01 - FTTx - Projetos - Capítulo I

Furukawa Confidencial

CONCEITOS CONCEITOS REDES FTTHREDES FTTH

Slide: 11


O que Fiber to the Home ?

Treinamento FTTx/PON

O que Fiber to the Home ?

Slide: 22

Furukawa ConfidencialO que FTTH ?CobreFibra

CO/HE

//

24 kbps - 1.5 MbpsRedes antigas, otimizadas para transmisso de voz

CO/HE

CO/HE//

Slide: 33

19 Mbps - 1 Gbps +Redes pticas, otimizadas para transmisso de voz, dados ou vdeo

CO/HE//

Obs: a rede poder ser area ou subterrnea

Furukawa ConfidencialFTTx Definies do ITU-T G.983.1

Slide: 44

FTTCab ou FTTN (fiber-to-the-node):At 1,2 ~ 1,5km do cliente (acesso via ADSL par metlico)

FTTC (fiber-to-the-curb):At 300 metros do cliente (acesso via VDSL par metlico)

FTTH / FTTP (fiber-to-the-home / to-the-premises):Fibras pticas at o cliente final

Furukawa ConfidencialOs tipos de FTTH

Point to Point (P2P) Switched Ethernet

1 - 10 fibras

Ethernet Switch(s)

at 1000

ONT

1 ou 2 fibras

Pontos remotos ativos Maior nmero de ativos na Central Maior nmero de fibras a partir da Central

300 m a 10 KM

at 1000 assinantesOLT

1 ou 2 fibras Central Tecnologia Ethernet convencional Voz, Vdeo e Dados sobre IP Largura de Banda dedicada10 100 KM

Passive Optical Network (PON)

Splitter(s)ONT

SEM pontos remotos ativos Menor custo de operao e manuteno

Slide: 55

1 ou 2 fibras

at 32 assinantesat 20 km

Splitter(s)at 1:32

OLT(CO)

manuteno Menor qtde de fibras a partir da estao Dados sobre IP Voz sobre TDM ou IP Vdeo Analgico e/ou IP Largura de Banda compartilhada com otimizao da utilizao de trfego

1 ou 2 fibras


A evoluo do mercado


A evoluo do mercado Fiber to the Home

Slide: 66

Furukawa ConfidencialEvoluo do FTTH no Mundo

Slide: 77

http://www.ftthcouncil.org/?t=291

Furukawa ConfidencialEvoluo do FTTH no Mundo

Japo

Japo - Banda Larga

40

31,334,2

18,9

12,5

16,6

27,2

14,8

27,7

16,1

5

10

15

20

25

30

35

40

Taxa

de Pe

net

ra

o

Optical LineDSLCATV Line

Slide: 88

Source: Statistics Bureau, Ministry of Internal Affairs and Communication (Japan)

2008

0

5

2004,5 2005 2005,5 2006 2006,5 2007 2007,5Ano


Estados UnidosNumber of Subscribers

Evoluo do FTTH no Mundo

FTTH Homes ConnectedCumulative North America

4,000,0003,760,000

2,912,500

2,142,000

1,478,5971,500,000

2,000,000

2,500,000

3,000,000

3,500,000

4,000,000

Slide: 99

322,700

1,011,000671,000

213,000146,500

64,70022,5005,5000

500,000

1,000,000

Sep-

01M

ar-02

Sep-

02M

ar-03

Sep-

03M

ar-04

Sep-

04M

ar-05

Sep-

05M

ar-06

Sep-

06M

ar-07

Sep-

07M

ar-08

Sep-

08 RVALLC 2009

Furukawa ConfidencialPor que FTTH?

Enorme capacidade de transmisso Multiplicidade de servios (voz, vdeo, dados) Facilidade de evoluo/upgrade Facilidade de instalao Facilidade de instalao Permite servios com largura de banda simtrica Custos reduzidos de operao e manuteno Benefcios da fibra ptica:

Permite atingir grandes distncias Robustez, flexibilidade e confiabilidade Permite a utilizao de cabos leves e com dimetro reduzido Segurana Imune a interferncia eletromagntica (EMI)

Slide: 1010

Imune a interferncia eletromagntica (EMI)


Por que o FTTH acontece nos EUA/Japo/Coria?

Questo estratgica: Direo de Governo No perder a Competitividade no Mercado Global

Mercado Mundial de Redes FTTx

Questo regulatria: UNBUNDLING No compartilhamento de rede com terceiros;

Questo econmica: Busca do aumento da receita por assinante; Diminuir churn: Fidelizao do cliente e evitar a fuga de receitas; Operadoras preferem investir em solues com maior tempo de vida til

(future-proofing) ao invs de solues paliativas (ADSL/VDSL).

Slide: 1111

(future-proofing) ao invs de solues paliativas (ADSL/VDSL). Questo comportamental:

Novos hbitos de consumo de servios (principalmente vdeo); Ganho de produtividade; e Falta progressiva de pacincia dos usurios.


