Download 4.- tipos de wdm - Comunicaciones Opticas

INDICE
1.- INTRODUCCION .................................................................................................................. 2
2.- OBJETIVO.- ........................................................................................................................... 3
3.- ¿QUE ES WDM? .................................................................................................................. 3
4.- TIPOS DE WDM ..................................................................................................................... 7
4.1 DWDM ................................................................................................................................ 7
4.1.1CÓMO FUNCIONA.................................................................................................... 7
4.2 CWDM ............................................................................................................................... 7
5.-COMPARACION DE CWDM Y DWDM.............................................................................. 8
6.- APLICACIONES Y VENTAJAS DE WDM ...................................................................... 10
VENTAJAS ............................................................................................................................ 12
7.- COMPONENTES QUE LA CONFORMAN UN SISTEMA WDM ................................ 12
7.1.- FUENTE DE LUZ: ....................................................................................................... 13
7.2.-ACOPLADORES Y MODULADORES ...................................................................... 13
7.3.- AMPLIFICADORES Y CONMUTADORES ............................................................. 14
7.4.- RECEPTORES Y FILTROS ...................................................................................... 14
8.- TOPOLOGÍAS Y ARQUITECTURAS .............................................................................. 15
8.1.-TOPOLOGÍA PUNTO A PUNTO. .............................................................................. 19
8.2.-TOPOLOGÍA DE ANILLO. .......................................................................................... 20
8.3.-TOPOLOGÍA DE MALLA. ........................................................................................... 20
9.- CONCLUSIONES ............................................................................................................... 21
MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DE LONGITUD DE ONDA WDM
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TECNOLOGIA WDM
1.- INTRODUCCION
Siempre que la capacidad de transmisión de un medio que enlaza dos
dispositivos sea mayor que las necesidades de transmisión de los dispositivos,
el enlace se puede compartir, de forma similar a como una gran tubería de
agua puede llevar agua al mismo tiempo a varias casa separadas.
A medida que se incrementa el uso de los datos y las telecomunicaciones, se
incrementa también el tráfico. Se puede hacer frente a este incremento
añadiendo líneas individuales cada vez que se necesita un canal nuevo o se
puede instalar enlaces de más capacidad y usarlos para transportar múltiples
señales.
La tecnología actual incluye medios de gran ancho de banda, como el cable
coaxial, la fibra óptica y las microondas terrestres y vía satélite. Cualquiera de
estos tiene una capacidad que sobrepasa con mucho las necesidades medias
para transmitir una señal. Si la capacidad de transmisión del enlace es mayor
que las necesidades de transmisión de los dispositivos conectados a el, la
capacidad sobrante se malgasta. Un sistema eficiente maximiza la utilización
de todas las facilidades. A demás, la cara tecnología utilizada a menudo se
hace solo cuando se comparte enlaces.
La tecnología conocida como Multicanalizacion por división de longitud de
onda (WDM, en sus siglas en ingles), a pesar de existir desde hace varios
años, es hoy en día uno de los temas de mayor interés dentro del área de la
infraestructura de redes ópticas. En EEUU, en donde las redes de fibra óptica
han evolucionado considerablemente. WDM se ha consolidado como una de
las tecnologías favoritas, debido a las enormes ventajas que ofrece en la
optimización del uso del ancho de banda. Su implementación en los mercados
de Europa, Asia y América latina crece día a día, y son cada vez más las redes
de cable que la utilizan para ofreces multi-servicios
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2.- OBJETIVO.Ahora analizaremos detalladamente el proceso de este sistema de
multiplexación WDM en todos los aspectos par que al finalizar, podamos ser
capaces de entender el desarrollo de las tecnologías ópticas que se están
convirtiendo en la infraestructura de soporte de las redes de nueva generación.
3.- ¿QUE ES WDM?
En telecomunicación, la multiplexación por división de longitud de onda (WDM,
del inglés Wavelength Division Multiplexing) es una tecnología que multiplexa
varias señales sobre una sola fibra óptica mediante portadoras ópticas de
diferente longitud de onda, usando luz procedente de un láser o un LED.
