APOSTILA DE DWDM

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Objetivo

Esta apostila tem como objetivo apresentar o sistema de transporte WDM (Wayelength Division Multiplexing), tratar de sua definio e de suas caractersticas. O WDM uma tecnologia utilizada para a multiplexao de dados e consiste em reunir numa mesma fibra vrios sinais de luz com comprimentos de onda diferentes. No receptor, os sinais so novamente separados. Apresentaremos ainda o WDMA (Wayelength Division Multiple Access), que um protocolo de mltiplo acesso, alm de outras tecnologias de multiplexao baseadas no WDM, entre elas o DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) e o CWDM (Coarse Wayelength Division Multiplexing). Essas tecnologias apesar de apresentarem os mesmo princpios, apresentam diferenas em algumas caractersticas, como por exemplo, na capacidade de transmisso de dados e no espaamento entre canais. Trataremos os aspectos ligados s suas definies: princpio de funcionamento, tecnologias, equipamentos, relevncia, anlise crtica, anlise de problemas e tendncias futuras ou prximos passos. Estaremos tambm analisando o estgio atual do desenvolvimento da tecnologia e as diferentes caractersticas de redes, baseadas nas aplicaes da tecnologia DWDM.


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Esta apostila foi elaborada por Severino Pereira da Silva, sendo expressamente proibida a sua reproduo, utilizao ou divulgao total ou parcial para qualquer propsito que no seja a aplicao para a qual foi fornecida. Esta restrio, contudo, no se aplica ao uso das informaes contidas, que claramente foram extradas de outras fontes, de domnio pblico.

As descries, especificaes, desenho tcnico, material ilustrativo, listagens de componentes e outras informaes desta natureza, presentes nesta apostila, so fornecidos com a finalidade tcnica/informativa sobre o equipamento contratado, para o pessoal qualificado da contratante e/ou treinamento de pessoal da mesma, no sendo permitido a sua divulgao a terceiros sem a expressa autorizao por escrito do autor. O autor se reserva o direito de, sem qualquer aviso prvio, fazer as alteraes que julgar necessrias.

O autor agradece qualquer contribuio ou crtica que possa melhorar a qualidade desta apostila e facilitar o entendimento do equipamento que a mesma descreve.

Florianpolis Santa Catarina 12 Junho de 2006 V 01.0


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INDICE Introduo Princpio do TDM WDM Definio Princpio do WDM Caractersticas CWDM Definio Banda ptica DWDM Definio Princpio do DWDM Link DWDM Enlace DWDM Ponto-a-ponto Fibras pticas Banda ptica Emissores de luz Detectores de luz Multiplexadores e Demultiplexadores Tcnicas de multiplexao e demultiplexao Amplificadores pticos Recomendaes ITU-T CWDM X DWDM Outras Tecnologias WDM WWDM UDWDM WDMA VAMOS APREDER MAIS UM POUCO Sistema DWDM Evoluo do DWDM Caractersticas do sistema DWDM Alcance do sistema DWDM sem regenerao eltrica Sistema de Gerenciamento Filosofias de proteo Fibras pticas em sistemas DWDM Atenuao Largura de banda Tendncias Futuras Configurao ponto a ponto Configurao em anel Concluses 06 07 07 07 07 09 10 10 11 11 12 12 14 14 15 15 16 18 19 20 21 21 22 23 27 32 33 33 35 35 36 38 40 41 42 42 45


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Introduo A fibra ptica foi inventada em 1952, por um fsico indiano chamado Narinder Singh Kanpany. Desde ento, a fibra ptica passou por uma srie de evolues e hoje em dia utilizada em diversas reas: na medicina, em equipamentos e, principalmente, em telecomunicaes. Na rea das telecomunicaes, a fibra ptica representa um excelente meio para o trfego de dados como, por exemplo, voz e televiso, entre muitas outras aplicaes. Se comparadas com fios metlicos, as fibras pticas apresentam inmeras vantagens, como, por exemplo, imunidade interferncia eltrica e baixa perda de transmisso. No entanto, o custo de um processo de cabeamento ptico ainda muito alto. Isso faz com que seja prefervel a utilizao de cabos metlicos. A tecnologia ptica tem se desenvolvido bastante e a procura por novas tecnologias crescente. Alm disso, temos o desenvolvimento de aplicaes que exigem altas taxas de transferncia, tais como a transmisso de udio e vdeo. Para aumentar a capacidade de transmisso de dados, poderamos instalar mais cabos nas redes, isso seria uma maneira de aliviar o esgotamento dos recursos da fibra. No entanto, envolveria alto custo e considervel tempo de construo, tornando-a impraticvel na maioria dos casos. Uma outra maneira de aumentar a taxa de transferncia seria aumentar a taxa de bits usando o TDM (Time Division Multiplexing). O TDM um mtodo de combinao de vrias informaes independentes em uma nica informao, para que a capacidade do meio seja aumentada. Essa combinao feita pela juno dos sinais de acordo com uma seqncia definida. Ao chegar no receptor, cada informao independente separada, baseando-se na seqncia e no tempo. Com isso, mais bits (dados) podem ser transmitidos por segundo. No entanto, utilizando TDM, podemos ter degradao do sinal devido disperso e a efeitos no lineares.


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Princpio do TDM

Uma terceira escolha para aumentar a banda seria o WDM (Wavelength Division Multiplexing) que uma tecnologia de multiplexao por diviso de comprimentos de onda. Isso iria aumentar a capacidade da fibra j implantada, alm de se tornar possvel integrao entre a atual e a prxima gerao de tecnologias.

WDM Definio Objetivando tornar mais eficiente o uso de fibras pticas, por volta de 1990, foi desenvolvida a tecnologia WDM (Wavelength Division Multiplexing). Esta tecnologia consiste em juntar numa mesma fibra vrios sinais de luz, de cores (comprimentos de onda) diferentes, cada um gerado por um laser separado. No receptor, os sinais de cores diferentes so novamente separados.

Princpio do WDM

Essa tcnica de multiplexao realizada com o objetivo de aumentar a capacidade de transmisso e como conseqncia, usar a largura de banda da fibra ptica mais adequadamente. No entanto, nos sistemas WDM, esse objetivo ainda no alcanado completamente, pois possvel a multiplexao de poucos comprimentos de onda. Caractersticas As tecnologias WDM oferecem suporte a projetos de alta performance, tais como: ensino distncia, laboratrios remotos, telemedicina, computao em grade, ambientes colaborativos. O WDM utiliza paralelamente tecnologias de rede como Multicast, Engenharia de Trfego (Traffic Engineering), QoS (Quality of Service), entre outras,Copyright 2006 Alcatel

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oferecendo um servio de qualidade, com novas tecnologias e alta capacidade de comunicao. Os sinais a serem transmitidos nos diferentes comprimentos de onda podem possuir formatos e taxas de bit diferentes, o que promove uma maior transparncia aos sistemas de transporte. Cada sinal pode ser formado por fontes de dados (texto, voz, vdeo, etc.) diferentes e transmitido dentro de seu prprio comprimento de onda. Assim, o WDM carrega os sinais de maneira independente uns dos outros, significando que cada canal possui sua prpria banda dedicada. A grande vantagem associada ao WDM a possibilidade de se modular o aumento da capacidade de transmisso conforme o mercado e de acordo com a necessidade de trfego. A principal razo para a utilizao destes sistemas o baixo custo. Estes sistemas possibilitam o alcance de uma melhor relao entre custos e bits transmitidos, sob determinadas condies. Algumas anlises mostram que, para distncias menores que 50Km, a soluo de multi-fibra menos dispendiosa e para distncias maiores que este valor, o custo da soluo WDM melhor. Os sistemas WDM possuem algumas caractersticas bsicas, apresentadas a seguir:

Flexibilidade de capacidade: migraes de 622 Mbps para 2,5 Gbps e, a seguir para 10 Gbps podero ser realizadas sem a necessidade de se trocar os amplificadores e multiplexadores WDM. Desta maneira, possvel se preservar os investimentos realizados;

Transparncia a sinais transmitidos: podem transmitir uma grande variedade de sinais de maneira transparente. Como no h o envolvimento de processos eltricos, diferentes taxas de transmisso e sinais podero ser multiplexados e transmitidos para o outro lado do sistema, sem a necessidade de uma converso pto-eltrica;

Permite crescimento gradual de capacidade: um sistema WDM pode ser planejado para 16 canais, podendo ter sua operao iniciada com um nmero menor de canais. A introduo de mais canais no sistema pode ser feita simplesmente adicionando novos equipamentos terminais;

Reutilizao dos equipamentos terminais e da fibra: permite o crescimento da capacidade, mantendo os mesmos equipamentos terminais e a mesma fibra;

Atendimento de demanda inesperada: geralmente, o trfego aumenta mais rapidamente que o esperado e, neste caso, alguns sistemas podem no possuir uma infra-estrutura disponvel para suport-lo. Os sistemas WDM podem solucionar este problema, economizando tempo na expanso da rede.


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Citaremos algumas situaes que favorecem a utilizao de WDM:

Casos onde a rede apresenta longas distncias, especialmente redes ponto-aponto e em cadeia; Situaes onde o aumento da capacidade requer a instalao de novos cabos e principalmente se no h espao para novos cabos na infra-estrutura existente; Casos em que o aumento de capacidade deve ser alcanado em curtos perodos de tempo.

muito comum comparar os sistemas TDM e WDM, coma finalidade de se encontrar a melhor soluo. Aps serem realizados alguns testes, chegou-se s seguintes concluses:

Em aplicaes de distncias pequenas, onde regeneradores e amplificadores no so utilizados, um sistema TDM a soluo mais vivel; Em aplicaes de longas distncias, o sistema WDM se torna mais barato, pois um mesmo regenerador ptico utilizado para um grupo de canais, o que reduz o nmero de regeneradores e fibras utilizados; Em aplicaes entre 120 e 300 Km, a melhor soluo varivel, dependendo do caso e tambm dos custos de implementao.

