Enviado em 10.10.2018

Redes Ópticas Passivas no Ambiente Industrial: Uma Nova Fronteira

Redes Locais Industriais que utilizam cabeamento metálico possuem limitação na sua capacidade máxima de transmissão, bem como nas distâncias que atingem, além de possuírem uma vida útil dependente da infraestrutura onde estão inseridas

Redes Locais Industriais que utilizam cabeamento metálico possuem limitação na sua capacidade máxima de transmissão, bem como nas distâncias que atingem, além de possuírem uma vida útil dependente da infraestrutura onde estão inseridas. Como estratégia de evolução tecnológica, o cabo óptico pode se firmar como uma solução de grande potencial para as redes locais. Como ele não conduz eletricidade, o cabo de fibra óptica também pode ser útil em áreas onde grandes quantidades de interferências eletromagnéticas estão presentes, como em um chão de fábrica (ambiente industrial).

O acréscimo de serviços numa rede óptica passiva é simples. A principal vantagem da arquitetura está na redução dos custos de implantação e de manutenção, pela ampliação da largura de banda disponível sem a necessidade de aumento no número de componentes ativos na rede. Trata-se, pois, de uma solução que permite levar a fibra óptica monomodo até a sala de controle, chão de fábrica ou estação de trabalho com um custo inferior ao das redes locais tradicionais baseadas em cabeamento metálico ou fibras ópticas multimodo. A Figura 1 apresenta um exemplo de aplicação no ambiente industrial, onde os diversos setores da empresa são interligados através de equipamentos ativos (OLT e ONT) e passivos (fibra óptica e divisores ópticos) distribuídos ao longo da planta facilitando a comunicação interna e os processos necessários à produção.

Aplicações de redes ópticas passivas representam uma alternativa para as redes locais de computadores, com menor custo de instalação e de manutenção. Trata-se do conceito aplicado às redes locais para comunicação utilizando a infraestrutura óptica passiva para tráfego de informações na rede local. Soluciona problemas de banda corporativa, uma vez que a tecnologia óptica possui uma capacidade infinitamente maior do que a de uma rede de cabeamento metálico padrão.

Como benefícios adicionais do emprego da tecnologia em ambientes industriais, pode-se citar a manutenção mais simples, os custos de operação mais baixos e a flexibilidade do gerenciamento quase ilimitada. A proteção do investimento, bem como o desembolso de manutenção, pode ser drasticamente reduzida. Além disso, simplifica a arquitetura das redes, desde o mapeamento até a lógica e distribuição, com gerenciamento simples e, ao mesmo tempo com recursos avançados.

Uma rede industrial utilizando cabeamento óptico passivo pode oferecer economia, tanto no que se refere ao tempo gasto, quanto aos custos envolvidos. As redes ópticas atendem às seguintes exigências:

  • Alto grau de confiabilidade;

  • Imune às interferências eletromagnéticas;

  • Alcance de dezenas de metros até alguns quilômetros.

  • Integração com redes de automação e sistemas de controle existentes.

O objetivo é reduzir despesas e melhorar a disponibilidade e confiabilidade das redes locais industriais.

ARQUITETURA DE REDES OPTICAS PASSIVAS

Redes ópticas passivas utilizam arquitetura, padrão e protocolos diferentes das redes locais típicas. Existem diferentes oportunidades de mercado para redes de acesso. Aplica-se às redes locais corporativas internas, interligação de áreas externas e ambientes industriais, entre outros. Este conceito de rede local está baseado na centralização do gerenciamento em um único ponto a partir do qual se faz a distribuição das conexões por meio de cabo óptico e divisores ópticos. Diferentes terminais de usuário possibilitam integrar além da comunicação de voz dados e vídeo e imagem, os sistemas de segurança e automação da planta.

