DWDMDENSE WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXINGMULTIPLEXACIN POR
DIVISIN EN LONGITUDES DE ONDAS DENSAS
QUE ES Y MOTIVOS DE INVENCIN.
Es un mtodo de multiplexacin muy similar a la multiplexacin por
divisin de frecuencias, que se utiliza en medios de transmisin
electromagnticos. Varias seales portadoras (pticas) se transmiten
por una nica fibra ptica utilizando distintas longitudes de onda de
un haz de luz para cada una de ellas. Cada portadora ptica forma un
canal ptico que podr ser tratado independientemente del resto de
canales que comparten el medio (fibra ptica) y contener diferente
tipo de trfico. De esta manera se puede multiplicar el ancho de
banda efectivo de la fibra ptica, as como facilitar comunicaciones
bidireccionales. Se trata de una tcnica de transmisin muy atractiva
para los operadores de telecomunicaciones ya que les permite
aumentar su capacidad sin tener ms cables.
Para transmitir mediante DWDM es necesario dos dispositivos
complementarios: un multiplexor en lado del transmisor y un
demultiplexor en el lado del receptor. A diferencia del CWDM, en
DWDM se consigue mayor nmeros de canales pticos reduciendo la
dispersin cromtica de cada canal mediante el uso de un laser de
mayor calidad, fibras de baja dispersin o mediante el uso de mdulos
DCM. De esta manera es posible combinar mas canales reduciendo el
espacio entre ellos.
Est definido para la banda de 1530 1610nm, espaciado entre
canales de 0.8nm y 1.6nm.
HISTORIAEl primer sistema WDMen combinar dos seales portadoras
hizo su aparicin alrededor de 1985. A principios del sigloXXI la
tecnologa permite combinar hasta 160 seales con un ancho de banda
efectivo de unos 10 gbt/s por segundo. Ya las operadoras estn
probando los 40 gbt/s. No obstante la capacidad terica de una sola
fibra ptica se estima en 1600 Gbit/s. De manera que es posible
alcanzar mayores capacidades en el futuro, a medida que avance la
tecnologa.
Los tempranos aos 90 consideraron una segunda generacin del WDM,
a veces llamada narrowband WDM, en cules dos canales de ocho fueron
utilizados. Estos canales ahora fueron espaciados en un intervalo
cerca de 400 GH en la ventana 1550-nm. A mediados de los 1990s, los
sistemas densos del WDM (DWDM) emergan con 16 a 40 canales y
espaciaban a partir 100 a 200 GH. Por los ltimos aos 90 los
sistemas DWDM se haban desarrollado a tal punto donde eran capaces
de soportar de 64 a 160 canales paralelos, embalado denso en los
intervalos de 50 o an 25 GH.
La progresin de la tecnologa se puede considerar como aumento en
el nmero de las longitudes de onda acompaadas por una disminucin
del espacio de las longitudes de onda. Junto con la densidad
creciente de longitudes de onda, los sistemas tambin avanzaron en
su flexibilidad de configuracin, con funciones de agregar-gota, y
capacidades de la administracin. Los aumentos en la densidad del
canal resultado de la tecnologa DWDM han tenido un impacto dramtico
en la capacidad de carga de la fibra. En 1995, cuando los primeros
sistemas 10 de Gbps fueron demostrados, el coeficiente de
incremento en capacidad fue de un mltiplo linear de cuatro cada
cuatro aos a cada cuatro aos.
COMPONENTES Y FUNCIONAMIENTO
DWDM es la base de la tecnologa en una red de transporte ptica.
Los componentes esenciales de DWDM se pueden clasificar por su
lugar en el sistema como sigue: En el lado de la transmisin, lseres
con precisin, longitudes de onda estables En el enlace, fibra ptica
que exhibe bajas prdida y funcionamiento de transmisin en los
espectros relevantes de la longitud de onda, adems de plano-gane
los amplificadores pticos para alzar la seal en palmos ms largos En
el lado de la recepcin, fotodetectores y demultiplexores pticos
usando los filtros de pelcula fina o los elementos difrangentes
Multiplexores pticos add/drop y componentes crossconectores
pticosFUNCIONES DEL SISTEMA
Generacin de la seal - La fuente, un laser de estado slido, debe
proporcionar la luz estable dentro de un especfico, estrecha ancho
de banda que transporta los datos digitales, modulado como una seal
anloga. Combinando las seales Los sistemas Modernos de DWDM emplean
los multiplexores para combinar las seales. Hay una cierta prdida
inherente asociada a la multiplexacin y la demultiplexacin. Esta
prdida es dependiente sobre el nmero de canales pero se puede ser
mitigada con amplificadores pticos, los cules alzan todas las
longitudes de onda inmediatamente sin la conversin elctrica.
Transmitiendo las seales Los efectos de las de la interferencia y
de la degradacin o de la prdida de la seal ptica se debe contar con
en la transmisin por fibra ptica. Estos efectos pueden ser
reducidos al mnimo controlando variables tales como espaciamientos
de canal, tolerancia de la longitud de onda, y niveles de la energa
del laser. Sobre un enlace de transmisin, la seal puede necesitar
ser amplificada pticamente. Separando las seales recibidas Al
trmino de la recepcin, las seales multiplexadas se deben separar
hacia fuera. Aunque esta tarea parecera ser simplemente lo
contrario de combinar las seales, es tcnicamente ms difcil en la
actualidad. Recibiendo las seales - La demultiplexacin de la seal
es recibida por un fotodetector. Adems de estas funciones, un
sistema de DWDM se debe tambin equipar de los interfaces del
cliente-lado para recibir la seal de entrada. Esta funcin es
realizada por los transponders.
Funcionamiento de un Transponder Basado en el Sistema DWDM
FUNCIONAMIENTO DEL EXTREMO-A-EXTREMO DE UN SISTEMA DE DWDM
UNIDIRECCIONAL.
