Planejamento e otimização de redes ópticas.

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA Planejamento e otimização de redes ópticas. Marcos Electo Figueiredo Garcia 2011

2 UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA Marcos Electo Figueiredo Garcia Planejamento e otimização de redes ópticas. Trabalho apresentado ao Curso de Graduação em Engenharia Elétrica da Universidade Federal da Bahia como parte dos requisitos para a obtenção do título de Engenheiro Eletricista. Orientador: Karcius Day Rosário Assis SALVADOR 2011 ii

3 Marcos Electo Figueiredo Garcia Planejamento e otimização de redes ópticas Este Trabalho de Graduação foi julgado adequado para a obtenção do grau de Engenheiro Eletricista e aprovado em sua forma final pela Comissão Examinadora e pelo Colegiado do Curso de Graduação em Engenharia Elétrica da Universidade Federal da Bahia. Humberto Xavier de Araújo Coordenador do Colegiado do Curso de Engenharia Elétrica Comissão Examinadora Prof. Dr. Karcius Day Rosário Assis Orientador Prof. Dr. Vitaly Félix Rodríguez Esquerre Profª. Drª.Luciana Martinez iii

4 A meu avô Electo Garcia Tejedor "in memoriam". iv

5 Agradecimentos Gostaria de agradecer a todos que percorreram essa jornada ao meu lado. A família por ter me dado todo o suporte necessário sempre que precisei, a namorada pelo apoio e por me fazer acreditar que era possível e aos meus amigos que me suportaram durante este tempo de dedicação aos estudos. Ao Professor Dr. Karcius Day Rosário Assis, orientador deste trabalho, pelo apoio e por ter acreditado no resultado desde o principio. Muito obrigado! v

6 "Uma longa viagem, começa com um único passo." Lao-Tsé vi

7 RESUMO Este trabalho consistiu em implementar e comparar formulações, em programação linear inteira, de estratégias de planejamento e otimização de redes ópticas. Foi abordado o problema de roteamento e alocação de comprimento de ondas (RWA - Routing and Wavelength Assignment), dentro do contexto de tráfego estático, também conhecido como SLE (Static Lightpath Establishment). Foram adaptadas formulações encontradas na literatura, seus resultados foram comparados e no fim do trabalho foi proposta uma formulação multiobjetivo para o problema SLE. A linguagem utilizada para implementar - as formulações de roteamento e alocação do comprimento de onda - foi AMPL (A Mathematical Programming Language) e os resultados obtidos neste manuscrito se deram através da simulação com o software de otimização CPLEX. Palavras-chave: WDM, REDES ÓPTICAS, RWA, SLE, AMPL, COMUTAÇÃO DE CIRCUITOS ÓPTICOS. vii

8 ABSTRACT This work presents a comparison between formulations, in integer linear programming, of strategies for optical networks planning and optimization. The Routing and Wavelength Assignment problem for the static traffic, known as Static Lightpath Establishment (SLE), was the focus of this manuscript, the formulations founded in the literature were adapted and their results were compared. At the end of this work a multi-objective formulation was proposed for SLE problem. AMPL (A Mathematical Programming Language) was used for the formulations and the results in this work were obtained trough simulation with the optimization software CPLEX. Keywords: WDM, ALL-OPTICAL NETWORKS, SLE, AMPL, OPTICAL CIRCUIT SWITCHING. viii

9 LISTA ACROGRAMAS ACROGRAMAS EM INGLÊS: FTTH DSL HDTV RWA NP AMPL QoS DSF WDM EDFA FLAG SONET SDH TDM OTDM FDM WDM SAP ISO OSI IP TCP ILP Fiber To The Home Digital Subscriber Line High Definition TV Routing and Wavelength Assignment Non-Deterministic Polynomial time A Mathematical Programming Language Quality of Service Dispersion Shifted Fibers Wavelength Division Multiplexing Erbium Doped Fiber Amplifier Fiber Optic Link Around the Globe Synchronous Optical network Synchronous digital hierarchy Time Division Multiplexing Optical Time Division Multiplexing Frequency Division Multiplexing Wavelength Division Multiplexing Service Access Point International Standards Organization Open Systems Interconnection Internet Protocol Transmission Control Protocol Integer Linear Program ix

10 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Aumento no produto taxa de bits distância (BL) durante o período de O surgimento de uma nova tecnologia é marcada por um ponto [6]....6 Figura 2: Aumento da capacidade dos sistemas ópticos ocorrido após 1980[6]....7 Figura 3: Aumento do produto BL no período de através de várias gerações de sistemas ópticos [6]....8 Figura 4: Rede submarina internacional de sistemas de comunicação por fibra óptica em Figura 5: Técnicas de multiplexação para aumentar a capacidade de transmissão em uma fibra óptica. (a) TDM eletrônica e óptica e (b) WDM. Ambas técnicas recebem N sinais, cada um com taxas de transmissão B b/s, e os multiplexam em uma única fibra com uma taxa total de transmissão de NB b/s [5] Figura 6: Hierarquia de camadas de uma rede indicando as camadas para cada elemento da rede Figura 7: Divisão da rede em camadas propostas pela ISO [5]...18 Figura 8: Camada óptica para redes de segunda geração, que dá suporte a uma variedade de camadas acima dela. [5]...20 Figura 9: Típica hierarquia de multiplexagem em camadas...21 Figura 10: Rede WDM com roteamento de comprimento de onda [5] Figura 11: Elementos da Rede WDM. [7]...26 Figura 12: Rede WDM com roteamento totalmente óptico com conexões através de caminhos ópticos [9] Figura 13: Topologia física (a esq.) e Topologia virtual (a dir.) [10]...28 Figura 14: Configuração 1º exemplo Rede simples de 6 nós...37 Figura 15: Configuração da rede Exemplo Figura 16: Configuração da rede Exemplo Figura 17: Configuração da rede Exemplo Figura 18: Configuração da rede Exemplo Figura 19: Gráfico da comparação entre ML, MC e MH em Nº de comprimentos de onda utilizados em cada exemplo Figura 20: Gráfico da comparação entre ML, MC e MH em Congestionamento máximo de um link físico Figura 21: Gráfico da comparação entre ML, MC e MH em Total de Hops físicos da rede Figura 22: Gráfico da comparação entre ML, MC, MH em Máximo de Hops efetuados por um lightpath Figura 23: Gráfico de Comprimentos de onda utilizado vs. Pesos...48 Figura 24: Gráfico de Congestionamento máximo em um link físico vs. Pesos...49 Figura 25: Total de hops físicos efetuados na rede vs. Pesos...49 Figura 26: Gráfico Máximo de hops físico efetuados por um lightpath vs. Pesos...50 x

