As demandas por maior capacidade de transmissão de dados nas redes de telecomunicações têm crescido exponencialmente, e a evolução das tecnologias de multiplexação óptica tornou-se fundamental para atender às necessidades dos usuários de Internet, streaming e outros serviços. Nesse contexto, os Provedores de Serviços de Internet (ISP’s) têm se dedicado à expansão de suas redes de fibra óptica, a fim de suprir a crescente demanda por serviços e por maior velocidade de transmissão de dados. Contudo, a infraestrutura existente muitas vezes não consegue suportar o aumento contínuo do tráfego, pois foi projetada para volumes menores. Essa saturação exige inovações tecnológicas que garantam maior capacidade e conectividade. Nesse cenário, a tecnologia DWDM (Multiplexação Densa por Divisão de Comprimento de Onda) surge como uma solução atraente e eficaz
TDM
Inicialmente, as operadoras de telecomunicações adotaram a Multiplexação por Divisão de Tempo (TDM – Time Division Multiplexing), uma técnica que divide um canal de comunicação em intervalos de tempo específicos para diferentes sinais, permitindo que múltiplos sinais compartilhem o mesmo canal sem sobreposição, como ilustrado na Figura 1.
Figura 1 – Multiplexação TDM
Embora eficaz no passado, essa abordagem enfrenta limitações diante do crescente tráfego de dados atual, já que a capacidade de transmissão é restringida pela largura de banda e pelos intervalos de tempo disponíveis. Embora útil para dividir a capacidade de um canal entre vários usuários, o TDM não é ideal para a transmissão simultânea de grandes volumes de dados devido à sua divisão rígida do tempo.
WDM
A crescente necessidade de aumentar a capacidade das redes levou ao desenvolvimento da Multiplexação por Divisão de Comprimento de Onda (WDM – Wavelength Division Multiplexing), uma tecnologia que, em vez de dividir o tempo, utiliza diferentes comprimentos de onda da luz para transmitir múltiplos sinais simultaneamente através de uma única fibra óptica.
Assim como as estações de rádio operam em frequências distintas, cada comprimento de onda transmite seu sinal sem interferir nos outros, aumentando significativamente a capacidade da fibra óptica. Em vez de particionar o tempo, o WDM separa a luz em diferentes comprimentos de onda, possibilitando a transmissão paralela de vários sinais. Essa abordagem torna o uso da fibra mais eficiente, ampliando a capacidade de transmissão sem comprometer o desempenho da rede, como ilustrado na Figura 2.
Figura 2 – Multiplexação WDM
O WDM supera o TDM em eficiência para redes de alta capacidade, permitindo o transporte simultâneo de múltiplos sinais e maximizando o uso da infraestrutura de fibra. Com amplificadores ópticos, é possível expandir ainda mais a capacidade de transmissão sem a necessidade de adicionar novas fibras. Além disso, o WDM suporta sinais em diferentes formatos e taxas de bits, oferecendo flexibilidade e transparência nos sistemas de transporte.
Outra grande vantagem do WDM é sua escalabilidade, ajustando-se facilmente à demanda da rede e proporcionando uma excelente relação custo-benefício. Em distâncias superiores a 50 km, o WDM é mais econômico que soluções eletrônicas de alta velocidade, enquanto, em distâncias menores, o uso de múltiplas fibras pode ser uma alternativa mais viável.
DWDM
Com o aumento contínuo da demanda por dados, a capacidade do WDM ainda se mostrou insuficiente em comparação ao seu potencial máximo. É nesse contexto que surge a Multiplexação por Divisão Densa de Comprimento de Onda (DWDM – Dense Wavelength Division Multiplexing), uma solução ainda mais eficiente. Ao utilizar comprimentos de onda mais próximos, o DWDM permite o transporte simultâneo de um número muito maior de sinais por uma única fibra óptica, resultando em uma capacidade de transmissão significativamente superior.
O DWDM é uma versão aprimorada do WDM, utilizando comprimentos de onda mais próximos, o que possibilita um número maior de canais e maior largura de banda. Atualmente, é possível integrar mais de 100 canais, com capacidades de 100 Gbps cada, chegando a até 1Tbps por comprimento de onda, alcançando transmissões superiores a 100Tbps em uma única fibra. Essa tecnologia já suporta taxas de transmissão na ordem de Petabits por segundo (Pbps), essenciais para atender à crescente demanda por largura de banda. A Figura 3 ilustra o funcionamento do DWDM.
Figura 3 – Multiplexação DWDM
Uma das principais vantagens do DWDM é sua capacidade de transportar sinais de diferentes tipos e velocidades, como Ethernet, IP e vídeo, sem necessidade de conversões de protocolo. Isso torna as redes mais flexíveis, eficientes e capazes de lidar com uma ampla gama de serviços simultaneamente. Além disso, o DWDM permite a transmissão de mais de 1.000 canais em uma única fibra, maximizando a utilização da infraestrutura existente e expandindo significativamente a largura de banda disponível.
