaceamento do micro com o cabeamento,

determinando assim o tipo de cabo a ser utilizado.

Sistemas Operacionais de Rede podem trabalhar com

qualquer padrão de rede existente, desde que sejam

satisfeitas as condições de hardware e software em

relação às placas de rede (drivers).

ETHERNET: Capacidade de transmissão de até 10 Mbps

em implementações 10base-2, 10 base-5, 10 base-T e 10

base FL. Esses termos designam a velocidade(10), o tipo

de sinalização utilizada (BandaBase) e o cabeamento

utilizado.

FAST-ETHERNET: Capacidade de transmissão de até 100

Mbps. As três opções de implementação são 100BASE-

TX, para UTP nível 5 (dois pares) ou STP tipo 1;

100BASE-T4 para UTP nível 5 (quatro pares) e 100BASE-

FX, para fibra óptica multimodo( MM ).

FDDI/FDDI II: Capacidade de 100 Mbps (FDDI) e 200

Mbps (FDDI II) com cabos de fibra óptica ou cobre CDDI.

GIGABIT ETHERNET: Capacidade de transmissão de até

1000 Mbps. Como opções de cabeamento temos o cabo

UTP (cat. 5 e 4 pares), fibra óptica monomodo e

multimodo.

ASYNCRONOUS TRANSFER MODE (ATM): Capacidade

de transmissão em 25/45/100/155/622 Mbps e 1.2 Gbps.

Cabeamento em cabos UTP (cat. 5 em dois pares até 155

Mbps, quatro pares para 622 Mbps e 1.2 Gbps) e Fibras

monomodo (SM) e multimodo (MM).

O Padrão ETHERNET (10 Mbps)

Desenvolvido pela XEROX, DEC e INTEL em meados de 1972 com

uma BANDWIDTH de 1Mbps, sendo posteriormente padronizado a 10

Mbps pelo Institute of Electrical e Electronic Engineers (IEEE) sob

a normatização IEEE 802.3 e inicialmente introduzido na topologia em

Barramento. Utiliza como método de acesso ao meio físico o

protocolo CSMA-CD e sinalização DIGITAL “Manchester-encoded

Digital Baseband”. Os meios físicos possíveis são:

COAXIAL = 10 BASE-2 conector BNC, para um máximo de 30 nós e

185 m por segmento;

COAXIAL = 10 BASE-5 conector AUI, para um máximo de 100 nós e

500m por segmento;

PAR-TRANÇADO = 10 BASE-T conector RJ-45, para um máximo de 100m por

segmento;

FIBRA ÓPTICA = 10 BASE-FL conector SMA / ST, máximo de 2000 m por

segmento.

O Padrão FAST-ETHERNET (100 Mbps)

O padrão FAST-ETHERNET atende ao crescente número

e gênero de aplicações, solicitando cada vez mais

BANDWIDTH ou LARGURA de BANDA. Dentre várias

tecnologias de alta velocidade existentes, esse padrão

preserva os investimentos realizados em LANs 10 BASE-

T. Utiliza o mesmo método de sinalização do ETHERNET

a 10 Mbps (CSMA-CD), com opções em 100 Mbps em

FULL-DUPLEX. Sua largura de Banda pode ser

“compartilhada”/“shared” ou “comutada” ou “switched”.

Como opções de cabeamento temos: 100 BASE - TX = 2 pares UTP (

cat5 ) ou STP/100 BASE-T4 = 4 pares UTP (cat. 3, 4 ou 5). Para

Fibras Ópticas 100 BASE - FX (2 fibras ópticas).

Auto-sensing 10/100 – A opção conhecida como auto-sensing permite

ao port do adaptador de rede, HUB ou SWITCH transmitir em 10

BASE-T ou 100 BASE-T, permitindo a mais rápida condição de

comunicação disponível na outra extremidade. A NIC comunica sua

capacidade de transmissão 10/100 por meio de um trem de pulsos

chamado de Fast Link Pulse (FLP), gerado automaticamente durante o

power-up. Esses pulsos recebidos pelo port do concentrador são

detectados e posteriormente o mesmo enviará novos (FLPs) que

por algoritmos matemáticos efetivará a conexão da NIC/HUB em 100

Mbps.

Regras de Topologias:

100 m do HUB até a Estação / 200 m para um Repetidor classe I (100

– R – 100);

205 m para até dois Repetidores classe 2 (100 – R – 5 – R – 100);

412 m do HUB até a Estação em Fibras Ópticas 62,5 / 125 multimodo;

272 m entre um Repetidor CLASSE 1 (somente um repetidor por

segmento – 136 R 136);

320 m entre um Repetidor CLASSE 2 (somente um repetidor por

segmento – 160 R 160);

228 m entre dois Repetidores CLASSE 2 (dois repetidores por

segmento – 111 R 6 R 111 ).