1. El transponder acepta la entrada en la forma estndar de
monomodo o lser del multimodo. La entradaPuede venir de los
diferentes medios de comunicacin fsicos y protocolos diferentes y
tipos de trfico.
2. la longitud de onda de cada seal de entrada se traza a una
longitud de onda de DWDM. 3. las longitudes de onda de DWDM del
transponder son multiplexados en una sola seal ptica y lanzada en
la fibra. El sistema tambin podra incluir la habilidad de aceptar
los signos pticos directos al el multiplexor; por ejemplo, los
tales signos podran venir de un nodo del satlite. 4. un
poste-amplificador empuja la fuerza de la seal ptica tan pronto
deja el sistema (optativo). 5. se usan los amplificadores pticos a
lo largo del palmo de fibra como es necesitado (optativo). 6. un
pre-amplificador empuja el signo antes de que entre en el sistema
del extremo (optativo). 7. la seal entrante es demultiplexada en el
lambdas de DWDM individual (o longitudes de onda). 8. las lambdas
de DWDM individuales se trazan al tipo del rendimiento requerido
(por ejemplo, OC-48 fibra del solo-modo) y mand a travs del
transponder.
TOPOLOGAS Y ESQUEMAS DE PROTECCIN PARA DWDM
Las arquitecturas de red se basan en muchos factores, incluyendo
tipos de aplicaciones y de protocolos, distancias, aplicaciones y
patrones de acceso, y topologas de red heredadas. En el mercado
metropolitano, por ejemplo, se pueden utilizar topologas punto a
punto para conectar las localizaciones de la empresa, topologas de
anillo para conectar las instalaciones entre oficinas (IOFs) y para
el acceso residencial, y las topologas de acoplamiento se pueden
utilizar para conexiones inter-POP y conexiones a lo largo del
backbone transcontinental. En efecto, la capa ptica debe ser capaz
de soportar muchas topologas y, debido a progresos imprevisibles en
esta rea, esas topologas deben ser flexibles.
Hoy, las topologas principales en despliegue son punto a punto y
de anillo. Con el acoplamiento punto a punto sobre DWDM entre los
grandes sitios de la empresa, necesita solamente un dispositivo de
premisa del cliente para convertir el trfico de las aplicaciones a
las longitudes de onda y a la multiplexacin especficas. Los
portadores con topologas de anillo-lineal pueden envolver
completamente a los anillos basados en OADMs. Conforme los
Cross-Connect pticos configurables y los Switches llegan a ser ms
comunes, stas redes punto a punto y de anillo sern interconectadas
en los acoplamientos, transformando redes pticas metropolitanas en
plataformas completamente flexibles.
PROTECCINPTICA
En caso de ser necesario, la salida del Multiplexor DWDM, puede
beneficiarse de un sistema de Proteccin ptica que garantiza la
disponibilidad del servicio a travs de dos rutas de fibras
pticas.
CARACTERSTICAS
Bajas perdidas de insercin
3,5 dB. No incrementan apreciablemente la atenuacin total del
vano ptico.
Alto aislamiento entre canales
30 dB de aislamiento entre canales adyacentes minimiza la
interferencia ptica entre canales.
Bidireccional
Solucin compacta multiplexor y demultiplexor ptico integrada en
mdulo de 1UA.
FUTURO DE DWDM
DWDM continuar proporcionando el ancho de banda para grandes
cantidades de datos. De hecho, la capacidad de los sistemas crecer
conforme las tecnologas avancen y permitan un espaciamiento ms
cercano, y por lo tanto incrementen los nmeros, de longitudes de
onda. Pero DWDM tambin se est moviendo ms all del transporte para
convertirse en la base del networking all-optical (totalmente
ptico) con previsin de la longitud de onda y la proteccin basada en
el acoplamiento. El cambio en la capa fotnica permitir esta
evolucin, conforme los protocolos de enrutamiento permitan que las
trayectorias ligeras atraviesen la red del mismo modo que lo hacen
los circuitos virtuales hoy en da. stos y otros avances estn
convergiendo de manera tal que una infraestructura all-optical
(totalmente ptica) puede ser prevista en la capa ptica para
soportar las necesidades de la empresa, de acceso metropolitano, y
de las redes metropolitanas centrales.
VENTAJAS DWDM
Aumenta altamente la capacidad de un punto a otro de la red de
fibra ptica.Esto se debe principalmente a la posibilidad de
transmitir varias seales dentrode una sola seal y a las altas tasas
de transmisin que soporta.Permite transportar cualquier formato de
transmisin en cada canal ptico. As,sin necesidad de utilizar una
estructura comn para la transmisin de seales,es posible utilizar
diferentes longitudes de onda para enviar informacin sncrona y
asncrona, analgica o digital, a travs de la misma fibra.
Permite utilizar la longitud de onda como una nueva dimensin,
adems del tiempo y el espacio, en el diseo de redes de
comunicacin.
DESVENTAJAS DWDM
los componentes pticos son ms caros debido a la necesidad de
utilizar filtros pticos, y lser que soporte una tolerancia a
longitudes de onda compactas. Un dispositivo externo de
acoplamiento es usado para acoplar la mezcla de las diferentes
seales pticas.
tiene menor espacio para una tolerancia con respecto a la
dispercin de las longitudes de onda.
MAPA MENTAL
WEB RECOMENDADA
Equipos y conexiones
TRABAJO DE INVESTIGACIN SISTEMAS DE TRANSMISIN.
DAIRO ALBERTO MENCO PADILLAJHON FREDY VALENCIA PINO
DWDM-CWDM
Breve resea histricaEl primer sistema WDM en combinar dos seales
portadoras hizo su aparicin alrededor de 1985. A principios del
siglo XXI, la tecnologa permite combinar hasta 160 seales con un
ancho de banda efectivo de unos 10 gbits por segundo. Ya las
operadoras estn probando los 40 Gbits/s. No obstante la capacidad
terica de una sola fibra ptica se estima en 1600 Gbit/s. De manera
que es posible alcanzar mayores capacidades en el futuro, a medida
que avance latecnologa
INTRODUCCIN
WDM (multiplexacin por divisin de longitud de onda) es una
tecnologa que multiplexa varias seales sobre una sola fibra ptica
mediante portadoras pticas de diferente longitud de onda, usando
luz procedente de un lser o un LED. De este modo se puede
aprovechar en mayor medida el enorme ancho de banda que posee la
fibra ptica.
