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UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO

Renan Cruz Meireles

DISPOSITIVO REMOTO PARA TESTES DE CABOS DE FIBRAS ÓPTICAS

Passo Fundo

2018

Renan Cruz Meireles

DISPOSITIVO REMOTO PARA TESTES DE CABOS DE FIBRAS ÓPTICAS

Trabalho apresentado ao curso de Engenharia Elétrica, da Faculdade de Engenharia e Arquitetura, da Universidade de Passo Fundo, como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Eletricista, sob orientação do professor Dr. Carlos Alberto Ramirez Behaine.

Passo Fundo

2018

Renan Cruz Meireles

DISPOSITIVO REMOTO PARA TESTES EM CABOS

DE FIBRAS ÓPTICAS

Trabalho apresentado ao curso de Engenharia Elétrica, da Faculdade de Engenharia e Arquitetura, da Universidade de Passo Fundo, como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Eletricista, sob orientação do professor Dr. Carlos Alberto Ramirez Behaine.

Aprovado em ____ de ______________ de______.

BANCA EXAMINADORA

_______________________________________________________________ Prof. Dr. Carlos Alberto Ramirez Behaine - UPF

_______________________________________________________________ Prof. Dr. Adriano Luís Toazza - UPF

_______________________________________________________________ Prof. Dr. Blanca Rosa Maquera Sosa - UPF

Este trabalho é dedicado aos meus amigos e familiares pelas alegrias, sabedorias e angustias compartilhadas e, em especial a minha noiva Joice Brustolin, pelo carinho, amor, dedicação, paciência, incentivo, por acreditar e me dar forças para que esta etapa fosse vencida.

AGRADECIMENTOS

Agradeço a todos os professores pelas doutrinas, bem como ao Prof. Dr. Carlos Alberto

Ramirez Behaine, pela orientação durante a realização deste projeto.

“En la era de las telecomunicaciones, quien mejor comunica sigue

siendo quien es capaz de mirar a los demás a los ojos”.

Rafael Vidac

RESUMO

Um dos grandes desafios consiste em identificar que houve um rompimento e em que ponto se

encontra o mesmo, em um enlace feito através de cabos de fibras ópticas, havendo a necessidade

do deslocamento de equipes para as extremidades das mesmas para realizar testes buscando

identificar a falha. A partir deste contexto, se pensou na ideia de desenvolver um dispositivo

que realizasse testes na rede de fibra óptica de forma remota, identificando assim a existência

de uma falha na rede de cabos ópticos, agilizando o processo de correção da mesma, bem como

necessitando de apenas uma equipe técnica para corrigir a anormalidade. Para o

desenvolvimento desta ideia, inicialmente necessitou-se de um estudo aprofundado dos

componentes a serem utilizados neste dispositivo, para que o mesmo viesse a operar de forma

remota e acessível por diferentes meios de acesso, tais como notebook, celulares e tablets.

Criou-se o mesmo utilizando-se de transceptores ópticos acoplados a uma controlado Raspberry

Pi e um modem GPRS o qual possibilitou o acesso do equipamento a rede de internet. Através

das configurações realizadas no software principal conseguiu-se gerar dados relevantes acerca

dos enlaces de cabo de fibra ópticas, inferindo diretamente nas ações corretivas e preventivas a

serem executadas nos mesmos, ações que estas que puderam ser executadas remotamente,

agilizando o processo de manutenção das redes. Com isso, este dispositivo desenvolvido, o qual

não existe atualmente na área de telecomunicações, poderá vir a se tornar uma ferramenta útil

para as empresas que atuam neste ramo.

Palavras-Chave: Rede, Cabo Óptico, Gerenciamento, Dispositivo remoto.

ABSTRACT

One of the great challenges is to identify the complaints and problems that are present in the

system, in a connection made through the optical fiber chains, and it is necessary to do the same

for the ends of the variables for the tests. . From this context, a perspective of developing a

device that tests the fiber network remotely, thus identifying the existence of a fault in the

network of optical circuits, speeding the correction process of the same, as well as requiring

only a team to correct an abnormality. For the development of this idea, the first one required

an in-depth study of components for this device, so that it could operate remotely and accessible

by different means of access, such as notebook, mobile phones and tablets. The same was

created using optical transceivers coupled to a raspberry and a GPRS modem which made the

equipment access to an internet network possible. Through the execution of guides without

main software, it was possible to obtain information about the fiber-optic cable chains, inferring

the corrective and preventive actions in the same, actions that could be executed remotely,

streamlining the network maintenance process. As a result, this developed service, which does

not currently exist in the telecommunications area, can prove to be a useful tool for companies

operating in this field.

Keywords: Network, Optical Cable, Management, Remote Control.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 – Sistema Básico de Comunicação por Fibra Óptica. 16

Figura 2 – Modelo de um transmissor óptico. 17

Quadro 1 – Diferença Funcionais entre LD e LED. 18

Gráfico 1 – Relação do comprimento de onda pela atenuação. 19

Figura 3 – Modelo de um receptor óptico com pré-amplificação. 20

Figura 4 – Modelo de um receptor óptico sem pré-amplificação. 20

Figura 5 – Estrutura de cabo de fibra óptica. 21

Figura 6 – Estrutura de uma fibra óptica. 22

Figura 7 – Índices de refração. 22

Figura 8 – Comparação entre fibras ópticas monomodo e multimodo. 23

Figura 9 – Fibra monomodo. 23

Figura 10 – Fibra multimodo degrau. 24

Figura 11– Fibra multimodo gradual. 24

Figura 12– Modelos de fibras ópticas e aplicações. 25

Figura 13 – Tipo de infraestrutura aérea de lançamento de fibra óptica. 27

Figura 14 – Tipo de infraestrutura subterrânea de lançamento de fibra óptica. 27

Figura 15 – Caixa subterrânea com uma caixa de emenda e reserva técnica de fibra óptica. 27

Figura 16 – Leitura de testes realizados pelo OTDR. 29

Figura 17 – Emenda do tipo mecânica de fibra óptica. 30

Figura 18 – Emenda por acoplamento de conectores. 30

Figura 19 – Máquina de emenda óptica; ao lado tem-se um clivador de fibras. 31

Figura 20 – Caixa de Emendas; 1: visão externa; 2: visão interna. 31

Figura 21 – Diagrama de blocos do projeto proposto. 33

Figura 22 – Diagrama geral do projeto contento os Ponto A, Ponto B e o Ponto C. 35

Figura 23 – Projeto contento os Ponto A, Ponto B e o Ponto C. 35

Figura 24 – Conversor óptico, modelo DMG-805G. 36

Figura 25 – Transceptor óptico, modelo SFP LS38.A3S-TC-N-DA. 1: imagem externa;

2: diagrama de blocos. 37

Figura 26 – Projeto PCI para conexão dos transceptores ópticos no Ponto B; 1: esquemático do

circuito; 2: layout da PCI; 3: PCI confeccionada. 39

Figura 27 – Filtro de Alimentação dos transceptores do Ponto B; 1: filtro; 2: PCI confeccionada

com o CI LM1117T. 40

Figura 28 – Modens GPRS utilizados no projeto. 41

Figura 29 – Microcomputador Raspberry Pi 3, modelo B. 42

Figura 30 – Pinos do Raspberry, modelo GPIO. 42

Figura 31 – Pontos de interesse dos conversores ópticos. 44

Quadro 2 - Valores dos conectores. 45

Figura 32 - Modelo de conector tipo LC. 45

Figura 33 – Conexões entre os pinos dos transceptores e a Raspberry, no Ponto B. 47

Figura 34 – Configuração de modens junto a controladora Raspberry. 48

Figura 35 – Instalação e configuração do software LogMeIn nos Pontos A, B e C. 49

Figura 36 - Instalação e configuração do software LogMeIn no aparelho celular. 50

Figura 37 – Gerenciamento da VPN pelo software LogMeIn no notebook. 50

Figura 38 – Software Putty. 51

Figura 39 – Conexão estabelecida do notebook com o Ponto C. 51

Figura 40 – Conexão estabelecida do celular com o Ponto C. 52

Figura 41 – Conexão estabelecida do Ponto B para o Ponto C. 52

Figura 42 – Exemplo script implementado no script principal de cada controladora. 54

Figura 43 – Comandos de inicialização do software principal e modelo de nomenclatura

do software do Ponto C. 55

Figura 44 - Fluxograma do software principal. 56

Figura 45 – Questionamentos do software principal em relação a transmissão do transceptor.57

Figura 46 – Tela do Putty com as informações solicitadas. 59

Figura 47 – Arquivo em formato txt mostrando um log gerado com as informações

fornecidas. 59

Figura 48 – Pontos A, B e C interligados pelo enlace de fibras ópticas. 60

Figura 49 – Demonstração do teste de rompimento de fibra óptica. 61

Figura 50 – SMS informando anormalidade de recepção de sinal óptico entre o Ponto B

e o Ponto C. 62

Figura 51 – SMS informando o retorno de recepção de sinal óptico entre o Ponto B

e o Ponto C. 62

Figura 52 - Funcionamento geral do projeto desenvolvido. 63

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Largura das janelas de transmissão e comprimentos de onda de operação da fibra

óptica. 19

Tabela 2 – Especificações técnicas do conversor DMC-805G. 37

Tabela 3 – Características do transceptor óptico, modelo SFP LS38-A3S-TC-N-DA. 38

Tabela 4 – Teste de aferição de potências de transmissão e recepção, realizadas

comparativamente entre o software principal e o equipamento de aferição Power Meter modelo

FX40, marca VeEx. 58

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 13

1.1 OBJETIVO GERAL ........................................................................................................... 14

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................................. 14

1.3 JUSTIFICATIVA ............................................................................................................... 14

1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO ....................................................................................... 15

2 REVISÃO DA LITERATURA .......................................................................................... 16

2.1 SISTEMA BÁSICO DE COMUNICAÇÃO ...................................................................... 16

2.1.1 Transmissores Ópticos .................................................................................................. 16

2.1.2 Receptores Ópticos ........................................................................................................ 19

2.1.3 Cabos de Fibras Ópticas ............................................................................................... 21

2.1.4 Tipos de Fibras Ópticas ................................................................................................ 22

2.1.4.1 Operação Monomodo ................................................................................................... 23

2.1.4.2 Operação Multimodo .................................................................................................... 24

2.1.5 Infraestrutura de Rede Ópticas.................................................................................... 25

3 DESENVOLVIMENTO ...................................................................................................... 33

3.1 HARDWARE ..................................................................................................................... 36

