Uma visão geral da tecnologia DWDM e dos componentes do sistema DWDM

Uma visão geral da tecnologia DWDM e dos componentes do sistema DWDM

Telecomunicações faz amplo uso de técnicas ópticas nas quais a onda portadora pertence ao domínio óptico clássico. A modulação de onda permite a transmissão de sinais analógicos ou digitais de até alguns gigahertz (GHz) ou gigabits por segundo (Gbps) em uma portadora de freqüência muito alta, tipicamente de 186 a 196 THz. Na verdade, a taxa de bits pode ser aumentada ainda mais, usando várias ondas transportadoras que estão se propagando sem interação significativa em uma única fibra. É óbvio que cada frequência corresponde a um comprimento de onda diferente. A DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) é reservada para espaçamento de frequência muito próximo. Este blog aborda uma introdução à tecnologia DWDM e aos componentes do sistema DWDM. A operação de cada componente é discutida individualmente e toda a estrutura de um sistema DWDM fundamental é mostrada no final deste blog.

Introdução à tecnologia DWDM

A tecnologia DWDM é uma extensão da rede óptica. Os dispositivos DWDM (multiplexador, ou Mux, abreviado) combinam a saída de vários transmissores ópticos para transmissão através de uma única fibra óptica. Na extremidade receptora, outro dispositivo DWDM (desmultiplexador, ou DeMux, abreviado) separa os sinais ópticos combinados e passa cada canal para um receptor óptico. Apenas uma fibra óptica é usada entre dispositivos DWDM (por direção de transmissão). Em vez de exigir uma fibra óptica por par de transmissor e receptor, o DWDM permite que vários canais ópticos ocupem um único cabo de fibra ótica. Como mostrado abaixo, ao adotar a tecnologia AAWG Gaussian de alta qualidade, o FOCC DWDM Mux / Demux oferece baixa perda de inserção (3,5dB típica) e alta confiabilidade. Com a estrutura atualizada, esses multiplexadores e demultiplexadores DWDM podem oferecer uma instalação mais fácil.

Uma vantagem importante para o DWDM é que ele é independente de protocolo e bitrate. As redes baseadas em DWDM podem transmitir dados em IP, ATM, SONET, SDH e Ethernet. Portanto, as redes baseadas em DWDM podem transportar diferentes tipos de tráfego em diferentes velocidades através de um canal óptico. Dados de transmissão de voz, email, vídeo e multimídia são apenas alguns exemplos de serviços que podem ser transmitidos simultaneamente em sistemas DWDM. Os sistemas DWDM possuem canais em comprimentos de onda espaçados com espaçamento de 0,4 nm.

O DWDM é um tipo de Multiplexação por Divisão de Frequência (FDM). Uma propriedade fundamental da luz afirma que ondas de luz individuais de diferentes comprimentos de onda podem coexistir independentemente dentro de um meio. Os lasers são capazes de criar pulsos de luz com um comprimento de onda muito preciso. Cada comprimento de onda individual de luz pode representar um canal diferente de informação. Combinando pulsos de luz de diferentes comprimentos de onda, muitos canais podem ser transmitidos através de uma única fibra simultaneamente. Os sistemas de fibra ótica utilizam sinais luminosos dentro da faixa de infravermelho (comprimento de onda de 1 a 400 nm) do espectro eletromagnético. Freqüências de luz na faixa óptica do espectro eletromagnético são geralmente identificadas por seu comprimento de onda, embora a freqüência (distância entre lambdas) forneça uma identificação mais específica.

Componentes do sistema DWDM

Um sistema DWDM geralmente consiste de cinco componentes: Transmissores / Receptores Ópticos, Filtros DWDM Mux / DeMux, Multiplexadores Óticos Add / Drop (OADMs), Amplificadores Ópticos, Transponders (Conversores de Comprimento de Onda).

