Por Renan Drech Catelan

A tecnologia xWDM (Wavelength Division Multiplexing, ou multiplexação por divisão de comprimento de onda) é, de forma simplificada, um protocolo que permite o tráfego de diversas conexões em fibra de um local para outro utilizando apenas um par de fibras ópticas. O xWDM se divide em CDWM (C, de COARSE) e o DWDM (D, de DENSE).

Bandas utilizadas pelo DWDM – http://www.china-cable-suppliers.com/

Como funciona o DWDM

Para uma melhor explicação sobre esta tecnologia, usarei o DWDM no exemplo a seguir:

A empresa Sauvignon possui dois edifícios, de nomes Cabernet e Merlot. A distância entre eles é de 200km. Para conectar ambos os prédios, a Sauvignon contratou a empresa de telecom Caduceus, que irá prover a fibra ótica. Esse tipo de conexão é conhecido como DARK FIBER.

Com a fibra conectando os dois prédios, os engenheiros instalaram equipamentos de tecnologia DWDM nos dois locais. Os equipamentos de xDWM são compostos por multiplexadores e demultiplexadores (MUX e DEMUX, respectivamente), que tem a função conectar os equipamentos da rede da empresa e fazer com que todos os sinais de luz desses equipamentos sejam enviados através de uma única fibra. Isso é feito pelo MUX e DEMUX.

O comprimento de onda em que uma rede DWDM trabalha varia entre entre 1271nm e 1611nm, dividido entre as bandas O, E, S, C e L.
Neste caso foi escolhida a banda C, que provê até 80 cores (conexões) diferentes. Para enviar os dados, o MUX de Cabernet multiplexa as 80 conexões que os engenheiros escolheram e configuraram para que cada conexão possuísse um comprimento de onda diferente um do outro.
Dois servidores, um de arquivos e um de impressão foram conectados ao MUX e suas conexões de fibra, que até a conexão com o MUX era de 1510nm conectados através de fibra monomodo, depois de multiplexados serão de 1520.25nm e 1521.02nm. Veja que cada conexão possui um comprimento de onda (wavelength) diferente e é por isso que damos o nome de cor.

O equipamento no outro prédio, em Merlot, deverá demultiplexar (“DEMUX”) os comprimentos de onda de 1520.25nm e 1521.02nm de volta para 1510nm em duas interfaces diferentes.

Porém neste exemplo também deve ser entendido que foi utilizado um repetidor de linha. Em cerca de 80km a 100km a atenuação é grande o suficiente para precisar de um repetidor. Também é necessário que em ambos os locais tenhamos um Optical Supervisory Channel (OSC), que é o equipamento que gerencia a rede DWDM.

O DWDM trabalha na prática alocando pequenos intervalos do espectro eletromagnético e convertendo sinais de mesma frequência em frequências diferentes para tráfego num único meio (fibra). Pense no DWDM como a rede de rádio FM é transmitida. Todas as radios FM utilizando o mesmo meio (o ar) porém utilizam frequências diferentes. O DWDM trabalha da mesma forma porém o meio de transmissão é uma única fibra óptica.

Por fim, considere que o assunto de DWDM é muito vasto e maior do que esta introdução.

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Sobre Renan Drech Catelan 

O ano de 2018 marca dez anos que foi aluno de Fábio dos Reis. 

Talvez a lição mais importante foi ter aprendido a aprender. Odeia ambiente corporativo e descobriu que seu lugar é se escondendo em datacenters.

Quanto mais velho o computador, mais vai gostar, independentemente do sistema e mesmo nas horas de folga fica trabalhando por que não para de quebrar e consertar algo.

Renan Drech Catelan é Técnico de Computadores formado pelo Senac São paulo e é graduado em Redes de Computadores pela Faculdade Carlos Drummond de Andrade. Já trabalhou nos Correios de São Paulo, CYLK IT Solutions, entre outras. Está a quase cinco anos trabalhando em Datacenters pela Amazon AWS.

O post Fibras Ópticas: a Tecnologia xWDM – IV apareceu primeiro em Bóson Treinamentos em Ciência e Tecnologia.

