Fibra óptica – CWDM y DWDM

Introducción a la tecnología WDM de multiplexación de longitudes de onda. Diferencias entre CWDM y DWDM. … Read More >Fibra óptica – CWDM y DWDM

En el post de hoy veremos los conceptos básicos de la multiplexación de longitudes de onda y las principales diferencias entre los sistemas CWDM (Coarse WDM y DWDM Dense WDM).

Como vimos en post anteriores, la fibra es un medio de transmisión que permite la propagación de pulsos de luz en diferentes longitudes de onda (ventanas hasta el momento). También vimos que las principales longitudes de onda utilizadas eran 850nm para fibras multimodo y 1310nm/1550nm para fibras monomodo.

Hoy veremos que podemos multiplexar o mezclar diferentes longitudes de onda dentro de la misma fibra para conseguir:

  • aumentar la capacidad de transmisión sumando velocidades
  • transmitir servicios de diferentes clientes con total aislamiento y privacidad entre ellos
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Multiplexación porlongitud de ondaWawelength Division Multiplexing (WDM)

Topologías WDM

Las redes WDM permiten diferentes topologías en función de la distribución de los nodos y de los servicios a entregar en ellos. Así tenemos:

  • punto a punto: todas las longitudes de onda se insertan en un extremo y se extraen en el otro
  • star: todas las longitudes de onda se insertan en un extremo pero se dividen en diferentes fibras entregándose parcialmente en cada uno de los extremos remotos
  • add-drop: en este caso todas las longitudes se extraen en un extremo pero se van extrayendo parcialmente en los nodos intermedios dando continuidad al resto de ellas
  • ring: similar al add-drop pero cerrando un anillo y permitiendo así la redundancia de caminos en caso de corte de la fibra entre dos nodos (similar a SDH o ERPS para redes Ethernet)

CWDM vs DWDM

Existen dos tecnologías WDM: CWDM (Coarse WDM) y DWDM (Dense WDM)

CWDM es una tecnología pasiva (no requiere alimentación en los equipos terminales) pero presenta dos grandes inconvenientes: no permite usar amplificadores y por tanto se limita a distancias, en el mejor de los casos, de 80Km y permite un número máximo de canales a multiplexar de 18 lo que también limita el caudal agregado.

Por su parte DWDM es una tecnología que sí permite largas distancias gracias al uso de amplificadores y con una separación entre longitudes de onda (llamados canales) que es variable según la banda pero permitiendo hasta un máximo de 160 canales. También permite velocidades superiores a 10Gbps por canal.

CWDM vs DWDM table - Fibra óptica - CWDM y DWDM
Diferencias entre CWDM y DWDM
CWDM vs DWDM.png - Fibra óptica - CWDM y DWDM
Espectro utilizado en CWDM y DWDM

La ITU define tanto para CWDM como para DWDM las longitudes de onda establecidas para facilitar la interoperabilidad entre diferentes sistemas y fabricantes.

La norma G694.1 (DWDM grid) usa espaciado en frecuencias para obtender la ubicación de las longitudes de onda mientras que la normas G694.2 (CDWM grid) usa un espaciado de longitud de onda de 20 nm para la ubicación de sus canales.

Longitudes de onda CWDM

En la siguiente table mostramos las longitudes de onda de los sistemas CWDM. Como vimos antes, según la ITU G694.2 existen 18 longitudes pero normalmente se usan las 8 últimas sobre fibras de tipo G.652 que están en la banda entre 1470-1610nm donde la atenuación es menor.

El número del canal se obtiene de los dígitos intermedios de la longitud de onda (por ejemplo, el canal 47 es la longitud de ondad 1470nm)

CWDM grid - Fibra óptica - CWDM y DWDM
Longitudes de onda CWDM

Longitudes de onda DWDM

En este caso existen varias bandas de frecuencias/longitudes de onda.