Foi visto que o WDM pode ser introduzido em sistemas j existentes de forma a ampliar a capacidade de transmisso destes sistemas. Para garantir uma perfeita integrao entre um sistema antigo e o WDM, necessrio tomar as seguintes providncias:

Ter uma noo geral do trfego que transmitido pela rota, definindo seu formato e taxas de transferncia, considerando que a existncia de trfego analgico tambm deve ser examinada; Ter uma viso da infra-estrutura existente, ou seja, o tipo de cabo ptico utilizado, comprimentos dos enlaces e pontos de regenerao; Definir a capacidade final de transferncia do sistema; Ter uma noo das interfaces pticas disponveis nos terminais; Definir se necessrio o uso de equipamentos adicionais, como, por exemplo, transpondes, mdulos de compensao. Definir a quantidade necessria de regeneradores; Migrao do trfego para novos sistemas aps a instalao dos mesmos. A instalao causa uma interrupo do trfego, por um tempo indeterminado.

CWDM Definio O CWDM (Coarse WDM ou WDM Esparso) uma tecnlogia WDM de baixa densidade e seu princpio de funcionamento o mesmo do WDM. Nesta tcnica, a informao agrupada em at 16 canais entre os comprimentos de onda de 1310 nm e 1610 nm, onde a distncia entre os canais de 20 nm (3000 GHz).


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Esse sistema exige menos controle do comprimento de onda e possui elevada qualidade de servio. Alm disso, essa tecnologia utiliza lasers como transmissores e desnecessria a presena de amplificadores pticos. Isso faz com que seja prefervel o uso do CWDM em redes metro, devido a seu custo acessvel. Outra caracterstica dos sistemas CWDM que estes possuem flexibilidade suficiente para serem empregados em conexes ponto-a-ponto. Tambm suportam trfego Ethernet e interconexo de SANs (Storage Area Networks). A taxa de transmisso suportada de 1.25 Gb/s, cobrindo distncias de at 40 km. Alm disso, oferece suporte para taxas de 2.5 Gb/s, cobrindo distncias de at 80 km. Banda ptica Atualmente as bandas de freqncia ptica mais utilizadas em sistemas CWDM so:

O - Band (Original Band) - vai de 1260 nm a 1360 nm; E - Band (Extended Band) - est na faixa de 1360 nm a 1460 nm; C - Band (Conventional Band) - vai de 1530 nm a 1570 nm.

DWDM Definio O DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing - Multiplexao Densa por Comprimento de Onda) uma tecnologia WDM. Segundo a ITU (International Telecommunications Union), os sistemas DWDM podem combinar at 64 canais em uma nica fibra. No entanto, podemos encontrar, na prtica, sistemas DWDM que podem multiplexar at 128 comprimentos de onda. Alm disso, foram realizados alguns testes que provaram ser possvel a multiplexao de at 206 canais. O espaamento entre os canais pode ser de 200 GHz (1.6 nm), 100 GHz (0,8 nm), 50 GHz (0,4 nm), podendo chegar a 25 GHz (0,2 nm). Os sistemas DWDM utilizam comprimentos de onda entre aproximadamente 1500 nm e 1600 nm e apresentam alta capacidade de transmisso por canal, 10 Gbps, podendo alcanar 1Tbps na transmisso de dados sobre uma fibra ptica.


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Princpio do DWDM

Um sistema DWDM capaz de multiplexar 40 comprimentos de onda a 10 Gb/s por canal, possui uma banda total de 400 Gb/s, o que suficiente para transportar em uma nica fibra o contedo equivalente a mais que 1100 volumes de uma enciclopdia em 1s. Sistemas DWDM com 40 Gb/s por comprimento de onda j so realizveis, e a tendncia aumentar continuamente tanto a densidade de canais multiplexados quanto a taxa de bits por canal. O DWDM a chave tecnolgica para integrao das redes de dados, voz e imagem de altssima capacidade. Alm de ampliar exponencialmente a capacidade disponvel na fibra, o DWDM possui a vantagem de no necessitar de equipamentos finais para ser implementado. E ainda, esta tcnica de multiplexao obedece ao padro de fibra G.652 (monomodo) que utilizado na maioria dos backbones de fibra ptica. Atualmente, o DWDM utilizado principalmente em ligaes ponto-a-ponto. Nessa tecnologia, possvel que cada sinal transmitido esteja em taxas ou formatos diferentes. Desta forma, a capacidade de transmisso de sistemas DWDM podem ser ampliadas consideravelmente e de maneira relativamente fcil. E ainda capaz de manter o mesmo grau de desempenho, confiabilidade e robustez do sistema. Link DWDM Nas redes pticas emprega-se a utilizao de um link DWDM ponto-a-ponto. Neste sistema, emissores de luz lanam feixes de luz na entrada do multiplexador ptico. Este mux ir combinar os diferentes comprimentos de onda em um nico caminho, sendo ento acoplados em uma fibra monomodo. No final do link, os canais pticos so separados pelo demultiplexador ptico e levados para os diferentes receptores. Para links de transmisso que possuem longas distncias, preciso que os sinais sejam amplificados. Para isso, utiliza-se um amplificador ptico.


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Enlace DWDM Ponto-a-ponto

Componentes Fibras pticas Uma fibra ptica um fio fino feito de materiais como slica, silicone, vidro, nylon ou plstico. Esses materiais so dieltricos (isolantes eltricos), alm de serem cristalinos e homogneos, o que os tornam suficientemente transparentes para guiar um feixe de luz (visvel ou infra-vermelho) atravs de um determinado trajeto. Assim, a luz aplicada a uma das extremidades percorre a fibra at sair pela outra extremidade, podendo este percurso atingir centenas de quilmetros sem a necessidade de que o sinal seja regenerado. A estrutura bsica das fibras pticas consiste em um conjunto de cilindros concntricos, cada um com uma determinada espessura e determinado ndice de refrao, de forma que possibilitem o fenmeno da reflexo interna total.

Estrutura de uma Fibra ptica

Fenmeno da Reflexo na Fibra ptica

Num sistema DWDM, geralmente utiliza-se fibras monomodo (SMF - Single Mode Fiber). A construo desse tipo de fibra realizada de tal forma que apenas o modo fundamental de distribuio eletromagntica guiado. Assim, evitam-se os diversos caminhos de propagao da luz no interior do ncleo e, conseqentemente, a disperso do impulso luminoso reduzida. Para isso, o dimetro do ncleo da fibra deve ser poucas vezes maior que o comprimento de onda da luz utilizada para a transmisso. Normalmente, encontramos as seguintes dimenses: 2 a 10 micrmetros para o ncleo e 80 a 125 micrmetros para a casca. Os materiais mais utilizados para a fabricao desta fibra so slica e slica dopada.


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Fibra Monomodo

A seguir, apresentado um grfico indicando a variao da atenuao do sinal na fibra, quando variamos o comprimento de onda, para o padro de fibra monomodo G.652. Analisando esse grfico, vemos que podemos utilizar uma faixa de comprimentos de onda entre 1280nm e 1650nm. O limite inferior dessa faixa de comprimento de onda assume esse valor devido ao dimetro do ncleo da fibra monomodo. J o limite superior dessa faixa explicado pelo fato de que, para um valor acima deste limite, a atenuao aumenta rapidamente.

Grfico Atenuao X Comprimento de onda para Padres G.652

Na transmisso por fibras ticas, buscamos baixas atenuaes de sinal. Por isso, utilizam-se regies especficas do espectro ptico, que recebem o nome de janelas ticas. Os primeiros sistemas DWDM foram projetados para operar na primeira janela ptica, prxima a 850 nm. Nessa janela, a atenuao de cerca de 0.8 dB/km. Em torno de 1310 nm, temos a segunda janela (banda O), onde temos uma atenuao menor que na primeira janela, prximo de 0.3 dB/km que possui uma em 1310 nm. Temos ainda uma terceira janela (banda S), em torno de 1550 nm, que apresenta uma perda menorCopyright 2006 Alcatel

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que 0.3 dB/km, e uma quarta janela, por volta de 1625 nm, que tambm apresenta uma pequena atenuao. A capacidade de transmisso ou banda passante da fibra monomodo aproximadamente de 50 THz. Somente uma pequena frao dessa capacidade vem sendo utilizada. Um sinal de 2,5 Gb/s, por exemplo, usa apenas 0,005%, ao passo que um sinal de 10 Gb/s utiliza 0,02%. Utilizando uma tecnologia de multiplexao WDM, pode-se aproveitar ainda mais a banda passante oferecida pela fibra monomodo. Banda ptica Atualmente as bandas de freqncia ptica mais utilizadas em sistemas DWDM so:

S - Band (Short Band) - vai de 1450 nm a 1500 nm. C - Band (Conventional Band) - vai de 1530 nm a 1570 nm; L - Band (Long Band) - est na faixa de 1570 nm a 1625 nm;

Emissores e Detectores de Luz Emissores de luz Um sistema DWDM impe altas exigncias a seus componentes, principalmente com relao ao comprimento de onda do feixe de luz fornecido pelas fontes. A fonte utilizada no sistema muito importante, pois suas caractersticas geralmente atuam diretamente no desempenho final do link ptico. Assim, esses dispositivos precisam ser compactos, e devem emitir feixes de luz monocromtica, estvel, e de longa durao. Para a emisso dos sinais de luz numa transmisso ptica, podemos utilizar dois tipos de fontes: os diodos emissores de luz (LEDs - Light Emitting Diodes) e os lasers semicondutores. Os LEDs so dispositivos lentos em relao aos lasers, alm de serem adequados para a utilizao em taxas menores que 1 Gb/s. E ainda, possuem um espectro largo, e so freqentemente usados em comunicaes com fibras multimodo. J os lasers semicondutores possuem caractersticas adequadas s aplicaes com fibras monomodo. Alm disso, os lasers so capazer de emitir feixes de luz com comprimento de onda preciso, largura de espectro limitada e potncia suficiente.

O custo dos lasers em relao aos LEDs maior, mas amplamente empregado em enlaces DWDM, j que atendem a maior parte das exigncias dessa tecnologia, que exige ainda o controle da mudana da freqncia no tempo. No entanto, os lasers no satisfazem esse requisito, que pode ser afetado pelo meio utilizado para a modulao do sinal.


