LUIS ALBERTO ESTEPA MONZÓN - DSpace@UCLV

Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas
Facultad de Ingeniería Eléctrica
Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones
TRABAJO DE DIPLOMA
“DWDM, introducción a la tecnología e
implementación en Cuba”
Autor: Luis Alberto Estepa Monzón
Tutores: Ing. Ramón Fajardo González
Ing. Erik Ortiz Guerra
Santa Clara
2010
“Año 52 de la Revolución”
Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas
Facultad de Ingeniería Eléctrica
Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones
TRABAJO DE DIPLOMA
“DWDM, introducción a la tecnología e
implementación en Cuba”
Autor: Luis Alberto Estepa Monzón
E-mail: [email protected]
Tutor: Ing. Ramón Fajardo González
Especialista Grupo de Desarrollo
ETECSA, Cienfuegos.
E-mail: [email protected]
Tutor: Ing. Erik Ortiz Guerra
Prof. Dpto. de Electrónica y Telecomunicaciones
Facultad de Ingeniería Eléctrica. UCLV.
E-mail: [email protected]
Santa Clara
2010
“Año 52 de la Revolución”
Hago constar que el presente trabajo fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu”
de las Villas como parte de la culminación de los estudios de la especialidad de
Telecomunicaciones y Electrónica autorizando a que el mismo sea utilizado por la
Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que
además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la
Universidad.
________________
Firma del Autor
Los abajo firmantes, certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo
de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un
trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.
________________
Firma del Tutor
_______________________
Firma del Jefe de Dpto.
Donde se defiende el trabajo
____________________
Firma del Responsable de
Información Científico- Técnica
PENSAMIENTO
“Hay una fuerza motriz más ponderosa que el vapor,
la electricidad y la energía atómica: la voluntad”
Albert Einstein
AGRADECIMIENTOS
A toda mi familia que me ha ayudado incondicionalmente en la realización de este trabajo.
A mis tutores por haberme atendido y guiado en este período para la elaboración del
trabajo.
A mis amigos y compañeros de trabajo que me han apoyado en todo momento.
DEDICATORIA
A mi familia.
TAREA TÉCNICA
TAREA TÉCNICA
Revisar bibliografía acerca del estado del arte de las tecnologías de transporte sobre fibra
óptica y en especial de la Multiplexación por División en Longitud de Onda Densa.
Realizar estudios acerca de la tecnología de Multiplexación por División en Longitud de
Onda Densa, teniendo en cuenta su evolución, los componentes de un sistema, así como sus
ventajas.
Analizar la red de Multiplexación por División en Longitud de Onda Densa y el
equipamiento que se encuentra en fase de implementación en el país por la Empresa de
Telecomunicaciones de Cuba S.A.
Autor
Tutor
RESUMEN
RESUMEN
En Cuba, la Empresa de Telecomunicaciones implementa la tecnología de Multiplexación
por División en Longitud de Onda Densa como parte del desarrollo tecnológico para
ampliar la capacidad de transmisión a través de los canales de fibra óptica. Dicha
tecnología es utilizada a nivel mundial en diferentes sectores. Con este trabajo se persigue
estudiar y analizar la tecnología de Multiplexación por División en Longitud de Onda
Densa y su implementación en el país por la Empresa de Telecomunicaciones de Cuba,
partiendo de realizar un estudio de las tecnologías de transporte sobre fibra óptica, el uso de
las mismas en Cuba, hasta la definición, caracterización, y estructura de las redes de
Multiplexación por División en Longitud de Onda Densa. Este proyecto de investigación
sirve para brindar y consolidar los conocimientos de los aspectos antes expuestos para
futuros estudios o investigaciones a realizar por la universidad, brindando así un aporte
teórico de esta tecnología.
ÍNDICE
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................. 1
CAPÍTULO
1
ESTADO
DEL
ARTE
DE
LAS
TECNOLOGÍAS
DE
TRANSPORTE SOBRE FIBRA ÓPTICA............................................................................. 5
1.1-
Breve reseña histórica en el desarrollo de las telecomunicaciones ópticas.............. 5
1.2-
Evolución de las transmisiones por fibra óptica. ..................................................... 6
1.3-
Definición y características de la fibra óptica. ......................................................... 7
1.3.1- Definición de fibra óptica. .................................................................................... 7
1.3.2- Geometría de una fibra óptica. ............................................................................. 7
1.4-
Modos de la fibra. .................................................................................................... 8
1.5-
Ventajas de la fibra óptica. ..................................................................................... 10
1.6-
Clasificación de la fibra óptica. .............................................................................. 10
1.6.1- Fibra óptica multimodo. ..................................................................................... 11
1.6.2- Fibra óptica monomodo. ..................................................................................... 13
1.7-
Pérdidas en la fibra óptica. ..................................................................................... 14
1.7.1- Pérdidas por curvatura. ....................................................................................... 15
1.7.2- Pérdidas por acoplamiento. ................................................................................ 15
1.7.3- Reflexión de Fresnel. .......................................................................................... 16
1.8- Dispersión y atenuación de las fibras ópticas. ........................................................... 17
1.8.1- Dispersión en la fibra óptica. .............................................................................. 17
1.8.2- Atenuación. ......................................................................................................... 18
1.91.10-
Multiplexación en la fibra óptica. .......................................................................... 19
Desarrollo y evolución de la fibra óptica en Cuba. ............................................ 20
CAPÍTULO 2 ESTUDIO Y CARACTERIZACIÓN DE LA TECNOLOGÍA DWDM ..... 24
2.1- Multiplexación por División en Longitud de Onda Densa (DWDM), definición y
características. ................................................................................................................... 24
2.2- Evolución de los sistemas DWDM............................................................................ 25
2.2.2- Clasificación de los sistemas WDM. .................................................................. 27
2.3- Funciones básicas de un sistema de transmisión DWDM. ........................................ 28
2.3.1- Generación de la señal. ....................................................................................... 28
2.3.2- Combinación de señales. .................................................................................... 28
2.3.3- Transmisión de señales. ...................................................................................... 29
2.3.4- Separación de las señales recibidas. ................................................................... 29
2.3.5- Recepción de señales. ......................................................................................... 29
2.4- Componentes de un sistema DWDM. ....................................................................... 29
2.4.1- Transponders. ..................................................................................................... 29
2.4.1.1- Láser......................................................................................................... 30
2.4.2- Multiplexores y demultiplexores ópticos. .......................................................... 30
2.4.3- Transconector óptico. ......................................................................................... 31
2.4.4- Convertidores de longitudes de onda. ................................................................ 31
2.4.5- Amplificador óptico............................................................................................ 32
2.4.5.1- Amplificador de fibra dopada de erbio.....................................................32
2.4.5.2- Amplificador de raman.............................................................................33
2.5- Parámetros de transmisión en sistemas DWDM. ...................................................... 34
2.5.1- Espaciamiento del canal. .................................................................................... 34
2.5.2- Dirección de la señal. ......................................................................................... 34
2.5.3- Ancho de banda de la señal. ............................................................................... 34
2.5.4- Potencia de la señal. ........................................................................................... 35
2.5.5- Codificación. ...................................................................................................... 35
2.5.6- Tasa de bit errado (BER). ................................................................................... 35
2.5.7- Relación señal óptica/ruido. ............................................................................... 36
2.6- Topologías y esquemas de protección para sistemas DWDM. ................................. 36
2.6.1- Topología punto a punto. .................................................................................... 37
2.6.2- Topología en anillo. ............................................................................................ 37
2.6.3- Topología de malla. ............................................................................................ 38
2.7.- Plan de frecuencias y espectro óptico para sistemas DWDM. ................................. 38
2.8- Ventajas de aplicar la tecnología DWDM. ................................................................ 39
2.9- Aplicaciones de la tecnología DWDM. ..................................................................... 40
2.10- DWDM, la tecnología del futuro. ............................................................................ 40
CAPÍTULO 3 ANÁLISIS DE LA RED DWDM IMPLEMENTADA POR ETECSA EN
EL PAÍS ................................................................................................................................ 42
3.1- ¿Por qué DWDM en Cuba? ....................................................................................... 42
3.2- Topología y configuración de la red DWDM en Cuba. ............................................ 42
3.2.1- Estructura de la red. ............................................................................................ 42
3.2.2- ¿Por qué se estructuró de esa forma la red DWDM? ......................................... 46
3.3- Equipamiento DWDM utilizado en las redes cubanas. ............................................. 47
3.3.1- Características del equipo. .................................................................................. 47
3.4- Enlaces de la red DWDM en la provincia Cienfuegos. ............................................. 51
3.5- Perspectivas de ETECSA para la tecnología DWDM en Cuba. ............................... 52
CONCLUSIONES ................................................................................................................ 54
RECOMENDACIONES ....................................................................................................... 55
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 56
BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................. 61
GLOSARIO DE TÉRMINOS .............................................................................................. 69
INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN
Entre los seres vivos la comunicación ha sido siempre indispensable. Hoy día las
telecomunicaciones engloban a todos aquellos sistemas, equipos y métodos que facilitan la
transmisión de la información, generalmente por métodos electrónicos.
La información adquiere la forma de voz, documentos, gráficas, códigos, imágenes y datos.
Todo ello es susceptible de ser procesado electrónicamente y así hacerlo fluir a los medios
de comunicaciones que existen. Entre el equipamiento de las telecomunicaciones se
encuentran los radios, televisores, cables, microondas, satélites e incluso las fibras ópticas.
Cada uno de estos medios ha encontrado un lugar y una aplicación particular en las
telecomunicaciones. Entre todos ellos se destacan las fibras ópticas por sus muy singulares
propiedades: ligeras, compactas, con bajas pérdidas, gran capacidad de transmisión de
información, libres de interferencias e intercepciones. Son la solución de la creciente
demanda de canales de comunicación terrestre, tanto para pequeñas como para largas
distancias.
Al igual que muchas otras tecnologías nuevas, es difícil creer que en tan pequeñas
dimensiones sea posible transmitir miles de canales telefónicos, o varios canales de
televisión. El hecho es que con el desarrollo de la electrónica se ha podido controlar todo el
espectro electromagnético.
Dentro de este contexto se aprecia que la fabricación de las fibras ópticas requiere del
adecuado conocimiento y manejo de materiales, controlados en el proceso de producción a
través de computadoras. En la verificación de las propiedades de las fibras ópticas, desde su
elaboración hasta su cableado e instalación, es igualmente importante el uso de
computadoras y fuentes de luz láser. Esto se aplica también en los sistemas electrónicos con
los cuales se ponen en operación las telecomunicaciones a través de las fibras ópticas.
Es así que se encuentran resumidas en las fibras ópticas las tecnologías de punta presentes
en el mundo de hoy. Unido a la constante miniaturización de la electrónica la utilización de
1
Introducción
la fibra óptica en las telecomunicaciones permitirá vivir en una época de grandes
satisfacciones tecnológicas.
Una de las formas prácticas de usar la capacidad de transmisión de la fibra óptica es
multiplexando la señal. Uno de estos métodos es la Multiplexación por División de Tiempo
(TDM) la que no fue suficiente para afrontar la avalancha de demanda. El tráfico de datos
necesitó entonces el despliegue de la Multiplexación por División en Longitud de Onda
(WDM) en el que muchas señales pueden ser transmitidas simultáneamente por una sola
fibra, modulando señales discretas en diferentes bandas de frecuencia.
El incremento de la información a través de los canales ópticos conduce al surgimiento de
una nueva generación de la tecnología de la WDM, dando paso a la Multiplexación por
División en Longitud de Onda Densa (DWDM) que permite doblar el número de canales y
proporcionar un mejor servicio a los proveedores.
Esta tecnología se ha implementado en el mundo, en diferentes sectores.
En Cuba, la Empresa de Telecomunicaciones de Cuba, encargada de proveer los servicios
de telecomunicaciones en todo el país, ha implantado la tecnología DWDM como parte del
desarrollo tecnológico. Esta red se encuentra instalada sobre el mismo cable de fibra óptica
nacional cumpliendo la fibra con las recomendaciones G.652 de la Unión Internacional de
las Telecomunicaciones. Su estructura física responde a una topología de anillo
dividiéndose en cuatro subnets, abarcando doce provincias del país.
De lo expuesto anteriormente se deriva la interrogante acerca de la situación problemática:
¿Cuenta Empresa de Telecomunicaciones de Cuba con la infraestructura y el equipamiento
para desarrollar la tecnología DWDM en las redes de transmisión de información en
nuestro país?
El problema científico queda formulado de la siguiente manera:
¿Qué son las tecnologías de transporte sobre fibra óptica y cuál ha sido su evolución?
¿Cuál es el estado de la tecnología DWDM?
2
Introducción
¿En qué estado se encuentra el desarrollo de esta tecnología en Cuba?
¿La Empresa de Telecomunicaciones de Cuba cuenta con el equipamiento necesario para
implementar esta tecnología en el país?
Para dar respuesta a las anteriores interrogantes se traza como objeto de estudio del
presente trabajo la realización de las investigaciones acerca de la tecnología DWDM y la
implementación en el país.
El objetivo general que se persigue en este trabajo es estudiar y analizar la tecnología
DWDM y su implementación en el país por la Empresa de Telecomunicaciones de Cuba.
Para dar respuesta al objetivo general se trazan objetivos específicos partiendo de realizar
un estudio de las tecnologías de transporte sobre fibra óptica, particularizando el uso de las
mismas en Cuba. El estudio continúa al definir y caracterizar la tecnología DWDM;
analizar la red DWDM y su fase de implementación en el país. Por último, identificar el
equipamiento y la infraestructura que está utilizando la Empresa de Telecomunicaciones de
Cuba en la implementación de esta tecnología.
