Capítulo 1

Introdução

 

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Objetivos: Neste capítulo, você aprenderá:

O que significa “fibra óptica”.

Como foi desenvolvida a fibra óptica e sua utilização nas comunicações.

A diferença entre a fibra óptica para o “exterior” e para o “interior”.

Algumas vantagens da fibra óptica.

Os padrões da fibra óptica.

Como trabalhar de forma segura com a fibra.

 

O que é a “fibra óptica”?

 

A fibra óptica faz referência à tecnologia de transmissão de luz através de fios finos de fibras ópticas altamente transparentes, usualmente de vidro, mas, às vezes, também de plástico. A fibra óptica é utilizada nas comunicações, na iluminação, na medicina, nas inspeções ópticas e na fabricação de sensores. O principal interesse da FOA é a fibra óptica utilizada nas comunicações, portanto, este livro se concentrará nessa aplicação.

 

Breve história

As fibras ópticas nas comunicações funcionam enviando sinais de luz através de fios finos de fibra de vidro (e, às vezes, de fibra de plástico). A fibra óptica começou a ser desenvolvida durante a década de 1970, em laboratórios de pesquisa e desenvolvimento em todo o mundo (Corning, Laboratórios Bell, ITT do Reino Unido), e foi instalada comercialmente por primeira vez pela SCT em Dorset, na Inglaterra, e em 1976 pela AT&T em Chicago, Illinois, nos Estados Unidos. No início da década de 1980, as redes de comunicações de fibra conectavam as principais cidades em cada costa.

Em meados dos anos 80, a fibra começou a substituir todos os enlaces de longa distância de cobre, por micro-ondas e por satélite utilizados pelas empresas de telecomunicações. Nos anos 90, os cabos de fibra óptica transoceânicos substituíram os satélites utilizados entre a maioria dos continentes. Atualmente, a fibra se tornou rentável para a conexão direta para o lar.

A TV a cabo (CATV) começou a utilizar a fibra em meados dos anos 90 e, no início, foi com o objetivo de melhorar a confiabilidade de suas redes, um grande problema. Com o tempo, foi descoberto que era possível oferecer serviços de telefonia e Internet através da mesma fibra, e assim ampliaram consideravelmente seus mercados. Quando os telefones celulares começaram a dominar o mercado, seus backbones foram construídos com fibra.

As redes informáticas de área local (LAN) começaram a utilizar fibra ao mesmo tempo em que as empresas de telecomunicações, nos finais dos anos 70. Entre as primeiras aplicações se encontram os enlaces industriais, já que a imunidade a ruídos da fibra e sua capacidade para cobrir longas distâncias a tornaram ideal para seu uso nas fábricas. Depois, a fibra foi utilizada em centros de dados, na conexão de visualizadores gráficos e enlaces de armazenamento em mainframes, predecessores da atual rede de área de armazenamento (SAN). Hoje, a fibra é utilizada na maioria das redes LAN, nos backbones, nas conexões aos escritórios para engenharia e gráficos, e em muitos pontos de acesso sem fio.

Também foram desenvolvidas outras aplicações: conexões de antena de rede de celular; barramentos de dados em automóveis, navios e aviões; circuito fechado de televisão (CCTV) para sistemas de segurança, e até enlaces para som estéreo digital para o consumidor final. Os maiores usuários de fibra óptica na atualidade são os municípios, que a utilizam para as conexões em escolas, departamentos, sinais de trânsito inteligentes e sistemas de segurança de CCTV. Algumas também oferecem conexões de fibra diretas a cidadãos e empresas.

Hoje, a fibra óptica é o meio dominante ou uma escolha lógica para todo sistema de comunicação. Os custos foram reduzidos de tal maneira que na atualidade a fibra para o lar é rentável, especialmente porque pode oferecer serviços (tanto entretenimento quanto comunicações) que nenhum outro meio oferece.

 

Que tipo de fibra óptica?

