WDM Tecnologia das Coisas

Multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM), Uma tecnologia WDM que multiplexa vários sinais de portadora óptica em uma única fibra óptica usando diferentes comprimentos de onda (ou seja, cores) de luz laser. Essa técnica permite comunicações bidirecionais em um único fio de fibra, também chamado de duplexação por divisão de comprimento de onda, bem como a multiplicação da capacidade. A transmissão de fontes combinadas é separada em um local remoto de acordo com os comprimentos de onda individuais por desmultiplexação em múltiplas fibras. A tecnologia WDM é frequentemente usada para se referir a produtos de filtragem que executam multiplexação ou desmultiplexação.


Tecnologia WDM é dividido em três padrões de comprimento de onda diferentes: WDM normal, WDM grosso (CWDM) e WDM denso (DWDM).


WDM normal também conhecido como bi-di, simplex e suporte único usa os dois comprimentos de onda normais 1310 nm e 1550 nm na fibra.

Tecnologia WDM
Figura 1: Tecnologia WDM

Multiplexação por divisão de comprimento de onda grosso, CWDM é uma tecnologia WDM específica definida pela União Internacional de Telecomunicações na Recomendação ITU-T G.694.2 Grades espectrais para aplicações WDM: grade de comprimento de onda CWDM. A grade é especificada como 18 comprimentos de onda centrais começando em 1271 nm e separados por 20 nm.

Multiplexação por Divisão de Comprimento de Onda Denso, DWDM é uma tecnologia WDM específica definida pela União Internacional de Telecomunicações na Recomendação ITU-T G.694.1 Grades espectrais para aplicações WDM: grade de frequência DWDM. A grade é especificada como a frequência em THz, ancorada em 193.1 THz, com uma variedade de espaçamento de canal especificado de 12.5 GHz a 200 GHz, entre os quais 100 GHz é comum. Na prática, a frequência DWDM é geralmente convertida em comprimento de onda. A maioria dos comprimentos de onda DWDM em uso são encontrados na banda C, ou seja, 1530 – 1565 nm.

MUX, Um produto de filtragem WDM que executa um processo de multiplexação ou combinação de duas ou mais fontes ópticas com diferentes comprimentos de onda em uma única fibra.

DEMUX, Um produto de filtragem que executa o processo de desmultiplexação ou separação da transmissão óptica composta por comprimentos de onda multiplexados em fibras individuais atribuídas a cada comprimento de onda.

mux e demux
Figura 2: Fluxo de Sinal MUX e DEMUX

Porto Comum, Para um produto MUX, os canais combinados são transmitidos da porta comum. Para um DEMUX, os canais combinados são recebidos na porta comum.

Porta de expansão ou atualização  Para produtos CWDM, normalmente haverá uma atualização ou uma porta de expansão, mas não ambas. A atualização ou porta expressa em um CWDM MUX ou DEMUX é usada para adicionar, descartar ou passar por canais adicionais. Por exemplo, em um lado CWDM MUX, esta porta fornecerá uma maneira de adicionar canais de transmissão ao circuito de fibra. Em um lado CWDM DEMUX, a expansão ou atualização pode ser usada para passar canais downstream que não são DEMUXED localmente. Ou também pode ser usado para adicionar canal(is) de retorno em um circuito bidirecional.

Para produtos DWDM, o objetivo de uma porta de atualização é poder adicionar, descartar ou passar por canais DWDM de banda C que ainda não estão em uso, ou seja, apenas canais que residem na banda 1530-1565 nm. Se o produto DWDM também tiver uma porta de expansão, essa porta será normalmente usada para canais adicionais residentes fora da banda C, como a maioria dos canais CWDM.

Filtro DWDM, filtro de filme fino
Figura 3: Filtro DWDM em cascata na tecnologia WDM

Porta de Monitoramento, Os produtos WDM podem fornecer portas de monitoramento. Para monitorar uma amostra de baixa potência do sinal óptico que ocorre na porta comum, geralmente em um nível de potência de 5% ou menos. A porta de monitoramento também pode ser usada para injetar um sinal fora da banda. Se o produto tiver duas portas de monitoramento para o mesmo circuito, as portas serão direcionais. Uma porta monitorará o sinal de transmissão e a outra o sinal recebido. Se o circuito tiver uma única porta de monitoramento, quase sempre será bidirecional e monitorará tanto a transmissão quanto a recepção de sinais ópticos.

Comprimento de onda,Na prática WDM, comprimentos de onda como o comprimento de onda de um laser de comunicação, as especificações de comprimento de onda para filtros ópticos e os comprimentos de onda dos canais de transmissão óptica sobre fibra são dados como λ, o comprimento de onda em nanômetros (nm) como ocorreria no vácuo.

Comprimento de onda central, é o comprimento de onda no qual um determinado canal de sinal está centrado. A União Internacional de Telecomunicações (ITU) definiu a grade de frequência óptica padrão (frequência central do canal) com espaçamento de 100 GHz com base na frequência de referência de 193.10 THz (1552.52 nm), a chamada ITU Grid. Os comprimentos de onda do centro do canal são escolhidos nos comprimentos de onda correspondentes à Grade ITU.

