SISTEMA WDM OPTSYSTEM

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ANTONIA FABIOLA BRAGA AVELINO 
CICERO DE SOUSA OLIVEIRA 
DANIEL SOUSA OLIVEIRA 
MÔNICA VIRGIANE T. DE MORAIS SOARES 
 
 
Sistema WDM de 4 canais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tauá-CE 
2015 
Sumário 
1. Introdução .................................................................................................. 3 
2. Objetivo Geral ........................................................................................... 4 
3. Funcionalidade dos dispositivos no sistema WDM . Erro! Indicador não 
definido. 
3.1. Transmissor Óptico ............................................................................ 5 
3.2. Transponder ........................................................................................ 5 
3.3. Multiplexador/Demultiplexador Óptico .............................................. 5 
3.4. Fibra Óptica ......................................................................................... 6 
3.5. Amplificador Óptico ............................................................................ 6 
3.6. Receptor Óptico .................................................................................. 7 
4. Procedimentos e Resultados .................................................................... 8 
5. Conclusão ................................................................................................ 15 
6. Referências Bibliográficas ...................................................................... 16 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
 
Objetivando se tornar mais eficiente o uso de fibras ópticas, por volta de 
1990, foi desenvolvida a tecnologia WDM (Wavelength Division Multiplexing). 
WDM, é um sistema de rede óptica que utiliza a técnica de multiplexação 
por divisão de comprimento de onda (cores), que possibilita a transmissão de 
vários feixes de luz em frequências diferentes numa mesma fibra óptica, 
possibilitando um incremento na banda de transmissão superior a 100 vezes. 
O sistema funciona com um multiplexador que junta os vários 
comprimentos de onda dos transmissores ópticos e disponibiliza uma saída para 
ser transmitida por uma única fibra óptica. Na outra extremidade da fibra óptica que 
pode estar a dezenas de quilômetros de distância, utiliza-se um demultiplexador 
que separa os vários comprimentos de onda em saídas diferentes para serem 
conectadas nos receptores ópticos. 
Os sinais a serem transmitidos nos diferentes comprimentos de onda 
podem possuir formatos e taxas de bit diferentes, o que promove uma maior 
transparência aos sistemas de transporte. Cada sinal pode ser formado por fontes 
de dados (texto, voz, vídeo, etc.) diferentes e é transmitido dentro de seu próprio 
comprimento de onda. Assim, o WDM carrega os sinais de maneira independente 
uns dos outros, significando que cada canal possui sua própria banda dedicada. 
Os primeiros sistemas WDM usavam dois comprimentos de onda: 1310nm 
e 1550nm. Os avanços tecnológicos em amplificadores ópticos e lasers permitem 
agora a utilização de comprimentos de onda mais próximos, sendo possível ter 
sistemas com 16, 32 ou 40 comprimentos de onda na mesma fibra. Estes sistemas 
são conhecidos por sistemas DWDM (Dense Wavelength Division Multipiexing). 
Combinando as técnicas de TDM e DWDM é possível obter uma capacidade de 
cerca de 100Gbps por fibra óptica. A inovação tecnológica provinda do DWDM é 
uma tecnologia de acesso a alta velocidade e eliminação do loop local. Além disso 
a introdução do DWDM aumenta em magnitude a largura de banda possível numa 
fibra óptica. 
Um sistema básico DWDM é composto por transmissor e receptor óptico, 
transponders, multiplexador, amplificador, demultiplexador. 
 
2. OBJETIVO GERAL 
 
Simular em um sistema DWDM no software OptSystem, utilizando uma 
frequência 192.1 – 192.4 THz, com um comprimento do link óptico de 200km, um 
filtro passa baixa Gaussiano, um laser CW, Fotodiodo PIN, com a finalidade de 
transmitir e receber uma sequência de bit 10011100. 
. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. FUNCIONALIDADE DOS DISPOSITIVOS NO SISTEMA WDM 
 
 
3.1. Transmissor Óptico 
 
O Transmissor Óptico é formado por um dispositivo emissor de luz e 
circuito eletrônico. O dispositivo emissor de luz realiza a conversão eletro-óptica 
dos sinais, sendo em geral um diodo laser (DL) ou um diodo Eletroluminescente 
(LED). O driver é um circuito eletrônico responsável pelo controle da polarização 
elétrica e da potência luminosa transmitida pelo dispositivo emissor. 
Os Transmissores Ópticos têm como função converter dados elétricos em 
bits ópticos necessários para transmissão. 
 
 
3.2. Transponder 
 
De acordo com a definição da ITU-T (União Internacional de 
Telecomunicações), um transponder é um dispositivo que combina um transmissor 
e um receptor (transceptor), com ou sem recuperação de pulso e ajuste de 
temporização, que converte um sinal óptico em outro sinal óptico por uma 
transformação em sinal elétrico. Numa definição um pouco mais detalhada, um 
transponder óptico é composto por dois transceptores, um que transmite e recebe 
os sinais ópticos num comprimento de onda padrão e outro que transmite e recebe 
os sinais em outro comprimento predeterminado. A conexão entre os transceptores 
é elétrica. 
O transponder é capaz de monitorar a perda do sinal de entrada, a 
potência do sinal de saída fora da faixa, temperatura do laser fora da faixa e 
corrente do laser degradada. 
Os tipos de transponders são: Terminal, Regenerador, MuxPonder e 
Combiner 10 GBE. 
 
