Transcript Tecnologia DWDM Redes de alta velocidade

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

Tecnologias que Viabilizaram Sistemas DWDM
 Fibras Ópticas
 Lasers
 Amplificadores Ópticos
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.
Evolução da Transmissão Óptica
Site 1
TX
Exemplo: SDH STM-16 (L.16-2)
-2 dBm
RX
-28 dBm
2,5 Gb/s sobre 1 fibra de ~ 90 km
AO
12 dBm
-28 dBm
Enlace com 1 Amplificador Óptico (AO) Booster
Enlace Ponto a Ponto
2,5 Gb/s sobre 1 fibra of ~ 160 km
Evolução para WDM
Site 2
Evolução da Transmissão Óptica
Site 1
TX
RX
AO
12 dBm
-38 dBm
AO
Enlace com 1 AO Booster + 1 AO Pré
Enlace Ponto a Ponto
2,5 Gb/s sobre 1 fibra de ~ 200 km
AO
AO
AO
Enlace com 1 AO Booster + 1 AO Pré + até 4 AOs de Linha
Enlace Ponto a Ponto
2,5 Gb/s sobre 1 fibra de ~ 500- 600 km
Site 2
Evolução da Transmissão Óptica: DWDM
Site 1
TX
RX
1

AO
AO
AO
DEMUX
3
MUX


transponder
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)
Site 2
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
Time Division Multiplexing (SDH)
• Transmissão de bytes entrelaçados em um único comprimento de onda
• 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
Wavelength Division Multiplexing (WDM)
• Uma forma de multiplexação por divisão de freqüência (FDM)
• Usa múltiplos comprimentos de onda sobre uma única fibra óptica
Independência
de taxas de bit
e formatos
• 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
DWDM = Dense WDM e CWDM = Coarse WDM
Comparação: Solução TDM para 600 km
SDH
3R
3R
3R
3R
3R
3R
3R
SDH
SDH
3R
3R
3R
3R
3R
3R
3R
SDH
SDH
3R
3R
3R
3R
3R
3R
3R
SDH
SDH
3R
3R
3R
3R
3R
3R
3R
SDH
SDH
3R
3R
3R
3R
3R
3R
3R
SDH
SDH
3R
3R
3R
3R
3R
3R
3R
SDH
32 Clientes => 64 Fibras + 224 Regeneradores SDH (3R)
Comparação: Solução WDM Para 600 Km
SDH
SDH
SDH
SDH
SDH
SDH
MO
/
AO
AO
AO
AO
AO
/
DO
SDH
SDH
SDH
SDH
SDH
SDH
32 Clientes => 2 Fibras + Amplificadores Ópticos
Tópicos

Princípios de Transmissão WDM
 DWDM
 Evolução de Sistemas Monocanal para Sistemas
DWDM Amplificados

Tecnologias que Viabilizaram Sistemas DWDM
 Fibras Ópticas
 Lasers
 Amplificadores Ópticos
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
0.6
20
Standard Single-Mode Fiber
Atenuação
(todas as fibras)
0.5
10
EDFA
NZDF
0
0.3
0.2
DispersionShifted Fiber
-10
Zero-OH Fiber
Elimina o pico de água em
1385 nm
-20
0.1
1100
1200
1300
1400
Lambda (nm)
1500
1600
1700
Dispersão (ps/nm×km)
Atenuação (dB/km)
0.4
Emissores Ópticos: Lasers
Laser: 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 log N
2
Atenuação (dB/km)
AOs: Janela de Atuação
0.6
0.5
0.4
Banda EDFA
(C e L)
0.3
Limite teórico
0.2
0.1
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
Lambda (nm)
Transmissão em 1550 nm:
Região de perda mínima na fibra e
de atuação de EDFAs
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
Segundo estágio
(alta potência)
Primeiro estágio
(baixa figura de ruído)
Sinal de
Entrada
Fibra dopada
com Er3+
Isolador
Óptico
Fibra dopada
com Er3+
Isolador
Óptico
Isolador
Óptico
Bombeio
Sinal de
Saída
Bombeio
Amplificadores Ópticos: ASE