11 LISTA DE TABELAS Tabela 1: Matriz de enlaces físicos Exemplo Tabela 2: Matriz de tráfego (em número de lightpaths) Exemplo Tabela 3: Caminhos ópticos a serem roteados...37 Tabela 4: Resultados obtidos para o 1º exemplo...37 Tabela 5: Matriz de enlaces físicos Exemplo Tabela 6: Matriz de tráfego (em quantidade de lightpaths) Exemplo Tabela 7: Matriz de caminhos ópticos a serem roteados Exemplo Tabela 8: Resultados obtidos para o Exemplo Tabela 9: Matriz de enlaces físicos Exemplo Tabela 10: Matriz de tráfego (em quantidade de lightpaths) Exemplo Tabela 11: Matriz de caminhos ópticos a serem roteados Exemplo Tabela 12: Resultados obtidos Exemplo Tabela 13: Matriz de enlaces físicos Exemplo Tabela 14: Matriz de tráfego (em quantidade de lightpaths) Exemplo Tabela 15: Matriz de caminhos ópticos a serem roteados Exemplo Tabela 16: Resultados Encontrados Exemplo Tabela 17: Matriz de enlaces físicos Exemplo Tabela 18: Matriz de tráfego (em quantidade de lightpaths) Exemplo Tabela 19: Matriz de caminhos ópticos a serem roteados Exemplo Tabela 20: Resultados obtidos Exemplo Tabela 21: Resultados obtidos para os 5 modelos de redes utilizando a técnica de normalização já descrita e assumindo = 0.4 = 0.2 e = Tabela 22: Comparação de Nº de comprimentos de onda utilizados, nos exemplos, pela formulação MC e pela formulação multiobjetivo MLHC Tabela 23: Comparação do Congestionamento máximo de um link físico, nos exemplos, obtidos pela formulação ML e pela formulação multiobjetivo MLHC Tabela 24: Comparação do Total de Hops físicos da rede, nos exemplos, obtidos pela formulação MH e pela formulação multiobjetivo MLHC Tabela 25: Comparação do Máximo de Hops efetuados por um lightpath, nos exemplos, obtidos pela formulação MH e pela formulação multiobjetivo MLHC xi

12 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO OBJETIVO SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES ÓPTICAS INTRODUÇÃO HISTÓRICO EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO ÓPTICA REDES ÓPTICAS INTRODUÇÃO TÉCNICAS DE MULTIPLEXAÇÃO ARQUITETURA DE REDES REDES WDM TOTALMENTE ÓPTICAS ABORDAGEM DO PROBLEMA CARACTERIZAÇÃO DO PROBLEMA DE ROTEAMENTO E ALOCAÇÃO DE COMPRIMENTOS DE ONDA (RWA ROUTING AND WAVELENGTH ASSIGNMENT) ESTRATÉGIA DE ABORDAGEM FORMULAÇÕES MATEMÁTICAS RESULTADOS RESULTADOS OBTIDOS º EXEMPLO º EXEMPLO º EXEMPLO EXEMPLO EXEMPLO DISCUSSÃO DE RESULTADOS CONCLUSÃO REFERÊNCIAS APÊNDICE A FORMULAÇÃO MULTIOBJETIVO PROPOSTA PARA O EXEMPLO APÊNDICE B RESULTADOS DA VARIAÇÃO DOS COEFICIENTES NA FORMULAÇÃO MULTIOBJETIVO PROPOSTA PARA O EXEMPLO xii

13 1. INTRODUÇÃO A evolução dos meios de comunicação nos trouxe para o que chamamos hoje de sociedade da informação. A necessidade de que grandes quantidades de informação estejam disponíveis no menor espaço de tempo possível, tornou necessário o avanço tecnológico contínuo dos meios facilitadores desse tráfego, e é nesse contexto que as redes ópticas se tornam, mais do que importantes, vitais para atender essas necessidades do nosso novo modelo de sociedade. A nossa dita globalização, advento em que pessoas, empresas e países estão interligados, só se torna possível na medida em que possamos ter meios de comunicação que possibilitem a troca de informações a nível intercontinental. Essa necessidade de trafegar grandes quantidades de informação em grandes velocidades representa o principal desafio dos sistemas de comunicação atuais. E as constantes evoluções em tecnologia óptica têm demonstrado, acima das expectativas, que redes utilizando esse tipo de tecnologia são a alternativa mais indicada para contornar o gargalo tecnológico. A comunicação óptica evoluiu a tal nível, que temos redes de fibra ópticas interligando continentes através de malhas transoceânicas, como também se tornaram viáveis redes de acesso, com fibra óptica chegando até a casa do usuário. Falando de fibra óptica a nível de Brasil, estamos diante de dois ambiciosos planos de expansão do governo brasileiro. O PNBL (Plano Nacional de Banda Larga), projeto com o audacioso objetivo de popularizar o acesso à banda larga em escala nacional, só se tornará realizável por causa do plano ousado do governo através de parcerias público-privadas para investimento em infraestrutura de cabeamento óptico. Nas palavras do ministro Paulo Bernardo, As obras do TAV (Transporte de Alta Velocidade) terão também fibras óticas. Provavelmente por meio de decreto [presidencial], vamos obrigar a colocação de fibras óticas em todas as obras do governo [1]. O Brasil também prepara um projeto para integrar, por meio de redes de fibra óptica, todos os países da América do Sul. O plano brasileiro prevê a formação de um grande anel continental de redes de fibra óptica, para integrar as nações em um sistema de banda larga. A estrutura final deve chegar a mais de 10 mil quilômetros de extensão, a ideia inicial é conectar as redes 1