En la realización del trabajo se tiene en cuenta un grupo de tareas de investigación que
incluye la revisión bibliográfica acerca del estado del arte de las tecnologías de transporte
sobre fibra óptica y DWDM, el análisis de la red DWDM que se encuentra en fase de
implementación por la Empresa de Telecomunicaciones de Cuba en el país y su futuro,
brindando así el trabajo un aporte teórico aumentar el conocimiento sobre el tema
desarrollado.
El método de trabajo empleado parte de un planteamiento del problema, de un objetivo
general, cuatro objetivos específicos. Se llega al marco teórico del problema para luego
abordar sobre el análisis de la fibra óptica, caracterización de la tecnología DWDM y su
estructura en Cuba. Se arriban a conclusiones y recomendaciones.
La información se procesa aplicando métodos de carácter teórico como el análisis y la
síntesis, se realiza una investigación exploratoria sobre las tecnologías de transporte y redes
ópticas en el mundo y en Cuba, se efectúa entrevistas a especialistas de la Empresa de
3
Introducción
Telecomunicaciones de Cuba que poseen conocimientos del tema. También se realiza un
análisis de la situación del equipamiento que se está instalando en el país para las redes
DWDM.
Se pretende así que el proyecto de investigación sirva para brindar y consolidar los
conocimientos de los aspectos antes expuestos para futuros estudios o investigaciones a
realizar por la universidad, estructurando el trabajo en introducción, capitulario,
conclusiones, recomendaciones, referencias bibliográficas, bibliografía y anexos.
En su desarrollo el capítulo uno se dedica al análisis del estado del arte de las tecnologías
de transporte sobre la fibra óptica, el capítulo dos aborda el estudio y caracterización de la
tecnología DWDM y en el capítulo tres se hace un análisis de la red DWDM que se
encuentra en fase de implementación por la Empresa de Telecomunicaciones de Cuba en el
país y como se proyecta el futuro de la misma.
4
CAPÍTULO 1
CAPÍTULO 1 ESTADO DEL ARTE DE LAS TECNOLOGÍAS DE
TRANSPORTE SOBRE FIBRA ÓPTICA
1.1-
Breve reseña histórica en el desarrollo de las telecomunicaciones ópticas.
El ser humano modifica o controla su ambiente natural a través de las tecnologías, con el
objetivo de facilitar algunos aspectos de su vida. Intercambiar información ha sido una de
las necesidades fundamentales que ha tenido el hombre por lo que las tecnologías de la
comunicación ha sido el medio que el ser humano ha credo con el fin de hacer más fácil el
intercambio de información, siendo las telecomunicaciones un caso en particular. [1]
La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), en una conferencia en Madrid,
España, en el año 1932, define a la telecomunicación como ¨Toda transmisión, emisión o
recepción de signos, señales, escritos, imágenes, sonidos o informaciones de cualquier
naturaleza, por hilos, por radioelectricidad, medios ópticos u otros sistemas
electromagnéticos¨. [2]
La era moderna de las comunicaciones comienza en 1830. Diez años después el físico suizo
Daniel Collodon y el francés Jacques Babinet, demostraron que la luz podía guiarse a lo
largo de un flujo de agua que brotaba de una fuente.
Ya en la segunda mitad del siglo XX se advirtió que utilizar luz como medio de transporte
de información podía incrementar significativamente la capacidad de los sistemas de
comunicación. No obstante, hubo que esperar la demostración del primer láser en 1960 por
Theodore Maiman, para contar con una fuente de luz coherente e intensa, poniendo fin a un
período de aproximadamente cien años dominado por los sistemas de comunicación
eléctricos y analógicos.
En el año 1962 se realizaron los primeros láseres semiconductores sin que se supiera como
transmitirlos. En 1966 se sugirió que las fibras ópticas podían representar la mejor
alternativa para superar este problema. Sin embargo, las fibras ópticas disponibles en la
época presentaban una atenuación de la señal excepcionalmente alta, del orden 1dB/m (en
5
Capítulo 1 Estado del Arte de las Tecnologías de Transporte sobre Fibra Óptica
unidades lineales, representa una atenuación de aproximadamente 20% por cada metro
recorrido), tornándolas imprácticas para aplicaciones reales.
En 1970 se produce un gran avance cuando Donald Keck, Peter Schultz y Robert Maurer
lograron fabricar con éxito las primeras fibras ópticas de baja atenuación (20 dB/km en la
región de longitudes de onda de 1 μm), con una longitud de cientos de metros de largo. [3]
La disponibilidad de fibras ópticas de baja atenuación y de fuentes ópticas adecuadas
provocó un gran impulso al desarrollo de sistemas de comunicación óptica de alta
capacidad, los que se han seguido perfeccionando hasta la actualidad obteniendo resultados
favorables en el desarrollo de este medio de transporte.
1.2-
Evolución de las transmisiones por fibra óptica.
La corporación estadounidense de teléfono y telégrafo (AT&T) realizó la primera prueba de
transmisión óptica, en 1976, cuando los equipos de trabajo instalaron dos cables de fibra
óptica. Cada uno medía 630 metros de largo y contenía 144 fibras, tirando de ellos a través
de conductos subterráneos estándar por lo que se necesitaban cables que pudieran sortear
curvas cerradas. No es hasta el año siguiente cuando comienzan los servicios comerciales
en Chicago, donde un sistema de fibra óptica transportaba voz, datos y señales de vídeo a
través de 2,4 km de cables subterráneos que conectaban dos oficinas de conmutación de la
compañía telefónica de Illinois Bell Telephone Company. [4]
A fines de los años ochenta, los sistemas tendían a operar a mayores longitudes de onda. En
1985 se anunció una nueva era en las comunicaciones ópticas con la introducción de la
fibra de dispersión desplazada (DSF), uniendo el mínimo de atenuación en la ventana de
1550 nm con dispersión cero en la misma longitud de onda. Mayores velocidades de datos
podrían llevarse a distancias mayores. [4]
En 1978, el total de fibra óptica instalada en el mundo era solamente de 960 km. En 1980
AT&T, presentó a la comisión federal de comunicaciones de Estados Unidos, un proyecto
de sistema que conectaría las principales ciudades del corredor de Boston a Washington.
Cuatro años después, cuando el sistema comenzó a funcionar, su cable de menos de una
6
Capítulo 1 Estado del Arte de las Tecnologías de Transporte sobre Fibra Óptica
pulgada (2,54 cm) de diámetro, proporcionaba 80.000 canales de voz para conversaciones
telefónicas simultáneas.
En 1988 comienza a funcionar el primer cable óptico, usando un cristal tan transparente que
los amplificadores para regenerar las señales débiles se podían colocar a distancias de más
de 64 km.
A principio de la década del 90´, los laboratorios Bell transmiten una señal de 2.5 Gbit/s a
través de 7500 km sin regeneración. El sistema usaba un láser solitón y un amplificador de
fibra dopada de erbio (EDFA) que permitía a la onda de luz mantener su forma y densidad.
En 1998 transmitieron cien señales ópticas de 10 Gbit/s por una sola fibra de 400 km, en
este experimento, gracias a las técnicas de Multiplexación por División en Longitud de
Onda (WDM) que permite combinar múltiples longitudes de onda en una sola señal óptica,
se incrementó la capacidad de transmisión de una fibra en 1 Tbit/s (1012 bit/s). [4]
1.3-
Definición y características de la fibra óptica.
1.3.1- Definición de fibra óptica.
La fibra óptica consiste en filamentos de vidrio o plástico, del espesor de un cabello
humano. Llevan mensajes en forma de haces de luz que realmente pasan a través de ellos
de un extremo a otro, donde quiera que el filamento vaya sin interrupción. [5]
1.3.2- Geometría de una fibra óptica.
Un cable de fibra óptica consta de dos partes, una central llamada núcleo que es una hebra
cilíndrica estrecha de vidrio o plástico, y la otra es un revestimiento que tiene un índice de
refracción menor que el del núcleo y una protección externa llamada vaina o cubierta. [6]
La figura 1.1 muestra la reflexión que ocurre en el interior de un cable de fibra óptica.
Todos los rayos de luz que puedan penetrar al núcleo de la fibra desde el aire buscarán
curvar su trayectoria hacia el eje de la misma, ya que están pasando de un medio con bajo
índice de refracción (prácticamente la unidad) hacia un medio cuyo índice de refracción es
más elevado. Una vez que los rayos han penetrado en el núcleo, solo aquellos cuyo ángulo
de incidencia respecto de la normal a la superficie que separa el núcleo del revestimiento,
7
Capítulo 1 Estado del Arte de las Tecnologías de Transporte sobre Fibra Óptica
esté por encima de un valor determinado se reflejarán completamente de vuelta al núcleo.
De esta forma estos rayos podrán viajar a lo largo de la fibra hasta el extremo final de la
misma.
Figura 1.1 Reflexión en el interior de un cable de fibra óptica.
9 nnúcleo > nrevestimiento > naire; donde n es el índice de refracción.
9 El rayo 1 se refleja parcialmente porque también se refracta.
9 El rayo 2 se refleja totalmente.
1.4-
Modos de la fibra.
En la fibra óptica los rayos de luz pueden propagarse siguiendo varios caminos siempre y
cuando se cumpla con los límites impuestos por la apertura numérica. Cada uno de estos
caminos se denomina "modo de propagación".
Los rayos que se propagan con pequeños ángulos respecto del eje de la fibra se denominan
"modos de bajo orden", los que siguen trayectorias con ángulos grandes, se llaman "modos
de orden elevado".
La fibra óptica puede ser considerada como una guía de ondas circular de material
dieléctrico. La real naturaleza discontinua de la relación, se pone en evidencia cuando el
diámetro del núcleo comienza a hacerse del orden de la longitud de onda de la luz.
Entonces, el número de modos que puede soportar una fibra óptica depende del "Parámetro
de Frecuencia Normalizada" o "número - V" de la fibra. Este parámetro viene definido en
8
Capítulo 1 Estado del Arte de las Tecnologías de Transporte sobre Fibra Óptica
relación con el diámetro del núcleo, la apertura numérica y la longitud de onda de la luz
usada, de la siguiente manera: [7]
Donde:
d: Diámetro del núcleo.
NA: Apertura numérica.
λ: Longitud de onda (lambda).
V: Parámetro de frecuencia normalizada.
El número de modos puede ser calculado de manera aproximada como sigue:
¾ Para fibras de índice escalonado:
Donde:
N: Números de modos.
V: Parámetro de frecuencia normalizada.
¾ Para fibras de índice gradual:
Donde:
N: Números de modos.
V: Parámetro de frecuencia normalizada.
Las fibras de índice escalonado y de índice gradual son dos tipos particulares de fibras que
serán estudiadas más adelante en el presente capítulo.
9
Capítulo 1 Estado del Arte de las Tecnologías de Transporte sobre Fibra Óptica
Cuando el número "V" de una fibra de índice escalonada se aproxima a 2,405 para una
determinada longitud de onda, la fibra soportará solo un único modo. [7]
Es decir, cuando el diámetro del núcleo y la apertura numérica son muy pequeñas, la fibra
solo admite un único modo de propagación, Este tipo de fibras se denominan "Fibras de
modo único" o "monomodo".
1.5-
Ventajas de la fibra óptica.
La comunicación a través de la fibra óptica tiene muchas ventajas, algunas de ellas se
mencionan a continuación:
9 Es más liviana y flexible, debido a su pequeño diámetro.
9 Los problemas de interferencia entre guías de onda óptica adyacentes, así como la
intercepción e interferencia, han sido virtualmente eliminados en las guías.
9 La interferencia electromagnética no tiene efecto en la señal óptica o la información
transmitida.
9 Las estaciones transmisora y receptora se conectan solamente por medio de una guía
de onda óptica que es eléctricamente aislante, y pueden ser operadas a diferentes
potenciales eléctricos. Esto hace posible un sistema de monitoreo novedoso y
simple para instalaciones de alta tensión.
9 Las características de transmisión de las guías de onda óptica sólo varían levemente
con la temperatura, por lo que no se requiere compensación de temperatura, tal
como la empleada en los conductores de cobre.
1.6-
Clasificación de la fibra óptica.
La fibra óptica puede clasificarse por el modo de propagación de los rayos en el interior del
núcleo en dos grupos, las fibras multimodo y las monomodo, cada una de ellas con sus
características específicas.
10
Capítulo 1 Estado del Arte de las Tecnologías de Transporte sobre Fibra Óptica
1.6.1- Fibra óptica multimodo.
Las fibras multimodo fueron las primeras en fabricarse y comercializarse. Se denomina
multimodo por transportar múltiples modos de forma simultánea. Se caracteriza por tener
un diámetro del núcleo mucho mayor que las fibras monomodo. Esto tiene como
inconveniente que algunos de los trayectos tomados por modos particulares son más largos
que otros, esto quiere decir que la luz llegará en momentos diferentes según el largo del
trayecto. [8]
Las fibras multimodo se pueden clasificar en dos tipos, las de salto de índice y las de índice
gradual. Ver anexo 1.
9 Fibras de salto de índice o índice escalonado.
En este tipo de fibra el núcleo posee un índice de refracción homogéneo en toda su sección,
y lo mismo ocurre con el índice de refracción del revestimiento. Este tipo de fibra puede ser
utilizada en la región de 1300 nm, y tiene un diámetro mínimo de 62.5 μm. [8]
Figura 1.2 Fibra multimodo de índice escalonado.