Por Renan Drech Catelan

Existem diversos tipos de conectores de fibras ópticas, cada um com aplicações específicas. Os mais comuns, no entanto são os utilizados dentro de datacenters e empresas, seguidos do TOSLINK da TOSHIBA, que é utilizado para transferência de áudio entre tv’s, receivers, consoles de videogame e receivers e os utilizados em fábricas e pelas empresas de telecomunicação.

Alguns dos tipos de conectores de fibras ópticas mais comuns são listados na tabela a seguir:

O conector M12-FO possui certificação IP-67 para proteção contra poeira e água.

(Wiki Commons, livre pra reprodução) – Exemplos de conectores ópticos

É importante ressaltar que conexões de fibra óptica existem em dois padrões: SIMPLEX (apenas envio em uma direção) e DUPLEX. Por exemplo, a conexão TOSLINK entre um DVD e um RECEIVER é constituída apenas por uma fibra, enviando dados do DVD para o RECEIVER. Já uma conexão de fibra óptica entre dois dispositivos de rede é na verdade composta de duas fibras, para transmissão e recepção, sendo então uma conexão do tipo DUPLEX.

Wikicommons – TOSLINK

A imagem a seguir mostra fibras ópticas LC e SC DUPLEX

Wikicommons – Fibras LC & SC DUPLEX (cada conexão é composta por duas fibras).

Tipos de Polimento de Fibras

Polimento é o tipo de acabamento que o conector da fibra, em sua extremidade, possui. Isso se dá devido ao formato dos emissores dos adaptadores e aos conectores opticos de um painel de distribuição (ODF – Optical distribution frame, que é análogo a um patch panel, porém com conexões ópticas). Abaixo temos os tipos de polimento discriminados:

Gap with Flat Polish (vão)
Neste tipo de conexão há um pequeno vão entre os conectores, ou seja, a luz trafega fora do meio por alguns nanômetros. Isso ocasiona o retorno da luz (quando o feixe emitido bate no conector à frente e faz o caminho inverso) e aumenta a taxa de perda da conexão.

PC (Physical Contact – contato físico)
O polimento PC possui um formato esférico, onde há contato físico entre os conectores, o que ocasiona um menor retorno da luz.

UPC (Ultra Physical Contact – ultra contato físico)
No polimento UPC também há contato físico entre os conectores, porém seu polimento possui um ângulo mais agudo, visando que apenas o núcleo da fibra faça o contato físico.

APC (Angled Physical Contact – contato físico com ângulo)
No polimento APC, geralmente a fibra possui um corte num ângulo de 8˚, proporcionando um encaixe entre os dois lados.

Tipos de Polimento de Fibra Óptica – cablesyconectoreshoy.com

Sempre procure saber qual o tipo de conector com o qual você irá trabalhar. Usar dois conectores diferentes, como um PC e APC ao mesmo tempo pode gerar atenuação na conexão, dor de cabeça e perda financeira (comprar novas fibras, adaptadores e até mesmo realizar novas fusões, que são custosas!).

Adaptadores de Fibras Ópticas

Num ambiente empresarial e em datacenters, os adaptadores mais utilizados são:

• O clássico GBIC (Gigabit Interface Converter), que está caindo em desuso após a introdução do SFP.
• SFP (Small Form-factor Pluggable transceiver), que é menor, mais barato e possui o mesmo limite de transferência de dados que o GBIC (16 Gbps em um adaptador SFP+), além de permitir que equipamentos como o QFX3500 da Juniper, entre outros, possuam 48 interfaces em apenas uma unidade de rack (1U).
• QSFP/QSFP+/QSFP28 (Quad-SFP), interface que é a nova onda entre as empresas de datacenters como Microsoft, Google e Amazon, entre outras, pois uma só interface possui 4 conexões de fibra, permitindo a criação de links a partir de 4 Gbps com o adaptador QSFP, 25 Gbps e 40 Gbps com o adaptador QSFP+ e até 100 Gbps com o adaptador QSFP28.
  Lembrando que o padrão QSFP também permite utilizar cada uma das quatro conexões individualmente, como se fossem 4 adaptadores diferentes. Muito provavelmente qualquer pessoa que trabalhe num ambiente empresarial de médio porte irá encontrar conexões como estas e aqueles que eventualmente tiverem contato com datacenters irão se deparar com equipamentos que lidam com conexões de 100Gbps.

