Descripción general de los componentes del sistema DWDM de la red de campus y la red metropolitana

La tecnología óptica se ha utilizado ampliamente en el campo actual de las telecomunicaciones y ahora está bastante madura. Como todos sabemos, las señales ópticas se propagan en forma de portadoras, y la modulación de onda permite la transmisión de señales analógicas o digitales en portadoras a altas frecuencias (normalmente de 186 a 196 Thz), por lo general hasta varios gigahercios (GHz) o gigabits por segundo (Gbps). 

Si desea aumentar aún más la tasa de bits, puede utilizar varias ondas portadoras características, que son portadoras específicas que transmiten en una sola fibra sin interferencia mutua significativa. Cada frecuencia corresponde a una longitud de onda diferente. Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) es una técnica de comunicación que utiliza intervalos de frecuencia bastante pequeños. Este artículo describirá en detalle la tecnología DWDM y los componentes DWDM.

Introducción a la tecnología DWDM

La tecnología DWDM es un tipo de multiplexación por división de frecuencia (FDM), que utiliza diferentes longitudes de onda para transportar señales independientes en una sola fibra. Al utilizar DWDM, se pueden multiplexar hasta 80 canales en un solo hilo de fibra. Las características de la tecnología DWDM incluyen bajo coste, larga distancia, gran ancho de banda y capacidad escalable. Los dispositivos DWDM utilizan filtros ópticos para separar las diferentes longitudes de onda de luz que se transportan por la fibra. Cada longitud de onda se amplifica mediante un amplificador de fibra dopada con erbio (EDFA) y se envía a su destino. Un equipo DWDM tiene dos componentes: un terminal de línea óptica (OLT) en la oficina centralizada y una unidad de red óptica (ONU) o terminal de red óptica (ONT) en las instalaciones del cliente. 

Los módulos ópticos DWDM se utilizan en el sistema DWDM para multiplexar y demultiplexar estas señales de diferentes longitudes de onda. El dispositivo DWDM generalmente incluye un multiplexor/demultiplexor de rejilla de guía de onda en matriz (AWG) y dos conjuntos de dispositivos de acoplamiento óptico de entrada/salida. DWDM Mux/Demux es la abreviatura de multiplexor/demultiplexor de multiplexación por división de longitud de onda densa. Es un tipo de dispositivo WDM especial utilizado en la red WDM para dividir y combinar señales con diferentes longitudes de onda. Un DWDM Mux combina o multiplexa hasta 80 canales en una sola fibra, mientras que un DWDM Demux separa o demultiplexa esos canales de nuevo. Una ventaja de usar DWDM es que su protocolo y tasa de bits son independientes, por lo que las redes basadas en DWDM pueden transmitir datos en IP, ATM, SONET, SDH y Ethernet. Gracias a estas ventajas técnicas, el componente DWDM se ha convertido en una de las tecnologías clave en las redes de comunicaciones de datos de alta velocidad de hoy en día.

Componentes del sistema DWDM

Los sistemas DWDM generalmente se componen de los siguientes 5 componentes clave que contienen transmisor/receptor óptico, multiplexor DWDM/filtro multiplexor, división y multiplexación ópticas (OADM), amplificador óptico y transpondedor (convertidor de longitud de onda).

Transmisores/receptores ópticos

El transmisor en un componente DWDM es un dispositivo esencial en un sistema DWDM, y su función es proporcionar señales de origen y luego multiplexar estas señales. Puede decirse que el diseño del sistema DWDM depende en gran medida de las características del transmisor óptico. En los equipos DWDM, la fuente consta de múltiples transmisores ópticos. Los bits de datos electrónicos entrantes (0 o 1) activan la modulación del flujo óptico, p. ej., destello = 1 cuando no hay luz = 0. En el módulo, los láseres generan pulsos ópticos precisos. Estos pulsos de luz se caracterizan por una longitud de onda precisa. En sistemas basados en portadora óptica, el flujo de información digital se encamina a un dispositivo de capa física cuya salida es una fuente de luz (LED o láser) conectada a un cable de fibra óptica. Los transmisores/receptores pueden convertir la señal digital de entrada de una señal eléctrica a una señal óptica, completando la conversión de electrones a fotones. La señal eléctrica activa la fuente de luz y transmite la señal óptica a la fibra, introduciendo el código 1 cuando hay luz y el código 0 cuando no hay luz o hay muy poca señal luminosa. De esta manera, la conversión eléctrica a óptica se completa sin cambiar el formato de señal digital de la ciudad terrestre. La luz pulsada se transmite a través de la fibra en forma de reflexión interna total. En el extremo receptor, un fotodiodo detecta la señal luminosa entrante como 1 o 0 y, por lo tanto, la convierte en una señal eléctrica. Un par de fibras ópticas suele conectarse a dos dispositivos diferentes (uno para la fibra de transmisión y otro para la fibra de recepción)

En los sistemas DWDM, la longitud de onda de la luz es exacta, lo que permite transmitir la señal óptica sin distorsión entre canales ni diafonía. Por lo general, se utilizan varios láseres individuales para configurar los diferentes canales en una señal DWDM. La longitud de onda de operación de cada láser es diferente. Los dispositivos DWDM actuales generalmente operan con espaciados de 200, 100 y 50 GHz, y en la industria se están investigando nuevos sistemas que admiten espaciados de 25 GHz y 12,5 GHz. Actualmente, QSFPTEK puede proporcionar equipos DWDM que operan a 100 y 50 GHz, incluidos DWDM SFP SFP+ QSFP28, etc.