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Laser DFB Anritsu para Sistemas DWDM

Os lasers semicondutores mais usados so os lasers Fabry-Perot e os lasers DFB (Distribuited FeedBack). Os lasers DFB so os mais adequados s aplicaes DWDM, j que emite feixes de luz bem semelhante luz monocromtica e permite altas velocidades de transmisso, alm de possuir uma relao sinal-rudo favorvel e apresentar maior linearidade. Esses lasers podem operar em torno de 1310 nm e na faixa de 1520 nm a 1565 nm, que apresenta compatibilidade com os amplificadores EDFAs. Detectores de luz Num sistema de transmisso de dados por fibra ptica, o receptor consiste em um fotodiodo ou fotodetector, que um dispositivo que emite um pulso eltrico ao ser atingido pela luz. Normalmente, o tempo de resposta de um fotodiodo corresponde a 1 ns, fator que limita as taxas de transmisso em 1 Gb/s. Outro fator importante o rudo trmico. Para ser detectado, um pulso de luz precisa conduzir energia suficiente. Se o sinal transmitido possuir potncia suficiente, a taxa de erros pode se tornar pequena o bastante, de forma que no afete a transmisso. No caso de sistemas DWDM, preciso que os sinais transmitidos sejam recuperados em diferentes comprimentos de ondas sobre a fibra. Assim, os sinais pticos so separados (demultiplexados) antes de chegar no detector. Os fotodetectores mais usados so o PIN (Positive-Intrinsic-Negative) e o APD (Avalanche PhotoDiode). Os fotodiodos PIN apresentam certas vantagens, tais como baixo custo e confiabilidade, enquanto os APDs demonstram maiores sensibilidade e preciso e alto custo. Multiplexadores e Demultiplexadores Os sistemas DWDM necessitam de equipamentos capazes de combinar sinais que provm de vrias fontes emissoras, para que sejam transmitidos por uma nica fibra. Assim, os multiplexadores convertem sinais de diversos comprimentos de onda em um nico feixe. Nos receptores, temos equipamentos demultiplexadores, que possuem a funo de separar o feixe recebido em suas vrias componentes de comprimento de onda. A estrutura dos multiplexadores e demultiplexadores basicamente a mesma, mas em um enlace DWDM, so colocados em direes opostas.


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Esses equipamentos podem ser classificados como passivos ou ativos. Se forem passivos, so baseados na utilizao de prismas, difrao ou filtros. Se forem ativos, se baseam na combinao de dispositivos passivos com filtros sintonizados. Nestes dispositivos, necessrio minimizar a interferncia entre canais e maximizar a separao entre eles. Existe um tipo especial de multiplexador denominado add/drop-multiplexer. Este dispositivo, alm de realizar a funo de um multiplexador comum, permite a remoo de um sinal e a insero de um novo sinal, de mesmo comprimento de onda, em um enlace de transmisso. Todos os outros comprimentos de onda passam atravs do multiplexador add/drop com uma pequena perda de potncia (geralmente alguns dB). Isso facilita a evoluo de links pticos DWDM ponto-a-ponto, pois nem todos os canais da transmisso possuem a mesma origem e o mesmo destino.

Optical Add/Drop Multiplexer

Tcnicas de multiplexao e demultiplexao Uma maneira simples de multiplexao ou demultiplexao da luz poderia ser realizada utilizando-se um prisma. Como o feixe de luz policromtica incide paralelamente na superfcie do prisma, durante a demultiplexao, cada comprimento de onda refratado diferentemente. Assim, cada comprimento de onda separado um do outro por um ngulo. Ento, uma lente ir focalizar cada feixe, de maneira que entrem adequadamente na fibra. Essa mesma tcnica pode ser feita para realizar a multiplexao de diferentes comprimentos de onda dentro de uma nica fibra.

Multiplexao atravs de um Prisma

Demultiplexao atravs de um PrismaCopyright 2006 Alcatel

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Uma outra tcnica tem base nos princpios de difrao e interferncia ptica. Ao incidir numa grade de refrao, cada comprimento de onda que compe o feixe de luz policromtica difratado em diferentes ngulos e, assim, para pontos diferentes no espao. Para focalizar este feixes dentro de uma fibra, pode-se usar lentes.

Multiplexao atravs de Grades de Difrao

Demultiplexao atravs de Grades de Difrao As grades de guias de ondas (AWGs - Arrayed WaveGuide) so dispositivos que tambm se baseam nos princpios da difrao. O AWG, tambm conhecido como roteador ptico de guia de onda e consiste de uma matriz de canais curvados com uma diferena fixa no caminho entre canais adjacentes. Os AWGs so conectados os terminais de entrada e sada. Ao incidir no terminal de entrada, a luz difratada e entra na matriz de guia de ondas. Nessa matriz a diferena de comprimento ptico de cada guia de onda produz uma diferena de fase no terminal de sada, quando acoplado uma matriz de fibras. Isso resulta em diferentes comprimentos de onda possuindo mximos de interferncia em diferentes lugares, que correspondem s portas de sadas.


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Demultiplexao atravs da AWG Tem-se ainda uma tcnica que utiliza filtros de interferncia em dispositivos denominados filtros de filmes finos ou filtros de interferncia de mltiplas camadas. Essa tcnica consiste em inserir filmes finos no caminho ptico, de forma que os comprimentos de onda da luz policromtica possam ser separados. Cada filme colocado no caminho da luz deve transmitir um comprimento de onda e refletir todos os outros. Colocando estes dispositivos em cascata, muitos comprimentos de onda podem ser demultiplexados.

Concepo dos Filtros de Filmes Finos Amplificadores pticos Em sistemas de transmisso de dados por fibras pticas a longas distncias, o sinal transmitido precisa ser amplificado aps percorrer uma certa extenso da fibra. Pode-se utilizar um repetidor eltrico como amplificador. O repetidor ir converter o sinal tico em sinal eltrico atravs de um fotodiodo e ir amplific-lo, reconvertendo-o em sinal ptico. No caso de sistemas DWDM, que se trata de um sistema multi-canal, temos que cada canal requer, separadamente, uma converso opto-eltrica, seguida da amplificao e reconverso eltrica-tica. Desta forma, para um sistema de n canais, sero necessrios n repetidores. Assim, mais conveniente usar amplificadores ticos.Copyright 2006 Alcatel

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Os amplificadores ticos so dispositivos que tm a finalidade de amplificar um sinal fraco e distorcido, objetivando a regenerao desse sinal. Esse equipamento realiza a amplificao no domnio tico, ou seja, sem realizar a converso do sinal ptico em pulsos eltricos. Como os amplificadores ticos operam apenas na faixa de banda especfica do espectro de freqncia, a faixa de freqncia para sistemas DWDM so muito dependentes desses amplificadores. A amplificao tica no depende da taxa de transmisso de dados. O amplificador ptico mais conhecido o EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier). O rbio um elemento que emite luz quando excitado. Esse amplificador, recebe um sinal fraco e uma luz de comprimento de onda de 980 nm ou 1480 nm injetada por um laser. Isso estimula os tomos do rbio a liberar a energia armazenada como luz de 1550 nm. Este processo contnuo atravs da fibra e, por isso, o sinal aumenta fortemente. No entanto, as emisses espontneas no EDFA tambm adicionam rudo ao sinal transmitido.

EDFA Recomendaes ITU-T O comit da ITU-T (International Telecommunications Union - Telecommunication Standardization Sector) tem uma srie de recomendaes relacionadas a comunicaes por fibras pticas, inclusive para sistemas DWDM e CWDM. A seguir, temos uma lista com algumas dessas recomendaes: ITU-T G.652 - sofreu tima reviso em maro de 2003. Essa recomendao tratase das caractersticas de cabos e fibras monomodos, descrevendo os atributos geomtricos e mecnicos, bem como as caractersticas de transmisso da fibra SMF com disperso zero e comprimento de onda em torno de 1310 nm. Esta fibra foi otimizada para operar na regio de 1310 nm, mas tambm pode ser utilizada na regio de 1550 nm. Essa a mais recente reviso da recomendao criada em 1984. ITU-T G.653 - em dezembro de 2003 foi aprovada a quinta e mais recente verso dessa recomendao, criada em 1988. Essa recomendao descreve as caractersticas de fibras monomodo com disperso zero e comprimento de onda na regio de 1550 nm. ITU-T G.655 - em maro de 2003 foi aprovada a mais recente reviso dessa recomendao criada em 1996. A ITU-T G.655 descreve as caractersticas de uma fibra monomodo que possui um valor absoluto do coeficiente de disperso cromtica melhor que o de outras fibras SMF, na faixa de 1530 nm a 1565 nm. Para essa fibra, h a reduo do crescimento de efeitos no-lineares, particulares de sistemas DWDM.


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ITU-T G. 694.1 - aprovada em junho de 2002, essa recomendao fornece uma tabela de freqncias para aplicaes DWDM. Essa tabela sustenta um espaamento de 12.5 GHz a 100 GHz entre canais. ITU-T G.694.2 - a primeira verso foi aprovada em junho de 2002, tendo uma verso mais atual aprovada em dezembro de 2003. Essa recomendao fornece uma tabela de comprimentos de onda para aplicaes CWDM. Essa tabela suporta um espaamento de 20 nm entre os canais. ITU-T G.695 - aprovada pela ITU-T em fevereiro de 2004, essa recomendao complementa a recomendao existente ITU-T G.694.2 e a mais recente das recomendaes da srie G. Alm disso, trata de interfaces pticas para aplicaes CWDM que suportam at 16 canais e taxas de transmisses de at 2.5 Gb/s. As aplicaes definidas usam dois mtodos diferentes: um com parmetros de interface usando multicanal e outro com parmetros de interface usando um nico canal. Nos dois mtodos so especificados aplicaes unidirecionais e bidirecionais.

CWDM X DWDM O CWDM e o DWDM, por serem tecnologias WDM, ambos apresentam o mesmo princpio de funcionamento de combinar vrios comprimentos de onda em uma nica fibra, de forma a aumentar sua capacidade. No entanto, existem algumas diferenas bsicas que sero apresentadas a seguir.