3.1.1 CONVERSORES ÓPTICOS ........................................................................................ 36

3.1.2 TRANSCEPTORES ÓPTICOS ................................................................................... 37

3.1.2.1 Filtro de Alimentação ................................................................................................... 39

3.1.3 MODEM GPRS ............................................................................................................. 40

3.1.4 HARDWARE DE CONTROLE .................................................................................. 41

3.1.4.1 Comunicação com o transceptor .................................................................................. 43

3.2 SOFTWARE ....................................................................................................................... 47

3.2.1 MODEM GPRS ............................................................................................................. 47

3.2.2 LOGMEIN ..................................................................................................................... 48

3.2.3 PUTTY ............................................................................................................................ 50

3.2.4 LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO PYTHON ..................................................... 53

3.2.5 SITE TWILIO ............................................................................................................... 53

3.2.6 DESENVOLVIMENTO DO SOFTWARE PRINCIPAL ......................................... 54

3.2.7 FUNCIONAMENTO DOS DISPOSITIVOS REMOTOS ........................................ 60

4 CONSIDERAÇÕES FINAIS .............................................................................................. 64

REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 65

APÊNDICE A – DESCRIÇÃO DE DADOS A MEMORIA A0h ......................................63

APÊNDICE B – DESCRIÇÃO DE DADOS DA MEMÓRIA A2h ....................................64

APÊNDICE C – ARQUIVOS DE TEXTO CRIADO PELO SOFTWARE PRINCIPAL.65

APÊNDICE D – ALGORITMO CRIADO PARA O PONTO A .........................................66

APÊNDICE E – ALGORITMO CRIADO PARA O PONTO C ........................................72

APÊNDICE F – ALGORITMO CRIADO PARA O PONTO B .........................................78

13

1 INTRODUÇÃO

A partir da descoberta da fibra óptica, em meados dos anos 70 e com o seu uso na área de

telecomunicações como meio físico do sistema de transmissão de sinais, grandes avanços

tecnológicos nesta área foram desenvolvidos levando a um engrandecimento de todo este

segmento. Atualmente, a fibra óptica é amplamente utilizada na área de telecomunicação tanto

por sua eficiência quanto por sua economia, quando comparada aos fios de cobre.

Verifica-se constantemente que novos dispositivos vão se conectando a rede de internet,

trocando informações entre si. Estima-se que, em 2020 serão cerca de 4 bilhões de usuários na

rede em todo o mundo, segundo dados divulgados pela União Internacional de

Telecomunicações (UIT), em setembro de 2016 (ONUBR, 2016).

Levando em consideração esta estimativa é visto que esta imensa troca de informações

só se dará de forma eficiente por meio de comunicações ópticas, devido as inúmeras vantagens

que este modelo de comunicação exerce sobre os pares metálicos. Dentre estas vantagens

destacam-se: a baixa atenuação do sinal, a largura de banda, a imunidade à interferência

eletromagnética, o seu baixo peso comparado ao fio de cobre e sua segurança.

Dependendo da arquitetura utilizada nas redes ópticas, um único cabo desta fibra pode

transportar informações de um ponto a outro, percorrendo longas distâncias, entre estados ou

até mesmo de uma região inteira de um país. No entanto, alguns obstáculos ainda são visíveis

neste sistema, os quais devem ser aprimorados buscando assim sua melhor eficiência. Dentre

estes destacam-se os rompimentos das fibras, os quais ocorrem por diversos fatores, tais como

cargas altas, roedores, etc., tornando-se algo de ocorrência rotineira neste ramo.

Para o diagnóstico e a correção deste tipo de problema realizam-se procedimentos que

demandam de tempo para sua execução, pois os mesmos iniciam-se a partir da localização

correta do ponto de rompimento, seguidos da fusão das fibras rompidas de forma individual.

Ressalva-se que, sempre que ocorrem estes rompimentos a resolução dos mesmos deve ocorrer

da forma mais rápida possível, buscando não afetar os serviços disponibilizados bem como os

seus consumidores finais.

14

1.1 OBJETIVO GERAL

Desenvolver um dispositivo que realize testes nos cabos de fibras ópticas de forma

remota.

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

a) Estudar sobre os cabos de fibras ópticas, bem como suas vantagens e desvantagens,

visando a soluções de problemas que possam estar afetando a operacionalidade do enlace;

b) Projetar um dispositivo que realize a coleta de informações da rede de cabos ópticos,

como os valores de tensões, temperatura, tipo de conexão da fibra no transceptor, comprimento

de onda, leitura das potências de transmissão e recepção, sendo este capaz de gerar um arquivo

para registros destas informações;

c) Programar este dispositivo para que ele permaneça constantemente monitorando os

níveis de potência da recepção e, que em casos de alguma anormalidade o mesmo seja capaz

de transmitir um SMS (Serviço de Mensagens Curtas) para um ou mais dispositivos móveis,

previamente registrados, informando da situação, aceitando receber comandos de habilitar ou

desabilitar a transmissão remotamente. Ainda, o mesmo deverá informar, também via SMS,

quando sanada a anormalidade anteriormente verificada;

c) Construir um protótipo deste dispositivo;

d) Realizar testes de funcionalidade deste dispositivo junto aos cabos de fibras ópticas,

analisando posteriormente os dados por ele fornecidos.

1.3 JUSTIFICATIVA

Sabendo que um cabo de fibra óptica pode percorrer grandes distâncias entre seus

transmissores e receptores e, que quando da ocorrência de uma falha nestes enlaces, ocorre a

demanda de deslocamento de no mínimo três equipes técnicas para verificar a mesma, se faz

necessário a busca por uma forma de diagnóstico mais rápida visando uma manutenção

adequada e no menor tempo possível. Sendo assim, o desenvolvimento de um dispositivo que

possa realizar testes nas fibras ópticas de forma remota, sendo capaz de fornecer ao operador

informações sobre o enlace, bem como auxiliar na manutenção do mesmo à distância, poderá

tornar-se uma ferramenta útil para o setor da telecomunicação.

15

1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO

No Capítulo 1, foi apresentado uma introdução acerca da temática a qual se dará o

presente trabalho, bem como a descrição dos objetivos e a justificativa para a realização deste

estudo.

Os demais capítulos a serem apresentados serão:

- Capítulo 2: apresentará a revisão teórica, embasada em livros, artigos, teses e

publicações, sendo esta necessária para que possa atingir os objetivos pretendidos neste

trabalho.

- Capítulo 3: irá tratar do desenvolvimento do projeto, bem como dos módulos que

compõem o mesmo, tais como hardware e software.

- Capítulo 4: será apresentado os resultados obtidos após simulações e testes realizados.

- Capítulo 5: apresentará as considerações finais do trabalho.

16

2 REVISÃO DA LITERATURA

Este capítulo será constituído da contextualização literária do estudo do trabalho em

questão. Serão abordados os principais assuntos para o desenvolvimento do dispositivo, com

imagens ilustrativas visando um melhor entendimento de determinados tópicos.

Estes estudos prévios estarão relacionados aos meios de telecomunicações de fibras

ópticas, conversores ópticos, topologias de redes de distribuição e gerenciamento destas redes.

2.1 SISTEMA BÁSICO DE COMUNICAÇÃO

Um sistema básico de transmissão por fibra óptica consiste em um transmissor óptico,

um cabo de fibras ópticas e um receptor óptico (AMAZONAS, 2005). Para um melhor

entendimento, a Figura 1 ilustra este modelo de comunicação.

Figura 1 – Sistema Básico de Comunicação por Fibra Óptica.

Fonte: Técnicas de Comunicação Eletrônica, 2006.

Este modelo de comunicação comparado aos cabos de cobre ou qualquer outro sistema

de telecomunicações, exerce uma faixa de frequência maior na transmissão de sinais. Estas

características permitem que sinais com altas taxas sejam transmitidos sobre longas distâncias,

antes que eles necessitem ser regenerados ou amplificados.

2.1.1 Transmissores Ópticos

Um transmissor é composto de uma fonte óptica, um modulador e um acoplador de canal.

O transmissor é responsável por digitalizar, converter e enviar o sinal resultante na fibra óptica,

17

onde este sinal é gerado a partir da modulação da onda portadora óptica. A Figura 2 ilustra, em

forma de diagrama de blocos, as partes que compõem um transmissor óptico (AGRAWAL,

2014).

Figura 2 – Modelo de um transmissor óptico.

Fonte: Sistemas de Comunicação por Fibras Ópticas, 2014.

Ainda, o transmissor possui um emissor de luz, existindo dois dispositivos que são

utilizados para esta finalidade, o LD (Diodo Laser) e o LED (Diodo Eletrominescente).

Na parte da transmissão, um parâmetro muito importante que deve ser levado em

consideração na hora do projeto, é a potência que será lançada na fibra pois, através deste

parâmetro é possível aumentar a distância entre os transmissores ou repetidores, até um

determinado nível, pois uma potência elevada irá acarretar a ocorrência de vários efeitos não

lineares.

De um modo geral a potência lançada em uma fibra óptica é expressa em “dBm”, tendo

1 mW como um valor de referência, valores que podem ser obtidos através da equação (1).

(1)

Fonte: Comunicação por Fibra Óptica, 2014.

Agrawal (2014), cita que 1mW é 0 dBm, enquanto 1μW corresponde a -30 dBm, sendo

a potência lançada bastante baixa (< -10 dBm), no caso de um diodo emissor de luz; um laser

semicondutor é capaz de lançar potências de ~ 10 dBm. Como diodos emissores de luz também

tem limitada capacidade de modulação, a maioria dos sistemas de ondas luminosas usa lasers

semicondutor como fontes ópticas.

Se medirmos a potência da saída da transmissão e compararmos com a potência de

recepção, observaremos que haverá uma diferença (2) (atenuação do sinal). Esta perda é medida

18

em dB (decibel). Esta ocorre porque a intensidade de luz vai sendo atenuada pelas perdas

existentes na fibra, emendas, conectores e splitters que a luz tem de percorrer até aquele ponto.

(2) Fonte: Comunicação por Fibra Óptica, 2014.`

No entanto a potência emitida, ligado a capacidade de transmissão, depende do tipo de

dispositivo de emissor de luz que será utilizado no transmissor, sendo que o LD é superior ao

LED, exigindo assim uma maior complexidade no projeto de construção do mesmo. O Quadro

1 a seguir mostra as diferenças funcionais entre um modelo e outro.

Quadro 1 – Diferença Funcionais entre LD e LED.

Características LD LED

Potência Óptica Alta Baixa

Custo Alto Baixo

Utilização Complexa Simples

Largura do Espectro Estreita Larga

Tempo de Vida Menor Maior

Velocidade Rápido Lento

Divergência na Transmissão Menor Maior

Acoplamento na Fibra Monomodal Melhor Pior

Sensibilidade a temperatura Maior Menor

Fonte: ATMC, 2017.

