Trabalho acadêmico

1. Redes de Alta Velocidade
DWDM
Dense Wavelength Division
Multiplexing
Claudio Eckert
Serigne Kassim
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2. Sumário
• Introdução
- Características Básicas do WDM
• O Sistema DWDM
- O que e DWDM
- Amplificadores ópticos
- Equipamentos
- Porque DWDM
- Evolução do DWDM
- As principais características do DWDM
- As principais filosofias de proteção do DWDM
- Fibras Ópticas nos Sistemas DWDM
• Tendências Futuras DWDM
- Configuração ponto a ponto
- Configuração em Anel
- Sistema DWDM típico
• Fontes
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3. Características básicas do WDM
Objetivando se tornar mais eficiente o uso de fibras ópticas, por volta de 1990, foi desenvolvida a
tecnologia WDM (Wavelength Division Multiplexing). Esta tecnologia consiste em juntar numa mesma
fibra vários sinais de luz, de cores (comprimentos de onda) diferentes, cada um gerado por um laser
separado.
Essa técnica de multiplexação é realizada com o objetivo de aumentar a capacidade de transmissão
e como conseqüência, usar a largura de banda da fibra óptica mais adequadamente. No entanto, nos
sistemas WDM, esse objetivo ainda não é alcançado completamente, pois é possível a multiplexação de
poucos comprimentos de onda.
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5. Características básicas do WDM
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6. Características básicas do WDM
Os sinais a serem transmitidos nos diferentes comprimentos de onda podem possuir formatos e
taxas de bit diferentes, o que promove uma maior transparência aos sistemas de transporte. Cada sinal
pode ser formado por fontes de dados (texto, voz, vídeo, etc.) diferentes e é transmitido dentro de seu
próprio comprimento de onda. Assim, o WDM carrega os sinais de maneira independente uns dos outros,
significando que cada canal possui sua própria banda dedicada.
A grande vantagem associada ao WDM é a possibilidade de se modular o aumento da capacidade de
transmissão conforme o mercado e de acordo com a necessidade de tráfego. A principal razão para a
utilização destes sistemas é o baixo custo. Estes sistemas possibilitam o alcance de uma melhor relação
entre custos e bits transmitidos, sob determinadas condições.
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7. Características básicas do WDM
As tecnologias WDM oferecem suporte a projetos de alta performance, tais como:
➢ Ensino à distância
➢ Laboratórios remotos
➢ Telemedicina
➢ Computação em grade
➢ Ambientes colaborativos.
O WDM utiliza paralelamente tecnologias de rede como Multicast, Engenharia de Tráfego (Traffic
Engineering), QoS (Quality of Service), entre outras, oferecendo um serviço de qualidade, com novas
tecnologias e alta capacidade de comunicação.
A implementação da tecnologia WDM nas comunicações ópticas exigiu o desenvolvimento de novos
componentes em fibra. Entre os principais componentes desenvolvidos e fundamentais para o
funcionamento de sistemas WDM estão os filtros sintonizáveis, as grades de Bragg gravadas em fibras,
acopladores, roteadores e conversores de comprimento de onda.
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8. O que é DWDM
O DWDM é um processo de transmissão de diferentes comprimentos de onda sobre uma mesma
fibra. É um desenvolvimento revolucionário do WDM.
O desenvolvimento de amplificadores ópticos que operam a 1550 nm, associado com a mais baixa
perda desta “janela”, proporcionaram o desenvolvimento do sistema DWDM.
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9. O que é DWDM
Segundo a ITU (International Telecommunications Union), os sistemas DWDM podem combinar até
64 canais em uma única fibra. No entanto, podemos encontrar, na prática, sistemas DWDM que podem
multiplexar até 128 comprimentos de onda. Além disso, foram realizados alguns testes que provaram ser
possível a multiplexação de até 206 canais.
O DWDM é a chave tecnológica para integração das redes de dados, voz e imagem de altíssima
capacidade. Além de ampliar exponencialmente a capacidade disponível na fibra, o DWDM possui a
vantagem de não necessitar de equipamentos finais para ser implementado. E ainda, esta técnica de
multiplexação obedece ao padrão de fibra G.652 (monomodo) que é utilizado na maioria dos backbones
de fibra óptica.
