Explorando a função dos comprimentos de onda nas redes ópticas

As redes ópticas utilizam comprimentos de onda específicos de luz para transmitir dados com eficiência por meio de cabos de fibra óptica. A escolha do comprimento de onda é fundamental, pois influencia diretamente o desempenho da rede, incluindo fatores como atenuação, dispersão e capacidade geral de transporte de dados. Neste artigo, exploraremos as funções e os usos comuns dos comprimentos de onda comumente utilizados.

850 nm e 1300 nm

Os comprimentos de onda de 850 nm e 1300 nm são usados principalmente em sistemas de fibra multimodo para comunicação de curta distância, como dentro de um prédio ou em uma rede local (LAN) de campus. A fibra multimodo tem um diâmetro de núcleo grande, 62,5 mícrons para OM1 e 50 mícrons para OM2 a OM5, que é muito maior do que o comprimento de onda da luz transportada nela. Devido a esse recurso, ela tem uma alta capacidade de transporte de luz, essencialmente vários modos de propagação de luz.

Em aplicações práticas, o tamanho maior do núcleo das fibras multimodo simplifica o processo de conexão. Elas também permitem o uso de componentes eletrônicos mais acessíveis, como diodos emissores de luz (LEDs) e lasers de emissão de superfície de cavidade vertical (VCSELs), que funcionam eficientemente nos comprimentos de onda de 850 nm e 1300 nm.

 

1310 nm e 1490 nm

Os comprimentos de onda de 1310 nm e 1490 nm são usados em sistemas de fibra monomodo para comunicação de média distância com dispersão mínima. Eles são adequados para Gigabit Ethernet e 10 Gigabit Ethernet em distâncias de até 20 km.

Nas redes ópticas passivas (PONs), os comprimentos de onda de 1310 nm e 1490 nm são fundamentais para facilitar a comunicação bidirecional entre o terminal de linha óptica (OLT) no escritório central do provedor de serviços e os terminais de rede óptica (ONTs) nas instalações do cliente. O comprimento de onda de 1490 nm é designado para transmissões downstream, transportando sinais de dados e voz da OLT para várias ONTs. Por outro lado, o comprimento de onda de 1310 nm é reservado para comunicações upstream, permitindo que as ONTs enviem dados de volta à OLT. Essa separação do tráfego upstream e downstream por meio de comprimentos de onda distintos permite a comunicação bidirecional simultânea em uma única fibra óptica sem interferência.

1270 nm e 1577 nm

Nos sistemas XGS-PON (10 Gigabit Symmetric Passive Optical Network), o comprimento de onda de 1577 nm é designado para a transmissão de dados downstream, fornecendo serviços de Internet de alta velocidade, voz e vídeo do terminal de linha óptica (OLT) para vários terminais de rede óptica (ONTs). Por outro lado, o comprimento de onda de 1270 nm é alocado para a transmissão de dados upstream, permitindo que as ONTs enviem dados de volta à OLT. Essa separação dos comprimentos de onda upstream e downstream facilita a comunicação bidirecional simultânea em uma única fibra óptica, aumentando a eficiência e o desempenho da rede. O uso desses comprimentos de onda específicos no XGS-PON suporta taxas de dados simétricas de 10 Gbps, atendendo à crescente demanda por aplicativos e serviços de alta largura de banda.

 

1550 nm

Nos sistemas de comunicação óptica, o comprimento de onda de 1550 nm é amplamente utilizado devido às suas propriedades de baixa atenuação, o que permite a transmissão eficiente de dados a longa distância. Esse comprimento de onda está dentro da terceira janela de transmissão das fibras ópticas, onde a perda de sinal é mínima, o que o torna ideal para redes de longa distância e alta capacidade.

Além disso, a região de 1550 nm é compatível com os amplificadores de fibra dopada com érbio (EDFAs), que podem amplificar sinais ópticos sem conversão elétrica, aumentando ainda mais as distâncias de transmissão. Esse recurso é particularmente vantajoso em sistemas DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing, multiplexação densa por divisão de comprimento de onda), em que vários canais de dados são transmitidos simultaneamente em uma única fibra, cada um com um comprimento de onda específico na faixa de 1550 nm.

 

1625 nm e 1650 nm

Os comprimentos de onda de 1625 nm e 1650 nm são reservados principalmente para fins de teste e manutenção da fibra. Esses comprimentos de onda estão situados além das bandas de comunicação padrão, permitindo que os técnicos realizem testes em serviço sem interromper o tráfego de dados ativo. Os OTDRs (Optical Time-Domain Reflectometers, refletômetros ópticos no domínio do tempo) que operam em 1625 nm ou 1650 nm podem detectar falhas, medir a atenuação e avaliar a integridade geral das fibras ópticas. O uso desses comprimentos de onda garante que as atividades de manutenção não interfiram nos comprimentos de onda operacionais, mantendo a confiabilidade e o desempenho da rede.

 

Redes CWDM e DWDM

Na rede óptica, a multiplexação por divisão de comprimento de onda grosso (CWDM) e a multiplexação por divisão de comprimento de onda denso (DWDM) são duas tecnologias predominantes que permitem a transmissão de vários canais de dados em uma única fibra óptica, atribuindo a cada canal um comprimento de onda exclusivo. Normalmente, a CWDM opera em uma faixa de comprimento de onda de 1270 nm a 1610 nm, com espaçamento de canal de 20 nm, permitindo até 18 canais.

Em contrapartida, o DWDM utiliza um espaçamento de canal mais estreito, geralmente de 0,8 nm ou menos, permitindo um número maior de canais na faixa de 1528,77 nm a 1563,86 nm, principalmente na banda C. Essa alocação densa de canais permite que os sistemas DWDM suportem um número significativamente maior de canais de dados, tornando-os adequados para transmissões de longa distância e redes de alta capacidade.

Conclusão

A compreensão das funções e aplicações específicas desses comprimentos de onda permite o projeto de redes ópticas eficientes e confiáveis, adaptadas a várias necessidades de comunicação. Vários sistemas podem usar a mesma fibra usando um multiplexador, como um GPON e um XGSPON na mesma rede. Entretanto, o uso do mesmo comprimento de onda, ou mesmo de comprimentos de onda adjacentes, pode causar interferência. Como há funções sobrepostas de comprimentos de onda comumente usados, os projetistas de rede devem ter uma compreensão clara dos aplicativos atuais e futuros.