Topologias e arquiteturas de redes de fibra

Dois transceptores e uma fibra formam um enlace; uma rede é o que se faz com centenas deles. A forma como os enlaces são organizados — ponto a ponto, anel, árvore, malha, estrela — decide quantas fibras uma rota exige, o que acontece quando um cabo é cortado, quais ópticas cada extremidade carrega e como a planta é documentada. Esta página percorre as topologias usadas em data centers, campus, redes de acesso e transporte, a hierarquia de cabeamento estruturado prescrita pelas normas, as arquiteturas FTTx, o planejamento de contagem de fibras e os esquemas de proteção — com as ópticas implícitas em cada uma.

Topologias de rede de fibra: ponto a ponto, anel protegido, árvore PON, WDM em um par

Topologias básicas

Topologia	Estrutura	Fibras por enlace	Proteção	Ópticas típicas	Onde
Ponto a ponto, duplex	A ↔ B em duas fibras	2	nenhuma (ou um segundo par diversificado)	SR/LR/ER, DAC/AOC	em toda parte
Ponto a ponto, BiDi de fibra única	uma fibra, dois comprimentos de onda	1	nenhuma	pares BiDi (1310/1490, 1270/1330)	rotas com escassez de fibra, FTTx
WDM ponto a ponto	N canais em um par via mux/demux	2 para N serviços	por sistema	módulos CWDM/DWDM (CWDM, DWDM)	metro, interconexão de campus
Estrela / hub-and-spoke	cada site a um nó central	2 por spoke	dual-homing para dois hubs	LR/ER conforme a distância	campus, WAN corporativa
Anel	nós em um laço, tráfego nos dois sentidos	2 (anel único) ou 4 (duplo)	inerente: segundo caminho	LR/ER, DWDM com OADMs	metro, acesso de operadora, concessionárias
Árvore (PON)	uma fibra de OLT dividida 1:32–1:128 entre ONUs	1 alimentadora, 1 por assinante	proteção Tipo B/C opcional	classes de ópticas PON (Como funciona o PON)	FTTH
Malha	muitos para muitos	muitas	reencaminhamento	ROADM/coerente	transporte de núcleo
Leaf–spine (Clos dobrado)	cada leaf a cada spine	2 por enlace	multipath por projeto	SR4/DR4/AOC (Funções e topologias)	data center
Barramento / add-drop linear	nós ao longo de uma rota	2	nenhuma	OADM	dutos, ferrovias

Hierarquia de cabeamento estruturado (TIA-568 / ISO 11801)

Elemento	Função	Escolha de fibra	Notas
Instalação de entrada	onde os cabos da operadora entram; transição externo → interno	conforme a operadora	o cabo externo pode correr ≤ 15 m internamente, salvo se certificado (NEC 770)
Sala de equipamentos / cross-connect principal (MC)	switches core, ODF	OS2	todos os backbones terminam aqui
Backbone (vertical / campus)	MC ↔ intermediário (IC) ↔ cross-connects horizontais (HC)	OS2 (OM4 para trechos curtos dentro do edifício)	≤ 2 000 m SMF de campus; 12–48 fibras por armário, tipicamente
Sala de telecomunicações (TR/HC)	distribuição de andar	—	switches de acesso
Cabeamento horizontal	TR → tomada da área de trabalho, ≤ 90 m	principalmente cobre; fibra em cabeamento centralizado (≤ 300 m OM3/OM4)	fibra até a mesa é rara, mas existe
Data center (TIA-942)	MDA → IDA → HDA → EDA (ZDA opcional)	troncos OM4/OS2 com MPO	padrões ToR, EoR, MoR abaixo

Padrões de cabeamento de data center

Padrão	Cabeamento	Ópticas
Top-of-rack (ToR)	servidores a um switch no mesmo rack via DAC; uplinks do switch para os spines via fibra estruturada	DAC ≤ 3 m; uplinks SR4/DR4/AOC
End-of-row / middle-of-row (EoR/MoR)	servidores cabeados ao longo da fileira até um switch na extremidade/no meio	ópticas AOC ou SR de 10–30 m; mais fibra, menos switches
Troncos MPO estruturados + cassetes	troncos de 12/24 fibras entre MDA e HDA/EDA, breakout LC em cassetes	qualquer óptica duplex; método de polaridade A/B/C (Breakout e MPO)
MPO ponto a ponto direto	tronco direto entre portas QSFP (SR4/DR4)	ópticas paralelas; menos conectores
Otimizado por rail (IA)	cada NIC de GPU a um leaf diferente	principalmente AOC/DR4 (Cabeamento de um cluster de IA)

