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Comunicações Ópticas Comunicações Ópticas == == == Presente e Futuro == Presente e Futuro Tecnologia, Sistemas & Tecnologia, Sistemas & RedesRedes
mês/2003
Felipe Rudge BarbosaFundação CPqD
Campinas SP BRASIL
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Optical Communications – Introdução Geral
Introdução Geral tecnologias ópticas & evolução histórica; - conceitos & aplicações ;- aspectos econômicos
Bases Tecnológicas componentes ativos e passivos; amplificadores e roteadores
Redes Óticas de Transporte e Acesso redes WDM (tronco e metro) redes óticas acesso redes fotônicas
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Laser Semicondutor Led
Amplificador Ótico
Sistemas e WDM
Fotodetor PIN Fotodetetor APD
Fibra Monomodo Fibra Multimodo
SistemaReceptor
Detetor
FibraSistema
Transmissor
Laser Amplif. ótico
Introdução Geral -- conceitos básicos
ida
volta
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1960 - Invenção Laser 1962 - Laser Semicondutor (77 K) 1970 - Laser Semicondutor Tamb (300 K) 1970 - Fibra Óptica (20 dB/km) 1973-75 - Laser, Fibras Óticas, Sistemas (no Brasil) 1980-82 - Laser 1300/1550 e Fibra Monomodo 1990-92 - Amplificador Ótico 1992-94 - Sistemas WDM Longa Distancia 1998- Sistemas WDM Metropolitanos 2000-2004 - Redes Óticas WDM e Redes Fotônicas
Histórico Histórico Tecnologias ÓpticasTecnologias Ópticas
Introdução Geral
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Optical Communications – Introdução Geral
• Curtos comprimentos de onda
• Fibra multimodo
• Longos comprimentos de onda
• Fibra monomodo
• Optoeletrônica de alta velocidade
• Amplificação óptica
• Redes WDM• Redes Ópticas de Acesso
• Processamento ópticode sinais
• Redes Fotônicas
Anos 70
Anos 90
2000-04Redução de Custos de Transmissão e Aumento Capacidade
Alcance e Flexibilização Alcance e Flexibilização das Redes de Telecomunicaçãodas Redes de Telecomunicação
Redes Ópticas Faixa-LargaTransparentes aosServiços
EvoluçãoEvoluçãoSistemas Ópticos Sistemas Ópticos
Anos 80
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Optical Communications – Histórico
cada fibramuitos lambdas
(todos amplificados)
muitas fibrasmetalmetal
Rede AcessoMultiserviço
muitas fibras
telefoniatelefonia
Rede AcessoMultiserviço
regeneradores
1R = potencia 2R = + atraso3R = + forma
Evolução Sistemas Ópticos Evolução Sistemas Ópticos
Anos 80
Anos 90
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Evolução Capacidade
SDH SONET Taxa Canais Voz (*)
Sigla Sigla (Mb/s) “STM 0” OC-1 51,84 1440 STM-1 OC-3 155,52 1890
-- OC-9 466,56 STM-4 OC-12 622,08 7560
STM-16 OC-48 2488,32 (2,5 Gb/s)
30240
STM-64 OC-192 9953,28 (10 Gb/s)
120960
(*) equivalencia ilustrativa apenas.
PDH Taxa Canais de Voz (*)
Sigla (Mb/s) E-0 0,064 1 E-1 2,048 30 E-2 8,448 120 E-3 34,368 480 E-4 139,264 1920
(*) equivalencia exata.
Ethernet Taxa
Sigla (Mb/s) 10 base T 10 Fast Eth 100
GbE 1000 10 GE 10 Gb/s
Sistemas Ópticos
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Optical Communications – Redes
Redes Ópticas WDMRedes Ópticas WDM
Fibras Ópticas(everywhere)
Central B(comutação e roteamento)Rede Acesso A
Rede Acesso B Rede Acesso C
Rede Tronco(Anéis SDH)
Central A(comutação e roteamento)
Central NRede Acesso N
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WDMWDM --routing routing
OxCOxCOxCOxC
OxCOxC
packet packet switchingswitching
packet packet switchingswitching
packet packet switchingswitching
packet packet switchingswitching
g
k j
OxCOxC
Interconnections of Interconnections of futurefuture Optical Networks… Optical Networks…
BackboneBackboneMetro-Access
Metro-AccessMetro-Access
Metro-Access
Optical Communications – Redes
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SDH
Serviçs: voz, [dados, Internet, imagem], vídeo
WDM Optical WDM Optical NetworkNetwork
HFCPDH
ATM
IP Ethernet
The present
Transport Evolution PanoramaTransport Evolution Panorama
Services: voice, [data, Internet], digi-video
TransportProtocol
Optical PacketsOptical Packets
The smart future...
WDM Optical WDM Optical NetworkNetwork
Redes Ópticas -- Evolução
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Camadas & Chamadas...Camadas & Chamadas...
ServiçosServiçosTransporte e AcessoTransporte e Acesso
Planta FísicaPlanta Física
Possib
ilidad
es
Possib
ilidad
es
Deman
das
Deman
das
Rede ÓpticaRede Óptica
Redes Ópticas -- Conceitos
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0.10.1
0.20.2
0.30.3
0.40.4
0.50.5
0.60.6
Ate
nuaç
ão (
dB/k
m)
AFDE
120 nm 15 THz
Espaçamento dos canais ópticos50-100-200 GHz
30 + 40 nm
Transmissão em Optical FibersTransmissão em Optical Fibers
Rayleigh
IR
OH - 80 nm 13 THz
1600 1700140013001200 15001100
Comprimento de Onda (nm)
Transmission media --
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100
10
1
0.1 1 10 100 1 10 MHz GHz
Absorptionand
Attenuation Bandwidth
(dB/km)
Twisted pair
Transmission Frequency
(Hz)
Coax
MM Fiber
SM Fiber
Transmission media -- evolução
=> diferentes meios podem coexistir
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- - Sistemas Ópticos
Multichannel(WDM)
Singlechannel(EDM)
OPTICALFIBER
SYSTEMS
Terabit Capacity
Gigabit Capacity
Evolução Capacidade Evolução Capacidade
primeiras linhas telefone
multiplex 12 linhas telefone em par cobre
primeiros sistemas coaxiais
“killer technology”
sistemas avançados coaxiais e satelite
=> Optical Communication systems represent a revolution in telecomm, not just an evolution.
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Previsões de 1998Realizado 2000: U$ ~ 9 bilhões
Fonte: KMI, 2001; 2003Pioneer 2002
U$ 3,5 bi
U$ 9 bi
Optical Systems Expenditures Optical Systems Expenditures (& revenues)(& revenues)
Previsões de 2000 Realizações 2002-3 e Novas Previsões
Prejuízo acumulado> U$ 15 bi !!
Optical Communications – Economics
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Optical Communications – Introdução Geral
Hoje os Sistemas Óticos estão estabelecidos como:
A única opção para altíssima capacidade (Terabits) nas redes longa distancia e metropolitanas tronco;
nas Redes de Acesso ainda há muito debate... Altíssima confiabilidade e permanência Banda passante maior que qualquer outro meio;
menor custo por bit // por assinante. Permitiram o desenvolvimento mundial da Internet, e
viabilizaram telecomunicações como uma das maiores atividades econômicas do planeta (junto com TI ).
lembrando sempre que, Combinação/composição com outras tecnologias é
sempre necessária !
Síntese inicial Síntese inicial