Com a evolução dos serviços de telecomunicações, as fibras ópticas tornaram-se a opção mais viável para a transmissão de grandes volumes de informações de forma rápida e confiável, atingindo velocidades de transmissão de dezenas de Gigabits em sistemas comerciais. O fundamento de transmissão numa rede óptica é o comprimento de onda de luz. Como muitos comprimentos de onda são transportados pela rede, é importante gerenciar e comutar cada comprimento de onda individualmente. Assim, no planejamento de redes ópticas, deve-se ter em mente a melhor utilização da rede, juntamente com os requisitos de transparência, arquitetura adequada e protocolos de comunicação eficientes.
O ponto chave no projeto de redes ópticas está nas arquiteturas e protocolos que combinem simultaneamente, em uma única fibra, as transmissões de múltiplos feixes de luz, transportando múltiplos canais de dados. Isso pode ser obtido através da Multiplexação por Divisão do Comprimento de Onda (Wavelengh Multiplexing Division – WDM), e suas variações, a Multiplexação Densa por Divisão de Comprimento de Onda (Dense Wavelengh Division Multiplexing – DWDM) e Multiplexação Esparsa por Divisão de Comprimento de Onda (Coarse Wavelengh Division Multiplexing – CWDM) ou WDM Esparso.
A Multiplexação por Divisão do Comprimento de Onda (Wavelengh Multiplexing Division – WDM) é a técnica de transmitir vários “feixes de luz laser virtuais” simultaneamente dentro do mesmo capilar de fibra óptica. É uma técnica para a utilização de uma única fibra (ou dispositivo óptico) para transportar diversos canais ópticos separados e independentes. Os sinais são transmitidos em diferentes comprimentos de onda e transportam a informação através de uma única fibra com o objetivo de aumentar a capacidade de transmissão e, consequentemente, usar a largura de banda de maneira mais eficiente.
A utilização de redes WDM requer uma variedade de dispositivos passivos e ativos para combinar, distribuir, isolar e amplificar a potência óptica em comprimentos de onda diferentes. Em contrapartida, os sistemas que utilizam esta tecnologia aumentam significativamente a capacidade de transmissão de um enlace sem a necessidade de aumento do número de fibras.
No WDM básico, laser’s com diferentes comprimentos de onda são acoplados dentro da mesma fibra óptica. No receptor, um filtro óptico é usado para selecionar apenas um dos comprimentos de onda que chegam, permitindo assim a passagem de um único sinal e o estabelecimento da conexão entre fonte e destino como mostrado na Fig.1. A principal razão para o uso destes sistemas é a economia, pois permitem uma melhor relação entre custos operacionais e bits transmitidos.
A técnica de transmissão de Multiplexação por Divisão de Comprimento de Onda Densa (Dense Wavelengh Division Multiplexing – DWDM), emprega comprimentos de onda de luz para transportar dados com a combinação de múltiplos comprimentos de onda na mesma fibra (tipicamente entre 40 ou 80 canais, entre 1530nm até 1560nm).
Com o DWDM, um ISP pode planejar o crescimento de largura de banda da rede urbana, por exemplo, de forma bastante flexível, além de permitir o crescimento em partes da rede onde estejam ocorrendo problemas de congestionamento. Com o DWDM, ao invés de utilizar uma fibra física, torna-se possível utilizar “fibras virtuais” onde comprimentos de onda diferentes podem trafegar na mesma fibra física conforme mostrado na Fig. 2.
Já o CWDM (Coarse Wavelengh Division Multiplexing), é uma tecnologia de transmissão óptica derivada do DWDM com enfoque nas redes de menor área de cobertura. Com uma capacidade menor que o DWDM, o CWDM permite que um número menor de comprimentos de onda (tipicamente oito ou menos) seja transmitido pelo mesmo capilar, barateando o projeto dos sistemas menores.
O sistema permite a conexão entre redes em distâncias de 50km a 70km, em média. Redes ópticas passivas e CWDM são tecnologias complementares que, utilizadas em conjunto, podem maximizar o uso da capacidade de transmissão das fibras ópticas já instaladas nas redes metropolitanas. A Fig. 3 apresenta um enlace DWDM com a multiplexação/demultiplexação de oito canais ópticos.