La figura 1.2 corresponde a un esquema de una fibra multimodo de índice escalonado,
donde los rayos de luz que parten al mismo tiempo de una fuente acoplada a un extremo de
la fibra, pueden llegar al otro extremo en instantes diferentes debido a que las distancias
recorridas también son diferentes. Esto trae como consecuencia que un pulso transmitido se
termine ensanchando en el tiempo. [8]
11
Capítulo 1 Estado del Arte de las Tecnologías de Transporte sobre Fibra Óptica
9 Fibras de índice gradual.
Las fibras de índice gradual aparecieron como una solución al problema del reducido ancho
de banda soportado por las fibras multimodo de índice escalonado. El diámetro del núcleo
de este tipo de fibra es de 50 μm y el del revestimiento de 125 μm. La misma puede ser
utilizada en la región de 850 nm o en la región de 1300 nm o, simultáneamente en ambas
regiones de longitud de onda. Además son usadas en transmisiones analógicas y digitales.
[9]
El índice de refracción del núcleo de una fibra de índice gradual no es de un valor
homogéneo en toda la sección del mismo, sino que tiene un valor máximo en el centro que
luego va decreciendo con el radio hasta hacerse igual al del revestimiento en la frontera con
este.
Como consecuencia de lo referido anteriormente, los rayos de luz siguen una trayectoria
sinusoidal en vez de un camino en zigzag. Además, los caminos más largos son más
rápidos, (porque el índice de refracción decrece al acercarse al revestimiento) y son más
lentos en el centro del núcleo (donde el índice de refracción es más elevado). Si el perfil
puede ajustarse de manera que la variación de la longitud de los caminos sean compensados
por la correspondiente variación de la velocidad, el efecto de ensanchamiento de un pulso
de luz que viaja por la fibra se ve notablemente minimizado. (Figura 1.3)
Figura 1.3 Fibra multimodo de índice gradual.
12
Capítulo 1 Estado del Arte de las Tecnologías de Transporte sobre Fibra Óptica
1.6.2- Fibra óptica monomodo.
Las fibras ópticas monomodo tienen dispersión nula en torno a la longitud de onda de 1310
nm, es decir, están optimizadas para trabajar en esta región. También se utilizan para
longitudes de onda en la región de 1550 nm (en las que la fibra no está optimizada). Esta
fibra sirve para las transmisiones tanto analógicas como para las digitales. El valor nominal
del diámetro del núcleo a 1300 nm es de 9 a 10 μm y su desviación no deberá exceder de ±
10% de su valor nominal. Al tener un diámetro pequeño solamente se puede transmitir en
un único modo y evitar la dispersión multimodal. Su diámetro de revestimiento es de 125
μm, y su desviación no puede exceder de ± 2.4% (± 3 μm). [10]
Las fibras monomodo también se caracterizan por una menor atenuación que las fibras
multimodo. Permiten alcanzar grandes distancias y transmitir elevadas tasas de bit, las
cuales vienen limitadas, principalmente por la dispersión cromática y los efectos no
lineales. [10] Ver anexo 1.
La Unión Internacional de Telecomunicaciones-Sector Telecomunicaciones (UIT-T) ha
estandarizado la instalación y el funcionamiento de redes basadas en cables y fibras. La
serie de normalización G es la que establece los estándares de los sistemas y medios de
transmisión, sistemas y redes digitales, y en particular de la serie G.652 a la G.657 es la que
define las recomendaciones para las características de cables de fibra óptica monomodo.
La utilización específica de fibras y cables en una red óptica de acceso depende de
diferentes exigencias que afectan su calidad de funcionamiento óptima. Debido a las
numerosas manipulaciones, la fibra debe ser fácil de operar y poco sensible a la flexión. La
Recomendación UIT-T G.657 da a conocer las características y funcionalidades de un cable
de fibra óptica insensible a las flexiones e ideal para el interior de edificios o cables de
interconexión. [11] Ver anexo2.
9 Fibras con perfiles especiales.
Las fibras monomodo generalmente han sido de índice escalonado, sin embargo, existen
fibras monomodo con perfiles que no pueden ser catalogados estrictamente dentro de los
escalonados. Se busca de esta forma lograr ciertas mejoras como por ejemplo, reducir las
13
Capítulo 1 Estado del Arte de las Tecnologías de Transporte sobre Fibra Óptica
pérdidas por curvatura, aumentar la apertura numérica y reducir la dispersión cromática,
(que ocurre como resultado de las diferentes velocidades de propagación de las
componentes espectrales de una fuente de luz que no emite en una única longitud de onda).
En la tabla 1.1 se muestra un análisis comparativo de las fibras en cuanto a su modo de
propagación.
Tabla 1.1 Comparación de las fibras en cuanto al modo de propagación.
1.7-
Pérdidas en la fibra óptica.
Siempre que una fuente óptica se acople a la punta de una fibra, la cantidad de luz que llega
al otro extremo es menor que la original. Esto se debe a que en el camino se producen una
serie de pérdidas. Estas pueden clasificarse según las causas que las provocan, en pérdidas
debidas a factores externos y pérdidas por motivos intrínsecos de las fibras. En el primer
grupo están las que ocurren debido a los empalmes en los diferentes tramos de un sistema,
y por otro lado las que suceden al doblarse el cable forzosamente. Las intrínsecas son
producto de la atenuación por la absorción del vidrio, las pérdidas por defectos mecánicos
que se originan en el proceso de fabricación y la Reflexión de Fresnel en la frontera entre el
vidrio y el aire, que ocurre en ambos extremos de la fibra. [12]
14
Capítulo 1 Estado del Arte de las Tecnologías de Transporte sobre Fibra Óptica
1.7.1- Pérdidas por curvatura.
El valor de apertura numérica de una fibra óptica corresponde al que se obtiene suponiendo
que la misma se mantiene derecha.
Figura 1.4 Pérdidas por curvaturas en la fibra.
En la figura 1.4 se muestra como se produce el efecto de reducción de la apertura numérica
al curvar la fibra óptica. En condiciones normales, tanto el rayo uno como el dos se
propagan por el núcleo. Sin embargo, cuando la fibra se dobla, en esa zona el rayo uno
sufre una refracción hacia el revestimiento.
La magnitud de la disminución de la apertura numérica se corresponderá con el radio de la
curvatura de la fibra. También el efecto puede entenderse como una anulación de los modos
de propagación de orden elevado en fibras multimodo, de lo que también puede deducirse
que a medida que el diámetro del núcleo es menor, el efecto de la curvatura se va
reduciendo. Si la fibra es monomodo, la curvatura casi no produce variación en la apertura
numérica.
Existe un valor mínimo para el radio de la curva, por encima del cual, las pérdidas son
prácticamente despreciables y por lo tanto ignoradas. Este radio de curvatura mínimo
depende, entre otras cosas, principalmente del diámetro del núcleo y se puede decir que en
general, las fibras pueden ser más curvadas a medida que el núcleo es más pequeño. [12]
1.7.2- Pérdidas por acoplamiento.
Cuando una fibra óptica se acopla a un emisor de luz, un detector de luz u otra fibra, la
unión entre la fibra y la otra entidad no es perfecta, por lo que ocurre una pérdida en la
15
Capítulo 1 Estado del Arte de las Tecnologías de Transporte sobre Fibra Óptica
frontera. Cualquier energía de luz que entre en la fibra fuera del cono de aceptancia se
pierde a través del revestimiento. Cuando una fuente de luz tiene un cono de aceptancia
estrecho respecto del que tiene la fibra receptora, no existe pérdida alguna, siempre que la
energía luminosa no esté fuera de dicho cono. En cambio, si una fibra fuente tiene un cono
de aceptancia amplio respecto a un detector o de una fibra receptora, sí hay pérdidas y estas
se calculan de la siguiente manera: [12]
Donde:
NA1: valor de apertura numérica más grande.
NA2: valor de apertura numérica más pequeño.
1.7.3- Reflexión de Fresnel.
La reflexión de Fresnel ocurre siempre en cualquier frontera entre dos medios cuyos índices
de refracción son distintos. Cuando la luz pasa de un medio al otro, parte de la energía del
rayo incidente es reflejada de nuevo hacia el primer medio. La reflexión de Fresnel se pone
en evidencia particularmente en cualquiera de los extremos de una fibra óptica o en todas
las partes de la misma donde exista un conector, ya que forzosamente se forma una frontera
entre el vidrio del núcleo y el aire.
La cantidad de luz que se refleja en la frontera depende principalmente de la diferencia
entre los índices de refracción de los dos medios y viene dada en forma aproximada por la
siguiente expresión:
16
Capítulo 1 Estado del Arte de las Tecnologías de Transporte sobre Fibra Óptica
Donde:
n1: índice de refracción del medio 1.
n2: índice de refracción del medio 2.
Se debe tener en cuenta que en el caso del aire, su índice de refracción puede sufrir
variaciones de acuerdo con la temperatura, el porcentaje de humedad, y la presencia de
partículas en suspensión. A veces, cuando la terminación de la fibra no está suficientemente
protegida de los agentes externos, pueden depositarse sobre la misma, partículas de polvo o
se puede condensar la humedad. Todos estos factores van a influir en el porcentaje de luz
reflejada, de ahí que es muy importante la limpieza y protección de los distintos tipos de
conectores que se utilizan. [12]
1.8-
Dispersión y atenuación de las fibras ópticas.
1.8.1- Dispersión en la fibra óptica.
La dispersión es la distorsión de la señal, resultante de los distintos modos (simple y
multimodo), debido a los diferentes tiempos de desplazamiento de una señal a través de la
fibra. En un sistema modulado digitalmente, esto causa que el pulso recibido se ensanche
en el tiempo. La dispersión se encuentra presente tanto en señales analógicas como en
señales digitales y es normalmente especificada en nanosegundos por kilómetro.
Existen diferentes formas o maneras de dispersión:
Dispersión modal.
Dispersión de guía de onda.
Dispersión del material.
9 Dispersión modal.
La dispersión modal se produce en fibras multimodo, donde la luz que viaja dentro de la
fibra puede tomar varios caminos, lo que produce un ensanchamiento por unidad de
17
Capítulo 1 Estado del Arte de las Tecnologías de Transporte sobre Fibra Óptica
longitud del pulso transmitido. La distancia recorrida por la luz en un modo es diferente a la
distancia que recorren otros modos. Por consiguiente algunos componentes del pulso
llegarán primero que otros. [13]
9 Dispersión de guía de onda.
La dispersión de guía de onda es un efecto muy complejo y ocurre debido a la forma y la
pequeña estructura geométrica de la fibra. Sin embargo, esto puede controlarse por un
diseño cuidadoso y, de hecho, la dispersión de guía de onda puede usarse para neutralizar la
dispersión material. En la práctica la energía óptica se propaga por el núcleo y una pequeña
parte lo hace por el recubrimiento. [13]
9 Dispersión del material.
Los láseres y los diodos emisores de luz (LEDs) producen un rango de longitudes de onda
ópticas (una banda de luz) en lugar de una sola longitud de onda estrecha. Las fibras tienen
características diferentes en cuanto al índice de refracción a distintas longitudes de onda y
por consiguientes cada longitud de onda viajará a una velocidad diferente en la fibra. Así,
algunas longitudes de onda llegan antes que otros y el pulso de la señal se dispersa. [13]
1.8.2- Atenuación.
La atenuación de la señal óptica representa la disminución de la energía luminosa en la
propagación a lo largo de la fibra. La atenuación está determinada por la distancia entre el
emisor y receptor sin el empleo de dispositivos intermedios de regeneración de la señal. En
los últimos años la atenuación de la fibra ha mejorado notablemente ya que en 1970 era de
20 dB/km y en 1990 era de 0.2 dB/km. [14]
La energía que no alcanza la salida de la fibra se dispersa por:
9 Difusión
Debido a la falta de homogeneidad del material del núcleo, que difundió el rayo luminoso
dispersándolo hacia el recubrimiento.
18
Capítulo 1 Estado del Arte de las Tecnologías de Transporte sobre Fibra Óptica
9 Absorción
Parte de la energía luminosa que se propaga es absorbida por la fibra, que la transforma en
calor.
En la figura 1.5 se representan las ventanas de transmisión y la atenuación total de la fibra
óptica.
Figura 1.5 Atenuación y ventanas de trabajo de la fibra óptica.
Nota: Las ventanas son zonas por donde la atenuación total pasa por un valor mínimo.
1.9-
Multiplexación en la fibra óptica.
La multiplexación consiste en transportar varias señales en una sola por un mismo canal de
transmisión. El objetivo es hacer un uso eficiente de las líneas de transmisión de alta
velocidad.
Las técnicas de multiplexación permiten que varias fuentes de transmisión compartan una
capacidad de transmisión sobre un mismo enlace. [15]
En los circuitos ópticos se encuentra la Multiplexación por División de Tiempo (TDM) y la
Multiplexación por División en Longitud de Onda (WDM) con sus variantes: la
19
Capítulo 1 Estado del Arte de las Tecnologías de Transporte sobre Fibra Óptica
Multiplexación por División en Longitud de Onda Aproximada (CWDM), y la
Multiplexación por División en Longitud de Onda Densa (DWDM).
9 Multiplexación por División de Tiempo (TDM).
Se inventó como una forma de maximizar la cantidad de tráfico de voz que se podía
transportar en un medio. Este método se usa en los dispositivos sincrónicos.
Aumenta la capacidad de la fibra reduciendo las hendiduras de tiempo en intervalos más
pequeños, esto habilita más bits en la fibra aumentando de esta forma el ancho de banda
efectivo dentro de la misma. [16]
9 Multiplexación por División en Longitud de Onda (WDM).
Es una tecnología óptica que utiliza diferentes longitudes de onda para multiplexar varias
señales. Los transmisores que operan a diferentes longitudes de onda pueden inyectar sus
propias señales ópticas en la fibra óptica. Al final del enlace, las señales se pueden volver a
discriminar y separar por longitud de onda.
