Exposición 3

MULTIPLEXACION POR DIVISION DE LONGITUD DE ONDA (WDM)

La multiplexación por división de onda (WDM, Wave División Multiplexing) la multiplexación y la demultiplexación involucran señales luminosas transmitidas a través de canales de fibra óptica. La idea es la misma: se combina distintas señales sobre frecuencias diferentes. Sin embargo, la diferencia es que las frecuencias son muy altas.

En la siguiente figura da una visión conceptual de un multiplexador y demultiplexador WDM. Bandas de luz muy estrechas de distintas fuentes se combinan para conseguir una banda de luz mas ancha. En el receptor, las señales son separadas por el demultiplexor.

El mecanismo de WDM es una tecnología muy compleja, pero sin embargo la idea es muy simple. Se quiere combinar múltiples haces de luz dentro de una única luz en el multiplexor y hacer la operación inversa en el demultiplexor. Combinar y dividir haces de luz se resuelve fácilmente un prisma. Como la física básica que un prisma curva un rayo de luz basándose en el ángulo de incidencia y la frecuencia. Usando esta técnica, se puede hacer un multiplexor que combine distintos haces de luz de entrada, cada uno de los cuales contiene una banda estrecha de frecuencia, en un único haz de salida con una banda de frecuencia mas ancha. También se puede hacer un demultiplexor para hacer la operación para revertir el proceso como se ve en la siguiente figura.

DIAGRAMA EN BLOQUES DE UNA WDM

CARACTERISTICAS DE WDM

Los sistemas de comunicación que utilizan como medio de transmisión una fibra óptica se basan en inyectar en un extremo de la misma la señal a transmitir (previamente la señal eléctrica procedente del emisor se ha convertido en óptica mediante un LED o Láser y ha modulado una portadora) que llega al extremo  receptor, atenuada y, probablemente con alguna distorsión debido a la dispersión cromática propia de la fibra, donde se recibe en un foto detector, es decodificada y convertida en eléctrica para su lectura por el receptor.

El tipo de modulación y/o codificación  que se emplea con los sistemas de fibra óptica depende de una serie de factores y algunas fuentes de luz se adaptan mejor a unos tipos que a otros. Así el  LED, con un amplio espectro en el haz luminoso, admiten muy bien la modulación en intensidad, mientras que el láser -un haz de luz coherente adapta mejor a la modulación en frecuencia y en fase.

En distancias cortas, como es en el entorno de una oficina, la atenuación de la fibra (mínima para una longitud de onda de 1,55 (mm) y la dispersión (mínima para 1,3 (mm) no presenta un gran problema, pero a distancias mayores, como las que se requieren en los enlaces de comunicaciones a larga distancia, realmente lo es y se requiere el uso de amplificadores/repetidores que regeneren la señal cada cierta distancia.

Por ejemplo en los cables trasatlánticos se colocan repetidores cada 75 Km. que, primero, convierten la señal óptica degradada en eléctrica, la amplifican y la vuelven a convertir en óptica mediante un diodo láser, para inyectarla de fibra óptica, todo un proceso complejo y que introduce retardos debido a los dispositivos electrónicos por los que ha de pasar la señal.

Este inconveniente se evitaría si todo el camino pudiese ser óptico (all-optical), algo que ya es posible gracias a los resultados obtenidos, hace ya más de una década, por investigadores de la Universidad de Southampton, que descubrieron la manera de amplificar una señal óptica en una longitud de onda de 1,55 mm haciéndola pasar por una fibra de 3 metros de longitud dopada con iones erbio e inyectando en ella una luz de láser a 650 mm (fenómeno que se conoce como bombeo o pumping).

WDM (multiplexacion por división de longitud de ondas )

—La multiplexacion por división de longitud de ondas es una tecnología que multiplexa varias señales sobre una sola fibra óptica mediante portadoras ópticas de diferentes longitudes de onda, usando luz procedente de un laser o un LED.

WDM puede ser de dos tipos:

—Densa(DWDM ,‘Dense’ WDM): Muchas longitudes de onda y larga distancia


—Ligera(CWDM ‘Coarse’ WDM): Pocas longitudes de onda y entornos metropolitanos

DWDM

—DWDM es multiplexion por división en longitudes de ondas densas. Es una técnica de transmisión de señales a través de fibra óptica usando la banda C (1550 nm). 

—Varias señales portadoras (ópticas) se transmiten por una única fibra utilizando distintas longitudes de onda de un haz laser cada una de ellas.

