A relação e diferença entre SONET/SDH e DWDM

A próxima geração de equipamentos SONET (Rede Óptica Síncrona) ou SDH (Hierarquia Digital Síncrona) continua a ser bem aceita pelos provedores de serviços e está sendo implementada de forma útil em redes agora mesmo para transportar tráfego de rede em constante crescimento. Quando comparada à SONET tradicional, a próxima geração de DWDM (Multiplexação por Divisão de Comprimento de Onda Densa) é vista como uma arquitetura simples, escalabilidade, alta capacidade de adição/remoção, múltiplas terminações em anel, multisserviços e múltiplas estruturas.

Ao mesmo tempo, os equipamentos DWDM demonstram cada vez mais sua viabilidade nas redes metropolitanas atuais, com enorme largura de banda disponível sobre a rede de fibra óptica existente, além de uma variedade de interfaces de serviço e capacidades superiores de transmissão óptica. Uma nova geração de equipamentos também está sendo apresentada, oferecendo opções que incluem SONET e DWDM. Alguns são sistemas DWDM com unidades SONET integradas que fornecem preparação, adição/remoção e proteção do comprimento de onda. Outros são integrados à capacidade DWDM, oferecendo multiplexação, amplificação e transmissão ópticas.

Embora uma tecnologia de maior capacidade, como DWDM, traga muitos benefícios, também pode incorrer em custos iniciais mais elevados. Em diversas situações, precisamos avaliar os benefícios obtidos com DWDM e SONET a partir do impacto econômico que cada um deles herda. Em seguida, devemos esclarecer a relação e a diferença entre eles.

• SONET/SDH

SONET/SDH é a tecnologia dominante implantada na maioria das redes metropolitanas e de longa distância. Refere-se a um grupo de taxas de transmissão de fibra óptica que podem transportar sinais digitais com diferentes capacidades. Desde seu surgimento por órgãos de padronização, por volta de 1990, o SDH e sua variante SONET (usada na América do Norte) aprimoraram significativamente o desempenho das redes de telecomunicações baseadas em fibras ópticas.

Redes baseadas em TDM de PDH (Hierarquia Digital Plesiócrona) e SDH/SONET têm servido há muito tempo como plataformas de transporte padrão para tráfego celular. PDH e SDH/SONET são otimizadas para lidar com circuitos de voz em massa com tempo de atividade máximo, atraso mínimo e continuidade de serviço garantida. A SDH foi criada para substituir o sistema PDH, proporcionando interoperabilidade entre equipamentos de vários fornecedores. A hierarquia de sinal definiu diversas taxas de linha, entre as quais STM-1 (155 Mbps), STM-4 (622 Mbps), STM-16 (2,5 Gbps), STM-64 (10 Gbps) e STM-256 (40 Gbps).

• DWDM

O DWDM é considerado uma das melhores tecnologias para aumentar a largura de banda em uma rede de fibra óptica existente. Ele permite a criação de múltiplas "fibras virtuais" em uma única fibra física. Isso é feito transmitindo diferentes comprimentos de onda (ou cores) de luz por um trecho da fibra. O DWDM foi inicialmente adotado por operadoras de longa distância porque os gastos com amplificação, compensação de dispersão e regeneração representavam a maior parte do custo do equipamento de rede em redes SONET regionais e nacionais . O DWDM tornou-se cada vez mais popular em redes metropolitanas à medida que as operadoras de comutação local expandiam suas redes. Além do esgotamento da fibra óptica, o volume de tráfego é o principal fator econômico para a implantação da tecnologia DWDM em redes metropolitanas.

O DWDM opera na faixa entre 1530 e 1565 nm, a chamada banda C, que corresponde à janela de baixa perda da fibra óptica. É nessa faixa que o Amplificador de Fibra Dopada com Érbio (EDFA) opera. Uma grade de comprimentos de onda/frequências de operação permitidos, de acordo com a ITU-T, é centralizada na frequência de 193,1 THz, ou 1553,3 nm, e todos os tipos de frequências espaçadas em múltiplos de 25 GHz (= 0,2 nm) em torno dessa frequência central. Sistemas comerciais podem ter canais de 2,5 Gbps, 10 Gbps e 40 Gbps (este último se tornando comercial recentemente), além de combinações destes no mesmo sistema. Quanto maior a taxa de bits, maiores as necessidades de orçamento de potência, o que significa que os lasers devem ter melhores relações sinal-ruído, o espaçamento entre amplificadores precisa ser reduzido e a amplificação deve ser maior, por exemplo, empregando dois amplificadores ópticos DWDM em série. Normalmente, 64 canais a 10 Gbps alcançam uma distância máxima de cerca de 1.500 km com um espaçamento entre amplificadores próximo a 100 km. Sistemas de transmissão de longa distância além de 1.500 km e até 4.500 km também estarão disponíveis comercialmente usando sistemas avançados e muito mais caros.