Reviso de redes pticas


Slide: 1212


Fibras pticas


Slide: 1313

Furukawa ConfidencialFibra versus Cobre

Fibra/Vidro Utiliza luz Material dieltrico

Cobre Utiliza eletricidade

Slide: 1414

Material dieltrico Imune a interferncia

eletromagntica Baixo coeficiente de expanso trmica Material rgido e quebradio Quimicamente estvel

Utiliza eletricidade Material condutor

Susceptvel a interferncia eletromagntica

Alto coeficiente de expanso trmica Material dctil Sujeito a corroso e reaes galvnicas

Furukawa ConfidencialEstrutura da Fibra ptica

Ncleo (core) Conduz os sinais de luz Composio: slica e dopante

Casca (cladding) Mantm a luz confinada no

Ncleo (core) Conduz os sinais de luz Composio: slica e dopante

Casca (cladding) Mantm a luz confinada no Mantm a luz confinada no

ncleo Composio: slica pura

Revestimento (coating) Protege o vidro Composio: acrilato (plstico)

Mantm a luz confinada no ncleo

Composio: slica pura Revestimento (coating)

Protege o vidro Composio: acrilato (plstico)

Slide: 1515

A fibra ptica revestida apenas com o acrilato muitas vezes chamada de fibra nua (bare fiber) na literatura.A fibra nua usualmente protegida por um tubo plstico de dimetro 0,9 mm (s vezes chamado pig-tail), ou por tubos maiores dentro de cabos e cordes. Esses tubos so chamados buffers e podem ser secos ou geleados (quando cheios de uma gelia de petrleo).

Furukawa ConfidencialEstrutura da Fibra ptica

As fibras pticas funcionam atravs do princpio de reflexo interna total que ocorre em funo da diferena entre os ndices de refrao do ncleo e da casca da fibra

nnucleo >>>> ncasca

Slide: 1616

As ondas de luz (modos de propagao) so refletidos e guiados atravs do comprimento da fibra

Furukawa ConfidencialNoes Bsicas de ptica

Slide: 1717


Refrao da Luz

Ao se propagar entre meios diferentes, a luz parcialmente refletida para o meio de origem, e outra parte continua a se propagar no novo meio, porm em outra

Noes Bsicas de ptica

raio incidente

raio incidente

refrao

raio incidente

raio incidente

refrao

continua a se propagar no novo meio, porm em outra direo, a esta mudana, damos o nome de refrao.

Slide: 1818

meio 1 meio 2n1 > n2

meio 1 meio 2n1 < n2

refraoreflexo parcial

reflexo parcial

meio 1 meio 2n1 > n2

meio 1 meio 2n1 < n2

refraoreflexo parcial

reflexo parcial


A Lei de Snell..Pela Lei de Snell, a relao entre o ngulo de incidncia 1 e o ngulo de refrao 2


1 e o ngulo de refrao 2 descrita como sendo:

n1sen1 = n2sen2 Onde n1 e n2 so os ndices de refrao dos dois meios.

Slide: 1919

Quando n1>n2 , como no caso guaar , teremos sempre que 2 > 1 .


E quando ocorre a reflexo total da Luz?

Quando 2 for igual a 90o


Quando 2 for igual a 90ocorrer a reflexo total: toda luz ser refletida de volta ao meio de origem.O ngulo de incidncia da luz a partir do qual a reflexo total ocorre denominado ngulo crtico , ou seja:

Slide: 2020

ngulo crtico c , ou seja:

senc = n2 / n1


Cone de Aceitao e Abertura Numrica


Chama-se cone de aceitao ao cone formado pelo ngulo crtico para que a luz incidente na fibra ptica sofra reflexo total.

Slide: 2121

Nas especificaes tcnicas, esta caracterstica representada poruma grandeza chamada Abertura Nmerica da fibra:

Abertura Numrica = Sena = ( nn2 - nc2 )1/2


Indice de Refraon2 n1

Dimenses Tpicas

125 m (casca)

8 - 12 m (ncleo)

Tipos de Fibras pticas

n2 n1

n1n2

Fibra Monomodo ndice Degrau (step-index)

Fibra Multimodo ndice Degrau (step-index)

125 - 400 m(casca)

50- 200 m(ncleo)

125 m

Slide: 2222

Fibra Multimodo ndice Gradual (graded-index)

125 m(casca)

62,5 m(ncleo)


PARMETROS PTICOS ATENUAO PTICA

Atenuao por comprimento de onda Descontinuidade ptica pontual Atenuao por macro-curvatura

COMPRIMENTO DE ONDA DE CORTE

Parmetros de Caracterizao da Fibras pticas

COMPRIMENTO DE ONDA DE CORTE DIMETRO DE CAMPO MODAL DISPERSO CROMTICA

PARMETROS GEOMTRICOS DIMETRO DA CASCA ERRO DE CONCENTRICIDADE NCLEO / CASCA NO CONCENTRICIDADE CASCA DIMETRO DO REVESTIMENTO

Slide: 2323

DIMETRO DO REVESTIMENTO ERRO DE CONCENTRICIDADE CASCA / REVESTIMENTO

PARMETROS MECNICOS RESISTNCIA TRAO DINMICA FORA NECESSRIA PARA REMOVER O REVESTIMENTO FORA DE PUXAMENTO


Representa a perda de potncia ptica dentro da fibra desde o pontode transmisso at o ponto de recepo do sinal ptico.

