Tecnologia DWDM

Tecnologia DWDM

Redes de alta velocidade

Tópicos

Princípios de Transmissão DWDM DWDM Evolução de Sistemas Mono canal para sistemas DWDM Amplificados

Tecnologias que Viabilizaram Sistemas DWDM Fibras Ópticas Lasers Amplificadores Ópticos

Tópicos

Princípios de Transmissão WDM DWDM Evolução de Sistemas Monocanal para Sistemas DWDM

Amplificados


DWDM

Porque foi criado tecnologia DWDM? Devido ao aumento da globalização, a troca

de informações se tornou uma ferramenta fundamental no andamento da economia, de maneira que se observou a necessidade da formação de redes metropolitanas rápidas, flexíveis e confiáveis.

DWDM

DWDM é então discutido como um componente crucial para redes ópticas.

Podemos então definir o mesmo como sendo um sistema que multiplexação múltiplos comprimentos de onda (ou cores de luz) que serão transmitidos através de uma única fibra óptica

DWDM

Como funciona o sistema de mutiplexação do DWDM?

É um sistema que utiliza um canal comum para transmitir outros pequenos canais de comunicação de uma ponta a outra.

Site 1

Evolução da Transmissão ÓpticaSite 2

2,5 Gb/s sobre 1 fibra de ~ 90 km

-2 dBm -28 dBm

Evolução para WDM

TX RX

AOAO-28 dBm12 dBm

Enlace com 1 Amplificador Óptico (AO) Booster

Enlace Ponto a Ponto

2,5 Gb/s sobre 1 fibra of ~ 160 km

Exemplo: SDH STM-16 (L.16-2)

Evolução da Transmissão Óptica

AOAOAOAO

Enlace com 1 AO Booster + 1 AO Pré


2,5 Gb/s sobre 1 fibra de ~ 200 km

12 dBm -38 dBm

Site 1 Site 2TX RX

AOAO

Enlace com 1 AO Booster + 1 AO Pré + até 4 AOs de Linha


2,5 Gb/s sobre 1 fibra de ~ 500- 600 km

AOAOAOAO

Enlace DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexing

Enlace Ponto a Ponto com a possibilidade de diversos sistemas de

2,5 Gb/s sobre 1 fibra de ~ 500- 600 km sem regeneração (3R)

Evolução da Transmissão Óptica: DWDM

MU

X

DE

MU

X

AOAO AOAO AOAO

transponder

Site 1 Site 2TX RX

Resultado

De 2.5 Gbps por fibra, 90 km ...

… Para 0,8 Tbps por fibra, 500 km

Aumento de Capacidade de Transmissão em Sistemas Ópticos

Duas alternativas:

TDM: Time Division Multiplexing

WDM: Wavelength Division Multiplexing

• Combina tráfego de múltiplas entradas em uma única saída de alta capacidade de transmissão

• Permite alta flexibilidade no gerenciamento de tráfego• Requer funcionalidade de mutiplexação elétrica• Atualmente limitado a 40 Gbit/s (STM-256)• Maiores taxas de bit são muito suscetíveis a problemas de dispersão

Time Division Multiplexing (SDH)• Transmissão de bytes entrelaçados em um único comprimento de onda

• Integra tráfego óptico sobre uma única fibra óptica

• Permite alta flexibilidade em expansão de largura de banda

• Reduz funções custosas de multiplexação e demultiplexação elétrica

Independênciade taxas de bite formatos

Wavelength Division Multiplexing (WDM)

DWDM = Dense WDM e CWDM = Coarse WDMDWDM = Dense WDM e CWDM = Coarse WDM

• Uma forma de multiplexação por divisão de freqüência (FDM)• Usa múltiplos comprimentos de onda sobre uma única fibra óptica