 

Ao ler um artigo ou falar com alguém sobre fibra óptica, é importante saber de que tipo de fibra óptica estão falando. A fibra óptica nem sempre é igual. O nosso interesse principal concentra-se na fibra óptica utilizada nas comunicações, no entanto, também ela também pode ser utilizada na iluminação, na inspeção em testes médicos e não destrutivos, e na fabricação de sensores para medições físicas.

No âmbito das comunicações, encontramos a fibra óptica para “exterior”, como a utilizada para redes telefônicas, TV a cabo, redes metropolitanas, serviços, etc., ou a fibra óptica para “interior”, como a que encontramos em edifícios e campi. Tal como acontece com o “fio”, que pode ter muitos usos, a fibra óptica para energia elétrica, segurança, HVAC (aquecimento, ventilação e ar condicionado), CCTV, LAN ou telefonia não é sempre a mesma. E isso pode ser muito confuso para o novato. Vamos definir alguns termos.

 

Exterior

As operadoras de telefonia, de TV a cabo e de Internet utilizam fibra óptica que quase na sua totalidade se encontra fora dos edifícios e é referida como exterior (OSP). Esse tipo de fibra óptica é pendurada em postes, enterrada, puxada através de condutos ou até submersa. A maioria percorre distâncias relativamente longas, que vão de poucos metros até centenas de quilômetros.

Geralmente, os cabos para exterior têm uma grande quantidade de fibras, até 288 ou mais. O projeto dos cabos é otimizado de acordo com a sua aplicação: os cabos para condutos são otimizados para resistir a tração e a umidade; os cabos subterrâneos são otimizados para resistir a umidade e os danos causados por roedores; os cabos aéreos, para resistir a tração continua e as condições meteorológicas extremas; e os cabos submarinos, para resistir a entrada de umidade. A instalação requer equipamento especial, como puxadores e enterradores de cabo, e até reboques para transportar bobinas de cabo gigantes.

Para longas distâncias, os cabos são emendados, já que eles não são fabricados em comprimentos maiores a 4 ou 5 km (2,5 ou 3 milhas), e a maioria das emendas é realizada por fusão. Nos extremos dos cabos são emendados conectores (geralmente SC ou LC) em fibras pigtail de fábrica. Após a instalação, cada fibra e emenda é testada com um OTDR (refletômetro óptico no domínio do tempo).

Parece dispendioso? Certamente o é! Em geral, o instalador conta com um furgão ou reboque com temperatura controlada para emenda, ou um caminhão com plataforma elevatória. O investimento em máquinas de fusão, OTDR e outros equipamentos pode ser bastante dispendioso. A maioria das instalações de telefonia no exterior é realizada pelas mesmas empresas de telecomunicações, enquanto una pequena quantidade de grandes instaladores especializados realizam os trabalhos de instalação de TV a cabo, e de serviços públicos e municipais.

 

Cabeamento interior

Pelo contrário, o cabeamento interior (cabeamento em um edifício ou campus) envolve distâncias mais curtas, raras vezes maiores a umas centenas de metros, geralmente com menos fibras por cabo. Principalmente é utilizada a fibra multimodo, exceto pelos casos onde é instalado um cabo híbrido com fibra multimodo e monomodo para futuras aplicações de alta largura de banda.

As emendas geralmente não são utilizadas em aplicações no interior. Os cabos para a conexão entre edifícios podem contar com jaqueta dupla, um revestimento de polietileno (PE) que oferece proteção no exterior, sobre outro de policloreto de vinil (PVC) para aplicações em edifícios que exijam jaquetas retardadoras de chama, para que os cabos possam circular continuamente entre os edifícios. Hoje, em geral, os conectores têm perda mais baixa que as emendas, e os painéis de conexão oferecem maior flexibilidade para deslocamentos, inclusões e alterações.

A maioria dos conectores utilizados é de tipo SC ou ST, e os de tipo LC estão se tornando mais populares. A terminação é realizada com a instalação de conectores diretamente nas extremidades da fibra, principalmente com o uso de adesivos ou, às vezes, com técnicas de emenda pré-polida. Os testes são realizados com uma fonte e um medidor, mas cada instalador deve ter um rastreador tipo lanterna para verificar a continuidade da fibra e da conexão.