14 de backbone que já existe em cada um dos países-membros da UNASUL (União de Nações Sul- Americanas) [2]. Além disso, para as operadoras de telecomunicação, fibra óptica é a solução de redes metropolitanas, backbones, backhaul e mesmo para o acesso à casa do assinante. A fibra até a casa do cliente pode capturar oportunidades de mercado. De outro lado, a explosão de usuários 3G e a crescente disseminação de smartphones gera para as operadoras celulares uma demanda crescente de capacidade em seus backhauls. São várias necessidades, portanto, que levam ao uso da fibra como solução. Nas redes metropolitanas, a banda larga de alta qualidade e com altas taxas de transferência é uma demanda crescente dos usuários, impulsionada agora pela decisão do governo de exigir nas novas metas do PGMU (Plano geral de metas para a universalização do serviço telefônico fixo comutado prestado no regime público) das concessionárias velocidades de 1 Mbps. As redes de cobre com tecnologia xdsl (Digital Subscriber Line) são limitadas pelo alcance, podendo ser utilizadas apenas em soluções mistas, como no caso da Oi para redes internas de prédios. Nas redes celulares, a fibra óptica no backhaul fica sendo a única solução que garante uma latência aceitável [3]. E as operadoras estão investindo bastante na implantação de fibra óptica, não com uma visão convencional de retorno de investimento, mas como necessidade para manter seus negócios frente à agressividade dos operadores de cabo e à entrada dos novos operadores em seu mercado. Além disso, há a necessidade de oferecer novos serviços para aumento das receitas e reposicionar a operadora de telecomunicações na cadeia de valor do negócio. Nesta categoria se enquadram os serviços IP, a utilização de computação em nuvem para oferta de serviços flexíveis e a oferta de conteúdos. Tornar mais eficiente a proposição de valor e abrir novas fontes de crescimento; criar uma experiência de Internet multitarefa; oferecer TV interativa em alta definição (HDTV); conquistar a casa digital (home gateway, home networking, home services)... Todas estas oportunidades requerem maior capacidade, melhor confiabilidade e taxas garantidas, e a fibra é o caminho para isso [3]. Não é surpresa, portanto, a decisão do governo de suspender o recolhimento de PIS e COFINS das empresas de telefonia que investirem em redes de fibras óticas até o fim de A medida resultará em uma desoneração de cerca de R$ 4 bilhões distribuídos entre o fim deste ano e dezembro de 2014 [4]. 2

15 O trabalho aqui escrito foi organizado da seguinte maneira, no capitulo 2 são apresentados os objetivos do mesmo e a motivação para realizá-lo. No terceiro capitulo, temos um relato detalhado, elucidando em que consistem sistemas de comunicação óptica, seu histórico e evolução através do tempo. O quarto capitulo explica o conceito de redes ópticas, o que elas representam em termos de mudanças nos padrões anteriormente vigentes, e quais as técnicas de multiplexação que permitiram um aumento significativo na taxa de transmissão de bits. Também neste capitulo se faz uma explanação acerca de arquitetura de redes. No quinto capitulo, são apresentadas as redes WDM (Wavelenght Division Multiplexing) totalmente ópticas, que são o objeto de estudo deste manuscrito. No sexto capitulo, o problema de roteamento e alocação de comprimento de onda abordado no trabalho apresentado é caracterizado e são discutidas as estratégias utilizadas, além de apresentar as formulações matemáticas implementadas. No sétimo capitulo, os resultados obtidos para os exemplos de redes apresentados são discutidos, e as conclusões são formadas através dos valores obtidos por cada formulação apresentada. As conclusões finais e as sugestões para trabalhos futuros compõem o oitavo capítulo, portanto o mesmo é bastante relevante do ponto de vista do desenvolvimento de novos estudos e aprimoramento deste trabalho. 3

16 2. OBJETIVO Este trabalho foi motivado pelo cenário atual das telecomunicações, no Brasil e no mundo, onde as redes de fibra óptica se apresentam como umas das soluções mais viáveis para a crescente demanda de largura de banda e alta taxa de transmissão. Foi desenvolvido um estudo sobre as redes em fibra óptica, em especial acerca de um dos problemas inerentes ao planejamento das redes ópticas, o roteamento e alocação do comprimento de onda (RWA - Routing and Wavelength Assignment). O problema foi abordado do ponto de vista de demanda de tráfego estático. A limitação dessa abordagem é justamente a exigência de um completo conhecimento prévio das variáveis que envolvem o sistema de comunicação e também por não permitir mudanças com a rede em operação. Foram analisadas e implementadas três formulações diferentes do problema com objetivos únicos e diferentes entre si, e uma formulação multiobjetivo abrangendo os três objetivos anteriores, levando em consideração características inerentes ao tipo de rede a ser instalada. O problema de RWA é NP (Non-Deterministic Polynomial Time) completo e pode ser definido formalmente em programação linear inteira (PLI). Utilizando a linguagem AMPL (A Mathematical Programming Language) e o software de otimização CPLEX, foram escolhidos, para serem minimizados, dois critérios principais dentro do problema proposto. A carga dos links físicos da rede, diminuindo a probabilidade de bloqueio e aumentando assim o QoS (Quality of Service), e os hops, quantidade de links físicos que o caminho óptico deve ocupar para cada par fonte-destino da rede, diminuindo o custo de implementação da mesma. O objetivo foi analisar e comparar os resultados obtidos com as três formulações com único objetivo para diversas redes ópticas, hipotéticas, evidenciando assim a eficácia e o trade-off existente entre os parâmetros no planejamento devido das redes. Por fim foi proposta então, uma formulação multiobjetivo que apresentasse uma solução mais equilibrada e que alcançasse de maneira mais abrangente uma solução para o problema proposto. 4