Atenuao

Fibra pticaTransmissor Receptor

Amplitude do sinal

Slide: 2424

Fibra ptica

Pulso de luz

Uma atenuao de 3 dB representa a perda de 50% da potncia ptica.


A atenuao a relao entre as potncias luminosas na entrada e na sada da fibra, expressa em decibis (dB).Definida como sendo:

Atenuao

Definida como sendo:

Atenuao= 10log(Pentra/Psai)O coeficiente de atenuao , normalmente utilizado para expressar a atenuao em fibras, definido como a atenuao, em dB, por Km de fibra (dB/Km), ou:

Slide: 2525

atenuao, em dB, por Km de fibra (dB/Km), ou:fibra = 10log(Pentra/Psai)/L


Mecanismos de Atenuao

Podemos dizer que so vrios os mecanismos responsveis pela atenuao do sinal ptico em uma responsveis pela atenuao do sinal ptico em uma fibra, sendo os mais importantes os seguintes:

Perdas por absoro intrnseca ou extrnseca; Perdas por espalhamento linear e no-linear; Perdas por micro e macro curvaturas.

Slide: 2626


um mecanismo de perda relacionado composio do material e ao processo de fabricao

Absoro material (intrnseco)

composio do material e ao processo de fabricao da fibra ptica (interaes entre os componentes estruturais do material vtreo), e ocasiona a dissipao de parte da energia luminosa em calor.

calor

Slide: 2727

calorimpureza/

imperfeio


O espalhamento uma causa bastante comum deatenuao. Ocorre quando a luz colide comimperfeies existentes no material, fazendo com que a

Espalhamento

imperfeies existentes no material, fazendo com que aluz seja espalhada em ngulos fora do cone deaceitao absorvida na casca, ou transmitida de volta fonte emissora (retroespalhamento).

imperfeio

Slide: 2828

1

3

2

4

imperfeio

retroespalhamento

perda para a casca

retroespalhamento

perda para a casca

5


Causado por variaes pequenas e aleatrias, na densidade e por concentrao do vidro. Conceito utilizado pelo OTDR.

Espalhamento Rayleigh

Luztransmitida

Luz dispersa

Slide: 2929

Mudanas no ndice de refrao


Absores extrnsecas

Perdas associadas a efeitos extrnsecos so causadas essencialmente pela presena de impurezas metlicas ou ons OH- (hidroxila), provenientes da presena de gua, na estrutura vtrea da fibra.

Slide: 3030


Espectro de Atenuao

Perda (dB/Km)

Experimental

EspalhamentoRayleigh

Absoro noultravioleta

Absoro noinfra-vermelho

Slide: 3131

ultravioletaImperfeies do

guia de onda

Comprimento de onda (m)

Furukawa ConfidencialPerdas por Atenuao

Slide: 3232


As fibras pticas sofrem perdas por irradiao nas

Perdas por curvatura

As fibras pticas sofrem perdas por irradiao nas curvas ao longo de seu caminho.

Tais curvas so grandes em relao ao dimetro da fibra, mas podem ocorrer quando um cabo "dobra" (um canto ou uma esquina).

Ou seja, dependem fundamentalmente de como o

Slide: 3333

Ou seja, dependem fundamentalmente de como o cabo ptico vai ser instalado.


Macrocurvatura:raio de curvatura da mesma ordem de grandeza que o dimetro da fibra

Perdas por Macrocurvatura

r ~ dPerda de macrocurvatura:depende do comprimento de onda

d f1 f2f2 < f1 < fc

luzdispersa

core

clad

Slide: 3434

Empacotamento das fibras nos cabos; Manobra das fibras nas caixas de emenda e nos painis de

distribuio; Instalao e acomodao final do cabo.

depende do comprimento de onda


Perdas de microcurvatura:Fibra Multimodo: no dependem do comprimento de onda.

Perdas por Microcurvatura

ncleo ecasca

coating 3 m

Fibra Multimodo: no dependem do comprimento de onda.Fibra Monomodo: dependem do comprimento de onda.

Slide: 3535

Tenso induzida pelo revestimento durante a manufatura; Empacotamento das fibras no cabo; Expanso e contrao durante o ciclo de temperatura; Processo de conectorizao.


Disperso : Responsvel pela limitao da capacidade de transmisso da fibra ptica, significa um

Disperso em Fibras pticas

de transmisso da fibra ptica, significa um alargamento do pulso ptico..

Slide: 3636


Quanto a Disperso

Disperso Cromtica ou Intramodal;

Disperso Modal ou Intermodal;

Disperso do Modo de Polarizao PMD;

Efeito No-Lineares em Fibras pticas.