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10. O que é DWDM
O DWDM é baseado no uso de componentes chamados Optical Multiplexer (OM) e Optical
Demultiplexer (OD). A função do OM é combinar os diferentes comprimentos de onda em um único
caminho e a do OD é a de separá-los.
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11. Amplificadores ópticos
Existem vários tipos de amplificadores ópticos que se resumem em dois modelos, EDFA e SOA.
➢ Amplificadores Puramente Ópticos são aqueles que amplificam exclusivamente as Radiações
Luminosas, na forma de Fótons
➢ Sua finalidade básica é a de promover a amplificação óptica dos sinais entrantes, de forma
transparente, independente do tipo de modulação ou protocolo utilizado.
➢ Portanto com o uso de AO´s, um sinal óptico poderá ser transmitido a distâncias muito maiores, sem
necessidade de Regeneradores.
○ Nota: Regeneradores são equipamentos que convertem primeiramente as Radiações
Luminosas em Energia Elétrica, na forma de Elétrons, promovem a amplificação elétrica e, a
re-converte novamente em Radiações Luminosas, fazendo desta forma uma conversão
indesejável
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12. Amplificadores ópticos
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EDFA SOA

13. Amplificadores ópticos
➢ EDFA (Amplificador óptico de fibra dopada com érbio)
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14. Amplificadores ópticos
➢ SOA (Amplificadores ópticos semicondutores)
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15. Amplificadores ópticos
Os Amplificadores Ópticos são largamente usados em Sistemas de Comunicações Ópticas,
exercendo funções de Amplificador de Potência (conhecido como Booster ), usado logo após o
Multiplexador, Amplificador de Linha, colocado no meio de um enlace e, também como Pré-
Amplificador, logo antes do Demultiplexador.
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16. Amplificadores ópticos
Unidirecional
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Bidirecional

17. Amplificadores ópticos
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18. Equipamentos
O DWDM é baseado no uso de componentes chamados Optical Multiplexer (OM) e Optical
Demultiplexer (OD). A função do OM é combinar os diferentes comprimentos de onda em um único
caminho e a do OD é a de separá-los.
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19. Equipamentos
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Conversor
RepetidorRepetidor
Cross-Connect

20. Por que 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 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
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21. Evolução do DWDM
Uma infraestrutura DWDM é projetada para prover uma solução de rede significativa para
provedores e serviços que buscam atender as demandas de capacidade sempre crescentes de seus
clientes. Para que uma infraestrutura DWDM possa entregar a expansão necessária de capacidade,
colocando uma estrutura baseada nesta tecnologia, é ponto de partida para atender tais requisitos.
Fazendo um incremento ao crescimento baseado em DWDM, é possível que os provedores de
serviços reduzam significativamente seus custos iniciais, estendendo a infraestrutura de rede que os
servirá posteriormente.
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22. As principais características do DWDM
As principais características do DWDM são:
➢ Alcance do sistema sem regeneração óptica de 3000 Km.
➢ Sistema de Gerenciamento: a maioria dos sistemas comerciais dispõem de equipamentos para a
monitoração da qualidade do sinal óptico.
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23. As principais filosofias de proteção do DWDM
As principais filosofias de proteção do DWDM são:
➢ Para tráfego SDH: mantém os esquemas de proteção (camadas de enlace e física) já existentes.
➢ Para tráfego não-SDH: a melhor implementação é agir diretamente na camada óptica. Neste caso, os
sinais de saída dos terminais ópticos são multiplexados e então enviados simultaneamente através
dos canais de operação e proteção. Assim, em caso de falha de uma das rotas, o operador pode
comutar o tráfego para a outra rota.
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24. Fibras Ópticas nos Sistemas DWDM
Deve-se levar em conta alguns fatores que influenciam fortemente no desempenho do modelo
adotado. São eles:
➢ Atenuação: impacta na distância máxima de TX.