Caractersticas Nmero de comprimentos de onda que podem ser combinados em uma nica fibra Faixa de comprimento de onda Espaamento entre canais Bandas pticas utilizadas reas de aplicaes Densidade, devido ao espaamento entre os canais

CWDM 16

DWDM 64

1310 nm a 1610 1492.25 nm a nm 1611.79 nm 100 GHz (0.8 20 nm nm) O, E e C S, C e L Redes Aplicaes Metropolitanas ponto-a-ponto Baixa Alta


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Faixa de Comprimento de Onda e Espaamento entre Canais: CWDM X DWDM

Na tabela apresentada acima, vemos diferenas em algumas caractersticas das tecnologias CWDM e DWDM. Alm dessas diferenas, temos outras, que tambm sero citadas. Os sistemas DWDM requerem que os lasers utilizados possuam temperaturas estveis, alm de necessitarem de filtros de banda estreita. J os sistemas CWDM no necessitam que os lasers utilizados possuam temperaturas estveis e os filtros utilizados so de banda larga. Assim, percebemos que a implementao de sistemas DWDM mais complexa, se comparado com o CWDM. Geralmente, o DWDM a melhor escolha para aplicaes onde a densidade dos canais ou a largura de banda so de maior prioridade. O CWDM, por sua vez, uma excelente opo onde os gastos devem ser considerados. H uma estimativa de que o emprego do CWDM pode economizar em at 30% dos gastos se comparado com o DWDM.

Outras Tecnologias WDMWWDM O WWDM (Wide Wavelength Division Multiplexing) utiliza a janela ptica em 1310 nm e possui um amplo espaamento entre os canais multiplexados. O WWDM permite a combinao de 4 comprimentos de onda em uma nica fibra. Alm disso, uma tecnologia muito verstil, pois suporta fibras multimodo para distncias curtas (300 m) e fibras monomodo para longas distncias (10 km). O Wide WDM amplamente aplicado a LAN's (Local Area Networks - redes locais). Alm disso, utilizado nas especificaes 10GBase-LX4/LW4 do protocolo 10 GE (10 Gigabit Ethernet), aprovado em maro de 2001 pelo comit IEEE 802.3. Nestas especificaes se usam duas fibras monomodos ou multimodos com WWDM, no comprimento de onda de 1310 nm. Neste caso, so multiplexados quatro comprimentos de onda em cada fibra, espaados de 24.5 nm. A seguir, apresentamos alguns parmetros desta especificao.


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Meio Fibra Multimodo 62,5 um Fibra Multimodo 50 um Fibra Multimodo 50 um Fibra Monomodo

Banda Modal (MHz.km) 500 400 500 N/A

Distncia mxima (m) 300 240 300 10000

UDWDM O U-DWDM (Ultra - Dense Wavelength Division Multiplexing) considerado como o prximo estgio nas comunicaes pticas. Esta tecnologia combina 128 ou 256 comprimentos de onda em uma nica fibra ptica, sendo que cada comprimento de onda teria uma taxa de transmisso de 2.5 Gb/s, 10 Gb/s e at 40 Gb/s. No U-DWDM os canais esto espaados de 10 GHz, o que corresponde a 0.08 nm. Nos Laboratrios Bell, em Holmdel, New Jersey, conseguiu-se atingir uma transmisso de 1022 comprimentos de onda em uma nica fibra ptica, utilizando-se UDWDM. Nessa transmisso experimental, cada comprimento de onda carregava informaes distintas. Foi utilizado um nico laser de alta velocidade para gerar todos os sinais, ao invs de usar um laser para cada comprimento de onda. como feito nos sistemas WDM convencionais. Cada canal carrega informaes a uma taxa de 37 Mb/s, totalizando mais de 37 Gb/s. Pesquisadores acreditam que esta taxa pode chegar a uma ordem de Tb/s.


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Pesquisadores do Bell Labs monitorando uma transmisso experimental de 1022 comprimentos de onda em uma nica fibra ptica

WDMA O WDMA (Wavelength Division Multiple Access) um protocolo de acesso mltiplo por diviso de comprimento de onda, pertencente subcamada de controle de acesso ao meio (MAC - Medium Access Control). Um protocolo de acesso mltiplo usado com a finalidade de alocao de canais de acesso mltiplo. No caso do WDMA, cada canal dividido em sub-canais, utilizando-se mtodos de multiplexao como o FDM (Frequency Divison Multiplexing), TDM (Time Division Multiplexing) e WDM (Wavelength Divison Multiplexing). Esses subcanais so ento alocados dinamicamente, conforme as necessidades. Esse mtodo muito utilizado em LANs (Local Area Networks - redes locais) de fibra ptica para que se possam realizar transmisses diferentes utilizando comprimentos de onda (freqncias) distintos ao mesmo tempo.


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Multiplexao por Diviso de Freqncia: (a) Larguras de bandas originais; (b) Larguras de banda aumentam de freqncia; (c) Canal multiplexado.

Para possibilitar a realizao de vrias transmisses ao mesmo tempo, o espectro do sinal dividido em canais, ou seja, bandas de comprimento de onda, veja a figura acima. Nesse protocolo, cada estao pertencente LAN possui um canal estreito, que servir de canal de controle para a transmisso de sinais. Alm desse canal, fornecido um canal largo, para permitir que a estao transmita quadros de dados. Assim temos que so atribudos um total de dois canais a cada estao de uma LAN ptica. Cada canal dividido em grupos de slots de tempo. Ser considerado que o nmero de slots do canal de controle m e o nmero de slots do canal de dados n+1, onde os n primeiros slots so reservados para dados e o ltimo destinado ao uso por uma estao, para que ela possa informar seu status, especialmente sobre quais slots dos dois canais no esto sendo utilizados. Nesses dois canais, repete-se indefinidamente a seqncia de slots, e o slot 0 marcado de forma especial para que possam ser detectados por retardatrios. Todos os canais so sincronizados atravs de um nico relgio global.


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A seguir, apresentamos um esquema com a diviso de slots nos canais de dados e controles.

Acesso mltiplo por diviso de comprimento de onda (WDMA - Wavelength Division Multiple Access)

Cada estao deve possuir dois transmissores e dois receptores. Um dos receptores deve possuir comprimento de onda fixo, para que possa ouvir seu prprio canal de controle. O outro receptor deve possuir comprimento de onda ajustvel, para que seja possvel a seleo de um transmissor de dados para escuta. O mesmo ocorre com os transmissores: um deles ajustvel para transmisso nos canais de controle de outras estaes e o outro possui comprimento de onda fixo para transmisso de quadros de dados. Assim, possvel que cada estao detecte se existem solicitaes recebidas em seu prprio canal de controle e, em seguida seu comprimento de onda ajustado ao comprimento de onda do transmissor, para que possa receber os dados. Esse ajuste do comprimento de onda realizado por um interfermetro de Fabry-Perot ou MachZehnder. Esses interfermetros filtram todos os comprimentos de onda, com exceo da banda de comprimento de onda desejada. O protocolo WDMA pode aceitar trs tipos de trfego: 1 - trfego do tipo CBR (Constant Bit Rate), ou seja, trfego onde as conexes possuem taxas constantes de tranmisso de dados, como, por exemplo, vdeo no compactado; 2 - trfego VBR (Variable Bit Rate), onde as conexes apresentam taxas variveis de transmisso de dados, como, por exemplo, transferncia de arquivos; 3 - trfego de datagramas, como, por exemplo, pacotes UDP (User Datagram Protocol). Nos dois primeiros casos (trfego VBR e CBR), para a estao A se comunicar com a estao B, deve-se primeiramente solicitar conexo. Isso realizado pela insero deCopyright 2006 Alcatel

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um quadro CONNECTION REQUEST em um slot livre do canal de controle de B. Caso B aceite, a comunicao no canal de dados de A poder ser estabelecida. Supondo que foi estabelecida uma conexo entre as estaes A e B para um trfego do tipo VBR, temos que a estao A precisa configurar seu canal de comunicao. Primeiramente, A deve ajustar seu receptor de dados ao canal de dados de B e aguardar o slot de status da estao B. Esse slot informar quais slots de controle estaro atribudos e quais estaro livres nesse instante. Veja figura acima, dos dezesseis slots de controle de B, os slots 0, 3, 4, 6, 8, 11, 12 e 14 esto livres. Os restantes esto ocupados. A estao A precisa escolher um dos slots de controle de B que estejam livres. Supe-se que A tenha escolhido o slot 6 e sua mensagem CONNECTION REQUEST inserida nesse slot. Como a estao B realiza o monitoramento de seu canal de controle constantemente, a solicitao detectada e, como resposta, o slot 6 atribudo estao A. Essa atribuio ser informada estao A no slot de status do canal de dados de B. Quando A v essa informao, sabe que a conexo estabelecida unidirecional. Caso fosse solicitada por A uma conexo bidirecional, a estao B repetiria esse mesmo procedimento com A. Caso as estaes A e C tenham solicitado no mesmo momento o mesmo slot de controle de B, nenhumas dessas estaes obtero xito, e ambas detectaro essa falha ao monitorarem o slot de status no canal de dados de B. Assim, as duas estaes devero aguardar um perodo de tempo aleatrio e, mais tarde, tentaro novamente estabelecer uma conexo com B. Aps todo esse procedimento, cada estao ter um caminho livre de conflitos para que possa enviar mensagens de controle outra estao. Deste modo, para realizar uma transferncia de arquivos, A envia para B uma mensagem de controle informando a existncia de quadros de dados no slot 3 da sada de dados de A. Quando B recebe essa mensagem de controle, seu receptor ajustado ao canal de sada de A para que se possa ler o quadro de dados. Dependendo do protocolo usado na camada mais alta, a estao B pode usar esse mesmo mecanismo para o envio de uma confirmao, caso deseje. Se as estaes A e C possurem conexes com B e ambas solicitarem que B observe o mesmo slot 3, a estao B ir escolher uma dessas solicitaes aleatoriamente, e a outra transmisso ser perdida. Para um trfego do tipo CBR, o procedimento realizado parecido. Quando h o requerimento de uma conexo pela estao A, temos o envio simultneo de uma solicitao para que A lhe possa enviar um quadro de dados no slot 3. Caso B no possua nenhum compromisso anterior em relao ao slot 3, uma conexo com largura de banda garantida ser estabelecida. Caso contrrio, a estao A poder realizar uma nova tentativa, com uma outra proposta, dependendo dos seus slots de sada que ainda estiverem disponveis. Para o trfego de datagramas, o procedimento realizado tambm muito parecido. Em vez de inserir uma mensagem do tipo CONNECTION REQUEST no slot de controle livre que acabou de encontrar (slot 6 da estao B), a estao A vai inserir uma mensagem DATA FOR YOU IN SLOT 3 (DADOS PARA VOC NO SLOT 3). Caso BCopyright 2006 Alcatel