Slide: 3737


Disperso cromtica: A disperso cromtica depende da estrutura atmica e ndice de

refrao da fibra ptica. Como o ndice de refrao funo do comprimento de onda de

operao n(), as diferentes freqncias do pulso ptico viajam com

Parmetros Tcnicos Limitantes

operao n(), as diferentes freqncias do pulso ptico viajam com diferentes velocidades

O efeito resultante o alargamento do pulso e como conseqncia a interferncia entre os pulsos alargados

Slide: 3838

t

t

t

tTransmission Fiber


Disperso cromtica de Fibra SM


10 Gb/s

de Fibra SM

Slide: 3939

60KM SMF

4 KM SMF

40 Gb/s

t

t


Disperso Modal ou Intermodal

Slide: 4040


Fibra Perfeita

Disperso do Modo de Polarizao (PMD)

2 modos que se propagam em direes perpendiculares:

Fibra Perfeita

Fibra RealRpido

Slide: 4141Atraso no Tempo = DGD


Fatores que causam PMD

Fatores Intrnsecos (Fibra ptica): No-Circularidade do Ncleo

Tenses trmicas residuais


Tenses trmicas residuaisFatores Extrnsecos (Cabo / Instalao) Design do Cabo ptico Processamento Local de instalao (vento, variao de temperatura) Qualidade da instalao

Slide: 4242

Cabos Furukawa com valores mdio da ordem de 0,04 ps/km1/2


Ncleo

Casca

Casca

Geometria

Dimetro da Casca

Ncleo

Casca

Erro de concentricidade Ncleo/Casca

No Circularidade

Slide: 4343

Dimetro do Revestimento

Erro de Concentricidade Revestimento/Casca

Furukawa ConfidencialEfeitos No-Lineares

Os efeitos de perda estudados acima so chamados lineares, pois as perdas causadas so proporcionais potncia ptica na fibra.

Porm, outros fatores podem se manifestar...

Pout Causas Altos Nveis de Potencia Pequena rea efetiva da fibra Longos enlaces de fibras

Efeitos No-Lineares

Regio No-Linear

Regio Linear

Slide: 4444

Pin

Longos enlaces de fibras


1. Espalhamento EstimuladoFuno do nvel de potncia

SBS: Espalhamento Brillouin Estimulado

Efeitos No-Lineares

SBS: Espalhamento Brillouin Estimulado SRS: Espalhamento Ramam Estimulado

2. ndice de refrao no-linearIntensidade ptica induz variaes do ndice refrao n = n0 + n2 I (P(t)/ Aeff ) n2 = 2.3 x 10-20 m2/W

Slide: 4545

SPM: Self Phase-ModulationXPM: Cross Phase-ModulationFWM: Four Wave Mixing

Furukawa ConfidencialEfeitos No Lineares - SBS

Stimulated Brillouin Scattering (SBS) ocorre quando o sinal de alta potncia em 1550nm lanado diretamente na fibra ptica, resultando em degradao do CNR (Carrier to Noise Ratio) um parmetro importante para enlaces longos (> 13 Km) um parmetro importante para enlaces longos (> 13 Km) Utilizar transmissores com modulao direta (distncias < 5km)

Possveis solues Reduzir o nmero de portadoras analgicas Utilizar transmissores com maior supresso de SBS para

enlaces longos Utilizar receptores de vdeo com menor corrente de rudo

Slide: 4646

Utilizar receptores de vdeo com menor corrente de rudo (opera a uma potncia mais baixa, permitindo utilizar menores potncias de lanamento na fibra)

Furukawa ConfidencialEfeitos No Lineares - SRS

Stimulated Raman Scattering (SRS) ocorre quando o comprimento de onda 1490nm interage com o comprimento de onda 1550nm (video)

Afeta os canais de vdeo abaixo de 100 MHz Inversamente proporcional taxa de modulao do laser 1490nm Inversamente proporcional taxa de modulao do laser 1490nm Diretamente proporcional ao nvel de potncia ptica do laser

1490nm Nveis de potncia de lanamento aceitveis para o laser 1490nm:

Slide: 4747


Emendas pticas


Slide: 4848


Emenda por processo mecnico ( adaptadores e temporrio );

Emendas pticas

Emenda por processo mecnico ( adaptadores e temporrio );

Emenda por fuso das fibras pticas;

Aplicaes:

- Instalaes internas / externas ( loose-tight );

Slide: 4949

- Instalaes internas / externas ( loose-tight );- Recuperao do enlace ptico;- Expanso do enlace ptico;- Derivaes.


Processo de Emenda

Limpeza

DecapagemClivagem

Slide: 5050

Limpeza


Clivadores Furukawa

S310

Slide: 5151

S 323

S 321


Preparo necessrio:- retirar o revestimento primrio da fibra ( acrilato );

Clivagem da Fibra ptica

- retirar o revestimento primrio da fibra ( acrilato );- limpeza com lcool isoproplico;- corte da fibra ( ncleo e casca ).

ngulo de corterea da fibra cortada Fibra ptica sem acrilato

Slide: 5252


Fuso de Fibras pticas

Processo de Emenda por Fuso

S - 175S - 148

Slide: 5353

S - 199 S - 174


parmetros crticos

Dimensional


Ncleo

Casca

Casca

Dimetro do ncleo( 9 m 10 % )

No Concentricidade Dimetro do Ncleo / Casca( menor ou igual a 1 m )

Slide: 5454

Ncleo

Ncleo

Casca

( menor ou igual a 1 m )

No Circularidade ( menor ou igual a 2% )


parmetros crticosProcesso de Emenda por Fuso

Alinhamento lateral ;

Alinhamento angular ;

Distanciamento entre fibras ;

Slide: 5555

Distanciamento entre fibras ;



