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Revolução dos Sistemas
Ópticos Avançados
Júlio César R. F. de Oliveira, Ph.D.
Gerente de Sistemas Ópticos, CPqD
07/agosto/ 2013
2
Evolução do Tráfego em Sistemas de Comunicação
Transmissão Óptica: Habilitando 100Gb/s, 400 Gb/s ... 1Tb/s
Evolução das Redes Ópticas
Evolução dos Amplificadores e Roteadores Ópticos
Acesso Óptico de Próxima Geração
Evolução dos Dispositivos Ópticos (ASICs e Fotônica Integrada)
Conclusões
Sumário
3
Evolução do Tráfego nos Sistemas de Comunicação
Brasil
8.2 x
Service Region Traffic Growth
2010–2015
Internet World 4.0 x
Brazil 7.5 x
Managed
IP
World 3.0 x
Brazil 7.3 x
Mobile World 26.4 x
Brazil 38.7 x
Fonte: Cisco 2012
4
Evolução do Tráfego nos Sistemas de Comunicação
300 443 512
1065 1204
2080
3675 4000
4700
5500 6000
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
km de cabos ópticos
Realizado PrevisãoFonte: ABINEE Realizado Planejado
Expansão da Rede de Fibras Ópticas
5
Transmissão Óptica: Habilitando 100Gb/s, 400Gb/s ... 1Tb/s
On-Off Keying (OOK) – Modulação de Amplitude
0,5 bits/s/Hz – 1.6 Tb/s (160 ch a 10 Gb/s) ou 3.2 Tb/s (80 ch a 40 Gb/s)
Dual Polarization QPSK (DP-QPSK) – Modulação de Fase com Dupla Polarização
2 bits/s/Hz – 16 Tb/s (160 ch a 100 Gb/s)
6
Transmissão Óptica: Habilitando 100Gb/s, 400Gb/s ... 1Tb/s
Modulação Óptica DP-QPSK
Processamento Digital de Sinais
7
Transmissão Óptica: Habilitando 100Gb/s, 400Gb/s ... 1Tb/s
8
Transmissão Óptica: Habilitando 100Gb/s, 400Gb/s ... 1Tb/s
QPSK 16QAM 32QAM 64QAM
2 b/s/Hz
Current 100G
4 b/s/Hz
2
Capacity
5 b/s/Hz
2.5
Capacity
6 b/s/Hz
3
Capacity
9
28-Gbaud
QPSK
Modulation
Format
Number
Subcarriers
Baud Rate
(Gbaud)
2 4 16
14
28
32
1
2
8
10
28-Gbaud
16QAM
100G
28-Gbaud
16QAM
200G 400G
28-Gbaud
16QAM 28-Gbaud
QPSK
1T
112 Gb/s
QP
SK
16Q
AM
448 Gb/s
16Q
AM
224 Gb/s
16
QA
M
1.12 Tb/s
QP
SK
QP
SK
1.12 Tb/s
Transmissão Óptica: Habilitando 100Gb/s, 400Gb/s ... 1Tb/s
10
Evolução da Transmissão Óptica (Brasil/CPqD)
100 Gb/s 200 Gb/s 400 Gb/s 1 Tb/s ... 2 Tb/s
11
Transmissão Óptica: Habilitando 100Gb/s, 400Gb/s ... 1Tb/s
Futuro ... Transmissão Óptica Adaptativa
(Fonte JDSU 2012)
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Evolução das Redes Ópticas
Anel
Reconfigurável
Rede Mesh Rede Mesh
WDM Pto-Pto
WDM Pto-
Multiponto (Fixo)
13
Evolução das Redes Ópticas
Grid Fixo
Flex Grid
14
Estado da Arte
• Arquitetura SDN + GMPLS
• Redes ópticas autônomas/cognitivas
(monitoração e heurísticas)
• Descoberta de topologia automática;
Evolução ...
