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Conceitos básicos de fibra óptica em sistemas de segurança residenciais

As fibras ópticas são pequenos filamentos de sílica, um tipo de vidro muito puro, cuja composição química varia conforme a distância a partir do centro da fibra. Esta variação tem por objetivo a mudança do índice de refração que cria uma espécie de espelho dentro da fibra óptica de forma a guiar a passagem da luz por dentro dela.

Existem várias formas de se fazer esta variação de índice de refração com o fim de melhorar a resposta da luz dentro da fibra. O primeiro tipo de variação corresponde à variação em termos de distancia do centro da fibra. Conhecidas como fibras multimodo e fibras monomodo, elas são caracterizadas pelo diâmetro do núcleo, que nas fibras multimodo podem ser de 62,5um (micro metro) ou de 50um e nas fibras monomodo são em geral de 9um de diâmetro. Existem fibras monomodo de diâmetros maiores e menores do que mencionado aqui, porém, são de utilização mais restrita e costumam ser usadas com equipamentos especiais. Como o nosso foco neste artigo é em sistemas de segurança residencial, vamos nos ater aos padrões mais comuns no mercado Brasileiro.

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Além do diâmetro da fibra, existem tecnologias baseadas na variação da taxa de mudança do índice de refração que pode ser abrupta, suave, ou obedecendo às mais complexas equações para obter o efeito desejado. Todo este trabalho é feito pelos fabricantes de fibra óptica com um único intuito: ter um melhor desempenho.

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Em geral, nas instalações residenciais e mesmo comerciais de distâncias abaixo de 100 km, o instalador não precisa se preocupar com o tipo de variação de índice. Isso costuma ser importante em situações mais criticas, e que não é o foco deste artigo. Por hora, basta saber que este tipo de variação na especificação existe.

Outro fator muito importante na fabricação das fibras ópticas se dá no que costumamos chamar de janelas de transmissão. Basicamente, janelas de transmissão são as faixas de comprimento de onda onde a fibra não atenua fortemente o sinal inserido nela.

Temos três janelas básicas usadas comercialmente no Brasil em sistemas de segurança residencial, embora existam mais janelas disponíveis, podemos dizer que as janelas mais importantes para sistemas residenciais são os comprimentos de onda de 850nm, 1310nm e 1550nm.

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Agora vamos detalhar um pouco como estes conceitos interagem entre si para que se possa escolher não apenas o tipo de fibra, mas principalmente, o tipo de equipamento a ser usado nas instalações.

Começando pelas fibras monomodo, seu grande potencial de utilização se dá nas grandes instalações, principalmente onde as distancias superam os 4 km, entre dois pontos quaisquer, levando em conta que tem o potencial de transmitir informações a distancias de centenas de quilômetros.  Este tipo de fibra é a mais versátil e sua utilização só não atinge 100% das instalações, pois equipamentos usando fibra monomodo tendem a ter preços mais elevados que equipamentos em fibra multimodo, principalmente os analógicos. A tendência de preços em alguns tipos de equipamentos monomodo está diminuindo esta diferença, o que a médio e longo prazo deve virar a balança para que todas as instalações sejam feitas em sistemas monomodo.

Nesta classe de fibras ópticas é comum ter atenuação do sinal luminoso abaixo de 0,35 dB/km para comprimentos de onda de 1310nm e abaixo de 0,20dB/km em 1550nm. A utilização de sinais de 850nm em fibras monomodo não é comum, mas é possível. Sempre que este tipo de situação for necessário, é obrigatória a consulta do fabricante da fibra se existe janela para o comprimento de onda desejado.

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Olhando para as fibras multimodo, podemos destacar que existem dois tipos básicos de fibra multimodo, que são as fibras de 50um de núcleo e as fibras de 62,5um de núcleo. É muito importante ter em mente que esta diferença afeta drasticamente o desempenho dos equipamentos de uma forma a princípio contra intuitiva. Como se pode intuir, quanto mais estreito o núcleo, maior a distância que se pode atingir (dado que se sabe que as fibras monomodo atingem distancias muito maiores), porém, isso só vale em equipamentos com altas taxas de dados.

A 100 Mbps uma fibra multimodo de 50um pode levar o sinal a 2 km à 1310nm tipicamente, já uma fibra de 62,5nm deve atingir cerca da metade disso. Já equipamentos de 1 Gbps atingem no máximo 550m em 1310nm e um pouco mais em 1550nm em fibras de 50um. Não se deve usar fibra de 62,5um em instalações onde vá usar equipamentos de 100 Mbps ou mais rápidos. Os dados exatos para este tipo de projeto variam conforme detalhes da fibra, por isso é difícil de dar alguma precisão para fibras de 62,5um de núcleo.

Entretanto, para equipamentos analógicos as fibras multimodo de 62,5um são mais eficientes em distância relativamente às fibras de 50um de núcleo, atingindo em 850nm a distância de 4 km e em 1310nm até 11 km e com boas margens de segurança de projeto. Nas instalações de 50um as distâncias podem ser até 25% menores. Isso decorre do fato de que nos equipamentos analógicos vale apenas a intensidade luminosa, e não os aspectos de atraso de grupo.

Um conceito muito importante, que não diz respeito à física da fibra óptica, mas à tecnologia de aplicação se dá em como fazer as emendas de fibra óptica. Qualquer pessoa que tenha visto uma fibra óptica deve ter imaginado como é que se coloca aquele pequeno filamento num conector tão grande que está no aparelho, ou, como fazer se for necessário usar lances muito grandes de fibra.

Existem técnicas de se fazer conectorização direta, usando instrumentos adequados e lixas para fazer o polimento da ponta. Entretanto, este tipo de situação não costuma ser a mais prática ou rentável do ponto de vista de produtividade. Desta forma, também a conectorização é feita por fusão de uma fibra conectorizada á fibra instalada.

A fusão é feita por máquinas fabricadas exclusivamente com este intuito. Por possuírem mecânica de precisão microscópica, processamento de imagem, além de serem feitas com o objetivo de serem as mais produtivas possíveis.

Estes são os conceitos mais importantes a serem considerados em termos de fibra óptica por quem vai fazer um projeto de segurança residencial. São conceitos básicos, mas muito importantes para obter segurança em iniciar um projeto.

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