Filtros Mux/Demux DWDM

Los filtros ópticos, también llamados filtros Mux, pueden combinar señales de múltiples transmisores que emiten múltiples longitudes de onda (todas en la banda de 1550nm) y que operan en diferentes fibras en una sola fibra. La señal emitida por el multiplexor óptico se denomina señal compuesta. En el terminal receptor, un filtro de extracción óptica (filtro Demux) divide todas las señales de longitud de onda separadas de la señal compuesta en diferentes fibras. Diferentes fibras transmiten las longitudes de onda demultiplexadas hacia tantos receptores de fibra óptica como sea posible. Generalmente, los conjuntos Mux y Demux (transmisión y recepción) se instalan en el mismo chasis. 

Dispositivos Mux/Demux ópticos ambos pueden ser dispositivos pasivos. Las señales componentes se multiplexan y demultiplexan ópticamente en lugar de electrónicamente, por lo que no requieren una fuente de alimentación externa. La siguiente imagen ilustra el funcionamiento DWDM bidireccional. N pulsos de luz óptica de diferentes longitudes de onda transmitidos por N fibras separadas son combinados por un Mux DWDM. Cada una de estas N señales se multiplexa entonces en un par de fibras. La señal compuesta es recibida por el demultiplexor DWDM, que separa cada una de las N señales componentes y pasa cada señal a una sola fibra. Las señales transmitidas y recibidas se indican mediante flechas que representan dispositivos cliente. Requiere el uso de un par de fibras; una para transmitir y la otra para recibir.

Multiplexores ópticos de inserción/extracción

Los multiplexores ópticos de inserción/extracción realizan una función especial diferente de los filtros Mux/Demux y son responsables de la función "Add/Drop". La imagen siguiente muestra un OADM DWDM de un solo canal en funcionamiento. Este OADM solo es responsable de añadir o extraer señales luminosas de una longitud de onda específica. Una señal compuesta se divide en dos partes, extracción y paso, de izquierda a derecha, y el OADM solo extrae el flujo de señal de luz roja. Los flujos de señal extraídos se entregan al receptor del equipo cliente. El resto de la señal óptica que pasa a través del OADM se multiplexa con el flujo de señal recién añadido. el OADM añade un nuevo flujo de señal óptica roja que opera en la misma longitud de onda que la señal extraída. Al combinar el nuevo flujo de señal óptica con la señal pasada, se forma una nueva señal compuesta. 

Amplificadores ópticos

Amplificadores ópticos funcionan utilizando energía adicional para estimular los fotones de la señal con el fin de aumentar la amplitud, o incrementando la ganancia de la señal óptica en la fibra para reforzar la señal óptica. Los amplificadores ópticos son dispositivos integrados en fibra. Pueden amplificar señales ópticas en un rango muy amplio de longitudes de onda, una característica que ha llevado a su uso generalizado en equipos DWDM. El tipo más común de amplificador óptico integrado en fibra es el amplificador de fibra dopada con erbio (EDFA). Para ampliar la distancia de transmisión de los equipos DWDM, hay disponibles muchos tipos diferentes de amplificadores ópticos, incluidos DWDM EDFA, CATV EDFA, SDH EDFA, EYDFA y amplificador Raman. La siguiente figura muestra un DWDM EDFA en funcionamiento.

Transpondedores (convertidores de longitudes de onda)/OEO

Transpondedores ópticos pueden convertir señales ópticas de una longitud de onda entrante a una longitud de onda saliente diferente, una característica que los hace adecuados para componentes DWDM. Un transpondedor es un convertidor de longitud de onda óptico-eléctrico-óptico (O-E-O). El transpondedor realiza una operación O-E-O, convirtiendo las longitudes de onda de la luz, de ahí el nombre OEO. En los dispositivos DWDM, el transpondedor convierte la señal óptica del cliente en una señal eléctrica y luego regenera, remodela o realiza funciones de regeneración, remodelación y resincronización. La imagen siguiente muestra un transpondedor bidireccional.

Conclusión

Este artículo describe en detalle la tecnología DWDM y los componentes DWDM. El dispositivo DWDM se utiliza ampliamente en la transmisión de voz, correo electrónico, video, datos multimedia, etc. El uso de la tecnología DWDM puede aportar un mayor ancho de banda. También menciona los componentes del sistema DWDM, incluidos transmisores/receptores ópticos, filtros Mux/DeMux DWDM, multiplexores ópticos de inserción/extracción (OADM), amplificadores ópticos y transpondedores. Si desea obtener más información sobre los sistemas DWDM, puede contactar con QSFPTEK a través de [email protected]. QSFPTEK puede proporcionarle una amplia gama de equipos ópticos, incluidos DWDM Mux/Demux, transpondedores 10G/100G y muchos otros dispositivos DWDM.