Este término se refiere a una portadora óptica (descrita típicamente por su
longitud de onda) mientras que la multiplexación por división de frecuencia
generalmente se emplea para referirse a una portadora de radiofrecuencia
(descrita habitualmente por su frecuencia). Sin embargo, puesto que la longitud
de onda y la frecuencia son inversamente proporcionales, y la radiofrecuencia y
la luz son ambas formas de radiación electromagnética, la distinción resulta un
tanto arbitraria.
El dispositivo que une las señales se conoce como multiplexor mientras que el
que las separa es un demultiplexor. Con el tipo adecuado de fibra puede
disponerse un dispositivo que realice ambas funciones a la vez, actuando como
un multiplexor óptico de inserción-extracción.
Ya que los enlaces de comunicaciones ópticas permiten él envió simultaneo de
diferentes longitudes de onda atreves de una sola fibra la cual abarca una
banda espectral entre los 1300nm y los 1600nm, esto es una característica
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importante ya que permite combinar varias longitudes de onda dentro de
la misma fibra.
“La WDM al trabajar en diferentes longitudes de onda esta debe ser
debidamente espaciada de las demás para así evitar interferencia intercanal.”
En las siguientes figuras mostramos la tecnología WDM:
En la siguiente figura da una visión conceptual de un multiplexador y
demultiplexador WDM. Bandas de luz muy estrechas de distintas fuentes se
combinan para conseguir una banda de luz mas ancha. En el receptor, las
señales son separadas por el demultiplexor.
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El mecanismo de WDM es una tecnología muy compleja, pero sin embargo la
idea es muy simple. Se quiere combinar múltiples haces de luz dentro de una
única luz en el multiplexor y hacer la operación inversa en el demultiplexor.
Combinar y dividir haces de luz se resuelve fácilmente un prisma. Como la
física básica que un prisma curva un rayo de luz basándose en el ángulo de
incidencia y la frecuencia. Usando esta técnica, se puede hacer un multiplexor
que combine distintos haces de luz de entrada, cada uno de los cuales
contiene una banda estrecha de frecuencia, en un único haz de salida con una
banda de frecuencia mas ancha. También se puede hacer un demultiplexor
para hacer la operación para revertir el proceso como se ve en la siguiente
figura.
Al contrario que las otras técnicas, WDM suministra cada señal en una
frecuencia láser diferente, de tal manera que puede ser filtrada ópticamente en
el receptor.
En distancias cortas, como es en el entorno de una oficina, la atenuación de la
fibra (mínima para una longitud de onda de 1,55 (mm) y la dispersión (mínima
para 1,3 (mm) no presenta un gran problema, pero a distancias mayores, como
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las que se requieren en los enlaces de comunicaciones a larga distancia,
realmente lo es y se requiere el uso de amplificadores/repetidores que
regeneren la señal cada cierta distancia. Por ejemplo en los cable trasatlánticos
se colocan repetidores cada 75 km que, primero, convierten la señal óptica
degradada en eléctrica, la amplifican y la vuelven a convertir en óptica
mediante un diodo láser, para inyectarla de nuevo en la fibra óptica, todo un
proceso complejo y que introduce retardos debido a los dispositivos
electrónicos por los que ha de pasar la señal. Este inconveniente se evitaría si
todo el camino pudiese ser óptico (all-optical), algo que ya es posible gracias a
los resultados obtenidos, hace ya más de una década, por investigadores de la
Universidad de Southampton, que descubrieron la manera de amplificar una
señal óptica en una longitud de onda de 1,55 mm haciéndola pasar por una
fibra de 3 metros de longitud dopada con iones erbio e inyectando en ella una
luz de láser a 650 mm (fenómeno que se conoce como bombeo o pumping).