Ressalva-se que, tanto o LED quanto o LD são fabricadas do mesmo material, de acordo

com o comprimento de onda desejado podendo ser: ALGaAS (arseneto de alumínio e gálio) –

comprimento de onda 850 nanometro (nm) e, InGaAsp (arseneto de gálio e arsênio-fosfeto de

gálio-alumínio) – comprimento de onda de 1310 e 1550 nm (ATMC, 2017). O Gráfico 1 ilustra

as janelas de transmissão que mostra as regiões de comprimento de onda onde a atenuação

óptica é baixa.

19

Gráfico 1 – Relação do comprimento de onda pela atenuação.

Comprimento de Onda (nm)

Fonte: Keiser, 2014.

Como indicado no Gráfico 1 e na Tabela 1, os comprimentos de onda de 850 nm, 1.310

nm e 1.550 nm são os mais utilizados.

Tabela 1 – Largura das Janelas de Transmissão e Comprimentos de Onda de Operação da Fibra Óptica.

Largura das Janelas de Transmissão Comprimentos de Onda de Operação

Primeira Janela 800 nm – 900 nm 850 nm Segunda Janela 1,260 nm – 1,360 nm 1,310 nm Terceira Janela 1,500 nm – 1,600 nm 1,550 nm

Fonte: Comunicações, 2017.

Em um projeto de comunicação, a atenuação e a dispersão da fibra, por exemplo, são

funções do comprimento de onda de operação, bem como o tipo de fibra (COELHO, 2009).

2.1.2 Receptores Ópticos

A função principal do receptor é converter o sinal óptico e retornar a forma elétrica

original. O dispositivo responsável por converter este sinal é denominado de fotodetector,

existindo vários modelos no mercado atualmente, contudo, destacam-se dois tipos mais

utilizados, sendo os modelos PIN (positiva-intrínseca-negativa) e o APD (fotodiodo avalanche),

cada um com suas particularidades e limites de operação. Nota-se a importância de definição

do modelo de receptor antes do desenvolvimento de um projeto, visando assim utilizar aquele

que melhor se adapta aos critérios estabelecidos.

Ainda, os receptores ópticos podem apresentar-se de duas formas, os que não possuem

uma pré-amplificação do sinal e, aqueles que possuem uma pré-amplificação do sinal. De forma

geral os receptores são constituídos de um acoplador, um fotodetector e um demodulador.

20

Exemplifica-se nos diagramas abaixo os dois modelos de receptores, um que possui pré-

amplificação (Figura 3) e o outro que não possui pré-amplificação (Figura 4).

Figura 3 – Modelo de um receptor óptico com pré-amplificação.

Fonte: Coelho, 2009.

Figura 4 – Modelo de um receptor óptico sem pré-amplificação.

Fonte: Sistemas de Comunicação por Fibras Ópticas, 2014.

Estes receptores apresentam como parâmetro de desempenho a probabilidade de erro de

bit (Pe), que corresponde a probabilidade de decisão ou identificação incorreta de um bit por

parte do receptor óptico. Para se chegar nesta probabilidade é necessário obter a BER (bit error

ratio) (3), onde são analisados a quantidade de bits recebidos com erros (Ne) e o número de bits

transmitidos (Nt).

(3)

Fonte: Comunicação por Fibra Óptica, 2014.

As probabilidades de erro de bit, típicas dos mesmos em sistemas de telecomunicações

são entre e (COELHO, 2009).

A atenuação do sinal vai se dando ao longo que o sinal vai percorrendo a fibra óptica,

sendo que, quanto maior a potência do sinal utilizada, maior a distância de transmissão sem a

necessidade de regeneração. No receptor é necessária uma potência mínima para cada bit que

for transmitido para que este seja detectado. Para aumentar a taxa de bits é necessário aumentar

a potência ou aumentar a sensibilidade do receptor. Como já mencionado anteriormente, os

21

transmissores são limitados em potência e os receptores são limitados na sua sensibilidade,

sendo necessário então para aumentar a taxa de bits reduzir a atenuação, diminuindo a distância

entre estações e, por conseguinte, aumentando a potência do sinal no receptor (SOARES, 2005).

2.1.3 Cabos de Fibras Ópticas

Em um sistema por fibra óptica, um dos elementos mais importantes é a própria fibra

óptica, pois suas características de transmissão têm um papel importante na determinação do

desempenho do sistema completo (COSTA, 1992).

As características operacionais de uma fibra óptica determinam o desempenho do sistema

de transmissão de ondas luminosas (KEISER, 2014). Um cabo de fibra óptica é feito de vidro

de alta qualidade ou de plástico e, pouca coisa mais espessa que um fio de cabelo humano.

Podemos, de uma certa forma, denotá-lo como um guia de onda de luz, onde viabiliza a

transmissão da luz de uma extremidade a outra da fibra (CRUZ, 2011). A Figura 5 elucida as

divisões de um cabo de fibra óptica.

Figura 5 – Estrutura de cabo de fibra óptica.

Fonte: Fibras Ópticas, 2011.

A Figura 6 traz a ilustração da estrutura da fibra óptica, a qual mostra a relação do núcleo

com a casca que o envolve, sendo este parâmetro de extrema importância para que seja

determinado o tipo de fibra que deverá ser usado em um projeto pois, influencia diretamente no

modo de propagação da luz, uma vez que estes possuem densidades diferentes as quais são

denominadas como índice de refração. Percebemos então nesta figura um núcleo circular de um

índice de refração n1 que é revestido por uma casca de nível de refração n2 < n1. Ainda, existe

uma capa de plástico a qual realiza a cobertura, proporcionando uma proteção mecânica de toda

esta estrutura.

22

Figura 6 – Estrutura de uma fibra óptica.

Fonte: Comunicações por Fibras Ópticas, 2014.

A relação do núcleo com a casca que o envolve é indispensável para atender a condição

de confinamento e propagação da luz. O índice de refração da casca será sempre menor que o

do núcleo, pois seu objetivo é de enclausurar a luz no interior do núcleo.

As letras n1 e n2 (identificadas com setas) na Figura 7, demonstram os índices de

refração os quais variam conforme os diferentes meios.

Figura 7 – Índices de refração.

Fonte: Redes Ópticas, 2010.

Portanto define-se como sendo o índice de refração (n), a relação entre a velocidade de

propagação da luz no vácuo (Cvac) e, a velocidade de propagação da luz em um determinado

material (Cmat), conforme ilustrado na equação (4) a seguir (MILHORIM, 2010).

(4)

2.1.4 Tipos de Fibras Ópticas

Atualmente existem dois tipos de fibras ópticas, a multimodo (MMF) que possibilita

muitos caminhos de propagação ou modos transversais e, a monomodo (SMF) as quais

suportam um único modo.

23

A fibra monomodo tem o diâmetro do núcleo menor do que o da fibra multimodo. Como

somente um raio de luz (ou modo) se propaga através da fibra monomodo, ela tem uma

capacidade muito maior de transportar informação do que a fibra multimodo (SALGADO,

2007).

Uma comparação entre as fibras monomodo e multimodo com suas respectivas

dimensões podem ser visualizadas na Figura 8.

Figura 8 – Comparação entre fibras ópticas monomodo e multimodo.

Fonte: Comunicações por Fibras Ópticas, 2014.

As variações nas composições dos materiais do núcleo, dão origem aos dois tipos de fibras

como demonstrado na Figura 8.

2.1.4.1 Operação Monomodo

As fibras monomodo, como o próprio nome sugere, possuem apenas um único modo de

propagação. Esse tipo de fibra apresenta um núcleo e uma blindagem de diâmetros menores,

além da diferença entre seus índices de refração, sendo menores, possibilitando que a luz se

propague em linha reta ao longo do cabo, conforme ilustra a Figura 9 (MACHADO, 2008).

Figura 9 – Fibra monomodo.

Fonte: Comunicações de Dados, 2008.

24

Este modelo de propagação leva vantagens em relação ao multimodo. Neste, o sinal de

dispersão causados pela diferença de atraso, entre diferentes modos em uma fibra multimodo

pode ser evitado (SENIOR, 2009).

A dispersão modal é praticamente eliminada em um núcleo da fibra monomodo, pois

transmite apenas em um modo de luz com um comprimento de onda específico, pois a onda de

luz se propaga quase paralela ao eixo da fibra. A grande vantagem da fibra monomodo em

cabos de fibra óptica é a possibilidade de transmissão de sinais - sem regeneração - de até 120

quilômetros (SENIOR, 2009).

2.1.4.2 Operação Multimodo

Quando vários modos se propagam ao decorrer da fibra óptica, todos eles se deslocam

com velocidades diferentes em relação ao eixo do guia de onda. Com vários modos viajando na

fibra óptica e com velocidades diferentes, certamente estes iriam ser distorcidos se a energia

fosse distribuída entre os vários modos. Essa é a distorção modal ou multimodo.

Nas fibras multimodo existem dois perfis da variação de índices de refração da casca com

relação ao do núcleo, um índice denominado degrau (Figura 10) e o outro gradual (Figura 11).

Figura 10 – Fibra multimodo degrau.

Fonte: Projeto de Sistemas de Comunicações Ópticas, 2005.

Figura 11– Fibra multimodo gradual.

Fonte: Optical Fiber Communications, 2009.

25

Nas fibras multimodos com índice degrau, ocorrem variações abruptas do índice de

refração do núcleo em relação a casca, utilizadas em sistemas com comprimento de onda de

850 nm a 1330 nm e geralmente aplicadas a uma distância em torno de 1 km.

Já as de índice gradual, não possuem estas mudanças bruscas de refração entre o núcleo

e a casca, pois seu núcleo é composto por vários vidros especiais e de diferentes valores de

índice de refração, possuindo uma capacidade de transmissão maior em relação as de índice

degrau e, podendo percorrer até 4 km de distância.

Para uma melhor compreensão dos modelos vistos até aqui, a Figura 12 traz informações

dos modelos de fibras, distâncias, comprimentos de ondas e suas possíveis aplicações.

Figura 12– Modelos de fibras ópticas e aplicações.

Fonte: Cabeamento Óptico, 2010.

O que irá determinar a escolha do modelo de fibra óptica é a necessidade de se atender

uma determinada demanda. Neste trabalho destacamos a fibra óptica como um meio de

comunicação em um sistema de telecomunicações, mas, o uso da mesma poderá vir a ser

utilizada em outras áreas, como na medicina humana e até em estudos espaciais.