Las redes metropolitanas o MAN (Metropolitan Area Network) son
redes que cubren mbitos de una ciudad o varias ciudades cercanas
que hacen de interfaz entre las redes de acceso y las redes
troncales de transporte a largas distancias. Las necesidades de
estas redes son tipicamente: escalabilidad, bajo costo,
flexibilidad, robustez, transparencia y anchos de banda
relativamente altos y adaptados al cliente. La demanda de capacidad
de transporte en el entorno metropolitano es cada vez mayor, debido
a la introduccin de servicios y aplicaciones con gran consumo de
ancho de banda. Esta necesidad de ancho de banda en la red
metropolitana suscit hace unos aos un gran inters en los sistemas
WDM (Wavelength Division Multiplexing), pues adems la transparencia
inherente a estatecnologase adapta muy bien a este entorno,
caracterizado por la necesidad de integrar una gran diversidad de
clientes, servicios y protocolos. Sin embargo, estos sistemas no
cumplieron en ningn momento las previsiones, debido principalmente
a quetenanun costo muy alto y no permitian un rpido retorno de las
inversiones realizadas en su adquisicin y despliegue. Sin embargo,
la madurez de latecnologaWDM ha permitido conseguir sistemas
adaptados especificamente al entorno metropolitano, ofreciendo
altos anchos de banda a un costo relativamente bajo. Dentro de la
familia detecnologasWDM, la econmicamente ms competitiva en cortas
distancias es la CWDM (Coarse WDM). LatecnologaCWDM se beneficia
del menor coste de los componentes pticos asociados a
unatecnologamenos compleja, que aunque limitada en cuanto a
capacidad y distancia, se adapta perfectamente a las necesidades de
las redes empresariales y metropolitanas de corta distancia.
Sistema de transmisin de fibra ptica con WDM
Dentro de la familia WDM existen dos sistemas:
DWDM que a su vez puede ser de ultra larga distancia, de larga
distancia o metropolitano.
CWDM.
CWDM (Coarse wavelength Division Multiplexing), que significa
Multiplexacin por divisin en longitudes de onda ligeras. CWDM es
una tcnica de transmisin de seales a travs de fibra ptica que
pertenece a la familia de multiplexion por divisin de longitud de
onda (WDM), se utiliz a principios de los aos 80 para transportar
seal de video (CATV) en conductores de fibra multimodo, fue
estandarizado por la ITU-T (Internacional Telecommunication Union
Telecommunication sector), en la recomendacin de la norma G.694.2
en el ao 2002.se basa en una rejilla o separacin de longitudes de
onda de 20 nm (o 2.500 GHz) en el rango de 1.270 a 1.610 nm;
pudiendo asi transportar hasta 18 longitudes de onda en una nica
fibra ptica monomodo. De acuerdo con esto, se tienen dos
importantes caracteristicas inherentes a los sistemas CWDM que
permiten emplear componentes pticos ms sencillos y, por lo tanto,
tambin ms baratos que en los sistemas DWDM:
Mayor espaciamiento de longitudes de onda. De esta forma, en
CWDM se pueden utilizar lseres con un mayor ancho de banda
espectral y no estabilizados, es decir, que la longitud de onda
central puede desplazarse debido a imperfecciones de fabricacin o a
cambios en la temperatura a la que est sometido el lser y, an asi,
estar en banda. Esto permite fabricar lseres siguiendo procesos de
fabricacin menos criticos que los utilizados en DWDM, y que dichos
lseres no tengan sofisticados circuitos de refrigeracin para
corregir posibles desviaciones de la longitud de onda debidos a
cambios en la temperatura a la que est sometido el chip; lo cual
reduce sensiblemente el espacio ocupado por el chip y el consumo de
potencia, adems del coste de fabricacin. Por lo general en CWDM se
utilizan lseres de realimentacin distribuida o DFB (Distributed
Feed-Back) modulados directamente y soportando velocidades de canal
de hasta 2,5 Gbps sobre distancias de hasta 80 Km en el caso de
utilizar fibra ptica G.652. Por otro lado, CWDM utiliza filtros
pticos y multiplexores y demultiplexores basados en
latecnologadepelculadelgada o TFF (Thin-Film-Filter), donde el
nmero de capas del filtro se incrementa cuando el espaciamiento
entre canales es menor. Esto supone de nuevo una mayor capacidad de
integracin y una reduccin de coste. Estos filtros CWDM de banda
ancha, admiten variaciones en la longitud de onda nominal de la
fuente de hasta unos 6-7 nm y estn disponibles generalmente como
filtros de uno o dos canales.
Mayor espectro ptico. Esto, que permite que el nmero de canales
susceptibles de ser utilizados no se vea radicalmente disminuido a
pesar de aumentar la separacin entre ellos, es posible porque en
CWDM no se utilizan amplificadores pticos de fibra dopada con Erbio
o EDFA (Erbium Doped Filter Amplifier) como ocurre en DWDM para
distancias superiores a 80 Km. Los EDFA son componentes utilizados
antes de transmitir o recibir de la fibra ptica, para amplificar la
potencia de todos los canales pticos simultneamente, sin ningn tipo
de regeneracin a nivel elctrico. Los sistemas CWDM utilizan, de ser
necesario por las distancias cubiertas o nmero de nodos en cascada
a atravesar, regeneracin; es decir, cada uno de los canales sufre
una conversin ptico-elctrico-ptico de forma totalmente
independiente al resto para ser amplificado. El coste de la
optoelectrnica en CWDM es tal, que es ms simple y menos caro
regenerar que amplificar. Por otro lado, puesto que los
regeneradores realizan por completo las funciones de amplificacin,
reconstruccin de la forma de la seal, y temporizacin de la seal de
salida, compensan toda la dispersin acumulada; esto no ocurre en la
amplificacin ptica, a no ser que se utilicen fibras con compensacin
de dispersin o DCF (Dispersion Compensation Fiber), de alto coste y
que adems suelen requerir de una etapa de preamplificacin previa
dada la alta atenuacin que introducen.