A camada DWDM é independente de protocolo e taxa de bits, o que significa que pode transportar pacotes ATM (Modo de Transferência Assíncrono), SONET e/ou IP simultaneamente. A tecnologia WDM também pode ser usada em Redes Ópticas Passivas (PONs), que são redes de acesso nas quais todo o transporte, comutação e roteamento ocorrem em modo óptico. Com a inclusão de dispositivos 3R (remodelagem, retemporização e retransmissão) recentes, internos ao sistema DWDM, agora é possível construir circuitos utilizando apenas equipamentos DWDM que podem abranger todo o país. Novos recursos de monitoramento de desempenho foram incorporados a esses dispositivos para que a manutenção e o reparo do link possam ser realizados. Com o DWDM como método de transmissão, a largura de banda da rede de fibra óptica existente é maximizada.

• SONET/SDH sobre DWDM

Ao projetar redes híbridas SONET e DWDM (como mostrado na figura ao lado), a arquitetura mais típica é SONET/SDH sobre DWDM, onde o transporte subjacente ou central é DWDM, enquanto o roteamento SONET é obtido por meio de MSPPs sobrepostos ou integrados. A necessidade de granularidade SONET se deve à presença de demandas de serviço de baixa velocidade, como DS1/DS3, e à insuficiente preparação de subcomprimento de onda nas plataformas DWDM. O DWDM tem como objetivo transportar o mesmo tráfego no menor número possível de estruturas topológicas (por exemplo, anéis). O DWDM faz isso às custas de permitir que alguns visitantes percorram distâncias maiores do que no SONET. Para qualquer exemplo simples, o melhor projeto SONET pode gerar vários anéis OC-48 e OC-192 topologicamente diferentes, enquanto a rede de transporte DWDM mais econômica pode consistir em apenas um único anel DWDM. Portanto, há duas opções na otimização topológica, cada uma das quais precisa ser decidida na fase de projeto SONET.

Tradicionalmente, o tráfego da Internet é transmitido por IP, que se desloca por ATM e SONET/SDH, ou IP sobre SDH, e então para uma camada óptica (como mostrado na figura abaixo). A ideia equivocada de que o IP se desloca por ATM/SDH reside no fato de que o tráfego IP é pequeno e precisa ser combinado com outros serviços para uma entrega econômica. Ao contrário dessa ilusão, o conceito de IP sobre DWDM suporta tráfego de voz, vídeo e dados, dedicando o restante ao tráfego de dados em alta velocidade. A eliminação de camadas (SONET/ATM) facilitará a tarefa de gerenciamento da rede e será econômica.

Como esperado, os cenários SONET têm um baixo custo inicial. Quando o volume de tráfego é baixo, uma arquitetura SONET é muito mais econômica em comparação com a arquitetura DWDM. A modelagem da Fiber-Mart indica que, ao projetar uma rede sobreposta SONET com demandas de OC-3, OC-12, OC-48 e Gigabit Ethernet, quando o projeto requer menos de 4 a 10 anéis OC-192, uma rede SONET é a escolha perfeita. À medida que o volume de tráfego cresce, o DWDM eventualmente prevalecerá e se tornará a escolha da tecnologia de rede. O momento dessa transição é sensível a fatores como distâncias de extensão, preço e densidade de interface. As diferenças entre os tipos de demanda são causadas principalmente pela eficiência do projeto das placas de interface dessas duas tecnologias em termos de densidade e preço. O estudo da Fiber-Mart também mostra que as distâncias de extensão geralmente geram a necessidade extra de regeneradores, amplificadores ópticos e DCMs nas rotas. Longas distâncias de extensão tendem a favorecer uma arquitetura DWDM devido à utilização eficiente de fibras e recursos de bypass óptico em nós intermediários.

Além disso, custos mais altos de fibra e situações em que restrições de fibra são impostas levarão a uma maior consideração pelo DWDM do que pelo SONET, pois o DWDM economiza uma quantidade enorme de fibra na rede óptica. Os sistemas DWDM podem ser planejados para um grande número de canais; no entanto, a estratégia de pagamento conforme o crescimento pode ser utilizada e os canais adicionados com base na demanda no FiberMart . A distância do amplificador e o orçamento geral de energia do sistema precisam ser calculados para a quantidade final de canais desde o início.

Diferentes alternativas e seu impacto econômico no projeto de exatamente a mesma rede constituem um estudo definitivamente interessante. A Fiber-Mart investigou três abordagens diferentes no projeto de uma rede SONET. A sobreposição de SONET parece sempre ser muito melhor do que a PMO. SONET ponto a ponto apresenta desempenho ainda melhor. Esses resultados podem não se aplicar a todas as situações; no entanto, a implicação é o fato de que, em projetos de redes de grande porte, a rede mais otimizada pode não ser necessariamente uma arquitetura única. Uma parte da rede pode adotar anéis, enquanto outra parte implementa ponto a ponto. Normalmente, a parte central da rede justifica uma arquitetura DWDM.