Backbone de Fibra óptica

O que é o Backbone de Fibra Óptica?

O backbone de fibra óptica desempenha o papel de interconectar diferentes seções de uma rede, garantindo a transmissão de grandes volumes de dados com alta velocidade e confiabilidade.

Quando falamos em backbone de fibra óptica, nos referimos a uma rede de cabos ópticos que fornece o caminho principal para o tráfego de dados entre esses componentes, suportando grandes volumes de informações com baixa latência e mínima atenuação de sinal.

A escolha da fibra óptica para o backbone se dá pela sua capacidade de transmitir dados em longas distâncias e em altíssimas velocidades, com imunidade a interferências eletromagnéticas e maior segurança contra interceptações.

Importância do Backbone de Fibra Óptica em Projetos de Rede:

O backbone de fibra óptica é fundamental para garantir que a infraestrutura de rede tenha alto desempenho e escalabilidade, atendendo às necessidades tanto de pequenos ambientes empresariais quanto de grandes corporações e provedores de serviços.

Abaixo, destacamos algumas razões pelas quais o backbone de fibra é essencial em um Projeto de Rede:

1. Alta Capacidade de Transmissão de Dados A fibra óptica oferece largura de banda significativamente maior do que os cabos de cobre, permitindo que grandes volumes de dados sejam transmitidos de forma simultânea. Em ambientes como data centers ou campus corporativos, onde a quantidade de dados trafegando pela rede é enorme, o backbone de fibra óptica garante que a comunicação entre diferentes pontos ocorra sem congestionamento ou gargalos.
2. Baixa Latência e Perda de Sinal Devido à natureza da transmissão óptica, a fibra minimiza a perda de sinal mesmo em longas distâncias, o que é fundamental para garantir que o tráfego de dados seja rápido e eficiente, sem degradação ao longo do caminho. Isso faz com que o backbone de fibra óptica seja a melhor escolha para redes que exigem baixa latência, como sistemas de streaming, comunicações em tempo real e redes críticas de alta demanda.
3. Imunidade a Interferências Eletromagnéticas (EMI) Ao contrário de cabos de cobre, que estão sujeitos a interferências eletromagnéticas provenientes de outros dispositivos ou cabos próximos, a fibra óptica é totalmente imune a essas interferências. Isso é especialmente importante em ambientes industriais e corporativos, onde a presença de equipamentos elétricos pode causar problemas de qualidade de sinal.
4. Escalabilidade e Flexibilidade O backbone de fibra óptica permite fácil expansão e reconfiguração da rede conforme as necessidades de um projeto crescem. À medida que novas tecnologias são implementadas e a demanda por banda aumenta, o backbone de fibra pode ser atualizado para suportar taxas de transmissão maiores, garantindo que a rede continue a operar de forma eficiente e sem interrupções.
5. Segurança e Confiabilidade A fibra óptica oferece mais segurança do que cabos de cobre, sendo muito mais difícil de interceptar ou violar. Em redes corporativas e governamentais, onde a segurança dos dados é uma prioridade, a fibra óptica é a escolha preferida para o backbone. Além disso, a fusão de fibra óptica garante que as conexões sejam duradouras e confiáveis, eliminando riscos de desconexões ou falhas mecânicas.

Como o Backbone de Fibra Óptica é Projetado ?

Dentro de um projeto de Rede a definição da fibra óptica que será utilizada depende de vários fatores que devem ser levados em conta como garantir que a rede seja capaz de suportar as demandas atuais e futuras.

A seguir explicamos alguns dos principais pontos de de atenção em um projeto de backbone:

• Seleção do Tipo de Fibra: Existem dois principais tipos de fibra óptica usados em backbones: monomodo e multimodo.

A fibra monomodo é ideal para longas distâncias e maior capacidade de transmissão, sendo comum em redes metropolitanas (MANs) e backbones de longa distância. Já a fibra multimodo é mais indicada para distâncias mais curtas e é frequentemente utilizada em data centers e redes locais (LANs).