Adems, CWDM es muy sencillo en cuanto a diseo de red,
implementacin, y operacin. CWDM trabaja con pocos parmetros que
necesiten la optimizacin por parte del usuario, mientras que los
sistemas DWDM requieren de complejos clculos de balance de
potencias por canal, algo que se complica an ms cuando se aaden y
extraen canales o cuando DWDM es utilizado en redes en anillo,
sobre todo cuando los sistemas incorporan amplificadores
pticos.
Caracteristicas
Posee espaciamiento de frecuencias de 2.500 GHz (20nm), dando
cabida a lseres de gran anchura espectral.
18 longitudes de onda, definidas en el intervalo de 1270 a 1610
nm
Los CWDM actuales tienen su limite en 2,5 Gbps.
En cuanto a las distancias que cubren llegan hasta unos 80
km.
Utilizan lser DBF (lseres de realimentacin distribuidos) sin
peltier ni termistor.
Usa filtros pticos de banda ancha, multiplexores y
demultiplexores basados en TFF (tecnologa de pelcula delgada)
Mayor espaciamiento de longitudes de onda, lo que indica que si
hay una variacin en la onda central debido a imperfecciones de los
lseres producidos por procesos de fabricacin menos criticos esta
onda se mantendr en banda.
Mayor espectro ptico, esto nos permite tener un nmero de canales
para utilizar sin que estos sean disminuidos a causa de la
separacin entre ellos
Topologias
CWDM puede admitir las siguientes topologias:
Anillos punto a punto y redes pticas pasivas (PON, permite
eliminar todos los componentes activos en la red, para introducir
componentes pasivos como el divisor o splitter, yasreducir costos y
mantenimiento en dicha red)
Anillos locales CWDM que se conectan con anillos metropolitanos
DWDM Anillos de acceso y las redes pticas pasivas.
Ventajas
Menor consumo energtico.
Tamao inferior de los lser CWDM.
Soluciona los problemas de cuellos de botella.
Hardware y costo operativo ms barato referente a otras
tecnologas de la misma familia.
Anchos de banda ms elevada.
Es ms sencillo referente al diseo de la red, implementacin y
operacin.
Mayor facilidad de instalacin, configuracin y mantenimiento de
la red.
Alto grado de flexibilidad y seguridad en la creacin de redes
pticas metropolitanas.
Puede transportar cualquier servicio de corto alcance como: SDH,
CATV, ATM, FTTH PON, 10Gibagit, entre otros.
DWDM.(Dense wavelength Division Multiplexing), que significa
Multiplexacin por divisin en longitudes de onda densas. DWDM es una
tcnica de transmisin de seales a travs de fibra ptica usando la
banda C (1550 nm).
Es un mtodo de multiplexacion muy similar a la Multiplexacion
por division de frecuencia que se utiliza en medios de transmisin
electromagnticos. Varias seales portadoras (pticas) se transmiten
por una nica fibra optica utilizando distintas longitudes de onda
de un haz lser cada una de ellas. Cada portadora ptica forma un
canal ptico que podr ser tratado independientemente del resto de
canales que comparten el medio (fibra ptica) y contener diferente
tipo de trfico. De esta manera se puede multiplicar el ancho de
banda efectivo de la fibra ptica, asi como facilitar comunicaciones
bidireccionales. Se trata de una tcnica de transmisin muy atractiva
para las operadoras de telecomunicaciones ya que les permite
aumentar su capacidad sin tender ms cables ni abrir zanjas.
Para transmitir mediante DWDM es necesario dos dispositivos
complementarios: un multiplexor en lado transmisor y un
demultiplexor en el lado receptor. A diferencia del CWDM, en DWDM
se consigue mayor nmeros de canales pticos reduciendo la dispersin
cromtica de cada canal mediante el uso de un lser de mayor calidad,
fibras de baja dispersin o mediante el uso de mdulos DCM
"Dispersion Compensation Modules". De esta manera es posible
combinar ms canales reduciendo el espacio entre ellos. Actualmente
se pueden conseguir 40, 80 o 160 canales pticos separados entre si
100 GHz, 50 GHz o 25 GHz respectivamente.
Caracteristicas
La fabricacin a gran escala de fibra ptica ha posibilitado una
disminucin de los costes y una mejora en las caracteristicas de
transmisin de la fibra. Amplificadores pticos de ganancia plana
para un rango determinado de longitudes de onda que acoplados
enlineacon la fibra actan como repetidores eliminando la necesidad
de regeneradores. Filtros integrados de estado slido de menor tamao
y con posibilidad de ser integrados en el mismo substrato junto con
otros componentes pticos. Nuevos foto detectores y fuentes lser que
permiten integracin produciendo diseos ms compactos. Multiplexores
y demultiplexores pticos basados en difraccin ptica pasiva. Filtros
de longitud de onda seleccionable, que pueden ser empleados como
multiplexores pticos. Los multiplexores pticos Add-Drop (OADM) han
permitido que latecnologaDWDM pueda implantarse en redes de
diversos tipos. Los componentes pticos de conexin (OXC), que pueden
implementarse con diferentestecnologasde fabricacin, y han hecho
posible la conmutacin puramente ptica.
El campo de aplicacin de DWDM se encuentra en redes de larga
distancia de banda ultra-ancha, asi como en redes metropolitanas o
interurbanas de muy alta velocidad.