 
3.3. Multiplexador/Demultiplexador Óptico 
 
 
Combina / Separa os sinais ópticos. 
Os sistemas DWDM necessitam de equipamentos capazes de combinar 
sinais que provêm de várias fontes emissoras, para que sejam transmitidos por 
uma única fibra. Assim, os multiplexadores convergem sinais de diversos 
comprimentos de onda em um único feixe. Nos receptores, temos equipamentos 
demultiplexadores, que possuem a função de separar o feixe recebido em suas 
várias componentes de comprimento de onda. A estrutura dos multiplexadores e 
demultiplexadores é basicamente a mesma, mas em um enlace DWDM, são 
colocados em direções opostas. Nestes dispositivos, é necessário minimizar a 
interferência entre canais e maximizar a separação entre eles. 
Principais características de OMUX/ODMUX: 
 A perda de inserção entre a entrada e saída deve ser baixa (entre 1,5 e 6,5 
db); 
 Os filtros devem possuir um corte brusco para evitar diafonia de canais 
adjacentes 
 
 
3.4. Fibra Óptica 
 
Fibra Óptica é o meio onde a potência luminosa, injetada pelo emissor de 
luz, é guiada e transmitida até o fotodetector. É formada por um núcleo de material 
dielétrico (vidro) e por uma casca de material dielétrico (vidro ou plástico). Esta 
estrutura é encapsulada por plásticos de proteção mecânica e ambiental. É a mídia 
de transmissão que transporta os pulsos ópticos; 
 
 
3.5. Amplificador Óptico 
 
Em sistemas de transmissão de dados por fibras ópticas a longas 
distâncias, o sinal transmitido precisa ser amplificado após percorrer uma certa 
extensão da fibra. Pode-se utilizar um repetidor elétrico como amplificador. O 
repetidor irá converter o sinal óptico em sinal elétrico através de um fotodiodo e irá 
amplificá-lo, reconvertendo-o em sinal óptico. No caso de sistemas DWDM, que se 
trata de um sistema multi-canal, temos que cada canal requer, separadamente, 
uma conversão óptica-elétrica, seguida da amplificação e reconversão elétrica-
óptica. 
Os amplificadores ópticos são dispositivos que têm a finalidade de 
amplificar um sinal fraco e distorcido, objetivando a regeneração desse sinal. 
Os Amplificadores ópticos podem ser: 
 Pré-amplificador – amplifica os sinais ópticos no lado da recepção, 
melhorando a sensibilidade. Baixo ruído; 
 Amplificador de Potência – amplifica os sinais do lado do transmissor.Aumenta potência injetada na fibra. Alta potência de saída; 
 Amplificador em linha (ILA) – é instalado na linha a diversas distâncias dos 
transmissores com a finalidade de recuperar o formato do sinal, degradado 
devido a perdas na fibra. 
O amplificador óptico mais conhecido é o EDFA (Erbium-Doped Fiber 
Amplifier). O érbio é um elemento que emite luz quando excitado. Esse 
amplificador, recebe um sinal fraco e uma luz de comprimento de onda de 980 nm 
ou 1480 nm é injetada por um laser. Isso estimula os átomos do érbio a liberar a 
energia armazenada como luz de 1550 nm. Este processo é contínuo através da 
fibra e, por isso, o sinal aumenta fortemente. No entanto, as emissões espontâneas 
no EDFA também adicionam ruído ao sinal transmitido. 
 
3.6. Receptor Óptico 
 
Num sistema de transmissão de dados por fibra óptica, o receptor consiste 
em um fotodiodo ou fotodetector, que é um dispositivo que emite um pulso elétrico 
ao ser atingido pela luz, ou seja, é utilizado para a conversão óptica-elétrica. Para 
ser detectado, um pulso de luz precisa conduzir energia suficiente. Se o sinal 
transmitido possuir potência suficiente, a taxa de erros pode se tornar pequena o 
bastante, de forma que não afete a transmissão. No caso de sistemas DWDM, é 
preciso que os sinais transmitidos sejam recuperados em diferentes comprimentos 
de ondas sobre a fibra. Assim, os sinais ópticos são separados (demultiplexados) 
antes de chegar no detector. Os fotodetectores mais utilizados são o PIN e o APD. 
Os receptores ópticos tem como função, converter os bits ópticos na forma 
original de dados elétricos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. PROCEDIMENTOS E RESULTADOS 
 
 
 
Primeiro foi projetado um sistema de DWDM de 4 canais expresso na figura 
abaixo: 
 