○ Absorção Intrínseca,
○ Absorção Extrínseca,
➢ Espalhamento Linear:
○ Rayleigh e Mie
➢ Espalhamento não-Linear:
○ Ramane
○ Brillouin
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25. Fibras Ópticas nos Sistemas DWDM
Dispersão: está associada ao fato de que os modos de propagação são transmitidos através da FO c/
velocidades diferentes.
➢ Dispersão Modal ou Intramodal (Cromática),
➢ Dispersão Material e
➢ Dispersão de Guia de Onda,
➢ Largura de Banda,
➢ PMD – Polarization Mode Dispersion,
➢ PDL,
➢ PHB e
➢ FWM – Four Wave Mixing.
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26. Tendências Futuras DWDM
❏ Configuração ponto a ponto
❏ Configuração em Anel
❏ Sistema DWDM típico
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27. Configuração ponto a ponto
Topologias ponto-a-ponto podem ser implementadas com ou sem filtros add and drop (OADM). Esta
topologia se caracteriza pela alta velocidade, entre 10 e 40 Gbps, e pela alta integridade do sinal. A
distância entre transmissores e receptores pode ser de centenas de quilômetros.
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28. Configuração em Anel
Topologias em anel são as mais comuns em redes metropolitanas. A taxa de transmissão está entre
622 Mbps e 10 Gbps por canal. No hub o anel é iniciado, terminado e gerenciado, e nele é feita a conexão
com outras redes. Nos OADM, um ou mais comprimentos de onda são inseridos ou retirados, e o restante
dos comprimentos de onda são transparentes. A desvantagem é que o sinal está sujeito a perdas e
amplificadores podem ser necessários.
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29. Sistema DWDM típico
Com o desenvolvimento das redes ópticas, topologias mistas se firmarão como sendo o tipo mais
difundido de arquitetura de rede. Isso será possível devido à mobilidade que os OADM trazem à rede em
conjunto com os switches.
Topologias diferentes poderão ser interconectadas facilmente. Tudo isso, no entanto implicará num
alto grau de inteligência da rede no que se diz respeito ao gerenciamento e aproveitamento da banda
disponível. Visto isso, um protocolo baseado em MPLS (MultiProtocol Label Switching) está sendo
desenvolvido para dar suporte a rotas em redes puramente ópticas. Um comprimento de onda ainda não
determinado deverá ser reservado para carregar mensagens de gerenciamento através dos elementos de
uma rede mista.
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30. CONCLUSÃO
As tecnologias para fibras ópticas estão cada vez mais desenvolvidas e certamente as redes terão
backbones ópticos. Devido à capacidade do DWDM de transportar diversas tecnologias e possibilitar o
maior transporte de tráfego sobre a fibra, o DWDM torna-se uma peça importante na integração das
redes.
As principais vantagens do DWDM são:
➢ Rapidez de instalação;
➢ Escalabilidade e flexibilidade na hora da expansão;
➢ Otimização do uso da fibra. Sua principal desvantagem é o alto custo dos equipamentos.
A característica de escalabilidade do DWDM é de grande importância devido à rápida evolução da
Internet. No projeto de uma rede DWDM deve-se levar em consideração o tipo de fibra usado, a forma de
gerenciamento e a melhor topologia a ser empregada. Visto todos esses benefícios, podemos dizer que a
implementação de uma rede baseada em DWDM é um bom negócio que certamente tem lugar assegurado
no futuro fornecendo a banda necessária para o tráfego de grandes quantidades de dados.
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31. Fontes
http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialdwdm/pagina_3.asp
http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialdwdm/pagina_6.asp
https://portuguese.alibaba.com/product-detail/1550nm-soa-semiconductor-optical-amplifiers-with-pm-
fiber-60723755009.html?spm=a2700.md_pt_PT.maylikeexp.3.13686f9b13VMmV
https://ingenieriaelectronica.org/amplificadores-opticos-soa-edfas-y-raman/
https://www.youtube.com/watch?v=_gYbtNInyDw
http://www.rederio.br/downloads/pdf/nt00102.pdf
http://www.lsi.usp.br/~rav/rav-fev-2004/apres-alunos/08-DWDM.pdf
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