Transmissores / Receptores Ópticos

Os transmissores são descritos como componentes DWDM, pois fornecem os sinais de origem que são então multiplexados. As características dos transmissores ópticos usados nos sistemas DWDM são altamente importantes para o projeto do sistema. Múltiplos transmissores ópticos são usados como fontes de luz em um sistema DWDM. Bits de dados elétricos de entrada (0 ou 1) acionam a modulação de um fluxo de luz (por exemplo, um flash de luz = 1, a ausência de luz = 0). Lasers criam pulsos de luz. Cada pulso de luz tem um comprimento de onda exato (lambda) expresso em nanômetros (nm). Em um sistema baseado em portadora óptica, um fluxo de informações digitais é enviado para um dispositivo de camada física, cuja saída é uma fonte de luz (um LED ou um laser) que faz a interface de um cabo de fibra ótica. Este dispositivo converte o sinal digital de entrada da forma elétrica (elétrons) para a forma óptica (fótons) (conversão elétrica para óptica, EO). Os elétricos e zeros acionam uma fonte de luz que pisca (por exemplo, luz = 1, pouca ou nenhuma luz = 0) no núcleo de uma fibra óptica. A conversão EO não afeta o tráfego. O formato do sinal digital subjacente é inalterado. Pulsos de luz propagam-se através da fibra óptica através de reflexão interna total. Na extremidade de recepção, outro sensor óptico (fotodiodo) detecta pulsos de luz e converte o sinal óptico de entrada de volta para a forma elétrica. Um par de fibras geralmente conecta quaisquer dois dispositivos (uma fibra de transmissão, uma fibra de recepção).

Os sistemas DWDM requerem comprimentos de onda de luz muito precisos para operar sem distorção interchannel ou crosstalk. Vários lasers individuais são normalmente usados para criar os canais individuais de um sistema DWDM. Cada laser opera em um comprimento de onda ligeiramente diferente. Os sistemas modernos operam com espaçamento de 200, 100 e 50 GHz. Novos sistemas suportam espaçamento de 25 GHz e o espaçamento de 12,5 GHz está sendo investigado. Geralmente, os transceptores DWDM (DWDM SFP, DWDM SFP +, DWDM XFP, etc.) operando a 100 e 50 GHz podem ser encontrados no mercado hoje em dia.

Filtros DWDM Mux / DeMux

Múltiplos comprimentos de onda (todos dentro da faixa de 1550 nm) criados por múltiplos transmissores e operando em diferentes fibras são combinados em uma fibra por meio de um filtro óptico (filtro Mux). O sinal de saída de um multiplexador óptico é referido como um sinal composto. Na extremidade receptora, um filtro de gota ótica (filtro DeMux) separa todos os comprimentos de onda individuais do sinal composto de fibras individuais. As fibras individuais passam os comprimentos de onda desmultiplexados para tantos receptores ópticos. Normalmente, os componentes Mux e DeMux (transmitir e receber) estão contidos em um único gabinete. Dispositivos ópticos Mux / DeMux podem ser passivos. Os sinais dos componentes são multiplexados e demultiplexados opticamente, não eletronicamente, portanto, nenhuma fonte de energia externa é necessária. A figura abaixo é uma operação DWDM bidirecional. N pulsos de luz de N diferentes comprimentos de onda carregados por N fibras diferentes são combinados por um DWDM Mux . Os sinais N são multiplexados em um par de fibra óptica. Um DWDM DeMux recebe o sinal composto e separa cada um dos N componentes e passa cada um deles para uma fibra. As setas de sinal transmitidas e recebidas representam equipamentos do lado do cliente. Isso requer o uso de um par de fibras ópticas; um para transmitir, um para receber.

Multiplexadores óticos de adição / eliminação

Multiplexadores óticos add / drop (ex. OADMs) têm uma função diferente de "Add / Drop", comparado com Mux / DeMuxfilters. Aqui está uma figura que mostra a operação de um OADM de 1 canal. Este OADM é projetado apenas para adicionar ou eliminar sinais ópticos com um comprimento de onda específico. Da esquerda para a direita, um sinal composto de entrada é dividido em dois componentes, drop e pass-through. O OADM descarta apenas o fluxo de sinal ótico vermelho. O fluxo de sinal eliminado é passado para o receptor de um dispositivo cliente. Os demais sinais óticos que passam pelo OADM são multiplexados com um novo fluxo de sinal de adição. O OADM adiciona um novo fluxo de sinal ótico vermelho, que opera no mesmo comprimento de onda que o sinal descartado. O novo fluxo de sinal óptico é combinado com os sinais de passagem para formar um novo sinal composto.

