Multiplexado por división de longitud de onda

Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas

Facultad de Ingeniería Eléctrica

Departamento de Telecomunicaciones

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Diplomado de Redes de Comunicaciones

COMUNICACIONES ÓPTICAS

Multiplexado por división de longitud de onda

Autores:

Yaime Fernández Jiménez

Raikel Bordón López

Yanely Diaz Guevara

David J. Acuña Marrero

José Ariel Casanova Rodríguez

Reynold Lezcano Sánchez

Profesor: Dr. Miguel Mendoza Reyes

Santa Clara

2015

"Año del 57 de la Revolución"

INTRODUCCIÓN

En los últimos años, el incremento de la capacidad de transmisión de los sistemas de comunicaciones se ha convertido en uno de los objetivos fundamentales para los operadores de telecomunicaciones debido a la creciente demanda de ancho de banda en los servicios de telecomunicaciones. Es posible incrementar la capacidad de transmisión de un sistema de comunicaciones con la adición de múltiples enlaces individuales. Sin embargo, cuando la capacidad de transmisión de estos enlaces individuales es mayor que los requerimientos de los dispositivos conectados a él, los recursos del sistema se utilizan de forma ineficiente. Se puede lograr una utilización más eficiente de la capacidad de un canal de comunicaciones si esta capacidad se comparte entre varios enlaces individuales cuyos requerimientos sean menores que el ancho de banda total del canal.

La técnica que permite la transmisión simultánea de múltiples señales a través de un único enlace de datos se denomina multiplexación. En el extremo transmisor, los dispositivos envían sus flujos de datos a un multiplexor, que los combina en un único flujo. En el extremo receptor, el flujo se introduce en un demultiplexor, que separa el flujo en sus transmisiones componentes y los dirige a sus correspondientes dispositivos receptores. Las señales pueden multiplexarse usando tres técnicas básicas:

• Multiplexación por división de tiempo (TDM).
• Multiplexación por división de frecuencia (FDM).
• Multiplexación por división de longitud de onda (WDM).

La multiplexación por división de longitud de onda (WDM, Wavelength Division Multiplexing) es una tecnología que multiplexa varias señales sobre una única fibra óptica mediante portadoras ópticas de diferente longitud de onda, usando luz procedente de un láser o un LED. Actualmente y gracias a la aparición de amplificadores de fibra óptica y láseres de múltiples longitudes de onda, es uno de los temas que más atención suscita dentro del campo de las comunicaciones ópticas, pues estos dispositivos permiten incrementar enormemente la capacidad de los sistemas de transmisión actuales sin requerir de desarrollos tecnológicos significativos y sin alterar las arquitecturas de red existentes. Es decir, permiten una evolución flexible y económica de las presentes redes, respondiendo a la demanda de mayor ancho de banda por parte de los nuevos servicios de telecomunicaciones que a tan vertiginoso ritmo están apareciendo.

El objetivo general del presente trabajo es describir la tecnología de multiplexación por división de longitud de onda. Para dar cumplimiento al objetivo general se establecen como objetivos específicos:

1. Analizar los principios básicos en los que se sustenta la tecnología WDM.
2. Caracterizar las principales variantes de WDM (CWDM, DWDM UDWDM).
3. Describir las características del equipamiento óptico utilizado en WDM.
4. Describir las aplicaciones más importantes de la tecnología WDM.

DESARROLLO

1. Fundamentos de la tecnología WDM

En teoría, la fibra óptica tiene un ancho de banda extremadamente alto. En un enlace punto a punto de fibra óptica existe una fuente de luz localizada en el extremo transmisor y un foto-detector en el extremo receptor. Las señales originadas por diferentes fuentes ópticas utilizan fibras diferentes y únicas como medio de transmisión. Puesto que toda fuente óptica tiene un ancho de línea limitado (es decir, el rango de longitudes de onda que puede emitir es pequeño), el ancho de banda de la fibra es desperdiciado ya que únicamente se hace uso de una pequeña porción de éste en la fibra. La multiplexación por división de longitudes de onda y los amplificadores de fibra son dos desarrollos recientes que permiten superar estas limitaciones.

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Figura 1. Multiplexación por división de longitud de onda.

La tecnología WDM es la transmisión de múltiples señales láser a diferentes longitudes de onda en la misma dirección, al mismo tiempo, y sobre el mismo hilo de fibra. Esta tecnología tiene su origen en la posibilidad de acoplar las salidas de diferentes fuentes emisoras de luz, cada una a una longitud de onda diferente, sobre una misma fibra óptica. Después de la transmisión a través de la fibra, las señales a cada longitud de onda diferente, pueden ser separadas entre sí hacia diferentes detectores en su extremo final. Este concepto queda reflejado en la Figura 1, donde se trabaja en el rango visible de la luz y los dispositivos acopladores son componentes ópticos de volumen, en concreto dos prismas. Usando esta técnica, se puede hacer un multiplexor que combine distintos haces de luz de entrada, cada uno de los cuales contiene una banda estrecha de frecuencia, en un único haz de salida con una banda de frecuencia mas ancha.

El dispositivo que une las señales se conoce como multiplexor mientras que el que las separa es un demultiplexor. El multiplexor, ha de inyectar la salida de las distintas fuentes en la misma fibra, con unas pérdidas mínimas. Por supuesto, el multiplexor podría ser sustituido por un mero acoplador óptico, pero las pérdidas por división se verían sensiblemente incrementadas. Es evidente que, cuando el sentido de propagación es el inverso, el multiplexor se convierte en el demultiplexor y viceversa, aunque la eficiencia en el acoplamiento no queda necesariamente preservada en esta operación. Con el tipo adecuado de fibra puede disponerse un dispositivo que realice ambas funciones a la vez, actuando como un multiplexor óptico de inserción-extracción.

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