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)

12

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)

23

Evolução dos Dispositivos Ópticos (ASICs e Fotônica Integrada)

ASIC DSP (16nm e ~180M Gates)

24

OTN – GbE – SDH – FC

OTN

100 Gbit/s

Evolução dos Dispositivos Ópticos (ASICs e Fotônica Integrada)

ASIC OTN

(40nm e ~80M Gates)

25

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!!

27

Evolução dos Dispositivos Ópticos (ASICs e Fotônica Integrada)

Packaging e Testes

-Packaging básico

-Em expansão ...

28

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