Slide: 5656



Slide: 5757


sistema de travamentoranhura de alinhamento

Emenda Mecnica

fibra ptica decapada e clivada

carcaa plstica gel casador de ndice de refrao

Slide: 5858

ndice de refrao


Conectores pticos


Slide: 5959


Mecnica por adaptadores pticos

Emenda por Conectores

Slide: 6060

Furukawa ConfidencialConectores pticos - Caractersticas

Componente utilizado para unir a fibra ptica ao equipamento terminal (transmissor, amplificador ou receptor ptico)

A casca da fibra, no interior do conector, posicionada atravs de um mecanismo de alinhamento de preciso (ferrolho), utilizando um adesivo

A unio realizada atravs do alinhamento preciso dos 2 ferrolhos no interior de um adaptador ptico

A unio realizada atravs do alinhamento preciso dos 2 ferrolhos no interior de um adaptador ptico

Slide: 6161

Furukawa ConfidencialConectores pticos Tipos de Polimento Polimento plano (flat polishing)

Sem contato fsico no acoplamento (air gap) Atualmente em desuso

PC (physical contact) Polimento convexo permite contato fsico no acoplamento Perda de retorno at - 40dB Aplicao em sistemas digitais com taxas < 1 Gbps Aplicao em sistemas digitais com taxas < 1 Gbps

SPC (super physical contact) Ciclo de polimento adicional em relao ao modelo PC Perda de retorno at - 45dB Aplicao em sistemas digitais com taxas < 2,5 Gbps

UPC (ultra physical contact) Ciclo de polimento adicional em relao ao modelo SPC Perda de retorno at - 50dB Aplicao em sistemas digitais com taxas > 2,5 Gbps

FIBRA PTICAFERROLHO

SUPERFCIEPOLIDA

POLIMENTO CONVEXO (PC)

Slide: 6262

Aplicao em sistemas digitais com taxas > 2,5 Gbps

APC (angled physical contact) Polimento em ngulo de 8 proporciona menor perda de retorno Perda de retorno at - 70dB Aplicao em sistemas de transmisso de vdeo analgico (CATV) No compatveis com os conectores PC, SPC e UPC

FIBRA PTICA

POLIMENTO EM NGULO (APC)

FERROLHOSUPERFCIE

POLIDA

8o

Furukawa ConfidencialConectores pticos - Construo

Conectores com ferrolho SMA (simplex) ST (simplex) FC (simplex)

Conectores moldados Conectores moldados Bicnico (simplex) SC (simplex/duplex) E2000 (simplex/duplex)

Conectores multifibras MT

MF

Slide: 6363

MPO Conectores Small Form Factor (SMF)

MT-RJ (duplex) LC (simplex/duplex)

Furukawa ConfidencialConectores pticos - Tipos

Conector SC

Slide: 6464


Conector LC

Slide: 6565


Conector ST

Slide: 6666


Conector FC

Slide: 6767


Conector E2000

Slide: 6868


Conector MF

Slide: 6969


Conector MT-RJ

Slide: 7070

Furukawa ConfidencialConectores pticos - TiposConector MPO

Slide: 7171

Pr-conectorizado em fbrica;

Ribbon Fiber de 12 fibras;

Ambientes de alta densidade de fibras;

Modularidade;

Facilidade na instalao e reconfigurao

Manuseio simples.


Critrios de Aceitao Face de Polimento

Slide: 7272

Furukawa ConfidencialPerda em Conectores e EmendasPerda em Conectores e Emendas

TX RX

IL Insertion Loss (dB)

A perda de insero a frao da potncia perdida ao atravessar a conexo, na banda de passagem.

RL Return Loss (dB)TX RX

Slide: 7373

A perda de retorno a frao da potncia refletida pelo conector de volta para a fibra de onde foi transmitida.


Emendas e Conexes pticas

Perda em Conectores e EmendasPerda em Conectores e Emendas

Slide: 7474


Componentes pticos PassivosSplitters


Splitters

Filtros WDM

Slide: 7575


Splitters

Single-window

Single-window Flattened

Dual-window Wideband

Slide: 7676

Duas tecnologias comercialmente disponveis:

FBT Fused Biconical Tapered

PLC Planar Lightwave Circuit



-Juno de duas fibras independentes: os claddings das fibras so

Slide: 7777

-Juno de duas fibras independentes: os claddings das fibras so fundidos em uma pequena regio de forma a haver transferncia de energia por acoplamento (proximidade)-A transferncia de energia depende da separao dos ncleos e do comprimento de interao: pode-se construir splitters desbalanceados



O splitter montado em um vidro ou substrato de quartzo, dentro de um tubo metlico.

Slide: 7878

tubo metlico.


FBT Fused Biconical TaperedArranjos mais complexos podem ser feitos fundindo-se mais que duas fibras ou concatenando-se splitters.