OADM projetado para operar em comprimentos de onda DWDM é chamado DWDM OADM , enquanto operando em comprimentos de onda CWDM são chamados CWDM OADM . Ambos podem ser encontrados no mercado agora.

Amplificadores Óticos

Os amplificadores ópticos aumentam a amplitude ou adicionam ganho aos sinais ópticos que passam por uma fibra, estimulando diretamente os fótons do sinal com energia extra. Eles são dispositivos "em fibra". Amplificadores ópticos amplificam sinais ópticos em uma ampla faixa de comprimentos de onda. Isso é muito importante para o aplicativo do sistema DWDM. Os amplificadores de fibra dopada com érbio (EDFAs) são os tipos de amplificadores ópticos em fibra mais comumente usados. Os EDFAs usados nos sistemas DWDM às vezes são chamados DWDM EDFA, comparados com aqueles usados nos sistemas CATV ou SDH. Para estender a distância de transmissão do seu sistema DWDM, você pode obter todos os tipos de Amplificadores Ópticos no Fiberstore, incluindo DWDM EDFA, CATV EDFA, SDH EDFA, EYDFA e Amplificador Raman, etc. (Aqui está uma figura que mostra a operação de um DWDM EDFA.)

Transponders (conversores de comprimento de onda)

Transponders convertem sinais ópticos de um comprimento de onda de entrada para outro comprimento de onda de saída adequado para aplicações DWDM. Os transponders são conversores ópticos-elétricos-ópticos (OEO). Um transponder executa uma operação OEO para converter comprimentos de onda de luz, assim algumas pessoas chamam-lhes "OEO" para breve. Dentro do sistema DWDM, um transponder converte o sinal ótico do cliente de volta para um sinal elétrico (OE) e, em seguida, executa as funções 2R (Reamplify, Reshape) ou 3R (Reamplify, Reshape e Retime). A figura abaixo mostra a operação do transponder bidirecional. Um transponder está localizado entre um dispositivo cliente e um sistema DWDM. Da esquerda para a direita, o transponder recebe um fluxo de bit ótico operando em um comprimento de onda particular (1310 nm). O transponder converte o comprimento de onda operacional do fluxo de bits de entrada em um comprimento de onda compatível com ITU. Ele transmite sua saída para um sistema DWDM. No lado da recepção (da direita para a esquerda), o processo é invertido. O transponder recebe um fluxo de bits compatível com ITU e converte os sinais de volta para o comprimento de onda usado pelo dispositivo cliente.

Os transponders são geralmente usados em sistemas WDM (2,5 a 40 Gbps), incluindo não apenas sistemas DWDM, mas também sistemas CWDM. A Fiberstore fornece vários transponders WDM (conversores OEO) com diferentes portas de módulo (SFP para SFP, SFP + para SFP +, XFP para XFP, etc.).

Como os componentes do sistema DWDM trabalham em conjunto com a tecnologia DWDM

Como o sistema DWDM é composto desses cinco componentes, como eles funcionam juntos? As etapas a seguir fornecem a resposta (você também pode ver toda a estrutura de um sistema DWDM fundamental na figura abaixo):

Usando a tecnologia DWDM, os sistemas DWDM fornecem a largura de banda para grandes quantidades de dados. De fato, a capacidade dos sistemas DWDM está crescendo à medida que as tecnologias avançam, permitindo espaçamento mais próximo e, portanto, maior número de comprimentos de onda. Mas o DWDM também está indo além do transporte para se tornar a base da rede totalmente óptica com provisionamento de comprimento de onda e proteção baseada em malha. A mudança na camada fotônica permitirá essa evolução, assim como os protocolos de roteamento que permitem que os caminhos de luz percorram a rede da mesma maneira que os circuitos virtuais hoje em dia. Com o desenvolvimento de tecnologias, os sistemas DWDM podem precisar de componentes mais avançados para exercer maiores vantagens.