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esteja livre durante o prximo slot de dados 3, a transmisso ser realizada com xito. Do contrrio, o quadro de dados se perder. Assim, no necessrio nenhuma outra conexo. possvel que se encontre diversas variaes nesse protocolo, decorrentes do fato de que foram propostos e implementados vrios protocolos desse tipo. Por exemplo, ao invs de se atribuir a cada estao seu prprio canal de controle, um nico canal de controle pode ser compartilhado por todas as estaes. Assim, a cada estao ser atribudo um bloco de slots de cada grupo e ser multiplexado vrios canais virtuais em um nico canal fsico. Alm disso, tambm possvel usar apenas um transmissor e um receptor, ambos ajustveis por estao. Desta forma, o canal de cada estao estaria dividido em m slots de controle, seguidos por n + 1 slots de dados. No entanto, nesse caso os transmissores teriam que esperar mais tempo para solicitar um slot de controle, e os quadros de dados consecutivos ficariam mais afastados, j que algumas informaes de controle estariam a caminho.

VAMOS APREDER MAIS UM POUCO Sistema DWDM Princpios Bsicos O WDM (Wavelength Division Multiplexing - Multiplexagem Densa por Diviso de Comprimento de Onda) uma tecnologia onde os sinais que transportam a informao, em diferentes comprimentos de onda ptica, so combinados em um multiplexador ptico e transportados atravs de um nico par de fibras, com o objetivo de aumentar a capacidade de transmisso e, conseqentemente, usar a largura de banda da fibra ptica de uma maneira mais adequada. Os sistemas que utilizam esta tecnologia, em conjunto com amplificadores pticos, podem aumentar significativamente a capacidade de transmisso de uma rota sem a necessidade de se aumentar o nmero de fibras. Os sinais a serem transmitidos nos diferentes comprimentos de onda podem possuir formatos e taxas de bit diferenciados, trazendo uma maior transparncia aos sistemas de transporte. O WDM foi criado aproveitando algumas tecnologias que estavam sendo desenvolvidas, principalmente no setor de transponders, os transponders atuam na disperso de banda, que o grande obstculo nas comunicaes pticas, com capacidade de selecionar corretamente o comprimento de onda do laser. Surgiu a idia de colocar mais canais na mesma fibra. No incio falava-se em sistemas de quatro canais. Atualmente, existe o limite terico de 256 canais de 10Gbps na mesma fibra, o que equivale a 22,56 Tbps de largura de banda. A grande vantagem associada ao WDM a possibilidade de modular o aumento da capacidade de transmisso de acordo com o mercado, com a necessidade de trfego. A principal razo para o uso destes sistemas a economia gerada para os clientes. Estes sistemas permitem alcanar uma melhor relao entre custos e bits transmitidos, sob determinadas condies. Anlises mostram que, para distncias abaixo de 50Km para ligao de transmisso, a soluo de multi-fibra menos dispendiosa; mas paraCopyright 2006 Alcatel

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distncias acima de 50 Km, o custo da soluo WDM melhor que da soluo de altavelocidade-eletrnica. Os sistemas WDM possuem algumas caractersticas bsicas, que devem ser exploradas de acordo com a necessidade e situao:

Flexibilidade de capacidade: Migraes de 622 Mbps para 2,5 Gbps e, a seguir para 10 Gbps podero ser feitas sem a necessidade de se trocar os amplificadores e multiplexadores WDM. Assim os investimentos realizados podem ser preservados;

Transparncia nos sinais transmitidos: Podem transmitir uma grande variedade de sinais de uma maneira transparente. Por no haver envolvimento de processos eltricos, diferentes taxas de transmisso e sinais podero ser multiplexados e transmitidos para o outro lado do sistema sem que seja necessria uma converso ptoeltrica. A mesma fibra pode transportar sinais PDH, SDH e ATM de uma maneira transparentes;

Permite crescimento gradual de capacidade: Um sistema WDM pode ser planejado para 16 canais, mais iniciar sua operao com um nmero menor de canais. A introduo de mais canais pode ser feita simplesmente adicionando novos equipamentos terminais;

Reuso dos equipamentos terminais e da fibra: Permite o crescimento da capacidade mantendo os mesmos equipamentos terminais e a mesma fibra;

Atendimento de demanda inesperada: Freqentemente o trfego aumenta de uma maneira mais rpida do que o esperado e, neste caso, no h uma infra-estrutura disponvel para suport-lo. Os sistemas WDM podem solucionar este problema, economizando tempo na expanso da rede. Algumas condies que favorecem a utilizao de WDM: Quando a rede apresenta longas distncias e especialmente para redes ponto-a-ponto e em cadeia; Onde o aumento da capacidade requer a instalao de novos cabos e especialmente se no h espao para novos cabos na infra-estrutura existente; Quando o aumento de capacidade deve ser alcanado em curtos perodos de tempo. Uma outra discusso comum a comparao entre sistemas TDM e WDM de maneira a se encontrar a melhor soluo: um sistema STM-64 ou 4 vezes um STM-16 sobre uma rede WDM (STM so hierarquias de velocidades do SDH, ou seja, STM mdulo de transporte sncrono; um STM-1 tem velocidade de transporte de 155,52


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Mbps, um STM-64 significa 64 vezes STM-1) Atravs de alguns testes, chegou-se s seguintes concluses:

Para aplicaes de pequena distncia, onde regeneradores e amplificadores no so utilizados, um sistema TDM uma soluo mais vivel;

Para aplicaes de longa distncia, o sistema WDM se torna mais barato, pois o mesmo regenerador ptico utilizado para um grupo de canais, reduzindo o nmero de regeneradores e fibras utilizados;

Para aplicaes entre 120 e 300 Km, a melhor soluo varia de caso a caso e tambm dos custos de implementao. Como j visto, o WDM pode ser introduzido em sistemas j existentes de modo a aumentar a capacidade de transmisso destes. Para isso, uma seqncia de passos deve ser seguida para assegurar uma perfeita integrao: Ter uma viso geral do trfego que transmitido pela rota, definindo se ele PDH, SDH ou ATM e suas respectivas taxas de bit. Deve-se avaliar tambm a existncia de trfego analgico. Ter uma viso da infra-estrutura existente, com a definio com cabo ptico (atenuao e disperso), comprimentos dos enlaces e pontos de regenerao; Definir a capacidade final de transporte do sistema; Fazer clculos em softwares adequados, utilizando os dados coletados; Ter uma viso das interfaces pticas disponveis no equipamento terminal; Definir os equipamentos. Com os dados coletados anteriormente, ser possvel definir a necessidade de uso de transponders, mdulos de compensao e o nmero de regeneradores; Instalao e migrao do trfego para novos sistemas. A instalao causa uma interrupo do trfego, que ter um tempo indeterminado. possvel evitar a interrupo de trfego utilizando protees SDH j existentes.


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DWDM DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing, ou seja, Multiplexao densa por comprimento de onda), processo de transmisso de diferentes comprimentos de onda sobre uma fibra, um revolucionrio desenvolvimento do WDM. O desenvolvimento de amplificadores pticos que operam a 1550 nm, junto com a mais baixa perda daquela janela, proporcionaram o desenvolvimento do sistema DWDM. O DWDM a chave tecnolgica para integrao das redes de dados, voz e imagem de altssima capacidade. baseado no uso de componentes chamados Optical Multiplexer (OM) e Optical Demultiplexer (OD). A funo do OM combinar os diferentes comprimentos de onda em um nico caminho e o OD separ-los. Alm de aumentar a capacidade disponvel exponencialmente em fibra embutida, DWDM tem a vantagem de no precisar equipamentos finais para ser implementado. So colocados lasers de DWDM, transponders, amplificadores, multiplexers de add/drop e filtros entre engrenagem de transmisso existente e em cima de arquiteturas de rede existentes. Uma coisa que torna o DWDM um sucesso que esta tecnologia obedece ao padro de fibra G.652 (monomodo) que utilizado na maioria dos backbones de fibra ptica. Embora DWDM seja principalmente usado em ligaes de ponto-a-ponto hoje, equipamento utilizado para uso em arquiteturas de anel fez seu debute em 1998. Alm disso, sistemas DWDM podem receber trfego de muitos tipos diferentes de equipamentos de transmisso, inclusive SONET e rede assncrona. DWDM combina mltiplos sinais pticos de forma que eles possam ser ampliados como um grupo e possam ser transportados sobre uma nica fibra, aumentando sua capacidade. Cada sinal transmitido pode estar em uma taxa diferente (OC-3/12/24, etc) e em um formato diferente (SONET, SDH, ATM, dados, etc) por exemplo, uma rede DWDM com uma mistura de sinais de SONET que operam a 2,5 Gbps (OC-48) e 10 Gbps (OC-192), em cima de uma infra-estrutura de DWDM, podem alcanar capacidades de mais de 40 Gbps. Um sistema com DWDM pode alcanar isso facilmente enquanto mantm o mesmo grau desempenho, confiabilidade, e robustez do sistema, ou at mesmo ultrapassando isso utilizando o mesmo sistema de transporte. Futuros terminais de DWDM levaro at 80 comprimentos de onda de OC-48, um total de 200 Gbps, ou at 40 comprimentos de onda de OC-192, um total de 400 Gbps, a qual capacidade suficiente para transmitir 90.000 volumes de uma enciclopdia em um segundo. A tecnologia que permite esta alta velocidade de transmisso de alto-volume, esto no amplificador ptico. Amplificadores pticos operam em uma faixa especfica do espectro de freqncia e so aperfeioados para operao com a fibra existente e torna isto possvel impulsionar sinais de ondas de luz e assim aumenta seu alcance sem antes convert-los para forma eltrica.


