curso de posgrado - capacitación en dwdm

Ing. Mario M. Figueroa de la Cruz

Curso de Curso de PosgradoPosgradoen en

TelecomunicacionesTelecomunicaciones

INTRODUCCION AL DWDM(DENSE WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING)

“Estamos en los comienzos del fin de las redes telefónicas de voz, para convertirse en redes de distribución de contenidos múltiples”

Daniel R. Marconi



TelecomunicacionesTelecomunicacionesWDM ( WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING)

CARACTERISTICAS

• SISTEMA DE TRANSMISION PARA FIBRA OPTICA• ESCALABLE• SIN NECESIDAD DE CONVERSION ELECTRONICO OPTICO Y VISEVERSA

PARA GRANDES DISTANCIAS• PRIMERA ETAPA PARA REDES TRONCALES • CARACTERISTICA add/drop• ¿La dispersión PMD ( dispersión en el modo de polarización)es el factor mas limitante

de la fibra ?



TelecomunicacionesTelecomunicaciones¿Porque DWDM?• Crecimiento de internet

369

246 242

58

85

0

50

100

150

200

250

300

350

400

EUROPA ASIA USA LATINOAMERICA RESTO DEL MUNDO

3030

27272727

6,56,5 9,59,5

Crecimiento anual promedio 18% - latino 22 % ( tendencia 2005)

MILLONES

FUENTE :Verising

• La voz seguirá el camino de los datos en el transporte ( la voz como aplicación)

• Evolución del sistema Sonet o sdh como sistema de tx de voz, e IP• Se duplica cada 6 meses el trafico IP.( ej. Europa Fte= Comunicaciones de Telefónica I+D)



TelecomunicacionesTelecomunicaciones¿Porque DWDM?

1000100 1500

2002000

500

2200

700

3000

1200

5000

2500

10000

4500

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

año 1998 año 1999 año 2000 año 2001 año 2002 año 2003 año 2004

EuropaInternacional

GBPSGBPS

25000

10000

año 2005

• Evolución de la red actual por demanda del mercado ( > AB)• Desaparición progresiva de las áreas geográficas• Reducción del costo del transporte de datos internacionales• 1° Paso hacia la evolución de la comunicación óptica pura• Amplificadores ópticos puros sin necesidad de conversión electrónica• Cumplimiento de la ley de MOORE ( c/18 meses*2 v. Calculo a = $)



TelecomunicacionesTelecomunicaciones¿Porque DWDM?• Aprovechamiento del plantel instalado de fibra óptica ( en parte)• Disminución de los costos de tendido • Ampliación de los cables subterráneos sin intervención de los mismos• Falta de aparición de un transporte de datos aéreo a costos accesibles • Aumento considerable de las distancias entre tx y rx• Desarrollo de los sistemas de ruteo con vinculos de fibra oscura ( sin conversion electo

optico y viseversa)

• Nacimiento de la conmutación óptica y aplicación del DWDM a las areasmetropolitanas.

• En distancias cortas se ve beneficiado por la reduccion de efectos no lineales y la dispersión.

• Sustitución paulatina de la red SDH- Sonet -ATM, por una capa óptica• Triunfo de este método de transporte sobre el TDM ( time división multiplexing)



TelecomunicacionesTelecomunicacionesOtras alternativas

Aumentar la velocidad de transporte Aumentar la cantidad de fibras ópticas



TelecomunicacionesTelecomunicacionesArquitectura básica

λ 2

λ 3λ 4

λ 6

λ 1

λ 5

λ n

Canal 1

Canal 2

Canal 3

Canal 4

Canal 5

Canal 6

Canal n

Canal 1

Canal 2

Canal 3

Canal 4

Canal 5

Canal 6

Canal n

EDFA

MUXOPTICO

DEMUXOPTICO

FILTROS SINTONIZADOS RECEPCIONEMISION

λ 1

λ 2

λ 3λ 4

λ 5

λ 6

λ n

Fibra Optica



TelecomunicacionesTelecomunicacionesEVOLUCION DWDM

• La primera aplicación del DWDM fue en la guerra del golfo

2005

λ 2

λ 3

λ 4

λ 1

λ 180

.