17 3. SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES ÓPTICAS 3.1. INTRODUÇÃO A função de um sistema de comunicação é transmitir informação de um lugar a outro, independente de estarem separados por alguns quilômetros ou por oceanos. A informação normalmente é levada por uma onda portadora eletromagnética cuja frequência pode variar de alguns mega-hertz para centenas de tera-hertz. Sistemas de comunicação óptica utilizam altas frequências de portadora (~100 THz) da região visível ou infravermelho próximo, do espectro eletromagnético. Sistemas de comunicação por fibra óptica são sistemas de comunicação ópticos que empregam fibras ópticas para transmissão de informação. Esses sistemas foram implantados ao redor do mundo a partir de 1980 e revolucionaram o campo das telecomunicações. De fato, as tecnologias ópticas junto com a microeletrônica levaram ao advento da era da informação durante os anos 90 [6] HISTÓRICO Com a telegrafia em 1830, utilizando código Morse, era possível obter taxas de transmissão de 10 b/s. Com as estações de retransmissão, se tornou possível a comunicação entre grandes distâncias (~1000 km). Em 1876, a invenção do telefone trouxe uma mudança radical na medida em que sinais elétricos eram transmitidos na forma analógica por uma corrente elétrica variável [6]. Técnicas analógicas dominaram os sistemas de comunicação por quase um século. O desenvolvimento de redes telefônicas mundiais durante o século 20 acarretou em muitos avanços na concepção de sistemas de comunicação elétrica. A utilização de cabos coaxiais, ao invés de pares metálicos, aumentou a capacidade dos sistemas significativamente. O primeiro sistema com cabos coaxiais, iniciando o funcionamento em 1940, era um sistema de 3 MHz capaz de transmitir 300 canais de voz ou um único canal de televisão. A largura de banda desses sistemas é limitada pelas perdas, dependentes da frequência, dos cabos que aumentam rapidamente para frequências acima de 10 MHz. Essa limitação ocasionou o desenvolvimento de comunicações em micro-ondas, nas quais uma onda portadora eletromagnética com 5

18 frequência entre 1-10 GHz é utilizada para transmitir o sinal, através de técnicas de modulação adequadas [6]. Figura 1: Aumento no produto taxa de bits distância (BL) durante o período de O surgimento de uma nova tecnologia é marcada por um ponto [6]. O primeiro sistema de microondas operando em uma frequência de portadora de 4 GHz ficou operacional em Desde então, ambos, coaxial e enlaces de micro-ondas evoluíram consideravelmente e são capazes de operar em taxas de transmissão de 100 Mb/s. O sistema coaxial mais avançado passou a funcionar em 1975 e operava a uma taxa de bits de 274 Mb/s. Uma grande desvantagem dos sistemas coaxiais de alta velocidade é a pequena distância entre repetidores de sinal (~1 km) o que torna o sistema relativamente caro para operar. Sistemas de comunicação por micro-ondas geralmente podem ter uma maior distância entre os repetidores de sinal, mas sua taxa de bits é também limitada pela frequência da onda portadora. Um coeficiente de desempenho comumente usado em sistemas de comunicação é o produto taxa de bits distância, BL, onde B é a taxa de transmissão de bits e L é a distância entre repetidores de sinal. A Figura 1 mostra como o produto BL aumentou através de avanços tecnológico durante o último século e meio [6]. Foi durante a segunda metade do século 20 que foi descoberto que um aumento de várias ordens de magnitude no produto BL seria possível se ondas ópticas fossem utilizadas como 6

19 portadoras. Entretanto, durante os anos 50, não estavam disponíveis fontes ópticas coerentes nem tampouco um meio de transmissão adequado. A invenção do laser em 1960 resolveu o primeiro problema, e a atenção então ficou voltada para encontrar um meio para utilizar a luz do laser em comunicações ópticas. [6] Figura 2: Aumento da capacidade dos sistemas ópticos ocorrido após 1980 [6]. Foi sugerido em 1966 que fibra ópticas pudessem ser a melhor escolha, por serem capazes de guiar a luz de maneira similar à que os elétrons eram guiados em fios de cobre. O principal problema eram as elevadas perdas em fibra ópticas, as fibras disponíveis nos anos 60 tinham perdas acima de 1000 db/km. Uma descoberta importante ocorreu em 1970 quando as perdas nas fibras puderam ser reduzidas para menos de 20 db/km na região de comprimento de onda de 1 µm. Concomitantemente, lasers semicondutores de GaAs, operando continuamente a temperatura ambiente, foram demonstrados. A disponibilidade simultânea de fontes ópticas compactas e fibras ópticas de baixas perdas acarretaram em um esforço mundial para desenvolver sistemas de comunicação por fibra óptica. A Figura 2 mostra o aumento da capacidade dos sistemas ópticos a partir de 1980 através de várias gerações de evolução. Como pode ser observado na Figura 2, os sistemas comerciais seguiram de perto os sistemas em fase de pesquisa e desenvolvimento. O progresso foi, de fato, acelerado com um aumento de um fator de em um período menor do que 30 anos. A distância de transmissão 7

20 também aumentara de 10 para km no mesmo período de tempo. Como resultado, o produto BL de sistemas ópticos modernos excede por um fator de 107 se comparado com o dos sistemas de primeira geração. [6] 3.3. EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO ÓPTICA A fase de pesquisa dos sistemas de comunicação em fibra-óptica começou por volta de O enorme progresso ocorrido dentro do período de 25 anos até os anos 2000 pode ser agrupado em gerações distintas. A Figura 3, abaixo, mostra o aumento do produto BL durante esse período de tempo, quantificado por vários experimentos em laboratório [6]. Figura 3: Aumento do produto BL no período de através de várias gerações de sistemas ópticos [6]. A linha reta corresponde à duplicação do produto BL a cada ano. Em toda geração, BL aumenta inicialmente, mas então começa a saturar quando a tecnologia amadurece. Cada nova geração traz um mudança fundamental que ajuda a melhorar ainda mais o desempenho do sistema [6]. A primeira geração de sistemas ópticos operava ao redor de 0,8 µm e utilizava lasers semicondutores de GaAs. Após vários testes de campo durante o período de , estes 8