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Foram feitas demonstraes de amplificadores ptico-fibras de faixa ultralarga que podem impulsionar sinais de luz levando mais de 100 canais (ou comprimentos de onda) de luz. Uma rede que usa tal amplificador poderia facilmente transmitir um Terabit de informao. Nesta faixa, seria possvel transmitir todos os canais de Televiso de todo o mundo de uma vez ou aproximadamente meio milho de filmes ao mesmo tempo. Considere a seguinte analogia, imagine a fibra como sendo uma estrada de vrias pistas. Sistemas de TDM tradicionais utilizariam uma nica pista desta estrada e aumentado a capacidade desta pista. Em networking ptico, utilizando DWDM anlogo a tendo acesso s novas pistas na estrada (aumentando o nmero de comprimentos de onda na base de fibra embutida) ganhar acesso para uma quantia incrvel de capacidade de escoamento na fibra. Um benefcio adicional de networking ptico que a estrada cega ao tipo de trfego que viaja nisto. Por conseguinte, os veculos na estrada podem levar pacotes de ATM, SONET, SDH e IP. Comeando com DWDM, os provedores de servios podem estabelecer um crescimento de infra-estrutura que lhes permita somar a corrente e a prxima gerao de sistemas TDM para expanso de capacidade virtualmente infinita. DWDM tambm d aos provedores de servios a flexibilidade para ampliar a capacidade em qualquer proporo de suas redes, uma vantagem que nenhuma outra tecnologia pode oferecer. Portadores podem enderear problemas de reas especficas que esto congestionadas por causa de altas demandas de capacidade, Isto especialmente til onde mltiplos anis cruzam entre dois ns, resultando em uma fibra sobrecarregada.


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Provedores de servios que procuram novos e criativos caminhos para gerar renda, enquanto satisfazem completamente as variadas necessidades dos seus clientes, podem muito bem beneficiar de uma infra-estrutura DWDM. Dividindo e mantendo comprimentos de ondas diferentes dedicados para clientes diferentes, por exemplo, os provedores de servio podem alugar um comprimento de onda individual ao invs de colocar uma fibra inteira, para uma alta utilizao, de seus clientes empresariais. Comparando com aplicaes baseadas em repetidor, uma infra-estrutura DWDM tambm aumenta as distncias entre os elementos da rede, um grande benefcio para provedores de servios interurbanos que reduzem significativamente seus investimentos inicias de rede. O componente amplificador ptico de fibra do sistema DWDM, permite um provedor de servio economizar custos ampliando sinais pticos sem os converter para sinais eltricos. Alm disso, DWDM permite para os provedores de servios fazerem isto em um grande alcance de comprimentos de onda de 1,55m na regio. Por exemplo, com uma multiplexao de sistema DWDM de at 16 comprimentos de onda em uma nica fibra, os portadores podem diminuir o nmero de amplificadores em um fator de 16 em cada regenerador de sinal. Usando menos regeneradores em redes interurbanas resultar em menos interrupes e melhor eficincia. Evoluo do DWDM Uma infra-estrutura DWDM projetada para prover uma evoluo de rede significativa para provedores de servios que buscam atender as demandas de capacidade sempre crescentes de seus clientes. Para que uma infra-estrutura de DWDM possa entregar a expanso necessria de capacidade, colocando uma estrutura baseada nesta tecnologia ponto de partida para atender tais requisitos. Fazendo um incremento ao crescimento baseado em DWDM, possvel aos provedores de servios reduzir significativamente seus custos iniciais, estendendo a infra-estrutura de rede que os servir no final das contas. Alguns analistas da indstria tm chamado DWDM de um ajuste perfeito para redes que satisfazem demandas para mais largura de banda. Um sistema DWDM deve ser modular. Apesar do fato que um sistema de OC-48 que conecta com 8 ou 16 canais por fibra poderia parecer agora como suficientes, tais medidas so necessrias para o sistema ser eficiente desse momento at daqui a dois anos. Como a tecnologia terminal OC-48 e as operaes relacionadas apiam sistemas que correspondam hoje com sistemas DWDM, isso possvel para provedores de servios comearem a evoluir a capacidade dos sistemas de TDM conectados s suas redes. Sistemas OC-192 podem ser somados depois infra-estrutura de DWDM estabelecida para ampliar capacidade para 40 Gbps ou alm. parte da capacidade enorme de ganho por networking ptico, a camada ptica prov os nicos meios para portadores integrar as diversas tecnologias de suas redes existentes em uma infra-estrutura fsica. Sistemas DWDM tm taxa-bit e formatos independentes, e podem aceitar qualquer combinao de taxas de interface (por exemplo, sncrono, assncrono, OC-3, -12, -48, ou 192) na mesma fibra ao mesmo tempo. Se um portador opera ATM e redes SONET, o sinal do ATM no tem que serCopyright 2006 Alcatel

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multiplexado at a taxa SONET para ser levado na rede DWDM. Como a camada ptica leva sinais sem qualquer multiplexao adicional, os portadores podem introduzir ATM ou IP rapidamente sem acrscimos na rede. Um benefcio importante de networking ptico que habilita qualquer tipo de carga a ser transmitida na fibra. Mas DWDM justamente o primeiro passo a ser feito na cheia estrada ptica para networking e a realizao da camada ptica. O conceito de uma rede toda ptica implica que o provedor de servio ter acesso ptico para trafegar nos vrios ns da rede, tanto como na camada SONET para trfego SONET. Soma de comprimento de onda ptico (OWAD) add aumenta a capacidade, onde comprimentos de onda so somados ou diminudos em uma fibra, sem requerer um trmino SONET. Mas a ltima flexibilidade da administrao de largura de banda vir com um cross-connect da capacidade na camada ptica. Combinado com OWAD e DWDM, o cross-connect ptico (OXC) oferecer para os provedores de servio a habilidade para criar uma flexibilidade, de alta capacidade, e eficiente rede ptica com administrao de bandwidth ptica cheia. Estas tecnologias so a realidade de hoje. DWDM est sendo utilizado na rede interurbana desde 1995, OWAD est disponvel em produtos desde 1998, e o primeiro OXC estava em demonstraes em convenes da indstria em 1997. Caractersticas do sistema DWDM H certas caractersticas chaves de sistemas DWDM, estas caractersticas deveriam estar em destaque para qualquer sistema DWDM: Alcance do sistema DWDM sem regenerao eltrica Os equipamentos DWDM comercialmente disponveis possibilitam um alcance sem a regenerao eltrica at 600 Km ou uma disperso acumulada at 10.200 ps/nm para fibras G652 (fibra standard). No entanto no devem ser usados em enlaces com grandes atenuaes entre repeties com amplificadores pticos, pois isto provocaria a degradao dos sinais causados pelos efeitos no lineares. O espaamento ideal entre os OLA's (Optical Line Amplifier) de 80 Km.

Esta limitao devido aos amplificadores EDFA em geral apresentarem ligeira variao do ganho dentro da faixa de operao (1530nm a 1565nm), j que: Ganho de amplificador (dB) = Potncia de sada(dBm) - Potncia de Entrada(dBm) Neste sentido, para diferentes potncias de entrada o sistema apresentaria a variaes no ganho do amplificadores, o que conseqentemente com a repetio desta caracterstica ao longo da rota, resultaria na perda de alguns comprimento de onda por rudos ou por falta de potncia ptica. Alm deste fator vale ressaltar tambm a questo da limitao por disperso (cromtica e polarizao). Maiores comprimentos de onda de luz sofrem uma disperso maior em relao aos comprimentos de onda mais curtos, neste sentido necessrio um maior controle para a compensao da disperso ao longo da rota.


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Os espaamentos tpicos para sistemas de 16 x STM-16 so feitos conforme o diagrama abaixo:

possvel que um ou outro fornecedor afirme que possvel disponibilizar os sistemas com maiores espaamentos sem regenerao eltrica. Entretanto para o clculo do dimensionamento do enlace necessrio considerar fator EOL ( End Of Life) do sistema, que no deve exceder o BER 10 -12 , considerando sempre uma possvel degradao da fibra ptica.

Quando da escolha do fornecedor devemos atentar em relao quantidade de diferentes amplificadores com caractersticas prprias e os transponders para cada tipo de aplicao. Estes fatores podem alterar significativamente o custo do sistema, no em termos dos equipamentos em operao, mas em relao aos sobressalentes que devem ser adquiridos para garantir a continuidade do funcionamento. Portanto, quanto menor a variedade, melhor.Copyright 2006 Alcatel

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Sistema de Gerenciamento A maioria dos sistemas comerciais dispe equipamentos para a monitorao da qualidade do sinal ptico. O processo de monitorao utiliza um sinal ptico piloto em 1510 nm (ITU-T) com uma modulao de 2 Mbits/s, que pode ser utilizado tambm como canal de servio. Entretanto, a garantia de qualidade em termo de BER , somente possvel de ser monitorado pelos equipamentos digitais que sobre ela trafegam. Sistemas de DWDM a 2,5 Gbps deveriam usar toda a capacidade do equipamento e de fibra instalados. Sistemas de DWDM bem projetados oferecem componentes de confiabilidade, disponibilidade e margem de sistema. Um amplificador ptico tem dois elementos-chave: o amplificador e a fibra ptica que dopada com o elemento Erbium. Quando uma bomba de laser usada para energizar o rbium com luz a um comprimento de onda especfico, o erbium age como um ganho mdio que amplia o sinal ptico entrante. Se um conector usado em lugar de uma emenda, leves quantias de sujeiras na superfcie podem causar danos ao conector. Ajuste automtico dos amplificadores pticos quando so somados canais ou so removidos, alcana timo desempenho do sistema. Isto importante porque se h poucos canais no sistema com alta potncia, degradao em desempenho por modulao de fase pode acontecer. Por outro lado, pouca potncia resulta um ganho no suficiente do amplificador. Na seqncia de 1530 a 1565 m (comprimento de onda), executam igualmente bem, amplificadores pticos baseados em slica com filtros e amplificadores pticos baseados em fluoreto. Porm, amplificadores pticos baseados em fluoreto so intrinsecamente mais caros para uso em campo. A confiabilidade em longo prazo de fibras baseadas em fluoreto no tem, contudo, sido verificadas. Nos sistemas DWDM, o planejamento do nmero de comprimentos de onda e taxa de bit do sistema crtico. Se os provedores de servios colocarem suas redes de um modo especfico e ento quererem melhor-la, dever acontecer o seguinte: precisar de mais potncia ou relao adicional de sinal-rudo. Por exemplo, cada provedor de tempo dobra o nmero de canais ou a taxa-bit, de 3 dB de margem adicional de sinal-rudo necessria. Uma linguagem padro de interfaces de interao tcnica so extensamente disponveis para sistemas DWDM. Interfaces devem ajustar prontamente s rotinas tpicas de manuteno de um provedor de servio. Filosofias de proteo Devido ao alto trfego transportado em sistemas WDM, uma grande ateno deve ser dada proteo deste trfego. Duas filosofias so adotadas, de acordo com o tipo de trfego transportado: trfegos SDH e no-SDH.