A medida que crece la implantacin de DWDM su coste va
decreciendo progresivamente, debido bsicamente a la gran cantidad
de componentes pticos que se fabrican. Consecuentemente, se espera
que DWDM se convierta en unatecnologade bajo coste que permita su
implantacin en muchos tipos de redes.
LatecnologaDWDM requiere dispositivos pticos especializados
basados en las propiedades de la luz y en las propiedades pticas,
elctricas y mecnicas de los semiconductores. Entre estos
dispositivos pticos se incluyen transmisores pticos, ADC y OXC.
Las fibras monomodo convencionales pueden transmitir en el rango
de 1.300 a1.550 nm. absorbiendo las longitudes de onda de 1.340 a
1.440 nm. Los sistemas WDM emplean longitudes de ondas en los dos
rangos posibles (de 1.300 a 1.34o nm 's1.440 a 1.550 nm). Existen
fibras especiales que permiten la transmisin en todas las
longitudes de ondas comprendidas entre 1.530 y 1.565 nm sin
absorcin. Sin embargo no todos los componentes opto electrnicos
trabajan con la misma eficiencia en todas las longitudes de
onda.
Los sistemas DWDM emplean los ltimos avances en latecnologaptica
para generar un gran numero de longitudes de onda en el rango
cercano a 1.550 nm La ITU-T en su recomendacin G.692 define 43
canales en el rango de 1.530 a 1.565 nm con un espaciamiento de 100
GHz, cada canal transportar un trfico OC-192 a 10 Gbps. Sin
embargo, cada dia salen al mercado sistemas con mayor nmero de
canales. Un sistema DWDM de 40 canales a 10 Gbps por canal
proporciona una velocidad agregada de 400 Gbps.
Actualmente, los sistemas comerciales DWDM presentan 16- 40 y 80
canales, y se prev la prxima salida al mercado de sistemas de 128
canales. Los sistemas con 40 canales presentan un espaciado entre
canales de 100 GHz, los que tienen 80 canales tienen un espaciado
de 50 GHz. Este espaciado en frecuencia indica la proximidad de los
canales entre si. Un canal no utiliza solamente una nica longitud
de onda, cada canal tiene un determinado ancho de banda alrededor
de la longitud de onda central, cada banda se separa de la
siguiente por una banda zona de guarda de varios GH, de esta manera
se busca evitar posibles solapes o interferencias entre canales
adyacentes.
Estos problemas se deben a derivas en los emisores lser por la
temperatura o el tiempo, a que ios amplificadores pticos no
presentan una ganancia constante para todas las longitudes de onda
y a los posibles efectos de dispersin, entre otros.
El nmero de canales depende tambin del tipo de fibra ptica
empleada. Un nico filamento de fibra monomodo puede transmitir
datos a una distancia aproximada de 80 Km. sin necesidad de
amplificacin. Colocando 8 amplificadores pticos en cascada, la
distancia puede
aumentar a 640 km.
Topologa punto a punto.La topologa punto-a-punto puede ser
implementada con o sin OADMs. Estas redes estn caracterizadas por
velocidades de canales ultra rpidos (10 a 40 [Gbps]), alta
integridad y confiabilidad de la seal, y rpida restauracin de
trayectoria. En redes long-haul (larga distancia), la distancia
entre transmisor y receptor puede ser varios cientos de kilmetros,
y el nmero de amplificadores requeridos entre ambos puntos, es
tpicamente menor que 10. En redes MANs, los amplificadores no son
necesarios frecuentemente.La proteccin en topologas punto-a-punto
puede ser proveda en una pareja de caminos. En los equipos de
primera generacin, la redundancia es un nivel del sistema. Lneas
paralelas conectan sistemas redundantes a ambos extremos.En los
equipos de segunda generacin, la redundancia es al nivel de
tarjeta. Lneas paralelas conectan un solo sistema en ambos extremos
que contienen transpondedores, multiplexores y CPUs redundantes.Un
esquema de este tipo de topologa se puede observar en la Figura
C.8
Image
Figura C.8.Topologa punto-a-punto.
Topologa de anillo.Los anillos son las arquitecturas ms comunes
encontradas en reas metropolitanas y en tramos de unas pocas
decenas de kilmetros. La fibra anillo puede contener slo cuatro
canales de longitudes de onda, y tpicamente menos nodos que
canales. El Bit Rate est en el rango de los 622 [Mbps] a los 10
[Gbps] por canal.Con el uso de OADMs, los que bajan y suben
longitudes de onda en forma transparente, es decir que las otras no
se ven afectadas, las arquitecturas de anillo permiten a los nodos
tener acceso a los elementos de red, tales como routers, switches y
servidores, con la subida y bajada de canales de longitudes de onda
en el dominio ptico. Con el incremento en el nmero de OADMs, la
seal est sujeta a prdidas y se pueden requerir amplificadores.Para
la proteccin en esta topologa se utiliza el esquema 1+1. Se tiene
dos lneas de conexin, la informacin se enva por una de ellas. Si
este anillo falla, se switchea la trayectoria al otro anillo. Un
esquema de esta topologa se puede observar en la Figura C.9.
Image
Figura C.9.Topologa anillo.Topologa de malla.La arquitectura de
malla es el futuro de redes pticas. Como las redes evolucionan, las
arquitecturas de anillo y punto-a-punto tendran un lugar, pero la
malla sera la topologa ms robusta. Este desarrollo sera habilitado
por la introduccin de los OxCs (Optical Cross-Connects) y switches
configurables, que en algunos casos reemplazaran, y en otros
suplementarian, a los dispositivos DWDM fijos.A partir del punto de
vista del diseo, hay una airosa trayectoria evolutiva de topologas
de punto-a-punto y malla. Al comienzo de enlaces punto-a-punto,
dotados de nodos OADM al principio para flexibilidad, y
posteriormente en las interconexiones, la red puede evolucionar en
una malla sin un rediseo completo. Adicionalmente, las topologas de
anillo y malla pueden ser conectadas a enlaces punto-a-punto (ver
Figura C.10).