Los iones de erbio, que reciben la energía del láser, se excitan cediendo su
energía mediante un proceso de emisión estimulada, lo que proporciona la
amplificación de la señal, consiguiéndose de esta manera hasta 125 dB de
ganancia. Dependiendo de la distancia y del tipo de fibra se pueden requerir
amplificadores ópticos para unir dos sistemas WDM, que son las piezas clave
en esta tecnología Los sistemas amplificadores comerciales actuales (EDFA/
Erbium Doped Fiber Amplifier) utilizan, típicamente, un láser con una longitud
de onda de 980 o 1.480 (m, en lugar de los 650 mm de las primeras pruebas de
laboratorio y la inyección de la radiación (con diodo láser DFB) en el núcleo de
la fibra se hace mediante un acoplador dicróico (beam-splitter), viajando ambas
señales juntas por el núcleo, necesitándose muy poca potencia debido a las
reducidas dimensiones de éste, pero que ha de ser bombeado a lo largo de
toda él para evitar resonancias debido a la absorción causada por átomos de
erbio no excitados. Cada receptor lleva un filtro óptico constituido por dos
espejos que forman una cavidad resonante (DBR) en la que se puede
seleccionar la longitud de onda, lo que sirve para sintonizarlo con la frecuencia
que se desea separar.
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4.- TIPOS DE WDM
WDM puede ser de dos tipos:
 Densa (DWDM, ‘Dense’ WDM): Muchas longitudes de onda y larga distancia
 Ligera (CWDM ‘Coarse’ WDM): Pocas longitudes de onda y ento
rnos etropolitanos
4.1 DWDM
DWDM es el acrónimo, en inglés, de Dense wavelength Division Multiplexing,
que significa Multiplexación por división en longitudes de onda densas.
DWDM es una técnica de transmisión de señales a través de fibra óptica
usando la banda C (1550 nm).
4.1.1CÓMO FUNCIONA
DWDM es un método de multiplexación muy similar a la Multiplexación por
división de frecuencia que se utiliza en medios de transmisión
electromagnéticos. Varias señales portadoras (ópticas) se transmiten por
una única fibra óptica utilizando distintas longitudes de onda de un haz láser
cada una de ellas. Cada portadora óptica forma un canal óptico que podrá
ser tratado independientemente del resto de canales que comparten el
medio (fibra óptica) y contener diferente tipo de tráfico. De esta manera se
puede multiplicar el ancho de banda efectivo de la fibra óptica, así como
facilitar comunicaciones bidireccionales. Se trata de una técnica de transmisión
muy atractiva para las operadoras de telecomunicaciones ya que les permite
aumentar su capacidad sin tender más 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
números de canales ópticos reduciendo la dispersión cromática de cada
canal mediante el uso de un láser de mayor calidad, fibras de baja dispersión
o mediante el uso de módulos DCM "Dispersion Compensation Modules".
De esta manera es posible combinar más canales reduciendo el espacio entre
ellos. Actualmente se pueden conseguir 40, 80 o 160 canales ópticos
separados entre si 100 GHz, 50 GHz o 25 GHz respectivamente.
Está definido para la banda de 1530 – 1610 nm, espaciado entre canales de
0,8 nm y 1,6 nm.
4.2 CWDM
CWDM es el acrónimo, en inglés, de Coarse wavelength Division
Multiplexing, que significa Multiplexación por división en longitudes de onda
ligeras. CWDM es una técnica de transmisión de señales a través de fibra
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óptica que pertenece a la familia de multiplexion por divisiòn de longitud de
onda (WDM), se utilizó a principios de los años 80 para transportar señal de
video (CATV) en conductores de fibra multimodo, fue estandarizado por la
ITU-T (Internacional Telecommunication Union – Telecommunication sector),
en la recomendación G.694.2 en el año 2002.
Características técnicas
 Posee espaciamiento de frecuencias de 2.500 GHz (20nm), dando
cabida a láseres de gran anchura espectral.
 18 longitudes de onda, definidas en el intervalo de 1270 a 1610 nm
 Los CWDM actuales tienen su límite en 2,5 Gbps.
 En cuanto a las distancias que cubren llegan hasta unos 80 km.
 Utilizan láser DBF (láseres de realimentación distribuidos) sin peltier ni
termistor.
