UNIVERSIDAD DE ORIENTE. NÚCLEO ANZOÁTEGUI. ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS. DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA. AREA DE ELECTRÓNICA. COMUNICACIONES I.

WDM. Multiplexación por División de Longitud de Onda.

Profesora: Mardelinis Vásquez Bachilleres: Basante Max C.I. V-16.817.519 Bravo Ángel C.I. V-16.181.646 Perdomo Helyson C.I. V-19.316.427 Viloria César C.I V-19.168.821

Barcelona, 6 de agosto 2009.

Índice

Introducción……………………………………….………………………...….03 Definicion…………………………………………………………………...….04 Aplicacion…………………………………………………………………...…05 Ventajas……………………………………………………………………......08 Elemento……………………………………………………………………......09 Conmutacion………………………………………………………………...…10 Transmision………………………………………………………………...….13 Aplicaciones en venezuela………………………………………………...……..14 Formato de red(dwdm)…………………………………………………….……15 Conclusión……………………………………………………………………...16

Introducción Mediante la multiplexación es posible transmitir de manera simultánea distintos canales de información separados en el mismo circuito de comunicación sin que haya o ocurra interferencia entre los mismo. Por ejemplo para la comunicación vía telefónica hay distintos canales en una sola línea de transmisión coaxial, por lo cual es necesario utilizar, para que no ocurran interferencias, un tipo de multiplexación, como por ejemplo multiplexación por división de frecuencia. En el siguiente trabajo abordaremos un tipo de multiplexación conocida como multiplexación por división de longitud WDM, en donde señalaremos su definición, aplicaciones, formas de transmisión, ventajas, conmutación, elementos, y algunas aplicaciones importantes en Venezuela. .

WDM. Multiplexación por división longitud de onda 1. Definición: WDM son las siglas de “Wavelength División Multiplexing”: multiplexación por división de onda. Esta tecnología multiplexa varias señales sobre una fibra óptica mediante portadoras ópticas de diferentes longitud de onda, usando luz procedente de un láser o un led. • Familia de WDM 1. 2. 3. 4.

DWND DWMD DWDM Metropolitana CWDM Historia. A principios de los 90 comenzó a utilizarse lo que se conoce como transmisión

WDM bidireccional de banda ancha, realizando una de las comunicaciones en la región de 1550 nm (tercera ventana) y el otro sentido de transmisión a 1310 nm (segunda ventana).

Posteriormente, a mediados de los 90 se desarrolló el WDM de banda estrecha, caracterizado por una separación reducida entre canales y por el establecimiento de comunicaciones bidireccionales 2x2 y 4x4 a 2,5 Gbit/s y 1550 nm sobre enlaces punto a punto de gran longitud. Finalmente, la tecnología DWDM apareció a finales de los 90, donde se introdujeron múltiples grupos de servicios y múltiples longitudes de onda por grupo sobre una misma fibra. Así, algunos ejemplos serían la transmisión de 16, 32/40 ó 64/80/96 longitudes de onda con multiplexación por división en el tiempo a 2,5 y 10 Gbit/s. Incluso ya se está pensando en UDWDM (Ultra DWDM) con la transmisión de 128 y 256 longitudes de onda transportando cada una de ellas velocidades de 2,5 Gbit/s, 10 Gbit/s y hasta 40 Gbit/s. 2. Aplicaciones Se ha consolidado como una de las tecnologías favoritas, gracias a las enormes ventajas que ofrece en la optimización del uso del ancho de banda. Su implementación en los mercados de Europa, América Latina y Asia crece cada día, y son cada vez más las

redes de cable que la utilizan para ofrecer multiservicios.

Los servicios de banda ancha representan el futuro de Internet, de la telefonía, del entretenimiento, y de la disponibilidad de información. El coste del ancho de banda está disminuyendo, mientras que su demanda aumenta rápidamente. Entre las compañías capaces de cubrir los crecientes requerimientos de ancho de banda, están las compañías telefónicas, las de servicio de televisión por satélite y las redes de televisión por cable.