.

λ 110

λ 150

λ 160

λ 100

.

.

1993

λ 2

λ 3

λ 4

λ 1 λ 2

λ 3

λ 4

λ 1

λ 8

1996

.

.

1997

λ 2

λ 3

λ 4

λ 1

λ 16

.

.

2000

λ 2

λ 3

λ 4

λ 1

λ 40

.

.

λ=2,5 Gbps



TelecomunicacionesTelecomunicacionesARQUITECTURA DEL EDFA( erbium doped fiber amplifier)

Evita la conversión opto/eléctrica y viceversa

ENTRADADE SEÑAL

OPTICA

SALIDADE SEÑAL

OPTICAAISLADOR

ACOPLADOR FIBRA ACTIVA

AISLADOR

LASER DE BOMBEO 980 nm ó 1480 nm

Iones de erbio excitados ceden su energía mediante un proceso de emisión estimulada proporcionando la amp. de la señal

λ1,λ2,λ3...... λ1,λ2,λ3......




CARACTERISTICAS DEL EDFA

ENTRADADE SEÑAL

OPTICA

SALIDADE SEÑAL

OPTICAAISLADOR

ACOPLADORFIBRA ACTIVA

AISLADOR

LASER DE BOMBEO 980 nm ó 1480 nm

Fortalezas :1- Naturaleza Analógica2- Independiente del tipo de modulación de la señal de entrada(a cada haz un amplificador en la anterior tecnología)3- Compensador de atenuación 4- No requiere reconversión eléctrica ( optoelectrónica)5- Bajo costo

Debilidades :1- Acumulación de dispersión y ruido

1500 1540 1560 1600 λ

GANANCIA( DBM)

Para sistemasOC-192 = STM64 ( 10gbps)la distancia en condiciones optimade la fibra son de 300 km sin necesidad de regeneración.



TelecomunicacionesTelecomunicacionesVENTAJAS

ESCALABILIDAD

Stm 64 ( 10gbps) MUXMUX




ESCALABILIDAD

MUXStm 64 ( 10gbps) MUX

MUXMUXStm 64 ( 10gbps)




ESCALABILIDAD







ESCALABILIDAD

MUXStm 64 ( 10gbps)

Stm 64 ( 10gbps)

Stm 64 ( 10gbps)

Stm 64 ( 10gbps)

MUX

MUXMUX

MUXMUX

MUX MUX




ESCALABILIDAD


Stm 64 ( 10gbps)

Stm 64 ( 10gbps)

Stm 64 ( 10gbps)

MUXMUX

MUXMUX

MUX MUX

TRANSPARENCIA

SDH SDH




TRANSPARENCIA

SDH SDH

SonetSonet




TRANSPARENCIA

SDH SDH

SonetSonet

ATMATM




TRANSPARENCIA

SDH SDH

SonetSonet

ATMATM

Giga bit ethernet GBEGBE




TRANSPARENCIA

SDH SDH

SonetSonet

ATMATM

Giga bit ethernet GBEGBE

Etc.Etc.

FLEXIBILIDAD

MUXMUX1

OADMOADM OADMOADM




FLEXIBILIDAD

MUXMUX1

MUXMUXOADMOADM OADMOADM




FLEXIBILIDAD

MUXMUX1


MUXMUX




FLEXIBILIDAD

MUXMUX1


MUXMUX

MUX32 MUX




FLEXIBILIDAD

MUXMUX1


MUXMUXMUX MUX

MUX32 MUX



TelecomunicacionesTelecomunicacionesADD/DROP

ELECTRICO Vs OPTICO

ADM - ELECTRICO( multiplexor de agregado y bajada)

ADDDROPP



TelecomunicacionesTelecomunicacionesADD/DROP

ELECTRICO Vs OPTICO

ADM - ELECTRICO( multiplexor de agregado y bajada)

WADM - OPTICO ( multiplexor de agregado y bajada)

