Raíces de CWDM y sus aplicaciones

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CWDM son las siglas en inglés de Multiplexación por División de Longitud de Onda Gruesa, también conocido como Multiplexación por División de Longitud de Onda Ampliada o Esparcida. Es una tecnología multi-protocolo de transporte que demuestra su crecimiento significativo en el mercado debido a sus cualidades de bajo costo y simplicidad de diseño. Es un método de combinar múltiples señales en un rayo láser de varias longitudes de onda para transmitir a lo largo de cables de fibra óptica.
El artículo que ponemos a su disposición aborda la tecnología CWDM, sus tendencias y aplicaciones. Además se realiza una necesaria comparación con los sistemas DWDM para reflejar la evolución de la tecnología WDM.

Desarrollo 

Raíces de CWDM y sus aplicaciones

Las tecnologías CWDM han estado en uso desde los primeros años de la década de 1980. Los despliegues iniciales implicaron longitudes de onda múltiples con espaciamientos de 25nm en la ventana de 850nm sobre fibra multimodo en redes de área local. Sin embargo, en aquellos tiempos fueron simplemente referidos como tecnologías WDM. Los usos incluyeron: distribución de múltiples canales de video, aplicaciones bidireccionales, latencia sensitiva, telemetría y datos de control transmitidos sobre un solo hilo de fibra.

El término CWDM en sí mismo no se empleó en la industria hasta 1996 aproximadamente. En sus primeros tiempos, CWDM no tenía estándares específicos y esto trajo confusión respecto a su significado y uso.

A finales de los años 90, CWDM se convirtió en un tema de interés dentro del Grupo de Estudios de Alta Velocidad IEEE 802.3, para solucionar los problemas de la dispersión y de la pérdida para 10 Gigabit Ethernet en redes de área local y algunas aplicaciones 10xGbE de la red de área amplia. Para las aplicaciones 10 GbE sobre LANs, 4 longitudes de onda en las ventanas de 850nm o 1310nm fueron propuestas para extender la vida de la fibra multimodo instalada en ambientes de edificios y de campus.

A lo largo de la última mitad de los 90, existieron también referencias a CWDM en aplicaciones de redes de acceso de operadores como Redes Ópticas Pasivas (PONs). Sin embargo, por los estándares actuales, estos fueron realmente divisores de banda justo para multiplexar tráfico de subida y de bajada en las ventanas de 1310nm y 1550nm.

El área metropolitana tenía los siguientes requerimientos: las distancias eran más cortas; más fibra estaba disponible; además de SONET/SDH, más protocolos tales como Gigabit Ethernet y Fiber Channel necesitaron ser soportados; las cantidades de información eran a menudo más pequeñas; y la capacidad para pagar el ancho de banda era mucho menor. Dadas estas características, CWDM comenzó a emerger como alternativa obvia. Sin embargo, el producto CWDM que había sido desarrollado para aplicaciones LAN de cortas distancias necesitó ser rediseñado para proporcionar una gama de longitudes de onda más adaptables a los requerimientos de distancia de la transmisión en aplicaciones metropolitanas.

Desde el año 2000 los papeles comenzaron a promover a la tecnología CWDM y sus estándares para aplicaciones en el área metropolitana. Posteriormente, la ITU (International Telecommunication Union, Unión Internacional de Telecomunicaciones) aprobó el estándar ITU-T G.694.2. “Rejilla espectral para aplicaciones WDM: Rejilla de longitudes de onda de CWDM.” (Junio 2002- anteproyecto).

Las tecnologías “Metro CWDM” ahora abarcan los filtros ópticos y los láseres sin enfriar con espaciamiento de 20nm. Hay 18 longitudes de onda especificadas actualmente con rango de longitudes de onda nominales desde 1270nm hasta 1610nm incluyéndolos.

La Figura 1 muestra la rejilla de longitudes de onda de CWDM en las bandas O, E, S, C y L; según ITU-T G.694.2.

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Figura 1. Rejilla de longitudes de onda de CWDM Metropolitana según ITU-T G.694.2

  Un poco más sobre aplicaciones CWDM

Existen diversos escenarios donde CWDM constituye una opción atractiva. Por ejemplo, los sistemas de acceso de banda ancha sobre redes HFC (Hyrbrid Fiber Coaxial, Híbrido de Fibra y Coaxial) requieren a menudo la transmisión de tráfico de retorno desde los nodos HFC hacia la cabecera situada a unos 75km de distancia de éstos, siendo CWDM un candidato ideal para esta aplicación.

Por otra parte, los proveedores de servicio deben ser capaces de acomodar un amplio margen de alcances del sistema y también de proporcionar múltiples servicios (voz, vídeo y datos) a los usuarios finales a distintas longitudes de onda usando una variedad de protocolos y tasas de bits: SONET/SDH, ATM, QAM, ESCON, FICON, DV-6000, OC-3 hasta OC-48, Gigabit Ethernet, etc. En este caso, CWDM se ajusta perfectamente a este paradigma, ya que ofrece ancho de banda escalable de una forma económica. Si en un futuro se necesitara aumentar la capacidad por encima de los 16 canales, entonces podrían colocarse varios canales DWDM en sustitución de uno o dos canales CWDM de la banda C. Esta técnica se conoce como DWDM-sobre-CWDM y permite hacer crecer el sistema de una forma flexible con un costo inicial reducido.

Los sistemas de acceso de bucle de abonado FTTC (fiber to the curb, fibra hasta la acera), FTTB (fiber to the building, fibra hasta el edificio) o FTTH (fiber to the home, fibra hasta la casa), caracterizados por alcances de hasta 20km, constituyen otro campo de aplicación donde CWDM puede ser beneficioso.

Tecnología CWDM: sus componentes

Fibra óptica optimizada CWDM:

 La más reciente tecnología de fibra ITU-T G.652.C, que elimina substancialmente el pico de agua en 1383nm y de esa manera, libera la banda E para la extensión adicional de su capacidad. Además, la fibra de dispersión cambiante (fibra DSF o DS), que no se puede utilizar con DWDM en la banda C debido a los problemas de la mezcla de 4 longitudes de onda, ahora puede ser reutilizada con las nuevas tecnologías de CWDM metropolitana.

 Láseres CWDM existentes:

 Láseres CWDM modulados directamente : Los láseres CWDM modulados directamente son optimizados para bajos costos. Su diseño se basa en la probada tecnología DFB (Distributed Feed-Back, Retroalimentación Distribuida), la cual proporciona un desempeño bajo de la dispersión. Consecuentemente, dichos láseres son capaces de transmitir a 2.5Gbit/s sobre distancias de 80 kilómetros en fibra de ITU G.652.

VCSELs (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, Láseres de emisión de superficie de cavidad vertica): Los VCSELs son un tipo de láser diodo semiconductor que cumplen con las siguientes condiciones: pequeño tamaño, eficiencia elevada y capacidad de modulación de alta velocidad. Su diseño provee ventajas de bajo costo de fabricación.

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