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Para trfego SDH, a melhor opo manter os esquemas de proteo SDH j existentes. Como o sistema WDM transparente aos sinais transportados, do ponto de vista de um equipamento SDH, o sistema WDM simplesmente no existe. Como uma conseqncia imediata, pode-se concluir que as redes SDH podem apresentar qualquer topologia SDH existente, indiferente dos sinais que esto sendo transmitidos atravs do WDM.. Em anel, os mux de SDH usam duas sadas pticas para fazer o quadro STM-N circular numa nica direo (da direita para a esquerda ou vice-versa). A cada mux de SDH o quadro alterado, por meio de inseres e extraes de tributrios (ADM Add and Drop Multiplexer). Em caso de falha na comunicao entre um mux e outro, o quadro STM-N imediatamente comea a circular na direo oposta, sem que o operador ou o software de gerncia precise intervir. Para o trfego no - SDH, ou melhor dizendo, para as tecnologias nos quais no esto definidos esquemas de proteo nas camadas de enlace e fsica, a melhor implementao agir diretamente na camada ptica. Neste caso, os sinais de sada dos terminais pticos so multiplexados e ento enviados simultaneamente atravs dos canais de operao e proteo. Assim, em caso de falha de uma das rotas, o operador pode comutar o trfego para a outra rota.

Fibras pticas em sistemas DWDM Neste tpico apresentaremos, resumidamente, sobre as fibras pticas, suas caractersticas, influncias, pois elas so o meio pelo qual passam todas as informaes transmitidas pelos sistemas DWDM que estamos apresentando, embora j comentamos alguma teoria sobre o assunto na introduo e tambm j foi passada uma apostila sobre fibras pticas. As fibras pticas modernas apresentam largura de faixa muito grande (multigigahertz X quilmetros) com baixa atenuao e pequena disperso dos pulsos emitidos. Por estas propriedades os sistemas a fibra so os que apresentam o menor custo por quilmetro por canal instalado.Copyright 2006 Alcatel

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Fenmenos luminosos tm sido estudados h sculos, partindo de princpios e leis estabelecidos por vrios pesquisadores. O espectro ptico inclui freqncias entre 3x1011 Hz e 3x1016 Hz, correspondendo ao extremo inferior da faixa de infravermelho e o limite superior da faixa de ultravioleta. O interesse para comunicaes pticas so as freqncias no infravermelho na faixa de 1,5x1014 Hz a 4x1014 Hz, aproximadamente. Usualmente, em lugar das freqncias pticas expressam-se os correspondentes comprimentos de onda. Para comunicaes pticas o valor calculado de comprimento de onda est entre 800 m e 1600m, aproximadamente no meio da faixa conhecida como infravermelho prximo. Em vista destas equaes a energia de um fton, pode ser expressa em termos do comprimento de onda. A luz comum constituda de diversas freqncias prximas entre si, formando um sinal composto pela superposio dos vrios campos. O sinal composto constitui um gruo de ondas que se desloca no meio, ondas essas, formadas pelas interferncias construtivas e destrutivas das freqncias prximas que compem um sinal de luz. A velocidade de propagao deve ser considerada como a rapidez de deslocamento do conjunto que representa toda a irradiao e no a velocidade de um nico componente.

De 1974 para c a tecnologia de fabricao das fibras pticas permitiu que se obtivessem fibras para transmisso multmodo com atenuaes abaixo de 3 dB/Km em comprimentos de onda em torno de 850 m (primeira janela de baixa atenuao), perdas inferiores a 0,3 dB/Km para transmisses em 1,3 m (segunda janela de baixa atenuao) e perdas ainda menores, ao redor de 0,20 dB/Km em comprimentos de onda por volta de 1,55 m (terceira janela de baixa atenuao). Estes valores de comprimentos de onda foram determinados como os mais convenientes para comunicaes. Os modelos de fibras pticos para transmisso em um nico modo de propagao, os equipamentos, componentes e dispositivos para aplicao nesses comprimentos de onda constituram o sistema de terceira gerao. Mesmo com os aperfeioamentos que se seguiram desde essa poca, a estrutura bsica da fibra continua a mesma.


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Ser importante, tambm no estudo de outras caractersticas de transmisso, como em clculo de disperso, na determinao da quantidade de modos de propagao, no clculo das perdas de potncia nas emendas de dois trechos de fibra., etc. A energia na fibra ptica propaga-se como sendo campos superpostos chamados modos de propagao. A maneira com que a luz lanada na fibra ptica influencia muito na posterior distribuio da luz em seu interior. Este efeito preponderantemente sentido em fibras multmodo, pois se sabe que a potncia ptica acoplada distribui-se entre os modos excitados na fibra. No caso de fibras monomodo parte da luz acoplada atravs do modo fundamental e outra parte radiada. Para fibras multmodo se todo o seu ncleo iluminado, ento todos os modos guiados so excitados, inclusive alguns modos de baixa ordem. A intensidade de cada modo varia ao longo da fibra pelo efeito da atenuao e do fenmeno de transferncia de energia entre os modos. A distribuio de energia no final da fibra depende fundamentalmente das condies de injeo de luz no incio. Nas fibras monomodo a iluminao de toda a seo de entrada, excita modos na casca. Estes modos indesejados so eliminados aps centmetros de penetrao na fibra, quando a casca recoberta com um material de ndice de refrao maior que o seu. Os modos guiados so os que resultam em interferncias construtivas no ncleo, computadas as diferenas de fase causadas pela reflexo e pelo percurso da onda. Dependendo do ngulo de incidncia, a interferncia construtiva ocorre na casca, representado modos de casca ou modos de irradiao, que no sero teis para a transmisso de mensagens pela fibra ptica. Desta anlise deduz-se que existe uma quantidade finita de modos possveis e teis na transmisso por fibra ptica. A quantidade de modos guiados e as distribuies do campo ptico dependem das condies de lanamento da luz na face da fibra e das suas caractersticas geomtricas e pticas. Ainda nas caractersticas de transmisso em fibras pticas existem alguns fatores que influenciam fortemente no desempenho das fibras com o meio de transmisso, como o DWDM. Deve-se levar em conta estes fatores no projeto de comunicaes pticas, pois eles certamente influenciaro no desempenho do modelo adotado. Dentro destes fatores citaremos alguns, como: Atenuao Impacta na distncia mxima de transmisso. Entre as causas mais importantes citam-se a absoro pelo material, irradiao devido a curvaturas, espalhamento pelo material (linear e no linear), perdas por modos vazantes, perdas por microcurvaturas, atenuaes em emendas e conectores, perdas por acoplamento no incio e no final da fibra. Os parmetros que influenciam na atenuao global da fibra ptica relacionam-se qualidade de sua fabricao, ao comprimento de onda da luz guiada (estrutura do guia dieltrico), grau de pureza do material utilizado. Muitas dessas causas esto com valores bem reduzidos atualmente, graas ao extraordinrio avanoCopyright 2006 Alcatel

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nos processos de fabricao, aos novos equipamentos para emendas e modernos recursos para a montagem e instalao dos cabos pticos. Ainda dentro de atenuao, as perdas por absoro pelo material que se relaciona com a composio e processo de fabricao da fibra, podem dividir em duas: - Absoro intrnseca causada pela interao da luz com um ou mais componentes do material. - Absoro extrnseca causada pela interao da luz com as impurezas de vidro. Nas perdas por espalhamento ainda podemos considerar alguns mecanismos que contribuem para as perdas de transmisso nas fibras: - Espalhamento Linear - causados pela transferncia linear de potncia de um modo guiado para outros modos vazados ou radiados. Dentre eles, esto: - Rayleigh - um dos mais importantes, originado em defeitos sub-microscpicos na composio e na densidade do material que podem surgir durante o processo de fabricao da fibra ou em funo de irregularidades prprias na estrutura molecular do vidro. Mie pode observado quando as irregularidades da fibra tm dimenses comparveis ao comprimento de onda da luz. - Espalhamento No-linear - causados pela transferncia de potncia de luz de um modo guiado para si mesmo, ou para outros modos em um comprimento de onda diferente. Dentre eles, esto: Raman so efeitos originados por elevados campos eltricos da luz transmitida no ncleo. Neste caso porm, a transferncia de potncia ocorre principalmente na direo de propagao. Brillouin tambm originado por elevados campos eltricos da luz transmitida no ncleo. Neste caso, porm, ocorre uma modulao da luz causada pela vibrao das molculas do meio. Disperso associada ao fato de que os modos de propagao so transmitidos atravs da fibra ptica com velocidades diferentes. Causa interferncia intersimblica, aumenta taxa de erros de bits e implica na reduo da taxa de transmisso. Impactua em sistemas de transmisso como DWDM. Existem trs mecanismos bsicos de disperso em fibras pticas: Disperso modal ou intramodal (cromtica); Disperso material; Disperso de guia de onda.