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Figura C.10.Arquitecturas malla, punto-a-punto y anillo.
Las redes DWDM tipo malla, consistiendo en nodos totalmente
pticos interconectados, necesitaran de la prxima generacin de
proteccin. Donde los esquemas de proteccin previos estn basados en
redundancia del sistema, de tarjeta, o al nivel de fibra, la
redundancia ocurrira al nivel de longitud de onda. De esta forma,
entre otras cosas, un canal de datos podra cambiar de longitud de
onda a medida que viaja a travs de la red, debido a una falla en el
ruteo o switcheo.Las redes tipo malla, por lo tanto, requeriran de
un alto grado de inteligencia para realizar las funciones de
proteccin y administracin de ancho de banda, incluyendo a la fibra
y al switcheo de longitud de onda. Los beneficios en flexibilidad y
eficiencia, realmente, son potencialmente grandes. El uso de fibra,
el cual puede ser bajo en soluciones anillo puesto que requieren de
proteccin de fibra en cada anillo, puede ser mejorado en un diseo
de malla. La proteccin y restauracin pueden estar basadas en
caminos compartidos, por esta razn se requiere de pocos pares de
fibra para la misma cantidad de trfico y no desperdiciar longitudes
de onda sin usar.
Canales DWDM
Distribucin en canales DWDM estndar:
Espaciados oficiales entre canales de 100 GHz (0,8 nm,
41canales) o 50 GHz (0,4 nm, 82 canales)
Banda C, convencional, de longitud de onda ms corta
Banda L, longitud de onda ms larga (hasta 1610 nm)
Se empieza a utilizar el espaciado de 50 GHz (o incluso de 25 y
12,5 GHz: WDM ultra-denso) y tambin la bandas (1490 nm)
Transmisin DWDM
DWDM mono:
DWDM bidireccional:
Lseres sintonizables en todo el rango EDFA, con espaciado de
100, 50 y hasta 25 GHz
Posibilidad de receptores sintonizables
Nuevos amplificadores pticos
Velocidades de hasta 10 y 40 Gbps (dependiendo de la longitud)
para cada
Componentes DWDM
Multiplexor ptico Add/Drop (OADM)
Conmutador cruzado ptico (OXC)
Conversor de longitud de onda
Separador ptico /combinador
Encaminador por longitud de onda
Multiplexores por divisin de tiempo pticos (OTDM)
Multiplexor ptico Add/Drop
dwdm
Tabla comparativa entre tecnologas WDM segn
eltipodeaplicacin.
Aplicacin/parmetroCWDMacceso/MANDWDMMAN/WANDWDMlargo alcance
Canales por fibra4-1632-8080-160
Espectro utilizadoO, E, S, C, LC, LC, L, S
Espaciado entre canales20 nm (2500 GHz)0,8 nm (100 GHz)0,4 nm
(50 GHz)
Capacidad por canal2,5 Gbit/s10 Gbit/s10-40 Gbit/s
Capacidad de la fibra20-40 Gbit/s100-1000 Gbit/s>1 Tbit/s
Tipo de lseruncooled DFB (lserde realimentacion
distribuida)cooled DFBcooled DFB
Tecnologa de filtrosTFF (tecn. pelicula delgada)TFF, AWG,
FBGTFF, AWG, FBG
Distanciahasta 80 kmcientos de kmmiles de km
CostebajomedioAlto
Amplificacin pticaningunaEDFAEDFA, Raman
EQUIPOS UTILIZADOS POR CWDM/DWDM
Multiplexor Fibra ptica y Diodo laser DFB 750-2800nm
Plataforma dwdm/cwdm y Diodo laser 760-3000nm
Lser de fibra DFB y Filtro OPtico
MAPA MENTAL
CONCLUSIONES
Cuando es necesario el uso de WDM en una red metropolitano, la
mejor opcin normalmente ser CWDM. Aunque tiene una serie de
limitaciones (capacidad, distancia...) respecto a DWDM, en muchos
casos cumple los requisitos necesarios, siendo adems en torno a un
50% del de DWDM, ya que los equipos necesarios para CDWM son ms
baratos.
El hecho de la reduccin de precio es muy importante teniendo en
cuenta las fuertes inversiones que requieren este tipo de
infraestructuras inicialmente, ya que de este modo incentiva su
creacin. Adems, aunque en principio sepodrapensar que debido al ms
que probable aumento de la necesidad de ancho de banda, CWDM podra
no cubrir las necesidades a largo plazo, existe la posibilidad de
actualizar desde CWDM a DWDM.
FIBRA OPTICA
1. Definir que es fibra ptica.
Es un medio de transmisin por el que se envan pulsos de luz lser
o LED en donde van los datos, fsicamente es un hilo transparente de
vidrio o material plstico cuyo grosor del filamento es comparado
con el grosor de un cabello 0.1 mm.La mayora de las fibras pticas
se hacen de slice.Est compuesta por: Ncleo, recubrimiento, tensores
y chaqueta.
2. Caractersticas de las Fibras pticas.
Tiene un ncleo central de plstico o cristal con alto ndice de
refraccin (medida que determina la velocidad de reduccin de la luz)
lo cual hace que la luz prcticamente viaje por el centro y no haya
perdida por largas distancias
La cubierta tiene un material 25% ms resistente que las
convencionalesEs ms resistente al agua Rpida y fcil instalacin por
su dimetro inferior.
Ventajas:
Banda de paso muy ancha, permite flujos muy elevadosPequeo
tamao, por tanto ocupa poco espacio.Gran flexibilidad, el radio de
curvatura puede ser inferior a 1 cm, lo que facilita la
instalacin.Gran ligereza, nueve veces menos que el de un cable
convencional.Inmunidad total a las perturbaciones.Atenuacin muy
pequea independiente de la frecuencia, puede proporcionar
comunicaciones hasta los 70 km. antes de que sea necesario
regenerar la seal, adems, puede extenderse a 150 km. utilizando
amplificadores lser.
