Una descripción general de la tecnología DWDM y los componentes del sistema DWDM
Las telecomunicaciones hacen un uso amplio de las técnicas ópticas en las que la onda portadora pertenece al dominio óptico clásico. La modulación de onda permite la transmisión de señales analógicas o digitales hasta unos pocos gigahertz (GHz) o gigabits por segundo (Gbps) en una portadora de muy alta frecuencia, típicamente 186 a 196 THz. De hecho, la tasa de bits se puede aumentar aún más, utilizando varias ondas portadoras que se propagan sin una interacción significativa en una sola fibra. Es obvio que cada frecuencia corresponde a una longitud de onda diferente. La multiplexación por división de longitud de onda densa (DWDM, por sus siglas en inglés) está reservada para un espaciado de frecuencia muy cercano. Este blog cubre una introducción a la tecnología DWDM y los componentes del sistema DWDM. El funcionamiento de cada componente se discute individualmente y la estructura completa de un sistema DWDM fundamental se muestra al final de este blog.
Introducción a la tecnología DWDM
La tecnología DWDM es una extensión de las redes ópticas. Los dispositivos DWDM (multiplexor o Mux para abreviar) combinan la salida de varios transmisores ópticos para la transmisión a través de una sola fibra óptica. En el extremo receptor, otro dispositivo DWDM (demultiplexador, o DeMux para abreviar) separa las señales ópticas combinadas y pasa cada canal a un receptor óptico. Solo se utiliza una fibra óptica entre dispositivos DWDM (por dirección de transmisión). En lugar de requerir una fibra óptica por par de transmisor y receptor, DWDM permite que varios canales ópticos ocupen un solo cable de fibra óptica. Como se muestra a continuación, al adoptar la tecnología gaussiana AAWG de alta calidad, FOCC DWDM Mux / Demux proporciona una baja pérdida de inserción (3.5dB típico) y una alta confiabilidad. Con la estructura actualizada, estos multiplexores y demultiplexores DWDM pueden ofrecer una instalación más sencilla.
Una ventaja clave de DWDM es que es independiente del protocolo y la tasa de bits. Las redes basadas en DWDM pueden transmitir datos en IP, ATM, SONET, SDH y Ethernet. Por lo tanto, las redes basadas en DWDM pueden transportar diferentes tipos de tráfico a diferentes velocidades sobre un canal óptico. Los datos de transmisión de voz, correo electrónico, video y multimedia son solo algunos ejemplos de servicios que pueden transmitirse simultáneamente en sistemas DWDM. Los sistemas DWDM tienen canales en longitudes de onda espaciadas con un espaciado de 0.4 nm.
DWDM es un tipo de multiplexación por división de frecuencia (FDM). Una propiedad fundamental de la luz dice que las ondas de luz individuales de diferentes longitudes de onda pueden coexistir independientemente dentro de un medio. Los láseres son capaces de crear pulsos de luz con una longitud de onda muy precisa. Cada longitud de onda individual de la luz puede representar un canal diferente de información. Al combinar pulsos de luz de diferentes longitudes de onda, muchos canales pueden transmitirse a través de una sola fibra simultáneamente. Los sistemas de fibra óptica utilizan señales de luz dentro de la banda infrarroja (longitud de onda de 1 mm a 400 nm) del espectro electromagnético. Las frecuencias de luz en el rango óptico del espectro electromagnético generalmente se identifican por su longitud de onda, aunque la frecuencia (distancia entre las lambdas) proporciona una identificación más específica.
Componentes del sistema DWDM
Un sistema DWDM generalmente consta de cinco componentes: transmisores / receptores ópticos, filtros DWDM Mux / DeMux, multiplexores ópticos de adición / caída (OADM), amplificadores ópticos, transpondedores (convertidores de longitud de onda).
