| Artículos | 01 FEB 2002

Redes DWDM metropolitanas

Explosión de la capacidad de las redes MAN
Ramón J. Millán.
Durante los últimos años, DWDM ha sido una de las soluciones tecnológicas que más atención ha suscitado dentro del campo de las comunicaciones ópticas. La madurez de esta tecnología y la explosión de la demanda de ancho de banda en las redes de acceso y metropolitanas han propiciado su adaptación desde entornos de largas distancias a entornos metropolitanos, presentándose como una de las alternativas más atractivas en cuanto a prestaciones-coste.

En la actualidad y pese a la actual crisis económica mundial, estamos asistiendo a una auténtica revolución de las telecomunicaciones avanzadas, derivada principalmente de la liberalización del sector y el crecimiento de los usuarios de Internet y de la telefonía móvil. De hecho, durante los últimos años se han registrado tasas de crecimiento del número de usuarios y de tráfico superiores al 100% y al 50%, respectivamente. Según datos de RHK (www.rhk.com), el ancho de banda que soportarán las redes de telecomunicaciones se incrementará alrededor de un 300% de ocho a diez años.
Esta situación ha propiciado la instalación de redes de gran capacidad y bajo coste basadas en la fibra óptica como medio de transmisión. La única tecnología hoy capaz de explotar todo el ancho de banda ofrecido por la fibra óptica es DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), que permite además una evolución flexible y económica de las redes actuales que dé respuesta a la demanda de mayor ancho de banda por parte de los nuevos servicios multimedia. Pero como DWDM requiere componentes ópticos muy complejos y caros, desde su aparición se ha utilizado principalmente en enlaces punto a punto de larga distancia. No obstante, la enorme demanda de ancho de banda y su madurez tecnológica ha permitido su introducción en las redes metropolitanas.
Mientras en los entornos de larga distancia, DWDM es prácticamente la única solución viable, en el sector metropolitano aparecen diferentes alternativas y su elección depende del modelo de negocios del proveedor de servicios en cuestión. La aplicación de DWDM a este entorno de cortas distancias se ha posibilitado por la búsqueda de un balance entre precio y rendimiento de los componentes ópticos, bastante más sencillos y baratos que los utilizados para entornos de largas distancias donde el principal reto actual reside en conseguir un mayor número de longitudes de onda sobre mayores distancias, forzando a los fabricantes a suministrar componentes aún más caros y de mayor rendimiento.
La principal ventaja de esta tecnología es el alto ancho de banda que ofrece. Los sistemas DWDM comercialmente disponibles para largas distancias soportan en la actualidad hasta 800 Gbps (80 longitudes de onda a 10 Gbps), superando el cuello de botella alcanzando en SDH/SONET en 10 Gbps correspondientes a un STM-64/OC-192. También cabe destacar su transparencia, pues en cada una de las longitudes de onda se pueden ubicar diferentes tasas de bit y protocolos de las capas superiores, e incluso señales previamente multiplexadas por división en el tiempo o TDM (Time Division Multiplexing). Los sistemas instalados actualmente transportan, entre otras opciones, PDH (140/565 Mbps), SDH/SONET (155/622/2.500/10.000 Mbps), Fast Ethernet (100 Mbps), Gigabit Ethernet (1.250 Mbps), Fibre Channel (100 Mbps), etc. Por otro lado, aunque los sistemas DWDM son relativamente caros debido a la necesidad de componentes ópticos muy avanzados, la reducción en equipamiento y fibras supone una reducción de costes relativamente grande en sus inversiones y en su mantenimiento.

Aplicación en las redes metropolitanas
Las redes DWDM de larga distancia suelen basarse en enlaces punto a punto, y, por lo general, no suelen utilizar ningún tipo de protección. Se pueden distinguir cuatro tipos de sistemas: amplificador óptico de línea u OLA (Optical Line Amplifier), terminal multiplexor y demultiplexor óptico u OTM (Optical Terminal Multiplexer), terminal de inserción y extracción óptico u OADM (Optical Add and Drop Multiplexers) y cross-connect óptico u OXCs (Optical Cross Connects).
La misión de un OLA es amplificar la señal multiplexada en longitud de onda, es decir, sin ningún tipo de conversión electroóptica. El OTM se encarga de multiplexar (en transmisión) y demultiplexar (en recepción) los canales ópticos. La misión de un OADM es extraer información de un determinado canal óptico e insertar nueva información reutilizando o no dicho canal, sin alterar el resto de canales multiplexados en longitud de onda y sin ningún tipo de conversión electroóptica. Finalmente, el OXC es un conmutador de canales entre fibras de entrada y fibras de salida; es, por lo tanto, el elemento que proporciona mayor flexibilidad en la red y por limitaciones actuales en la tecnología óptica la mayoría de los dispositivos comercialmente disponibles realizan conversión electroóptica limitando su transparencia.
Las redes DWDM metropolitanas, a diferencia de las de larga distancia, se basan en arquitecturas en anillo dadas sus necesidades de flexibilidad. La arquitectura en anillo posibilita, además, ofrecer a un precio muy económico protección de canal y de línea. Debido también a sus cortas distancias, los únicos sistemas que se utilizan son los OADM y OXC, aunque con diferencias significativas en su diseño respecto a sus equivalentes en el entorno de largas distancias. La diferencia fundamental entre los sistemas DWDM metropolitanos y los de larga distancia es que en los primeros no son necesarios amplificares ópticos, con lo cual se consigue un importante ahorro económico.
Por otro lado, las longitudes de onda utilizadas en los sistemas DWDM de larga distancia tienen que estar dentro del ancho de banda de los EDFA, que va de 1.530 a 1.625 nm; es decir, abarcan la tercera ventana de comunicaciones ópticas. Las longitudes de onda utilizadas en los sistemas DWDM metropolitanos, en cambio, pueden extenderse en toda la banda de 1.280 nm a 1.625 nm; es decir, abarcan la segunda y tercera ventana de comunicaciones ópticas. Según esto, puesto que el ancho de banda en el cual se pueden disponer las longitudes de onda es sensiblemente mayor en el DWDM metropolitano que en el de larga distancia, es posible utilizar filtros ópticos y láseres menos complejos y baratos. Por ejemplo, los sistemas DWDM de larga distancia trabajan habitualmente con desplazamientos de longitudes de onda menores o iguales 0,8 nm (o 100 GHz) y los metropolitanos superiores a 100 GHz, lo cual supone utilizar láseres con técnicas de integración más sencillas y con más tolerancia a la temperatura. Los láseres utilizados en DWDM son los de realimentación distribuida o DFB (Distributed FeedBack), que permiten obtener canales ópticos muy estables y con un ancho espectral muy pequeño, sin espúreos y con unas potencias de salida relativamente altas.
En cuanto a filtros de multiplexación y demultiplexación de canales, los sistemas de larga distancia utilizan AWG (Arrayed Waveguide Grating), rejillas de guiaondas en forma de matriz que permiten acoplar y desacoplar un número relativamente alto de canales ópticos con un espaciamiento en longitud de onda muy pequeño, con bajas pérdidas y con alto aislamiento. Los sistemas metropolitanos, por su parte, se basan en componentes que trabajan con menos canales y más económicos, como los filtros de rejilla de Bragg o los filtros de interf

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