Slide: 7979



ChipSubstrato de slica Substrato de slica

onde so formados os guias de ondas

Slide: 8080

Elementos de acoplamento


A camada onde se formar o guia de onda recebe dopantes para ter um ndice de refrao diferente (simula

comportamento da fibra ptica)

Filme metlico para definir o desenho


Filme metlico para definir o desenho dos guias de onda

Entalhe por processo qumico e retirada da mscara

Slide: 8181


Elementos de acoplamento


Fiber Array

Slide: 8282

Colados juntos ao chip, em cada lado, de forma a prover alinhamento e baixa perda


RESUMO:

FBT: Fused Biconical Taper

Caractersiticas:Pior uniformidade (IL)

PLC: Planar Lightwave Circuit

Caractersiticas:Melhor uniformidade (IL)

Menor custoIndicado para razes de diviso 4

Slide: 8383

Melhor uniformidade (IL)Maior custoIndicado para razes de diviso 4


Slide: 8484


WDM Filter

Slide: 8585


Parmetros Relevantes para Componentes PassivosComponentes Passivos

Slide: 8686


Testes de Verificao GR-1209-CORE; GR-1221-COREANATEL Requisitos Tcnicos e Procedimentos de EnsaiosAplicveis Certificao de Produtos paraTelecomunicao de Categoria 3Telecomunicao de Categoria 3

Testes Ambientais e MecnicosEnvelhecimento por Temperatura-UmidadeCiclos de Temperatura e UmidadeImerso em guaVibraoFlexo

Slide: 8787

FlexoToroPuxamento LateralReteno do CaboImpacto


Testes de Verificao GR-1209-CORE; GR-1221-COREANATEL Requisitos Tcnicos e Procedimentos de EnsaiosAplicveis Certificao de Produtos paraTelecomunicao de Categoria 3

Testes pticosBanda de passagem pticaPerda de InseroUniformidadeIsolao WDMDiretividade

Telecomunicao de Categoria 3

Slide: 8888

DiretividadeReflectnciaPolarizarion-dependent Loss


TESTES DE HOMOLOGAO DE PASSIVOS REALIZADOS PELA FURUKAWAA fim de fornecer passivos de rede otimizados para os requisitos de cada projeto (custo, instalao emcaixa de emenda ou armrio, diferentes razes de diviso e distncias da rede PON), a Furukawa avaliasplitters pticos e WDMs de diferentes fabricantes e modelos, alm dos produtos da FEC e OFS.Parmetros avaliados no processo de homologao:Perda de insero (IL)UniformidadeUniformidadePerda de Retorno (RL)Resposta de espectro ptico ()Testes ambientais (temperatura, umidade, ciclo trmico)Testes sistmicos para avaliao da performance dos sinais de vdeo e dados utilizando o sistema dereferncia de rede PONPara assegurar a confiabilidade dos splitters pticos a longo prazo a Furukawa requisita dos seusfornecedores o atendimento s normas Telcordia GR-1209 e GR-1221

Slide: 8989


Valores Especificados pela ANATEL para Splitters

Slide: 9090


IL Insertion Loss (dB)A perda de insero a frao da potncia transferida da porta A perda de insero a frao da potncia transferida da porta de entrada para a porta de sada, na banda de passagem.No inclui a perda dos conectores.

RL Return Loss (dB)A perda de retorno a frao da potncia transferida da porta de

Slide: 9191

A perda de retorno a frao da potncia transferida da porta de entrada, de volta para a mesma porta de entrada.No inclui a reflexo dos conectores.


Uniformidade

a diferena mxima entre as perdas de insero entre a porta de entrada e quaisquer duas portas de sada.

(Maior perda de insero Menor perda de insero)

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A uniformidade medida em cada canal (wavelength).

No uniformidades representam desvios das especificaes de projeto que deveriam ser minimizados.

Em sistemas ponto-a-ponto, componentes no uniformes tendem a aumentar a incerteza sobre a potncia no receptor.


PDL Polarization-Dependent Loss

Diferentes modos de polarizao sofrem atenuao diferente.Desprezvel na fibra, mas importante nos amplificadores, acopladores, isoladores, etc.acopladores, isoladores, etc.s vezes somado ao Insertion Loss nas especificaes.

Diretividade

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a frao de potncia transferida de uma porta de entrada para outra porta de entrada (no inclui reflexo dos conectores).


Testes de Confiabilidade

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Transmissores e Amplificadores pticos


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LED => Light Emission Diode ILD => Injection LASER Diode so componentes constitudos de glio e alumnio (GaAlAs); fosfato de

arseneto de glio e alumnio (GaAlAsP); fosfato de arseneto de glio e ndio (GaInAsP).

Fontes de luzFontes de luz

LEDs convencionais => 600 a 800 nm LEDs convencionais => 600 a 800 nm LEDs p/ fibras pticas => 850 e 1300 nm ILDs p/ fibras pticas => 1310 e 1550 nmAplicaes :

CD players, leitores de barras; comunicao por fibras pticas; sistemas complexos, rpidos e maior distncia; LANs - de 850 e

1300 nm; CATV - de 1310 e 1550 nm.

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LEDs => potncias de 0.01 1 mW ILDs => potncias de 0,5 10 mW

( dependendo da aplicao )sofrem com temperatura, alteram a potncia de sada e possuem MTBF

diferentes. Os ILDs so mais rpidos que os LEDs.


Fontes de luz Fontes de luz

LED ILD

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LED ILDA fibra ptica s aceita luz emitida dentro de um cone

estreito de aceitao => entre 30 e 40 para fibra multimodoe


O LASERO LASER

O laser semicondutor aplicado em sistemas de comunicao por fibras pticas; O laser semicondutor aplicado em sistemas de comunicao por fibras pticas; Constitudos por arseneto de glio em combinao com outros elementos; Apresentam maior potncia, menor largura espectral - indicado para fibras com

ncleos menores (monomodo) e para altas velocidades; Nos LASERS os ftons refletem dentro do ILD gerando novos ftons (um eltron

livre recombina-se com uma lacuna), havendo um ganho ou amplificao, gerando um feixe de luz estreito e forte;

Comprimentos de onda de 1310 e 1550 nm.