El elemento que se encarga de combinar diferentes longitudes de onda o extraerlas y
convertirlas de nuevo en señales se llama acoplador WDM (WDM coupler). [17]
9 Multiplexación por División en Longitud de Onda Densa (DWDM).
Es una técnica de la transmisión por fibra óptica que emplea diferentes longitudes de onda
para transmitir datos, voz y video a través de una sola fibra. Este sistema asigna canales
ópticos entrantes a las frecuencias específicas de luz (longitudes de onda, o lambdas) que
proceden de diferentes fibras ópticas, dentro de una cierta banda de frecuencia y luego las
une convirtiéndolas en un solo haz de luz. [18]
1.10- Desarrollo y evolución de la fibra óptica en Cuba.
A final de la década de los 80´ se planeaba instalar una red con una central telefónica, la
cual contaría con un sistema de fibra óptica de unos 70 km de distancia que serviría para
operar el servicio de comunicaciones internacionales, excepto con Estado Unidos de
20
Capítulo 1 Estado del Arte de las Tecnologías de Transporte sobre Fibra Óptica
América. Esta obra la iba a realizar Intertel, S.A, empresa cubana creada en esa época para
el desarrollo de las comunicaciones en Cuba.
Pero; no es hasta 1991 que se construye una red de cables con fibra óptica, la cual serviría
para garantizar las transmisiones de los Juegos Panamericanos celebrados en La Habana.
En ese mismo año entra en servicio en la capital un sistema de telecomunicaciones que
incluye una central telefónica digital y una red de 71 km de cables de fibra óptica.
En 1994 fue creada la Empresa de Telecomunicaciones de Cuba S.A (ETECSA), como
empresa rectora de las comunicaciones en el país. En esa época existía un fuerte período
especial como consecuencia de la desintegración del campo socialista, esto conlleva a un
proceso de degradación en las telecomunicaciones.
Entre los años 1997-1998 comienza un fuerte impulso para llevar a cabo en La Habana un
sistema de Jerarquía Digital Sincrónica (SDH) de 2.5 Gbit/s, el cual permitió el montaje de
un gran anillo de fibra óptica dentro de la capital. Con él se pudo realizar la conexión entre
los centros de conmutación y el de transmisión de datos.
En esa misma época se comienza la instalación del cable de fibra óptica nacional.
Hasta el 2001 se encontraban en uso menos de 1000 km de fibra, la mayor parte en La
Habana. A mediados de ese propio año se introduce en Sancti Spíritus, por primera vez, la
fibra como soporte de los sistemas de transmisión entre diferentes localidades. Además
queda enlazado el Centro Telefónico de Cabaiguán con el Centro de Mantenencia de la
Transmisión (CMT) de esa provincia y en la provincia de Matanzas se realiza el enlace
entre el municipio cabecera y el municipio Unión de Reyes.
También en el 2001, con la digitalización en Cienfuegos, se instalan los primeros sistemas
de fibra óptica enlazando la central digital con la central de la Zona Industrial y las
localidades de Caonao y Palmira.
En el 2002, llega por vez primera la fibra óptica nacional a las provincias de Ciego de Ávila
y Las Tunas, dando respuesta a los planes de digitalización y demanda del desarrollo
informático en estas provincias. También se enlaza la provincia de Holguín, permitiendo
21
Capítulo 1 Estado del Arte de las Tecnologías de Transporte sobre Fibra Óptica
tener un soporte digital de 34 Mbit/s para cinco canales de TV, un soporte digital de 155
Mbit/s para el nodo de transmisión, la obtención de 189 flujos de 2 Mbit/s para telefonía
(5670 canales de voz) en una primera etapa, además de la ampliación y el mejoramiento de
los canales de voz y datos, así como el soporte para el canal educativo.
Entre el 2002 y 2004, gracias al esfuerzo de ETECSA y el estado cubano, por la falla de la
Red Nacional de Microondas en el 2001 al caer la torre de Jacán en Matanzas tras el paso
del Huracán Michelle, se instala el Backbone Nacional de Fibra Óptica que enlaza la capital
del país con todas las provincias, desde Pinar del Río hasta Guantánamo terminándose su
instalación en el año 2004.
A partir de este año se comienzan a construir los cierres de anillo sobre el backbone (rutas
alternativas para evitar que por una falla la red quede aislada) y se desarrollan las redes
provinciales de fibra óptica. Actualmente se continúa trabajando en esta dirección haciendo
nuevos cierres de anillo orientados a lograr la invulnerabilidad de la red.
Con el desarrollo de las redes nacionales de fibra óptica (FO) se logró en el 2008 instalar el
primer cable de Fibra Óptica Submarina en Cuba para enlazar por esta vía a la Isla de la
Juventud con el resto del país, pues hasta ese momento las comunicaciones con la isla
dependían de un sistema de microondas que había sufrido graves averías en varias
ocasiones por el embate de los huracanes. El tendido se realizó desde La Coloma en Pinar
del Río hasta Nueva Gerona y la puesta en servicio del nuevo sistema permitió que poco
tiempo después con el azote del Huracán Gustav, la Isla de la Juventud no quedase
incomunicada como en ocasiones anteriores.
Otra de las grandes obras que está en proceso de desarrollo por el país es el cable
submarino entre Cuba y Venezuela, con el cual se lograrán grandes avances como: la
integración social, cultural y económica de los países latinoamericanos y el Caribe; la
ruptura del bloqueo sobre las comunicaciones, impuesto a Cuba por los Estados Unidos; así
como la reducción de la vulnerabilidad de las comunicaciones entre Cuba y Venezuela con
el resto del mundo.
22
Capítulo 1 Estado del Arte de las Tecnologías de Transporte sobre Fibra Óptica
Actualmente Cuba logra el acceso a la red mundial por vía satélite, situación que limita sus
comunicaciones porque depende de una banda más estrecha y con altos costos.
Con la instalación de este cable se prevé una mayor capacidad de conexión de la isla con el
exterior. Se proyecta que entre en funcionamiento en el 2011 con un costo de 63.4 millones
de dólares.
ETECSA no cesa de ampliar y modernizar las tecnologías de transporte de la información
en Cuba, priorizando la construcción de una red óptima y de una alta confiabilidad para
poder así brindar un mejor servicio.
[19]
23
CAPÍTULO 2
CAPÍTULO
2
ESTUDIO
Y
CARACTERIZACIÓN
DE
LA
TECNOLOGÍA DWDM
2.1-
Multiplexación por División en Longitud de Onda Densa (DWDM), definición
y características.
La Multiplexación por División en Longitud de Onda Densa (DWDM), tiene como objetivo
principal el poder optimizar el uso de las redes de comunicación por fibra óptica. Su
implementación en una red óptica significaría un gran desarrollo tecnológico, económico y
para el beneficio de la sociedad.
Basado en este principio, en la bibliografía consultada se encontraron algunas definiciones
emanadas de organizaciones de estandarización, enciclopedias, fabricantes y operadores,
los que han expresado su visión de las características de esta tecnología. Estas definiciones
pueden ser encontradas en las referencias [20], [21], [22].
De manera general, la DWDM es una tecnología con la que se logra transmitir múltiples
señales en diferentes longitudes de onda a través de una única fibra, obteniéndose un
incremento de la capacidad de transmisión de la misma. Por ello es utilizada en las redes
donde se manejen grandes volúmenes de información.
La DWDM se basa en el mismo principio de la Multiplexación por División en Longitud de
Onda (WDM), el cual está orientado a transmitir información a través de una fibra óptica.
Dicho proceso permite que diferentes cadenas de transmisión sean transportadas a
diferentes longitudes de onda, enviadas todas a la vez por un mismo cable de fibra óptica.
DWDM, solo difiere en que puede ocuparse de un mayor número de longitudes de onda. La
reducción del espacio de estas longitudes de onda permite que más canales puedan ser
acomodados en el enlace. [23]
Cada señal obtiene una única longitud de onda, o color en el espectro de colores de la luz.
Después todas las señales son transmitidas juntas y combinadas como una sola señal.
24
Capítulo 2 Estudio y Caracterización de la Tecnología DWDM
Figura 2.1 Ejemplo de un sistema DWDM.
La figura 2.1 muestra un ejemplo de un sistema DWDM el cual consta de dos etapas
principales, una etapa transmisora y otra receptora de la señal. La señal que entra a la etapa
transmisora pasa a través de un array de diodos láser el cual define las diferentes longitudes
de onda por las que se va a transmitir la información y pasan a una etapa multiplexora de la
señal que envía la misma a través de la fibra pasando o no, en dependencia de la distancia
recorrida por amplificadores de fibra dopada de erbio (EDFA). Al llegar al extremo
receptor ocurre el proceso contrario, la señal que llega al equipo pasa a través de una etapa
demultiplexora y llega a un array de fotodetectores los que envían la señal a los tributarios.
DWDM es una solución para redes con un alto crecimiento que tienen una necesidad de
más ancho de banda, o incorporar nuevos servicios a la red existente.
Los sistemas DWDM son ideales en infraestructuras ópticas de largo y pequeño alcance
(long-haul y short-haul), las primeras con distancias mayores a 100 km y las segundas con
distancias inferiores a 100 km. Además son apropiados en las redes metropolitanas o en las
troncales donde la demanda de capacidad es extremadamente alta.
2.2-
Evolución de los sistemas DWDM.
A finales de 1980 quedó demostrado que la tecnología de Multiplexación por División de
Tiempo (TDM) sería insuficiente para afrontar la gran demanda que se podía predecir. El
tráfico de datos necesitó entonces el despliegue de la WDM en el que muchas señales
25
Capítulo 2 Estudio y Caracterización de la Tecnología DWDM
pueden ser transmitidas simultáneamente por una sola fibra, modulando señales discretas
en diferentes bandas de frecuencia.
La tecnología WDM comenzó usándose con dos longitudes de onda muy espaciada, 1310
nm y 1550 nm, a veces se le denominaba WDM de banda ancha. [24]
La primera generación de redes WDM consistía simplemente en combinar múltiples
longitudes de onda en una misma fibra, donde el número de canales era muy pequeño. Ya
en la segunda generación de redes DWDM se dobla el número de canales, permitiendo que
los proveedores proporcionen servicios basados en longitud de onda. Además las
arquitecturas de red que emplea DWDM de segunda generación soportan interfaces
multiservicio protegidos, tales como Gigabit Ethernet y Transporte Sincrónico de Red
Óptica/Jerarquía Digital Sincrónica (SONET/SDH). Estas últimas poseen limitaciones en
cuanto a capacidad, costo, escalabilidad y gestión de red. La conmutación entre múltiples
anillos metropolitanos se ejecuta de forma centralizada y las longitudes de onda se
demultiplexan antes de ser conmutadas.
Las redes ópticas de tercera generación se caracterizan por brindar gestión dinámica de las
longitudes de onda directamente en el dominio óptico, proporcionando ventajas
significativas con respecto a la segunda generación de redes. Asimismo, el número de
canales es mayor y existe una monitorización de 200 GHz
En la segunda mitad de la década de 1990 los sistemas DWDM evolucionaron hasta el
punto de ser capaces de tener de 64 a 160 canales, prestaciones más sofisticadas que se
realizan sobre cada canal óptico. A través de láseres sintonizables y filtros, junto con
tarjetas de interfaz de múltiples velocidades, se puede efectuar la gestión dinámica de
longitudes de onda en el dominio óptico de una forma rápida y eficiente. Sin embargo, la
clave para ganar clientes consiste en su habilidad para proporcionar nuevos servicios o
cambiar la capacidad de los existentes de forma rápida. [24]
En la figura 2.2 se muestra la evolución de los sistemas DWDM desde la década de los 80’s
hasta finales de la década de los 90’s. [25]
26
Capítulo 2 Estudio y Caracterización de la Tecnología DWDM
Figura 2.2 Evolución de los sistemas DWDM.
2.2.2- Clasificación de los sistemas WDM.
En WDM se distinguen cuatro familias típicas de sistemas:
9 Multiplexación por División en Longitud de Onda Densa de Ultra Larga Distancia.
9 Multiplexación por División en Longitud de Onda Densa de Larga Distancia.
9 Multiplexación por División en Longitud de Onda Densa Metropolitano.
9 Multiplexación por División en Longitud de Onda Aproximada.
Las cuatro familias de sistemas WDM utilizan componentes ópticos distintos, siendo más
complejos y caros los que soportan mayores capacidades por canal y agregadas, y los que
soportan mayores distancias de transmisión.
En DWDM de Larga y Ultra Larga Distancia el espaciamiento de frecuencias es de 50 a
100 GHz (0.4-0.8 nm), en DWDM Metropolitano de 100 a 200 GHz (0.8-1.6 nm), y en
CWDM de 2.500 GHZ (20 nm).
En los sistemas DWDM Ultra Larga Distancia y DWDM de Larga Distancia se utilizan
hasta 160 longitudes de onda. En DWDM Metropolitano y en Multiplexación por División
en Longitud de Onda Aproximada (CWDM) se suelen utilizar hasta 40 y 18 longitudes de
onda respectivamente.
27
Capítulo 2 Estudio y Caracterización de la Tecnología DWDM
En relación con la distancia alcanzada: DWDM de Ultra Larga Distancia alcanza hasta
unos 4000 km sin regeneración electroóptica, los DWDM de Larga Distancia, los DWDM
Metropolitanos y los CWDM hasta unos 800, 300 y 80 km correspondientemente. [26]
2.3-
Funciones básicas de un sistema de transmisión DWDM.
Un sistema de transmisión típico basado en tecnología DWDM está compuesto por las
funciones siguientes:
9 Generación de la señal.
9 Agregación de portadoras ópticas.
9 Transmisión de señales.
9 Separación de las señales recibidas.
9 Recepción de señales.
2.3.1- Generación de la señal.
La fuente de luz es un transductor electroóptico (un láser de estado sólido), el cual debe
suministrar una luz estable a una longitud de onda determinada, con una gran estabilidad
proporcionada por un control de temperatura del láser que transporta los datos digitales
modulados como una señal analógica. [27]
2.3.2- Combinación de señales.