Ao contrário do que acontece com o técnico que trabalha no exterior, o instalador de cabos que trabalha no interior (que geralmente também instala o cabo de alimentação e o cabo cat 5/6 para redes LAN) provavelmente precise realizar um investimento relativamente pequeno em ferramentas e equipamento de testes. Existem milhares de instaladores de cabeamento que realizam trabalhos de fibra óptica. Eles perceberam que não é “uma ciência” e que o investimento inicial em treinamento, ferramentas e equipamento de testes pode ser recuperado rapidamente.

 

Os instaladores

Poucos instaladores realizam os dois cabeamentos: exterior e interior. As empresas que fazem isso, usualmente são muito grandes e contam com divisões separadas que realizam cada tarefa com diferente pessoal. A maioria das empreiteiras somente realiza cabeamento interior.

 

Cabos de fibra, de cobre ou redes sem fio?

 

A maior vantagem da fibra óptica é o fato de que se trata da mídia de transmissão de informações mais rentável. A fibra óptica pode transportar mais informações a maiores distâncias e em menos tempo que qualquer outro meio de comunicação.

A largura de banda da fibra e sua capacidade para cobrir longas distâncias permitem utilizar menos cabos, menos repetidores, menos energia e exigem menos manutenção. Além disso, a fibra não é afetada pelas interferências de radiação eletromagnética, o que permite transmitir informações e dados com menos ruído e menos erros. A fibra é mais leve que os cabos de cobre, o que a torna popular para o uso em aplicações aeronáuticas e automotivas.

As redes sem fio eram utilizadas como meio de longa distância até que foi disponibilizada a fibra, no entanto, as redes sem fio estão limitadas pelas frequências de transmissão disponíveis, e por isso foram descartadas para meios de longa distância. Mesmo que as redes locais sem fio tenham crescido exponencialmente, elas utilizam fibra tanto no backbone quanto na conexão com o sistema de telefonia internacional.

Tais vantagens tornam o uso da fibra a escolha mais lógica para a transmissão de dados.

Há 25 anos, a fibra apenas estava sendo introduzida. Ela era dispendiosa e era exigido um doutorado dos Laboratórios Bell para realizar instalações, enquanto o cabo de cobre era fácil de instalar. Hoje, a maioria dos instaladores de cabeamento para comunicações realiza instalações de fibra e de redes sem fio, bem como de cobre.

Como a fibra é tão potente, levando em conta a velocidade das redes atuais, ela tem muita capacidade e os usuários podem projetar com confiança um futuro com velocidades de dez a cem gigabits. Atualmente, as empresas de telecomunicações utilizam DSL sobre cabos de cobre, mas a largura de banda dessa conexão é muito limitada em relação às distâncias típicas de conexão de um assinante e muitos cabos de cobre antigos não são compatíveis com as velocidades do DSL, o que leva à adoção de fibra para o lar. A tecnologia Gigabit Ethernet sobre cabos de cobre funciona com cabos curtos em redes LAN, mas somente após instalação e teste cuidadosos.

Mas, a fibra não é mais dispendiosa? As empresas de telecomunicações e as operadoras de TV a cabo utilizam a fibra porque, na verdade, é mais econômica. Elas otimizam a arquitetura da sua rede para aproveitar a velocidade da fibra e suas vantagens de cobrir longas distâncias. Nas redes LAN é necessário cumprir com o padrão EIA/TIA 568 para “fibra centralizada” para otimizar a utilização da fibra e, portanto, torná-la mais econômica que o cobre. Instalar hoje a fibra adequada em uma rede LAN fornecerá una boa chance para conseguir novas velocidades de rede para os próximos anos. Uma fibra, de 62,5/125 FDDI, teve uma duração maior que nove gerações de cobre!   

 

Os padrões facilitam as aplicações de fibra óptica

 

A adoção de qualquer tecnologia depende de contar com padrões viáveis para garantir a compatibilidade dos produtos. A maioria do que chamamos padrões trata-se de padrões voluntários criados por grupos do setor. Os padrões não são “códigos” ou leis em vigor que é preciso seguir para estar em conformidade com as regulamentações locais, mas são diretrizes adequadas para garantir a correta operação dos sistemas de comunicação. Em geral, os padrões são desenvolvidos por determinados grupos em cada país, como a EIA/TIA ou IEEE nos Estados Unidos, mas estão se tornando padrões internacionais sob os auspícios dos padrões ISO e IEC.