 Usa filtros ópticos de banda ancha, multiplexores y demultiplexores
basados en TFF (tecnología de película delgada)
 Mayor espaciamiento de longitudes de onda, lo que indica que si hay
una variación en la onda central debido a imperfecciones de los láseres
producidos por procesos de fabricación menos críticos esta onda se
mantendrá en banda.
 Mayor espectro óptico, esto nos permite tener un número de canales
para utilizar sin que estos sean disminuidos a causa de la separación
entre ellos
5.-COMPARACION DE CWDM Y DWDM
Como se ve en la siguiente figura donde el espacio de separación es más alta
de CWDM que la de DWDM podemos decir que la DWDM es más efectiva.
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TABLA COMPARATIVA
CWDM
Definido por Longitudes de Onda
DWDM
Definido por Frecuencias
Corta Distancia de Transmisión
Usa amplios rangos entre frecuencias
Largas Distancias de Transmisión
Estrechas frecuencias
Longitudes de Onda de propagación
Angostas Longitudes de Onda
lejana
Desvío de Longitud de Onda posible
Es necesario Láseres de mucha
precisión para mantener los canales
en el punto
Espectro en
proporciones
Espectro dividido en pequeñas piezas
dividido
en
grandes
La Señal de Luz no es amplificada
Tal vez necesario amplificar la señal
La comparación en cuanto a CWDM y DWDM es en la capacidad de
transmisión, Costo de implementación y alcance.
Pese a tener corto alcance CWDM es una solución asequible para conexiones
de corto alcance (entre Campus; Oficinas, etc.) ya que a menor costo se
pueden alcanzar velocidades de 2,5 Gbps.
Pero para Redes MAN DWDM es una solución más ideal por su capacidad de
alcanzar grandes velocidades de transmisión para implementar múltiples
servicios dentro de ella, con una máxima taza de transferencia en los 1,6 Tbps
con 160 Longitudes de Onda de 10 Gbps cada una.
La tecnología WDM apareció para la optimización de las redes actuales de
Fibra, al igual que en otras tecnologías (p.e. par de Cobre xDSL y otros), y
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aprovechar su ancho de banda al máximo, usando múltiples longitudes de onda
para lograr aquello.
Sea cual sea la tecnología a utilizar, siempre habrá una solución acorde a las
necesidades y capacidad de inversión, siendo CWDM la opción mas
económica, debido a la simplicidad de los componentes y el menor consumo de
energía, o DWDM para grandes velocidades, grandes recorridos y altas
prestaciones, con un nivel mas corporativo.
6.- APLICACIONES Y VENTAJAS DE WDM
En cualquier tendido de cable puede resultar más cara la infraestructura
necesaria para ello que el propio coste del cable. Se entiende, pues, que haya
que realizar una planificación muy cuidadosa de cualquier red, pero aun así, las
previsiones más optimistas se pueden ver ampliamente superadas por la
demanda -Internet, por ejemplo, está dando lugar a una gran demanda de
ancho de banda- y hacer necesaria la ampliación de la capacidad de
transmisión de la red. Llegados a tal situación, cabe plantearse o bien
incorporar nuevas líneas de transmisión o aumentar la capacidad de las ya
existentes, siendo, normalmente, esta segunda opción la más adecuada,
debido a que suele representar menor coste y su puesta en servicio ser más
rápida. Si el tendido de nueva fibra resulta económico, puede ser una buena
solución, aunque con ello no se garantiza que el proveedor de nuevos servicios
va a obtener las ventajas de disponer de un sistema de gestión del ancho de
banda unificado sobre la capa óptica, lo que puede representar una gran
desventaja.