Transmisores / Receptores Ópticos
Los transmisores se describen como componentes DWDM, ya que proporcionan las señales de origen que luego se multiplexan. Las características de los transmisores ópticos utilizados en los sistemas DWDM son muy importantes para el diseño del sistema. Se utilizan múltiples transmisores ópticos como fuentes de luz en un sistema DWDM. Los bits de datos eléctricos entrantes (0 o 1) activan la modulación de un flujo de luz (por ejemplo, un destello de luz = 1, la ausencia de luz = 0). Los láseres crean pulsos de luz. Cada pulso de luz tiene una longitud de onda exacta (lambda) expresada en nanómetros (nm). En un sistema basado en portadores ópticos, se envía un flujo de información digital a un dispositivo de capa física, cuya salida es una fuente de luz (un LED o un láser) que conecta un cable de fibra óptica. Este dispositivo convierte la señal digital entrante de forma eléctrica (electrones) a óptica (fotones) (conversión eléctrica a óptica, EO). Los eléctricos y los ceros activan una fuente de luz que parpadea (por ejemplo, luz = 1, poca o ninguna luz = 0) en el núcleo de una fibra óptica. La conversión de EO no afecta al tráfico. El formato de la señal digital subyacente no se modifica. Los pulsos de luz se propagan a través de la fibra óptica a través de la reflexión interna total. En el extremo receptor, otro sensor óptico (fotodiodo) detecta los pulsos de luz y convierte la señal óptica entrante de nuevo a forma eléctrica. Un par de fibras generalmente conecta dos dispositivos cualquiera (uno transmite fibra, uno recibe fibra).
Los sistemas DWDM requieren longitudes de onda de luz muy precisas para funcionar sin distorsión de canales o interferencia. Normalmente se utilizan varios láseres individuales para crear los canales individuales de un sistema DWDM. Cada láser funciona a una longitud de onda ligeramente diferente. Los sistemas modernos operan con espacios de 200, 100 y 50 GHz. Se están investigando los sistemas más nuevos que admiten el espaciado de 25 GHz y el espaciado de 12.5 GHz. Generalmente, los transceptores DWDM (DWDM SFP, DWDM SFP +, DWDM XFP, etc.) que funcionan a 100 y 50 GHz se pueden encontrar en el mercado hoy en día.
Filtros DWDM Mux / DeMux
Las múltiples longitudes de onda (todas dentro de la banda de 1550 nm) creadas por múltiples transmisores y que operan en diferentes fibras se combinan en una fibra por medio de un filtro óptico (filtro Mux). La señal de salida de un multiplexor óptico se conoce como una señal compuesta. En el extremo receptor, un filtro óptico de caída (filtro DeMux) separa todas las longitudes de onda individuales de la señal compuesta y las fibras individuales. Las fibras individuales pasan las longitudes de onda demultiplexadas a tantos receptores ópticos. Por lo general, los componentes Mux y DeMux (transmisión y recepción) están contenidos en un solo gabinete. Los dispositivos ópticos Mux / DeMux pueden ser pasivos. Las señales de los componentes son multiplexadas y demultiplexadas ópticamente, no electrónicamente, por lo que no se requiere una fuente de alimentación externa. La siguiente figura es la operación bidireccional de DWDM. Los pulsos de luz N de N diferentes longitudes de onda transportadas por N fibras diferentes se combinan mediante un DWDM Mux . Las señales N se multiplexan en un par de fibra óptica. Un DWDM DeMux recibe la señal compuesta y separa cada una de las señales del componente N y pasa cada una a una fibra. Las flechas de señal transmitidas y recibidas representan el equipo del lado del cliente. Esto requiere el uso de un par de fibras ópticas; Uno para transmitir, otro para recibir.
Multiplexores ópticos de adición / caída
Los multiplexores ópticos de añadir / soltar (es decir, OADM) tienen una función diferente de "Agregar / Soltar", en comparación con los filtros Mux / DeMux. Aquí hay una figura que muestra el funcionamiento de un OADM de 1 canal. Este OADM está diseñado para solo agregar o eliminar señales ópticas con una longitud de onda particular. De izquierda a derecha, una señal compuesta entrante se divide en dos componentes, caída y transferencia. El OADM solo deja caer el flujo de señal óptica roja. El flujo de señal caído se pasa al receptor de un dispositivo cliente. Las señales ópticas restantes que pasan a través del OADM se multiplexan con un nuevo flujo de señal agregado. El OADM agrega un nuevo flujo de señal óptica rojo, que opera a la misma longitud de onda que la señal caída. El nuevo flujo de señal óptica se combina con las señales de paso para formar una nueva señal compuesta.