Os padrões como EIA/TIA 568 (da Associação da Indústria Eletrônica/Associação da Indústria de Telecomunicações), que cobrem todos os aspectos necessários para realizar instalações padrão de redes de cabeamento interior, são diretrizes adequadas para o projeto e devem ser respeitados para garantir a interoperabilidade.

Os principais padrões de medição, como os das medições de potência óptica, são definidos por organizações de normalização em cada país, como o NIST (Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos) e coordenados mundialmente.

O único “padrão obrigatório” comum nos Estados Unidos – que nós chamamos de códigos – é o NEC 770 (Código Elétrico Nacional). O NEC especifica padrões de segurança elétrica e de prevenção de incêndios que incluem os cabos de fibra óptica. Outros países têm códigos semelhantes para a segurança nos edifícios. Se um cabo para interior não tiver classificação NEC, no deverá ser instalado, já que não será aprovado na inspeção.

No site de A Associação de Fibra Óptica é disponibilizada uma lista dos padrões EIA/TIA e ISO/IEC. Na maioria dos sites dos fornecedores de sistemas de cabeamento estruturado é possível encontrar mais informações sobre os padrões EIA/TIA.

 

 

Duas questões importantes ao trabalhar com fibra óptica

 

Segurança ao trabalhar com fibra óptica

Algumas pessoas pensam que o dano ocular ao trabalhar com laser é a grande preocupação nas instalações de fibra óptica. A realidade é que os lasers de alta potência para realizar perfurações sobre metal o queimar verrugas dos dedos têm pouca relação com uma instalação típica de fibra óptica. As fontes ópticas utilizadas na fibra óptica geralmente têm níveis de potência muito menores (a exceção são os sistemas de multiplexação por divisão de comprimento de onda densa (DWDM) ou de TV a cabo das empresas de telecomunicações). Naturalmente, todos sempre devem ser cuidadosos com seus olhos, especialmente ao utilizar um microscópio para fibra óptica, que pode concentrar toda a luz de uma fibra no olho. NUNCA olhar dentro de uma fibra a menos que haja certeza de que não haverá luz (utilizar um medidor de potência para verificá-lo) e, de qualquer maneira, a luz é infravermelha e não será possível percebê-la.

 

O verdadeiro problema de segurança sempre está relacionado com as partículas de vidro que ficam ao cortar as extremidades das fibras para uma terminação ou emenda. Essas partículas são muito perigosas! As extremidades cortadas são muito afiadas e podem penetrar facilmente na pele. Se entrarem nos olhos, será muito difícil de lavar. Nem pensar no que aconteceria se fossem ingeridas. Usar sempre óculos de segurança ao trabalhar com fibra e descartar cuidadosamente os restos.

 

Seguir sempre estas regras ao trabalhar com fibra:

1. Usar sempre óculos de segurança para proteger os olhos dos restos de fibra.

2. Descartar todos os restos de fibra adequadamente. Utilizar sempre um recipiente marcado para o posterior descarte e trabalhar sobre um pano preto para facilitar a localização das lascas de vidro.

3. Não deixar cair os restos no chão, já que ficarão aderidos em tapetes e sapatos, e serão transportados para outros lugares.

4. Não comer nem beber perto da área de trabalho.

 

Como parte dos processos de terminação e emenda são utilizados diferentes adesivos e limpadores químicos. Seguir cuidadosamente as instruções para sua utilização (detalhadas na Ficha de Informação de Segurança de Produtos Químicos – FISPQ). É importante lembrar que até o álcool isopropílico, utilizado como um produto de limpeza, é inflamável.