Los modernos sistemas DWDM emplean multiplexores para combinar las señales.
Existe alguna pérdida inherente asociada a la multiplexación y demultiplexación. Esta
depende del número de canales; pero se puede mitigar con amplificadores ópticos que
amplifican todas las longitudes de onda a la vez, sin conversión eléctrica. [27]
28
Capítulo 2 Estudio y Caracterización de la Tecnología DWDM
2.3.3- Transmisión de señales.
Los efectos de diafonía y la degradación (atenuación y dispersión) o pérdida de la señal
óptica deben tenerse en cuenta en la transmisión por fibra óptica. Estos efectos se
minimizan mediante el espaciado entre canales, la tolerancia de la longitud de onda, y los
niveles de potencia del láser. En la transmisión de la señal se necesitan de dispositivos que
la amplifiquen. [27]
2.3.4- Separación de las señales recibidas.
En el lado del receptor, las señales multiplexadas deben ser separadas por filtros ópticos
empleando tecnologías similares a los filtros multiplexores en función del número de
canales a combinar o a separar. [27]
2.3.5- Recepción de señales.
La señal demultiplexada es recibida por un fotodetector o un fotodiodo de avalancha (APD)
en función de la sensibilidad que requiera el receptor.
Un sistema DWDM también debe estar equipado con interfaces en el lado cliente (señal
tributaria) para recibir correctamente la señal de entrada. Esta función la realizan los
transponders. Estos son, normalmente, dispositivos convertidores de longitudes de onda.
[27]
2.4-
Componentes de un sistema DWDM.
Las redes ópticas DWDM, se constituyen básicamente en 5 componentes, los cuales son:
transponders, multiplexores y demultiplexores, fibra óptica, amplificadores ópticos, y el
receptor.
2.4.1- Transponders.
Los transponders convierten la señal de un formato eléctrico (bits) a pulsos ópticos a una
frecuencia específica. Esta señal eléctrica se usa para controlar un láser WDM.
29
Capítulo 2 Estudio y Caracterización de la Tecnología DWDM
Cada transponder dentro del sistema convierte su señal cliente a una longitud de onda
ligeramente distinta. En la recepción del sistema tiene lugar el proceso inverso. [28]
2.4.1.1- Láser.
Para la correcta implementación de DWDM, son necesarios una gama de diodos láser de
longitudes de onda precisas y controladas. El éxito de DWDM está condicionado a la
disponibilidad de estos componentes.
Los avances tecnológicos en la fabricación de diodos láser están dados por la estabilidad
temporal y térmica. Estos son los factores que determinan la calidad y cantidad de
información que el sistema DWDM podrá manejar, así como las distancias que podrá
cubrir.
Dentro de los tipos de láser disponibles en la actualidad que podrían ser utilizados en
DWDM se pueden destacar:
9 Láser Fabry-Perot.
9 Láser de realimentación distribuida (DFB).
Los lásers Fabry-Perot tienen como desventaja su ancho espectral grande; pero a su vez,
son fáciles de fabricar y por ende de bajo costo.
En enlaces de gran longitud, para minimizar la distorsión del pulso causada por la
dispersión cromática en la fibra óptica y para mantener la estabilidad del sistema se deben
usar fuentes láser DFB.
2.4.2- Multiplexores y demultiplexores ópticos.
Los sistemas DWDM envían señales de varias fuentes sobre una sola fibra, por lo que se
deben incluir algunos dispositivos para combinar estas señales. Estos son: el multiplexor y
el demultiplexor.
El multiplexor de longitud de onda es un dispositivo de derivación con dos o más puertos
de entrada y un puerto de salida, en el que la señal luminosa en cada puerto de entrada se
30
Capítulo 2 Estudio y Caracterización de la Tecnología DWDM
limita a una gama de longitudes de onda previamente seleccionada y la salida es la
combinación de las señales luminosas procedentes de los puertos de entrada. [29]
El multiplexor óptico de incorporación/extracción (OADM), es una parte clave en cuanto a
las redes ópticas, ya que es capaz de remover o insertar una o más longitudes de onda en
algún punto del enlace.
Existen dos tipos generales de OADMs. La primera generación es un dispositivo fijo que se
configura físicamente para extraer una longitud de onda predeterminada, mientras se
añaden otras. La segunda generación es reconfigurable y capaz de seleccionar
dinámicamente, qué longitudes de onda se añaden y cuáles se remueven.
Los demultiplexores de longitud de onda son dispositivos que llevan a cabo la operación
inversa del multiplexor de longitud de onda, en el que la entrada es una señal óptica que
comprende dos o más gamas de longitudes de onda y la salida de cada puerto es una gama
de longitudes de onda preseleccionada distinta. [29]
2.4.3- Transconector óptico.
El transconector óptico (OXC) es un componente que provee la función de interconectar a
N puertos de entrada con N puertos de salida, cada uno operando en gran número de
longitudes de onda individuales multiplexadas. La administración flexible del ancho de
banda se obtiene con la introducción de un OXC.
Un OXC realiza la reconfiguración de la red y permite a los proveedores de red transportar
y administrar longitudes de onda eficientemente en la capa óptica.
2.4.4- Convertidores de longitudes de onda.
La función de este componente es convertir datos sobre una longitud de onda de entrada a
otra diferente longitud de onda de salida, dentro del ancho de banda de operación del
sistema. Se utiliza en routers cuando la longitud de onda debe ser cambiada.
31
Capítulo 2 Estudio y Caracterización de la Tecnología DWDM
Un convertidor ideal debería ser transparente a diferentes tasas de bit y formatos de señal.
Además todas las señales ópticas de los tributarios de DWDM entran a convertidores de
longitud de onda antes de ser enviadas al multiplexor.
2.4.5- Amplificador óptico.
Debido a la atenuación y dispersión ocurrida en redes de alto alcance, la señal óptica se
debilita con la distancia y es necesario regenerar esta señal. Los amplificadores ópticos son
dispositivos usados para regenerar una señal débil y distorsionada, operando totalmente en
el dominio óptico, sin convertir la señal en pulsos eléctricos. Pueden ser usados para poder
amplificar la señal después de la multiplexación o antes de la demultiplexación. Los más
usados en los sistemas DWDM son el EDFA y el Amplificador de Raman (RFA). [30] El
anexo 3 muestra una tabla comparativa de estos amplificadores ópticos.
2.4.5.1- Amplificador de fibra dopada de erbio.
La propiedad de amplificación es alcanzada dopando con erbio un trozo de fibra,
conformando así un dispositivo activo llamado amplificador de fibra dopada de erbio
(EDFA). Este elemento cuando se excita emite una luz de 1.54 μm, que es la longitud de
onda de menor pérdida para las fibras ópticas usadas en DWDM. [31]
En la figura 2.3 se muestra un diagrama de un EDFA. La señal débil entra en una fibra
dopada con erbio, y una luz a 980 nm o 1480 nm es inyectada mediante una bomba láser.
De esa forma la luz inyectada estimula los átomos de erbio que liberan su energía
almacenada como luz adicional de 1550 nm. Este proceso continúa por la fibra en un rango
de 10 a 50 m, con el cual la señal se refuerza; pero las emisiones espontáneas en el EDFA
también añaden ruido a la señal. [31]
Figura 2.3 Amplificador EDFA.
32
Capítulo 2 Estudio y Caracterización de la Tecnología DWDM
Los EDFAs son capaces de ganancias de hasta 30 dB o más y potencias de salida de +17
dB o más. No obstante cuando se selecciona un EDFA, es clave el bajo ruido ya que el
ruido es también amplificado junto con la señal; su efecto es acumulativo y no se puede
filtrar.
En la práctica, las señales pueden viajar hasta 120 km entre amplificadores. A distancias
superiores de 600 a 1000 km la señal se debe regenerar, esto es porque el amplificador
óptico solo amplifica las señales y no realiza las funciones 3R (Restitución de la forma de
la señal, Resincronización y Regeneración). Los EDFAs se pueden emplear en las bandas C
y L. [31]
2.4.5.2- Amplificador de Raman.
La figura 2.4 muestra un ejemplo de un Amplificador de Raman, este amplificador usa los
efectos de la dispersión estimulada de Raman. La amplificación Raman ocurre cuando unos
potentes láseres bombean señales de baja longitud de onda y se hacen propagar a través de
una fibra en dirección opuesta a la propagación de los canales DWDM.
Estos láseres, en longitudes de onda de 100 nm menores a las de la banda que se desea
amplificar, proveen amplificación a las señales transmitidas, disminuyendo la atenuación
del segmento de fibra. [32]
Figura 2.4 Amplificador de Raman.
33
Capítulo 2 Estudio y Caracterización de la Tecnología DWDM
2.5-
Parámetros de transmisión en sistemas DWDM.
La técnica de DWDM posee una importante capa óptica que es responsable de la
transmisión de datos a través de la red. De esta manera, algunos principios básicos deben
ser considerados para transmitir información en forma óptica.
2.5.1- Espaciamiento del canal.
El espaciamiento del canal es la mínima frecuencia de separación entre las diferentes
señales multiplexadas en la fibra. Pueden ser de 200, 100, 50, 25 o 12.5GHz.
Los espaciamientos que actualmente están estandarizados por la Unión Internacional de
Telecomunicaciones (UIT) son los de 50 y 100 GHz. Cuanto menor sea el espaciado,
mayor será la diafonía y se limitará la máxima velocidad de datos por longitud de onda que
se desea transmitir. También influye el impacto de algunas no linealidades de la fibra y las
características de los equipos, [33]
2.5.2- Dirección de la señal.
Los sistemas DWDM pueden ser implementados de dos formas, unidireccionales y
bidireccionales. En los sistemas unidireccionales todas las longitudes de onda viajan en una
misma dirección en la fibra y se necesitan dos de estas para la transmisión en ambos
sentidos. Por otro lado, en los sistemas bidireccionales, el canal es subdividido en dos
bandas, una para cada dirección. Esto quita la necesidad de una segunda fibra, pero se
reduce la capacidad del ancho de banda a transmitirse.
2.5.3- Ancho de banda de la señal.
Los sistemas DWDM son capaces de transportar señales ópticas con grandes anchos de
banda. Los típicos sistemas DWDM usan lásers que tienen una velocidad de bit de 10
Gbit/s (STM-64) y pueden multiplexar a 240 longitudes de onda, esto provee un máximo de
2.4 Tbit/s sobre una sola fibra óptica.
34
Capítulo 2 Estudio y Caracterización de la Tecnología DWDM
Los nuevos sistemas DWDM serán capaces de soportar velocidades de 40 Gbit/s (STM256) por cada longitud de onda con 300 canales multiplexados, de esa forma se podrán
transmitir 12 Tbit/s de ancho de banda sobre una misma fibra.
2.5.4- Potencia de la señal.
La ecuación 2.1 representa el cálculo de la potencia de la señal en los sistemas ópticos, la
cual decrece exponencialmente con la distancia. La potencia de entrada es proporcionada
directamente por el láser emisor y la potencia de salida es el resultado de una amplia gama
de sucesos que se presentan a lo largo del enlace óptico como son: atenuación, dispersión,
efectos no lineales en las fibras ópticas, amplificación óptica, conversión optoelectrónica,
entre otros.
(Ecuación 2.1) [34]
P(z): potencia a una posición z del origen.
P(0): potencia en la fibra de origen.
2.5.5- Codificación.
Las señales eléctricas que las diferentes portadoras de información llevan, son codificadas
cuando son convertidas a señales ópticas para su transmisión y son decodificadas en el
receptor óptico donde serán nuevamente convertidas a señales eléctricas.
Los tipos de codificación más utilizados en el dominio óptico son: no retorno a cero (NRZ)
y retorno a cero (RZ) [35]. Estas dos codificaciones se pueden ver más detalladas en el
Anexo 4.
2.5.6- Tasa de bit errado (BER).
La tasa de bits errados (BER) es el margen de bits errados en un total de bits transmitidos.
Típicamente valores de BER de 10-12 son característicos de SONET y 10-15 para redes
DWDM especialmente en redes long haul. El valor de 10-15 quiere decir 1 bit errado en 1015
bits transmitidos. [36]
35
Capítulo 2 Estudio y Caracterización de la Tecnología DWDM
2.5.7- Relación señal óptica/ruido.
El ruido se presenta en sistemas ópticos que se incluyen por procesos de amplificación.
La relación señal óptica/ruido (OSNR) especifica la razón entre la potencia neta de la señal,
Ps (dB) y la potencia neta del ruido Pn (dB). Matemáticamente se expresa de la siguiente
manera: [37]
(Ecuación 2.2)
Donde:
OSNR: Relación señal óptica/ruido.
Ps: Potencia neta de la señal.
Pn: Potencia neta del ruido.
2.6-
Topologías y esquemas de protección para sistemas DWDM.
La topología de una red es la forma que ésta toma al hacer un diagrama del medio físico de
transmisión y los dispositivos necesarios para regenerar la señal o manipular el tráfico.
Las redes DWDM se pueden encontrar básicamente en tres tipos de topologías (figura 2.5),
dependiendo de la aplicación, protocolos y distancia. Estas se dividen en:
9 Topologías punto a punto.
9 Topologías en anillo.
9 Topologías malladas.
Cada una de ellas aplicadas en diferentes tipos de redes, por ejemplo las topologías punto a
punto se pueden usar para conectar distintas ubicaciones de empresas; las topologías en
anillo para conectar sucursales entre sí.
Resumiendo, el nivel óptico debe ser capaz de soportar muchas tecnologías y teniendo en
cuenta el amplio desarrollo en esta área, estas topologías deben ser flexibles.
