Muchos se preguntaran que es WDM, la verdad a primera impresión no es tan buena para eso una breve introducción de a que nos enfrentamos en esta oportunidad:
¿Que es?
Wavelength Division Multiplexing (WDM) es una tecnología que multiplexa varias señales sobre una sola fibra óptica mediante portadoras ópticas de diferente longitud de onda, usando luz procedente de un laser o un led. En este tipo de sistema, cada señal de entrada es independiente de las otras. De esta manera, cada canal tiene su propio ancho de banda dedicado; llegando todas las señales a destino al mismo tiempo.
Clasificación:
Podemos realizar una clasificación teniendo en cuenta el costo, capacidad y facilidad en la operación:
1. Broad WDM: Llamado simplemente WDM. Utiliza 2 longitudes de onda en las bandas de 1310 y 1550 nm debido a lo cual es muy simple de implementar:
- El transmisor no requiere un rígido control de longitudes de onda.
- Los multiplexadores y demultiplexadores con baja perdida de inserción que se utilizan son muy económicos.
2. Coarse WDM (CWDM): La multiplexación por división aproximada de longitud de onda utiliza longitudes espaciadas 20 nm. La UIT especifica 18 longitudes de onda desde 1271 nm a 1611 nm. Los transmisores, multiplexores y demultiplexores operan en las longitudes de onda respectiva, pero no necesitan ser altamente controlados, lo cual se traduce en equipos de bajo costo comparados con DWDM.
3. Dense WDM (DWDM): En esta clasificación las longitudes de onda están espaciadas muy cercanas una a las otras y utilizan el rango desde 1530 nm a 1565 nm. Según referencia de la UIT[1] el espacio entre longitudes de onda debe ser de 1 nm, sin embargo en la practica se utiliza 0,8 nm lo cual permite 40 longitudes de onda en la banda C. Los transmisores, multiplexores y demultiplexores a diferencia de los casos anteriores tienen un alto control de temperatura. Por otro lado, una gran ventaja de los sistemas DWDM es que la region donde operan es adecuada para la utilizacion de los amplificadores dopados de erbio (EDFAs) los cuales permitan que las ondas amplificadas superen a la perdidas por dispercion y/o las perdidas pasivas.
¿Y los socios?:
En ingeniería no es suficiente saber de la existencia de la tecnología, debemos saber aplicarla. En particular en el mundo de las comunicaciones ópticas se requieren un conjunto de equipos que tal vez muchos de nosotros conocemos: Las fuentes de luz, los receptores ópticos, los amplificadores ópticos, los convertidores de señales ópticas a eléctricas y viceversa.
Por otro lado, para poder utilizar WDM es fundamental el uso de multiplexores y demultiplexores ópticos. Es muy probable que se de nuestro conocimiento cuales son las funciones de estos equipos, sin embargo otra vez viene a nuestras mente las preguntas ¿Y COMO FUNCIONA?¿QUE PRINCIPIOS UTILIZA?. En consecuencia, hoy responderemos a la segunda interrogante en particular para la tecnología CWDM:
1. Fiber Bragg Gratings (FBG): La fibra de rejilla de Bragg es una estructura periódica con segmentos de bajos y altos índices de refracción, los cuales reflejan la luz de una determinada longitud de onda y deja pasar las otras.
Fabricación: Se utiliza hidrógeno presurizado para variar los índices de refracción de la fibra. Luego se tiene 2 métodos para obtener las demás: (i) a través de un montaje holográfico o (ii) a través de la máscara de fase:
2. Arrayed Waveguides(AWG): El arreglo de guias de onda es otra solución cuya aplicación actual se dirige a la tecnología DWDM. Una guía de onda es una zona con alto índice de refracción que está incrustado en un entorno con menor índice de refracción. Los AWG se forman de las matrices de guías de onda individuales que cumplan con cierta longitud bien definidos y los requisitos de distancia. El material de las compañías suelen ser planas de silicio como el usado por la industria de semiconductores.
3. Thin-Film Filters(TFF): Los filtros de película delgada son estructuras elaboradas con materiales de distinto índice de refracción ordenados en capas de manera alternada. Para modificar los indices de refraccion se utiliza Pentaoxido de Ditalio (Ta2O5) y Oxido de Silicio (SiO2). En comparación con los arreglos de guías de onda y los FBG, los TFF dominan el mercado hoy en día principalmente por tres razones:
- Proporcionan la confiabilidad de un producto pasivo. La funcionalidad MUX / DEMUX requiere de muy pocos subelementos. Además, un buen diseño y procesos estables de fabricación eliminan la necesidad de una fuente de alimentación y gestión de alarmas sofisticados.
- Proporcionan escalabilidad para dar cabida a todo tipo de planes de canales. Es decir, sistemas WDM de 2 canales (1310 y 1550 nm) se pueden convertir en sistemas completos de 192 canales gracias a divisores de banda y filtros de banda estrecha.
- Ofrecen un precio muy atractivo por canal. FBGs demandan un precio más alto ya que necesitan un dispositivo de circulación para abandonar o agregar las longitudes de onda. Los AWG tienen un alto costo para volumen pequeños debido a que se tiene que amortizar una fábrica de obleas. Cabe resaltar que para 16 canales a más los AWG si tiene superioridad sobre los TFF, por eso se utliza principalmente en CWDM.
¿Y cómo los encontramos en el mercado?
Hay varios detalles que debemos tener en cuenta, por ejemplo si vamos a realizar un sistema en el cual usemos WDM, es muy probable que el sistema no sea simplemente un sistema punto a punto, por lo general en una implementación vamos a ver que existen sistemas que tienen topologías de anillo y malla. En consecuencia, es muy probable que utilizemos:
- Transceiver: Es un dispositivo que tiene el transmisor que puede ser un led y un receptor que puede ser un APD.
- Transpondedor: Dentro de un sistema DWDM, un transpondedor convierte la señal óptica del equipo terminal en señal eléctrica y desempeña la función 3R (Re-time, re-transmit, re-shape)
- Optical Add/Drop Multiplexer(OADM): Como el nombre lo indica, se dedica a acceder, descartar y atravezar los canales de longitud de onda en una red optica WDM. En pocas palabras puede tomar algunas longitudes de onda del canal de transporte como agregar algun nuevo canal. Para su funcionamiento utiliza FBGs y circuladores.
- Optical CrossConect(OXC): Con principios bastantes parecidos al OADM tiene la funcion de reorganizar o switchear las longitudes de onda de la fibra a fibra dentro de una red WDM.
En el mundo óptico hay muchas cosas interesantes y cuando uno va descubriendo cada una de sus partes se sorprende aun mas debido a que hay muchas cosas nuevas. Pero para tener una idea de que es lo que pasa a un nivel muy pequeño, me despido dejandoles este fabuloso video:
Fuentes:
[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Wavelength-division_multiplexing
[2] Recomendacion ITU-T G.694.2
[3] Recomendacion ITU-T G.694.1
[4] Coarse Wavelength Division MultiplexingTechnologies and Applications by Hans-Jörg Thiele and Marcus Nebeling, 2007
[5] IP over WDM by Kevin H. Liu. QOptics Inc, Oregon, USA
