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Redes e Sistemas de Telecomunicações

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onda. Os componentes de uma rede óptica são definidos de acordo como
os comprimentos de onda são transmitidos, depurados, ou implementados
na rede. Vendo a rede do ponto de vista de camadas, ela requer a adição
de uma camada óptica. Para ajudar a definir a funcionalidade, as redes
são divididas em diferentes camadas físicas ou virtuais. A primeira cama-
da, a de serviços, é onde os serviços, tais como tráfego de dados, entram
na rede. A próxima camada, SDH ou SONET, provê restauração, monito-
ração de performance e provisionamento que é transparente à primeira
camada. Emergindo com a rede óptica, está a terceira camada, que é a
óptica.
Diretivas da Rede Óptica
Muitos fatores estão norteando a necessidade das redes ópticas. A seguir,
algumas das muitas razões de se migrar para a camada óptica:
Capacidade da fibra
A necessidade constante em maiores capacidades enseja em, ou aumen-
tar o número de fibras, ou alocar mais sinais nas fibras existentes. Nesse
caso prevaleceu a segunda opção com o advento do WDM. Pela possibili-
dade de transmitir cada sinal em freqüência diferente, condições são ofe-
recidas aos provedores de se enviar muito mais sinais pela mesma fibra.
Capacidade de restauração
Como os planejadores de redes estão investindo maciçamente no au-
mento da capacidade da fibra, o rompimento da mesma pode causar
sérios transtornos. Nas atuais arquiteturas elétricas, cada elemento
promove sua própria restauração. Para um sistema WDM com muitos
canais em uma única fibra, o rompimento da mesma iniciaria inúmeras
falhas, fazendo com que inúmeros sistemas independentes falhassem.
Fazendo a restauração na camada óptica, ao invés de fazer na camada
elétrica, as redes podem executar comutações de proteção muito mais
rapidamente e de forma bem mais econômica.
Em adição, a camada óptica pode promover a restauração em redes que
normalmente não possuíam um esquema de proteção.
Redução de custos
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Em sistemas que usam somente WDM, cada site que demultiplexa sinais
necessitará de elemento de rede elétrico para cada canal, mesmo se ne-
nhum tráfego esteja sendo baixado no local. Pela implementação de rede
óptica, somente os comprimentos de onda, que adicionam ou baixam trá-
fego no site, necessitarão de seus correspondentes elétricos. Os outros
canais podem passar diretamente na forma óptica, o que provê economia
em equipamento e gerenciamento de rede. Adicionalmente, efetuar aloca-
ção de espaço e roteamento de comprimentos de onda de tráfego evita o
alto custo de cross-connect eletrônico, obtendo-se um gerenciamento sim-
plificado.
Serviços de Comprimento de Onda
Um dos aspectos com grande potencial de se gerar receita em redes ópti-
cas é a habilidade de tornar possível a venda de mais banda pela mesma
fibra. Maximizando a disponibilidade de capacidade na fibra, os provedores
podem melhorar seus resultados pela venda de comprimentos de onda,
indiferente da taxa de dados requerida. Para os clientes, esse serviço é
como se dedicasse uma fibra para os mesmos.
Tecnologia
Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM)
Considerando que as tecnologias laser e de filtros ópticos melhoraram
substancialmente, a possibilidade de se combinar mais de dois sinais de
comprimento de onda na mesma fibra se tornou uma realidade. O DWDM
combina múltiplos sinais na mesma fibra, com um range de até 40 ou 80
canais. Pela implementação de sistemas DWDM e amplificadores ópticos,
as redes podem oferecer uma boa variedade de taxas de bits e uma gran-
de quantidade de canais em uma simples fibra. Os comprimentos de onda
são todos de um range tal que os amplificadores ópticos operem de forma
ótima, que tipicamente varia de 1,530 nm até 1,565 nm. Dois tipos básicos
de DWDM são implementados nos dias de hoje: DWDM unidirecional e
DWDM bidirecional.