• Topologia de Rede A escolha da topologia utilizada na implantação do backbone é outro fator importante. A topologia em estrela é uma das mais utilizadas, onde o backbone conecta vários dispositivos ou redes locais a um ponto central, como um switch de núcleo ou roteador principal. Em redes de grandes corporações ou ambientes distribuídos, topologias em anel ou malha também podem ser utilizadas para garantir redundância e alta disponibilidade.
• Fusão de Fibra Óptica A fusão de fibra é o método mais utilizado para garantir conexões de alta qualidade no backbone, evitando perdas de sinal nas emendas. A fusão garante que a junção entre dois cabos seja praticamente perfeita, preservando a integridade da transmissão e proporcionando uma conexão robusta e duradoura.
• Caminhos de Fibra e Gestão de Infraestrutura O projeto de um backbone de fibra óptica também envolve o planejamento cuidadoso dos caminhos pelos quais os cabos de fibra serão instalados. Em data centers e grandes edifícios, isso pode incluir a implementação de dutos, bandejas de cabos e sistemas de gerenciamento de cabos para garantir a organização e proteção das fibras.

Aplicações do Backbone de Fibra Óptica:

• Data Centers: A interligação entre racks de servidores e switches de núcleo em data centers é comumente realizada através de backbones de fibra óptica. Isso garante que o tráfego de dados interno ocorra de forma rápida e confiável, com baixa latência, suportando o alto volume de dados processados nesses ambientes.

• Campi Universitários e Corporativos: Em redes distribuídas, onde diferentes edifícios ou unidades precisam ser conectados, o backbone de fibra óptica é essencial para garantir a transmissão de dados entre os prédios com o desempenho necessário.

• Provedores de Serviços de Internet (ISP): Os ISPs utilizam backbones de fibra óptica para fornecer conectividade de alta velocidade a seus clientes, permitindo que grandes volumes de dados trafeguem por longas distâncias com mínima perda de sinal.

Principais Tipos de Fibra

A seleção do tipo de fibra depende das distâncias que o backbone precisa cobrir, da taxa de transmissão de dados necessária e do orçamento disponível.

Existem dois grupos principais de fibra óptica: fibra multimodo e fibra monomodo, cada uma com características específicas que afetam sua aplicação em projetos de backbone.

A seguir vamos listar os principais tipos de fibra e suas aplicações em backbones.

1. Fibra Monomodo (OS1 e OS2)

A fibra monomodo é projetada para a transmissão de dados em longas distâncias, com menor atenuação (perda de sinal) do que a fibra multimodo. Sua principal característica é o pequeno diâmetro do núcleo, que permite que a luz viaje em linha reta, sem dispersão significativa.

• OS1 (Optical Singlemode 1): Usada principalmente em redes internas e ambientes fechados (indoor), com distâncias de até 10 km e taxas de transmissão que suportam até 10 Gbps ou mais, dependendo dos equipamentos de rede utilizados.
• OS2 (Optical Singlemode 2): Projetada para aplicações externas (outdoor) e longas distâncias, podendo suportar até 200 km sem a necessidade de repetidores, sendo ideal para backbones metropolitanos e WANs (Redes de Longa Distância).

2. Fibra Multimodo (OM1, OM2, OM3, OM4 e OM5)

A fibra multimodo tem um núcleo maior, o que permite a propagação de múltiplos modos de luz. Ela é mais adequada para distâncias curtas e taxas de transmissão menores em comparação com a fibra monomodo, sendo comum em ambientes internos, como redes locais (LANs) e data centers.

• OM1: Fibra multimodo com um diâmetro de núcleo de 62,5 micrômetros. Foi muito usada em redes antigas, mas atualmente sua capacidade é limitada a 1 Gbps em distâncias curtas (até 300 metros).

• OM2: Com um núcleo de 50 micrômetros, a OM2 também suporta 1 Gbps, mas com distâncias ligeiramente maiores (até 550 metros). Como a OM1, é considerada obsoleta para novos projetos.

• OM3: Com um núcleo de 50 micrômetros, a OM3 é otimizada para laser VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) e pode suportar até 10 Gbps em distâncias de até 300 metros. É amplamente utilizada em data centers e redes corporativas que exigem alta taxa de transmissão.