O Padrão GIGABIT ETHERNET (1000Mbps)

Em desenvolvimento desde 1995 e quase totalmente

padronizada, a tecnologia GIGABIT ETHERNET ou o

ETHERNET a 1000 Mbps baseia-se em NICs GIGABIT,

SWITCHES conectando segmentos Ethernet de 100Mbps

e 1Gbps, SWITCHES ethernet GIGABIT, repetidores

ethernet GIGABIT e ROTEADORES GIGABIT. A proposta

desse padrão prende-se em soluções para aplicações em

alta performance com baixo custo de implantação. A

tecnologia GIGABIT serve a segmentos de rede que

necessitam de grande largura de banda, como

BACKBONES de campus ou edifícios.

Como principais características temos:

• BandWidth de 1000 Mbps;

• Reconhecido pelo IEEE 802.3z;

• Pacotes (frames) compatíveis com o Ethernet;

• Método de acesso CSMA-CD;

• Estações Multimídia e CAD/CAM;

• Conexões entre Servers, Switchs e implementação de

Backbones;

• Largura de banda “compartilhada” e “comutada”;

• Topologia em “estrela”;

Como principais características temos:

• Fibra Óptica Multimodo (62,5/125 micrômetros) – 1000

base LX (janela 1300 nm = 550 m;

• Fibra Óptica Multimodo (62,5/125 micrômetros) – 1000

base SX (janela 850 nm) = 220-275 m (depende do tipo

do emissor Led emissor de superfície e de borda);

• Fibra Óptica Monomodo (9/125 micrômetros) – 1000

base LX = 5000 m;

• Cabo UTP (cat. 5) a 4 pares = 1000 base X = 100 m.

O Padrão ATM

O padrão Asynchronous Transfer Mode (ATM) ou Cell

Rellay, foi desenvolvido pelo Telecommunications

Standarization Sector da International Telecommunication

Union (ITU), sendo um padrão de comunicação em alta

velocidade para LANs, MANs e WANs que processem

aplicações de grande largura de banda simultaneamente,

como vídeo, voz e dados. O ATM pode alcançar

velocidades como 44,7Mbps, 100Mbps, 155,5Mbps,

622Mbps e 1.2Gbps (não totalmente padronizada),

tornando-se uma excelente opção para a integração de

redes espalhadas geograficamente, com as aplicações

atuais.

O Padrão ATM

As informações (dados, voz e imagem) são divididas em

pacotes (células) de 53 bytes (tamanho fixo), cinco

com função de Header e 48 para os Dados. As “células”

podem carregar informações de voz, dados ou imagem,

digitalizadas. Quando as “células” atingem seu destino, a

estação receptora decodifica-os no formato original. A

movimentação das informações contidas nas “células” é

realizada por meio de SWITCHES ATM (equipamentos

que fazem o roteamento dos dados, encapsulados em

células, dentro da rede ATM). As informações são

enviadas conforme a maior necessidade dos

transmissores.

O Padrão ATM

Assim opera o ATM, priorizando determinadas células

(imagem, por exemplo), as quais não devem sofrer

retardos por serem transmissões em tempo real (real time).

Esse recurso promove uma alocação dinâmica de banda,

ou seja, se em determinado instante houver um volume

grande de VOZ a ser transmitido, a banda ou canal de

transmissão terá uma faixa maior reservada para essa

transmissão, dando maior throughput para as células de

VOZ. Finalmente, podemos afirmar que se trata de uma

excelente opção, inclusive para sistemas em rede local,

porém o custo do hardware envolvido é altíssimo, se

comparado às tecnologias já existentes como o padrão

FDDI, Fast-Ethernet etc.

Como principais características temos:

• Largura de banda comutada e topologia em estrela;

• Cabo UTP cat. 5 em dois pares 155Mbps até 100 m;

• Cabeamento em fibra Óptica MultiModo – 155 Mbps =

1000m / 2000 m;

• Cabeamento em fibra óptica MonoModo – 155 Mbps =

15000 m;

• Cabeamento em fibra óptica Multimodo – 622 Mbps =

300m / 500m;

• Cabeamento em fibra óptica Monomodo – 622 Mbps =

15000m.