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Largura de banda PMD Polarization Mode Dispersion presente em fibras DS e em sistemas operando na regio prxima a de zero-disperso, onde a contribuio do termo de segundo ordem (disperso cromtica) diminui e a de primeira ordem (atraso de grupo) aumenta. Devido a birrefringncia da fibra surgem diferentes modos de propagao. A interao entre estes modos provoca o atraso de grupo diferencial, fazendo com que o sinal se propague a diferentes velocidades, dispersando-se. O processo de cabeao e variaes nas condies ambientais tambm contribuem. O principal efeito causado a interferncia intersimblica. PDL Perda dependente da polarizao, presente em componentes pticos passivos dicricos. PHB Resultante de uma saturao quando um sinal saturado polarizado numa fibra de rbio. So rudos gerados numa cadeia de amplificadores . Four-Wave Mixing (FWM) Aqui merece uma ateno especial pois este fator limita o uso de certos tipos de fibras. FWM - Presente em sistemas monocanais, em sistemas multimodos (entre o modo principal e os modos laterais e principalmente, em sistemas WDM (entre canais). Causado pela interao de multiftons, devido a no linearidade do ndice de refrao, duas ou mais portadoras se combinam, gerando novas raias laterais. Causa interferncia nos canais vizinhos em sistemas WDM, bem como degradao da potncia ptica. Limita o nmero de freqncias que podem ser usadas pelo sistema. Por isso deve se tomar cuidado no projeto de enlaces pticos que utilizaro sistemas de transmisso DWDM, pois com a utilizao de fibras DS (Dispersion Shifted) agrava o efeito, uma vez que com disperso nula, os sinais interferentes se propagam na mesma velocidade/fase que os sinais principais. Enquanto que com a disperso a potncia dos sinais interferentes tende a reduzir. No entanto a utilizao de fibras NZD (non-zero dispersion) reduz a gerao das bandas laterais. Ela foi criada para resolver os problemas de disperso. uma fibra com disperso baixa suficiente para atingir grandes distncias sem altos valores de disperso e alta suficiente para evitar o aumento do fenmeno de FWM. um pouco mais cara que a fibra standard e sua utilizao deve ser bem definida. A escolha do tipo de fibra ptica, para operao em sistemas WDM, deve ser levado em conta estes fatores comentados anteriormente, pois so fundamentais para um bom desempenho do sistema. Caractersticas estas comentadas como: atenuao, disperso e efeitos no lineares devem ser analisados antes da instalao das fibras do sistema. Cada tipo de fibra apresenta algum comportamento para operao em WDM que ir resultar em restries para este tipo de operao. Estas restries tero impacto direto na performance do sistema, limitando sua capacidade de transmisso ou diminuindo o alcance dos enlaces.


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Tendncias Futuras Com o crescimento explosivo de demanda de servios como voz, dados, vdeo, etc. h hoje e haver uma mudana profunda nas implicaes de arquiteturas de redes de transportes. Novas arquiteturas de rede tem sido consideradas, para que no se corra o risco de criar gargalos e perder demanda do consumidor num mercado altamente competitivo. Reconhecem-se as mudanas no mercado, e enquanto ainda existem alguns debates tcnicos sobre qual tecnologia de comutao a ser utilizada, h um consenso claro que a transio para uma arquitetura centrada em dados. O trfego de dados passar o de voz e no ser mais um servio de valor agregado, ao contrrio, no modelo emergente de redes voltadas para dados, trfego de voz comutado por circuito torna-se um servio transportado por uma infra-estrutura de clulas/pacotes. A velocidade dos dispositivos de transmisso entre comutadores afeta diretamente a performance destas redes, sendo o porque de muitos comutadores IP e ATM tm, ou tero interfaces OC-48c/STM-16. Alem disto, comutadores ATM e IP podem se conectar diretamente rede ptica provida por DWDM, que, em troca pode levar a grandes economias. No princpio com o surgimento da tecnologia DWDM, a avaliao para a utilizao destas tecnologias estava voltada a comparar com os custos do lanamentos de novas fibras pticas areas, nos dutos e diretamente enterrados nas rodovias e ferrovias. Porm com a possibilidade de criar seu prprio sistema de proteo e gerenciamento mudou radicalmente O conceito de rede de transporte que era dominante da rede SDH. Com o recente desenvolvimento de solues OMSP e Add Drop pticos, possibilitaram a criao de redes pticas autnomas com proteo dos meios de transporte, capacitando as redes pticas para transportar o protocolo IP ou ATM diretamente sobre elas, no necessitando das protees que os sistemas SDH oferecem como vantagem. O DWDM resolve o gargalo de largura de banda trazido pelo crescimento do trfego de dados e uma tecnologia chave para operadoras de longa distncia. Veja a evoluo e a tendncia da tecnologia fotnica: 1983 Desenvolvimento de fonte de emissor e detetor de laser. 1993 Criao de amplificadores pticos baseados em EDFA. 1996 Fabricao de DWDM. 1998 Surgimento da soluo Optical Add Drop. 2000 Optical Cross Connect. 2001 Reutilizao das freqncias de luz. 2002 Switching.


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Somadas as evolues e os desenvolvimentos da tecnologia VoIP com a demanda cada vez maior para o transporte de dados, muitos acreditam que o protocolo IP (com uma nova verso) diretamente sobre DWDM ser o futuro das telecomunicaes no mundo. Verificaremos quais seriam as arquiteturas das redes baseadas em DWDM: Configurao ponto a ponto Esta configurao poder ser utilizada para aumentar a capacidade das fibras em determinados trechos, quando houver limitao da quantidade. Nesta configurao a proteo fica dependente do sistema SDH, no havendo a insero de IP diretamente nos sistemas de DWDM. Este tipo de configurao dever ser utilizado imediatamente pela maior parte das operadoras de telecomunicaes de longa distncia.

Configurao em anel Possui capacidade prpria para realizar a proteo das vias de transporte, com a utilizao de OADM (Optical Add Drop Multiplexer), possibilitando inclusive o trfego de IP diretamente sobre o sistema. Existe a tendncia de se utilizar largamente esta configurao onde a proteo utilizada equivalente a do sistema SDH com SNCP. A recepo dos sinais pticos principal e de proteo fica disponvel. Com a queda do sinal principal o trfego automaticamente ativado para a via de proteo. O tempo de comutao menor que 30 ms, portanto possibilitando um desempenho melhor que o sistema SDH.


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Para a escolha do tipo de configurao em anel, deve-se considerar a facilidade de planejamento, reconfigurao e principalmente da topologia do trfego a transportar. A eficincia no reuso de freqncia depende tambm do mesmo fator. Claro que com a implementao do reuso de freqncia a complexidade da rede aumenta. Entretanto, devemos considerar esta possibilidade para as futuras aplicaes, pois o DWDM com esta capacidade realmente dever substituir integralmente o sistema SDH.

As atuais arquiteturas de rede utilizam SONET/SDH como sistema de transporte, algumas vezes em colaborao com DWDM. Uma maior preocupao relacionada a equipamentos SONET/SDH nas redes de hoje, que estas redes foram projetadas para gerenciar trfego na unidade bsica de chamadas telefnicas, 64 Kbps, que tem se tornado uma unidade quase infinitesimal, quando padres futuros de trfego so considerados. Equipamento para redes de dados tais como ATM, comutadores IP e roteadores podem manusear trfego de dados mais eficientemente do que comutadores de voz para telefonia. E com o crescimento de trfego de dados, redes de transporte voCopyright 2006 Alcatel

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crescentemente se apoiar em comutadores de dados para gerenciar largura de banda e agregar trfego, enquanto provem conexes de baixo custo e confiveis, entre os comutadores. Os comutadores tambm iro realizar toda a multiplexao necessria para a transmisso, eliminando com isso a necessidade de nveis adicionais de multiplexao SONET. Como j dito, o futuro do trfego ser dominado por dados que diretamente sobre o DWDM eliminar uma srie de equipamentos na rede de alta capacidade. Multiplexadores SONET no sero mais necessrios, pois no ser mais necessria a multiplexao no tempo. O ltimo estgio de agregao de dados feito por comutadores de clulas e pacotes, e a largura de banda de fibras pticas ento utilizada mais eficientemente combinando-se um grande nmero de comprimento de ondas, cada uma carregando um canal de dados de alta velocidade. Equipamentos de redes DWDM provero uma nova gama de elementos de rede, incluindo terminais DWDM, multiplexadores add/drop DWDM e comutadores crossconnect-pticos. Claro que tudo isso levar algum tempo para ocorrer, pois a grande maioria dos equipamentos de dados hoje, so backbones de interfaces a baixa velocidade, e o que se leva em considerao a demanda de servios com os custos de implantao. O DWDM vai preencher uma necessidade de backbone de dados logo, e ento evoluir em direo s pontas das redes.


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Concluses

Apesar de apresentar custo elevado em relao s tecnologias usadas atualmente, as fibras pticas nos oferecem muitas vantagens, como, por exemplo, imunidade no s a interferncias externas, mas tambm a freqncias de rdio e radar e impulsos eletromagnticos. As fibras pticas tambm apresentam baixa atenuao, imunidade a rudos externos e taxas de transmisso maiores. O WDM, por sua vez, usado para ampliar ainda mais a capacidade de transmisso da fibra. Essa tecnologia tem como princpio, combinar vrios comprimentos de onda diferentes em uma nica fibra. O WDM possui uma srie de variaes como o CWDM, o DWDM e o WWDM. Futuramente teremos tambm o U-DWDM, que ir multiplexar centenas de comprimentos de onda em apenas uma fibra, alcanando taxas de transmisso na ordem de Tb/s. Com o aumento da procura por aplicaes que exigem altas taxas de transmisso de dados, acompanhado da crescente evoluo das prprias fibras e das tecnologias aplicadas nas redes pticas, espera-se que, brevemente, os cabos metlicos sejam substitudos por cabos de fibra ptica.

Severino Pereira da Silva Supervisor de Gerencia de SDH Alcatel CO & M Florianpolis SCAlcatel Telecomunicaes S.A

[email protected] (048) 9973 - 2254


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APOSTILA DE DWDM