3. Como se propaga la Luz en una Fibra ptica.
El principio de operacin de la fibra ptica consiste en hacer
incidir un haz de luz en el ncleo en cierto ngulo, para que la luz
rebote entre el revestimiento y el ncleo, efecto conocido como
Reflexin Interna Total. Dado que el recubrimiento no absorbe la luz
existente en el ncleo, el haz puede transportarse a grandes
distancias. La cantidad de luz que se puede inducir en el ncleo, es
directamente proporcional a la eficiencia de la fibra ptica, es
decir: a mayor cantidad de luz, menor ndice de prdida de
informacin, ya que llega ms luz al destinatario. Con base en lo
anterior, los principales factores que pueden afectar la eficiencia
de la fibra ptica son el tamao, la composicin y el modo de
propagacin de la luz.Atenuacin y longitudes de ondaLa atenuacin, o
prdida de la seal, deriva de dos causas: el ndice de absorcin de
luz que tenga el material que compone la fibra ptica y su pureza.
La absorcin reduce la energa en la seal, por lo que puede no llegar
completa al destino; mientras que un material impuro desviar la luz
de su camino entre el ncleo y el recubrimiento. Sin embargo, otro
factor que impacta el rendimiento de la fibra es la longitud de
onda del haz de luz, que se mide en nanmetrosLey de Snell: Se
utilizada para calcular el ngulo de refraccin de la luz al
atravesar la superficie de separacin entre dos medios de propagacin
de la luz (o cualquier onda electromagntica) con ndice de refraccin
distinto, el producto del ndice de refraccin por el seno del ngulo
de incidencia es constante para cualquier rayo de luz incidiendo
sobre la superficie separatriz de dos medios.
4. Defina cuales son los modos de Propagacin en la fibra
ptica.
a. Fibra multimodo: Los haces de luz van por ms de un camino
teniendo ms de mil modos de propagacin de la luz, segn su ancho de
banda hay multimodo sobre lser y multimodo sobre LED. Se usa para
corta distancia menos de 1 KM.
Variaciones en la fibra ptica Multimodo
Tipo y dimetro de ncleo (m)Modos posiblesLongitud de onda
(nm)Distancia mxima (metros)Ancho de banda mximo
MMF 5030085010001 Gbps
MMF 5030085030010 Gbps
MMF 62.511008502751 Gbps
MMF 62.511008503310 Gbps
b. Fibra monomodo: Al reducir el dimetro del ncleo solo se
propaga un modo de luz permitiendo alcanzar hasta una distancia de
400 KM mediante lser, trasmite gran tasa de informacin.
5. Enumere y explique los tipos de fibra ptica y los tipos de
distorsin que podemos encontrar.
Fibra Multimodo de ndice Gradiante Gradual: Las fibras multimodo
de ndice de gradiente gradual tienen una banda de paso que llega
hasta los 500MHz por kilmetro. Su principio se basa en que el ndice
de refraccin en el interior del ncleo no es nico y decrece cuando
se desplaza del ncleo hacia la cubierta, permiten reducir la
dispersin entre los diferentes modos de propagacin a travs del
ncleo de la fibra.
Fibra Multimodo de ndice escalonado: Las fibras multimodo de
ndice escalonado estn fabricadas a base de vidrio, con una
atenuacin de 30 dB/km, o plstico, con una atenuacin de 100 dB/km.
Tienen una banda de paso que llega hasta los 40 MHz por kilmetro.
El ncleo est constituido por un material uniforme cuyo ndice de
refraccin es claramente superior al de la cubierta que lo rodea. El
paso desde el ncleo hasta la cubierta conlleva por tanto una
variacin brutal del ndice, de ah su nombre de ndice escalonado.
La dispersin es la propiedad fsica inherente de las fibras
pticas, que define el ancho de banda y la interferencia nter
simblica (ISI). Dispersin intermodal: O dispersin modal, es causada
por la diferencia en los tiempos de propagacin de los rayos de luz
que toman diferentes trayectorias por una fibra. Este tipo de
dispersin solo afecta a las fibras multimodo.
Dispersin intramodal del material: esto es el resultado de las
diferentes longitudes de onda de la luz que se propagan a distintas
velocidades a travs de un medio dado.
Dispersin intramodal de la gua de onda: Es funcin del ancho de
banda de la seal de informacin y la configuracin de la gua
generalmente es ms pequea que la dispersin anterior y por lo cual
se puede despreciar.
6. Enumere y explique las causas que provocan la atenuacin en
las fibras pticas.a. Prdidas por absorcin. Cuando las impurezas en
la fibra absorben la luz, y esta se convierte en energa calorfica;
las prdidas normales van de 1 a 1000 dB/Km.b. Prdida de Rayleigh.