2.1.5 Infraestrutura de Rede Ópticas

A infraestrutura de uma rede de fibras ópticas é um somatório do conjunto da construção

que recebe, acomoda e distribui o cabo óptico ao longo de seu trajeto (também conhecido como

rota ou enlace). As redes ópticas podem ser aéreas, subterrâneas, submarinas ou uma

combinação destas. Este trabalho irá dedicar-se apenas nos tipos de infraestrutura aérea e

subterrânea.

26

Segundo a Agência Nacional de Telecomunicações (2012), uma infraestrutura de rede

fixa de transporte compreende os elementos ativos e passivos utilizados no suporte à

interligação de centrais ou exploração industrial (prédios e sites; contêineres e armários

remotos; distribuidores primários e secundários de conexões elétricas e ópticas; dutos,

condutos, caixas de passagem e emenda; torres e fibras ópticas apagadas).

Nas redes aéreas se aproveitam as estruturas das concessionárias de energia elétrica

presentes no local ou, quando não há possibilidade, é implantada uma infraestrutura nova para

instalação da rede óptica. Quando a fibra óptica for lançada em postes devem ser atendidas as

exigências de altura para cruzamentos e, esforço cortante para casos de término de rede e

mudança de direção com ângulo.

A cordoalha é o cabo de aço que interliga os postes. É na cordoalha que o cabo óptico

será preso ou espinado (enrolado) com o auxílio de um arame de aço. Também são utilizadas

caixas de emendas na rede aérea, em geral as caixas de emenda óptica são acomodadas junto

aos postes, onde também ficam as sobras de cabo, estas sobras são utilizadas em casos do

rompimento das fibras ópticas (MARTINS, 2003).

As fibras ópticas subterrâneas também são muito utilizadas neste meio, quando não há a

possibilidade de fazer um lançamento via aéreo, se utiliza este método. Um cabo de fibra óptica

subterrâneo pode ser considerado como um “conjunto constituído por fibras ópticas monomodo

ou multimodo índice gradual, revestidas em acrilato, elemento (s) de proteção da (s) unidade

(s) básica (s), elemento (s) de tração dielétrico (s), eventuais enchimentos; e núcleo resistente à

penetração de umidade e protegidos por revestimento de material termoplástico” (ANATEL,

2012).

Esta aplicação se torna financeiramente mais cara que a aérea, pois é necessário a abertura

de valas, com a instalação de dutos nestas, que são tubulações de PVC por onde passam os

cabos de fibras ópticas e caixas de passagens, as quais são feitas de alvenaria e se localizam

abaixo do nível do solo, onde, em sua grande maioria, ficam as caixas de emendas e reservas

técnicas de fibras ópticas para serem utilizadas em possíveis rompimentos.

A Figura 13 elucida uma infraestrutura do tipo aérea onde é possível ver um modelo de

caixa de emenda e, logo abaixo dela, uma reserva técnica de fibra óptica.

27

Figura 13 – Tipo de infraestrutura aérea de lançamento de fibra óptica.

Fonte: Telecomunicaciones, 2012.

A Figura 14 e a Figura 15 apresentam um modelo de lançamento de fibra subterrânea,

onde é possível ver as valas com os dutos e as fibras ópticas, uma caixa de passagem, bem

como, uma caixa de emenda com sua respectiva reserva técnica.

Figura 14 – Tipo de infraestrutura subterrânea de lançamento de fibra óptica.

Fonte: Unicamp, 2005.

Figura 15 – Caixa subterrânea com uma caixa de emenda e reserva técnica de fibra óptica.

Fonte: Caixa Subterrânea, 2006.

Tanto a aplicação área ou subterrânea possuem a mesma função, a de ligar pontos

equidistantes geometricamente.

28

Nas redes urbanas, tanto em anéis metropolitanos quanto em última milha (parte final da

rede de longa distância que adentra às cidades), as redes são construídas sob os passeios, nos

canteiros das avenidas ou sob o leito das ruas (MARTINS, 2003).

De todas as características mencionadas até o presente momento, uma das principais

desvantagens da fibra óptica é a sua fragilidade, apesar de possuir proteções mecânicas que

minimizam este problema é rotineiro os rompimentos de fibras.

Estes rompimentos podem ocorrer de diversas maneiras, tais como por contato com

cargas altas de caminhões, animais roedores, máquinas escavadeiras e até mesmo furtos de

cabos e, sempre que estes acontecem, a normalização deve se dar da forma mais rápida possível.

Para se chegar ao diagnóstico de um rompimento de fibra óptica se demanda um tempo

significativo, pois sempre são realizados testes nos transmissores e receptores, ou nos

equipamentos que recebem o sinal já convertidos, sendo que, na grande maioria das vezes o

defeito não é na fibra óptica, mas sim nos equipamentos que recebem ou geram os sinais

elétricos.

Após a confirmação de que os equipamentos estão operando de forma normal e, que

realmente há uma anormalidade no enlace de fibras ópticas, se faz necessário o deslocamento

de uma equipe técnica para cada extremidade desta fibra e uma terceira equipe para a varredura

do trecho por onde este enlace passa. O trabalho destas equipes é realizar testes nas fibras e, se

de fato for confirmado que houve um rompimento, dar início ao processo para se identificar o

local deste rompimento, devendo haver o deslocamento da equipe para este local para iniciar o

processo de emenda das fibras rompidas.

Estas equipes devem estar munidas de certas ferramentas para a realização deste trabalho,

como power meter, clivador de fibra óptica, decapador de fibra óptica e o OTDR (Optical Time-

Domain Reflectormeter).

O power meter é uma ferramenta imprescindível para a construção e a manutenção de

redes ópticas, permitindo validar as potências de transmissão de sinais. As potências deverão

ser comparadas com as potências calculadas no projeto de rede afim de validar a implantação

ou a manutenção realizada. O clivador é utilizado para realizar um corte preciso na fibra óptica,

permite ajuste de ângulo para obter alta precisão, é compatível com fibras ópticas monomodo e

multimodo. Um clivador de alta precisão garante uma fusão com uma qualidade superior devido

a precisão do ângulo de corte da fibra óptica. O alicate decapador de fibra óptica é fundamental

para a implantação ou manutenção de redes ópticas, sendo que este modelo de alicate deve

possuir uma boa precisão para garantir que a qualidade das fibras não seja afetada nem sofra

arranhões (MULLER, 2017).

29

Por último, mas, não menos importante o OTDR é um instrumento de medição utilizado

para fazer inspeção de rede óptica. Este equipamento serve tanto para realizar uma validação

de uma rede quanto identificar um rompimento no cabo óptico. Ao validá-la, o OTDR informa

a atenuação por quilômetro do cabo (Figura 16), os pontos de fusão, os conectores e toda perda

relevante na rede. Com este resultado, a instalação da rede pode ser apresentada e validada. Ao

utilizar para identificar o rompimento da fibra, o OTDR irá realizar o mesmo modo de

verificação e leitura, o último evento sempre é identificado como fim de fibra, sabendo a

distância que a fibra deveria ter, se o evento aferido for menor do que a distância total do cabo,

a distância demonstrada é a distância onde se encontra o rompimento (MULLER, 2017).

O OTDR emite um sinal de luz e analisa a parcela de luz que retorna a ele devido a

reflexões e ao espelhamento da luz no feixe de luz, então, a partir da quantidade de luz que

retorna e o tempo de ida e volta do pulso de luz, é possível determinar a distância percorrida.

Figura 16 – Leitura de testes realizados pelo OTDR.

Fonte: O autor, 2017.

As emendas de fibras ópticas podem se dar de três maneiras, mecânica, acoplamento de

conectores e por fusão. A forma mecânica consiste em alinhar duas extremidades da fibra óptica

através de um dispositivo mecânico específico para tal finalidade. Neste método de emendas as

fibras não são unidas, suas extremidades são alinhadas e posicionadas frente a frente, sem uni-

las definitivamente. O custo de investimento em materiais para a operação deste tipo de

processo é relativamente reduzido, porém não é aconselhável em sistemas que exijam uma

grande confiabilidade (FIBERWAN, 2003). A Figura 17 mostra um modelo de emenda do tipo

mecânica.

30

Figura 17 – Emenda do tipo mecânica de fibra óptica.

Fonte: Fibras Ópticas, 2003.

Uma emenda do tipo acoplamento de conectores é bem semelhante ao processo de

emenda mecânica, onde duas fibras devem ser alinhadas. Entretanto, em cada fibra é colocado

um conector óptico e estes dois conectores são encaixados em um acoplador óptico de modo a

tornar possível o alinhamento entre as fibras, sem uni-las definitivamente. Este processo é o

menos aconselhável de todos já que, apesar do custo mais reduzido, é o que demanda maior

tempo para realização. Este método é demonstrado na Figura 18.

Figura 18 – Emenda por acoplamento de conectores.


A emenda por fusão, como o próprio nome diz, consiste em “fundir” uma fibra óptica à

outra. Este processo não é exatamente simples ou rápido.

Para que seja possível a fusão das fibras é necessária a utilização de uma “Máquina de

Emenda Óptica”, como exemplificado na Figura 19, na qual as duas fibras são alinhadas frente

a frente, mantendo-se uma pequena distância entre as mesmas. A fibra é introduzida na máquina

de fusão, limpa e clivada para, após o delicado alinhamento apropriado, ser submetida à um

arco voltaico que eleva a temperatura nas faces das fibras, provocando o seu derretimento e a

sua fusão.

31

Figura 19 – Máquina de emenda óptica; ao lado tem-se um clivador de fibras.


Após o término do processo de fusão, é necessário fazer a cobertura das fibras ópticas

nos pontos em que foram feitas as emendas. Para tanto existe um protetor de emenda feito de

tubo cilíndrico termo contrátil transparente, contendo um elemento metálico em aço inoxidável,

o qual tem a finalidade de garantir o reforço mecânico das emendas, protegendo-as contra

quebras e fraturas.

Após a proteção, a fibra emendada é acomodada em recipientes chamados caixa de

emendas (Figura 20). As caixas de emendas podem ser de vários tipos, de acordo com a

aplicação e o número de fibras. Este processo agiliza as instalações e garante uma grande

confiabilidade no sistema de emendas (FIBERWAN, 2003).

Figura 20 – Caixa de Emendas; 1: visão externa; 2: visão interna.


32

Depois de realizadas as emendas e, estas emendas terem sidos certificadas pelo power

meter e/ou OTDR, as fibras deverão retornar ao seu berço de origem ou, se caso se fizer

necessário, alterar o seu percurso original, sendo de suma importância que seja alterado também

o projeto do trajeto do cabo fibra óptica, buscando sempre mantê-lo atualizado, não apenas

prevendo possíveis rompimentos, mas, para possíveis ampliações ou derivações, se assim se

fizer necessário.

