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Imagine convertir un camino de tierra en una autopista de varios carriles sin necesidad de realizar nuevas obras. Esto es lo que permite la multiplexación por división de onda (WDM) con una red de fibra existente. Esta tecnología puede reducir considerablemente el coste de aumentar la capacidad de la red sin tener que mover ni una sola palada de tierra ni instalar una nueva fibra.
¿POR QUÉ WDM?
No es ningún secreto que la construcción de fibra óptica de planta externa (OSP) es costosa. Los costos de construcción varían, pero siempre son elevados y aumentan considerablemente si el cable está enterrado. Además de la construcción, los costos de permisos, zonificación, materias primas y empalmes son significativos. Por lo tanto, es mejor evitar instalar fibra nueva siempre que sea posible.
Muchos proveedores de comunicaciones están experimentando un agotamiento de la fibra en sus redes. Esto significa que el número de cables desplegados inicialmente no es suficiente para satisfacer las necesidades actuales. Actualmente, las tecnologías emergentes en redes de retorno celular, servicios de clase empresarial y otras están creando una necesidad de aún más fibra. Sin embargo, en la mayoría de los casos, el constante aumento de los precios de la mano de obra y los materiales hace que la construcción de nueva fibra sea demasiado costosa para muchos proyectos.
La tecnología WDM permite a los operadores colocar nuevos equipos en ambos extremos de un hilo de fibra y combinar múltiples canales de longitud de onda en un solo hilo. Muchos sistemas existentes utilizan solo una pequeña parte del espectro disponible en una sola fibra. Mediante la multiplexación por división de onda gruesa ( CWDM ) o la multiplexación por división de onda densa (DWDM), los operadores pueden combinar diversos servicios en una sola fibra asignando un color o longitud de onda diferente a cada uno. Los multiplexores se utilizan para combinar todas estas longitudes de onda en una sola fibra, y los demultiplexores para separar los colores en las partes más avanzadas de la red.
Los dispositivos móviles, la computación en la nube, el vídeo OTT, DOCSIS 3.1 con IPTV y los juegos en línea son solo algunos de los factores que impulsan el aumento de la demanda de ancho de banda. A medida que la demanda siga aumentando, los proveedores de servicios necesitarán estrategias a largo plazo para ampliar su red.
La red de retorno celular, FTTx y los servicios comerciales también están generando una mayor necesidad de capacidad de fibra. Los servicios celulares 3G y 4G requieren mayor ancho de banda que los servicios celulares de años anteriores y, por lo tanto, requieren un enlace de fibra a cada estación base. Un proveedor puede tener una fibra que pasa justo por delante de una torre celular, pero todas sus fibras pueden estar actualmente en uso a su máxima capacidad. Proporcionar servicios iluminados o fibra oscura a torres celulares puede ser muy rentable, pero no si requiere instalar o instalar nueva fibra en estas estaciones base.
Los servicios de clase empresarial se están convirtiendo en fuentes de ingresos populares para las empresas de comunicaciones. Las empresas suelen estar dispuestas a firmar contratos a largo plazo y pagar más que los clientes residenciales. En algunos casos, las empresas necesitan fibra para satisfacer sus necesidades de ancho de banda. La misma pregunta surge aquí: ¿Cómo es posible atender a estos nuevos clientes sin tener que instalar nueva fibra OSP en esos sitios?
WDM AL RESCATE
La mayoría de las redes de fibra óptica tradicionales utilizan una sola longitud de onda, o color, en cada fibra. Imaginen que dos personas en cimas de montañas diferentes usan linternas de lente blanca para comunicarse mediante código Morse: no es muy sofisticado, pero funciona.
De repente, dos personas más quieren comunicarse entre esas dos cimas. ¿Cuál es la solución? Usar lentes de diferentes colores en las linternas para comunicarse. Los emisores y los receptores reconocerán y enviarán solo sus propios colores de luz e ignorarán los demás.
Esto es básicamente lo que hace una red WDM. Utiliza múltiples colores de luz sobre el mismo medio (fibra óptica). Los transmisores sintonizados a longitudes de onda específicas envían la luz a un combinador pasivo llamado mux (abreviatura de multiplexor). Todas las longitudes de onda viajan por la fibra óptica común y se separan mediante un demultiplexor pasivo (también llamado demux). De esta manera, cada receptor en el otro extremo podrá recibir únicamente su propia señal discreta.
En otras palabras, WDM asigna múltiples señales ópticas a longitudes de onda individuales y las multiplexa en una sola fibra. WDM puede transportar múltiples protocolos sin necesidad de convertirlos a un formato de señal común. Una sola fibra puede hacer prácticamente cualquier cosa que se necesite.
Existen dos tipos principales de WDM. La ventaja de la tecnología CWDM es su bajo costo en comparación con la DWDM . Los transmisores utilizados en CWDM son más económicos, ya que no requieren una sintonización tan precisa como los transmisores DWDM. Sin embargo, la CWDM también presenta desventajas: solo dispone de 18 canales y no se pueden usar amplificadores de fibra. Por lo tanto, no es la opción ideal para redes de larga distancia.