A definição da escolha de uma padronização de Rede é uma tarefa

delicada, uma vez que devem ser levados em consideração vários

tópicos. Os mais importantes atualmente considerados são:

• Largura de Banda ou BandWidth;

• Aplicação em LANs / MANs e WANs;

• Estudo do tráfego (unicast ou multicast);

• Número de NÓS (por aplicação/por segmento);

• Suporte a REAL-TIME VÍDEO e MULTIMÍDIA;

• Distâncias e condições de instalação, custo de instalação e

migração;

• Tendências futuras e suporte a novas tecnologias, proteção do

investimento e migração.

O Cabeamento – Principais

NORMAS técnicasAmerican National Standards Institute

(ANSI)

Electronic Industries Association (EIA)

Telecommunications Industry

Association (TIA)

O Cabeamento – Principais

NORMAS técnicasANSI EIA/TIA 568-A – Commercial Building Wiring

Padronização Americana para sistemas de cabeação

estruturada que objetivam a implementação

de cabeação para telecomunicações como tipo de mídia,

topologias de rede, comprimentos máximos do

cabeamento, determinação de parâmetros elétricos,

configuração de conectores, codificação de cores e

classificação de categorias de cabos e elementos de

conexão de acordo com bandas de freqüência e os

respectivos requisitos de desempenho.

O Cabeamento – Principais

NORMAS técnicasANSI EIA/TIA 569-A – Pathways & Spaces

Estabelece projeto específico e práticas de construção dentro e entre

edifícios comerciais que irão suportar meios físicos e equipamentos de

telecomunicações. Especificação de infra-estrutura para lançamento

de cabos, distâncias, interferências de ordem eletromagnética,

estrutural etc.

ANSI EIA/TIA 606 – Administração física / ANSI EIA/TIA 607 –

Aterramento

ANSI EIA/TIA 568-A-5 – Cat. 5E cabling / ANSI EIA/TIA 568-B.3 -

Optical Fiber Cabling

ANSI EIA/TIA 570-A – Residential Cabling

ABNT 14565 – Norma Brasileira para cabeamento Estruturado

CAT. 6 Cabling / CAT. 7 Cabling

Padronizações do hardware de conexão

O Cabeamento – Principais

NORMAS técnicasISO/IEC 11801

Padronização mundial desenvolvida na Europa que trata de um

sistema de cabeamento genérico, independente da aplicação e que

suporte aplicação em mercado aberto. As especificações contidas

nessas normas foram definidas para instalações comerciais que

suportam serviços como voz, dados e vídeo em geral. A ISO/IEC

11801 especifica estruturas e configurações mínimas para um sistema

de cabeamento genérico, requisitos de implementação, requisitos de

desempenho para o cabeamento e verificação técnica do sistema

implementado.

Essa norma em questão ainda trata de instalações de infra-estrutura

de sistemas de telecomunicações que na norma Americana é realizada

pela ANSI EIA/TIA 569-A.

NBR 14565: 2007

O Brasil, também com intuito de padronizar o

cabeamento de redes, publicou sua própria norma,

que foi a ABNT 14565: 2000. Esta norma foi

substituída pela ABNT 14565: 2007 por ter ficado

desatualizada. Esta norma foi baseada na ISO/IEC

11801.

A ABNT NBR 14565 foi elaborada no Comitê

Brasileiro de Eletricidade (ABNT/CB-03) pela

Comissão de Estudo de Cabeamento de

Telecomunicações (CE-03:046.05). Apesar de ter uma

norma própria, o conjunto de normas usado no Brasil

é, em sua maioria, o Americano ANSI/TIA, devido aos

fabricantes terem escolhido esse padrão.

Cabo Par Trançado

UTP (Unshielded Twisted Pair)

Cabo Par Trançado Sem Blindagem

STP (Shielded Twisted Pair)

Cabo Par Trançado Com Blindagem

Malha em volta do cabo protegendo-o

contra interferências eletromagnéticas.

Cabo Par Trançado

UTP (Unshielded Twisted Pair)

Cabo Par Trançado Sem Blindagem

Cabo Par Trançado

STP (Shielded Twisted Pair)

Cabo Par Trançado Com Blindagem

Cabo Par Trançado

Conector RJ-45

Cabo Par Trançado

Possui ótima proteção contra ruídos,

usando uma técnica chamada

cancelamento e não através de uma

blindagem. Através desta técnica, as

informações circulam repetidas em dois

fios, sendo que no segundo fio a

informação possui a sua polaridade

invertida.

Cabo Par Trançado

EIA/TIA (Eletronic Industries Alliance

Telecommunications Industry Association)

Órgão norte-americano responsável pela

padronização.