36
Capítulo 2 Estudio y Caracterización de la Tecnología DWDM
Figura 2.5 Arquitectura malla, punto a punto y anillo.
2.6.1- 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,
confiabilidad de la señal, y rápida restauración de trayectoria.
En redes de larga distancia, entre el transmisor y el receptor existe un recorrido que puede
ser de cientos de kilómetros, y el número de amplificadores requeridos entre ambos puntos
es menor que 10. [38]
La protección en las topologías punto a punto se puede realizar de dos maneras: con
equipos de primera generación, la redundancia es a nivel de sistema y con equipos de
segunda generación la redundancia es a nivel de tarjeta.
2.6.2- Topología en anillo.
La topología en anillo es la más común en las redes metropolitanas. Las configuraciones en
anillo se pueden instalar con uno o más sistemas DWDM, soportando cualquier tipo de
tráfico, o pueden tener un concentrador y uno o más nodos OADMs. En el nodo del
concentrador el tráfico se origina, se termina y se controla, y a su vez da conectividad con
otras redes establecidas. En los nodos OADMs, las longitudes de onda seleccionadas son
removidas o añadidas, mientras que las demás pasan de forma transparente. [39]
37
Capítulo 2 Estudio y Caracterización de la Tecnología DWDM
2.6.3- Topología de malla.
La arquitectura de malla es el futuro de las redes ópticas. Es una tecnología más robusta y
el desarrollo sería habilitado por la introducción de los OXCs conmutadores configurables,
que en algunos casos reemplazarían, y en otros suplementarían a los dispositivos DWDM
fijos.
Las redes DWDM tipo malla tendrían como beneficio una gran eficiencia y flexibilidad. 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. [39]
2.7-
Plan de frecuencias y espectro óptico para sistemas DWDM.
Los transmisores utilizados en las aplicaciones DWDM requieren un mecanismo de control
que les permita cumplir con los requisitos de estabilidad de frecuencia de las aplicaciones.
El plan de frecuencias que se define en la Recomendación G.694.1 soporta diversos
espaciamientos de canal que abarcan desde 12,5 GHz hasta 100 GHz y espaciamientos
mayores (múltiplos enteros de 100 GHz). Asimismo, se pueden utilizar espaciamientos no
uniformes entre canales.
El espaciamiento de frecuencia actual entre canales resulta de la evolución histórica del
plan inicial de 100 GHz, que se ha subdividido sucesivamente por factores de dos.
En la tabla 2.1 se muestra el cálculo de las frecuencias permitidas en THz para
espaciamientos de canales en diferentes frecuencias de trabajo de una fibra óptica. [40]
Tabla 2.1 Frecuencias centrales nominales para sistemas DWDM
Nota: n es un número entero positivo o negativo incluyendo el cero.
38
Capítulo 2 Estudio y Caracterización de la Tecnología DWDM
El anexo 5 indica algunas frecuencias centrales nominales en las bandas C y L, basadas en
el espaciamiento de canal mínimo de 12,5 GHz, referidas a una frecuencia de 193,1 THz.
También se muestran los planes de frecuencia de 25, 50 y 100 GHz en la misma región.
[40]
Nótese que el valor "c" (velocidad de la luz en el vacío) que debe utilizarse para las
conversiones entre frecuencia y longitud de onda es igual a 2,99792458 × 108 m/s.
La tecnología DWDM trabaja en dos bandas del espectro óptico, la banda C y L. Los
sistemas DWDM hoy en día utilizan 100 GHz a 200 GHz de espaciamiento de frecuencia.
Los espaciamientos comunes pueden ser de: 100, 50, 25 o 12.5 GHz. El anexo 6 muestra el
espectro óptico y las bandas de trabajo de los sistemas DWDM.
2.8-
Ventajas de aplicar la tecnología DWDM.
De las perspectivas técnicas y económicas, la posibilidad de proporcionar potencialmente la
capacidad ilimitada de la transmisión es la ventaja más obvia de tecnología de DWDM. A
medida que la demanda cambia, más capacidad puede agregarse, ya sea simplemente
actualizando el equipamiento o aumentando el número de lambdas en la fibra, fuera de
mejoras costosas.
Aparte del ancho de banda, las ventajas técnicas más convincentes del DWDM son las
siguientes: [41]
9 Transparencia.
Al ser DWDM una arquitectura de la capa física, transparentemente puede soportar la
Multiplexación por División de Tiempo (TDM) y los formatos de datos como ATM,
Gigabit Ethernet y el canal de fibra con interfaces abiertas sobre un nivel físico común.
39
Capítulo 2 Estudio y Caracterización de la Tecnología DWDM
9 Escalabilidad.
El DWDM puede hacer que la abundancia de fibra en redes empresariales, permita cubrir
rápidamente los aumentos de demanda de ancho de banda de los enlaces punto a punto o de
los anillos SONET/SDH actuales.
9 Aprovisionamiento dinámico.
El aprovisionamiento rápido, simple y dinámico de las conexiones de red dan a los
proveedores la posibilidad de suministrar servicios de banda ancha en muy poco tiempo.
2.9-
Aplicaciones de la tecnología DWDM.
Esta tecnología se ha implementado en el mundo en diferentes sectores: educacional,
financiero, de salud. En lugares donde el crecimiento industrial es rápido.
En el sector educacional se ha aplicado en las universidades, escuelas. Dentro de las
aplicaciones más comunes están: voz, datos y video. También se destacan aplicaciones
como educación a distancia entre diferentes campos de las universidades, efectuando
investigaciones y trabajando en diferentes sitios sobre un mismo archivo al mismo tiempo.
El sector financiero la ha empleado en las instituciones de crédito y finanzas.
Las instituciones de salud la han utilizado en los expedientes médicos y en las
intervenciones quirúrgicas a distancia.
2.10- DWDM, la tecnología del futuro.
DWDM seguirá proporcionando el ancho de banda para grandes cantidades de datos. De
hecho, la capacidad de los sistemas se desarrollará a medida que avancen las tecnologías
que aparecerán continuamente y por consiguiente mayor serán las cantidades de longitudes
de onda.
Pero DWDM también se está moviendo más allá del transporte de información, para
convertirse en la base de la creación de redes totalmente ópticas, aprovisionándola de
nuevas longitudes de onda y de la protección en la red basada en la topología de malla.
40
Capítulo 2 Estudio y Caracterización de la Tecnología DWDM
El cambio en la capa óptica permitirá esta evolución, al igual que los protocolos de
enrutamiento que permiten trayectorias de luz para atravesar la red en la misma forma que
los circuitos virtuales en la actualidad.
Estos y otros avances se están convergiendo, de modo tal que se prevea de una
infraestructura totalmente óptica. [42]
41
CAPÍTULO 3
CAPÍTULO 3 ANÁLISIS DE LA RED DWDM IMPLEMENTADA POR
ETECSA EN EL PAÍS
3.1-
¿Por qué DWDM en Cuba?
Desde hace algún tiempo, existe un crecimiento exponencial del tráfico de datos a nivel
mundial. Cuba no ha estado ajena a esta situación ocurriendo este hecho principalmente por
la digitalización de la información, el uso de Internet y en general de toda la red; además
del montaje de un cable de fibra óptica submarino que unirá a Cuba con Venezuela, lo que
aumentará el nivel de comunicación en la red y a su vez la demanda de ancho de banda con
la que llegaría a saturarse el canal de fibra óptica instalado en la red nacional.
Este incremento debe ser correspondido con un crecimiento en la capacidad de las redes de
telecomunicación en todos los niveles que permita soportarlo sin problemas. Esto pudiera
solucionarse por dos variantes, una menos económica que la otra.
Una de las soluciones sería el montaje de otro cable de fibra óptica, además del instalado en
la actualidad, lo que sería muy costoso ya que el valor de un kilómetro de fibra óptica
instalada se encuentra a un alto precio. La otra vía o solución más factible sería la
introducción de la tecnología DWDM, la cual trabajaría sobre el mismo cable de fibra
óptica ya instalado en la actualidad, para lo que se necesitarían equipos de conmutación y
encaminamiento de mayor capacidad de procesamiento. Esta tecnología ayudaría a
optimizar el uso de los pares de fibra logrando tener múltiples redes montadas sobre un
mismo cable.
3.2-
Topología y configuración de la red DWDM en Cuba.
3.2.1- Estructura de la red.
La red DWDM que se encuentra en funcionamiento en Cuba está instalada sobre el mismo
cable de fibra óptica nacional. Como ya se había explicado anteriormente, esta tecnología
permite instalar disímiles redes en un mismo cable. La fibra que se encuentra montada en
estos momentos en el país cumple con las recomendaciones G.652 de la UIT-T, teniendo
42
Capítulo 3 Análisis de la Red DWDM Implementada por ETECSA en el País
un coeficiente de atenuación de 0.23 dB/km. Esta red se encuentra trabajando en la tercera
ventana del espectro óptico a 1550 nm. [43]
Como se menciona en el capítulo uno, la fibra óptica en Cuba se encuentra instalada en
topología de anillo [44], por lo tanto la red DWDM se encuentra instalada en este mismo
tipo de estructura y se puede dividir en cuatro subnets.
Se instalaron nueve Multiplexores Reconfigurables Ópticos de Incorporación/Extracción
(ROADM), dos Multiplexores Ópticos de Fijos de Incorporación/Extracción (FOADM) y
once Amplificadores Ópticos de Línea (OLA). El anexo 7 muestra la estructura completa
de la misma.
La figura 3.1 muestra la subnet uno que se encuentra localizada en Ciudad de la Habana, en
el anillo que comprende los Centros de Mantenencia de la Transmisión (CMT): Águila,
Buena Vista, Cubanacán y La Luz. En cada uno de estos puntos se encuentran instalados
cuatro ROADM. En este anillo las distancias entre los puntos son relativamente cortas, por
lo que las pérdidas por atenuación o dispersión cromática son pequeñas y no se necesitan
amplificadores ópticos de línea.
Figura 3.1- Subnet 1.
La subnet dos está estructurada en forma de anillo y conformada por el enlace entre CMT
de Águila y la provincia de Villa Clara, pasando a través de la cabecera provincial en
Matanzas y por el municipio de Colón de esa misma provincia.
43
Capítulo 3 Análisis de la Red DWDM Implementada por ETECSA en el País
Por otro lado está el enlace entre La Luz y Cienfuegos, atravesando por el municipio San
José de las Lajas y Jagüey Grande, enlazándose en los extremos La Luz con Águila, y
Santa Clara con Cienfuegos, para completar su estructura de anillo. Con esta subnet se
logra unir la región occidental con la central del país.
En su estructura física consta de cuatro ROADM, ubicados en los puntos extremos (Águila,
La Luz, Santa Clara y Cienfuegos), un FOADM situado en la cabecera provincial de
Matanzas y tres OLA ubicados en Colón, San José de las Lajas y Jagüey Grande.
Estos amplificadores ópticos de línea se colocaron debido a que las distancias entre un
punto y otro son superiores a la subnet uno y por tanto aumenta la atenuación y la
dispersión cromática y se necesita conformar y amplificar la señal. (Figura 3.2)
Figura 3.2- Subnet 2.
La figura 3.3 muestra la subnet tres que la forman la región central del país con la región
oriental, enlazándose desde la provincia de Villa Clara hasta Holguín y por otro lado desde
la provincia de Cienfuegos hasta Las Tunas, conectándose a su vez Cienfuegos con Villa
Clara y Holguín con Las Tunas, formando una estructura de anillo. En estos puntos están
instalados equipos ROADM.
La distancia en el tramo Santa Clara – Holguín es de unos 524 km por lo que se instalaron
cuatro equipos OLA que se encuentran en los CMT de Caibarién, Morón, Sola y Puerto
Padre. Por otro lado en el intermedio del enlace entre Cienfuegos y Las Tunas se tuvieron
que instalar dos OLA y en Camagüey se montó un FOADM.
44
Capítulo 3 Análisis de la Red DWDM Implementada por ETECSA en el País
Figura 3.3- Subnet 3.
La subnet cuatro enlaza las provincias más orientales del país excepto Guantánamo. El
enlace se hace entre la provincia de Holguín, Las Tunas y Santiago de Cuba formando el
cuarto anillo de la red. Está compuesto por tres equipos ROADM montados en las
provincias mencionadas y dos OLA instalados en Bayamo y en Mella.
En las provincias de Pinar del Río, Guantánamo y el municipio especial Isla de la Juventud,
están instalados los cables de fibra óptica; pero no existen equipos de tecnología DWDM,
ya que hasta el momento no hay un tráfico de información elevado como para que sea
necesaria la instalación de estos equipos. (Figura 3.4)
Figura 3.4- Subnet 4.
45
Capítulo 3 Análisis de la Red DWDM Implementada por ETECSA en el País
3.2.2- ¿Por qué se estructuró de esa forma la red DWDM?
Al describir la red que se ha instalado en el país y que se está poniendo en servicio salta a la
vista una pregunta. ¿Por qué esta configuración?
Existen varias razones que fueron tomadas en cuenta a la hora de realizar el
dimensionamiento y diseño de la topología de la red DWDM en Cuba. Estas razones son
las siguientes:
9 Topología de la red fibra óptica existente.
9 Protección física de la red (anillos).
9 Servicios y tráfico a transportar por la red.
La topología de la red de Fibra Óptica Nacional (FON) por donde transitan las señales de
DWDM, existe con anterioridad, al comienzo del diseño de la red DWDM. Esta última se
adaptó a la FON para evitar costos adicionales en el tendido de fibra óptica, siendo
precisamente este uno de los objetivos que se persigue cuando se instala DWDM.
