Saiba como funciona o sistema de comunicações de fibra óptica

Um sistema de comunicação óptica pode ser simplificado em três componentes, sendo: transmissor, receptor e canal de comunicação. O transmissor é o responsável por iniciar um processo de comunicação. É aquele que emite o sinal óptico que transporta os dados. O receptor é o componente que faz a captação do sinal óptico emitido pelo transmissor e proporciona a leitura dos dados. Já o canal é o meio físico que o sinal percorre transportando os dados, por exemplo: o ar para comunicações móveis, a fibra óptica para comunicações ópticas, etc.

Em muitos casos, o transmissor e o receptor são componentes independentes, porém também existem dispositivos que transmitem e recebem dados ao mesmo tempo. São os chamados transceptores (transceivers), cujo nome é a combinação dos dois. Em comunicações ópticas, são utilizados transceivers ópticos para realização de transmissão e recepção dos dados.

A Fibra Óptica

Nas comunicações ópticas, o meio físico utilizado para transmissão do sinal e transporte dos dados é a fibra óptica, que é um filamento flexível e transparente produzido a partir de sílica (dióxido de silício – SiO₂) para transmissão de ondas eletromagnéticas, mais comumente referidas como luz, nesse caso.

A fibra óptica tem um diâmetro um pouco maior que a de um fio de cabelo, porém podem possuir comprimentos de vários quilômetros. A utilização da luz como meio de transmissão, permite que os enlaces de fibra óptica sejam capazes de alcançar velocidades de até 800 Gbps.

Dentre as principais vantagens do uso da fibra óptica estão: a alta taxa de transmissão de dados, possuindo aplicações onde um enlace pode alcançar até 800 Gbps em uma única fibra; a imunidade a interferências eletromagnéticas; baixas perdas por atenuação do sinal; o menor custo, visto que é mais barato que os cabos de cobre convencionais; menor peso e baixo custo de transporte; e a maior eficiência na utilização do espaço disponível, pois devido ao seu diâmetro reduzido é possível utilizar mais unidades de fibra óptica em um mesmo cabo de determinado diâmetro.

Já entre as desvantagens, temos: a complexidade da implementação e manutenção, que apresentam maior custo comparado aos cenários onde são utilizados fios de cobre; a fragilidade dos filamentos de fibra óptica; e a utilização em longas distâncias exigem a utilização de amplificadores de potência e repetidores de sinal, como por exemplo o caso das transmissões ópticas submarinas através de cabos umbilicais.

Características construtivas da fibra óptica:

A fibra óptica é dividida em três partes, sendo o núcleo, a casca e a camada protetora, conforme figura abaixo:

1. O núcleo é por onde a luz é conduzida na transmissão do sinal, sendo feito de sílica e com índice de refração altíssimo.
2. A casca é feita de um material que possua um índice de refração menor que o do núcleo.
3. A camada protetora é normalmente composta por acrilato, ou material plástico em alguns casos mais específicos, responsável por conservar a integridade física da fibra, dificultando qualquer dano mecânico provocado por força externa. As cores da camada protetora também permitem a identificação das vias através de um padrão adotado para redes ópticas.

Caracterização das fibras ópticas:

A transmissão do sinal via fibra óptica ocorre através do núcleo. A diferença entre os índices de refração do núcleo e da casca garante o Princípio da Reflexão Interna. Desta forma o sinal luminoso permanecerá trafegando no mesmo eixo de transmissão, fazendo com que ele não “escape” do núcleo.

A luz trafega dentro do núcleo realizando reflexões constantes na fronteira com a casca. Considerando esse conceito, há diferentes modelos de fibra que podem permitir tráfego de maiores quantidades de dados em alcances maiores.

Os dois principais tipos de fibra são as fibras multimodo e as fibras monomodo, e são classificadas de acordo com o diâmetro do núcleo e a possibilidade ou não de múltiplos modos de propagação.

• As fibras multimodo (MMF – Multi-mode fiber) possuem diâmetro do núcleo de 50 ou 62,5 mícrons e diâmetro da casca de 125 µm. Tal diâmetro permite transmissão de mais de um modo de propagação de luz em uma mesma fibra. Por conta da alta dispersão modal, estas fibras são utilizadas somente em aplicações de curta distância (até 500 m, normalmente).

• As fibras monomodo (SMF – Single-mode fiber) possuem um diâmetro do núcleo de 9 mícrons e diâmetro da casca de 125 µm. O menor diâmetro do núcleo permite que somente um modo de propagação de luz seja transmitido através da fibra. Pelo mesmo motivo, neste tipo de fibra, a luz trafega de forma linear, permitindo assim, menos atenuações e maiores alcances. Este tipo de fibra pode ser considerado para aplicações em enlaces de vários quilômetros, a depender da taxa de transmissão desejada.

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