Televisión por cable: Los sistemas de televisión por cable vienen evolucionando desde que fueron creados. Estos sistemas se desarrollaron para cubrir una necesidad específica del mercado y con el paso del tiempo han ido apareciendo más aplicaciones que utilizan las ventajas de su infraestructura y de sus especificaciones técnicas.

Sistemas de radio sobre fibra óptica: Los sistemas de radio sobre fibra óptica, caracterizados por combinar dispositivos de radiocomunicaciones con enlaces de fibra óptica, están encontrando un papel cada vez más importante en las redes de telecomunicación. El futuro de las redes parece dirigirse hacia comunicaciones inalámbricas con una movilidad cada vez mayor, a la vez que los operadores intentan, cada vez más, acercar su infraestructura de fibra óptica hacia las redes de acceso. Básicamente, los sistemas radio sobre fibra aprovechan la fibra óptica para transportar señales de radio directamente hasta un punto remoto de radiación en espacio libre (estación base). Dependiendo de la aplicación, las señales de radio pueden ser VHF, UHF,

microondas o incluso ondas milimétricas. En cuanto a la fibra óptica, éste es el medio de transmisión ideal por varias razones: sus bajas pérdidas (inferiores a 0,25 dB/km para 1550 nm), y que los amplificadores ópticos de fibra dopada con erbio (EDFA) permiten alcanzar grandes distancias. En segundo lugar, su inmunidad frente a las interferencias electromagnéticas y su gran ancho de banda de transmisión únicamente limitado por la dispersión cromática.

Entre las principales aplicaciones que encuentran los sistemas radio sobre fibra óptica, éstas pueden clasificarse en cuatro grandes grupos: • Aplicaciones satélites • Sistemas inalámbricos punto a multipunto • Aplicaciones telemáticas • Aplicaciones militares

Telemedicina: La Telemedicina permite transmitir en tiempo real datos e imágenes digitalizadas estáticas o dinámicas a través de fibra óptica o de línea telefónica, éste sistema puede estar orientado de dos formas: • hacia el médico: diseñado para su uso en el hospital o consulta del especialista • hacia el paciente: para registrar o monitorizar su control metabólico. Videoconferencia: Todos los sistemas de videoconferencia operan sobre los mismos principios. Sus características principales son la transmisión digital y el procesado de la

señal.

Una vez producida la digitalización de la señal, las transmisiones de

videoconferencia pueden transportarse sobre cualquier circuito tanto terrestre (cable, fibra óptica) como por satélite. Las velocidades de transmisión posibles van en incrementos de 64 Kbps hasta los 2 Mbps (en los equipos comerciales más comunes). El sistema básico de videoconferencia emplea dos circuitos de 64 Kbps. Al aumentar el número de circuitos se aumenta la calidad de transmisión. El empleo de la tecnología WDM y su gran capacidad de ancho de banda favorecen el desarrollo de este servicio en cuanto a rapidez, fiabilidad y calidad de la comunicación.

3. Ventajas

• Aumenta dramáticamente la capacidad de un punto a otro de la red de fibra óptica, lo cual es considerado la aplicación clásica de DWDM. Esto se debe principalmente a la posibilidad de transmitir varias señales dentro de una sola señal y a las altas tasas de transmisión que soporta • Permite transportar cualquier formato de transmisión en cada canal óptico. Así, sin necesidad de utilizar una estructura común para la transmisión de señales, es posible utilizar diferentes longitudes de onda para enviar información sincrona o asíncrona, analógica o digital a través de la misma fibra. • Permite utilizar la longitud de onda como una nueva dimensión, además del tiempo y el espacio, en el diseño de redes de comunicación.

4. Elementos • • • • •

•

Fuentes de luz Fibra óptica Acopladores Moduladores Amplificadores

Conmutadores • Detectores • Filtros Fuentes de Luz. Las fuentes de luz utilizadas en óptica integrada son los fotodiodos emisores de luz y los láseres de inyección o diodos láser, o bien en una estructura simple de unión p-n, o en heteroestructuras. Fibra óptica. El medio de transmisión Acopladores. El término acoplador abarca todos los dispositivos que combinan la luz en una fibra, o bien la separan de ésta. Un divisor es un acoplador que divide la señal óptica procedente de una fibra en dos o más fibras. Moduladores. La transmisión de datos a través de una fibra óptica, la información ha de ser primero codificada, o modulada, en la señal láser. Amplificadores. Regeneran la señal óptica sin convertirla previamente en una señal eléctrica.