OADM diseñado para operar en longitudes de onda DWDM se llama DWDM OADM , mientras que operar en longitudes de onda CWDM se llama CWDM OADM . Ambos se pueden encontrar en el mercado ahora.
Amplificadores ópticos
Los amplificadores ópticos aumentan la amplitud o agregan ganancia a las señales ópticas que pasan sobre una fibra al estimular directamente los fotones de la señal con energía extra. Son dispositivos "en fibra". Los amplificadores ópticos amplifican las señales ópticas en una amplia gama de longitudes de onda. Esto es muy importante para la aplicación del sistema DWDM. Los amplificadores de fibra dopados con erbio (EDFA, por sus siglas en inglés) son el tipo de amplificadores ópticos en fibra más utilizados. Los EDFA utilizados en los sistemas DWDM a veces se denominan EDFA DWDM, en comparación con los utilizados en los sistemas CATV o SDH. Para ampliar la distancia de transmisión de su sistema DWDM, puede obtener todos los tipos de amplificadores ópticos en Fiberstore, incluidos DWDM EDFA, CATV EDFA, SDH EDFA, EYDFA y Raman Amplifier, etc. (Aquí hay una figura que muestra el funcionamiento de un DWDM EDFA.)
Transpondedores (Convertidores de longitudes de onda)
Los transpondedores convierten las señales ópticas de una longitud de onda entrante a otra longitud de onda saliente adecuada para aplicaciones DWDM. Los transpondedores son convertidores de longitud de onda óptico-eléctrico-óptico (OEO). Un transpondedor realiza una operación OEO para convertir las longitudes de onda de la luz, por lo que algunas personas las llaman "OEO" para abreviar. Dentro del sistema DWDM, un transpondedor convierte la señal óptica del cliente nuevamente en una señal eléctrica (OE) y luego realiza las funciones 2R (Reamplificar, Remodelar) o 3R (Reamplificar, Remodelar, y Volver a programar). La siguiente figura muestra el funcionamiento del transpondedor bidireccional. Un transpondedor está ubicado entre un dispositivo cliente y un sistema DWDM. De izquierda a derecha, el transpondedor recibe un flujo óptico de bits que opera a una longitud de onda particular (1310 nm). El transpondedor convierte la longitud de onda operativa del flujo de bits entrante a una longitud de onda compatible con la UIT. Transmite su salida a un sistema DWDM. En el lado de recepción (de derecha a izquierda), el proceso se invierte. El transpondedor recibe un flujo de bits compatible con la UIT y convierte las señales de nuevo a la longitud de onda utilizada por el dispositivo cliente.
Los transpondedores se usan generalmente en sistemas WDM (2.5 a 40 Gbps), que incluyen no solo los sistemas DWDM, sino también los sistemas CWDM. Fiberstore proporciona varios transpondedores WDM (convertidores OEO) con diferentes puertos de módulo (SFP a SFP, SFP + a SFP +, XFP a XFP, etc.).
Cómo funcionan los componentes del sistema DWDM junto con la tecnología DWDM
Como el sistema DWDM está compuesto por estos cinco componentes, ¿cómo funcionan juntos? Los siguientes pasos dan la respuesta (también puede ver la estructura completa de un sistema DWDM fundamental en la figura a continuación):
Usando la tecnología DWDM, los sistemas DWDM proporcionan el ancho de banda para grandes cantidades de datos. De hecho, la capacidad de los sistemas DWDM está creciendo a medida que avanzan las tecnologías que permiten un espaciado más cercano y, por lo tanto, un mayor número de longitudes de onda. Pero DWDM también se está moviendo más allá del transporte para convertirse en la base de una red completamente óptica con aprovisionamiento de longitud de onda y protección basada en malla. La conmutación en la capa fotónica permitirá esta evolución, al igual que los protocolos de enrutamiento que permiten que las rutas de luz atraviesen la red de la misma manera que lo hacen los circuitos virtuales en la actualidad. Con el desarrollo de tecnologías, los sistemas DWDM pueden necesitar componentes más avanzados para ejercer mayores ventajas.