—Cada portadora óptica forma un canal óptico que podrá ser tratado independientemente del resto de canales que comparten el medio (fibra óptica) y contener diferente tipo de tráfico. 

—Con esta manera se puede multiplicar el ancho de banda efectivo de la fibra óptica, así como facilitar las comunicaciones bidireccionales.

CWDM

 Multiplexación por división en longitudes de onda ligeras.

—Es una técnica de transmisión de señales a través de fibra óptica. 

—Características técnicas. 

·         Posee espaciamiento de frecuencia de 2.500 GHz (20nm), dando cavidad a láseres de gran anchura espectral. 

·         18 longitudes de onda, definidas en el intervalo 1270 a 1610 nm 

·         Los CWDM tienen un limite en 2.5 Gbps. 

·         Cubre hasta 80 km. 

·         Usa filtro opticos de banca ancha, multiplexores y demuplexores basados en TFF (tecnología de película delgada) 

·         Mayor espectro optico, esto no permite tener un numero de canales para utilizar sin que estos sean disminuidos a causa de la separacion entre ellos.

Ventajas de CWDM

·         Menor consumo energético 

·         Tamaño inferior de laser CWDM 

·         Soluciona los problemas de cuellos de botella. 

·         Hardware y costo operativo mas barato referente a otras tecnología de la misma familia 

·         Anchos de banda mas elevada 

·         Mayor facilidad de instalación, configuración y mantenimiento de la red.

COMPARACION DE CWDM Y DWDM

·         Como se ve en la siguiente figura donde el espacio de separación es más alta de CWDM que la de DWDM podemos decir que la DWDM es más efectiva.

TABLA COMPARATIVA

· 

CWDM	DWDM
Definido por Longitudes de Onda	Definido por Frecuencias
Corta Distancia de Transmisión	Largas Distancias de Transmisión
Usa amplios rangos entre frecuencias	Estrechas frecuencias
Longitudes de Onda de propagación lejana	Angostas Longitudes de Onda
Desvío de Longitud de Onda posible	Es necesario Láseres de mucha precisión para mantener los canales en el punto
Espectro en dividido en grandes proporciones	Espectro dividido en pequeñas piezas
La Señal de Luz no es amplificada	Tal vez necesario amplificar la señal

Componentes de un sistema WDM.

Como se puede observar en la figura. equipo de la terminal transacción en un sistema WDM consta de los siguientes elementos: Transponedor de transmisión, multiplexor óptico, amplificador óptico, compensadores de dispersión, interfaces ópticos.

En este caso el transponedor de transmisión convierte la longitud de onda de la segunda ventana de cada señal óptica de entrada a la longitud de onda específica de la banda C luego un multiplexor óptico multiplexa las N señales de diferentes longitudes de onda en la banda C una única señal óptica para luego pasar por un amplificador de potencia el mismo que amplifica la señal óptica multiplexada, antes de su transmisión por la fibra óptica.

VENTAJAS DE WDM

-          Permite la transmisión simultánea de señales a diferentes longitudes de onda sobre la misma fibra

-          Aumenta el ancho de banda

-          Solución económica para alcanzar capacidades muy altas

-          Permite alcanzar con amplificadores distancias muy altas.(cientos de kilometros)

Los inconvenientes de WDM son:

1. Los sistemas WDM no son apropiados en fibras DSF debido a las consecuencias del efecto no lineas de FWM ( four-wave mixing ).
2. Los amplificadores ópticos empleados en WDM requiren un perfil de la ganacia plano, ademas de proporcionar una ganancia independiente del número de longitudes de onda.
3. WDM requiere disponer de un receptor y un láser para cada longitud de onda, lo cual incrementa su coste. Aunque en TDM basta con un único láser y receptor, la electrónica asociada a la multiplexación y demultiplexación es más cara.
4. La transparencia de los sistemas WDM es también un inconveniente a la hora de monotorizar las señales pues no se desconoce el formato y la tasa binaria de cada canal. Lo que dificulta el monitoreo de la tasa de error de bit (BER, bit error rate ).

Bibliografía

Berjan, M. (21 de Diciembre de 2012). Blog. Obtenido de http://telematicamercedesberjan.blogspot.com/2012/04/telematica.html

InformaticaModerna. (25 de 10 de 2008). Informatica Moderna. Obtenido de http://www.informaticamoderna.com/

Marcelo, G. (25 de Enero de 2006). High Tech. Obtenido de http://es.ccm.net/contents/253-l