21 sistemas ficaram disponíveis comercialmente em Eles operavam a uma taxa de bits de 45 Mb/s e permitiam espaçamento entre os repetidores de até 10 km. O maior espaçamento, se comparado com o de 1 km dos sistemas coaxiais, era uma razão importante para os projetistas dos sistemas, pois diminuía os custos de instalação e manutenção associados aos repetidores [6]. Estava claro durante os anos 70 que o espaçamento entre repetidores poderia ser aumentado consideravelmente operando o sistema óptico na região de comprimento de onda ao redor de 1.3 µm, onde as perdas na fibra eram menores que 1 db/km. Além disso, fibra ópticas apresentavam dispersão mínima nessa região de comprimento de onda. Essa descoberta acarretou em um esforço mundial para desenvolver lasers semicondutores de InGaAsP que operavam na região de 1.3 µm [6]. A segunda geração dos sistemas de comunicação de fibra óptica apareceu no início dos anos 80, mas a taxa de transmissão de bits inicial estava limitada abaixo dos 100 Mb/s devido à dispersão em fibras multi-modo. Essa limitação foi superada pelo uso de fibras mono-modo. Um experimento de laboratório em 1981 demonstrou transmissão em 2 Gb/s por 44 km de fibra mono-modo. Em 1987, sistemas de segunda geração, operando com taxas de até 1,7 Gb/s e com um espaçamento entre repetidores de aproximadamente 50 km, ficaram disponíveis comercialmente [6]. O espaçamento entre repetidores da segunda geração de sistemas de comunicação ópticas era limitado pelas perdas da fibra operando com comprimento de onda de 1,3 µm (tipicamente 0,5 db/km). Perdas em fibras de sílica se tornam mínimas na região de 1,5 µm. Efetivamente, uma perda de 0,2 db/km foi alcançada em 1979 nessa região espectral. Entretanto, a introdução de sistemas ópticos de terceira geração utilizando 1,55 µm foi consideravelmente atrasada por uma grande dispersão da fibra operando nessa região de comprimento de onda. Lasers semicondutores de InGaAsP não podiam ser utilizados, devido ao alargamento de pulso ocorrendo como resultado de oscilações simultâneas de vários modos longitudinais. O problema da dispersão na fibra foi contornado utilizando fibras de dispersão deslocada (DSF) projetadas para ter dispersão mínima perto de 1,55 µm ou então limitando o espectro do laser para apenas um modo longitudinal. Ambas as abordagens foram praticadas durante os anos 80. Em 1985, testes em laboratório indicaram a possibilidade de transmitir informação em taxas de até 4 Gb/s para distâncias acima de 100 km. Sistemas ópticos de terceira geração operando a 2,5 Gb/s tornaram-se comercialmente disponíveis em 1990, o melhor desempenho 9

22 se dava empregando DSF em combinação com lasers oscilando em apenas um modo longitudinal [6]. A desvantagem dos sistemas de terceira geração em 1,55 µm era a periódica regeneração do sinal, sendo necessários repetidores eletrônicos espaçados comumente por km. A distância entre repetidores poderia ser aumentada fazendo uso de detecção homodina e heterodina que aumentava a sensibilidade do receptor. Esses sistemas são chamados de sistemas ópticos coerentes. Entretanto, a comercialização dos mesmos foi adiada com o advento dos amplificadores em fibra em 1989 [6]. A quarta geração de sistemas ópticos se utiliza de amplificação óptica para aumentar o espaçamento entre repetidores e multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM Wavelenght Division Multiplexing) para aumentar a taxa de transmissão de bits. O advento da técnica WDM por volta de 1992 começou uma revolução que resultou na duplicação da capacidade do sistema a cada 6 meses e alcançou taxas de operação de 10 Tb/s em 2001 [6]. Na maioria dos sistema WDM, as atenuações na fibra são compensadas periodicamente empregando amplificadores a fibra dopada com érbio a cada km. Tais amplificadores foram desenvolvidos depois de 1985 e estiveram disponíveis comercialmente em Um experimento cientifico de 1991 demonstrou a possibilidade de transmitir dados por km a uma taxa de 2,5 Gb/s, e por km a 5 Gb/s, utilizando uma configuração de enlace de recirculação. Esse desempenho indicou que um sistema de transmissão submarino, totalmente óptico, baseado em amplificadores, para comunicação intercontinental era factível. Por volta de 1996, não só transmissão por km a uma taxa de bits de 5 Gb/s havia sido demonstrada utilizando cabos submarinos, mas ainda ficaram comercialmente disponíveis sistemas ópticos transatlânticos e transpacíficos. Desde então, um grande número de sistemas ópticos foram implantados mundialmente [6]. A Figura 4 mostra a rede internacional de sistemas submarinos em 2005: 10

23 Figura 4: Rede submarina internacional de sistemas de comunicação por fibra óptica em 2005 [6]. Os km de fibra óptica ao redor do mundo, conhecidos como FLAG (Fiber Optic Link Around the Globe) se tornaram operacionais em 1998, interligando muitos países europeus e asiáticos. Outro grande sistema óptico, conhecido como AfricaOne, estava operacional no ano 2000; ele contorna o continente africano e cobre uma distância total de transmissão de aproximadamente km. Vários sistemas WDM foram desenvolvidos atravessando os oceanos Pacífico e Atlântico durante em resposta ao aumento de tráfego de dados induzido pela Internet. Na verdade, esse desenvolvimento acelerado acarretou em um excesso de capacidade mundial que resultou no estouro da dita bolha das empresas ponto com em 2001 [6]. A ênfase da maioria dos sistemas ópticos WDM é aumentar sua capacidade através da transmissão de mais e mais canais através da técnica de WDM. Com o aumento da largura de banda do sinal, freqüentemente não é possível amplificar todos os canais utilizando um único amplificador. Como resultado, novas técnicas de amplificação (como por exemplo, amplificação Raman) foram desenvolvidas para cobrir a região espectral de 1,45 µm até 1,62 µm. Essa abordagem acarretou, no ano 2000, em uma taxa de transmissão experimental de 11