Uno de los requerimientos básicos de una red de transporte es la protección del tráfico que
circula por la misma, para lo cual estas redes se deben diseñar con topologías de anillos que
permitan que ante un fallo o ruptura de la red en un trayecto, el tráfico que cursa por este
tramo pueda ser reenrutado entre los nodos involucrados por otro trayecto. La existencia de
anillos físicos en la FON facilitó esta parte del diseño de la red DWDM.
El elemento más costoso de la red son los nodos ópticos de inserción-extracción
reconfigurables (ROADM) que forman la base de la misma. Estos deben ser ubicados en
los sitios donde sean mayores las necesidades de transporte de señales de las demás redes
que conforman la red de telecomunicaciones, situándose los mismos en los lugares donde
se encuentran o en un futuro cercano estarán los nodos principales de las redes de
conmutación telefónica, transmisión de datos, telefonía móvil y la red de transporte
internacional.
46
Capítulo 3 Análisis de la Red DWDM Implementada por ETECSA en el País
3.3-
Equipamiento DWDM utilizado en las redes cubanas.
Cuba ha adquirido equipos para diferentes usos de la red, a través de los proveedores
confiables: ALCATEL y HUAWEI. En la actualidad el equipo instalado en la red cubana
es el OptiX OSN 6800 Plataforma de Transporte Óptico Inteligente (Intelligent Optical
Transport Platform) versión V100R002, que pertenece a HUAWEI. Su fecha de
fabricación data del 2007, adquiriéndolo en el país en el 2008.
3.3.1- Características del equipo.
9 Montaje.
El OptiX OSN 6800 utiliza como estructura un gabinete de columna del Instituto Europeo
de Estandarización de las Telecomunicaciones (ETSI), el cual tiene una profundidad de 300
mm y está dividido en subracks, los que son las unidades básicas de funcionamiento. Cada
subracks posee una fuente de poder independiente.
Este gabinete cuenta además con una puerta delantera para poder operar e instalar los
subracks y una puerta trasera la cual sirve para el enfriamiento del equipamiento. Este tipo
de gabinete puede soportar hasta 4 equipos Optix OSN 6800.
9 Subrack.
Cada subrack cuenta con dos fuentes de alimentación previniendo cualquier desperfecto
técnico. Además contiene 21 tarjetas de control montadas en slots y un filtro de aire el cual
protege al equipo de la entrada de polvo desde el exterior del mismo. Este filtro debe
limpiarse periódicamente.
9 Tarjetas.
El Optix OSN 6800 puede estar compuesto de 13 tarjetas (boards), cada una de ellas
cumpliendo una función específica. Estas contienen en el panel frontal un código de barras
del que se pueden obtener informaciones básicas de las mismas, como por ejemplo el
código BOM, el nombre, modelo, versión y el código característico con el que se determina
la frecuencia de señales, las longitudes de onda, el módulo óptico, entre otros.
47
Capítulo 3 Análisis de la Red DWDM Implementada por ETECSA en el País
La figura 3.5 muestra la estructura de código de barra.
Figura 3.5- Código de Barra.
Las tarjetas que componen el equipo son las siguientes:
9 Unidad de Atenuación Óptica Variable.
9 Unidad de Protección Óptica.
9 Unidad Analizadora de Espectro.
9 El Control del Sistema y la Unidad de Comunicación.
9 Unidad Supervisora del Canal Óptico.
9 Unidad de Línea.
9 Unidad Tributaria.
9 Unidad de Multiplexación Óptica Reconfigurable de Suma y Resta.
9 Unidad Cross-Connect.
9 Unidad de Transponder Óptico.
9 Unidad Óptica de Multiplexación y Demultiplexación.
9 Unidad de Multiplexación Óptica de Suma y Resta.
9 Unidad de Amplificación Óptica.
48
Capítulo 3 Análisis de la Red DWDM Implementada por ETECSA en el País
A continuación se explican algunas de estas unidades: [45]
9 Unidad de transponder óptico.
La Unidad de Transponder Óptico (OTU) como se describió en el capitulo anterior, es la
encargada de convertir la señal eléctrica en pulsos ópticos a una longitud de onda
específica. Esta unidad físicamente es una tarjeta la cual puede variar dependiendo de la
funcionalidad y las características de la red que se vaya a utilizar.
Una de ellas es la LSX, que es la unidad de conversión de longitudes de onda a 10 Gbit/s,
tiene como objetivo definir un canal de servicio a 10 Gbit/s, con señales OTU2 o señales
OTU2v, comprendiendo la conversión de estas señales dentro de los 10 Gbit/s y
acogiéndose a su vez a las recomendaciones de la UIT-T para los sistemas DWDM.
Proporciona el monitoreo de eventos a través de un indicador en el panel frontal, con él se
puede lograr la detección de la potencia óptica y el reporte de alarmas.
9 Unidad óptica de multiplexación y demultiplexación.
La Unidad Óptica de Multiplexación y Demultiplexación está compuesta por tres tarjetas
físicas, cada una de ellas realiza una función diferente y cumplen con las recomendaciones
de la UIT-T para señales WDM en una fibra.
Las tarjetas M40 o la M40V, son las encargadas de la multiplexación de la señal. Tanto
una como la otra están compuestas por un módulo de multiplexación con el que se llegan a
multiplexar hasta 40 canales. Tienen otro módulo de control de la comunicación, que como
su nombre lo indica controlan el funcionamiento óptico en la línea, como por ejemplo la
potencia de detección óptica, además de la función para reportar alarmas o algún problema
técnico que ocurra en la tarjeta.
La diferencia entre una y otra es que la M40V contiene un módulo más, llamado Atenuador
Óptico Variable (VOA), el cual ajusta la potencia de óptica de entrada en cada canal antes
de la multiplexación.
Las tarjetas que se utilizan para la demultiplexación de la señal son la D40 o la D40V. Las
dos pueden llegar a demultiplexar hasta 40 canales. También cuentan con el control del
49
Capítulo 3 Análisis de la Red DWDM Implementada por ETECSA en el País
funcionamiento óptico en la línea y la señalización de alarmas o de cualquier problema
técnico. Tienen las mismas diferencias de las mencionadas anteriormente, es decir que la
D40V, cuenta con un módulo VOA; pero esta vez ajusta la potencia óptica de salida en
cada canal después de la demultiplexación.
La Unidad de Interface de Fibra (FIU) es un tipo de unidad de multiplexación y
demultiplexación óptica. Realiza la función de multiplexar y demultiplexar las señales
transmitidas por el trayecto óptico principal y la supervisión del canal óptico.
El FIU consta del módulo de demultiplexación, el de multiplexación, divisor de señales
óptico y el módulo de control y de comunicación. Este último realiza el control, el
monitoreo y dirige la comunicación de cada módulo funcional de la tarjeta.
9 Unidad de multiplexación óptica de suma y resta.
La Unidad de Multiplexación Óptica de Suma y Resta es capaz de remover o adicionar una
o más longitudes de onda. Su principal desventaja consiste en que están fabricadas para
hacer esas funciones en una longitud de onda fija. Esta unidad físicamente está compuesta
por una tarjeta que varía en dependencia de las características de la red instalada. La MR8
es una de ellas y puede adicionar y sustraer hasta 8 señales multiplexándolas a la vez.
Soporta las especificaciones para transmisiones de sistemas DWDM.
9 Unidad de multiplexación óptica reconfigurable de suma y resta.
La Unidad de Multiplexación Óptica Reconfigurables de Suma y Resta es la encargada de
la incorporación o extracción en una o más longitudes de onda reconfigurables a través de
software.
Esta unidad en su estructura física se compone de una tarjeta que puede cambiar de acuerdo
a la red que se encuentra montada. Estas tarjetas son más costosas que las de
Multiplexación óptica de suma y resta.
Existen cuatro tipos de tarjetas que pueden componer esta unidad, entre ellas se encuentra
la tarjeta de Multiplexación Óptica Reconfigurable de Adición y Sustracción (ROADM),
que como lo indica su nombre puede adicionar o sustraer hasta 40 longitudes de onda,
50
Capítulo 3 Análisis de la Red DWDM Implementada por ETECSA en el País
además de realizar el equilibrio de los niveles de longitud de onda y el control de la
potencia óptica para nivelar el espectro para las señales de trabajo. Las otras tarjetas por las
que puede estar conformada la unidad son la WSD9, la WSM9 o la RMU9, todas
soportando las especificaciones de la UIT-T para los sistemas DWDM.
9 Unidad de amplificación óptica.
La Unidad de Amplificación Óptica puede tener tres tarjetas diferentes: la Unidad
Amplificadora Óptica (OAU1),
la Unidad de Booster Óptica (OBU1), y la Unidad
Amplificadora con Bomba de Raman para Banda C (CRPC). Todas realizan la
amplificación de señales ópticas.
La OAU1 se usa tanto en el final de la transmisión como en el final de la recepción.
Amplifica un máximo de 40 canales con un espaciamiento entre canal de 100 GHz. Está
compuesta por amplificadores EDFA los que ajustan la ganancia continuamente entre 20
dB y 31dB en dependencia de la potencia de entrada. Está provista de un supervisor de la
línea monitoreándola sin interrumpir los servicios y de un control de temperatura en la
bomba láser.
La OBU1 se puede dividir en dos tipos: la OBU101 que es usada en el final de la recepción
y la OBU102 utilizada en el final de la transmisión. La OBU101 puede llegar a alcanzar
una ganancia de hasta 20 dB y la OBU102 una ganancia de 23 dB. Compuesta también de
amplificadores EDFA los que regulan la potencia de la señal en dependencia de diversas
condiciones de trabajo.
3.4-
Enlaces de la red DWDM en la provincia Cienfuegos.
En la provincia de Cienfuegos existe un rack instalado. En él están las conexiones desde y
hacia la provincia de Villa Clara, Sancti Spíritus y al municipio de Jagüey Grande en la
provincia de Matanzas.
Los anexos 8 y 9 muestran la estructura tanto interna como externa del rack instalado en la
provincia Cienfuegos por ETECSA.
A continuación se describe uno de estos enlaces:
51
Capítulo 3 Análisis de la Red DWDM Implementada por ETECSA en el País
9 Enlace Cienfuegos - Santa Clara.
En la conexión desde Cienfuegos hacia Santa Clara la señal viaja a través de la tarjeta FIU,
tanto en la recepción como en la transmisión. Como se había explicado en el epígrafe
anterior, es una de las tarjetas que conforman la Unidad de Multiplexación y
Demultiplexación de la señal, controlando la potencia de la misma.
En el recorrido de la recepción, la tarjeta FIU tiene una salida en la que el cable de fibra se
conecta a la tarjeta SC2 la que se encarga del control de la señal. La otra salida de la FIU va
hacia la Unidad de Amplificación formada por dos pasos amplificadores constituidos por
las tarjetas OBU101 y OBU103 con sus respectivos atenuadores a la entrada para poder
ajustar manualmente el nivel de la señal de entrada de los mismos.
La señal al salir de estas dos etapas pasa a una de las tarjetas que componen la Unidad de
Multiplexación Óptica Reconfigurable de Inserción/Extracción laWSD9. De esta tarjeta se
extraen tres longitudes de onda; una que viaja hacia el enlace con Jagüey Grande, otra hacia
Sancti Spíritus y la última que transita hacia el demultiplexor D40V, el que entrega la señal
a la tarjeta LWXS, la que se encarga de llevarla al tributario.
En la etapa transmisora ocurre el proceso inverso, la señal viene desde el tributario pasando
a través de la Unidad Transponder Óptica compuesta por la tarjeta LWXS, que a su salida
tiene conectado un atenuador óptico para regular el nivel de la señal que entra a la tarjeta
multiplexora M40, la que como su nombre lo indica la multiplexa enviándola a la RMU9,
que es la otra tarjeta que conforma la Unidad de Multiplexación Óptica Reconfigurable, (a
esta tarjeta se le introducen las lambdas que vienen desde Jagüey Grande y Sancti Spíritus)
llevando la señal a través de otro atenuador óptico a la tarjeta OAU101 la cual la envía a la
FIU y de ahí la salida hacia Santa Clara.
3.5-
Perspectivas de ETECSA para la tecnología DWDM en Cuba.
ETECSA como respuesta a las indicaciones de la alta dirección del país y ante la situación
económica actual, ha trazado proyecciones estratégicas en el período 2010-2015,
garantizando el uso de los recursos de manera racional y minimizando las inversiones,
52
Capítulo 3 Análisis de la Red DWDM Implementada por ETECSA en el País
siempre tratando de buscar nuevas alternativas para de esa forma mejorar las
comunicaciones en el país.
En esta etapa no se prevé la instalación de nuevos puntos ROADM sino que se llevaría a
cabo la migración gradual donde sea posible, de las diferentes redes nacionales de
transporte sobre fibra óptica a la tecnología DWDM, para poder aprovechar aún más las
ventajas que conllevan aplicar esta tecnología.
Esto implicaría la utilización de nuevas lambdas con las que se necesitarían adquirir nuevas
tarjetas OTU para conectar más tributarios en el sistema. Así mismo se pretende que en la
medida que se vayan incrementado los requerimientos de tráfico, tanto del backbone IPMPLS como de la red internacional, se habiliten nuevas Lambdas al sistema para cubrir
dichas necesidades.
53
CONCLUSIONES
53
CONCLUSIONES
1.- Los resultados obtenidos del estudio de la fibra óptica permiten conocer que la
utilización de éstas en las redes de telecomunicaciones proporcionan un aumento en la
capacidad de transmisión y que son más eficaces que las transmisiones por cable eléctricos
a pesar
de pérdidas y atenuaciones ocurridas en el proceso de transmisión de la
información. La fibra óptica fue implementada en Cuba por la Empresa de
Telecomunicaciones de Cuba S.A (ETECSA).
2.- Al realizar el análisis de la red DWDM se concluye que la aparición de ésta tecnología
en las redes ópticas proporcionó potencialmente la capacidad ilimitada de la transmisión.
