El equipo DWDM utilizado en la red de área metropolitana

Las largas distancias, posibilitadas por avances en tecnologías como amplificadores ópticos, compensadores de dispersión y nuevos tipos de fibra, propiciaron el despliegue inicial de la tecnología DWDM en las redes transoceánicas y terrestres de larga distancia. Una vez que estas tecnologías se volvieron comercialmente viables en el mercado de larga distancia, el siguiente paso lógico fue implementarlas en la Red de Área Metropolitana (MAN) y, eventualmente, en las redes de acceso que utilizan arquitecturas híbridas de fibra y medios coaxiales.

La DWDM es la clara ganadora en la red troncal. Se implementó inicialmente en rutas de larga distancia en una época de escasez de fibra. Posteriormente, el ahorro en equipos la convirtió en la solución predilecta para nuevas rutas de larga distancia, incluso con abundante fibra disponible. Si bien la DWDM puede aliviar el agotamiento de fibra en la red metropolitana de área metropolitana (MAN), su valor en este mercado va más allá de esta simple ventaja. Existen alternativas para aumentar la capacidad, como la instalación de nuevo cable y la superposición de SONET, pero la DWDM ofrece más. Lo que aporta valor adicional en el mercado metropolitano es el aprovisionamiento rápido y flexible de servicios protegidos, centrados en datos y transparentes en cuanto a protocolo y velocidad de bits, junto con la capacidad de ofrecer nuevos servicios de mayor velocidad a menor costo. Existen principalmente tres tipos de equipos DWDM utilizados en la MAN, como se muestra en las siguientes secciones.

• Multiplexor y demultiplexor DWDM

Dado que los sistemas DWDM envían señales de varias fuentes a través de una sola fibra, deben incluir algún método para combinar las señales entrantes. Esto se realiza mediante un multiplexor (MUX), que toma las longitudes de onda ópticas de múltiples fibras y las converge en un solo haz. En el extremo receptor, el sistema debe ser capaz de separar los componentes de la luz para que puedan detectarse discretamente. Los demultiplexores (DEMUX) realizan esta función separando el haz recibido en sus componentes de longitud de onda y acoplándolos a fibras individuales. La demultiplexación debe realizarse antes de detectar la luz, ya que los fotodetectores son dispositivos de banda ancha inherentemente que no pueden detectar selectivamente una sola longitud de onda.

En un sistema unidireccional, hay un multiplexor en el extremo emisor y un demultiplexor en el receptor. Para la comunicación bidireccional, se requieren dos sistemas en cada extremo y dos fibras separadas.

En un sistema bidireccional, hay un MUX/DEMUX en cada extremo y la comunicación se realiza a través de un solo par de fibras.

Los multiplexores y demultiplexores (MUX) pueden tener un diseño pasivo o activo. Los diseños pasivos se basan en prismas, rejillas de difracción o filtros, mientras que los diseños activos combinan dispositivos pasivos con filtros ajustables. El principal reto de estos dispositivos es minimizar la diafonía y maximizar la separación de canales. La diafonía mide la precisión de la separación de los canales, mientras que la separación de canales se refiere a la capacidad de distinguir cada longitud de onda.

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• Multiplexor óptico de adición/eliminación DWDM

Entre los puntos de multiplexación y demultiplexación en un sistema DWDM, existe un área con múltiples longitudes de onda. A menudo es deseable poder eliminar o insertar una o más longitudes de onda en algún punto de este intervalo. Un multiplexor óptico de adición/eliminación (OADM) realiza esta función. En lugar de combinar o separar todas las longitudes de onda, el OADM puede eliminar algunas y dejar pasar otras. Los OADM son clave para avanzar hacia el objetivo de redes totalmente ópticas.

Los OADM son similares en muchos aspectos a los SONET ADM, salvo que solo se añaden y eliminan longitudes de onda ópticas, y no se produce ninguna conversión de la señal óptica a eléctrica. Existen dos tipos generales de OADM. La primera generación es un dispositivo fijo configurado físicamente para eliminar longitudes de onda predeterminadas específicas mientras se añaden otras. La segunda generación es reconfigurable y permite seleccionar dinámicamente qué longitudes de onda se añaden y eliminan.

Los filtros de película delgada se han convertido en la tecnología preferida para los OADM en los sistemas DWDM metropolitanos actuales debido a su bajo costo y estabilidad. Para la nueva generación de OADM, otras tecnologías, como las rejillas de fibra sintonizables y los circuladores, cobrarán importancia.

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• Amplificador de fibra dopada con erbio DWDM

Al permitir el transporte de las grandes cargas que la tecnología DWDM puede transmitir a largas distancias, la EDFA fue una tecnología clave. Al mismo tiempo, ha impulsado el desarrollo de otros elementos y tecnologías de red.

El erbio es un elemento de tierras raras que, al excitarse, emite luz de aproximadamente 1,54 micrómetros, la longitud de onda de baja pérdida para las fibras ópticas utilizadas en DWDM. A continuación, se muestra un diagrama simplificado de un EDFA. Una señal débil entra en la fibra dopada con erbio, en la que se inyecta luz a 980 nm o 1480 nm mediante un láser de bombeo. Esta luz inyectada estimula los átomos de erbio para que liberen su energía almacenada en forma de luz adicional de 1550 nm. A medida que este proceso continúa a lo largo de la fibra, la señal se intensifica. Las emisiones espontáneas en el EDFA también añaden ruido a la señal; esto determina la figura de ruido de un EDFA.

Los parámetros clave de rendimiento de los amplificadores ópticos son la ganancia, la planitud de ganancia, el nivel de ruido y la potencia de salida. Los EDFA suelen alcanzar ganancias de 30 dB o más y una potencia de salida de +17 dB o más. Sin embargo, los parámetros clave al seleccionar un EDFA son el bajo nivel de ruido y la planitud de ganancia. La planitud de ganancia debe ser necesaria para que todas las señales se amplifiquen uniformemente. Si bien la ganancia de señal proporcionada por la tecnología EDFA depende inherentemente de la longitud de onda, puede corregirse con filtros de aplanamiento de ganancia. Estos filtros suelen estar integrados en los EDFA modernos.

El bajo nivel de ruido es un requisito, ya que el ruido, junto con la señal, se amplifica. Dado que este efecto es acumulativo y no puede filtrarse, la relación señal-ruido es un factor limitante fundamental en el número de amplificadores que se pueden concatenar y, por lo tanto, en la longitud de un solo enlace de fibra. En la práctica, las señales pueden viajar hasta 120 km (74 millas) entre amplificadores. A distancias mayores, de 600 a 1000 km (372 a 620 millas), la señal debe regenerarse. Esto se debe a que el amplificador óptico simplemente amplifica las señales y no realiza las funciones 3R (remodelación, resincronización y retransmisión). Los EDFA están disponibles para las bandas C y L.

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