24 3,28 Tb/s onde 82 canais, cada um operando a 40 Gb/s, foram transmitidos por 3000 km. Em um ano, a capacidade do sistema pode ser aumentada para quase 11 Tb/s (273 canais WDM, cada um operando a 40 Gb/s), mas distância de transmissão era limitada a 117 km. Em outro experimento recorde, 300 canais, cada um operando a 11,6 Gb/s, foram transmitidos por 7380 km, resultando em um produto BL de mais de Tb/s km. Sistemas terrestres comerciais com capacidade de 3,2 Tb/s, transmitindo 80 canais (cada um a 40 Gb/s) com o uso de amplificação Raman, estavam disponíveis no final de Dado que os sistemas de primeira geração tinha capacidade de 45 Mb/s em 1980, é notável que a capacidade tenha aumentado em mais de vezes em um período de 25 anos [6]. A quinta geração de sistemas de comunicação por fibra óptica está focada em aumentar o alcance em que um sistema WDM pode operar simultaneamente. A janela convencional de comprimento de onda, conhecida como banda C, cobre o intervalo entre 1,53 até, 157 µm. Ela está sendo estendida para cobrir a banda L e S também. A técnica de amplificação Raman pode ser utilizada para sinais nas três bandas de comprimentos de onda. Além disso, um novo tipo de fibra, conhecida como fibra seca está sendo desenvolvido com a propriedade de que as perdas nas fibras sejam pequenas ao longo de toda a região do comprimento de onda de 1,30 até 1,65 µm. A disponibilidade dessas fibras e novos esquemas de amplificação podem levar a sistemas ópticos com milhares de canais WDM [6]. O foco dos sistemas de quinta geração é aumentar a eficiência espectral dos sistemas WDM. A idéia é empregar formatos de modulação avançados nos quais informação é codificada utilizado amplitude e fase da portadora óptica. Embora esses formatos tenham sido desenvolvidos e utilizados para sistemas de microondas, o uso em sistemas ópticos atraiu bastante atenção a partir de Tem permitido aumenta a eficiência espectral, tipicamente limitada abaixo de 0,8 b/s/hz para sistemas de quarta geração, para mais do que 8 b/s/hz. Em um experimento em 2010, um novo recorde foi estabelecido quando se alcançou uma taxa de transmissão de 64 Tb/s por 320 km utilizando 640 canais WDM que ocupavam as banda L e C com 12,5 GHz de espaçamento entre os canais. Cada canal continha dois sinais multiplexados em polarização de 107 Gb/s codificados com uma técnica de modulação conhecida como modulação de amplitude em quadratura [6]. Analisando a perspectiva histórica, fica fácil perceber que a prerrogativa para que os avanços tecnológicos em sistemas de comunicação ocorram de forma incessante, é a pulsante necessidade de superar gargalos de largura de banda e velocidade de transmissão de dados. Os 12

25 sistemas de comunicação ópticos se apresentam como alternativa viável para solução desses problemas. Como em qualquer nova tecnologia, o mais desafiante não é a nova descoberta, mas sim viabilizá-la economicamente. Todo esse capítulo introdutório sobre sistemas de comunicação óptica é para que o leitor possa se ambientar com o contexto ao qual pertence este trabalho, auxiliando a entender a importância de um manuscrito como este. O problema abordado neste trabalho está inserido em um panorama atual, lidando com tecnologia que representa o estado da arte no campo das telecomunicações. 13

26 4. REDES ÓPTICAS 4.1. INTRODUÇÃO Como visto no capítulo anterior, redes com tecnologia óptica oferecem a perspectiva de atender essa necessidade inexorável de maior capacidade e velocidade na transmissão de informações. Além disso, esse tipo de rede está cada vez mais se tornando capaz de entregar largura de banda de maneira flexível onde e quando for necessário [5]. A fibra óptica oferece largura de banda muito maior que fios de cobre e é menos susceptível a vários tipos de interferências eletromagnéticas e outros efeitos indesejáveis. Visto isso, tem se tornado o meio de transmissão de dados escolhido para qualquer taxa maior que algumas dezenas de megabits por segundo por qualquer distância maior que um quilômetro. É também o meio preferido para pequenas (alguns metros até centenas de metros) interconexões de alta velocidade (Gb/s e além) dentro de sistemas maiores [5]. Quando se fala de redes ópticas, na verdade estamos falando de duas gerações de redes ópticas. Na primeira geração, a tecnologia óptica era utilizada essencialmente para transmissão e fornecer capacidade. Fibra óptica gera menor taxa de erro e maior capacidade se comparada aos cabos de cobre. Toda a comutação e demais funções inteligentes eram realizadas através de tecnologia eletrônica. Alguns exemplos de redes de primeira geração são as redes SONET (Synchronous Optical Network) e as essencialmente similares redes SDH (Synchronous Digital Hierarchy), que formam a base da infraestrutura de telecomunicações na América do Norte, Europa e Ásia, respectivamente, e também de várias redes corporativas como, por exemplo, FibreChannel [5]. Redes ópticas de segunda geração têm roteamento, comutação e inteligência na camada óptica. Essas redes são o foco deste trabalho, portanto será dado um maior enfoque as mesmas, mas antes de abordar o problema proposto se faz necessário, para facilitar o entendimento do manuscrito, que o leitor esteja familiarizado com alguns conceitos básicos dessas redes. 14

27 4.2. TÉCNICAS DE MULTIPLEXAÇÃO A necessidade da multiplexação foi gerada pelo fato de que na maioria das aplicações é muito mais econômico transmitir dados a maiores taxas em uma só fibra do que transmitir com menores taxas em múltiplas fibras. A multiplexação pode ser dividida em dois tipos, Digital com TDM (Time Division Multiplexing) e OTDM (Optical Time Division Multiplexing) ou Analógica com FDM (Frequency Division Multiplexing) e WDM (Wavelength Division Multiplexing) como pode ser visto na Figura 5 [5]: Figura 5: Técnicas de multiplexação para aumentar a capacidade de transmissão em uma fibra óptica. (a) TDM eletrônica e óptica e (b) WDM. Ambas técnicas recebem N sinais, cada um com taxas de transmissão B b/s, e os multiplexam em uma única fibra com uma taxa total de transmissão de NB b/s [5]. Na técnica TDM, vários sinais com menores taxas de transmissão são multiplexados em um sinal com maior taxa de transmissão de bits por meio de multiplexação por divisão do tempo eletrônica (TDM). O multiplexador tipicamente intercala os sinais originais para obter o sinal com maior taxa de transmissão de bits. Por exemplo, poderia escolher 1 byte do primeiro 15