Conmutadores. Un conmutador es un dispositivo que permite o impide Totalmente la transferencia de luz de una guía a otra próxima. Detectores.

La misión de un receptor óptico es convertir la señal óptica de nuevo al dominio eléctrico y recuperar los datos que son transmitidos a través del sistema de comunicaciones ópticas. Filtros Los filtros ópticos se caracterizan por su rango de sintonía, o rango de Longitudes de onda accesibles mediante el filtro, y por el tiempo de sintonía, o tiempo necesario para seleccionar la longitud de onda que dejará pasar el filtro. 5. Conmutación Hay dos tipos de conmutación diferentes: OADM y OXC, que describimos a continuación: OADM, “Optical Add Drop –Multiplexer: Es un dispositivo utilizado en los sistemas de multiplexación de longitud de onda para multiplexar y enrutar diferentes canales de luz dentro de una fibra monomodo SMF “Single Mode Fiber”. CAPACIDADES: El dispositivo tiene las siguientes capacidades: • Agregar uno o más canales de longitud de onda a una señal existente “Add” • Retirar uno o más canales “Drop”, enrutando esas señales a otra trayectoria dentro de la red.

OXC,(Optical Croos Connect): Consiste en un conmutador matricial de fibras ópticas de dimensión MxN, donde M es el número de fibras de entrada que conmutan a/desde N fibras de salida, todo ello en base a un proceso completamente óptico, es decir, sin ningún tipo de conversión electroóptica u opto-electrónica.

Desde un punto de vista más abstracto y puramente

conceptual, un crossconnect se puede definir como un dispositivo que hace que una señal en un determinado punto A se dirija a un punto B o a un punto C. Así, se observa que la función del OXC consiste básicamente en conmutar longitudes de onda a gran velocidad de una fibra a otra en base a las necesidades de tráfico. Su papel está fuertemente condicionado por el desarrollo y nivel de madurez que se pueda conseguir en el entorno DWDM. De momento, la primera aplicación que aparece ya definida suficientemente es la restauración (restauración del tráfico y enlace en caso de cortes en la fibra y fallos en el nodo). La restauración con un OXC conlleva sólo minutos, o incluso segundos, frente a las horas que puede durar el mismo proceso con medios convencionales.

El OXC tiene la capacidad de: • Fiber switching”: Capacidad para enrutar todas las longitudes de onda que provienen de una fibra hacia otra fibra de salida diferente. • ”Wavelength switching”: Capacidad de controlar la entrada y la salida de longitudes de onda específicas de una fibra de entrada hacia otra de salida. • ”Wavelength conversion”: Capacidad para recoger longitudes de onda y convertirlas en otras con distinta frecuencia óptica antes de mandarlas hacia el puerto de salida

6. Transmisión Las técnicas WDM se especifican en términos de la longitud de onda de sus canales (en nanómetros) y con base en su configuración de transmisión-recepción. En ocasiones suele especificarse la longitud de onda de un canal como su frecuencia correspondiente en terahertz. La relación entre frecuencia y longitud de onda se da por la siguiente expresión, en la que el valor 299792 es el estimado de la velocidad de la luz en el vidrio (~2.99x10 8 m/s), con el punto decimal ajustado para su correcto uso en la fórmula. Frecuencia(en THz)= 299792/Longitud de onda (en nm). A partir de esta expresión se podrá comprender que para un sistema DWDM, cuya separación de canal, según el estándar de la UIT, es de 100GHz (~0.8nm), dos canales adyacentes, el primero con una frecuencia de 192.0THz y el segundo de 192.1THz, cuentan con longitudes de onda respectivas de 1561.42nm y 1560.61nm. Además de hacer notar, mediante este ejemplo, la relación entre frecuencia y longitud de onda de dos canales adyacentes, convendría resaltar también que la separación entre canales, de acuerdo al estándar de la UIT, es precisamente de 100GHz o de aproximadamente 0.8nm, tanto para frecuencias como para longitudes de onda. Mientras dos canales adyacentes se encuentren más cerca uno del otro, menor será la banda espectral correspondiente a cada uno de ellos, lo cual hace posible alojar más canales dentro de una misma fibra. Al considerar el número de canales que DWDM puede alojar, nos sorprendemos inmediatamente. Sin embargo, no es el número de canales lo más importante, sino la velocidad que cada uno de ellos puede alcanzar y la flexibilidad que esta tecnología ofrece a los operadores en términos de escalabilidad. Por poner un ejemplo, un sistema cuya