Cada canal CWDM consume 20 nm de espacio y, en conjunto, ocupa la mayor parte del rango operativo monomodo. Las longitudes de onda más utilizadas son los ocho canales en el rango de 1470 a 1610 nm. Cualquier transceptor utilizado en aplicaciones CWDM opera dentro de uno de estos canales.
La tecnología DWDM permite combinar muchas más longitudes de onda en una sola fibra. Además, aprovecha las capacidades de los amplificadores de fibra, que pueden amplificar la banda de 1550 nm o C, comúnmente utilizada en aplicaciones DWDM. Esto la hace ideal para largas distancias y zonas con mayor densidad de clientes. En lugar del espaciado de 20 nm de la tecnología CWDM (equivalente a unos 15 millones de GHz), la tecnología DWDM utiliza espaciados de 50, 100 o 200 GHz en las bandas C y, en ocasiones, L. Esto permite agrupar muchas más longitudes de onda en la misma fibra.
La desventaja de la DWDM es que los láseres requieren mucha más precisión y rangos de temperatura precisos para funcionar. Esto encarece considerablemente las aplicaciones DWDM en comparación con las CWDM. La introducción de la cuadrícula ITU-T G.694.1 en 2002 facilitó la integración de la tecnología DWDM y creó un estándar industrial para DWDM.
ELEGIR UN TIPO DE WDM
Antes de instalar cualquier equipo WDM, es necesario asegurarse de que el vidrio instalado admita todas las longitudes de onda requeridas. La fibra con picos de agua bajos o nulos es más adecuada para aplicaciones WDM, y los tipos de vidrio más antiguos pueden presentar problemas con los picos de agua. Si el vidrio es demasiado antiguo, podría ser necesario instalar fibra nueva.
Suponiendo que el vidrio sea adecuado para WDM, ¿debería utilizar la tecnología CWDM o DWDM para solucionar los problemas de escape de fibra? Como se mencionó anteriormente, CWDM admite un máximo de 18 canales y no es ideal para largas distancias. Por lo tanto, CWDM suele ser la mejor opción para aplicaciones que no requieren que la señal recorra grandes distancias y en ubicaciones donde no se requieren muchos canales. La disponibilidad de transceptores SFP también puede ser un factor limitante.
Para aplicaciones que requieren un gran número de canales o para aplicaciones de larga distancia, DWDM es la solución ideal. Si bien la electrónica y los componentes pasivos no son económicos, resultan considerablemente más rentables que instalar fibra nueva.
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Es importante garantizar que los pasivos CWDM y DWDM funcionen correctamente en el entorno donde se instalarán. Esto cobra especial importancia al instalar pasivos CWDM en la planta exterior. Antes de comprar un multiplexor o demultiplexor para su uso en un gabinete o caja de empalme sin acondicionar, verifique que la temperatura de funcionamiento sea adecuada para la aplicación. Muchos proveedores especifican la temperatura de almacenamiento, pero no la de funcionamiento.
La temperatura de funcionamiento de un componente óptico es el rango de temperatura real en el que funcionará. Normalmente, un componente debe permanecer dentro de un rango de temperatura específico para alcanzar un nivel de rendimiento óptico determinado.
La temperatura de almacenamiento de un componente óptico es la temperatura a la que puede almacenarse sin causar degradación ni fallos cuando se utiliza dentro de los límites de temperatura de funcionamiento especificados. Algunas temperaturas de almacenamiento pueden superar la temperatura de funcionamiento real de los componentes. Al adquirir filtros WDM, asegúrese de que puedan funcionar dentro de las temperaturas a las que se instalarán.
Otra consideración de diseño en cualquier red WDM es la pérdida de inserción. Si bien WDM genera un gran aumento de capacidad, también genera pérdida de inserción en la red. Es recomendable utilizar los valores máximos de pérdida de inserción en el presupuesto del enlace; tenga en cuenta que algunos fabricantes no incluyen la pérdida del conector si el dispositivo está terminado.
Calcule la pérdida de los componentes multiplexor y demultiplexor. La pérdida de inserción máxima en un CWDM típico de ocho canales es de 3 dB; por lo tanto, para una solución multiplexor/demultiplexor, añada 6 dB de pérdida de inserción.
Los filtros WDM pueden diseñarse para descartar colores individuales en una ubicación específica y continuar enviando el resto por la ruta de fibra. En algunas aplicaciones, puede ser conveniente combinar varias longitudes de onda en una ubicación específica y luego descartar canales individuales a los clientes a lo largo de la misma ruta. Este es el tipo de diseño más común en aplicaciones de fibra óptica para empresas y torres de telefonía móvil.
RESUMEN
La tecnología WDM es un método muy eficaz para superar el agotamiento de la fibra. La instalación de filtros pasivos y transceptores WDM en cada extremo de una red de fibra óptica puede aumentar considerablemente el ancho de banda sin tener que invertir en nuevos proyectos de construcción de fibra. La mayoría de las tecnologías de fibra actuales utilizan solo una pequeña fracción del ancho de banda disponible del vidrio monomodo, por lo que una red WDM bien diseñada puede liberar una gran cantidad de potencia disponible en una red. El uso de múltiples canales en el mismo tramo de fibra óptica permite a los operadores prestar servicio a empresas, torres de telefonía móvil y clientes residenciales con la misma fibra. El número de fibras ya no es una limitación.
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