33

3 DESENVOLVIMENTO

Esta proposta de projeto surge da necessidade de se desenvolver um dispositivo para

testes de cabo de fibra óptica para a área da telecomunicação, o qual possa ser acessado

remotamente, obtendo informações do enlace dos cabos de fibras ópticas, fornecendo as

mesmas para quem acessar o dispositivo, buscando com isto uma diminuição do tempo gasto

para se determinar se há uma anormalidade no enlace e, com posse desta informações, realizar

o deslocamento de uma única equipe para a extremidade onde o dispositivo relatar a falha de

comunicação observada.

A Figura 21, mostra o diagrama de blocos do projeto proposto. Ele é composto de uma

fonte retificadora de alimentação, um modem GPRS para prover acesso a rede de internet, um

filtro de acoplamento para a alimentação dos transceptores, evitando ruídos que possam vir da

mesma para os transceptores e vice-e-versa, os transceptores ópticos que serão responsáveis por

prover o enlace por cabos de fibras ópticas e uma controla que será responsável por gerenciar

todo o processo.

Figura 21 – Diagrama de blocos do projeto proposto.


O dispositivo em questão deverá ser capaz de executar as seguintes ações:

Prover acesso remoto através de uma conexão GPRS;

34

Fornecer os seguintes dados dos transceptores que estarão provendo o enlace, tais

como:

o Tensão de alimentação dos transceptores;

o Temperatura de operação dos transceptores;

o Tipo do conector dos transceptores;

o Comprimento de onda do enlace;

o Leitura das potências de transmissão e recepção;

o Monitoramento da transmissão;

o Monitoramento da recepção.

Criar um log do sistema em um arquivo de texto;

Habilitar ou desabilitar a transmissão remotamente;

Enviar um SMS caso ocorra uma falha na recepção do transceptor;

Enviar um SMS quando a falha for resolvida.

Para se poder ter um controle total do enlace óptico, necessitou-se desenvolver mais dois

dispositivos com características semelhantes ao dispositivo proposto primeiramente

(denominado de “Ponto B”), os quais deveriam ficar nas extremidades dos enlaces. Estes dois

dispositivos foram denominados de “Ponto A” e “Ponto C”.

A diferença entre estes (Pontos A e C) em relação ao “Ponto B”, é que nestes a

controladora foi acoplada em um conversor óptico, para que gerenciasse o transceptor e tornasse

possível uma conexão com um modem GPRS para o acesso remoto. Desta maneira pode-se

obter uma conversão do sinal óptico para um sinal elétrico e vice-e-versa, através de uma

conexão do tipo RJ45.

A Figura 22, ilustra o projeto completo, contendo todos os pontos (A, B e C) e o enlace

realizado através de cabos ópticos entre os mesmos.

35

Figura 22 – Diagrama geral do projeto contendo os Ponto A, Ponto B e o Ponto C.


Na Figura 23, visualiza-se o projeto executado, com os Pontos A, B e C desenvolvidos.

Figura 23 – Projeto contendo os Ponto A, Ponto B e o Ponto C.


36

3.1 HARDWARE

Os componentes eletrônicos e demais periféricos que compõem o Dispositivo Remoto

para Testes de Cabos de Fibras Ópticas, são responsáveis por tornar possível a realização de

um enlace óptica de forma que o mesmo seja constantemente monitorado através de uma

controladora e, que de forma remota possa se obter dados deste(s) enlace(s), através de uma

comunicação provida por um modem GPRS.

3.1.1 CONVERSORES ÓPTICOS

A fim de fornecer uma interface para uma conexão LAN, para que fosse possível o uso

de um roteador ou até mesmo uma conexão direta com um computador, foi implementado junto

ao projeto dois conversores ópticos, os quais ficam nas extremidades do enlace de fibras ópticas,

e como mencionado anteriormente, estes pontos foram chamados de Ponto A e Ponto C. O

conversor escolhido para compor este projeto foi o DMG-805G da D-Link (Figura 24).

Figura 24 – Conversor óptico, modelo DMG-805G.

Fonte: Dlink, 2018.

Outro ponto importante para a escolha deste conversor, foi a disponibilidade de uma

interface para poder ser usado um SFP, diferente de tantos outros conversores ópticos que já

possuem uma conexão pré-determinada e soldada diretamente em sua placa principal. Por tanto

desta maneira, pode-se trabalhar com sinais em fibras multimodo ou monomodo, com diferentes

comprimentos de ondas e diferentes tipos de conexão das fibras no SFP, ficando de livre escolha

de quem projetar o enlace, qual tipo ou modelo de transmissão irá atender melhor os critérios

de projetos por ele estabelecido. Na Tabela 2 encontram-se as especificações técnicas deste

modelo de conversor.

37

Tabela 2 – Especificações técnicas do conversor DMC-805G.

Conexões Padrão de Comunicação Núcleo/ Casca (μm)

Distância Max.

RJ45 1000 BASE-T: Cat.5 UTP,EIA/TIA-568

- 100m para pares trançados e blindados

SFP Multimodo 1000BASE-SX 62.5/125 50/125

220m 550m

SFP Monomodo 1000BASE-LX 9/125 30km Fonte: O autor, 2018.

Além das especificações mostradas na Tabela 2, o conversor é alimentado por uma fonte

externa, operando em uma tensão de 7,5 VDC, 1,5 A e sua região de trabalho com relação a

temperatura fica entre 0 a 40°C. Estas informações são relevantes pois, são parâmetros que

foram levados em consideração para serem comparados aos dados dos transceptores, e

posteriormente apresentados para análise do enlace óptico.

O conversor DMC-805G, não possui suporte para monitoramento de seus status, por esta

razão foi instalado junto ao mesmo uma controladora, para se tornar possível obter dados do

transceptor que está inserido na sua case e também para podermos atuar no transceptor. A

maneira de como foi feito esta ligação será detalhada no item 3.1.4 Hardware de Controle.

3.1.2 TRANSCEPTORES ÓPTICOS

Os transceptores ópticos são dispositivos eletrônicos que tem por objeto modular e

demodular sinais ópticos, para realizar a conversão de óptico/elétrica em redes de

comunicações, possibilitando desta forma o tráfego de dados em redes ópticas.

O modelo adotado para o estudo em questão foi o SFP LS38.A3S-TC-N_DA (Figura 25)

fabricado pela APAC e distribuído comercialmente no Brasil pela DATACOM.

Figura 25 – Transceptor óptico, modelo SFP LS38.A3S-TC-N-DA. 1: imagem externa; 2: diagrama de blocos.

Fonte: DataSheet, 2018.

38

Na Tabela 3 é possível visualizar as principais características deste modelo de

transceptor óptico, as quais foram levadas em consideração para a sua utilização no

desenvolvimento deste projeto.

Tabela 3 – Características do transceptor óptico, modelo SFP LS38-A3S-TC-N-DA.

Parâmetro Mínimo Máximo Típico Nota

Temperatura de Operação 0ºC 70ºC 40°C -

Corrente 50mA 400mA 250mA 250mA quanto está em operação. Tensão de Entrada

-0,5Vcc 4Vcc 3,3Vcc Recomendado entre 3,1 a 3,5 V

Potência Óptica de Transmissão

-15dBm -8dBm - Para fibra 9/125μm

Comprimento de Onda 1270nm 1355nm 1310nm Fibra Monomodo

Potência de Recepção -23dBm -1dBm - BER<

Tensão de Perda de Recepção (Baixa tensão)

0Vcc 0.5Vcc -

RX_LOSS

Tensão de Perda de Recepção

(Alta Tensão) 2.2 2.4 - RX_LOSS


Para que fosse possível usar os transceptores ópticos no Ponto B, foi necessário a

confecção de uma placa de circuito impresso (PCI) com um conector para alocar os mesmos.

Os pontos A e C por possuírem uma entrada específica para este transceptor, não necessitaram

da confecção desta placa.

Na Figura 26, visualiza-se o projeto desenvolvido com o auxílio do software Protheus®

e ou lado (Figura 26:3) a placa PCI, já com os devidos conectores e os terminais que foram

utilizados para a comunicação destes com a controladora.

39

Figura 26 – Projeto PCI para conexão dos transceptores ópticos no Ponto B; 1: Esquemático do circuito; 2: Layout da

PCI; 3: PCI confeccionada.


Cada conector é responsável de receber uma SFP do enlace a ser realizado, sendo que,

um deles será para o enlace entre o Ponto A até o Ponto B e, o outro entre o Ponto C até o ponto

B. As conexões entre as SFP’s e a controladora serão detalhadas no item 3.1.4 Hardware de

Controle.

3.1.2.1 Filtro de Alimentação

Para a correta operacionalidade dos SFP’s, o fabricante recomenda que seja feito um filtro

para rejeitar toda e qualquer interferência da fonte de alimentação dos SFP’s, somente desta

maneira pode se atender ao desempenho esperado.

Como a fonte de alimentação dispõe em sua saída 5VCC, e a alimentação dos SFP’s é de

3,3VCC, foi incrementado junto a este filtro um circuito integrado (CI) modelo LM1117T. Este

CI é um regulador de tensão o qual foi utilizado para rebaixar a tensão da fonte até chegar a

tensão nominal de alimentação dos SFP’s. A corrente de operação também satisfez a

necessidade do critério de projeto, já que ele suporta uma corrente nominal de até 800mA, e

conforme os dados dispostos na Tabela 3, cada SFP’s pode consumir no máximo 400mA.

A Figura 27 apresenta o filtro recomendado pelo fabricante dos transceptores, bem como

o da PCI com o CI modelo LM1117T incluso.

40

Figura 27 – Filtro de Alimentação dos transceptores do Ponto B; 1: Filtro; 2: PCI confeccionada com o CI

LM1117T.

Fonte: 1: Datasheet, 2018; 2: O autor, 2018

Como ilustrado na Figura 27.1, o mesmo se trata de um filtro do tipo L passa baixa. Os

capacitores que estão em paralelo com a carga possuem baixa impedância, desta maneira,

servem de caminho para as componentes harmônicos da corrente de saída. Já o indutor, que

está em série, fica responsável por filtrar possíveis harmônicos que possam vir através da

alimentação.

Outro fato relevante é que neste projeto realizou-se a duplicação deste filtro, para que

fosse possível o atendimento a duas SFP, que ficam no Ponto B. A Figura 27.2 apresenta as

duas saídas do filtro, indo para seus respectivos pinos de alimentação no próprio Ponto B.