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Furukawa ConfidencialLED x Laser

Laser LEDPotncia luminosa Alta (1dBm)

Baixa (de -7 a -14dBm)

Larura espectral Menor Maior

Velocidade de Alta, porm precisam de circuitos complexos para Baixa

Potncia ptica relativa

Velocidade de modulao

circuitos complexos para manter linearidade

Baixa

AcoplamentoFeixe mais concentrado, permite maior eficiencia no acoplamento.

Feixe menos concentrado.

Variaes comtemperatura

Maior sensibilidade Sensibilidade baixa

Vida til edegradao:

Vida til menor, degradao indefinida

Maior vida tial (aproximadamene 10 vezes . Degradao bem

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degradao: degradao indefinida vezes . Degradao bem definida)

Custos Mais caros Mais baratos

Rudos Menor Ruido -

Furukawa ConfidencialTipos de Lasers

Existem basicamente 3 tecnologias de lasers utilizadas para aplicaes em redes de comunicaes pticas monomodo Lasers Fabry-Perot (FP)

Menor custo Menor potncia ptica Utilizado para distncias at 10 km Pior estabilidade do comprimento de onda

Lasers Distributed Feedback (DFB) Maior custo Maior potncia Utilizado para distncias at 20 km Excelente estabilidade do comprimento de onda Maior estabilidade de temperatura

Modulao interna Menor custo

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Menor custo Adequado para redes com distncias curtas/moderadas

Modulao externa Maior custo Adequado para redes de longa distncia

Vertical Cavity Surface Emitting Lasers (VCSELs) Tecnologia nova, custo reduzido

Furukawa ConfidencialTipos de Lasers

Comprimentos de onda utilizados para redes pticas monomodo: 1310 nm

Normalmente so os lasers de menor custo Utilizados para enlaces curtos de vdeo broadcast e enlaces curtos a mdios

para transmisso de dadospara transmisso de dados 1490 nm

Utilizado para transmisso de dados downstream em redes PON (3) No permite amplificao utilizando EDFA

1550 nm Permitem amplificao de sinal atravs de amplificadores pticos dopados com

rbio (EDFA) Utilizado para transmisso de vdeo broadcast em redes PON (video overlay) ou

transmisso de dados em redes P2P

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transmisso de dados em redes P2P Lasers so fabricados para diversos comprimentos de onda que podem utilizar a

faixa operacional do EDFA (1535 1600 nm) para aplicaes CWDM Menor atenuao da fibra ptica em 1550 nm

Furukawa ConfidencialAmplificadores pticos

Pico da Agua

Amplificadores operam independentemente da

taxa, formato e comprimento de onda

ErbiumBandSOA

LongErbium

BandSOA

LC

1310

SAtt

enu

atio

n (d

B/km

) TuliumBand

Distributed RamanPumps

SOA

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rbio - Banda C + L Tlio - Banda S Pr+3 - Regio de 1.3 m Raman - Extensa banda de ganho Bombeio ( S- C- L)

Wavelength (nm)1300 1400 1420~1520 1530~1560 1570~1620

Espectro de Ganho do Amplificador

(1285nm 1625nm)

Furukawa ConfidencialCuidados com Equipamentos pticos

Ateno !

Lasers podem ser perigosos s pessoas expostas a ele Mesmo lasers de baixa potncia podem causar danos viso Danos permanentes podem ocorrer em uma frao de segundo Lasers visveis podem penetrar no globo ocular e causar aquecimento da retina (um aquecimento de 10C suficiente para destru ir as clulas da fotoreceptoras)

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fotoreceptoras) Lasers infra-vermelhos ou ultra-violetas so especialmente perigosos porque no despertam o instinto de piscar o olho e a pessoa pode no sentir dor ou notar dano imediato at que haja aquecimento suficiente da retina para criar um ponto de cegueira.


Classe 1Seguro para uso sob todas as condies razoveis previstas, ou seja, no se espera exceder o tempo mximo de exposio permissvel. Pode incluir lasers

H uma classificao dos lasers de acordo com o perigo que representam na norma IEC 60825 (2002)

espera exceder o tempo mximo de exposio permissvel. Pode incluir lasers de uma classe mais alta cujos raios sejam confinados em invlucros adequados para que a radiao do laser seja prevenida fisicamente.

Classe 1M Produzem raios de dimetro largo ou divergentes. A exposio mxima no acontecer a menos que sejam usados equipamentos para foc-lo em raios de dimetro estreito. Sendo focados, lasers de classe 1M podem provocar danos.

Classe 2

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Classe 2 Emite luz visvel. Presume-se que o reflexo humano de piscar seja suficiente para prevenir exposies longas o suficientes para provocar dano.

Classe 2M Emite luz visvel de dimetro largo ou divergentes. Presume-se que o reflexo humano de piscar seja suficiente para prevenir exposies longas o suficientes para provocar dano. Todavia se esse laser for focado, a radiao pode atingir nveis perigosos.