Para incrementar la velocidad de transferencia existen varias alternativas,
como se ha comentado y la multiplexación TDM viene siendo la tradicional,
aunque presenta el problema de los saltos en la capacidad de sistema ya que
pasar de un nivel a otro requiere hacerlo de golpe, con lo que puede resultar
excesivo. En el caso de la fibra óptica, con la tecnología WDM se puede
multiplicar la capacidad por 4, por 8, por 16, 32o incluso por mucho más,
alcanzando (con 128 canales STM-64-DWDM) más de 1 Tbit/s sobre una única
fibra, una capacidad suficiente para transmitir simultáneamente 20 millones de
conversaciones telefónicas, de datos o fax. Cuando el número de longitudes de
onda (canales) que se multiplexan es superior a 8, la tecnología se denomina
DWDM (Dense WDM). DWDM combina múltiples señales ópticas de tal
manera que pueden ser amplificadas como un grupo y transportadas sobre una
única fibra para incrementar su capacidad; cada una de las señales puede ser
a una velocidad distinta (STM-1/OC-3 a STM-16/OC-48, o incluso STM-64/OC192) y con un formato diferente (ATM, Frame Relay, etc.).
El número de amplificadores en un tramo se reduce en la misma proporción en
la que se multiplexan los canales, lo que aumenta la fiabilidad del sistema,
aunque, eso sí, los necesarios son más complejos y costosos. Debido a la alta
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potencia de los amplificadores DWDM y el bajo nivel de ruido se consiguen
distancias de hasta 600 km sin repetidores para 2,5 Gbit/s y 32 canales
independientes.
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.
Estos sistemas también presentan algunos inconvenientes ya que no todos los
tipos de fibra lo admiten, las tolerancias y ajustes de los láser y filtros son muy
críticos y los componentes que utiliza son sumamente caros aunque a pesar de
ello la solución es más barata que otras, y por otra parte presentan el problema
de la normalización que es inexistente, por lo que no se puede asegurar la
compatibilidad entre equipos de distintos fabricantes, algo en lo que ya está
trabajando la UIT-T para lograr una especificación a corto plazo
AT&T empezó a utilizar en sus redes el sistema WDM de Lucent en 1995, que
ya dispone de un sistema de 3,2 Tbit/s sobre 8 fibras. Otros fabricantes activos
en este campo son Alcatel, Ciena, Ericsson, Nortel, Pirelli, etc., todos con una
amplia oferta de productos en este campo, aunque algunos de ellos se surten
de los componentes electro-ópticos de otros fabricantes de chips, menos
conocidos.

Tipo de dispositivo: Módulo del transmisor-receptor

Tipo del interfaz (autobús): Módulo enchufable

Uso: 1000BASE-LX

Tarifa de transferencia de datos: 1Gbps

Longitud de onda: 1310nm

Distancia máxima: el 10km

Tipo de la fibra: SMF/MMF
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En 1998 el uso más extendido de WDM ha sido en sistemas punto a punto para
larga distancia con una configuración 4-32x2,5 Gbit/s canales pero, durante los
próximos años, JDS/SONET será un interface que se incorporará en los
equipos de datos y de WDM, con lo que será posible su interconexión, y se
utilizará para extender los protocolos propios de las LAN (por ejemplo, Gigabit
Ethernet, FDDI, etc.) a los entornos de las MAN y WAN. Es previsible que a
partir del año 2000 WDM se utilice en conexiones a corta distancia y en
aplicaciones de empresas, conforme el precio de los equipos disminuya,
aunque el volumen de negocio de esta porción de mercado no se espera que
sea alto.
La construcción de anillos ópticos flexibles encuentra en WDM una tecnología
muy apropiada ya que se puede enviar la misma información en dos longitudes
de onda distintas y monitorizar en el receptor el resultado; si se producen
errores en un canal se conmuta al otro de forma inmediata. El resultado es
similar al que se obtiene en JDS con un anillo doble, pero utilizando dos
longitudes de onda en lugar de dos fibras, lo que resulta más económico,
aunque resulta evidente que si la fibra se rompe la comunicación se corta.
VENTAJAS








Menor consumo energético.
Tamaño inferior de los láser CWDM.
Soluciona los problemas de cuellos de botella.
Hardware y costo operativo más barato referente a otras tecnologías de la
misma familia.
Anchos de banda más elevada.
Es más sencillo referente al diseño de la red, implementación y operación.