Puede ser instalada en diferentes tipos de topologías siendo la más utilizada la topología de
anillo. Es una tecnología que está implementada en el mundo en diversos sectores.
3.- La DWDM apareció en Cuba producto del incremento del tráfico de datos, utilizándose
una topología de anillo que minimiza las interrupciones provocadas tanto por fenómenos
atmosféricos como por las propias rupturas que puedan surgir en las redes ópticas.
4.- El equipamiento utilizado por ETECSA es el OptiX OSN 6800, siendo éste el que más
se ajusta a las condiciones del país, teniendo en cuenta las necesidades reales, actuales y en
un futuro mediato de transporte de tráfico de servicios de comunicaciones. Actualmente se
comercializan equipos de mayores prestaciones que éste; pero el adquirido logra mejor
relación costo – beneficio.
54
RECOMENDACIONES
54
RECOMENDACIONES
Profundizar el estudio de la tecnología de Multiplexación por División por Longitud de Onda
Densa (DWDM) para futuros trabajos de investigación.
Extender la tecnología DWDM hacia los puntos donde aún no ha sido instalada.
Divulgar el conocimiento de esta tecnología entre el personal técnico de ETECSA y las
universidades cubanas.
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68
GLOSARIO
DE TÉRMINOS
GLOSARIO DE TÉRMINOS
APD
Fotodiodo de Avalancha (Avalanche Photodiode)
Apertura Numérica
En óptica, la apertura numérica (AN) de un sistema óptico es
un número adimensional que caracteriza el rango de ángulos
para los cuales el sistema acepta luz.
ATM
Modo de Transferencia Sincrónica (Asynchronous Transfer
Mode). Tecnología de conmutación de paquetes a muy alta
velocidad. Usa paquetes de tamaño fijo llamados celdas.
AT&T
Compañía
estadounidense
de
Teléfono
y
Telégrafo
(American Telephone & Telegraph)
Backbone
Espina Dorsal.
En una red estructurada jerárquicamente, el backbone de la
misma se constituye en la parte de la red cuya función
principal es transportar la información a altas velocidades con
un mínimo de procesamiento entre diferentes subredes del
sistema.
BER
Tasa de Bits Errados (Bit Error Ratio)
CMT
Centro de Mantenencia de la Transmisión
Cono de Aceptancia
Se denomina de este modo al cono que delimita la zona
operativa de un fotorreceptor.
CPRC
Unidad Amplificadora de Bomba de Raman para banda C
69
Glosario de Términos
(Case-Shape Raman Pump Amplifier Unit for C-band)
CWDM
Multiplexación
por
División
en
Longitud
de
Onda
Aproximada (Coarse Wavelength Division Multiplexing)
Es una tecnología WDM. Se caracteriza por un espaciado
amplio de canales. Los componentes de CWDM presentan un
bajo costo y un tamaño reducido; consumen poca energía.
DFB
Láser de Realimentación Distribuida (Distributed Feedback
Laser)
DSF
Fibra de Dispersión Desplazada (Dispersion-Shifted Fiber)
Surge mediante la modificación geométrica del perfil de
índice de refracción, con el que se consigue desplazar la
longitud de onda de dispersión nula a la tercera ventana.
DWDM
Multiplexación por División en Longitud de Onda Densa
(Dense Wavelength Division Multiplexing)
EDFA
Amplificador de Fibra Dopado con Erbio (Erbium Doped
Fibre Amplifier)
ETECSA
Empresa de Telecomunicaciones de Cuba, SA.
Empresa que se encarga de la provisión de los servicios
telefónicos y de datos en el país. Creada en 1994 para dar
solución a los problemas que presentaban las comunicaciones
y elevar el nivel de las redes del país a un status comparable
a la red media mundial.
ETSI
Instituto
Europeo
Telecomunicaciones
de
Estandarización
(European
de
las
Telecommunications
70
Glosario de Términos
Standards Institute)
FIU
Unidad de Interface Óptica (Fiber Interface Unit)
FO
Fibra Óptica
FOADM
Multiplexor Óptico Fijo de Insercción/Extracción (Fixed
Optical Add/Drop Multiplexer)
FON
Fibra Óptica Nacional
Índice de Refracción
Es una propiedad óptica de toda materia transparente, que
mide la capacidad de la misma para desviar la luz en su
trayectoria.
IP
Protocolo de Internet (Internet Protocol)
LEDs
Diodo Emisor de Luz (Light-Emitting Diode)
MPLS
Multiprotocolo
de
Conmutación
mediante
Etiquetas
(Multiprotocol Label Switching)
NRZ
Sin Retorno a Cero (Non-Return to Zero)
OADM
Multiplexor Óptico de Adicción/Extracción (Optical AddDrop Multiplexer)
OAU
Unidad Amplificadora Óptica (Optical Amplifier Unit)
OBU
Unidad de Booster Óptica (Optical Booster Unit)
71
Glosario de Términos
OLA
Amplificador Óptico de Línea (Line Optical Amplifier)
OSNR
Relación Señal/Ruido Óptica (Optical Signal-to-Noise Ratio)
OTU
Unidad de Transponder Óptico (Optical Transponder Unit)
OXC
Transconector Óptico (Optical Cross Connect)
Pn
Potencia neta de ruido (net power noise)
Ps
Potencia neta de la señal (net power signal)
RFA
Amplificadores de Fibra de Raman (Raman Fiber Amplifier)
ROADM
Multiplexor
óptico
reconfigurable
de
incorporación/extracción (Reconfigurable Optical Add/Drop
Multiplexer)
Routers
Ruteador o Direccionador
Dispositivo de hardware que se utiliza para interconectar
computadoras que operan en nivel de red.
RZ
Retorno a Cero (Return to Zero)
SDH
Jerarquía Digital Síncrona (Synchronous Digital Hierarchy)
Sistema de transmisión superior a la PDH. Es una tecnología
madura para la transmisión en línea sobre fibra óptica.
SONET
Transporte Sincrónico de Red Óptica (Synchronous Optical
Network Transport)
72
Glosario de Términos
STM
Modo de Transferencia Sincrónica (Sinchronious Transfer
Mode)
Tasa de Bits
El término tasa de bit define el número de bits que se
transmiten por unidad de tiempo a través de un sistema de
transmisión digital o entre dos dispositivos digitales.
TDM
Multiplexación por División de Tiempo (Time Division
Multiplexing)
Transmisión Analógica
Una transmisión es analógica cuando el tipo de señal que
maneja es capaz de tomar todos los valores posibles dentro de
un rango, llamándose esta señal analógica.
Transmisión Digital
La transmisión digital consiste en el envío de información a
través de medios de comunicaciones físicos en forma de
señales digitales.
UIT
Unión Internacional de Telecomunicaciones (International
Telecommunication Union)
UIT-T
Unión Internacional de Telecomunicaciones - Sector de
Telecomunicaciones
(International
Telecommunication
Union- Telecommunication Sector)
VOA
Atenuador Óptico Variable (Variable Optical Attenuator)
WDM
Multiplexación
por
División
en
Longitud
de
Onda
(Wavelength Division Multiplexing)
73
ANEXOS
ANEXO 1
Representación Gráfica de la Fibra Óptica en cuanto al Modo de Propagación.
Figura A1.1 Representación de un cable de fibra óptico monomodo.
Figura A1.2 Representación de un cable de fibra óptico multimodo de salto de índice.
Figura A1.3 Representación de un cable de fibra óptico multimodo de índice gradual.
Anexos
ANEXO 2
Tabla comparativa entre las características de cables ópticos monomodo insensibles a
la pérdida por flexión para la red de acceso.
Anexos
ANEXO 3
Tabla comparativa entre los dos tipos de amplificadores ópticos utilizados para la
tecnología DWDM.
TIPO DE AMPLIFICADOR
CARACTERÍSTICAS
EDFA
RFA
Ganancia
~ 30 dB
~20-25 dB
Potencia de Salida
Alta
Alta
Potencia de Entrada
Moderada
Baja
Cross Talk
Bajo
Bajo
Banda Utilizada
C, L
S, C, L, U
Aplicación
Redes Metro y
Redes Larga Distancia y
Anexos
ANEXO 4
Características de la configuración NRZ y RZ.
9 La codificación NRZ o no retorno a cero es un método de transmisión donde se
hace las siguientes asignaciones a partir de la señal de datos:
• Un 1 representa una señal de luz para un período de bit
• Un 0 representa una ausencia de luz para un período de bit.
Figura A4.1 Codificación no retorno a cero
9 La codificación RZ o retorno a cero, es un método de transmisión donde se hace las
siguientes asignaciones a partir de la señal de datos:
• Para un 1 hay la presencia de un pulso de luz en un medio período de bit.
• Para un 0 no hay presencia de luz para un período completo de bit.
Figura A4.2 Codificación retorno a cero
Anexos
ANEXO 5
Plan de frecuencias centrales nominales utilizadas en DWDM.
Cuadro 1/G.694.1 – Ejemplo de frecuencias centrales nominales del plan con DWDM
Frecuencias centrales nominales (THz) para espaciamientos de
Longitudes de ondas
centrales nominales (nm)
aproximadas
12,5 GHz
25 GHz
50 GHz
100 GHz y
espaciamientos
superiores
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
195,9375
–
–
–
1530,04
195,9250
195,925
–
–
1530,14
195,9125
–
–
–
1530,24
195,9000
195,900
195,90
195,9
1530,33
195,8875
–
–
–
1530,43
195,8750
195,875
–
–
1530,53
195,8625
–
–
–
1530,63
195,8500
195,850
195,85
–
1530,72
195,8375
–
–
–
1530,82
195,8250
195,825
–
–
1530,92
195,8125
–
–
–
1531,02
195,8000
195,800
195,80
195,8
1531,12
195,7875
–
–
–
1531,21
195,7750
195,775
–
–
1531,31
195,7625
–
–
–
1531,41
195,7500
195,750
195,75
–
1531,51
195,7375
–
–
–
1531,60
195,7250
195,725
–
–
1531,70
195,7125
–
–
–
1531,80
195,7000
195,700
195,70
195,7
1531,90
195,6875
–
–
–
1532,00
195,6750
195,675
–
–
1532,09
195,6625
–
–
–
1532,19
•
•
•
•
•
Anexos
Cuadro 1/G.694.1 – Ejemplo de frecuencias centrales nominales del plan con DWDM
Frecuencias centrales nominales (THz) para espaciamientos de
Longitudes de ondas
centrales nominales (nm)
aproximadas
12,5 GHz
25 GHz
50 GHz
100 GHz y
espaciamientos
superiores
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
193,2375
–
–
–
1551,42
193,2250
193,225
–
–
1551,52
193,2125
–
–
–
1551,62
193,2000
193,200
193,20
193,2
1551,72
193,1875
–
–
–
1551,82
193,1750
193,175
–
–
1551,92
193,1625
–
–
–
1552,02
193,1500
193,150
193,15
–
1552,12
193,1375
–
–
–
1552,22
193,1250
193,125
–
–
1552,32
193,1125
–
–
–
1552,42
193,1000
193,100
193,10
193,1
1552,52
193,0875
–
–
–
1552,62
193,0750
193,075
–
–
1552,73
193,0625
–
–
–
1552,83
193,0500
193,050
193,05
–
1552,93
193,0375
–
–
–
1553,03
193,0250
193,025
–
–
1553,13
193,0125
–
–
–
1553,23
193,0000
193,000
193,00
193,0
1553,33
192,9875
–
–
–
1553,43
192,9750
192,975
–
–
1553,53
192,9625
–
–
–
1553,63
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Anexos
Cuadro 1/G.694.1 – Ejemplo de frecuencias centrales nominales del plan con DWDM
Frecuencias centrales nominales (THz) para espaciamientos de
Longitudes de ondas
centrales nominales (nm)
aproximadas
12,5 GHz
25 GHz
50 GHz
100 GHz y
espaciamientos
superiores
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
184,7750
184,775
–
–
1622,47
184,7625
–
–
–
1622,58
184,7500
184,750
184,75
–
1622,69
184,7375
–
–
–
1622,80
184,7250
184,725
–
–
1622,91
184,7125
–
–
–
1623,02
184,7000
184,700
184,70
184,7
1623,13
184,6875
–
–
–
1623,24
184,6750
184,675
–
–
1623,35
184,6625
–
–
–
1623,46
184,6500
184,650
184,65
–
1623,57
184,6375
–
–
–
1623,68
184,6250
184,625
–
–
1623,79
184,6125
–
–
–
1623,90
184,6000
184,600
184,60
184,6
1624,01
184,5875
–
–
–
1624,12
184,5750
184,575
–
–
1624,23
184,5625
–
–
–
1624,34
184,5500
184,550
184,55
–
1624,45
184,5375
–
–
–
1624,56
184,5250
184,525
–
–
1624,67
184,5125
–
–
–
1624,78
184,5000
184,500
184,50
184,5
1624,89
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Anexos
ANEXO 6
Espectro Óptico DWDM.
Figura A6.1 Comportamiento del espectro óptico DWDM para banda C
Figura A6.2 Espectro óptico para banda C y L.
Anexos
ANEXO 7
Estructura completa de la red DWDM en Cuba.
Anexos
ANEXO 8
Estructura interna del equipo DWDM instalado en la red de Cienfuegos.
Conexión de Cienfuegos con Santa Clara y con Jagüey Grande.
Anexos
Conexión entre Cienfuegos y Sancti Spíritus.
Anexos
ANEXO 9
Estructura externa del equipo DWDM instalado en la red de Cienfuegos.
Conexión de Cienfuegos con Santa Clara y con Jagüey Grande.
Anexos
Conexión entre Cienfuegos y Sancti Spíritus.