O avanço das fibras ópticas BLI nas redes FTTH
Marco Antônio Scocco , gerente técnico e de engenharia de aplicação da Sterlite Conduspar
Assistimos, nos últimos anos, um impressionante avanço das redes FTTH – fiber-to-the-home puxado pela demanda exponencial de banda, que ocorre no cenário internacional e nacional. Neste cenário, as tecnologias de redes ópticas passivas PON – Passive Optical Networks, principalmente no padrão GPON, são amplamente utilizadas.
Assim como a maior parte das redes ópticas, as redes FTTH requerem a utilização de fibras ópticas monomodo SM – Single Mode e o padrão recomendado é o G.652.D, definido pelo ITU-T International Telecommunications Union. Estas fibras são também conhecida como baixo pico d’agua ou LWP – Low Water Peak.
Entretanto, as fibras monomodo BLI – Bend Loss Insensitive ou de baixa sensibilidade a curvaturas, que atendem as recomendações do ITU-T G.657, começam a ganhar espaço nas redes FTTH e avançar das usuais aplicações nos cabos drop e redes internas, para outros segmentos, como os de distribuição e alimentação.
O comportamento das fibras SM G.652 frente a curvaturas
As fibras monomodo chegaram e adentraram nas edificações e começaram a ser submetidas a condições adversas do ponto de vista mecânico. Nestas instalações, os cabos drop e internos passam, normalmente, por espaços muito apertados, dutos congestionados, curvaturas com diâmetros muito pequenos, etc.
Entretanto, as fibras monomodo SM G.652.D, quando submetidas a curvaturas de diâmetros muito pequenos (macrocurvaturas) da ordem de algumas dezenas de milímetros, sofrem um aumento da sua atenuação óptica de transmissão. Quanto menor for o raio da macrocurvatura e maior o número de voltas da fibra sobre ela, maior será a perda óptica da fibra monomodo. Estas perdas também aumentam em função do aumento do comprimento de onda.
Neste contexto, a utilização das fibras SM G.652.D nos cabos drop e no cabeamento interno começou a gerar uma preocupação, pois o aumento das perdas ópticas por macrocurvaturas começaram a comprometer o orçamento de potência do enlace e/ou diminuir o alcance da rede. Para minimizar este problema, foram desenvolvidas as fibras de baixa sensibilidade a curvaturas, conhecidas como BLI, com o objetivo de manter o nível de perdas baixo, mesmo quando a fibra for submetida a condições críticas de macrocurvaturas.
As fibras ópticas BLI
As fibras ópticas monomodo BLI foram desenvolvidas para atuar sobre a estrutura geométrica do núcleo e seu perfil de IR – Índice de Refração, de modo a criar um tipo de “barreira” para maximizar o confinamento da luz no núcleo e minimizar as perdas ópticas quando a fibra é submetida às macrocurvaturas de pequenos diâmetros.
O ITU-T definiu duas categorias de fibras do padrão G.657: as Categorias A e B. Foram, então, definidas duas subcategorias para cada uma delas: A1, A2; e B2 e B3. Cada subcategoria apresenta limites específicos para a sensibilidade a curvatura, conforme indicado na tabela abaixo para as fibras G.657 A1 e A2. Um dos requisitos fundamentais para as fibras A1 e A2 é a total compatibilidade com as fibras SM G.652.D. A subcategoria B não necessariamente precisa ter essa compatibilidade.
Na figura abaixo, pode-se comparar graficamente os raios de curvatura especificados para os tipos de fibra SM e BLI.
As fibras BLI G.657.A2 apresentam, tipicamente, um diâmetro do campo modal (DCM), que é o diâmetro onde se propaga a maior potência óptica no núcleo, menor que o das fibras SM G.652.D (tipicamente 8,6 µm versus 9,1 µm @1310nm e 9,6 µm versus 10,2 µm @1550nm). Esta diferença de DCM entre as fibras G.652 e G.657 representa um descasamento, quando na realização de uma emenda entre elas, e pode causar um aumento das perdas, quer seja ela por fusão ou conectorização.
A existência de um halo em torno do núcleo nas fibras BLI, devido à “barreira” no perfil de índice de refração (ver figura abaixo), também gera um pequeno problema na emenda por fusão. Máquinas de fusão mais antigas não reconhecem a fibra BLI, exigindo o alinhamento pela casca para se concluir a fusão. Outra opção é utilizar máquinas de fusão mais modernas que possuem um software apropriado de reconhecimento deste tipo de fibra BLI.
