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Tecnologia DWDM

Tecnologia DWDM. Redes de alta velocidade. Princípios de Transmissão DWDM DWDM Evolução de Sistemas Mono canal para sistemas DWDM Amplificados Tecnologias que Viabilizaram Sistemas DWDM Fibras Ópticas Lasers Amplificadores Ópticos. T ó picos. Princípios de Transmissão WDM DWDM

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Presentation Transcript

  1. Tecnologia DWDM Redes de alta velocidade

  2. 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

  3. Princípios de Transmissão WDM DWDM Evolução de Sistemas Monocanal para Sistemas DWDM Amplificados Tecnologias que Viabilizaram Sistemas DWDM Fibras Ópticas Lasers Amplificadores Ópticos Tópicos

  4. 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.

  5. 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

  6. 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.

  7. -2 dBm -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 da Transmissão Óptica Site 2 TX RX Site 1 Exemplo: SDH STM-16 (L.16-2) Evolução para WDM

  8. AO AO AO AO AO 12 dBm -38 dBm Enlace com 1 AO Booster + 1 AO Pré Enlace Ponto a Ponto 2,5 Gb/s sobre 1 fibra de ~ 200 km 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 Evolução da Transmissão Óptica Site 1 TX RX Site 2

  9. Evolução da Transmissão Óptica: DWDM Site 1 TX RX Site 2 1  AO AO AO 3 DEMUX 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)

  10. Resultado De 2.5 Gbps por fibra, 90 km ... … Para 0,8 Tbps por fibra, 500 km

  11. Aumento de Capacidade de Transmissão em Sistemas Ópticos • Duas alternativas: • TDM: Time Division Multiplexing • WDM: Wavelength Division Multiplexing

  12. 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

  13. 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

  14. 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 Comparação: Solução TDM para 600 km SDH SDH SDH SDH SDH SDH SDH SDH SDH SDH SDH SDH 32 Clientes => 64 Fibras + 224 Regeneradores SDH (3R)

  15. Comparação: Solução WDM Para 600 Km SDH MO / AO AO / DO SDH SDH SDH SDH SDH AO AO AO SDH SDH SDH SDH SDH SDH 32 Clientes => 2 Fibras + Amplificadores Ópticos

  16. Princípios de Transmissão WDM DWDM Evolução de Sistemas Monocanal para Sistemas DWDM Amplificados Tecnologias que Viabilizaram Sistemas DWDM Fibras Ópticas Lasers Amplificadores Ópticos Tópicos

  17. 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

  18. 0.6 20 10 0 -10 -20 Standard Single-Mode Fiber Atenuação (todas as fibras) 0.5 NZDF EDFA 0.4 0.3 Dispersion- Shifted Fiber Atenuação (dB/km) Zero-OH Fiber Elimina o pico de água em 1385 nm Dispersão (ps/nm×km) 0.2 0.1 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 Lambda (nm) Tipos de Fibra Monomodo

  19. 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

  20. 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

  21. AOs: Janela de Atuação 0.6 0.5 0.4 Banda EDFA (C e L) Atenuação (dB/km) 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

  22. 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

  23. Amplificadores Ópticos: Arquitetura Multi-Estágios Segundo estágio (alta potência) Primeiro estágio (baixa figura de ruído) Fibra dopada com Er3+ Fibra dopada com Er3+ Sinal de Saída Sinal de Entrada Isolador Óptico Isolador Óptico Isolador Óptico Bombeio Bombeio

  24. Amplificadores Ópticos: ASE

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