Por sua escalabilidade, o DWDM é ideal para atender à crescente demanda por maior capacidade e velocidade, enquanto prepara as redes para desafios futuros, como o aumento do tráfego de dados em alta definição, a expansão da Internet das Coisas (IoT) e o crescimento de serviços em nuvem. A Figura 4, exemplifica uma aplicação metropolitana.
Figura 4 – Aplicação do DWDM
CAPEX e OPEX
No cenário atual, a redução de custos é uma questão de sobrevivência para os ISP’s. Um dos principais focos recai sobre a redução dos investimentos de capital visíveis (CAPEX). No entanto, cerca de 75% da estrutura de custos dos provedores é destinada a gastos operacionais (OPEX). Embora os detalhes operacionais variem entre os ISP’s, é evidente que a maior parte do orçamento total é dedicada ao OPEX.
A Figura 5 apresenta uma divisão típica do orçamento, onde 14% do total de OPEX corresponde à depreciação de ativos de capital, considerando uma taxa de depreciação de 20% ao ano ao longo de cinco anos.
Figura 5 – Divisão de despesas operacionais de um ISP
O DWDM oferece benefícios significativos, mas sua implementação enfrenta desafios financeiros e operacionais, especialmente em relação ao investimento inicial (CAPEX) e aos custos operacionais recorrentes (OPEX). A instalação de uma rede DWDM exige equipamentos especializados, como multiplexadores ópticos, amplificadores, transponders e sistemas de monitoramento, resultando em altos custos iniciais. Para provedores menores, esses investimentos podem ser um obstáculo, principalmente se a demanda não justificar a adoção em larga escala. Contudo, a eficiência em espaço e a alta capacidade de transmissão podem compensar esses custos a longo prazo.
Os custos operacionais também são elevados devido à complexidade de manutenção e gestão das redes DWDM. Equipamentos ópticos requerem calibração constante e equipes especializadas para monitoramento e manutenção, o que aumenta os gastos. Além disso, sistemas avançados de diagnóstico são indispensáveis para garantir a qualidade do sinal e evitar interrupções, o que representa um desafio para provedores que precisam equilibrar custos e eficiência.
Assim, a participação do DWDM no CAPEX e OPEX varia conforme o modelo de implementação do ISP, mas a integração de tecnologias e sistemas otimizados resulta em reduções tanto nos custos de equipamentos quanto nas despesas operacionais. Soluções que combinam DWDM com tecnologias que permitam a configuração dinâmica e flexível de tráfego óptico sem a necessidade de conversão eletrônica, como ROADM (Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer), podem reduzir o CAPEX em até 30% e gerar economias de OPEX de cerca de 25%.
DWDM nas Redes de Acesso
O uso do DWDM nas redes de acesso dos ISP’s, especialmente em áreas urbanas densamente povoadas, é uma solução eficaz para atender à crescente demanda por largura de banda. Suas principais vantagens incluem:
- Alta capacidade e escalabilidade: O DWDM multiplica os comprimentos de onda em uma única fibra, oferecendo escalabilidade quase ilimitada e permitindo o aumento de capacidade conforme necessário.
- Independência de protocolo e taxa de bits: Suporta simultaneamente diferentes tipos de tráfego, como dados, voz e vídeo, garantindo flexibilidade sem necessidade de complexas adaptações.
- Aproveitamento da infraestrutura existente: Maximiza o uso de fibras já instaladas, reduzindo ou eliminando a necessidade de construir novas infraestruturas, especialmente em locais onde essa expansão seria inviável ou cara.
- Provisionamento ágil de serviços: Permite a rápida adição de novos canais e serviços, sem alterações significativas na infraestrutura, acelerando a entrega de soluções aos usuários.
Considerações Finais
Embora a implementação do DWDM nas redes do ISP exija um planejamento cuidadoso e consideráveis investimentos iniciais, suas vantagens superam os desafios. Com escalabilidade praticamente ilimitada, flexibilidade no suporte a diversos serviços e eficiência na utilização da infraestrutura, a tecnologia é uma solução estratégica para provedores que desejam garantir a competitividade em um cenário de crescimento exponencial da demanda por dados.
Ao alinhar estratégias de investimento e adoção escalável, os provedores podem aproveitar plenamente o potencial do DWDM, construindo uma infraestrutura resiliente e preparada para o futuro. Assim, o DWDM consolida-se como uma tecnologia-chave para impulsionar a conectividade da rede, suportando tendências como a IoT, serviços em nuvem e o tráfego intensivo de dados digitais.
Até o próximo artigo!
José Maurício S. Pinheiro
Ratio Consultoria
