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Diferentes tecnologias de multiplexação estão possibilitando a evolução das velocidades de rede em cabos de fibra óptica . Essas tecnologias incluem multiplexação por divisão de tempo, multiplexação por divisão espacial e multiplexação por divisão de comprimento de onda.
Multiplexação por Divisão de Comprimento de Onda
A multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM) consiste na sinalização simultânea em múltiplas faixas segregadas por diferentes comprimentos de onda (cores) de luz, multiplexadas em uma única fibra. Como o nome indica, a faixa de comprimento de onda disponível para transmissão é dividida em segmentos, cada um dos quais pode ser usado como um canal de comunicação. É possível comprimir muitos canais em um espectro pequeno. As versões comuns usadas em sistemas monomodo de longa distância são chamadas de multiplexação por divisão de comprimento de onda densa (DWDM) ou multiplexação por divisão de comprimento de onda grosseira (CWDM). Em sistemas multimodo, estão surgindo técnicas de multiplexação por divisão de comprimento de onda curto (SWDM).
Multiplexação por Divisão Espacial
Multiplexação por divisão espacial, mais conhecida como óptica paralela ou fibras paralelas, é uma forma de adicionar uma ou mais vias simplesmente adicionando uma ou mais fibras ópticas ao enlace composto. Uma via, neste cenário, é fisicamente mais um filamento de fibra. É uma alternativa às vias de multiplexação por divisão temporal descritas anteriormente, onde os sinais são combinados temporalmente na mesma fibra. Existem diversos exemplos de uso dessa técnica na indústria. Por exemplo, o 40G SR4 oferece 40 Gbps em fibra multimodo usando quatro vias ou fibras. São quatro vias em uma direção e quatro vias na direção oposta. É também esse o significado do "quatro" no final de "SR4": quatro vias de 10 Gbps cada.
Multiplexação por Divisão de Tempo
A multiplexação por divisão de tempo (TDM) é simplesmente uma forma de transmitir mais dados usando incrementos de tempo cada vez menores, multiplexando sinais de baixa taxa de dados em um sinal composto de maior velocidade. Com a TDM, sinais elétricos de baixa velocidade são intercalados no tempo e transmitidos por uma via composta mais rápida. Assim, a taxa de dados resultante seria várias vezes maior que as taxas individuais de entrada.
Existem exemplos atuais em que as taxas de Ethernet são alcançadas usando sinais elétricos paralelos, combinados em um multiplexador e serializados em fibra óptica. Por exemplo, o Ethernet de 10 Gbps possui quatro opções de vias, onde cada via opera a um quarto da taxa de 2,5 Gbps.
A velocidade máxima atual por canal para Ethernet é de 25 Gbps. Olhando para o futuro, taxas de 50 Gbps por canal estão sendo desenvolvidas.
Com taxas mais altas, esquemas de codificação multinível mais complexos são usados para transmitir mais bits com cada símbolo. Isso indica que os limites máximos de velocidade estão sendo atingidos e, portanto, técnicas alternativas são utilizadas para aumentar a velocidade média da faixa.
Multiplexação por Divisão Espacial
O padrão para a solução de 100 Gbps utiliza 10 canais de 10 Gbps, denominado SR10. Existe também uma segunda geração de 100G que aumentou a taxa de transmissão por canal para 25 Gbps e que oferece 100G utilizando quatro canais, combinando assim as melhorias na multiplexação por divisão de tempo e nas técnicas ópticas paralelas para atingir o objetivo de velocidades mais elevadas.
Expandindo de quatro pistas em cada direção para até 16 ou 24 pistas, velocidades de 200 Gbps, 400 Gbps e superiores tornam-se possíveis; no entanto, existem limites práticos. Se for viável, uma solução com quatro pistas é claramente mais prática do que uma com 24 pistas. Ultrapassar 16 ou 24 pistas apresenta um retorno decrescente, pois aumenta o custo do sistema de cabeamento. É aí que entra a terceira técnica de multiplexação, a multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM).
Com a multiplexação por divisão de comprimento de onda curto (SWDM), utilizam-se comprimentos de onda na faixa de baixo custo em torno de 850 nm para adicionar canais em uma única fibra óptica. Um exemplo disso disponível no mercado atualmente é o 40G BD, ou Bi-Di, da Cisco. Bi-Di significa bidirecional, e os sinais são transmitidos em ambas as direções em cada fibra óptica, utilizando dois comprimentos de onda diferentes para discriminar as reflexões que possam ocorrer. Essa técnica utiliza 20 Gbps por comprimento de onda em cada uma das duas fibras, permitindo atingir 40 Gbps através do canal de fibra de dois núcleos utilizando um conector LC duplex.
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