• Amplificadores, ROADMs e
Transmissores adaptativos
• Auto-alinhamento
• Interfaces padronizadas
• Restauração automática
• Predição de falhas
• Desfragmentação do espectro
• Integração com camada OTN/ETH
Evolução das Redes Ópticas
15
RO
AD
M P
LC
RO
AD
M W
SS
Evolução do Roteamento Óptico: ROADMs CDC-F
16
Evolução do Roteamento Óptico: ROADMs CDC-F
Nó Não Colorido, Não Direcional,
Sem Contenção
Tecnologia da chaveamento em
definição, atual (WSS)
Altíssimo Custo
17
Laboratorial Testbed
Testbed Topology
Developed Line Cards
(HW/FW)
Evolução das Redes Ópticas
18
Amplificadores Ópticos: Fixos , AGC, ... Amplificação Híbrida
Pto-Pto com e
sem AGC
AGC Tot.
Óptico
Linha 1u Auto-
Gerenciável
EDFA com AGC
Híbrido
CPqD Industria
EDFA NG 4u Double EDFA NG 9u 1Slot
EDFA/RAMAN 4,5u
(Amplificador Híbrido)
19
Amplificadores Ópticos: Fixos , AGC, ... Amplificação Híbrida
Amplificador Híbrido
20
Compartilhamento de 20/30 km de fibra
alimentadora entre vários usuários finais.
Nó remoto totalmente
passivo (green system)
Alocação de canais dedicados a uma gama de terminais ONT:
assinante residencial, rede corporativa, BS, etc ...;
1000 Mbps por
terminal ONT;
20 a 40 km de
alcance;
Compartilhamento
de uma única fibra
alimentadora;
Nenhum elemento
ativo fora do CO
(PON);
Terminais dos
assinantes idênticos
(colorless);
Padrão GbE;
Coexistência de
diferentes redes
conectados a mesma
CO
Topologia em Tronco CO
ONT ONT ONT ONT ONT ONT
20 – 40 km
RN
Acesso Óptico de Próxima
Geração – (WDM-PON)
21
Triple-play service over WDM-PON (1GbE bidirecional)
Acesso Óptico de Próxima
Geração – (WDM-PON)
22
ONTs colorless;
Desenvolvimento de
conversores de mídia
para operação no
padrão Gigabit Ethernet
(1000 Mbps);
20 a 30 km de
alcance;
40 canais por OLT;
Plataforma OLT e
ONT simplificada e
baixo consumo;
Acesso Óptico de Próxima
Geração – (WDM-PON)
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Evolução dos Dispositivos Ópticos (ASICs e Fotônica Integrada)
ASIC DSP (16nm e ~180M Gates)
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OTN – GbE – SDH – FC
OTN
100 Gbit/s
Evolução dos Dispositivos Ópticos (ASICs e Fotônica Integrada)
ASIC OTN
(40nm e ~80M Gates)
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Evolução dos Dispositivos Ópticos (ASICs e Fotônica Integrada)
Silicon Photonics
-Moduladores
-Receptores
-OSNR In-Band
Tape-out finalizado!!
26
Evolução dos Dispositivos Ópticos (ASICs e Fotônica Integrada)
InP
-AWGs
-SOAs
-Filters
-Receptores
Tape-out finalizado!!
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Evolução dos Dispositivos Ópticos (ASICs e Fotônica Integrada)
Packaging e Testes
-Packaging básico
-Em expansão ...
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Conclusões
Os sistemas ópticos se encontram em plena evolução de forma a
atender à elevada demanda de tráfego interconectando continentes,
países, estados, cidades e chegando ao usuário final
Transmissores ópticos estão passando por evolução disruptiva,
transmissão com formato de modulação avançado e recepção coerente. A
transmissão adaptativa é o caminho!!!!
As redes ópticas se encontram em estágio de evolução incremental em
relação aos roteadores ópticos (ROADMs) e em fase de
prospecção/análises relativa às arquiteturas de rede e plano de controle
Um novo ecossistema de dispositivos se fazem necessário para o
atendimento da evolução contínua dos sistemas ópticos, deles são partes
essenciais os ASICs para sistemas ópticos e a fotônica integrada.
www.cpqd.com.br
Obrigado!
Júlio César R. F. de Oliveira
julioc@cpqd.com.br
Fone. +55 19 3705 5906 GSO – Gerência de Sistemas Ópticos