Comparação: Solução TDM para 600 km

SDH SDH

SDH SDH

SDH SDH

SDH SDH

SDH SDH

SDH SDH

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

3R

32 Clientes => 64 Fibras + 224 Regeneradores SDH (3R)

Comparação: Solução WDM Para 600 Km

SDH SDH

SDH SDH

SDH SDH

SDH SDH

SDH SDH

SDH SDH

MO /

AO

AO /

DO

AO AO AO

32 Clientes => 2 Fibras + Amplificadores Ópticos

Tópicos

Princípios de Transmissão WDM DWDM Evolução de Sistemas Monocanal para Sistemas

DWDM Amplificados


Fibras Ópticas Mono modo Standard Single Mode Fiber (SMF)

Dispersão zero em 1310 nm ITU-T G.652

Dispersion-Shifted Fiber (DSF) Curva de dispersão deslocada para comprimentos de onda superiores para ter dispersão

zero em 1550 nm Sistemas ópticos com um lambda em 1550 nm ITU-T G.653

Non-Zero Dispersion Shifted Fiber (NZDSF) Uma pequena dispersão é introduzida na janela de 1550 nm para evitar o principal efeito não

linear: Four Wave Mixing Sistemas DWDM de longo alcance e com altas taxas de bit ITU-T G.655

Zero Water Peak Fiber Eliminação do pico de água (OH), abrindo a janela toda a janela óptica de 1300 a 1600 nm Ideal para sistemas metropolitanos CWDM ITU-T G.652C

Tipos de Fibra Monomodo

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Ate

nu

ação (

dB

/km

)

1600 1700140013001200 15001100

Lambda (nm)

EDFA

Atenuação(todas as fibras)

20

10

0

-10

-20

Dis

pers

ão (

ps/n

m×

km

)

NZDF

Zero-OH FiberElimina o pico de água em

1385 nm

Dispersion-Shifted Fiber

Standard Single-Mode Fiber

Emissores Ópticos: LasersLaser: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

Evolução de Lasers Semicondutores Alta potência de transmissão Distribuição espectral estreita (alguns MHz) Alta confiabilidade Modulação direta ou externa Disponível para aplicações com altas taxas de bit

Amplificadores Ópticos

AOs a fibra mudaram as regras de projeto de sistemas ópticos

Regiões Típicas de Operação: Banda C: 1530 nm a 1560 nm Banda L: 1575 nm a 1605 nm

AO necessita de laser(s) de bombeio: 980 nm e 1480 nm são os mais comuns

Érbio é utilizado como componente dopante em amplificadores ópticos a fibra (EDFA = Erbium Doped Fiber Amplifier)

Amplified Spontaneous Emission (ASE) é um ruído faixa larga gerado pelo AO

Potência por canal óptico em sistemas com N canais:

PCANAL = PTOTAL – 3 x log2N

AOs: Janela de Atuação

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Ate

nu

ação (

dB

/km

)

1600 1700140013001200 15001100

Lambda (nm)

Transmissão em 1550 nm:Região de perda mínima na fibra e de atuação de EDFAs

Banda EDFA (C e

L)

Limite teórico

AO: Degradação de OSNR

Amplificadores Ópticos degradam a OSNR devido à geração de ASE

Figura de Ruído = (OSNR)entrada / (OSNR)saída

Portanto para uma determinada OSNR deve-se ter um número limitado de AOs cascateados (spans)

• Alternativa: uso de AOs de multi-estágios otimizados Primeiro estágio otimizado para baixa figura de ruído Segundo estágio otimizado para alta potência de saída

Amplificadores Ópticos: Arquitetura Multi-Estágios

Bombeio

Sinal deEntrada

Sinal deSaída

Fibra dopada com Er3+

IsoladorÓptico

IsoladorÓptico

IsoladorÓptico

Primeiro estágio(baixa figura de ruído)

Segundo estágio(alta potência)

Bombeio

Fibra dopada com Er3+

Amplificadores Ópticos: ASE

Documents

Tecnologia DWDM