Norma 568

Os cabos são classificados em categorias, de

1 a 7.

Cabo Par Trançado

Cabo categoria 1: cabo de fios trançados, com

capacidade de transmissão de dados até 1Mbps.

Cabo categoria 2: cabo de pares trançados para voz e

dados até 4Mbps.

Cabo categoria 3: cabo de pares trançados para voz e

dados até 10Mbps, utilizado em redes Ethernet.

Cabo categoria 4: cabo de pares trançados voz e

dados até 20Mbps utilizados em redes Token-ring.

Cabo categoria 5: cabo de pares trançados voz e

dados até 100Mbps. Substituídos pelos cabos

categoria 5e que podem ser usados em redes Gigabit

ou 1000Mbps.

Cabo Par Trançado

Cabo categoria 6: cabo de pares trançados para voz e

dados para utilização em redes Gigabit Ethernet a

velocidades de 1Gbps (1000Mbps).

Cabo categoria 7 CAT7: tem o objetivo de atender

velocidades de 10 Gbps.

Instalação e lançamento de cabos UTP

Os cabos UTP Cat. 5 devem ser lançados mediante o auxílio de

cabos-guia, obedecendo-se os seguintes procedimentos:

Instalação e lançamento de cabos UTP

Obs.: Não se recomenda utilizar tubulações com diâmetro inferior a ½”.

O projeto deve prever entre 40% e 60% (ABNT 5410) de ocupação dos

dutos e calhas até 90%. Altura mínima de 38 cm em relação ao piso.

Instalação e lançamento de cabos UTP

• Os cabos UTP devem ser lançados obedecendo-se o raio de

curvatura mínimo do cabo que é de quatro vezes o diâmetro do

cabo Multi-Lan, ou seja, 21,2 mm.

• Os cabos UTP devem ser lançados obedecendo-se a carga de

tracionamento máximo que não deverá ultrapassar o valor de 11,3

Kgf, pois tracionamentos excessivos poderão alongar os

condutores, podendo alterar suas características elétricas e

construtivas originais.

• Os cabos UTP não devem ser estrangulados, torcidos ou

prensados.

• No caso de haver grandes sobras de cabos, os mesmos deverão

ser armazenados preferencialmente em bobinas, evitando-se o

bobinamento manual, que pode provocar torções no cabo.

Instalação e lançamento de cabos UTP

• Cada lance de cabo UTP não deverá, em nenhuma hipótese,

ultrapassar o comprimento máximo de 90 m permitido por norma.

• Não utilize produtos químicos para facilitar o lançamento dos cabos

UTP no interior de dutos, pois esses produtos podem atacar a capa

de proteção dos cabos UTP, reduzindo a vida útil dos mesmos.

• Não lance cabos UTP no interior de dutos que contenham umidade

excessiva, permitindo que os cabos UTP fiquem expostos a

intempéries.

• Evite que os cabos sejam lançados próximos a fontes de calor, pois

a temperatura máxima de operação permissível ao cabo é de 60ºC.

• Não realize EMENDAS nos cabos UTP, com o risco de provocar um

ponto de oxidação e ATENUAÇÃO no cabo e, com isso, provocar

falhas na comunicação.

• Evite instalar cabos UTP em mesma infraestrutura com cabos de

energia e/ou aterramento, e em infraestruturas metálicas que não

estejam em concordância com as normas de instalações elétricas.

Instalação de cabos UTP junto à infraestrutura elétrica

Quando a infraestrutura não for composta de materiais metálicos,

nunca instale os cabos Multi-Lan próximos a fontes de energia

eletromagnética como condutores elétricos, transformadores, motores

elétricos, reatores de lâmpadas fluorescentes, estabilizadores de

tensão, no-breaks etc. É aconselhável que se deixe a distância mínima

de 127 mm para cargas de até 2 KVA, acima dessa carga deverão ser

obedecidos os valores descritos na tabela a seguir. Em todo caso, em

ambientes que apresentem altos níveis de ruídos eletromagnéticos,

por exemplo, interior de indústrias, recomenda-se que seja utilizada

infraestrutura metálica e totalmente aterrada para reduzir os riscos de

interferências indesejáveis, ou então, a solução mais adequada seria a

utilização de fibras ópticas que se apresentam totalmente imunes às

interferências eletromagnéticas.