Mayor facilidad de instalación, configuración y mantenimiento de la red.
Alto grado de flexibilidad y seguridad en la creación de redes ópticas
metropolitanas.
Puede transportar cualquier servicio de corto alcance como: SDH, CATV,
7.- COMPONENTES QUE LA CONFORMAN UN SISTEMA WDM
En la figura 3 se muestra los diferentes dispositivos requeridos para un sistema WD
M, los cuales serán descritos a continuación.





Fuentes de luz
Fibra óptica
Acopladores y moduladores
Amplificadores y Conmutadores
Detectores y Filtros
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7.1.- FUENTE 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.
7.2.-ACOPLADORES Y MODULADORES
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.
La transmisión de datos a través de una fibra óptica, la información ha de ser
primero codificada, o modulada, en la señal láser.
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7.3.- AMPLIFICADORES Y CONMUTADORES
Regeneran la señal óptica sin convertirla previamente en una señal eléctrica.
Un conmutador es un dispositivo que permite o impide totalmente
transferencia de luz de una guía a otra próxima.
la
7.4.- RECEPTORES Y FILTROS
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.
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.
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8.- TOPOLOGÍAS Y ARQUITECTURAS
8.1.-ARQUITECTURA WDM
Segun el nivel de control en los nodos de red, se consideran tres clases de
arquitecturas de redes opticas WDM: redes de emision y seleccion, redes de
conduccion de longitudes de onda, y redes de ondas luminosas lineales.
La que principalmente se esta estudiando son las redes de conduccion de
longitudes de onda, que pueden incluir selectividad estatica o dinamica en los
nodos de red. Estas redes no estan restringidas a ninguna topologia fisica
particular. Una longitud de onda puede ser seleccionada en un nodo de red y
ser conducida individualmente. Los nodos contienen transmisores y receptores
que pueden seleccionar cualquier longitud de onda de un rango determinado.
Entonces los caminos ópticos son punto-a-punto y para obtener conectividad
multipunto es necesario el uso de múltiples conexiones ópticas punto-a-punto
ópticas (WDM) y un par transmisor-receptor para casa conexión. Además es
posible incluir conversión de longitudes de onda en la red.
La conducción y asignación de longitudes de onda (RWA- Routing and
Wavelength Assignment) es uno de los problemas fundamentales en redes de
conducción de longitudes de onda. Este problema consiste en asignar una
longitud de onda disponible a una conexión y establecer dicha longitud de onda
en el transmisor y en el receptor. El problema esta presente en la mayoría de
las problemáticas que surgen en la planificación de sistemas WDM.
La arquitectura básica de un sistema WDM consta de:
1.- Módulos transpondedores: recibe la señal del usuario y la adecua para que
pueda ser multiplexada ópticamente dentro del rango de frecuencias. Cada
transportador convierte las señales de usuario a una longitud de onda diferente
para luego poder ser multiplexada.
2.- Modulo multiplexor.- combina todas las señales ópticas recibidas de los
transpondedores y la inserta en un único pelo de la fibra óptica.
3.- Fibra óptica.- construye el medio fisico de transporte entre dos nodos
remotos por el que se propagan la señal extraída del multiplexor. A lo largo de
la fibra viajan tantas señales como transpondedores haya, sin mezclarse unas
con otras, de esta forma se consigue que el único pelo de la fibra tenga
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múltiples canales de luz independientes, tantos como longitudes de onda se
transmitan.
4.- Modulo de demultiplexor.- recibe la señal de la fibra de planta externa (un
solo pelo de fibra) y extrae por separado una a una todas las señales ópticas.
5.- Módulos transpondedores.- el mismo modulo transpondedor que emitía
señal a la fibra externa ahora recibe la senal coloreada que recibe del
demultiplexor y la adecua para entregarla al equipo del usuario.