 
Nos transmissores foram inseridos a sequência de bit 10011100. As 
frequências utilizadas para cada canal foram 192.1 a 192.4THz. Seccionamos a 
fibra de 200km em duas de 100km, com 2 amplificadores EDFA de 5m cada um 
posicionado após 100 km de cada fibra, e observamos no osciloscópio e power 
meter os seguintes resultados mostrado nas figuras abaixo: 
 
 Propriedade do laser Propriedade do amplificador 
 
 
 Propriedades da fibra óptica 
 Medições no Power Meter para analisar a potência do sinal transmitido 
 
O Comportamento do espectro ficou como mostra nas figuras abaixo: 
 
 
 
 
Foi utilizado o Analisador WDM para analisarmos a frequência com a 
potência do sinal e a taxa de ruído após a multiplexação, antes da demultiplexação 
e depois de demultiplexado, sequencialmente. 
 
 
Foi inserido mais analisadores de espectro no decorrer do projeto. Esse 
analisador de espectro (figura abaixo) está localizado após o amplificador de linha, 
para analisar o espectro do sinal após a amplificação. Percebemos que havia uma 
grande quantidade de ruído (parte verde mostrada no gráfico) após a amplificação. 
 
 
Em seguida no receptor, foram utilizados um fotodiodo, um filtro passa 
baixas Gaussiano, um regenerador, e um analisador BER em cada receptor. Sendo 
que o fotodiodo é usado para detectar o sinal no receptor, o filtro passa baixas para 
filtrar os ruídos, o regenerador para regenerar o sinal recebido e o analisador BER 
para que pudesse ser analisada a taxa de erro de bit. 
 
O sinal elétrico gerado pelo fotodetector incorpora tanto o sinal óptico 
recebido e transformado, quanto ruídos presentes no fotodetector. Para evitar que 
estes ruídos interfiram na interpretação do sinal transmitido, coloca-se um filtro de 
sinais elétricos do tipo passa baixa, de modo que somente frequências abaixo de 
um dado valor, a frequência de corte, passarão pelo filtro. 
 Como não obtivemos resultados esperados no sistema projetado acima, 
reprojetamos um novo com as seguintes especificações: os 200km de fibra foram 
divididos em três partes. A primeira, inserimos 100km de fibra e adicionamos o 
primeiro amplificador EDFA. Na segunda, inserimos 50km e o segundo 
amplificador, e na terceira, inserimos mais 50km de fibra e terceiro amplificador, 
todos os amplificadores com 5m. Vejamos na figura abaixo: 
 
 
 Esquema mostrando os amplificados inserido nos 200Km de fibras 
Analisamos os ganhos e atenuação das potências. 
 
 
Analisamos nos gráficos a sequência de bits inserido no início e no final. 
Obtemos os resultados abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Analisamos no domínio do tempo a sequência de bits, antes da 
multiplexação (início), depois de multiplexado (meio) e depois de demultiplexado 
(final), como mostra abaixo: 
 
 
 
No diagrama de olho obtivemos os seguintes resultados para os dois 
sistemas analisados: 
 
1ª análise 2ª análise 
 
 
 
 
5. CONCLUSÃO 
 
Concluímos que o projeto aqui executado não nos trouxe os resultados 
esperados, acreditamos que devido a falhas nas configurações de alguns 
componentes presentes no sistema. 
Na tentativa de obtermos melhores resultados rearranjamos os 
componentes do sistema de rede óptica, mesmo assim não alcançamos resultados 
desejados, porém obtivemos uma leve melhora se comparado ao primeiro sistema. 
 Com essa prática tivemos a noção de como se comporta um sistema 
DWDM após o mesmo ser visto na teoria em sala de aula e também entender a 
função de cada componente aqui apresentado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
 
RIBEIRO, José A. Justino; Livro Comunicações Ópticas, Editora: Érica - 4ª Edição, 
São Paulo 2011; 
 
AMAZONAS, José R. de Almeida; Livro Projeto de Sistemas de Comunicações 
Óptica, Editora: Manole - 1ª Edição; 
 
http://www.cianet.ind.br/pt/produtos/tecnologias/tecnologia-wdm/ 
 
http://www.gta.ufrj.br/grad/04_1/wdm/wdm.html 
 
https://web.fe.up.pt/~ee97041/RBL.pdf 
 
http://www.embarcados.com.br/multiplexacao-dwdm-em-fibras-opticas/ 
 
www.sj.ifsc.edu.br/~saul/sistemas%20opticos/Capítulo%201.pdf 
 
 
http://www.cianet.ind.br/pt/produtos/tecnologias/tecnologia-wdm/
http://www.gta.ufrj.br/grad/04_1/wdm/wdm.html
https://web.fe.up.pt/~ee97041/RBL.pdf
http://www.embarcados.com.br/multiplexacao-dwdm-em-fibras-opticas/
http://www.sj.ifsc.edu.br/~saul/sistemas%20opticos/Capítulo%201.pdf