Instalação de cabos UTP junto à infraestrutura elétrica

OBSERVAR SOBRE EIA / TIA 569-A = 240V / 20A

Acomodação

Após o lançamento, os cabos UTP devem ser acomodados

adequadamente de modo que os mesmos possam receber

acabamentos, isto é, amarrações e conectorizações. A

acomodação deverá obedecer os seguintes cuidados:

• Os cabos UTP devem ser agrupados em forma de

“chicotes”, evitando-se trançamentos, estrangulamentos

e nós. Posteriormente devem ser amarrados com

abraçadeiras plásticas para que possam permanecer

fixos. Contudo, não se deve apertar excessivamente os

cabos. Mantenha os cuidados tomados quando do

lançamento, como os raios de mínimos de curvatura,

torções, prensamento e estrangulamento.

OBSERVAR SOBRE EIA / TIA 569-A = 240V / 20A

• Nas caixas de passagem deve ser deixado pelo menos

uma volta de cabo Multi-Lan contornando as laterais da

caixa de passagem, para ser utilizado como uma folga

estratégica para uma eventual manutenção do cabo.

Nos pontos de conectorização devem ser deixadas

folgas nos cabos Multi-Lan, nas seguintes situações:

Tomadas: Deve ser deixado folga de, no mínimo, 50

cm para conectorização e manobra do cabo.

No momento de qualquer conectorização ou

qualquer outra situação, os pares trançados dos

condutores não deverão ser destrançados mais que a

medida de 13 mm.

OBSERVAR SOBRE EIA / TIA 569-A = 240V / 20A

• Dependendo do caso, os cabos devem ser

destrançados e decapados o mínimo possível.

• No momento da conectorização, atente para o padrão

de pinagem (EIA/TIA -568 A ou B) dos conectores RJ-45

e patch panels.

• Após a conectorização, tome o máximo cuidado para

que o cabo não seja prensado, torcido ou estrangulado.

CRIMPAGEM CABO DE REDE

Existem dois padrões mais utilizados: eles são conhecidos

como EIA/TIA 568A e EIA/TIA 568B.

CRIMPAGEM CABO DE REDE

Cabo Direto ou Patch Cable

Utilizado para conexão entre uma placa de rede e um Hub.

Ponta 01 Ponta 02

CRIMPAGEM CABO DE REDE

Cabo Direto ou Patch Cable

Utilizado para conexão entre uma placa de rede e um Hub.

Ponta 01 Ponta 02

CRIMPAGEM CABO DE REDE

Crossover = cruzado

Caso você precise interligar apenas dois computadores,

você pode utilizar um cabo do tipo crossover, o qual

dispensa o uso de HUB/Switch. Os cabos crossover

também devem ser utilizados para ligar um HUB/Switch a

outro.

CRIMPAGEM CABO DE REDE

Crossover = cruzado

Ponta 01 Ponta 02

FIBRA ÓPTICA

Transmite informações através de sinais

luminosos, em vez de sinais elétricos. A ideia é

simples: luz transmitida indica um valor “1” e luz

não transmitida, um valor “0”.

A fibra ótica foi inventada pelo físico indiano

Narinder Singh Kapany em 1952.

Princípio de funcionamento das Fibras Ópticas

Princípio de funcionamento das Fibras Ópticas

O princípio pelo qual a luz se propaga no interior de uma

fibra óptica é fundamentado na reflexão total da luz, ou

seja, quando um raio de luz se propaga em um meio cujo

índice de refração é η1 (núcleo) e atinge a superfície de

um outro meio com índice de refração η2 (casca), onde

η1>η2 e, desde que o ângulo de incidência (em relação à

normal) seja maior ou igual ao ângulo crítico, ocorrerá o

que se denomina reflexão total, resultando no retorno do

raio de luz ao meio com índice de refração η1.

Princípio de funcionamento das Fibras Ópticas

Com base nesse princípio, a luz é injetada em uma das

extremidades da fibra óptica sob um cone de aceitação,

onde este determina o ângulo pelo qual o feixe de luz

deverá ser injetado para que o mesmo possa se propagar

ao longo da fibra óptica.

As fibras ópticas são constituídas, basicamente, de

materiais dielétricos que possuem uma estrutura cilíndrica,

composta de uma região central, denominada núcleo, por

onde trafega a luz, e uma região periférica, denominada

casca, que envolve completamente o núcleo.

Princípio de funcionamento das Fibras Ópticas

As dimensões variam conforme os tipos de fibras ópticas,

em que o núcleo pode variar de 8 μm até 200 μm e a

casca de 125 μm até 240 μm. No entanto, entre as fibras

ópticas mais utilizadas no mercado atualmente, as

dimensões mais comuns são de 8 e 62,5 μm para o núcleo

e 125 μm para a casca. As fibras ópticas de outras

dimensões foram bastante utilizadas no passado, todavia,

por uma questão de padronização de mercado, essas

dimensões caíram em desuso.