Las arquitecturas de redes están basadas en muchos factores, incluyendo tipos
de aplicaciones y protocolos, distancia, utilización y estructura de acceso, y
topologías de redes anteriores. En el mercado metropolitano, por ejemplo,
topologías punto-a-punto pueden ser usadas para conectar puntos de
empresas, topología de anillo para conectar instalaciones Inter.-oficinas (IOFs)
y para acceso residencial, y topologías de malla pueden ser usadas para
conexiones Inter-POP (Inter Punto-a-punto) y en backbones. En efecto, la capa
óptica puede ser capaz de soportar muchas topologías y, puesto al desarrollo
impredecible en esta área, estas topologías pueden ser flexibles.
Consideremos un punto simple para señalar el sistema WDM (figura 9(a)) en
que varios canales se multiplexan en un nodo, las señales combinadas se
transmiten a través de cierta distancia de la fibra, y los canales demultiplexedos
en un nodo de destinación. Esto facilita la transmisión de fibra de alto ancho de
banda.
Además, el enrutamiento se puede facilitar a través de una red multiusos
(Figura 9(b)). La longitud de onda se convierte en la dirección de la firma para
cualquier trayectoria a través de una red óptica.
Dos topologías comunes de la red pueden utilizar WDM: la estrella y las redes
de anillo (figura 10). Cada nodo en la estrella tiene un transmisor y un receptor,
con el transmisor conectado con uno del receptor de la estrella pasiva central
de las entradas y conectados con una de las salidas de la estrella. Las redes
del WDM pueden también estar en la variedad del anillo. Los anillos son
populares porque muchas redes eléctricas utilizan esta topología y porque los
anillos son fáciles de poner en ejecución para cualquier configuración
geográfica de la red. En este ejemplo, cada nodo en el anillo unidireccional
puede transmitir en una longitud de onda específica de la firma, y cada nodo
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puede recuperar la señal de la longitud de onda de cualquier otro nodo por
medio de un receptor longitud de onda-armonioso.
En la conexión estrella y anillo, cada nodo tiene una longitud de onda de la
firma, y cualquiera de los dos nodos pueden comunicarse con otro
transmitiendo en esa longitud de onda. Esto implica que requerimos longitudes
de onda N. La ventaja obvia es que la transferencia de datos ocurre con una
trayectoria óptica ininterrumpida entre el origen y la destinación, conocidos
como red del solo-salto. Los datos ópticos comienzan en el nodo que origina y
alcanzan el nodo de destinación sin parar en cualquier otro nodo intermedio.
Una desventaja de una red WDM de solo salto es que la red y todos sus
componentes deben acomodar las longitudes de onda de N, que pueden ser
difíciles (o imposibles) de alcanzar en una red grande. La tecnología actual de
la fabricación no puede proporcionar y la capacidad de la transmisión no puede
acomodar 1.000 longitudes de onda distintas para una red 1,000 usuarios. Una
alternativa a requerir longitudes de onda de N es acomodar nodos en la cual
dos nodos pueden comunicarse con otros enviando a un tercer nodo. Una red
multihop de WDM de ocho nodos del dual autobus se demuestra en la figura 11
para el cual cada nodo puede transmitir en dos longitudes de onda y recibir en
dos otras longitudes de onda. La conectividad lógica también se demuestra.
Como ejemplo, si el nodo 1 desea comunicarse con el nodo 5, transmite en la
longitud de onda l1 y solamente se requiere un solo salto. Sin embargo, si el
nodo 1 desea comunicarse con el nodo 2, primero debe transmitir al nodo 5,
que entonces transmite al nodo 2, incurriendo en dos saltos.
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CWDM puede admitir las siguientes topologías:

Anillos punto a punto y redes ópticas pasivas (PON, permite eliminar todos los
componentes activos en la red, para introducir componentes pasivos como el
divisor o splitter, y así reducir costos y mantenimiento en dicha red)
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
Anillos locales CWDM que se conectan con anillos metropolitanos DWDM

Anillos de acceso y las redes ópticas pasivas.
8.2.-TOPOLOGÍA PUNTO A PUNTO.