Canal, Na prática WDM, um canal é uma transmissão única e única em um determinado comprimento de onda que pode ocorrer junto com outros canais com diferentes comprimentos de onda. Um canal de transmissão também pode se referir ao caminho físico de ponta a ponta. Espaçamento entre canais (GHz), é a diferença de frequência entre duas frequências centrais de canal vizinhas em componentes ou módulos DWDM. Os dispositivos DWDM MUX/DEMUX no BaySpec têm espaçamento de canal de 50, 75,100 e 200 GHz.

Deslocamento do comprimento de onda central (pm) é um desvio relativo do comprimento de onda central real de um canal específico em relação ao padrão ITU Grid. O desvio do comprimento de onda pode resultar de alinhamento inadequado e do projeto do sistema óptico.

Largura de banda de passagem de canal (nm) é definido como uma faixa máxima de comprimento de onda (ou frequência) em torno do comprimento de onda central correspondente (ou frequência) em um determinado nível de potência. Agora, a indústria aceita bem a definição no nível de potência de 0.5 dB. Observe que, devido ao deslocamento do comprimento de onda central de um canal, a largura de banda de passagem do canal operacional pode ser menor do que quando o comprimento de onda central está precisamente na grade ITU.

Estabilidade térmica do comprimento de onda (pm/°C) especifica o desvio máximo do comprimento de onda do centro espectral de um determinado canal devido à variação de temperatura em relação ao valor do comprimento de onda central à temperatura ambiente (23° C).

Passa Banda, uma especificação que fornece a faixa de comprimentos de onda sobre o comprimento de onda central nominal do filtro que adere à perda de inserção especificada. Na prática, é a tolerância do filtro para desvio do laser do comprimento de onda central. Por exemplo, uma banda passante típica para filtros CWDM é de ± 6.5 nm sobre o comprimento de onda central. Portanto, um laser de 1551 nm poderia operar dentro de uma faixa de 1544.5 nm a 1557.5 nm sem encontrar perda de canal extra.

Perda de inserção, a perda de potência do sinal resultante da inserção de um filtro WDM em uma linha de transmissão ou fibra ótica e geralmente é expressa em decibéis (dB).

Perda de retorno, Quando o sinal de fibra óptica entra ou sai de um componente óptico (como um conector de fibra óptica), a descontinuidade e a incompatibilidade de impedância levarão à reflexão ou retorno. A perda de potência do sinal refletido ou retornado é chamada de perda de retorno (RL). A perda de inserção é principalmente para medir o valor do sinal de resultado quando o link óptico encontra a perda, enquanto a perda de retorno é para medir o valor da perda do sinal de reflexão quando o link óptico encontra o acesso do componente.

Perda dependente de polarização (PDL), A perda exibida por um filtro WDM depende da polarização óptica da luz. PDL é a maior diferença na perda máxima de inserção que ocorre em todos os estados de polarização óptica. O PDL para um produto WDM é especificado como o maior PDL permitido para qualquer canal.

Dispersão do modo de polarização (PMD) é uma forma de dispersão modal onde duas polarizações diferentes de luz em um guia de ondas, que normalmente viajam na mesma velocidade, viajam em velocidades diferentes devido a imperfeições e assimetrias aleatórias, causando espalhamento aleatório de pulsos ópticos.

Isolamento de canal (dB), também é chamado de diafonia distante em um determinado comprimento de onda, que é a razão entre a intensidade da luz na porta indesejada e a intensidade da luz na porta desejada. Portanto, é uma medida de quão bem diferentes comprimentos de onda são separados na saída de um demultiplexador de divisão de comprimento de onda denso.

Isolamento de canal não adjacente (Crosstalk de Canal Não Adjacente) (dB) é a quantidade relativa de potência indesejada que ocorre em uma banda passante de canal particular dos canais não adjacentes. Normalmente, apenas os dois primeiros canais não adjacentes (lados esquerdo e direito) são contabilizados.

Ondulação do canal, A ondulação é definida como a variação máxima de pico a pico em dB de perda de inserção em uma banda passante de filtro. A ondulação do produto WDM é especificada como a maior ondulação permitida que ocorre em qualquer canal.

Diretividade (dB) também é chamado de diafonia próxima, que é a proporção da potência óptica lançada em uma porta de entrada para a potência óptica que retorna a qualquer outra porta de entrada. No DWDM, a diretividade é aplicada apenas aos dispositivos MUX.

Temperatura de Operação (°C) é a faixa de temperatura na qual o dispositivo pode ser operado e manter suas especificações.