Desta forma, uma rede óptica passiva apresenta três componentes fundamentais (Figura 2): OLT, ONT e ODN. O OLT e a ONT contêm componentes ópticos e eletrônicos, enquanto a ODN inclui os componentes passivos:

  • Terminal de Linha Óptica (Optical Line Terminal – OLT) – localizado no ponto central da rede gerencia o funcionamento das unidades espalhadas pela planta. A OLT é a responsável pela transmissão do sinal óptico que será distribuído para os diversos usuários, através dos divisores ópticos passivos. Um OLT pode ser capaz de suportar distâncias de transmissão da ordem de 20 km através da rede de distribuição óptica (ODN). Além disso, toda a rede óptica é gerenciada pelo OLT;

  • Terminal de Rede Óptica (Optical Network Terminal – ONT) – é responsável pela conversão do sinal óptico (proveniente do OLT) em sinal elétrico na comunicação com os dispositivos de campo como computadores, sensores, atuadores e outros equipamentos. A ONT concentra o tráfego até que o sinal possa ser transmitido para o OLT;

  • Rede de Distribuição Óptica (Optical Distribution Network – ODN) – constitui a rede de distribuição passiva (fibra óptica, splitters, conectores ópticos, etc.).

 

O modo como as diferentes ONTs estão interligadas à OLT define a arquitetura da componente óptica da rede de acesso (ODN). O sinal óptico transmitido pela OLT é repartido pelas diferentes ONTs usando um divisor óptico passivo.

CapEX e OpEX

A solução de redes ópticas passivas deve possibilitar a redução de investimentos na operação e manutenção de redes locais industriais. A redução de investimentos é possível porque se eliminam ativos de rede intermediários como roteadores e equipamentos de borda, além de reduzir os gastos com energia e pessoal para manutenção e operação, em razão da centralização dos ativos da rede em um único ponto. Dois valores devem ser considerados nos investimentos financeiros destinados ao projeto de redes ópticas passivas: CapEX e OpEX.

O primeiro, CapEX (Capital Expenditure), representa toda e qualquer despesa de capital ou investimento em bens de capital de uma empresa. Refere-se a todo montante financeiro despendido na aquisição (ou introdução de melhorias) de bens de capital de uma determinada empresa. O CapEX é, portanto, o montante de investimentos realizados em equipamentos e instalações de forma a manter a produção de um produto ou serviço ou manter em funcionamento um negócio ou um determinado sistema. Um projeto elaborado para atendimento de redes ópticas passivas agrega vantagens que consistem em redução significativa de infraestrutura, seja ela física (ocupação de racks, ocupação de eletrocalhas e dutos) ou sistêmica (redução de investimentos em ar-condicionado, alimentação elétrica estabilizada).

Já o OpEX (Operational Expenditure) refere-se ao custo associado à manutenção dos equipamentos e aos gastos de consumíveis e outras despesas operacionais, necessários à produção e à manutenção em funcionamento do negócio ou sistema. A melhor utilização das portas de ativos, somadas às características de gerência das redes ópticas passivas e, especialmente, a redução do consumo de energia elétrica em salas técnicas devido à redução de ativos e de sistemas periféricos como climatização gera grande redução no custo de operação das redes passivas.

Assim as redes ópticas passivas reduzem significativamente os investimentos em CapEX e OpEX, tanto no que se refere ao cabeamento propriamente dito, quanto nos equipamentos, além dos custos operacionais relativos à instalação e gerência, além do tempo de execução de projeto.

SOLUÇÃO VERDE

Soluções de sistemas industriais preocupados com o impacto da tecnologia no meio ambiente é uma tendência que cresce ao nível mundial. A preocupação está desde a utilização mais eficiente de energia, recursos e insumos na produção, uso de matéria prima e substâncias menos tóxicas na fabricação. Abrange os recursos tecnológicos que consumam menos energia, que não agridam o meio ambiente na sua utilização e operação e, por fim, não proporcione (ou minimize) os impactos no descarte, permitindo reciclagem e reutilização.

Ao mesmo tempo em que visa melhorias no desempenho da rede de comunicação, a utilização de redes ópticas passivas permite a estruturação de uma rede com menor número de elementos ativos permitindo a redução do consumo de energia e dos gastos com refrigeração e proteções elétricas, além de menor utilização de materiais como plástico, por exemplo. Por esta razão, redes ópticas passivas também podem ser consideradas uma tecnologia “verde” que contribui para o resultado financeiro da empresa, uma vez que se traduz em menores despesas operacionais e de remanejamento de recursos.

José Maurício dos Santos Pinheiro

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