estrategia de crecimiento sea gradual, podrá iniciar implementando DWDM a 100Mbps por canal e incrementar la capacidad de cada uno hasta más de 40Gbps. 7. Aplicaciones en Venezuela Se aplica en laRed Interurbana de fibra óptica para ampliar la capacidad de interconexión de la red interurbana de la Compañía Anónima Nacional Teléfonos de Venezuela. Se inicio la construcción de dos anillos de Multiplexación de división de Longitud de Onda (WDM por sus siglas en inglés) en las regiones oriental y occidental del país para poder transportar datos a una velocidad de 160Gbps para responder a la demanda de mayor ancho de banda que día a día exigen los clientes, además de brindar servicios de telefonía mediante la agregación de switches a los equipos DWDM. Sirve para aplicar servicios que pueden ser incorporados en clientes que usan tecnología TDM (multiplexación por división de tiempo) y SWA (SONET/SDH Warp Around) Se aplica para crear 8 nodos protegidos (16 no protegidos) por anillo con CWDM. También se utiliza para convertir la fibra oscura en fibra totalmente gestionada.

8. Formato de red DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) y Coarse Wavelength Division Multiplexing (CWDM). La tecnología DWDM permite combinar múltiples longitudes de onda, de manera que puedan ser transmitidas, amplificadas y propagadas por una misma fibra, aumentando así su capacidad. DWDM representa uno de los bloques de red más recomendados para ofrecer multiservicios.El equipo necesario para integrar esta tecnología a una red de fibra óptica abarca fuentes

transmisoras

condicionadas

a

determinadas

longitudes

de

onda,

multicanalizadores, amplificadores, filtros, dispositivos que separen las señales multicanalizadas y herramienta adecuada para el mantenimiento de la red. La configuración que se utilice puede ser punto a punto o de tipo anillo. La flexibilidad y capacidad que DWDM ofrece, hace de esta tecnología una alternativa ideal para satisfacer las necesidades de crecimiento de la red hacia una nueva generación de servicios. Su capacidad y flexibilidad permiten integrar el tráfico de una variedad de redes diferentes, incrementando el número de usuarios, proveyendo aplicaciones y servicios complejos y acelerando las tasas de transmisión. Definitivamente se trata de una tecnología prometedora para los sistemas de fibra óptica. El uso de (D)WDM permite a los propietarios de infraestructuras dotar a la fibra ya instalada de más capacidad, casi de manera inmediata, y a los proveedores de servicios ofrecer cualquier tipo de tráfico de voz, datos y/o multimedia, tanto sobre IP como ATM con transmisión síncrona JDS o SONET, todo ello sobre una infraestructura de transporte sobre capa óptica, con una estructura unificada de gestión haciendo uso de los OXC (Optical Cross Connect) y ADM (Add Dropp Multipexer) para la gestión del ancho de banda.

Conclusión La WDM se a consolidado como una de las tecnologías favoritas gracias a las enormes ventajas que ofrece en al optimización del uso del ancho de banda. Su implementación en los mercados internacionales crece día a día y son cada vez mas las redes de cable que la utilizan para ofrecer multiservicios. La WDM simboliza una mejora del servicio de banda ancha y representa el futuro de la internet, de la telefonía, del entretenimiento, y de la disponibilidad de información. Gracias a esto el coste del ancho de banda esta disminuyendo, mientras que su demanda aumenta rápidamente.