Princípio de funcionamento das Fibras Ópticas

Um micrometro ou mícron, é uma unidade de

comprimento do Sistema Internacional de Unidades. Está

definido como um milionésimo de metro (1 × 10-6 m).

Equivale à milésima parte do milímetro, e sua abreviatura é

µm. A letra µ é a letra grega miu. O plural de micrômetro é

micra.

O uso do termo mícron tem vindo a ser de certo modo

posto em causa, mas ainda é bastante utilizado, em

especial em astronomia. Por vezes, erroneamente,

também se utiliza o símbolo solitário µ.

Sistemas de comunicação por fibras ópticas

Sistemas de comunicação por fibras ópticas

Um sistema de comunicação que utiliza fibras ópticas é

composto basicamente por três blocos distintos: o bloco

transmissor, o bloco receptor e o bloco do meio físico

que, nesse caso, são as fibras ópticas. Nesse sistema, o

bloco transmissor possui a função de transformar o sinal

elétrico em óptico, sendo constituído de dois componentes

básicos, o circuito driver e o circuito emissor de luz. O

circuito driver possui a função de controle de polarização

elétrica e emissão da potência óptica.

FIBRA ÓPTICA

VANTAGENS:

• Interferências eletromagnéticas não ocorrem no

tráfego da luz; logo, a fibra óptica é totalmente

imune a ruídos.

• O sinal sofre menos do efeito da atenuação;

logo, conseguimos ter um cabo de fibra óptica

muito mais longo sem a necessidade do uso de

repetidores.

• A distância máxima de um segmento do tipo

fibra óptica mais usado é de 2 Km.

FIBRA ÓPTICA

VANTAGENS:

• A fibra não conduz corrente elétrica e, com isso,

você nunca terá problemas com raios nem

qualquer outro problema envolvendo

eletricidade, como problemas de diferença de

potencial elétrico ou problemas caso um fio de

tensão encoste na fibra óptica.

FIBRA ÓPTICA

Dica: Você não pode olhar diretamente para uma fibra

óptica. Como ela transmite luz concentrada, olhar para

uma fibra óptica irá queimar a sua retina, deixando-o cego

(literalmente). Note que a luz transmitida na fibra óptica

possui um comprimento de onda invisível ao olho humano,

logo, você não verá a fibra óptica se “acender” e poderá

pensar que a luz não está sendo transmitida.

FIBRA ÓPTICA

Existem dois tipos de fibras ópticas:

• Multimodo (MMF, Multiple Mode Fiber)

• Monomodo (SMF, Single Mode Fiber)

FIBRA ÓPTICA

Fibra Óptica Multimodo

FIBRA ÓPTICA

As fibras ópticas multimodo são mais grossas do

que as fibras ópticas monomodo. Como efeito, a

luz reflete mais de uma vez nas paredes da fibra

e, com isso, a mesma informação chega várias

vezes ao destino, defasada da informação original.

O receptor possui o trabalho de detectar a

informação correta e eliminar os sinais de luz

duplicados. Quanto maior o comprimento do cabo,

maior esse problema.

FIBRA ÓPTICA

As fibras multimodo são fibras que possuem vários modos

de propagação, ou seja, os raios de luz podem percorrer o

interior da fibra óptica por diversos caminhos. Essas fibras,

dependendo da variação do índice de refração do núcleo

em relação à casca, classificam-se em índice degrau ou

índice gradual. As fibras multimodo com índice degrau são

as fibras de fabricação mais simples, porém, apresentam

características muito inferiores aos outros tipos de fibras. A

banda passante, por ser bastante estreita, é uma de suas

deficiências. Isso restringe em muito a capacidade de

transmissão da fibra óptica.

FIBRA ÓPTICA

A atenuação é relativamente alta quando as comparamos

com as fibras monomodo. Portanto, as aplicações com as

fibras multimodo ficam um tanto restritas em relação à

distância e à capacidade de transmissão.

As dimensões são de 62,5 μm e 125 μm para o núcleo e

para a casca, respectivamente.

As fibras multimodo com índice gradual são fibras bem

mais utilizadas que as com índice degrau, porém, sua

fabricação é mais complexa, pois o índice de refração

gradual do núcleo somente é conseguido através de

dopagens diferenciadas, e isso faz com que o índice de

refração diminua gradualmente do centro do núcleo até a

casca.