Temperatura de armazenamento (°C) é a faixa de temperatura na qual o dispositivo pode ser armazenado sem danos e pode ser operado em temperatura operacional de acordo com suas especificações

Multiplexador de divisão de comprimento de onda de filtro (FWDM), O componente combina ou separa a luz em diferentes comprimentos de onda em uma ampla faixa de comprimento de onda. Eles oferecem perda de inserção muito baixa, baixa dependência de polarização, alto isolamento e excelente estabilidade ambiental. A capacidade de manuseio de alta potência pode ser alcançada por meio de processamento pigtail exclusivo e revestimento AR de alta qualidade. Esses componentes têm sido amplamente utilizados em amplificadores ópticos, redes WDM e instrumentos de fibra óptica.

Filtros de banda vermelha/azul, é um componente de filtro de filme fino, que é um dispositivo de três portas. Uma porta é chamada de “Comum”. As outras duas portas fornecem o conduíte para a “banda” de dois comprimentos de onda. As duas bandas são a azul (λ<1543nm) e a vermelha (λ>1547nm).Uma banda passa pela perna refletida e a outra banda passa pela perna de passagem.

Tecnologia WDM das coisas
Figura 4: Filtro de banda vermelha/azul na tecnologia WDM.

Em um módulo DWDM, que usa um filtro Vermelho/Azul, um Mux pode ser combinado com Demux. Por exemplo, o Mux combina canais DWDM no Red nad, enquanto o Demux separa canais DWDM na Blue Band. Usando um filtro vermelho/azul, pode-se combinar os canais de transmissão vermelhos e os canais de recepção azuis em uma única fibra.

Multiplexador óptico add-drop (OADM),  um dispositivo usado em sistemas de multiplexação por divisão de comprimento de onda para multiplexar e rotear diferentes canais de luz para dentro ou para fora de uma fibra monomodo (SMF). Trata-se de um tipo de nó óptico, geralmente utilizado para a formação e construção de redes ópticas de telecomunicações. “Adicionar” e “soltar” aqui referem-se à capacidade do dispositivo de adicionar um ou mais novos canais de comprimento de onda a um sinal WDM de vários comprimentos de onda existente e/ou descartar (remover) um ou mais canais, passando esses sinais para outro caminho da rede. Um OADM pode ser considerado um tipo específico de conexão cruzada óptica.

OADM na tecnologia WDM das coisas
Figura 5: Fluxo de Sinal OADM

Grade de Guia de Onda Disposta Atérmica (AAWG), O multiplexador de divisão de comprimento de onda denso (DWDM) baseado em tecnologia de sílica em silício foi projetado para aplicações de espaçamento de canal ITU onde não é necessária energia elétrica. Ele opera em comprimentos de onda ITU Grid DWDM com espaçamento de canal de 50 GHz ou 100 GHz de 1526 nm a 1565 nm. O AAWG DWDM pode ser usado para substituir o tipo de filtro DWDM Mux DeMux para casos onde não há energia disponível. O baixo custo e o alto desempenho o tornam a solução ideal para aplicações DWDM metropolitanas e de longa distância.

Gaussiano AWG é o tipo mais simples de projeto AWG, onde a forma de banda passante do canal individual é descrita por uma função gaussiana. Os AWGs gaussianos fornecem a menor perda de inserção de todos os tipos de AWG, mas requerem tolerâncias mais rígidas em outros componentes do sistema para garantir que o pico da curva gaussiana permaneça dentro da banda passante em toda a faixa de temperatura operacional.

Banda Passiva Gaussiana (nm) especifica uma classe de dispositivos DWDM MUX/DEMUX cujos perfis de espectro dentro da banda passante são essencialmente gaussianos.

Banda de passagem de topo plano (nm) especifica uma classe de dispositivos DWDM MUX/DEMUX cujos perfis de espectro dentro da banda passante são relativamente planos em comparação com o perfil gaussiano. Um perfil de espectro de topo plano pode ser super-Gaussiano ou idealmente semelhante a uma caixa. 

CWDM compacto é uma mini versão do CWDM. Uma tecnologia de multiplexação por divisão de comprimento de onda baseada em TFF (Thin Film Filter), que funciona da mesma forma que CWDM. A diferença é que o CCWDM usa tecnologia de espaço livre e seu tamanho de pacote é bastante reduzido em comparação com os módulos CWDM, e a perda de inserção é menor e mais consistente.

Multiplexação por divisão de comprimento de onda de rede local (LWDM), é uma das mais novas tecnologias xWDM e é usada em links ópticos de 100G, 200G, 400G que foram adaptados para uso em transceptores 25G SFP28. Essa inovação oferece maior flexibilidade no projeto de rede e permite a implementação de 5G usando transceptores LAN-WDM 100G e 200G disponíveis, utilizando comprimentos de onda LAN WDM. 

Multiplexação por Divisão de Comprimento de Onda Metro, também Multiplexador por Divisão de Comprimento de Onda Micro-óptico (MWDM), baseia-se nos 6 comprimentos de onda do CWDM, deslocados em 3.5 nm para a esquerda e para a direita para expandir para 12 ondas e é um dos planos econômicos.