Diagrama de ondas WDMOs primeiros sistemas de transmissão de fibra óptica inseriam informações em filamentos de vidro através de simples pulsos de luz. Uma luz acendia e apagava para representar os uns e zeros digitais. A luz real podia ser de praticamente qualquer comprimento de onda, de uns 670 nanômetros até 1550 nanômetros. A Multiplexação por divisão de comprimento de onda ou WDM (Wavelength Division Multiplexing), é uma técnica de transmissão de fibra óptica que utiliza vários comprimentos de onda de luz para enviar dados pelo mesmo meio.

Durante os anos 80, os modens de comunicações de dados de fibra óptica usavam LEDs de baixo custo para emitir pulsos quase infravermelhos na fibra de baixo custo. À medida que a necessidade de informações aumentava, também aumentava a necessidade de largura de banda. Os primeiros sistemas SONET utilizavam lasers de 1310 nanômetros para entregar fluxos de dados de 155 Mb/s em distâncias muito longas.

Mas essa capacidade acabou rapidamente. Com o tempo, os avanços nos componentes optoeletrônicos permitiram o design de sistemas que transmitiam simultaneamente vários comprimentos de onda de luz em uma única fibra, aumentando a capacidade da fibra significativamente. Assim nasceu o WDM. É possível multiplexar em uma única fibra vários fluxos de dados de alta taxa de bits de 10 Gb/s, 40 Gb/s, 100 Gb/s, 200 Gb/s e mais recentemente, 400 Gb/s e 800 Gb/s, cada um carregando taxas de transferência distintas.

Diagrama do fluxo de dados em um acoplador óptico

Hoje em dia existem dois tipos de WDM:

  • WDM esparço (CWDM):  CWDM pode ser definido como sistemas WDM com menos de oito comprimentos de onda ativos por fibra. O CWDM é usado para comunicações de curto alcance, por isso emprega frequências de amplo alcance com comprimentos de onda muito distantes. O espaçamento de canal padronizado permite a variação de comprimento de onda conforme os lasers se aquecem e esfriam durante a operação. O CWDM é uma opção compacta e econômica quando a eficiência espectral não é um requisito importante.

Com o DWDM, os fornecedores encontraram várias técnicas para agrupar 40, 88 ou 96 comprimentos de onda de espaçamento fixo no espectro da banda C de uma fibra. Os sistemas de linha DWDM tradicionais usam Wavelength Selective Switches (WSS) desenhados com filtros fixos de 50 GHz ou 100 GHz. Esses sistemas de linha de grade fixa podem acomodar canais de gerações anteriores de transponders coerentes cujos comprimentos de onda requerem menos de 50 GHz ou 100 GHz de espectro (dependendo do filtro usado). Hoje em dia, as redes com aplicações de alta largura de banda e crescimento continuado da largura de banda que estão enfrentando rapidamente o esgotamento da capacidade recorrem às soluções de banda C+L, que também aproveitam o espectro da banda L de uma fibra para potencialmente dobrar a capacidade da fibra.

Diagrama de um espectro eletromagnético

À medida que as redes ópticas evoluem para atender às demandas de largura de banda cada vez maiores, também evolui a dependência da tecnologia coerente programável de próxima geração para maximizar a capacidade da fibra e reduzir o custo por bit de transporte. Para tirar o máximo proveito desses benefícios, é necessário um sistema de linha de grade flexível que possa acomodar esses canais de bauds mais altos, como um comprimento de onda de 800G, que requer mais de 100 GHz de espectro.

Na verdade, os modems coerentes de próxima geração são tão inteligentes e programáveis que o modem considera uma variedade maior de opções de constelação e bauds, permitindo um ajuste extremamente granular. Hoje, planos de canais flexíveis são possíveis e aceitam desde 64 canais de 75 GHz ou entre 40-45 canais para taxas de linha mais altas de 800G, aproveitando uma arquitetura de grade flexível (ou sem grade) que suporta canais com um tamanho mínimo de 37,5 GHz, com incrementos ajustáveis de 6,25 GHz, para acomodar qualquer canal disponível hoje ou no futuro.

Diagrama de rede de grade flexível mostrando espaçamento de canal

Quando se utilizam Amplificadores de fibra dopada de erbium (EDFAs) e amplificação Raman (duas tecnologias que aprimoram o desempenho das comunicações de alta velocidade) o alcance desses sistemas DWDM pode ser estendido por milhares de quilômetros. Para que um sistema com uma enorme densidade de canais tenha uma operação robusta, serão necessários filtros de alta precisão para separar um comprimento de onda específico sem interferir com os comprimentos de onda vizinhos. Os sistemas DWDM também devem usar lasers de precisão que operam a uma temperatura constante para manter os canais no alvo.

Um dos melhores recursos de implantação de DWDM em um sistema de linha fotônica de grade flexível é a independência de sinais (a capacidade de suportar várias gerações de transponders independentemente do formato, taxa de bits, taxa de símbolo, etc.). Por isso, muitas redes desenhadas para 10 e 40 Gb/s agora transportam canais de 200 Gb/s, e muitas que foram implantadas com capacidade de grade flexível agora transportam sinais de 400 Gb/s e até 800 Gb/s!

A Ciena oferece uma gama completa de soluções de DWDM para atender aos requisitos dos clientes, da borda ao núcleo, em uma variedade flexível de plataformas. A Familia 6500, a Familia Waveserver e o portfólio de plataformas 51xx e 81xx de Roteamento e Comutação aprovetiam a tecnologia coerente WaveLogic programável em módulos de hardware integrados, bem como óptica coerente plugável.

Por exemplo, a famosa 6500 Packet-Optical Platform da Ciena aproveita a mais recente inovação em tecnologia para oferecer novos níveis de escala, flexibilidade e programabilidade em três camadas abrangentes de rede para entrega de serviços personalizáveis a qualquer distância. Desenhada para escalar a rede com eficiência do acesso ao núcleo do backbone, o 6500 fornece infraestrutura programável com tecnologia líder que permite o controle por software, automação e inteligência necessários para uma rede mais adaptativa. Oferece uma gama completa de soluções CWDM e DWDM através de um sistema fotônico instrumentado totalmente ágil, incluindo suporte para ROADMs CDC de grade flexível, com soluções DWDM que variam de 10 Gb/s até 800 Gb/s.

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