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.
Quais são os componentes de um sistema DWDM?
Um sistema DWDM é composto por uma série de elementos ópticos e eletrônicos projetados para maximizar a eficiência do transporte de dados em longas distâncias com altíssima densidade de canais. Os principais componentes em equipamentos DWDM são:
- Transponders/Muxponders: convertem sinais de entrada (normalmente em diferentes formatos e taxas) para frequências compatíveis com a grade DWDM. Muxponders podem multiplexar vários sinais tributários em um único canal óptico;
- Multiplexadores e Demultiplexadores Ópticos: responsáveis por combinar (MUX) ou separar (DEMUX) os comprimentos de onda em um único par de fibras, organizando os canais em grade ITU-T;
- Amplificadores Ópticos (EDFA ou Raman): reforçam o sinal óptico ao longo da rede sem conversão elétrica, essenciais para compensar a atenuação em enlaces de longa distância;
- Equalizadores e Filtros Ópticos: otimizam a uniformidade de potência entre os canais, assegurando qualidade de sinal e minimizando interferências (crosstalk);
- ROADM (Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer): equipamento fundamental para redes flexíveis, permitindo adicionar, retirar ou redirecionar canais ópticos dinamicamente, sem conversão elétrica;
- Gerência e Supervisão de Rede: sistemas de monitoração de desempenho (OTDR, OSNR) e controle de topologia, normalmente integrados com plataformas de orquestração e SDN.
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.
Qual a diferença entre SDH e DWDM?
O SDH (Synchronous Digital Hierarchy) e DWDM são tecnologias distintas de transmissão óptica, com aplicações e arquiteturas diferentes. O SDH opera nas camadas física e de enlace, organizando dados em estruturas hierárquicas síncronas, sendo ideal para redes legadas com baixa densidade de tráfego.
No entanto, possui limitações de capacidade, geralmente até 10 Gbps por canal, e exige reconfiguração manual e planejamento rígido para alterações na rede. Por essas características, o SDH ainda é utilizado em cenários onde a previsibilidade e o sincronismo são essenciais, como em redes de transporte legadas ou sistemas que demandam alta estabilidade de temporização.
Já o DWDM é uma tecnologia óptica baseada exclusivamente na camada física, que permite a multiplicação de diversos comprimentos de onda em uma única fibra, transportando múltiplos canais independentes com taxas de até 400 Gbps (ou mais) por canal.
Com capacidade de escalar para dezenas de terabits por segundo por par de fibra e suporte a ROADMs e SDN, o DWDM oferece uma rede altamente flexível, escalável e programável. Essa arquitetura torna possível atender às demandas crescentes de largura de banda, com reconfiguração dinâmica e eficiência operacional muito superior ao SDH, sendo hoje a base para redes backbone modernas, interconexão de datacenters e redes de alta capacidade.
Quais os benefícios da tecnologia DWDM?
A tecnologia DWDM se consolidou como uma solução estratégica para redes de fibra óptica de alta capacidade, graças à sua capacidade de escalar largura de banda sem a necessidade de instalar novas fibras.
Além de permitir a transmissão simultânea de múltiplos canais independentes em um único par de fibra, o DWDM oferece benefícios em termos de flexibilidade, eficiência operacional e sustentabilidade.
1. Integração com SDN (Redes Definidas por Software)
DWDM se beneficia enormemente da virtualização e automação proporcionadas pelas redes SDN. Com SDN, operadoras podem:
- Automatizar a alocação de espectro óptico com base em demanda;
- Provisionar circuitos ópticos sob demanda (on-demand provisioning);
- Otimizar rotas e balanceamento de carga em tempo real, reduzindo o OPEX.
A camada óptica se torna programável, permitindo uma abordagem centrada em serviços e SLA, essencial para 5G, IoT e serviços em nuvem.
2. Aumento da Capacidade por Canal
Com tecnologias como modulação coerente, QAM de alta ordem e detecção digital, os sistemas DWDM modernos alcançam até 800 Gbps por canal, aproveitando ao máximo o espectro C (e em expansão, também o espectro L).
Além disso, o uso de Flex Grid substitui a grade fixa de 50 GHz por canais flexíveis (de 37.5 GHz, 75 GHz, etc.), aumentando a densidade espectral e permitindo melhor eficiência espectral.
3. Eficiência Energética e Sustentabilidade
Por fim, o DWDM reduz o consumo energético por bit transportado, já que múltiplos fluxos compartilham a mesma fibra e amplificadores ópticos, evitando múltiplas conversões O-E-O.
- Redução de hardware por canal;
- Menor necessidade de refrigeração em comparação com infraestruturas eletrônicas;
- Sustentabilidade ambiental por meio de redes mais leves, eficientes e com menor emissão de carbono.
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.
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