• OM4: Também com um núcleo de 50 micrômetros, a OM4 é uma versão aprimorada da OM3, oferecendo suporte para 10 Gbps até 550 metros e podendo atingir até 100 Gbps em distâncias menores (até 150 metros). Essa fibra é uma escolha comum para backbones internos em ambientes de alta densidade, como data centers.

• OM5: A OM5, também com núcleo de 50 micrômetros, é uma evolução da OM4 e é otimizada para Wideband Multimode Fiber (WBMMF). Ela é projetada para suportar múltiplos comprimentos de onda, o que aumenta a capacidade de transmissão de dados, sendo capaz de operar em até 100 Gbps. É uma escolha de alta performance para aplicações de data centers e redes locais que exigem escalabilidade para o futuro.

3. Como Escolher o Tipo de Fibra para o Backbone

A escolha entre fibra monomodo e multimodo depende das exigências do projeto de rede:

• Distância: Se o backbone precisa cobrir longas distâncias, como em redes metropolitanas (MANs) ou backbones entre edifícios distantes, a fibra monomodo (OS1 ou OS2) é a mais indicada devido à sua baixa atenuação e capacidade de cobrir grandes distâncias sem perda significativa de sinal.

• Taxa de Transmissão: Se a prioridade é a transmissão de dados de alta velocidade em curtas distâncias, como em Data Centers ou grandes escritórios, a fibra multimodo (OM3, OM4, ou OM5) oferece uma excelente relação custo-benefício e suporta taxas de transmissão muito elevadas (até 100 Gbps em curtas distâncias).

• Orçamento: A fibra multimodo tem custo menor do que a monomodo em termos de equipamentos (como transceptores e módulos ópticos). No entanto, para longas distâncias, a fibra monomodo é mais eficiente e reduz os custos com repetidores e amplificadores.

Vantagens do Uso de Backbone de Fibra Óptica

• Escalabilidade e Suporte a Altas Velocidades: Com a crescente demanda por maiores taxas de transmissão de dados, a fibra óptica (seja monomodo ou multimodo) é a única tecnologia que pode oferecer velocidades de até 100 Gbps ou mais, garantindo a escalabilidade necessária para redes que precisam evoluir.

• Imunidade a Interferências: A fibra óptica é imune a interferências eletromagnéticas, garantindo que a transmissão de dados ocorra sem a degradação de sinal causada por dispositivos eletrônicos próximos ou redes elétricas.

• Distâncias Longas com Baixa Atenuação: A fibra monomodo é capaz de transmitir dados por dezenas ou até centenas de quilômetros sem perda de qualidade, eliminando a necessidade de equipamentos intermediários para amplificação do sinal.

A Fibra Óptica e a Compatibilidade Eletromagnética

O uso da fibra óptica em projetos de rede traz inúmeras vantagens, não apenas pela capacidade de transmissão de dados em alta velocidade e longas distâncias, mas também por sua resistência a interferências eletromagnéticas e proteção contra correntes transitórias causadas por descargas atmosféricas. Em ambientes onde há diferentes condições elétricas, como a interligação de edificações que possuem ambientes elétricos distintos ou onde há grande incidência de descargas atmosféricas, a fibra óptica se torna uma escolha técnica ideal.

Eliminação de Correntes Transitórias e proteção Contra Descargas Atmosféricas

Quando redes de comunicação são instaladas utilizando cabos de cobre, os riscos de indução de correntes transitórias por descargas atmosféricas (raios) são significativos. Em ambientes onde há uma maior probabilidade de descargas atmosféricas, como em áreas industriais ou grandes edificações, esses fenômenos podem induzir correntes nos cabos de cobre, causando interferências graves, falhas na rede ou até mesmo danos permanentes aos equipamentos.

A fibra óptica, por não utilizar eletricidade na transmissão de dados, elimina esse risco. Como a transmissão de informações na fibra é feita por pulsos de luz, o cabo óptico é completamente imune às correntes transitórias geradas por raios ou outros tipos de descargas atmosféricas, tornando-se uma escolha segura para interligar edifícios e áreas que estão sujeitas a condições climáticas adversas.