Classe 3R Laser contnuo que produz at 5 vezes o limite de emisso dos lasers Classe 1 ou 2. Embora o limite de exposio possa ser excedido, o risco de provocar ferimentos baixo. O laser no pode produzir mais do que 5 mW na regio ferimentos baixo. O laser no pode produzir mais do que 5 mW na regio visvel.

Class 3B Produz luz de intensidade tal que a exposio mxima permissvel para o olho pode ser excedida e a viso direta do raio potencialmente sria. A radiao difusa (isto , dispersa por uma superfcie difusa) no deve ser perigosa. Emisses de onda contnua a comprimentos de onda superiores a 315 nm no devem exceder 0.5 mW

Classe 4

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So de alta potncias (tipicamente mais que 500mW se contnuos, ou 10J/cm se pulsados). So sempre perigosos para viso e podem causar um efeito devastador e dano permanente ao olho, podem ter energia suficiente para incendiar materiais e podem causar danos significativos pele. A exposio s vistas e pele, seja do raio diretamente ou de superfcies difusas, mesmo aps reflexes, deve ser evitada sempre. Adicionalmente, podem representar risco de incndio e podem gerar fumaas txicas.


Equipamento de proteo (culos apropriado) recomendado para lasers de classe 3B e 4.As normas que regem estes equipamentos so: As normas que regem estes equipamentos so:

ANSI Z136.1 - Safe Use of Lasers ANSI Z136.2 - Safe Use of Lasers in Optical Fiber Communication Systems Utilizing Laser Diode and LED Sources ANSI Z136.3 - Safe Use of Lasers in Health Care Facilities ANSI Z136.5 - Safe Use of Lasers in Educational Institutions ANSI Z136.6 - Safe Use of Lasers Outdoors

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Todas as pessoas envolvidas no trabalho com redes pticas e laser devem ser alertadas dos riscos e de como evit-los !

sua responsabilidade alertar sua equipe !


Tecnologia de Redes pticas Passivas


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Furukawa ConfidencialArquiteturas de Redes pticas de Acesso

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Acesso via PON Comits Normativos

APON

Padronizao de Redes PON

1995

ITU-T Study Group 15

APONBPONGPON

2001 EPON

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2001

IEEE 802.3ah Task Force

EPON


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Furukawa ConfidencialOperao de uma Rede EPON

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TDMA Time Division Multiple Access


BPON Broadband Passive Optical

NetworkITU G.983.3

GPON Gigabit Passive Optical

NetworkITU G.984.2

EPON Ethernet Passive Optical

NetworkIEEE 802.3ah

Servios Voz, Dados, IP (Voz e Video) Vdeo (Broadcast) CATV - Opcional fora das normas: Analgico e/ou

TRIPLE

PLAY !

Comparao entre os Padres PON

Vdeo (Broadcast) CATV - Opcional fora das normas: Analgico e/ou Digital

Taxas 622 Mpbs (down)155 Mbps (up)

1.2 ou 2.4 Gbps (down)622 Mbps ou 1.2 Gbps(up)

1.0 Gbps (down)1.0 Gbps (up)

ProtocoloATM ATM ou Ethernet Ethernet

Taxa Diviso

Potncia1:32 mximo 1:32 tpico

1:64 possivel 1:32 ou 1:64

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Potncia 1:64 possivel

Alcances mximos 20 km 20 km 10 km ou 20 km

Fibra ptica

MONOMODO ITU G.652 : Standard ou Zero/Baixa atenuao no pico dgua


Taxa e Alcance Diviso

(Split ratio)Oramento de

Potncia (*) Tipo Fibra

Taxas:1.25 Gb/s down (D) PX-10U 23 dB MONOMODO

EPON Ethernet Passive Optical Network IEEE 802.3ah

O Padro Ethernet PON

1.25 Gb/s down (D)1490 nm1490 nm

1.25 Gb/s up (U) 1310 nm1310 nm

Alcances previstos:1000BASE-PX10:10KM1000BASE-PX20:20KM

16 min, 32ou

64 max

PX-10U 23 dBPX-10D 21 dBPX-20U 26 dBPX-20D 26 dB

(*) Channel Insertion Loss + Penalties

MONOMODOITU G.652 C/D (baixo ou zero pico dgua)

ITU G.652 (standard SMF)

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CO/Head end ONTSplitter1 x 32 1

32

OLT

Drop Closure

1310 nm1490 nm

Furukawa ConfidencialArquitetura Video Overlay

50MHz 2GHZ

Slide: 116116

Furukawa ConfidencialPerformance para o Servio de Vdeo Analgico

Performance requerida na sada da ONU de vdeo: CNR 48 dB CSO 53 dBc CTB 53 dBc

Slide: 117117

CTB 53 dBc Requer altos nveis de potncia na sada do amplificador ptico

(17~22dBm) em funo da elevada razo de diviso dos splitters Requer nvel ptico mnimo em torno de 6 dBm na entrada da

ONU para garantir OMI~3,5% (CNR) A rede dever ser dimensionada para evitar SBS e SRS


OBRIGADO !

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01 - FTTx - Projetos - Capítulo I

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