A exigência por larguras de banda mais elevadas tem estimulado os ISP’s a investirem em infraestruturas suportadas por fibra óptica. Esta necessidade de aumento da largura de banda deve-se sobretudo ao uso cada vez maior da Internet e ao aparecimento de novos serviços e novas aplicações nas redes locais de computadores.
Nesse contexto, as Redes Ópticas Passivas (Passive Optical Network – PON) representam uma arquitetura tecnológica que vem de encontro às necessidades atuais e futuras das redes de acesso de telecomunicações com alto desempenho. Essas redes são compostas basicamente por cabos ópticos e outros elementos passivos que levam o sinal da central de equipamentos aos centros de distribuição e daí até os usuários finais.
Existem no mercado diferentes tipos de fibras ópticas, com características diversas, desenvolvidas para aplicações variadas. Os cabos ópticos podem apresentar construções diferentes e sua instalação pode ocorrer através de dutos subterrâneos ou instalação em posteamento, espinados em cordoalha ou autossustentados, por exemplo.
As fibras são classificadas como monomodo e multimodo de acordo com o diâmetro do núcleo. Como pode ser observado na Figura 1, as fibras monomodo tem um diâmetro pequeno, cerca de 8 µm ou 9 µm, onde se pode transmitir um único feixe de luz, ou seja, um modo de propagação. Ao contrário, nas fibras multimodo, podem viajar vários feixes de luz de forma simultânea. Como podem existir distintos diâmetros de núcleo que cumpram esta condição, se costuma identificar comercialmente as fibras multimodo com o diâmetro de 50 µm ou 62,5 µm. Na Figura abaixo são apresentadas as dimensões das fibras ópticas.
Já o diâmetro externo das fibras monomodo e multimodo segue uma medida padrão de 125 µm. Além disso, em torno do vidro há uma cobertura plástica adicional de proteção com 250 µm de diâmetro que também colore a fibra.
A escolha da arquitetura PON parte de algumas premissas básicas de projeto, desde alta escalabilidade (capacidade de atender às demandas atual e futura), facilidade de operação e manutenção, até a escolha dos tipos de fibras e dos cabos ópticos que serão utilizados na construção da rede. No caso das fibras ópticas, as duas características mais importantes a serem observadas são:
- Atenuação, que representa a perda da intensidade da luz ao longo da fibra, causada pelo próprio material da fibra e / ou por eventuais emendas existentes, expressa em dB/Km;
- Dispersão, que diz respeito ao espalhamento da luz ao longo da fibra, causado pela existência de diferentes comprimentos de onda no feixe de luz, expressa em ps/nm.Km.
A ITU-T (International Telecommunications Union – Telecommunication Standardization Sector) apresenta uma série de recomendações baseadas nas normas IEC e relacionadas a comunicações por fibras ópticas, desenvolvidas pelo departamento dedicado a padronização de soluções de telecomunicações (UIT-T).
A fibra óptica pode ser fabricada utilizando-se como matéria-prima básica a sílica (vidro) ou o plástico. As fibras feitas com material plástico são utilizadas para transmitir luz para fins de iluminação, instrumentação ou decoração. Para telecomunicações se utilizam fibras ópticas de vidro porque apresentam melhores características de transmissão em grandes distâncias. Para aplicação PON, as fibras ópticas mais utilizadas atualmente são as fibras de sílica do tipo monomodo de acordo com a recomendação ITU-T G.652.
A recomendação G.652 trata das características geométricas, mecânicas e de transmissão de fibras monomodo com valor de dispersão nulo em 1310 nm. A fibra é constituída basicamente por um núcleo de sílica dopada com germânio, que apresenta um núcleo com diâmetro entre 5 µm e 8 µm, e casca de sílica com 125 µm de diâmetro. A atenuação nominal deste tipo de fibra está na faixa de 0,4 dB/km em 1310 nm e 0,35 dB/km em 1550 nm.
Existem quatro subgrupos da recomendação G.652 (A, B, C, D). O padrão A foi projetado para operar no comprimento de onda de 1.310 nm, com dispersão cromática alta na janela de 1.550 nm. Já a fibra do tipo B é usada comercialmente por apresentar valores mais baixos de dispersão cromática, com atenuação máxima de 0,35 dB/km em 1.550 nm. Estas fibras apresentam elevada atenuação na região de comprimento de onda centralizado em 1.383 nm, devido à presença de íons de hidrogênio e hidroxila que são absorvidos durante o processo de fabricação.
As variantes G.652.C G.652.D apresentam um pico de água reduzido (Low Water Peak – LWP), permitindo que sejam usadas na região de comprimento de onda entre 1.310 nm e 1.550 nm. Em especial, as fibras G.652C e G.652D são amplamente utilizadas em redes PON e as fibras que seguem a recomendação G.652.D são usadas em redes de telecomunicações com taxas de transmissão entre 10 Gbps e 40 Gbps. Conforme mostra a Figura 2, fibras G.652D operam em todas as faixas do espectro óptico (bandas O, E, S, C, L e U), e seu uso se adapta bem a sistemas que utilizam tecnologia WDM. A Figura abaixo mostra as características das fibras na recomendação G.652D.
Por fim, é importante destacar que em PON, além das fibras ópticas monomodo que seguem a recomendação ITU-T G.652.D, existem fibras desenvolvidas especialmente para ambientes que requerem instalação com baixas perdas e com pequenas curvaturas, conhecidas como fibras BLI (Bending Loss Insensitive).
Essas fibras seguem a recomendação ITU-T G.657, que define dois tipos básicos de fibras:
- Tipo A (A1 e A2) – Apresentam os mesmos parâmetros de transmissão das fibras monomodo G.652.D e são recomendadas para qualquer aplicação de acesso PON;
- Tipo B (B2 e B3) – Recomendadas somente para instalações de curta distância, como instalações internas em edifícios.
A Tabela abaixo apresenta as aplicações típicas para as fibras monomodo G.652D e os quatro tipos de fibras BLI que seguem a recomendação G.657.
JOSÉ MAURÍCIO DOS SANTOS PINHEIRO
Gerente de Engenharia e Operações na BRIP Multimídia, Profissional da área de tecnologia, professor universitário e palestrante.