La topología punto-a-punto puede ser implementada con o sin OADMs. Estas
redes están caracterizadas por velocidades de canales ultra rápidos (10 a 40
[Gbps]), alta integridad y confiabilidad de la señal, y rápida restauración de
trayectoria. En redes long-haul (larga distancia), la distancia entre transmisor y
receptor puede ser varios cientos de kilómetros, y el número de amplificadores
requeridos entre ambos puntos, es típicamente menor que 10. En redes MANs,
los amplificadores no son necesarios frecuentemente.
La protección en topologías punto-a-punto puede ser proveída en una pareja
de caminos. En los equipos de primera generación, la redundancia es un nivel
del sistema. Líneas paralelas conectan sistemas redundantes a ambos
extremos.
En los equipos de segunda generación, la redundancia es al nivel de tarjeta.
Líneas paralelas conectan un solo sistema en ambos extremos que contienen
transpondedores, multiplexores y CPUs redundantes.
Un esquema de este tipo de topología se puede observar en la Figura C.8
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Figura C.8. Topología punto-a-punto.
8.3.-TOPOLOGÍA DE ANILLO.
Los anillos son las arquitecturas más comunes encontradas en áreas
metropolitanas y en tramos de unas pocas decenas de kilómetros. La fibra
anillo puede contener sólo cuatro canales de longitudes de onda, y típicamente
menos nodos que canales. El Bit Rate está 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 óptico. Con el incremento en el número de OADMs, la
señal está sujeta a pérdidas y se pueden requerir amplificadores.
Para la protección en esta topología se utiliza el esquema 1+1. Se tiene dos
líneas de conexión, la información se envía por una de ellas. Si este anillo falla,
se switchea la trayectoria al otro anillo. Un esquema de esta topología se
puede observar en la Figura C.9.
Figura C.9. Topología anillo.
8.4.-TOPOLOGÍA DE MALLA.
La arquitectura de malla es el futuro de redes ópticas. Como las redes
evolucionan, las arquitecturas de anillo y punto-a-punto tendrían un lugar, pero
la malla sería la topología más robusta. Este desarrollo sería habilitado por la
introducción de los OxCs (Optical Cross-Connects) y switches configurables,
que en algunos casos reemplazarían, y en otros suplementarian, a los
dispositivos DWDM fijos.
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A partir del punto de vista del diseño, hay una airosa trayectoria evolutiva de
topologías 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 rediseño
completo. Adicionalmente, las topologías de anillo y malla pueden ser
conectadas a enlaces punto-a-punto (ver Figura C.10).
Figura C.10. Arquitecturas malla, punto-a-punto y anillo.
Las redes DWDM tipo malla, consistiendo en nodos totalmente ópticos
interconectados, necesitarían de la próxima generación de protección. Donde
los esquemas de protección previos están basados en redundancia del
sistema, de tarjeta, o al nivel de fibra, la redundancia ocurriría al nivel de
longitud de onda. De esta forma, entre otras cosas, un canal de datos podría
cambiar de longitud de onda a medida que viaja a través de la red, debido a
una falla en el ruteo o switcheo.
Las redes tipo malla, por lo tanto, requerirían de un alto grado de inteligencia
para realizar las funciones de protección y administración 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 protección
de fibra en cada anillo, puede ser mejorado en un diseño de malla. La
protección y restauración pueden estar basadas en caminos compartidos, por
esta razón se requiere de pocos pares de fibra para la misma cantidad de
tráfico y no desperdiciar longitudes de onda sin usar.
9.- CONCLUSIONES
Cuando es necesario el uso de WDM en una red metropolitano, la mejor opción
normalmente será CWDM. Aunque tiene una serie de limitaciones (capacidad,
distancia...) respecto a DWDM, en muchos casos cumple los requisitos
necesarios, siendo además en torno a un 50% del de DWDM, ya que los
equipos necesarios para CDWM son más baratos.
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El hecho de la reducción 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 creación. Además, aunque en principio
se podría pensar que debido al más que probable aumento de la necesidad de
ancho de banda, CWDM podría no cubrir las necesidades a largo plazo, existe
la posibilidad de actualizar desde CWDM a DWDM.
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