FIBRA ÓPTICA

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Fibras Monomodo

As fibras monomodo são fibras que possuem um único

modo de propagação, ou seja, diferentemente das fibras

multimodo, os raios de luz percorrem o interior da fibra

óptica por um só caminho. Como as fibras multimodo, as

fibras monomodo também diferenciam-se pela variação do

índice de refração do núcleo em relação à casca, e

classificam-se em índice degrau ou dispersão deslocada

(dispersion shifted).

FIBRA ÓPTICA

FIBRA ÓPTICA

Fibras Monomodo

As fibras monomodo com índice degrau são fibras cuja a

fabricação é mais complexa que as fibras multímodo, pois

as suas dimensões são muito reduzidas e a tecnologia

envolvida é mais avançada. Contudo, as características

das fibras monomodo são muito superiores às multimodo,

principalmente no que diz respeito à banda passante, que

é mais larga, o que aumenta a capacidade de transmissão.

Além disso, apresentam atenuações mais baixas que as

fibras multimodo, o que prolonga a distância das

transmissões sem o uso de repetidores.

FIBRA ÓPTICA

Fibras Monomodo

As distâncias envolvidas geralmente ultrapassam 50 Km,

dependendo da qualidade da fibra.

A desvantagem desta fibra em relação às fibras multimodo

está relacionada ao manuseio que é bem mais complexo,

exigindo cuidados maiores. As dimensões variam, sendo

que o núcleo pode variar de 8 μm à 10 μm e a casca em

torno de 125 μm.

FIBRA ÓPTICA

Cabos de Fibras Ópticas

A reunião de várias fibras ópticas revestidas de materiais

que proporcionam resistências mecânicas e proteção

contra intempéries denomina-se cabo óptico. Em nenhuma

aplicação as fibras ópticas podem ser utilizadas sem uma

proteção adequada, ou seja, os cabos ópticos estão

presentes em todas as aplicações. Além disso, ele

facilitam a instalação, eliminandoo risco de danificar as

fibras. Existem vários tipos de cabos ópticos voltados para

várias aplicações. Descreveremos a seguir, os tipos, suas

características principais e onde são mais utilizados.

FIBRA ÓPTICA

Cabos Loose

Os cabos ópticos que possuem essa configuração

presentam as fibras ópticas soltas acondicionadas no

interior de um tubo plástico, que proporciona a primeira

proteção às fibras ópticas. No interior desses tubos

plásticos, geralmente é acrescentado uma espécie de

geléia sintética de petróleo, que proporciona um melhor

preenchimento do tubo e, principalmente, uma grande

proteção das fibras ópticas contra umidade e choques

mecânicos.

Além desse tubo, normalmente é introduzido um elemento

de tração que, juntamente com o tubo, recebe o

revestimento final. Esse tipo de cabo é bastante utilizado

em instalações externas aéreas e subterrâneas e,

FIBRA ÓPTICA

Cabos Loose

Além desse tubo, normalmente é introduzido um elemento

de tração que, juntamente com o tubo, recebe o

revestimento final. Esse tipo de cabo é bastante utilizado

em instalações externas aéreas e subterrâneas e,

principalmente, em sistemas de comunicação de longa

distância.

FIBRA ÓPTICA

FIBRA ÓPTICA

Cabos TIGHT

Nos cabos ópticos do tipo tight as fibras ópticas recebem

um revestimento primário de plástico e, depois deste, outro

revestimento de material plástico que irá proporcionar uma

proteção maior para as fibras. Cada fibra óptica com

revestimento primário é denominada elemento óptico. Os

elementos ópticos são reunidos em torno de um elemento

de tração e recebem o revestimento final, resultando no

cabo óptico tight. Esse cabo foi um dos primeiros a serem

utilizados nas redes de telefonia, contudo, atualmente a

utilização desses cabos limita-se a poucas aplicações,

onde as suas características demonstram ser bastante

favoráveis, como instalações internas de curtas distâncias

e onde se faz necessário a conectorização.

FIBRA ÓPTICA

FIBRA ÓPTICA

Cabos Groove

Neste tipo de configuração as fibras ópticas são

depositadas soltas nas ranhuras que possuem um formato

em “V” de um corpo com estrutura estrelar que proporciona

uma acomodação para as fibras ópticas. Geralmente, esse

corpo estrelar apresenta um elemento tensor no seu centro

que proporciona uma resistência mecânica maior ao cabo.

Esse cabo é bastante utilizado em aplicações onde é

necessário um número grande de fibras ópticas.