Já na área de telecom, muito provavelmente você terá contato com o adaptador CFP. O CFP (Centum Form Pluggable) oferece um link de 40 Gbps ou 100 Gbps em distâncias de até 10 km, e é compatível com fibras multimodo e monomodo.
Também vale lembrar que não devemos confundir o adaptador CFP com o CXP, o qual possui as mesmas características. Porém, o conector CXP possui um formato diferente, permitindo que cabos de cobre sejam utilizados, portanto possuindo um mercado diferente do CFP, já que permite conexões de até 100Gbps entre dispositivos locais.

Comparativo dos conectores de fibra CFP, CFP2, CXP e QSFP – Fiber Optic Transceiver Module

A figura a seguir mostra um exemplo de GBIC (Cisco):

Exemplo de GBIC

E a seguir, um adaptador do tipo SFP (Small Form-factor Pluggable transceiver), também da Cisco:

Adaptador de fibra óptica SFP

Na próxima parte de nossa série sobre Fibras Óticas vamos falar sobre a tecnologia xWDM (Wavelength Division Multiplexing). Até lá!

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Sobre Renan Drech Catelan 

O ano de 2018 marca dez anos que foi aluno de Fábio dos Reis. 

Talvez a lição mais importante foi ter aprendido a aprender. Odeia ambiente corporativo e descobriu que seu lugar é se escondendo em datacenters.

Quanto mais velho o computador, mais vai gostar, independentemente do sistema e mesmo nas horas de folga fica trabalhando por que não para de quebrar e consertar algo.

Renan Drech Catelan é Técnico de Computadores formado pelo Senac São paulo e é graduado em Redes de Computadores pela Faculdade Carlos Drummond de Andrade. Já trabalhou nos Correios de São Paulo, CYLK IT Solutions, entre outras. Está a quase cinco anos trabalhando em Datacenters pela Amazon AWS.

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Por Renan Drech Catelan

Nesta segunda parte da série de artigos sobre fibras ópticas vamos apresentar sucintamente as tecnologias de fibras monomodo e multimodo e suas características de operação.

Tipos de Fibras Ópticas

Basicamente existem dois tipos de fibra: Multimodo (MM, multimode) e Monomodo (SM, de single mode, em inglês). As fibras multimodo e seus adaptadores são mais baratos de se fabricar por conta do tamanho do seu núcleo, possibilitando que materiais com uma menor precisão sejam utilizados. Por exemplo, é comum que em um adaptador multimodo seja utilizado um LED em lugar de um emissor laser.

Numa fibra multimodo a luz atravessa a fibra “batendo” nos cantos do núcleo (reflexões), enquanto que numa fibra monomodo a luz é emitida pelo laser e segue em linha reta, apenas realizando as mesmas “curvas” que a fibra tiver fisicamente.

Figura 1: Ao topo, fibra multimodo com atenuação causada por emissor descalibrado; Ao meio, transmissão de dados através de fibra óptica multimodo; Por ultimo a transmissão de dados através de laser numa fibra monomodo.

As Fibras ópticas multimodo são usadas geralmente em edifícios e para comunicação em pequenas distâncias, quando comparadas com fibras monomodo. Seguindo o padrão atual OM4 com adaptadores à laser, para transferências até 10Gbps, alcançamos uma distância de 400 metros.

Já as Fibras monomodo possuem um núcleo menor, seus adaptadores são a laser e a precisão dos materiais é maior, o que faz com que o custo de implantação também seja substancialmente maior.
Enquanto sua taxa de transmissão é de 10Gbps, sua distância de transmissão pode se estender a até 40 Km se forem utilizados adaptadores de 1510nm.

Comprimento de onda

Para a transferência de dados, é necessário que os equipamentos trabalhem num determinado comprimento de onda do espectro eletromagnético. Os mais utilizados estão na tabela abaixo:

*Fibras multimodo de 650nm são feitas de polímero de plástico e, com o custo cada vez menor das fibras de 850nm, dificilmente são empregadas em novos projetos.

Esses comprimentos de onda são chamados de janelas de transmissão, por que são os comprimentos de onda que melhor atravessam o meio (fibra) sem ocasionar perda (atenuação).

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Sobre Renan Drech Catelan 

O ano de 2018 marca dez anos que foi aluno de Fábio dos Reis. 