Os pinos de alimentação da SFP são o 15 (VccT) e o 16 (VccR), que correspondem aos

mesmos pinos do conector que foi soldado na PCI de conexão dos SFP’s.

3.1.3 MODEM GPRS

A escolha por se utilizar uma comunicação GPRS é devido ao fato de que esta tecnologia

se encontra bastante difundida em todo o território brasileiro e, mesmo mantendo uma

velocidade teórica girando em torno de 172kbps, se tornou satisfatória para a implementação

neste projeto. Desta maneira os Pontos A, B e C podem ficar distantes, incluindo áreas não

urbanas, desde que haja esta tecnologia presente.

Cada ponto deverá estar munido de um modem GPRS (Figura 28), pois assim poderá se

ter um gerenciamento dos dispositivos totalmente independente do enlace óptico, para que

quando ocorra um rompimento parcial ou até total dos cabos ópticos, ou até mesmo na

41

possibilidade de inoperância de algum dos conversores ópticos presentes nos Pontos A e C, o

gerenciamento da controladora, que será visto item 3.1.4 Hardware de Controle, virá ocorrer

de forma on-line, estando disponível para diagnosticar as falhas e de forma assertiva realizar o

deslocamento de uma única equipe técnica até o ponto necessário.

Figura 28 – Modens GPRS utilizados no projeto.


3.1.4 HARDWARE DE CONTROLE

Para que fosse possível a obtenção de dados dos transceptores, utilizou-se de um

Raspberry Pi (Figura 29), a qual disponibiliza de interfaces USB, as quais foram utilizadas para

a conexão do modem GPRS, do teclado e do mouse para acesso local, juntamente com a

disponibilidade para a utilização de uma tela. Ainda, possui a porta LAN ou até mesmo uma

comunicação Wi-Fi, sendo este dispositivo um microcomputador de baixo custo e de código

aberto, o qual visa promover o ensino na área computacional. Apesar de seu tamanho reduzido,

possui um hardware relativamente potente, uma vez que, executa todas as tarefas que um

computador convencional realiza.

42

Figura 29 – Microcomputador Raspberry Pi 3, modelo B.

Fonte: Raspberry Pi, 2018.

O Raspberry é a controladora do dispositivo, a qual estará recebendo os dados dos

transceptores e provendo uma comunicação com o modem.

Na Figura 30 pode-se visualizar os pinos de entradas e saídas de uso geral do Raspberry,

modelo GPIO (General Propose Input/Output), os quais podem ser configurados para

interações baseadas em níveis lógicos e, também possuem algumas funções alternativas, como

PWM (Modulação por Largura de Pulso), comunicação por protocolo SPI, Serial e I2C, os

quais encontram-se disponíveis em pinos específicos.

Figura 30 – Pinos do Raspberry, modelo GPIO.

Fonte: Elektronik-kompendium, 2018.

43

3.1.4.1 Comunicação com o transceptor

A comunicação com o transceptor ocorreu através de pinos que atuam com a mudança de

seu nível lógico, bem como por uma comunicação I2C.

Através da comunicação I2C pode se realizar uma interface de diagnóstico de forma

digital. Este diagnóstico foi realizado em tempo real, sendo possível obter parâmetros

operacionais e, desta forma realizar a verificação quando algum dos parâmetros encontrava-se

fora da faixa de operação normal no dispositivo.

Os pinos disponíveis para este tipo de comunicação nos transceptores são os pinos 4 SDA

(Serial Data Sinal) e o pino 5 SCL (Serial Clock Sinal).

Para o Ponto B, estes pinos foram ligados nos dois barramentos disponíveis para

comunicação I2C que o Raspberry disponibiliza. Por se tratar de duas SFP’s, uma delas foi

conectada nos pinos GPIO2 (SDA) e GPIO3 (SCL), enquanto a outra foi ligada nos pinos 27

(SDA) e 28 (SCL).

Já para os Pontos A e C, por possuírem apenas uma SFP, estes foram conectados através

dos pinos GPIO2 (SDA) e GPIO3 (SCL) da Raspberry.

Esta comunicação dos Pontos A e C, necessitou de um estudo minucioso do hardware que

compõe os conversores, isto em relação da falta de informação disponível por parte do

fabricante, o qual não disponibiliza nenhum datasheet contendo informações acerca do

conversor.

Após este estudo, conseguiu-se um entendimento acerca do funcionamento do conversor

a nível de hardware, bem como dos pontos necessários para poder se obter as informações

pertinentes para a comunicação entre a controladora Raspberry e o conversor óptico. Estes

pontos de interesse para realizar estas conexões estão detalhados na Figura 31.

44

Figura 31 – Pontos de interesse dos conversores ópticos.


Após a realização destas interligações, tornou-se possível a comunicação da controladora

Raspberry com o transceptor. Esta comunicação acessa duas memórias de 256 bytes na

EEPROM, com endereçamento de 8 bits para cada uma. Uma com endereço 1010000X (A0h)

e a outra no endereço 1010001X (A2h). Desta forma, as informações de operação e diagnóstico

são monitoradas e relatadas por um microcontrolador dentro do transceptor.

Os dados fornecidos nestas memórias são apresentados no APÊNDICE A, respectivo a

memória A0h e, no APÊNDICE B referente a memória A2h. Nestes pode-se observar os

endereços dentro de cada memória, o qual nos permite acessar determinadas informações, tais

como comprimento de onda, tensão de alimentação do SFP, temperatura de operação do SFP,

leitura dos níveis de potência da transmissão e da recepção, etc. Ainda, pode-se visualizar o

tamanho que esta informação contém e a descrição da mesma contida neste endereço.

As informações descritas no Anexo 1, possibilitaram a escolha de um dos determinados

endereços disponíveis, como por exemplo, o endereço 2, o qual nos retorna à informação do

tipo de conector daquela SFP em questão, sendo possível assim saber qual a conexão utilizada

junto a fibra óptica.

Esta informação é muito relevante para a área operacional, pois existem atualmente no

mercado uma grande variedade de modelos de conectores, com isto se torna imprescindível

saber o modelo de conexão do SFP antes de iniciar o deslocamento de uma equipe técnica para

averiguar alguma anormalidade no enlace óptico.

45

O valor do conector indica o tipo de conexão fornecido pelo SFP, estes valores estão

disponíveis na Quadro 2.

Quadro 2 –Valores dos conectores.

Fonte: Data Sheet, 2018.

Após realizadas estas avaliações, o modelo de transceptor utilizado disponibiliza uma

conexão para os conectores do tipo LC, estando estes presentes nos Pontos A, B e C. O modelo

deste conector tipo LC está ilustrado na Figura 32.

Figura 32 - Modelo de conector tipo LC.


Outro parâmetro importante para avaliação do funcionamento do transceptor neste enlace

de fibra óptica é o comprimento de onda. Esta informação encontra-se disponível nos endereços

60 e 61 da memória A0h.

O comprimento de onda adotado para este projeto é de 1310 nm, o qual permitiu a

comunicação do enlace por um tipo de fibra monomodo. Esta fibra possuía um núcleo com

tamanho de 9 μm e casca de 125 μm.

46

A temperatura de operação deste transceptor, conforme visto também na Tabela 3, é

essencial para um correto funcionamento do mesmo, tendo em vista que, se ocorrer

superaquecimento ou subresfriamento acarretará num funcionamento errôneo do mesmo. Os

valores mínimos e máximos desta temperatura de operação foram identificados na Tabela 3 e,

através das informações fornecidas pelo transceptor, poderá saber-se qual a temperatura que o

mesmo estará operando e, realizar uma investigação do motivo pelo qual está ocorrendo a

anormalidade.

A tensão de entrada do transceptor deverá estar entre -0,5Vcc e 4 Vcc, sendo que é

recomendado que as mesmas estejam entre 3,1 a 3,5Vcc. Este dado será gerado sempre que

ocorrer o acesso remoto ao dispositivo. Alterações nesta tensão deverá ser avaliada e corrigida

pela equipe técnica.

Dentre as potências a serem avaliadas pelo dispositivo, encontram-se as de transmissão e

recepção do sinal. Entende-se que a potência de transmissão deverá estar entre -15dBm a -

8dBm para as fibras de 9/125μm, utilizados neste projeto. Já as potências de recepção, numa

faixa de -23dBm a -1dBm, para seu adequado funcionamento. Novamente, quaisquer alterações

nestas potências indicam uma anormalidade no enlace destas fibras ópticas, necessitando de

averiguações.

A controladora ficará constantemente verificando o respectivo pino que o transceptor

fornece para monitoramento de falha na recepção. Este pino funciona por operação de TTL,

quando em zero indica que está em normalidade de funcionamento. Qualquer alteração deste

valor indicará que há perda na recepção do sinal, sendo neste momento encaminhado pela

controladora um SMS com esta informação, para um número previamente cadastrado,

agilizando assim o processo de identificação de falha.

Sempre da existência de uma perda de sinal, a controladora ficará encaminhando estas

mensagens com intervalo de 10 minutos entre elas, até a correção do defeito, momento este que

também será identificado pela mesma e novamente informado como resolvida para o operador,

indicando ainda o nível de potência da recepção do sinal.

O pino que o transceptor fornece para o monitoramento destas informações é o pino 8,

sendo este, no Ponto B, interligado no GPIO 18 da controladora para monitorar a recepção do

enlace com o Ponto C e, na GPIO 16 da controladora para o monitoramento da recepção do

enlace com o Ponto A. Nos pontos A e C, ambos foram conectados na GPIO 27.

A habilitação e desabilitação da transmissão ocorrerá através do pino 3 do transceptor.

No Ponto B este pino 3 foi conectado ao GPIO 17 e a GPIO 4, sendo a GPIO 4 utilizada apenas

para monitorar o status deste pino; a GPIO 17 servirá para interferir na mudança de estado

47

lógico deste pino, de forma remota. Quando o nível lógico estiver em 1, significará que a

transmissão está desabilitada e, em zero que a mesma encontrasse habilitada. Todas estas

informações e ações estão interligadas ao enlace do Ponto A.

Para o enlace do Ponto B com o Ponto C, o pino 3 do outro transceptor foi conectado as

GPIO 12 e GPIO 6, sendo que para monitoramento ficou estabelecido a GPIO 6 e para

intervenção definido o GPIO 12. A Figura 33 busca elucidar como foram realizadas estas

conexões.

Figura 33 – Conexões entre os pinos dos transceptores e a Raspberry Pi, no Ponto B.

Fonte: O Autor, 2018.