 

 

Tolerância zero com a sujeira

Com a fibra óptica, a tolerância com a sujeira é praticamente de zero. As partículas em suspensão são aproximadamente do tamanho do núcleo de uma fibra monomodo, elas absorvem muita luz e podem riscar os conectores se não forem eliminadas. A sujeira nos conectores é a maior causa de riscas em conectores polidos, e de medições elevadas de perdas!

 

1. Procurar trabalhar em uma área limpa. Evitar trabalhar perto de saídas de sistemas de aquecimento, já que eles eliminam poeira.

2. Utilizar sempre tampões de poeira em conectores, uniões tipo bulkhead, painéis de conexão ou qualquer outro material que será usado para realizar a conexão.

3. Utilizar limpadores específicos para fibra óptica ou panos sem pelos, e álcool isopropílico para limpar os conectores.

4. As virolas dos conectores e cabos utilizadas para os testes ficarão sujas devido ao material retirado da manga de alinhamento na bucha de emenda, o que gerará uma atenuação. Será possível ver como a borda frontal da virola vai ficando preta. Utilizar as mangas de alinhamento de metal ou cerâmica somente para os testes.

 

 

 

 

Perguntas de revisão

 

Verdadeiro ou falso

Indique se as declarações a seguir são verdadeiras ou falsas.

 

____            1. A maioria das instalações no exterior é realizada com fibra monomodo.

 

____            2. As emendas não são comuns em redes no interior.

 

____            3. A fibra é utilizada em redes de telefonia de longa distância, porque é mais econômica que o cabo de cobre.

 

____            4.  A perigosa luz dos cabos de fibra óptica é brilhante e facilmente visível.

 

____            5.  Além de causar atenuação, as partículas de sujeira podem causar riscas nas extremidades polidas da fibra.

 

Escolha múltipla

Identifique a opção mais adequada para completar a declaração ou responder a pergunta.

 

____            6. O cabeamento exterior pode ser instalado por meio de __________.

A.

tração em condutos subterrâneos

B.

enterramento direto

C.

suspensão aérea

D.

todas as opções acima

 

 

____            7. O cabo subterrâneo geralmente inclui um gel, pó ou fita de proteção contra __________.

A.

fricção

B.

descargas atmosféricas

C.

umidade

D.

abrasão da fibra

 

 

____            8. O cabo blindado é utilizado em instalações no exterior para __________.

A.

evitar danos causados por roedores

B.

proteção contra danos por escavação

C.

aumentar a tensão de tração

D.

conduzir a corrente de descargas atmosféricas

 

 

____            9. A concatenação ou união de dois cabos para longas distâncias no exterior sempre é realizada com __________.

A.

emenda mecânica

B.

emenda por fusão

C.

instalação de conectores no campo

D.

emenda em conectores com fibras pigtail

 

 

____            10. Os cabos para interior em backbones de redes LAN geralmente contêm __________.

A.

apenas fibra multimodo

B.

apenas fibra monomodo

C.

fibra monomodo e fibra multimodo

D.

fibra óptica de plástico

 

 

____            11. Os cabos para interior devem ser classificados de acordo com seu/sua __________ para atender aos códigos.

A.

resistência de tração

B.

raio de curvatura

C.

peso em suportes para cabos

D.

retardamento de chamas

 

 

____            12. O equipamento de proteção que todo instalador de VDI (voz, dados e imagem) deve usar sempre é __________.

A.

proteção ocular

B.

avental de plástico

C.

luvas

D.

proteção de calçado

 

 

____            13. As informações sobre a segurança dos químicos utilizados na fibra óptica __________.

A.

estão disponíveis nos Institutos Nacionais de Saúde

B.

se encontram nas fichas FISPQ fornecidas pelos fabricantes

C.

devem estar no kit de ferramentas dos instaladores

D.

são pouco úteis

 

 

____            14. Sempre utilize __________ nos conectores quando não estejam conectados ao equipamento ou estejam sendo testados.

A.

adaptadores de acoplamento

B.

botas de alívio de tensão

C.

fita isolante

D.

tampões de poeira

 

 

 

Outros estudos e projetos

 

No Guia de Referência On-line da FOA, ler os seguintes temas: tecnologia de fibra óptica, padrões e segurança.