28 sinal, o segundo byte do segundo sinal e assim sucessivamente. Como exemplo, sessenta e quatro sinais com 155 Mb/s podem ser multiplexados em um único sinal com 10 Gb/s. Atualmente, a maior taxa de transmissão comercial existente é 40 Gb/s para tecnologia TDM. Para que a TDM ultrapasse esses limites, pesquisadores estão desenvolvendo métodos para realizar as funções de multiplexação e desmultiplexação no domínio óptico. Essa abordagem é chamada de multiplexação por divisão óptica no tempo (OTDM). Experimentos em laboratório demonstraram a multiplexagem/desmultiplexagem de vários canais de 10 Gb/s para formar uma canal de 250 Gb/s, apesar dos avanços tecnológicos a técnica OTDM ainda não é comercialmente viável [5]. Outra maneira de aumentar a capacidade é através de uma técnica chamada de multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM). WDM é na sua essência o mesmo que multiplexação por divisão de frequência (FDM), que tem sido utilizada em sistemas com enlaces de radio por mais de um século. Por alguma razão, o termo FDM é utilizado para comunicações em rádio e WDM é empregado dentro do contexto de comunicações ópticas, talvez porque FDM foi estudado primeiramente por engenheiros de telecomunicações e WDM por físicos. A ideia é transmitir dados simultaneamente em portadoras com diversos comprimentos de onda (ou, equivalentemente, frequências ou cores) em um fibra. Para primeira ordem, esses comprimentos de onda não interferem entre si desde que estejam espaçados o suficiente. Dessa forma WDM fornece fibras virtuais, que fazem uma única fibra parecer várias fibras virtuais, com cada uma dessas portando um único canal. Sistemas WDM são largamente utilizados hoje em dia em redes submarinas de longo alcançe, e estão sendo desenvolvidas em redes metro também [5]. WDM e TDM são alternativas para aumentar a capacidade de transmissão e são complementares entre si. Portanto as redes atuais empregam uma combinação de TDM e WDM. Que combinação de TDM e WDM utilizar nos sistemas de comunicação é uma das questões importantes que as operadoras de telecomunicações tem de enfrentar atualmente. Por exemplo, supondo que uma operadora quer instalar um link de 160 Gb/s. Deve utilizar 64 canais WDM de 2,5 Gb/s ou 16 canais WDM de 10 Gb/s cada? A resposta depende de um numero de fatores, incluindo o tipo e parâmetros da fibra a ser utilizada no link e os serviços que a operadora deseja oferecer com esse mesmo link. Utilizando combinações de WDM e TDM, sistemas com capacidade de cerca de 1 Tb/s em apenas uma fibra se tornam 16

29 realizáveis, e sem duvida alguma sistemas com maiores capacidades operando em distancias maiores irão surgir no futuro [5] ARQUITETURA DE REDES Redes são entidades complexas, com diferentes funções sendo desempenhadas por diferente componentes da rede, com equipamentos de fornecedores diferentes funcionando conjuntamente. Podemos pensar nas diferentes funções da rede como diferentes camadas da mesma como podemos observar na Figura 6: Figura 6: Hierarquia de camadas de uma rede indicando as camadas para cada elemento da rede. Esse modelo OSI (Open Systems Interconnection) foi proposto pela Organização Internacional de Padrões (ISO International Standard Organization) no começo dos anos 80. Imaginemos as camadas como se estivessem empilhadas verticalmente. Cada camada desempenha alguns tipos de funções e fornecem alguns tipos de serviços para a camada superior. Por sua vez, cada camada espera que a camada inferior entregue alguns tipos de serviços para a mesma. A interface de serviços entre duas camadas adjacentes é chamada de 17

30 ponto de acesso de serviço (SAP), e podem existir múltiplos SAPs entre camadas correspondendo a diferentes tipos de serviços oferecidos [5]. Na maioria dos casos, a rede fornece conexões ao usuário. Uma conexão é estabelecida entre um par fonte-destino. Dentro de um elemento de rede, dados pertencentes a uma conexão transitam entre camadas. Cada camada multiplexa um número de conexões das camadas superiores e pode adicionar cabeçalhos aos dados vindos das camadas superiores. Cada elemento de rede intermediário ao longo do caminho de uma conexão reúne um conjunto de camadas começando da mais baixa até certa camada na hierarquia [5]. É importante definir as funções de cada camada e as interfaces entre as camadas. Isto é essencial, pois permite que os fornecedores fabriquem uma variedade de produtos de hardware e software desempenhando as funções, mas não todas, das camadas, e fornecer as interfaces apropriadas para que os mesmos se comuniquem com produtos desempenhando as funções de outras camadas [5]. Existem diversas implementações e padrões para cada camada. Uma dada camada pode trabalhar conjuntamente com uma variedade de camadas inferiores. Cada um dos diferentes tipos de redes ópticas constituem uma camada. Cada camada pode ser dividida em diversas sub-camadas [5]. Figura 7: Divisão da rede em camadas propostas pela ISO [5] 18

31 A camada mais inferior na hierarquia é a camada física, que fornece o meio físico de transmissão com uma certa largura de banda para a camada acima desta. A camada física pode ser óptica, sem fio, coaxial ou de par metálico. A camada logo acima é a camada enlace de dados, que é responsável por ativação e desativação do enlace de dados, supervisão e recuperação em caso de anormalidades, sincronização, segmentação e delimitação das unidades de dados, controle de erros e sequenciamento das unidades de dados, controle de fluxo. Acima desta temos a camada de Rede, que tem como objetivo fornecer um suporte a comunicação fim a fim para as camadas superiores, levando uma mensagem da fonte até o destino. As camadas de redes predominantes atualmente são IP (Internet Protocol), e o elemento principal deste tipo de rede é o roteador IP. O IP foi adaptado para operar uma variedade de enlaces de dados e mídia física, como Ethernet, linhas telefônicas seriais, linhas de cabo coaxial e linhas de fibra óptica. [5] A camada de transporte está localizada acima da camada de rede e é responsável pelo controle da transferência de dados, incluindo a qualidade do serviço e correção de erros fim a fim, os protocolos mais utilizados nesta camada são os utilizados com o IP, como por exemplo, o TCP (Transmission Control Protocol). Acima desta estão ainda a camada de Sessão, responsável pelo controle dos procedimentos de diálogo através da abertura e fechamento das sessões, camada de Apresentação, responsável pela sintaxe dos dados e por fim camada de Aplicação, responsável pela semântica da comunicação. [7] O aparecimento de redes ópticas de segunda geração adiciona a camada óptica nesse modelo apresentado, é uma camada que assim como as outras fornece serviços para as camadas superiores. A camada óptica fornece caminhos ópticos (lightpaths) para uma variedade de camadas usuários como mostrado na Figura 8 abaixo: 19