Recentemente, foi anunciado por um fabricante mundial de fibras ópticas uma nova fibra G.657.A2, a qual apresenta total compatibilidade com as fibras G.652.D. Esta fibra possui um DCM igual ao das fibras G.652.D (9,1 µm @1310nm), porém com o mesmo desempenho frente as macrocurvaturas do padrão G.657.A2. Esta compatibilidade vem mitigar os problemas de perdas nas emendas com as fibras SM já instaladas, permitindo uma migração transparente do uso da BLI para outros setores da rede.
O avanço das fibras BLI para outros setores das redes FTTH
Estudos recentes têm demonstrado que as perdas por macrocurvaturas representam uma das principais causas do aumento das perdas de um enlace óptico ao longo do tempo. Estas macrocurvaturas podem ocorrer no instante zero nos diversos segmentos da rede, como nos bastidores ópticos, nas caixas de emendas, caixas de terminação óptica, no interior das edificações, etc., mas também com o tempo, com a ocorrência de macrocurvaturas indesejadas nas restaurações devido a incidentes e rupturas dos cabos ópticos, manutenções e remanejamentos dos cabos, etc.
Estas macrocurvaturas poderão gradativamente ir aumentando as perdas ópticas do enlace, causando interrupções indesejadas e limitando o seu alcance e a longevidade da rede.
As perdas por macrocurvaturas aumentam com o aumento do comprimento de onda, conforme apresentado no gráfico da figura abaixo. Neste gráfico, é possível notar o excelente comportamento das fibras G.657.A2 em comparação com a fibra G.652.D.
Esta característica é particularmente mais crítica para as novas tecnologias xPON, que passam a operar em maiores comprimentos de onda. Por exemplo, o NG-PON2 opera no downstream a 1596-1602 nm em comparação com o GPON que opera a 1490 nm.
Devido a estes fatos, algumas operadoras de alguns países já passaram a definir e utilizar as fibras G.657.A2 em outros segmentos da rede FTTH. Em alguns casos, o uso da fibra G.657.A2 vai desde a OLT na central até a ONU nas instalações do cliente.
As vantagens e benefícios do uso das fibras BLI
A utilização das fibras BLI G.657.A2 traz muitas vantagens às operadoras e provedores de Internet, tais como:
• Redução dos diâmetros dos cabos ópticos, principalmente os de elevada quantidade de fibras. Com isto, reduz-se o impacto nas instalações de redes aéreas, subterrâneas e internas.
• Redução das perdas por macrocurvaturas em bastidores ópticos, caixas de emendas, caixas de terminação óptica, cabos drop, cabos internos, etc., permitindo também a redução das dimensões destes acessórios de conectividade com consequente compactação da rede.
• A fibra óptica G.657.A2 nos cabos internos e cordões ópticos permite menores curvaturas e maior flexibilidade, garantindo um melhor gerenciamento e roteamentos em ambientes congestionados, como por exemplo nas aplicações com elevada densidade que ocorre em data centers.
• Redução do investimento devido à redução de custo pelo menor tempo de instalação, e do custo de manutenção pela redução do tempo de reparo e estabilidade das perdas.
• Aumento da longevidade da rede frente as novas tecnologias de sistemas PON, que operam em comprimentos de onda mais elevados, onde a sensibilidade das fibras a macrocurvaturas é maior; e pela maior estabilidade das perdas em função de ocorrência de macrocurvaturas indesejadas e não esperadas ao longo do tempo.
Marco Antônio Scocco iniciou sua carreira no início da década de 80, participando do desenvolvimento pioneiro das primeiras fibras ópticas no Brasil. Trabalhou para empresas multinacionais no Brasil, Inglaterra e Itália, com ênfase em telecomunicações e redes ópticas. Foi cofundador e diretor de um provedor de Internet, no interior de São Paulo, implantando redes de acesso FTTx/FTTH. É fundador da Photton, um centro competências para prover informações, serviços de consultoria e treinamentos em redes ópticas. Atualmente, atua como gerente técnico e de engenharia de aplicação da Sterlite Conduspar. É Físico graduado pelo Instituto de Física da USP, Mestre em Engenharia Eletrônica pela Escola Politécnica da USP e Intensivo em administração de empresas pela Fundação Getúlio Vargas.