3.2 SOFTWARE

Para que se fosse possível o gerenciamento da controladora nos seus periféricos, tornou-

se necessário o desenvolvimento de um software. Este por sua vez integrou-se a outros

softwares já existentes, possibilitando o funcionamento do projeto como se propusera.

3.2.1 MODEM GPRS

Os modens tiveram que ser configurados junto a controladora, sendo esta configuração

realizada através da inserção de linhas de comandos no terminal do Raspberry.

Para que seja realizada esta configuração é necessário a definição do modelo de modem

adotado, sendo definido para este projeto os modens da fabricante ZTE, sendo todos eles

48

pertencentes a família MF190. Ainda, definiu-se a operadora de telefonia que iria prover o

serviço de dados para estes modens, sendo escolhida a operadora VIVO neste trabalho.

A Figura 34 detalha o processo de configuração que foi realizado nestes modens. Este

procedimento foi executado igualmente nos Pontos A, B e C.

Figura 34 – Configuração de modens junto a controladora Raspberry.


Após os modens serem devidamente configurados, tornou-se possível a comunicação

destes com a internet.

3.2.2 LOGMEIN

Para que fosse possível realizar o acesso de forma remota aos dispositivos, não bastaria

ter apenas um acesso à internet, pois qualquer aparelho eletrônico que se conecta nela, recebe

um endereço IP (Internet Protocol). De forma geral, todo equipamento que se conecta na

internet recebe um IP aleatório, que está constantemente mudando, dificultando a identificação

deste equipamento dentro da rede de internet.

Assim, algumas operadoras de telecomunicações disponibilizam o serviço de se obter um

IP fixo, ou seja, sempre que determinado aparelho se conectar à internet, terá o mesmo endereço

IP. Isto se torna muito útil, pois desta forma podemos identificar este aparelho conectado na

rede de internet.

49

Partindo desta necessidade de sempre podermos identificar os dispositivos na rede, optou-

se por usar o software LogMeIn. Este software simula uma rede local permitindo o acesso ao

mesmo à distância. Os endereços IP’s atribuídos aos dispositivos envolvidos neste projeto

permaneceram estáticos (IP fixo), garantindo os seus reconhecimentos pelo software LogMeIn

sempre que conectados na rede de internet.

Para a utilização deste software, necessitou-se a realização de um cadastro junto ao site

da LogMeIn, gerando a possibilidade de cadastro de até cinco dispositivos na sua versão free.

Desta forma, cadastrou-se os Pontos A, B e C, um notebook e um telefone celular.

A configuração deste software para os Pontos A, B e C partiu através da inserção de linhas

de comando no terminal da Raspberry, os quais consistiram em fazer o download do software,

seguido da instalação do mesmo e inserção de usuário e senha de acesso.

Para a configuração do notebook bastou a realização do download com execução de

instalação do mesmo, inserindo-se após o usuário e a senha, acessando a rede local simulada

por este software. No aparelho celular necessitou-se configurar uma rede VPN (Virtual Private

Network) para que fosse possível o acesso de forma on line no site da LogMeIn.

Os dados para estas configurações consistiram na inserção do usuário e senha e de outros

parâmetros fornecidos pelo site, como exemplificado na sequência através das Figura 35

(Pontos A, B e C), Figura 36 (celular) e Figura 37 (Notebook).

Figura 35 – Instalação e configuração do software LogMeIn nos Pontos A, B e C.


50

Figura 36 - Instalação e configuração do software LogMeIn no aparelho celular.


Figura 37 – Gerenciamento da VPN pelo software LogMeIn no notebook.


Após todos os dispositivos configurados, tornou-se possível a comunicação entre eles, de

forma remota, facilitando o acesso destes a distância.

3.2.3 PUTTY

O Putty é um software de código aberto, o qual encontra-se disponível com código fonte.

Aceita conexão SSH (Secure Shell) (Figura 38), destinado a suportar o acesso remoto a

servidores via terminal seguro. A definição da utilização deste software no presente projeto se

fez pela disponibilidade do Raspberry ser compatível com este tipo de conexão SSH.

51

Figura 38 – Software Putty.


Para a utilização do mesmo foi apenas necessário realizar o seu download e sua

instalação no notebook, sendo necessário após concluídas estas etapas, a inserção do número

do IP fornecido pelo software LogMeIn, associada ao tipo de comunicação SSH, aguardando o

retorno da conexão estabelecida. Mantida esta conexão, torna-se necessário a inserção do

usuário e da senha da controladora (padronizadas para todos os Pontos) (Figura 39) e, se as

mesmas estiverem corretas, gera-se o acesso remoto aos Pontos A, B e C, via terminal de

comando.

Com acesso a esses Pontos, pode-se solicitar a execução do software desenvolvido para

este projeto (detalhado item 3.2.6), desempenhando as funções a ele atribuído.

Figura 39 – Conexão estabelecida do notebook com o Ponto C.


Há ainda a disponibilidade de uso do Putty via celulares e tablets (Figura 40), sendo

necessário sua instalação, repetindo-se as etapas realizadas no notebook.

52

Figura 40 – Conexão estabelecida do celular com o Ponto C.


Todos os Pontos A, B e C deste projeto receberam a instalação deste software. Caso seja

disponibilizado um teclado, mouse e tela, ficará possibilitado o acesso aos demais Pontos que

se encontram envolvidos no mesmo enlace (Figura 41).

Figura 41 – Conexão estabelecida do Ponto B para o Ponto C.


53

3.2.4 LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO PYTHON

Python trata-se de um software de acesso livre, que permite que usuários e colaboradores

possam modificar seu código fonte e compartilhar essas novas atualizações, contribuindo para

o constante aperfeiçoamento da linguagem. A especificação da linguagem é mantida pela

empresa Python Software Foundation (PSF).

Considerado como um software de alto nível, apresentando uma sintaxe simples,

tornando os programas mais legíveis, sendo este o motivo de sua escolha para o

desenvolvimento do software principal deste projeto.

Utilizou-se do software Phyton 3 para desenvolvimento do script do software principal

deste dispositivo. O Python 3 é nativo do sistema operacional Raspian, sistema utilizado nas

controladoras Raspberry, presentes neste projeto.

3.2.5 SITE TWILIO

Através do site Twilio é possível adquirir um número de telefone, que contempla

serviços de SMS. Após realizado o cadastro neste site, cria-se um identificador (ID) e uma

senha vinculadas ao seu cadastro. O número de telefone gerado para envio da mensagem neste

projeto foi +14786666505.

De posse destes dados (ID, senha e número telefônico), tornou-se possível a realização

de um pequeno script (Figura 42) para o envio de SMS de forma automática. Este script foi

implementado ao software principal desenvolvido, disposto nos Pontos A, B e C, sendo estes

os responsáveis pelo envio da SMS após a controladora identificar uma falha na recepção do

sinal e, outra SMS quando da resolução desta falha. Ressalva-se que, o número configurado

para recebimento destas SMS foi o do executor deste projeto.

54

Figura 42 – Exemplo script implementado no script principal de cada controladora.


3.2.6 DESENVOLVIMENTO DO SOFTWARE PRINCIPAL

Atribui-se de software principal neste projeto aquele capaz de controlar todos os demais

softwares auxiliares bem como os periféricos envolvidos para o funcionamento deste

dispositivo.

Para tanto, optou-se pela utilização da linguagem de programação Phyton por esta ser

uma linguagem de alto nível e de fácil entendimento, quando comparada a linguagem de

programação C.

Após se obter o acesso remoto ao dispositivo, ou até mesmo acessá-lo localmente, deve-

se dar início ao software principal. A nomenclatura do software é formada a partir do nome do

Ponto o qual este software é pertencente, bem como, da data que em que foi criado ou

atualizado, seguido da versão que foi desenvolvido no referido dia.

A Figura 43, exemplifica os comandos que devem ser realizados para darmos

inicialização ao software principal e, um modelo de nomenclatura dada ao Ponto C.

55

Figura 43 – Comandos de inicialização do software principal e modelo de nomenclatura do software do Ponto C.


Pode-se visualizar no exemplo citado acima, que esta atualização é do dia 18 de

novembro de 2018, na sua quarta versão (PC18112018V4).

A Figura 44 mostra o fluxograma do software principal. Através dela é possível ver os

passos lógicos que foram adotados para o desenvolvimento do mesmo.

56

Figura 44 – Fluxograma do software principal.


57

Essas verificações que aparecem no fluxograma, são solicitadas pelo software principal

à controladora, para que a mesma realize uma leitura de alguns pinos específicos do transceptor,

como o de controle e status da transmissão, ainda, verificar em qual nível lógico se encontra o

pino responsável pelo status da recepção e, que a mesma inicialize uma comunicação via I2C,

para poder obter os demais parâmetros, onde os mesmos se encontram armazenados dentro das

respectivas memórias EEPROM, dos endereços A0h e A2h .

Após a controladora retornar com os dados obtidos para o software, informando se a

transmissão estará habilitada ou desabilitada. Caso a transmissão esteja habilitada, será exibida

na tela do Putty uma mensagem indagando o usuário quanto da permanência da mesma nesta

condição ou, da necessidade de troca de status.

Destaca-se que, neste momento, o Ponto B realizará duas verificações, uma em cada

transceptor, gerando desta forma duas perguntas ao usuário acerca de sua habilitação ou não,

estas em relação aos enlaces entres os Pontos A e C, respectivamente.

De acordo com a resposta fornecida pelo usuário, será mostrado na tela o status da

transmissão do respectivo transceptor (Figura 45).

Figura 45 – Questionamentos do software principal em relação a transmissão do transceptor.


Concluída esta etapa, o software irá se comunicar com os transceptores, via

comunicação I2C, para se obter o acesso as informações contidas nas memórias (A0h e A2h).

58

4 TESTES REALIZADOS

De posse de todos os dispositivos, bem como, de todos os softwares necessários para

compor este projeto, deu-se início aos testes nos Pontos A, B e C.

Em relação ao software principal, a primeira informação solicitada será em relação ao

tipo de transceptor que se encontra conectado a controladora. Após o transceptor fornecer esta

informação, será mostrado na tela o tipo de transceptor que está acoplado junto a controladora.

Da mesma forma, serão solicitados o tipo de conector que o transceptor disponibiliza, o

comprimento de onda no qual trabalha, a temperatura que está operando, qual o valor da tensão

de sua entrada e as leituras das potências de transmissão e recepção.

Para fins de conferência de que o software possuía capacidade de leitura destas potências,

realizou-se uma aferição simultânea com o uso de um Power Meter modelo FX40, marca VeEx,

em todos os Pontos do projeto, a qual definiu como sendo válida a leitura realizada pelo

software.

Estes dados obtidos encontram-se na Tabela 4.