Em um sistema unidirecional, os comprimentos de onda viajam na mesma
direção pela fibra, e em sistema bidirecional os sinais são divididos em
bandas separadas que viajam em direções opostas.
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Amplificadores Ópticos
A performance dos amplificadores ópticos vem melhorando significativa-
mente fazendo com que se tenha baixo ruído e um bom ganho, o que é
essencial para sistemas DWDM. A potência total dos amplificadores tam-
bém aumentou consideravelmente, ficando superior aos primeiros amplifi-
cadores.
Lasers de Banda Estreita (Narrowband Lasers)
Sem uma fonte de luz que não fosse estreita e estável, nenhum dos outros
componentes ópticos teria qualquer valor em uma rede óptica. Os lasers
avançados com larguras de banda bem estreitas providenciam uma fonte
de comprimento de onda também bem estreita que representa um canal
individual em redes ópticas. Tipicamente, aplicações de transporte de
grande capacidade usam lasers modulados externamente, enquanto que
aplicações menores usam tecnologias de laser integrado. Essas fontes de
laser emitem sinais de altíssima coerência que possuem largura de banda
extremamente estreita. Dependendo do sistema usado, o laser pode fazer
parte do sistema DWDM, ou do sistema SDH ou SONET. Quando o laser
faz parte do DWDM, em um módulo chamado de transponder, é conside-
rado um sistema aberto pois qualquer transmissor de baixo custo no ele-
mento de rede SDH ou SONT pode ser usado como input.
Rede de Bragg
 Comercialmente disponível, a rede de Bragg forma um dos mais impor-
tantes componentes que possibilitaram a implementação do WDM e das
redes ópticas. A rede de Bragg consiste em uma pequena seção modifica-
da para criar mudanças periódicas no índice de refração. Dependendo do
espaço entre as mudanças, certa freqüência de luz é refletida de volta,
enquanto outras freqüências passam através. As propriedades específicas
do comprimento de onda tornam a rede de Bragg muito útil na implemen-
tação de multiplexadores ópticos add/drop. A rede de Bragg também foi
desenvolvida para ajudar na compensação da dispersão, bem como na
filtragem do sinal.
Substratos de filme fino (Thin Film)
Outra essencial tecnologia para as redes ópticas é o substrato de filme fino
que faz com que passe pela fibra somente um comprimento de onda espe-
cífico e reflita todos os outros. Daí surgiram muitos dispositivos ópticos
(multiplexadores, demultiplexadores e dispositivos add/drop).
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Componentes
Indiferentemente das tecnologias dos componentes que são implementa-
das, a rede óptica tem que cumprir funções específicas a fim de encontrar
a máxima eficiência.
Multiplexador Add/Drop de Comprimento de Onda
O primeiro elemento a ser integrado na rede óptica é o multiplexador ópti-
co. Esse elemento combina múltiplos comprimentos de onda em uma úni-
ca fibra, o que permite que os sinais sejam roteados ao longo da mesma
fibra. A aplicação inicial para o multiplexador foi a de aumentar a capaci-
dade das fibras existentes, mas servindo também como ponto de entrada
na camada óptica em muitos outros aspectos, incluindo aí multiplexador
add/drop e cross-connect óptico.
Comutador de comprimento de onda (Wavelength Switch)
A habilidade de comutar comprimentos de ondas individuais é crucial na
maximização da capacidade e da eficiência das redes ópticas. O comuta-
dor fornece a funcionalidade similar ao comutador elétrico pelo roteamento
de um comprimento de onda de input para uma grande variedade de por-
tas de saídas físicas.
Conversores de comprimento de onda (Wavelength Converter)
O elemento final nas redes ópticas é o conversor, que converte o compri-
mento de onda de um sinal de chegada para um comprimento de onda de
saída diferente, inteiramente no domínio óptico. Isso possibilita que o trá-
fego da rede seja depurado a fim de otimizar para um certo padrão de trá-
fego ou para uma certa arquitetura de rede.
Mercados para as Redes Ópticas
A evolução da camada óptica nas redes de telecomunicações ocorrerá em
estágios