Redes Ópticas com a Tecnologia DWDM

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Durante a pandemia do COVID-19, houve um aumento exponencial na demanda por internet de alta velocidade e alta qualidade. A necessidade de mais internet, significa também a necessidade de mais largura de banda, ou seja, a quantidade de informações por unidade de tempo que são trocadas entre um lugar e outro.

Essa demanda em disponibilizar mais banda e ter maior disponibilidade na rede, é justamente o caminho do DWDM.

As redes de telecomunicações hoje empregam tecnologia óptica para transportar as enormes quantidades de dados que consumimos, muitas vezes por grandes distâncias. É por esta razão que as redes são construídas predominantemente usando cabos de fibra óptica.

Para maximizar a capacidade de transmissão desses ativos de cabo, foi desenvolvida uma tecnologia conhecida como multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM). A encarnação mais recente disso, e a variante mais popular hoje, é conhecida como multiplexação por divisão de comprimento de onda densa (DWDM).

Essencialmente, o DWDM comprime o tráfego de dados em muitos canais ópticos distintos, usando diferentes bandas de comprimento de onda, que podem ser chamados de “cores de luz”. Os sistemas DWDM podem transportar 30-40 Tb/s em um único par de fibras, dependendo do comprimento do próprio trecho de fibra.

Neste artigo será apresentado o que é a tecnologia DWDM, como ela funciona e como ela ajuda na resolução do problema de disponibilidade sem alto custo.


O Que é DWDM

A multiplexação por divisão de comprimento de onda densa (DWDM) é uma tecnologia de multiplexação de fibra óptica usada para aumentar a largura de banda das redes de fibra existentes. Ele combina dados de diferentes fontes em um único par de fibra óptica, mantendo a separação completa dos fluxos de dados.

Isso significa que o DWDM usa uma fibra para transportar várias ondas de luz de diferentes frequências. Devido à sua simplicidade e eficiência, a tecnologia DWDM é um componente chave do backbone da Internet, fornecendo capacidade de transmissão e escalabilidade quase ilimitadas.

Figura 1- Os canais, também chamados de cores de luz, são condensados por um único caminho.

Como o DWDM Funciona

A estrutura de rede DWDM começa com transponders ou transceptores que aceitam a entrada de dados de uma variedade de tipos de tráfego e protocolos. Este transponder executa a função básica de mapear os dados de entrada para um comprimento de onda, para simplificar, o transponder é utilizado para “colorir” o sinal de entrada, separando-o em comprimentos de ondas diferentes ou “cores” diferentes. 

Cada comprimento de onda individual será alimentado ao Mux, ou multiplexador, e o Mux filtra e combina vários comprimentos de onda em uma única porta de saída para transmissão através da fibra principal no DWDM. 

Em seguida, na extremidade receptora, os canais individuais podem ser isolados usando o Demux, ou demultiplexador, para separar comprimentos de onda e, então, cada canal pode ser roteado para a saída apropriada do lado do cliente por meio de transponders.

Figura 2- O transponder separa os comprimentos de onda e os envia para o Mux/Demux.

Cada comprimento de onda pode carregar diferentes montantes de dados, de mega a terabytes. E o objetivo principal é sempre chegar de um ponto a outro. 

No entanto, é importante ressaltar que quanto mais comprimentos de ondas em uma única fibra, mais instável é a transmissão. Isso ocorre devido a proximidade entre os comprimentos de ondas, é possível que aconteça uma interferência entre canais.

Há diversos equipamentos utilizados para auxiliar essa tecnologia, alguns dos principais são: OADM (Optical Add-Drop Multiplexer), OLA (Optical Linear Amplifier) e REG (Regenerator). 

O OADM é o equipamento que permite que seja feita a saída e entrada de novos canais durante o percurso da fibra. O OLA é um amplificador, utilizado para grandes distâncias, quando o sinal estiver perdendo potência esse equipamento a amplifica e o sinal continua o percurso.

O OLA não faz distinção entre o que é sinal bom e o que é ruído, assim sendo, ele amplifica todo o sinal que chega até ele, logo o sinal terá um ruído muito alto também. 

Para resolver isso há o REG, de forma bem simples, ele regenera o sinal, ou seja, ele recebe o sinal óptico, retorna a ser um sinal elétrico, então o REG regenera, reforma e faz um retiming do sinal e então ele volta a ser um canal óptico e continua para seu destino, essa atividade é chamada de conversão OEO (optical-electrical-optical).

Figura 3- Os equipamentos ajudam o sistema DWDM a ter mais funcionalidades.

Resolvendo o Problema de Disponibilidade

Considerando que as fibras ópticas que já estão implantadas estão começando a não dar conta da quantidade de tráfego demandada e que a implantação de novos cabos de fibra são de valores exorbitantes, as organizações estão criando métodos para multiplicar o uso mantendo a quantidade atual de fibras.

Um dos principais métodos é o lambda alien. No lambda alien, uma mesma empresa possui um transponder e um multiplexador de duas marcas diferentes e conecta o transponder no Mux/ Demux da outra e ela possui controle das informações dos dois.

Nesse método a organização possui informações dos equipamentos, porém conectar um transponder que a empresa já possui, porém de outra marca, é mais viável do que ter gastos com um novo sistema DWDM e novo caminho de fibra óptica.

Outro método que está em discussão no momento pelas organizações é o compartilhamento de Espectro, que é quando uma empresa conecta vários comprimentos de onda diretamente no percurso, ou em um amplificador, de outra empresa, ou seja, faz a conexão “atrás” do Mux/Demux.

O compartilhamento de espectro resolve o problema de disponibilidade de fibra,  porém com ele surge uma dificuldade enorme para as empresas, que é como elas vão monitorar e manter o controle dos canais na fibra.

Por exemplo, quando uma empresa conectar 20 canais em um amplificador surgem várias incógnitas que precisam ser respondidas como qual a potência desses canais, caso caia, como vão saber quais são e até mesmo de qual empresa é um determinado canal. 

Para resolver esses problemas serão necessários sistemas que monitorem a rede e ferramentas de planejamento de rede, para planejar, analisar e controlar o que ocorre durante o percurso dos dados em um sistema DWDM.


Autor deste Artigo: Estudante de Engenharia Lucas Oliveira, orientado pela Engenheira Larissa Perestrêlo.

Revisão: Paulo Florêncio, Diretor Comercial da Target Solutions

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