Tabela 4 – Teste de aferição de potências de transmissão e recepção, realizadas comparativamente entre o software

principal e o equipamento de aferição Power Meter modelo FX40, marca VeEx.

Ponto

Potência

Software

principal

(dBm)

Power Meter modelo FX40,

marca VeEx

(dBm)

Erro (%)

Ponto A Transmissão (TX) -10.9 -10.8 1

Recepção (RX) -11.2 -11.1 1

Ponto B Transmissão (TX) A -10.6 -10.5 1

Recepção (RX) A -11.1 -11.2 1

Transmissão (TX) C -10.5 -10.2 3

Recepção (RX) C -10.5 -10.4 1

Ponto C Transmissão (TX) -10.8 -10.9 1

Recepção (RX) -10.7 -10.6 1


Por fim, o software executa uma nova leitura em um outro pino do transceptor, este

responsável por monitorar o status referente a recepção do sinal óptico. Este status será

visualizado na tela do Putty, apresentando como RX OK para status de recepção normal e, RX

NOK quando o status se apresentar com a recepção comprometida (Figura 46).

59

Figura 46 – Tela do Putty com as informações solicitadas.


Com posse destas informações torna-se possível realizar um diagnóstico no enlace de

fibras ópticas, constatando a presença de anormalidades ou não no mesmo.

Todas as informações geradas serão armazenadas em um arquivo do formato .txt, sendo

os mesmos identificados pela data e hora em que foram gerados. A Figura 47 mostra um destes

arquivos gerados pelo software principal. Na parte superior, também é possível ver a data e a

hora em que este arquivo foi gerado.

Figura 47 – Arquivo em formato txt mostrando um log gerado com as informações fornecidas.


60

Após realizada todas estas etapas, o programa seguirá monitorando os pinos de recepção

de sinal dos transceptores e, sempre que ocorra a mudança no status deste pino, o mesmo

encaminhará um SMS ao telefone cadastrado informando da nova situação.

4.1.1 FUNCIONAMENTO DOS DISPOSITIVOS REMOTOS

Após concluídas todas as etapas anteriores, foi realizado os enlaces ópticos nos

dispositivos. Estes enlaces foram realizados através de cordões de fibras ópticas monomodo.

Para tanto, Ponto A foi interligado ao Ponto B por um par de cordões de 10m de comprimento.

Entre os Ponto B e Ponto C, foi feito um enlace com 20m de comprimento, sendo que foram

usados dois pares de cordões de 10m unidos fisicamente através de uma emenda por

acoplamento de conectores, conforme ilustrado na Figura 48.

Figura 48 – Pontos A, B e C interligados pelo enlace de fibras ópticas.


Os testes iniciais foram executados a partir da inicialização do software principal, com

todas as transmissões habilitadas e as recepções em conformidade. Lembra-se que, quando

desta condição das recepções, não ocorrerá o encaminhamento de SMS de aviso, pois estão em

conformidade.

61

Na sequência, simulou-se um rompimento parcial em apenas um cordão de fibra óptica,

entre os Pontos B e C, este rompimento foi simulado na emenda por acoplamento de conectores,

conforme a Figura 49 demonstra. Figura 49 – Demonstração do teste de rompimento de fibra óptica.


A recepção do Ponto C perdeu potência devido a este rompimento, sendo o mesmo

notado pelo seu transceptor, modificando o status do pino do transceptor responsável por este

monitoramento da recepção do sinal. Automaticamente, o software encaminhou um SMS para

o telefone cadastrado informando a anormalidade (Figura 50), da perda de recepção do Ponto

B para o Ponto C.

62

Figura 50 – SMS informando anormalidade de recepção de sinal óptico entre o Ponto B e o Ponto C.


Após identificado a anormalidade, restabeleceu-se o enlace entre os pontos testados,

verificando-se a mudança de status do respectivo pino que monitora este transceptor, retornando

assim a potência medida para o mesmo. Na sequência, ocorreu o encaminhamento do SMS

através do software indicando o retorno da recepção do sinal entre estes pontos, bem como o

nível de potência da recepção (Figura 51).

Figura 51 – SMS informando retorno de recepção de sinal óptico entre o Ponto B e o Ponto C.


63

Estas simulações foram realizadas para todos os Pontos, verificando-se assim que todos

se encontravam com a operacionalidade esperada.

A Figura 52 demonstra como os sistemas desenvolvidos neste projeto funcionam. Os

enlaces entre os Pontos A, B e C, cada um destes pontos se comunicando com uma torre de

telecomunicações para obter acesso a rede de internet, após possuir este acesso os Pontos e os

dispositivos que irão acessar os respectivos pontos, se conectando na VPN através do software

Logmein, e na iminência de alguma anormalidade no enlace entre os Pontos, o envio de um

SMS através do site Twilio, e o uso do software Putty para acessar cada Ponto.

Figura 52 – Funcionamento geral do projeto desenvolvido.

Fonte: O Autor, 2018.

64

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

O dispositivo desenvolvido foi capaz de realizar os testes junto aos cabos de fibra óptica

de forma remota, gerando as informações sobre os enlaces, tais como temperatura, tensão,

comprimento de onda, leitura das potências dos transceptores, etc. Com posse destas

informações, possibilitou-se a realização de um diagnóstico da operacionalidade do enlace,

definindo-se o trecho onde se encontra a anormalidade na rede de fibra óptica, sendo o mesmo

realizado de forma automática e imediata através do envio de um SMS para os operadores,

agilizando o recebimento da informação.

Ainda, a possibilidade de interagir remotamente via modem GPRS, junto ao enlace foi

atingida, fato este que permitiu a habilitação ou desabilitação do mesmo de acordo com a

necessidade do operador, agilizando o processo de reparo. A porcentagem do erro com relação

as medições de potências auferidas com o auxílio do power meter foram bastante satisfatórias.

Desta forma, as informações geradas pelo presente dispositivo possibilitam que seja

realizado o deslocamento de apenas uma equipe técnica de reparo, a qual poderá inclusive ser

definida de acordo com a anormalidade identificada, e não de três equipes técnicas distintas

(uma equipe de rede, duas equipes de equipamentos da planta interna), como acontece

atualmente, diminuindo assim o tempo para restabelecimento do enlace e, o custo com estes

deslocamentos.

Por fim, o dispositivo poderá vir a se tornar uma ferramenta útil para as empresas que

atuam no ramo de telecomunicações, inferindo em ações corretivas e preventivas mais

assertivas e eficientes. Ainda, pela possibilidade de verificação dos dados via diferentes

dispositivos, facilita a chegada de informações aos técnicos e seus responsáveis.

65

REFERÊNCIAS

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67

APÊNDICE A – DESCRIÇÃO DE DADOS A MEMORIA A0h

Table 3.1 Serial ID: Data Fields – Address A0h Data

Address Size

(Bytes) Name of

Field

Description of Field BASE ID FIELDS

0 1 Identifier Type of serial transceiver (see Table 3.2) 1 1 Ext. Identifier Extended identifier of type of serial transceiver 2 1 Connector Code for connector type (see Table 3.4)

3-10 8 Transceiver Code for electronic compatibility or optical compatibility (see Table 3.5 and Table 3.5a)

11 1 Encoding Code for serial encoding algorithm (see Table 3.6) 12 1 BR, Nominal Nominal bit rate, units of 100 MBits/sec. 13 1 Rate ID Type of Rate Select Functionality (see Table 3.6a) 14 1 Length(9μm) - km Link length supported for 9/125 μm fiber, units of km

15 1 Length (9μm) Link length supported for 9/125 μm fiber, units of 100 m 16 1 Length (50μm) Link length supported for 50/125 μm OM2 fiber, units of 10 m 17 1 Length (62.5μm) Link length supported for 62.5/125 μm OM1 fiber, units of 10

m 18 1 Length (Copper) Link length supported for copper and Active Cable, units of

meters 19 1 Length (50μm) Link length supported for 50/125 μm fiber, units of 10 m

20-35 16 Vendor name SFP vendor name (ASCII) 36 1 Transciever Code for electronic for optical compatibility (TBD)

37-39 3 Vendor OUI SFP vendor IEEE company ID 40-55 16 Vendor PN Part number provided by SFP vendor (ASCII) 56-59 4 Vendor rev Revision level for part number provided by vendor (ASCII) 60-61 2 Wavelength Laser wavelength

62 1 Unallocated Used for DWDM modules. 63 1 CC_BASE Check code for Base ID Fields (addresses 0 to 62)

EXTENDED ID FIELDS 64-65 2 Options Indicates which optional transceiver signals are implemented

(see Table 3.7) 66 1 BR, max Upper bit rate margin, units of % 67 1 BR, min Lower bit rate margin, units of %

68-83 16 Vendor SN Serial number provided by vendor (ASCII) 84-91 8 Date code Vendor’s manufacturing date code (see Table 3.8)

92 1 Diagnostic Monitoring Type

Indicates which type of diagnostic monitoring is implemented (if any) in the transceiver (see Table 3.9)

93 1 Enhanced Options Indicates which optional enhanced features are implemented (if any) in the transceiver (see Table 3.10)

68

APÊNDICE B – DESCRIÇÃO DE DADOS DA MEMÓRIA A2h

Table 3.1a Diagnostics: Data Fields – Address A2h

Data Address

Size (Bytes) Name of

Field

Description of Field

DIAGNOSTIC AND CONTROL/STATUS FIELDS

0-39 40 A/W Thresholds Diagnostic Flag Alarm and Warning Thresholds (Table 3.15)

40-55 16 Unallocated 56-91 36 Ext Cal Constants Diagnostic Calibration Constants for Ext Cal (Table 3.16) 92-94 3 Unallocated

95 1 CC_DMI Check Code for Base Diagnostic Fields 0-94 96-105 10 Diagnostics Diagnostic Monitor Data (internal or external) (Table 3.17)

106-109 4 Unallocated 110 1 Status/Control Optional Status and Control Bits (Table 3.17) 111 1 Reserved Reserved for SFF-8079

112-113 2 Alarm Flags Diagnostic Alarm Flags Status Bits (Table 3.18) 114-115 2 Unallocated 116-117 2 Warning Flags Diagnostic Warning Flag Status Bits (Table 3.18) 118-119 2 Ext

Status/Control Extened Module Control and Status Bits (Table 3.18a)

GENERAL USE FIELDS

120-127 8 Vendor Specific Vendor specific memory addresses 128-247 120 User EEPROM User writeable non-volatile memory 248-255 8 Vendor Control Vendor specific control addresses

69

APÊNDICE C – ARQUIVOS DE TEXTO CRIADO PELO SOFTWARE PRINCIPAL

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