Arquiteturas FTTx

Arquitetura	A fibra alcança	Último segmento	Equipamento ativo	Ópticas
FTTH — PON	a residência	1 fibra do splitter	OLT + ONU	classes GPON/XGS-PON; splitters 1:32–1:64
FTTH — Ethernet P2P (AON)	a residência	fibra dedicada por residência	switch Ethernet + CPE	BiDi de fibra única 1G/10G
FTTB	o prédio	cobre (Ethernet/VDSL/G.fast) internamente	switch do prédio/DSLAM	uplink LR 1G/10G
FTTC / FTTN	armário / nó	VDSL sobre cobre	DSLAM de rua	LR 1G/10G, CWDM
FTTA	a antena	fibra até a RRU	RRU/AAU	ópticas de fronthaul 10/25G (Fronthaul)
FTTx com WDM-PON / TWDM	a residência	1 fibra, um comprimento de onda por usuário/grupo	NG-PON2	ópticas de ONU sintonizáveis

Arquitetura de divisão no PON: centralizada (um splitter 1:64 no armário — flexível, um ponto de emenda) vs. em cascata/distribuída (1:4 e depois 1:16 ao longo da rua — menos fibra alimentadora, mais fechamentos, ~0,5 dB extra) (Classes de ODN).

Planejamento de contagem de fibras

Regra	Motivo
2 fibras por serviço duplex, 1 por assinante BiDi/PON	linha de base
Adicionar 50–100 % de reserva nas rotas de backbone	o custo da obra civil supera muito o custo da fibra; puxar depois custa mais
Nunca menos de 12 fibras em qualquer cabo externo; 24–48 entre prédios; 96–288 em troncos metro; 864+ em dutos que alimentam data centers	granularidade da emenda e das contagens de ribbon
Planejar WDM em vez de fibras onde o espaço no duto é a restrição	8–96 serviços em um par
Fibras (ou cabos) separados para caminhos de proteção	um segundo par no mesmo cabo não sobrevive a uma escavação acidental
Reservar fibras para monitoramento (RFTS) e futuros splitters PON	—
Locação de fibra escura vs. serviço de comprimento de onda/Ethernet	fibra escura: você escolhe as ópticas, você administra a planta; comprimento de onda gerenciado: regras de ópticas do provedor

Proteção e diversidade

Esquema	Como	Tempo de comutação	Custo em fibra
Sem proteção	um caminho	—	1×
1+1	tráfego enviado em dois caminhos diversos, o receptor escolhe	< 50 ms	2×
1:1 / 1:N	caminho em espera ativado em caso de falha	50 ms–segundos	2× ou compartilhado
Anel (ERPS G.8032, MPLS-TP, OTN, SNCP)	reencaminha pelo outro lado do anel	< 50 ms	fibras do anel
Restauração em malha	o plano de controle encontra um novo caminho	segundos	capacidade de reserva compartilhada
PON Tipo B / C	porta OLT redundante / tronco / duplicação completa	segundos	+1 fibra alimentadora
Dual-homing (LAG/MLAG/ECMP para dois nós)	multipath L2/L3	menos de um segundo	2× enlaces de acesso (Fundamentos de encaminhamento)

Diversidade significa rotas fisicamente separadas: dutos diferentes, entradas de prédio diferentes, lados de rua diferentes. Dois cabos na mesma vala compartilham a escavadeira.

Latência

Meio	Atraso	Observação
Fibra padrão	≈ 4,9 µs/km (n ≈ 1,47)	100 km ≈ 0,5 ms em um sentido
Fibra de núcleo oco	≈ 3,3 µs/km	trading, HPC (Tipos de fibra)
Cobre / micro-ondas / espaço livre	≈ 3,3 µs/km	micro-ondas supera a fibra em trajetos retos
Adicionar por salto	switches 1–10 µs, roteadores 10–100 µs, FEC/DSP em ópticas 400G+ 100–300 ns, DSP coerente µs	equipamento, não vidro

Documentação de uma topologia

Toda rede de fibra precisa de: um mapa de rotas (GIS), numeração de cabos e fibras, diagramas de emenda por fechamento, mapas de portas do ODF, registros de cross-connect, resultados de teste por fibra e um registro de alterações — tudo mantido atualizado (Manutenção e restauração, Instalação e rotas).

No CodingBox

A topologia decide a lista de ópticas: pares BiDi para spokes de fibra única, classes PON para árvores, canais CWDM/DWDM para pares compartilhados, SR4/DR4 paralelos para troncos MPO. O CodingBox verifica cada módulo entregue em relação a essa lista — comprimento de onda, canal, PMD, classe de potência — antes de ele seguir para o site (Check transceiver, Code database).

Manter a topologia rastreável — esquemas de identificação, etiquetas, planilhas de emenda, GIS e registros: Documentação e etiquetagem; as caixas nos nós dessas topologias — transponders, ROADMs, OLTs, switches de proteção, conversores de mídia: Equipamentos de transporte e acesso.

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