En el momento de la manufactura de la fibra, existe un momento
donde no es lquida ni slida y la tensin aplicada durante el
enfriamiento puede provocar microscpicas irregularidades que se
quedan permanentemente; cuando los rayos de luz pasan por la fibra,
estos se difractan haciendo que la luz vaya en diferentes
direcciones.c. Dispersin cromtica. Se observa en las fibras tipo
unimodal, ocurre cuando los rayos de luz emitidos no llegan al
extremo opuesto en el mismo tiempo; esto se puede solucionar
cambiando el emisor fuente.d. Prdidas por radiacin. Se presentan
cuando la fibra sufre de dobleces, esto puede ocurrir en la
instalacin y variacin en la trayectoria, cuando se presenta
discontinuidad en el medio.e. Dispersin modal. Es la diferencia en
los tiempos de propagacin de los rayos de luz.Prdidas por
acoplamiento. Las prdidas por acoplamiento se dan cuando existen
uniones de fibra, se deben a problemas de alineamiento.7. Relacione
las ventanas de operacin de la Fibra ptica.En las comunicaciones
por fibra ptica se trabaja con radiaciones electromagnticas con
longitudes de onda comprendidas entre 750nm y 1650 nm y se usan 3
puntos de trabajoPrimera Ventana 850 nmSegunda Ventana 1310
nmTercera Ventana 1559 nmEl empleo de las diferentes ventanas
depende de cmo se pueden obtener las mejores prestaciones de
transmisin
8. Relacione los diferentes tipos de cables de fibra ptica.
Cable de estructura holgada: Cable empleado para exterior e
interior en la cual varios tubos de fibras rodean un elemento
central de refuerzo y una cubierta protectora, de esta forma se
asla a la fibra de las fuerzas mecnicas externas
Cable de estructura ajustada: Cable interno mas flexible, varios
tubos de fibras rodean un elemento central de traccin y una
cubierta protectora
9. Enumere los principales conectores de fibra ptica, explique
cada una de sus partes. Relacione una hoja de Datos de algn
fabricante donde se evidencie las caractersticas tcnicas del
conector.Los conectores ms comunes usados en la fibra ptica para
redes de rea local son los conectores ST, LC, FC Y SC.El conector
SC (Set and Connect) es un conector de insercin directa que suele
utilizarse en conmutadores Ethernet de tipo Gigabit. El conector ST
(Set and Twist) es un conector similar al SC, pero requiere un giro
del conector para su insercin, de modo similar a los conectores
coaxiales.
Especificaciones generales
NormasTelecordia, ANSI/TIA/EIA
MaterialCuerpoPlstico
MangaBronce/Cermica
CuerpoPlstico resistente con gua de acero para la correcta
alineacin
MultimodoBeige
MonomodoAzul
APCVerde
MangaMultimodoBronce
MonomodoCermica de zirconia
Prdida de insercinMultimodoPC 0.2dB
MonomodoUPC 0.2dB
APC 0.2dB
Variabilidad0.2dB tpico
Durabilidad1000 inserciones
Temperatura-40C a 75C
Humedad5% a 90%
10. Describa los dos tipos de empalme utilizados en redes
pticas.Los empalmes por fusin: Consiste en unir las dos fibras
fundiendo el material de sus puntas mediante la aplicacin de una
fuente calorfica, que suele estar compuesta por dos electrodos
entre los cuales se produce un arco elctrico cuando se les aplica
una fuente de alta tensin de 4000 a 5000 voltios con corriente
controlada. Se usa empalmadora o fusionadora.
El empalme mecnico: Consiste en la unin de los dos extremos de
las fibras en un soporte mecnico para permitir la alineacin de los
recubrimientos y mediante pegamentos o sistemas de presin evitar la
separacin de las fibras. Su interior est impregnado de gel
igualador de ndice con el fin de reducir las prdidas de insercin y
las prdidas de retorno producidas por las reflexiones de luz que se
generan debido a las diferencias de los ndices de refraccin del
ncleo de las fibras y el aire.El soporte mecnico dispone de una
ranura que permite el alineamiento de los revestimientos de las
fibras y suele tener forma de V, lo que confiere una gran precisin
al alineamiento. Se utilizan empalmes mecnicos.
11. Defina que es LED y LD, enumere sus aplicaciones,
caractersticas y cuadro comparativo entre ellos.
LD: DIODO LASERLED: DIODO EMISOR DE LUZ
Las caractersticas ms importantes de un transmisor ptico son la
potencia ptica emitida, el espectro de radiacin de la fuente ptica
y la forma de onda de la seal ptica en la salida del transmisor,
que depende de la respuesta en frecuencia del dispositivo.
La potencia ptica emitida por el LED es, con una buena
aproximacin, proporcional a la corriente inyectada, aunque para
altos niveles de corriente ella satura, debido a efectos trmicos.
La radiacin emitida por el LED es incoherente y cubre un amplio
espectro de ancho de banda ptico. La figura 3.2 presenta las
caractersticas fundamentales dos LEDs para aplicaciones en
comunicaciones.
.
Fig. 3.2- Caractersticas de transmisin de los LEDs (a)- curva
potencia ptica versus corriente inyectada. (b)Espectro de emisin.
(c)Respuesta en frecuencia.
El comportamiento del lser es ms complejo, l es un dispositivo
de umbral. Abajo de la corriente umbral, la radiacin es producida
de la misma forma que en el LED, sin embargo, arriba el corriente
umbral, el lser acta como un oscilador y hay un cambio en la
caracterstica de la radiacin emitida, ella se hace ms direccional,
ms coherente y el espectro se hace ms delgado. Tanto la corriente
umbral, cuanto el espectro de radiacin son sensibles a la
temperatura y pueden variar con las condiciones ambientales y altas
potencias. La figura 3.3 presenta las caractersticas fundamentales
dos diodos lseres para aplicaciones en comunicaciones.
. Fig. 3.3- Caractersticas de transmisin de los diodos lseres
(a)- curva potencia ptica versus corriente inyectada, (b)Respuesta
en frecuencia. (c)Espectro de emisin: lser multimodo y lser
monomodo
CIBERGRAFIAhttp://www.ccfargo.com/Pdf/WDM.pdfhttp://www.fdi.ucm.es/profesor/jseptien/WEB/Docencia/AVRED/Documentos/Tema5.pdfhttp://ldc.usb.ve/~figueira/Cursos/redes2/EXPOSICIONES/DWDM/material/dwdm9.htmhttp://ldc.usb.ve/~figueira/Cursos/redes2/EXPOSICIONES/DWDM/material/dwdm7.htm
ENLACES DE VIDEOS DE CWDM-DWDM
http://www.youtube.com/watch?v=OHFbTMTZBR4CWDMhttp://www.youtube.com/watch?v=iiS0RoyiqlACWDMhttp://www.youtube.com/watch?v=iDKSLIOAI0UDWDMhttp://www.youtube.com/watch?v=74iRFcw_40Q&feature=relatedDWDM
