De O a L: a evolução das bandas de comprimento de onda óptico

Em sistemas de comunicação por fibra óptica, diversas bandas de transmissão foram definidas e padronizadas, desde a banda O original até a banda U/XL. As bandas E e U/XL têm sido tipicamente evitadas por apresentarem regiões de alta perda de transmissão. A banda E representa a região de pico de água, enquanto a banda U/XL reside no final da janela de transmissão para o vidro de sílica.

Fibras em anel intermunicipais e metropolitanas já transportam sinais em múltiplos comprimentos de onda para aumentar a largura de banda. As fibras que chegam às residências em breve farão o mesmo. Atualmente, diversos tipos de sistemas ópticos de telecomunicações foram desenvolvidos, alguns baseados em multiplexação por divisão de tempo (TDM) e outros em multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM) , seja por multiplexação por divisão de comprimento de onda densa (DWDM) ou por multiplexação por divisão de comprimento de onda grossa (CWDM). Este artigo pode representar a evolução das faixas de comprimento de onda óptico principalmente pela descrição desses três sistemas de alto desempenho.

Multiplexação por Divisão de Comprimento de Onda Densa

Os sistemas DWDM foram desenvolvidos para atender às crescentes necessidades de largura de banda das redes ópticas de backbone. O espaçamento estreito (geralmente 0,2 nm) entre as faixas de comprimento de onda aumenta o número de comprimentos de onda e permite taxas de dados de vários Terabits por segundo (Tbps) em uma única fibra.

Esses sistemas foram desenvolvidos inicialmente para comprimentos de onda de luz laser na banda C e, posteriormente, na banda L, aproveitando os comprimentos de onda com as menores taxas de atenuação em fibra de vidro, bem como a possibilidade de amplificação óptica. Amplificadores de fibra dopada com érbio (EDFAs, que operam nesses comprimentos de onda) são uma tecnologia fundamental para esses sistemas. Como os sistemas WDM utilizam muitos comprimentos de onda simultaneamente, o que pode levar a uma atenuação significativa, a tecnologia de amplificação óptica é introduzida. A amplificação Raman e os amplificadores de fibra dopada com érbio são dois tipos comuns usados ​​em sistemas WDM.

Para atender à demanda por "largura de banda ilimitada", acreditava-se que o DWDM teria que ser estendido a mais bandas. No futuro, porém, a banda L também se mostrará útil. Como os EDFAs são menos eficientes na banda L, o uso da tecnologia de amplificação Raman será reavaliado, com comprimentos de onda de bombeamento relacionados próximos a 1485 nm.

Multiplexação por Divisão de Ondas Grossas

CWDM é a versão de baixo custo do WDM. Geralmente, esses sistemas não são amplificados e, portanto, têm alcance limitado. Normalmente, utilizam fontes de luz mais baratas e sem estabilização térmica. São necessárias lacunas maiores entre os comprimentos de onda, geralmente de 20 nm. Obviamente, isso reduz o número de comprimentos de onda que podem ser usados ​​e, portanto, também a largura de banda total disponível.

Os sistemas atuais utilizam as bandas S, C e L porque essas bandas habitam a região natural de baixas perdas ópticas em fibras de vidro. Embora a extensão para as bandas O e E (1310 nm a 1450 nm) seja possível, o alcance do sistema (a distância que a luz pode percorrer na fibra e ainda fornecer um bom sinal sem amplificação) sofrerá com as perdas incorridas pelo uso da região de 1310 nm em fibras modernas.

Multiplexação por Divisão de Tempo

Os sistemas TDM utilizam uma ou duas bandas de comprimento de onda (com uma banda de comprimento de onda alocada para cada direção). As soluções TDM estão atualmente em destaque com a implantação de tecnologias de fibra óptica até a residência (FTTH). Tanto o EPON quanto o GPON são sistemas TDM. A alocação padrão de largura de banda para GPON requer entre 1260 e 1360 nm upstream, 1440 a 1500 nm downstream e 1550 a 1560 nm para vídeo de TV a cabo.

Para atender ao aumento da demanda por largura de banda, esses sistemas precisarão ser modernizados. Alguns preveem que TDM e CWDM (ou mesmo DWDM) terão que coexistir nas mesmas fibras de rede instaladas. Para isso, os órgãos de padronização estão trabalhando para definir filtros que bloqueiem comprimentos de onda não GPON para os clientes atualmente instalados. Isso exigirá que a parte CWDM utilize faixas de comprimento de onda distantes daquelas reservadas para GPON. Consequentemente, eles terão que utilizar a banda L ou as bandas C e L, desde que o vídeo não seja utilizado.

Conclusão

Em cada caso, foi demonstrado desempenho suficiente para garantir alto desempenho para os sistemas atuais e futuros. A partir deste artigo, sabemos que a banda O original não atende mais ao rápido desenvolvimento da alta largura de banda. E a evolução das bandas de comprimento de onda óptico significa apenas que cada vez mais bandas serão necessárias. No futuro, com o crescimento das aplicações FTTH, não há dúvida de que as bandas C e L desempenharão papéis cada vez mais importantes nos sistemas de transmissão óptica.