32 Figura 8: Camada óptica para redes de segunda geração, que dá suporte a uma variedade de camadas acima dela. [5] O caminho óptico substitui cabos de fibra óptica que interligariam os terminais SONET ou roteadores IP. Um caminho óptico pode ser definido como a conexão entre dois nós de rede, e em redes sem conversores de comprimento de onda nos assume um único comprimento de onda por todos os links físicos que atravessar. Vale lembrar que um único comprimento de onda pode transportar dados a altas taxas de bits e que toda essa largura de banda é fornecida as camadas superiores através do caminho óptico. Neste trabalho, será abordado o problema de RWA para redes com caminhos ópticos pré-determinados, que serão roteados no momento em que a rede estiver sendo implementada. O caminho óptico pode ser comparado ao serviço de comutação de circuitos oferecidos pelas rede telefônicas, ou seja, estabelecendo uma conexão direta entre nós da rede quando exista a demanda, com a diferença de que se a rede não possuir conversores de comprimento de ondas nos seus nós existirá, como já foi dito, uma restrição de continuidade do comprimento de onda, onde o caminho óptico deve obrigatoriamente assumir um único comprimento de onda em todos os enlaces físicos que atravessar. Esse serviço de caminhos ópticos é que surge como solução para o problema do gargalo de processamento eletrônico, uma vez que o roteamento é feito inteiramente no domínio óptico. Antes do surgimento da camada óptica, SONET/SDH era a camada de transmissão predominante nas redes de telecomunicações, e ainda é a camada dominante em muitas partes das rede. A camada SONET fornece várias funções chave. Fornece conexões de comutação de circuitos, gerenciadas, fim a fim. Também oferece um mecanismo eficiente para 20

33 multiplexar taxas de até 10 Gb/s ou 40 Gb/s pela rede. Além disso, em nós intermediários, SONET oferece um jeito eficiente de extrair fluxos de baixa de velocidade de um fluxo de alta velocidade, fazendo uso de um elegante mecanismo de multiplexação baseado no uso de ponteiros. [5] SONET inclui também cabeçalhos extensos que permitem operadores monitorar e gerenciar a rede. Alguns exemplos desses cabeçalhos incluem bytes de checagem de paridade para determinar quando quadros são recebidos erroneamente, e identificadores de conexão que permitem conexões serem rastreadas e verificadas dentro de uma rede complexa [5]. Figura 9: Típica hierarquia de multiplexagem em camadas. [5] Vemos na Figura 9 um exemplo típico de hierarquia de multiplexagem em camadas. A camada SONET multiplexa fluxos de baixa velocidade de circuitos comutados em fluxos com maiores velocidades que depois são transportados por caminhos ópticos, enquanto que a camada IP multiplexa estatisticamente fluxos de pacotes comutados em fluxos de maior velocidade que também serão transportados pelos caminhos ópticos. Por sua vez, múltiplos caminhos ópticos são multiplexados para compor o sinal WDM em uma fibra [5]. Percebe-se que temos diferentes camadas na rede desempenhando funções similares, isso ocorre porque diferentes camadas são mais eficientes em diferentes taxas de bits. Por 21

34 exemplo, a camada SONET pode eficientemente (custo - benefício) comutar e processar fluxos de trafego com 10 Gb/s atualmente. No entanto, é muito caro que essa camada tenha que processar 1 Tb/s advindo de um link WDM. A camada óptica, por outro lado, não é eficiente para processar granularidades mais baixas, como por exemplo, 155 Mb/s. Portanto se faz necessário utilizar as diferentes camadas para processar diferentes níveis de largura de banda [5]. 22

35 5. REDES WDM TOTALMENTE ÓPTICAS As redes ópticas de segunda geração surgem com o diferencial de realizar as funções inteligentes (roteamento, controle e gerenciamento) no domínio óptico. A tecnologia de multiplexação WDM e a eliminação das conversões óptico-eletrônicas para fins de roteamento acabam com o dito gargalo ocasionado pelos componentes eletrônicos, aumentando assim consideravelmente as taxas de transmissão de bits na rede. O esquemático abaixo (Figura 10) permite uma elucidação do funcionamento da rede WDM totalmente óptica: Figura 10: Rede WDM com roteamento de comprimento de onda [5]. Pode-se observar que a rede WDM fornece circuitos ópticos para os usuários (tipicamente roteadores IP ou terminais SONET), nessa figura podemos visualizar a restrição de continuidade de comprimento de onda, se não houver conversão de comprimento de onda em nós intermediários o caminho óptico deve ocupar o mesmo comprimento de onda em todos os links físicos que atravessa, logo se só dispuséssemos de dois comprimentos de onda nesta 23

36 rede seria impossível alocar um terceiro caminho óptico entre os nós E e F, mas se o nó intermediário pode converter os comprimentos de onda, pode-se alocar um lambda para o comprimento de onda no link EX e o segundo comprimento no link XF. [5] O conceito de redes totalmente ópticas está diretamente ligado ao conceito de transparência, isso porque nessas redes onde não se faz necessária a conversão O-E-O (óptico-elétricoóptico) a flexibilidade da rede é muito maior. Os caminhos ópticos são capazes de transmitir informação com diferentes taxas de bits, diferentes formatos e diferentes protocolos, essa flexibilidade é o que chamamos de transparência da rede. Essa é uma grande vantagem na medida em que a compatibilidade com diferentes camadas usuário é um grande diferencial. Além da transparência outras características que podemos citar das redes WDM são: Sobrevivência: A rede é estrutura de modo que em presença de falhas, os caminhos ópticos são reencaminhados automaticamente por percursos alternativos [8]. Reutilização de comprimentos de onda: como podemos observar na Figura 10 os comprimentos de onda podem ser reutilizados para caminhos ópticos diferentes desde que estes não compartilhem nenhum link físico em comum. (para o caso onde não existe conversão de comprimentos de onda, caso contrário essa restrição não existe). Topologia Virtual: A topologia lógica consiste na topologia vista pelas camadas que são usuárias da camada óptica. Para uma rede de serviço IP, suportada pela rede de transporte WDM, os caminhos ópticos são vistos como ligações entre roteadores IP [8]. Comutação de caminhos: Os caminhos ópticos oferecidos pela rede de transporte podem ser estabelecidos ou terminados por pedido através do sistema de gestão da rede [8]. Os sistemas WDM mais comuns são o CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplex) e DWDM (Dense Wavelength Division Multiplex), o que diferencia os dois sistemas é o espaçamento entre os comprimentos de onda, ou seja, a quantidade de canais e consequentemente a taxa de transmissão de bits. Para o CWDM o típico é um espaçamento de 200 GHz com 4 a 16 a canais dependendo da fibra óptica adotada no projeto com taxa de transmissão variando de 34 Mbit/s a 2,5 Gbit/s, e para o DWDM o espaçamento vai de