Compatibilidade Eletromagnética (EMC) e Ambientes Elétricos Diferentes

Nos projetos de interligação entre edificações, onde cada ambiente possui características elétricas específicas, a compatibilidade eletromagnética (EMC) é uma preocupação constante. Equipamentos e dispositivos elétricos, quando mal dimensionados ou instalados em diferentes locais, podem gerar campos eletromagnéticos que interferem diretamente na transmissão de dados em cabos de cobre. A fibra óptica, por ser imune a esses campos eletromagnéticos, garante que a comunicação entre diferentes edifícios ocorra sem interferências, mesmo quando eles possuem sistemas elétricos distintos ou em áreas com grande presença de maquinário industrial.

Essa imunidade faz com que a fibra óptica seja a melhor opção para ambientes industriais, corporativos ou qualquer outro local onde haja uma alta densidade de dispositivos eletrônicos que possam gerar interferência eletromagnética (EMI). O uso da fibra otimiza o desempenho da rede, garantindo a alta performance e a integridade dos dados.

Relação com o Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA)

A interligação de edifícios com diferentes ambientes elétricos, especialmente em áreas sujeitas a descargas atmosféricas, exige a implementação de um Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) adequado e a equalização de potencial para assegurar um nível aceitável de proteção tanto das instalações elétricas quanto dos sistemas de comunicação. Quando o projeto de rede utiliza cabos de cobre, há a necessidade de integrar proteções adicionais, como aterramentos e a instalação de Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS), para evitar danos em caso de surtos elétricos provocados por raios.

A fibra óptica, ao contrário, não precisa de proteção contra descargas atmosféricas da mesma forma que o cobre. Como ela não é condutora, não há risco de correntes induzidas por raios, o que simplifica a integração com sistemas de SPDA e reduz significativamente o risco de danos à infraestrutura de rede durante tempestades. Isso resulta em uma rede muito mais robusta e confiável, especialmente em locais com alto índice de raios.

Uso de Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS)

Em redes baseadas em cobre, o uso de DPS é essencial para proteger os dispositivos de rede contra surtos elétricos provocados por descargas atmosféricas ou falhas no sistema elétrico. No entanto, a fibra óptica não conduz eletricidade e, por isso, não precisa de proteção contra surtos, tornando o projeto de rede mais simples e economicamente vantajoso a longo prazo, ao mesmo tempo em que proporciona maior segurança e estabilidade.

Mesmo em um ambiente onde há a necessidade de SPDA e DPS para proteger os sistemas elétricos, a fibra óptica permite que a comunicação entre os edifícios ocorra de forma ininterrupta, mesmo durante eventos de surtos elétricos, como raios. Isso é particularmente relevante em locais onde a continuidade da rede é crítica, como data centers, hospitais e instalações industriais.

Conclusão: Fibra Óptica, SPDA e EMC como Base para Redes de Alta Performance

A fibra óptica é a solução mais eficaz e segura para interligar diferentes edificações em ambientes com variações elétricas e exposição a descargas atmosféricas. Sua imunidade a interferências eletromagnéticas e correntes transitórias, além da facilidade de integração com projetos de SPDA e a eliminação da necessidade de DPS, tornam essa tecnologia a melhor escolha para garantir o desempenho e a confiabilidade da rede.

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Referências Normativas:

1. ABNT NBR 5419 – Proteção contra descargas atmosféricas (SPDA)
2. ABNT NBR 5410 – Instalações elétricas de baixa tensão
3. ANSI/TIA-568 – Norma para cabeamento de telecomunicações em edifícios comerciais
4. ISO/IEC 11801 – Cabeamento genérico para instalações de clientes
5. ABNT NBR 14565 – Sistemas de cabeamento para telecomunicações em edifícios comerciais e data centers
6. ABNT NBR IEC 61000-6-1 a 61000-6-4 – Compatibilidade eletromagnética (EMC)
7. ABNT NBR 5419 – Aterramento para SPDA
8. ABNT NBR 5410 – Aterramento de sistemas elétricos de baixa tensão
9. ABNT NBR 6802 – Equalização de Potencial