DROPP ADD

DROPP ADD



TelecomunicacionesTelecomunicacionesDESVENTAJAS

A partir de los 40 canales ( ya desarrollados los 128 canales), las F.O deben soportar ahora una comportamiento idéntico o muy similar para las distintas longitudes de onda existentes, lo que implica la aparición de fenómenos no deseados como la superposición de canales.Los parámetros críticos son:

Perdida de inserciónDiafoniaAncho de bandaPerdidas por polarización

Perdidas de inserciPerdidas de insercióónn: implica las perdidas entre el acoplamiento de la F.O, y el dispositivo, trae como consecuencia la necesidad de amplificación adicional

λ1λ2λ3λ4

λn



TelecomunicacionesTelecomunicacionesDESVENTAJAS

DiafonDiafoníía a óó CrosstalkCrosstalk: es el resultado de la interacción de canales adyacentes, λ1 y λ2 ( por ejemplo), este esparcimiento es debido a los distintos retardos que ofrece el canal de transmisión, esta es uno de los principales inconvenientes con las F.O no aptas para implementar el sistema wdm.

-20db

1db

Longitud de onda central

Longitud de onda (mm)

Diafonía

Ancho de BandaAncho de Banda: los limites del ancho de banda están delineados donde la señal cae 1 db, medido hacia ambos lados de la λ central, el ancho de banda útil es hasta que la señal cae ( 79,4%) -1 db.Elinconveniente aparece en los dispositivos de recepción ( separados naturalmente en 1λ), allí aparece la diafonía, pero solo para algunas longitudes de λ, que son dinámicas y que dependen del medio de tx, en otras palabras del estado de la F.O.




CARACTERISTICAS

• NO ES NECESARIO LA CONVERSION DE SEÑALES OPTICAS A ELECTRICAS Y VISEVERSA• OPTIMIZACION EN LA UNION DE REDES LAN´S /WNA´S EN FORMA OPTICA DIRECTA EVITANDO LAS

CONVERSIONES A LOS FORMATOS SDH/SONET.• COMO INCONVENIENTE SE ADVIERTE LA POCA MADURACION EN LA SOLUCION DE PROBLEMAS

POR CORTE DEL VINCULO Y EL REENRUTAMIENTO ANILLADO, VENTAJA QUE POSEEN LOS SISTEMAS SDH/ SONET- MSS SRINT.

• CON LA IMPLEMENTACION DE UN CROSS CONNET OPTICO SE SUPLIRIA CON CRECES EL TEMA DE LOS REENRUTAMIENTOS EN LAS REDES MALLADAS TIPO ANILLO.

• LA 1° PRUEBA DE UN ANILLO OPTICO INTEGRAL SE REALIZO EN 1998, CON 32 λ Y UNA CAPACIDAD DE TRANSPORTE DE 80GBPS.




DWDM en el mundo

• Proveedores mas conocidos:– Lucent– Alcatel– Ericsson– Pirelli– Ciena– GPT Siemens– Nortel– DSC– Huawei



TelecomunicacionesTelecomunicacionesASPECTOS FISICOS

• VELOCIDAD DE LA LUZ EN EL VIDRIO 200.000KM/SEG.• HZ Y LONGITD DE ONDA SON INVERSAMENTE PROPORCIONALES 50 HZ = 6000Κ m de

λ, LUZ ROJA 43000 GHz=700 nm• CONCLUSION : LUZ = ALTA Hz Y BAJA λ• A > Hz > CANTIDAD DE INFORMACION

n2>n1RAYO REFRACTADO CUERPO

CONO DE ACEPTACION

NUCLEO n1

n2

EN ESTAS CONDICIONES ES CUANDO SE PRODUCE LA REFLEXION TOTAL DENTRO DE LA FIBRA, SI SON SUPERADOS LOS ANGULOS DE CURVATURA SE PRODUCE EL MISMO EFECTO QUE EL CONO DE ACEPTACION