Talvez a lição mais importante foi ter aprendido a aprender. Odeia ambiente corporativo e descobriu que seu lugar é se escondendo em datacenters.

Quanto mais velho o computador, mais vai gostar, independentemente do sistema e mesmo nas horas de folga fica trabalhando por que não para de quebrar e consertar algo.

Renan Drech Catelan é Técnico de Computadores formado pelo Senac São paulo e é graduado em Redes de Computadores pela Faculdade Carlos Drummond de Andrade. Já trabalhou nos Correios de São Paulo, CYLK IT Solutions, entre outras. Está a quase cinco anos trabalhando em Datacenters pela Amazon AWS.

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Por Renan Drech Catelan

Nesta série de artigos vamos explorar o mundo das conexões ópticas. Começaremos com um histórico resumido sobre as fibras ópticas e então vamos explicar o funcionamento das tecnologias envolvidas.

Breve Histórico das Fibras Ópticas

Fibra Óptica é a forma como o mundo se conecta. E devemos pensar de uma forma global no sentido literal. As conexões por fibra óptica são utilizadas dentro de datacenters para o máximo desempenho entre os dispositivos, em backbones regionais e intercontinentais, através de cabos submarinos. Graças às fibras ópticas temos conexões de até 100 Gbps entre dispositivos em um datacenter e como um exemplo simples, o SAM-1, cabo que interliga as Américas do Sul, Central e do Norte, possui velocidades de até 1.92 Tbps.

A capacidade de propagação da luz num meio de transferência já era conhecida desde 1840 quando Jacques Babinet e Daniel Colladon demonstraram que quando uma fonte de luz era apontada para um tanque de água, e este possuía um furo, fazendo com que a água vazasse em direção à um balde abaixo, a luz seguia o caminho da água.

Exemplo do experimento de Jacques Babinet e Daniel Colladon https://www.phys.ufl.edu/demo/6_Optics/A_GeometricOptics/LaserWater.jpg

A partir destes experimentos, durante a primeira metade do século XX, outros cientistas foram capazes de experimentar com diversos materiais. Entre eles John Logie Baird, que foi um dos pioneiros da televisão e merece um artigo próprio. Vários experimentos ocorreram visando expandir o tamanho máximo da fibra e diminuir a taxa de atenuação de luz, que é medida em decibéis.

Em 1965, dois cientistas trabalhando para a Standard Telephones and Cables da Grã-Bretanha, teorizaram que poderiam diminuir a atenuação para 20dB por quilômetro (dB/Km, já que a taxa de perda é medida em decibéis). A proposta deles era que impurezas como sujeira microscópica e até métodos de ligação entre as fibras, e o mais importante, o material utilizado na fabricação das fibras (que não são de vidro mas sim de silício dopado com algum material, fora as feitas de plástico) e a pureza desses materiais.

Através deste trabalho, Charles K. Kao, batizado de o pai da fibra óptica, ganhou o prêmio nobel de 2009.

Este é o chinês a quem você tem que agradecer por poder ver os vídeos da Sasha Grey

Este feito foi conseguido alguns anos mais tarde, no começo da década de 70, quando cientistas da Corning, empresa especializada em vidros (que também fabrica o Gorilla Glass utilizado em vários telephone celulares) conseguiram pela primeira vez uma taxa de atenuação de 17dB/Km e então alguns anos depois 4dB/Km misturando o element germânio com o silício do núcleo da fibra. Em 1983, a mesma empresa conseguiu fabricar 50 metros de fibra óptica por segundo, ante os 4 metros dos anos anteriores. Com isto ficou mais barato fabricar fibra óptica do que cabos de cobre.

Em 1988 entra em operação o primeiro cabo submarino feito totalmente de fibra óptica, o TAT-8, que ligava a costa leste dos EUA com a Grã-Bretanha e França. Ficou em operação até 2002 e transmitia 20 Mb de tráfego através de 3 pares de fibras, porém apenas um deles ficava disponível. Infelizmente (ou felizmente) nos primeiros anos os engenheiros descobriram que tubarões adoram comer fibra óptica e tiveram de realizar diversas manutenções e reparos, mesmo com o cabo possuindo um escudo elétrico, que não afetava a fibra, diferente de cabos de cobre.

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