FIBRA ÓPTICA

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Cabos RIBBON

Esta configuração é utilizada em aplicações onde é

necessário um número muito grande de fibras ópticas

(4000 fibras). As fibras são envolvidas por uma camada

plástica plana com formato de fita, e essas camadas são

“empilhadas”, formando um bloco compacto. Esses blocos

são alojados nas ranhuras das estruturas estrelares dos

cabos do tipo groove. Desse modo, essa configuração é

uma derivação do cabo estrelado, combinado as fitas de

fibras. Essa configuração proporciona uma concentração

muito grande de fibras ópticas.

FIBRA ÓPTICA

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Terminações Ópticas

As terminações ópticas são constituídas basicamente de

conectores. Estes possuem a função de conectar as fibras

ópticas e os equipamentos que podem ser uma fonte de

luz, detector de luz ou mesmo equipamentos de medição.

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Características

Os conectores ópticos são acessórios compostos de um

ferrolho, onde encontra-se a terminação da fibra óptica e

de uma parte que é responsável pela fixação dessas

fibras. Na extremidade do ferrolho é realizado um

polimento para que sejam minimizados problemas

relacionados com a reflexão da luz. Além disso, assim

como nas emendas, os conectores também aumentam a

atenuação que, basicamente, é de dois tipos: perda de

inserção e perda de retorno.

FIBRA ÓPTICA

A perda de inserção ou, mais comumente chamada de

atenuação, consiste na perda de potência luminosa que

ocorre na passagem da luz nas conexões. Existem vários

fatores que contribuem para que surja essa perda, sendo

que as principais causas estão relacionadas com

irregularidades no alinhamento dos conectores e

irregularidade intrínsecas às fibras ópticas. Na prática, é a

perda de inserção que contribui para a soma total da

atenuação ou perda de potência óptica de todo o lance de

cabos.

FIBRA ÓPTICA

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A perda de retorno, conhecida também por refletância,

consiste na quantidade de potência óptica refletida na

conexão, sendo que essa luz refletida retorna até a fonte

luminosa.

A causa principal está na face dos ferrolhos dos

conectores, que refletem parte da luz que não entra no

interior da fibra óptica do conector do lado oposto. Essa

perda não influi diretamente na atenuação total, contudo, o

retorno da luz à fonte pode degradar o funcionamento da

fonte luminosa e, com isso, prejudicar a comunicação.

FIBRA ÓPTICA

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A conectorização requer cuidados para sua realização,

com:

• Ambiente limpo;

• Temperatura controlada;

• Baixo nível de umidade;

• Polimento mecanizado.

FIBRA ÓPTICA

Essas condições proporcionam conectorizações de boa

qualidade e baixos níveis de atenuação, além de garantir

uma uniformidade de conectorização. A conectorização

também pode ser feita em campo, mas esse processo é

desaconselhável pois normalmente as condições são

precárias, além de o processo ser totalmente manual,

dependendo exclusivamente da habilidade de quem estiver

trabalhando. Portanto, a conectorização em campo pode

acarretar conectores com atenuações altas e pouco

uniformes. Dependendo da característica do link (distância

X largura de banda), as tolerâncias nessas terminações

podem ter valores críticos, e qualquer diferença

(atenuação) fora de considerações de projeto pode

bloquear o sistema.

FIBRA ÓPTICA

Aplicação das terminações

Basicamente, os conectores ópticos são utilizados na

conexão das fibras ópticas através das seguintes formas:

• Extensões ópticas ou pig-tail: o conector é aplicado

em uma das extremidades da fibra óptica e a outra

extremidade será utilizada para emenda por fusão ou

emenda mecânica.

• Cordão óptico: o conector é aplicado nas duas

extremidades da fibra óptica.

• Cabo multicordão: conector é aplicado em um cabo

com várias fibras tight.

FIBRA ÓPTICA

FIBRA ÓPTICA

Tipos

Existem vários tipos de conectores ópticos no mercado,

cada um voltado a uma aplicação.

Basicamente, os conectores são constituídos de um

ferrolho com uma face polida, onde é feito o alinhamento

da fibra e de uma carcaça provida de um capa plástica. Os

tipos existentes de conectores variam nos formatos e na

forma de fixação (encaixe, rosca). Os conectores são

todos machos, ou seja, os ferrolhos são estruturas

cilíndricas ou cônicas, dependendo do tipo de conector,

que são inseridas em adaptadores ópticos.

FIBRA ÓPTICA

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Conector Optico ST

FIBRA ÓPTICA

Conector Optico SC

FIBRA ÓPTICA

Conversor Optico ST

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Conversor Optico SCConversor Optico SC

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Placa de rede SC

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Placa de rede ST