TelecomunicacionesTelecomunicacionesTABLA db PARA GRAFICAR POTENCIAS EN F.O

POTENCIA EN W POTENCIA EN dbm1pW -9010pW -80100pW -701kpW (1nW) -6010kpW -50100kpW -401megaW (1 µW) -3010megaW -20100megaW -101megamW (miliwatt) 010miliWatt 10100miliWatt 201kmiliwatt(1w) 30



TelecomunicacionesTelecomunicacionesATENUACION Y DISPERSION

• ABSORCION: • banda UV• banda IR• radicales OH• iones metálicos• defectos

• ESPARCIMIENTO:• Rayleigh

• GUIA DE ONDA:• Defectos geométricos• Defectos perfil de n

• DEFORMACION MECANICA:• Curvatura• Microcurvaturas

• EXTRINSECOS:• Radiación



TelecomunicacionesTelecomunicacionesDISPERSION

• TIPOS DE DISPERSION :– Modal– Cromática– PMD

Modal

Múltiples caminos

Single mode ( solución)



TelecomunicacionesTelecomunicacionesDISPERSIONPMD= DELAY TIME

FIBRA PERFECTA

FAST

SLOWCOMO OBSERVAMOS LOS 2 EJES COMO OBSERVAMOS LOS 2 EJES

DE POLARIZACION , VIAJAN A DE POLARIZACION , VIAJAN A DISTINTAS VELOCIDAD, DISTINTAS VELOCIDAD,

PRODUCIENDO ESTE EFECTO PRODUCIENDO ESTE EFECTO NO DESEADO, OCASCIONANDO NO DESEADO, OCASCIONANDO EL RETARDO EN UNO DE LOS EL RETARDO EN UNO DE LOS

EJES POR EFECTOS DE LA EJES POR EFECTOS DE LA DISTINTA VELOCIDAD EN LOS DISTINTA VELOCIDAD EN LOS

MISMOS.

FIBRA REAL

MISMOS.

PMDLa V de la Luz es función al índice de refracción



TelecomunicacionesTelecomunicacionesDispersión cromática

El índice de refracción no es cte, varia con el λ, por ende cada λ viaja a distinta velocidadLongitudes de onda largas ( emisión roja) + lentoLongitudes de onda cortas ( emisión azul) + rápido



TelecomunicacionesTelecomunicacionesSEPARACION TIPICA PARA 10 CANALES DE DWDM

•• Estandarizado segEstandarizado segúún ITUn ITU--T G.692T G.692

nmTHz

CANAL HZ CENTRAL λ1 191,5 1565,49612 191,55 1565,08743 191,6 1564,6794 191,65 1564,27085 191,7 1563,86286 191,75 1563,4557 191,8 1563,04748 191,85 1562,64019 191,9 1562,2329

10 191,95 1561,826




DWDM ( GRILLA OPTICA EQUIPO FUNCIONADO)λ=

1480

o 1

510

nm

Opticalspervisionchanel

λ se

par=

0.8

nm

5857

5655

5453

5251

5049

4847

4645

4443

3736

3534

3332

3130

2928

2726

2525

2322

λ−sa

t=15

45.3

3 nm

Short band long bandcanales

λ=15

42.9

4 nm

--H

zce

ntra

l 19

4.3

Thz

λ=15

31.1

2 nm

--H

zce

ntra

l 19

5.8

Thz

λ=15

38.1

9 nm

--H

zce

ntra

l 19

4.9

Thz

λ=15

59.7

9 nm

--H

zce

ntra

l 19

2.2

Thz

λ=15

54.1

3 nm

--H

zce

ntra

l 19

2.9

Thz

λ=15

47.7

2 nm

--H

zce

ntra

l 19

3.7

Thz

Hz=194.0 Thz



TelecomunicacionesTelecomunicacionesEVOLUCION DE LAS REDES

ServicioServicio&&

TransporteTransporte

DWDMDWDM

Redes de conmutaciRedes de conmutacióón n fotfotóónicanica

λ λ transparente / opacatransparente / opaca

λλFIBRA FIBRA OPTICAOPTICA LINEA LINEA

SDHSDH RUTA SDHRUTA SDH

PAQUETE

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