  • L-band: frecuencias entre 186.000 – 190.900 GHz; longitude de onda entre 1611.79 – 1570.42 nm
  • C-band (la más usada): frecuencias entre 191.000 – 195.900 GHz; longitudes de onda entre 1569.59 – 1530.33 nm
  • S-band: frecuencias entre 196.000 – 198.900 GHz; longitudes de onda entre 1529.55 – 1507.25 nm
  • Channel density evolution
    • 200 GHz spacing ~ 1.6 nm
    • 100 Ghz  spacing ~ 0.8 nm
    • 50 Ghz  spacing ~ 0.4 nm
    • 25 Ghz  spacing ~ 0.2 nm
DWDM grid - Fibra óptica - CWDM y DWDM
Longitudes de onda en la banda C de DWDM

En este caso la numeración del canal se obtiene a partir de los dos dígitos intermedios de la frecuencia. En la misma tabla podemos ver como incluso pueden coexistir ambas tecnologías CWDM y DWDM multiplexando, por ejemplo, 16 canales DWDM en el canal 55 de CWDM. De esta forma podemos aumentar la capacidad de la fibra sin afectar al resto de servicios provistos a través de canales CWDM.

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Ampliación de un sistema CWDM a través de DWDM

Mux/Demux WDM

Un multiplexor WDM es un dispositivo que agrega diferentes longitudes de onda para que finalmente se transmitan todas sobre la misma fibra. Análogamente, un demultiplexor WDM segrega esas diferentes longitudes de onda para entregarlas a cada servicio. Como vemos en la definición se trata de elementos unidireccionales y por tanto para un servicio bidireccional tendremos un mux y un demux en cada extremo.

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Mux/Demux WDM

Los multiplexores y demultiplexores usan un orden inverso para ir agregando o desagregando las diferentes longitudes de onda. Este mecanismo permite igualar la atenuación global del sistema para todas las longitudes de onda teniendo en cuenta que cada paso de multiplexación o demultiplexación lleva implícita una atenuación

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Compensación de la atenuación en Mux/Demux WDM

De esta forma si consideramos una atenuación de salida de mux/demux de 1,2dB y unas pérdidas de inserción de cada lambda de 0,1dB que se añaden a los 0,3dB de cada multiplexación internas tenemos una atenuación total de 3,8dB para cada lamba entre multiplexación y demultiplexación:

λ1 = 2,5 (mux = 0,1+0,3+0,1+0,3+0,1+0,3) + 1,3 (demux) = 3,8 dB

λ2 = 2,1 (mux) + 1,7 (demux) = 3,8 dB

λ3 = 1,7 (mux) + 2,1 (demux) = 3,8 dB

λ4 = 1,3 (mux) + 2,5 (demux) = 3,8 dB

OADM – Optical Add Drop Multiplexer

Es un dispositivo bidireccional que permite agregar (add) y segregar (drop) algunas longitudes de onda dejando en paso el resto. Se usa en topologías lineales y de anillo y también puede usarse como un mux/demux combinado ya que incluye ambas etapas dentro del propio dispositivo.

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OADM – Opticcal Add Drop Multiplexer

Como en el caso de los mux/demux las atenuaciones para las diferentes longitudes de onda también quedan compensadas.

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Compensación de atenuaciones en un OADM

Mux/Demux sobreuna única fibra

Se trata de un caso particular de equipo que permite la multiplexación y demultiplexación de las diferentes longitudes de onda sobre una única fibra. Para ello, como se muestra en la siguiente figura, se usan dos longitudes de onda para cada servicio. Una se usa en un sentido (Ch.1) y la otra en el sentido opuesto (Ch.8). Estos sistemas, aunque ventajosos pues únicamente ocupan un pelo de fibra, tienen varios inconvenientes: en primer lugar usamos dos canales por servicio por lo que para un mismo mux/demux limitamos a la mitad el número de servicios a transmitir y en segundo lugar no permiten amplificadores ya que el mismo pelo de fibra lleva pulsos de luz en ambos sentidos. Esto último limita la distancia a cubrir a la máxima de las fuentes de luz.

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Raisecom dispone del iTN8601-OTM4 que es un equipo mux/demux capaz de combinar hasta 4 servicios hasta 10G sobre un único pelo de fibra. Puedes ampliar la información en nuestra página de soluciones WDM.

iTN8601 OTM4 - Fibra óptica - CWDM y DWDM
iTN8601-OTM4

Finalmente queremos recordarte que puedes acceder a los anteriores posts de esta serie sobre tecnología de transmisión sobre fibra óptica:

Fibra óptica – Tipos de fuente de luz, dispersión, las ‘3R’ y optical budget

Fibra óptica – Conceptos Básicos

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