| Artículos | 01 DIC 2003

CWDM, al asalto de las redes metropolitanas

Coarse Wavelength Division Multiplexing
Ramón J. Millán.
Los altos costes de DWDM han impedido que se cumplieran las enormes expectativas generadas alrededor de esta tecnología en los entornos metropolitanos. En estos momentos, los sistemas CWDM, mucho más sencillos y baratos, se están convirtiendo en una seria alternativa para satisfacer los crecientes requerimientos de capacidad de las redes de acceso y metropolitanas.

Durante los últimos años del siglo pasado, se gastaron desenfrenadamente miles de millones de euros en el despliegue y ampliación de redes de telecomunicación que nunca verán un retorno del capital invertido. Pero las operadoras ya no están en condiciones de construir infraestructuras sobredimensionadas, pues la crisis económica actual exige que la capacidad de la red crezca en función del flujo de beneficios obtenidos a partir de ella. Es decir, la red debe ser rentable desde el primer momento y el retorno de las inversiones se ha de obtener en un corto espacio de tiempo.
Estos condicionantes son incluso más ciertos en lo que se refiere al equipamiento utilizado en el entorno metropolitano. Si las redes de larga distancia pueden ser rápidamente amortizadas por el gran número de clientes soportados, las metropolitanas requieren sistemas de menor coste y menor capacidad. En estos momentos, el entorno metropolitano actual precisa, por tanto, sistemas de transporte físicamente pequeños, de poco consumo, sencillos de utilizar y de bajo coste con capacidad suficiente para soportar tanto la demanda actual como la futura.

Más ancho de banda a menor coste
La demanda de capacidad de transporte en estos entornos es cada vez mayor, debido a la introducción de servicios y aplicaciones con gran consumo de ancho de banda (Internet de alta velocidad, vídeo bajo demanda, redes de almacenamiento...), soportados por tecnologías de acceso como ADSL, HFC, LMDS, PLC, GbE o GPRS. Esta necesidad de ancho de banda en la red metropolitana suscitó hace unos años un gran interés en los sistemas DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), pues, además, la transparencia inherente a esta tecnología se adapta muy bien al entorno metropolitano, caracterizado por la necesidad de integrar una gran diversidad de clientes, servicios y protocolos. Sin embargo, estos sistemas no cumplieron en ningún momento las previsiones, debido principalmente a su alto coste y al lento retorno de las inversiones realizadas en su adquisición y despliegue.
Este panorama propició la búsqueda de tecnologías adaptadas al entorno metropolitano que consiguiesen ofrecer altos anchos de banda a un coste relativamente bajo. El resultado fue la aparición, hace alrededor de un año, de los primeros sistemas comerciales basados en CWDM (Coarse WDM). Esta alternativa, dada su menor complejidad, se beneficia del menor coste de los componentes ópticos a ella asociados, y, aunque más limitada en cuanto a capacidad y alcance que DWDM, se adapta perfectamente a las necesidades de las redes empresariales y metropolitanas de corta distancia (hasta 80 kilómetros).

Las bases WDM
La multiplexación por división en longitud de onda, multiplexación óptica o WDM (Wavelength Division Multiplexing) se basa en la posibilidad de acoplar la salida de cada fuente emisora de luz a una longitud de onda o frecuencia óptica diferente sobre una misma fibra. Después de la transmisión a través de la fibra, cada una de estas señales o canales ópticos en distintas longitudes de onda, pueden ser separadas entre sí hacia diferentes detectores en su extremo final. El componente encargado de inyectar las distintas fuentes sobre la misma fibra óptica es el multiplexor, y el de separarlas, el demultiplexor; el transpondedor se ocupa de adaptar las longitudes de onda recibidas a una longitud estandarizada, estabilizada y susceptible de ser multiplexada y demultiplexada.
En WDM se distinguen típicamente cuatro familias de sistemas: DWDM de ultra larga distancia, DWDM de larga distancia, DWDM metropolitano y CWDM. Las cuatro familias utilizan componentes ópticos distintos; los más complejos y caros soportan mayores capacidades por canal y agregadas, así como mayores distancias de transmisión (ver tabla).
Las longitudes de onda utilizables por los sistemas CWDM fueron estandarizadas por el ITU-T (International Telecommunication Union – Telecommunication sector) en el año 2002. La norma, denominada ITU-T G.694.2, se basa en una rejilla o separación de longitudes de onda de 20 nm (o 2.500 GHz) en el rango de 1.270 a 1.610 nm, pudiendo así transportar hasta 18 longitudes en una única fibra óptica monomodo.
Los sistemas comerciales CWDM utilizan habitualmente cuatro u ocho longitudes de onda; con cifras superiores, estos sistemas se ven afectados por la alta atenuación originada por el denominado “pico de agua” en el entorno de 1.383 nm o banda E de la fibra óptica monomodo convencional. Para eliminar este efecto, ha aparecido un nuevo tipo de fibras ópticas, conocidas por ZWPF (Zero Water Peak Fiber) o G.652.C.
Como en CWDM se emplea un espaciamiento de longitudes de onda relativamente grande, en comparación con el utilizado en DWDM, es posible usar componentes ópticos más sencillos y, por lo tanto, más baratos. De este modo, los láseres de realimentación distribuida utilizados en CWDM tienen un mayor ancho de banda espectral y no están estabilizados; es decir, que, aunque la longitud de onda central se desplace debido a imperfecciones de fabricación o a cambios en la temperatura a la que está sometido el láser, seguirá estando en banda. Esto permite producir láseres siguiendo procesos de fabricación menos críticos que los utilizados en DWDM. Por ejemplo, no es necesario emplear los sofisticados circuitos de refrigeración que corrigen las potenciales desviaciones de la longitud de onda generadas por los cambios de temperatura a la que está sometido el chip. Así, se consigue reducir sensiblemente el espacio ocupado por el chip y el consumo de potencia, además del coste de fabricación. Lo mismo ocurre con los filtros ópticos utilizados en CWDM basados en la tecnología de película delgada, en los que, de nuevo, se consigue una mayor capacidad de integración y reducción de coste respecto a los tradicionales DWDM.
Por otro lado, CWDM utiliza un espectro más amplio que el empleado por DWDM. Esto, que permite que el número de canales susceptibles de ser utilizados no se vea radicalmente disminuido a pesar de aumentar la separación entre ellos, es posible porque en CWDM no se utilizan amplificadores ópticos de fibra dopada con Erbio, como ocurre en DWDM para distancias superiores a 80 Kilómetros. Los sistemas CWDM utilizan, de ser necesario por las distancias cubiertas, regeneración; es decir, cada uno de los canales sufre una conversión óptico-eléctrico-óptico de forma totalmente independiente al resto. El coste de la optoelectrónica en CWDM es tal, que es más simple y menos caro regenerar que amplificar de forma conjunta todos los canales en el dominio óptico.
CWDM es, además, muy sencillo en cuanto a diseño de red, implementación y operación, lo que permite una fácil adopción e implementación de la tecnología por parte de los operadores de transporte, en contraposición a algunos de los complejos sistemas DWDM metropolitanos utilizados desde hace unos tres años. CWDM es un sistema de transporte con pocos parámetros que necesiten la optimización por parte del usuario, mientras que los s

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