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- 24. FIBER TO THE HOME •BIBLIOGRAFÍA •FTTH-Handbook; Fibre to the Home, Council Europe, 2010. •Computer Networking and the Internet, 5th Edition, Fred Halsall, Addison Wesley, 2005. •Fiber-Optic Communication Systems - Second Edition, Written by Govind P. Agrawal. •Photonic Networks - Advances in Optical Communications, Giancarlo Prati (Ed.) •Optical Fiber Communication Systems, Leonid Kazovsky, Sergio Benedetto & Alan Wilner. •Tesis doctoral Andreu Veà i Baró, La Salle, 2002. •Las telecomunicaciones en la España contemporánea, 1855-2000; Luis Enrique Otero Carvajal, Universidad Complutense de Madrid. •Sistemas de Telecomunicación .Tema 1: Historia de las Telecomunicaciones; Apuntes universidad de Valencia. •Modelado y simulación de transmisión de datos en un ADSL transceiver utilizando LabVIEW ; Alejandro David Alcudia León; Tesis doctoral (2005). •Comunicaciones ópticas: El canal óptico: la fibra óptica; Edison Coimbra G., 2010. •http://www.fabila.com/noticia.asp?id=677 •http://www.directindustry.com/prod/westermo/point-to-point-fiber-optic-modems- for-profibus-networks-7111-576465.html •http://www.directindustry.com/prod/westermo/point-to-point-fiber-optic-modems- for-profibus-networks-7111-576465.html •http://www.pulsewan.com/data101/wdm_basics.html
- 25. Gracias por la atención ¿Preguntas? Fiber To The Home Pilar Rodríguez Franco - Sistemas Telemáticos
Notas del editor
- El origen de las comunicaciones via internet se remonta al 1964, cuando Lawrence Roberts, Robert Kahn y Donald Davies investigan de forma independiente el proceso de creación de redes de paquetes para pocos años después, en el congreso de Tennesse de 1967, ponerlos en común y perfilar el inicio del ARPANET, el primer conmutador de paquetes. Las cuatro reglas de diseño del nuevo protocolo fueron las siguientes: Cada red existente se debía mantener como estaba, no deberían requerirse cambios para conectarse a ARPANET.Las comunicaciones se basarían en el concepto ‘besteffort’: si un paquete no llegase a su destino, debería de ser retransmitido cuanto antes por el origen.Las redes se conectarían mediante cajas negras, más tarde llamadas Gateways y aún más tarde, routers.No habría un control global a nivel de operación de la red. En mayo de 1974 se publica un artículo titulado “A protocolforpacketnetworkinterconnection”, describiendo un protocolo llamado TCP (Transport Control Protocol), que proveía los servicios de transporte y renvío de paquetes en una red. El protocolo debía seccionar la información en paquetes, y añadir la dirección IP (internet protocol) en la cabecera y la de destino en el final. El protocolo debería también dedicarse a decidir qué hacer con los paquetes perdidos. Más tarde, se decidió seccionar el protocolo en dos: el IP y el TCP. El protocolo IP solo debía encargarse del correcto direccionamiento de la información. El protocolo TCP sería entonces el encargado de velar por que los paquetes llegasen al destinatario de forma segura y sin errores (control de flujo y recuperación de paquetes perdidos). De esta forma, la aplicación concreta podría decidir si hacer uso del TCP o de un protocolo más simple, el UDP (UserDatagramProtocol) (ej. Una aplicación de voz bidireccional, al no admitir retrasos en la comunicación, no puede funcionar con un protocolo de tipo TCP, sino que asume las pérdidas de datos y continúa sin más con la siguiente trama. Es importante insistir en que ni el primigenio Arpanet ni el más elaborado Internet fueron diseñados para una aplicación en concreto, sino como servicios de propósito generalista y con múltiples vicisitudes.
- Red de conmutación: proporciona el medio para acceder desde nuestra ubicación hasta la del proveedor de internet mediante llamada conmutada (al fin de la comunicación la conexión se corta).Red de datos o acceso: acceso a los servicios de internet.Red de transporte: transporte de señal entre nodos o centrales de las redes de datos.QUÉ ES UNA RED DE ACCESO? La red de acceso permite al usuario acceder al sistema de telecomunicaciones mediante diferentes métodos, catalogados en función del soporte físico empleado.Estos cubren el tramo entre los clientes (routers) y los nodos locales. Inicialmente la comunicación se estableció aprovechando el tendido telefónico, con hilo de cobre. Con la liberalización del mercado y la aparición de la demanda de mayor ancho de banda por parte de algunas aplicaciones, han aparecido alternativas tecnológicas.Los sistemas utilizados para cubrir esta necesidad en términos generales son: Hilo de cobre.Fibra óptica y cable coaxial (la fibra permite un mayor ancho de banda).Acceso inalámbrico. Resulta especialmente destacable que, pese a que la aparición de la tecnología con fibra óptica estuviese a punto antes que el acceso inalámbrico, esta aún no se ha podido llevar a la práctica de forma definitiva. De nuevo, esto se debe a que las grandes compañías telefónicas disfrutan de un tendido telefónico de par trenzado de cobre en todo el territorio. Las compañías telefónicas de la competencia consiguen una mayor rentabilidad alquilando la red a telefónica o evitando utilizar un servicio físico que tendiendo una red de comunicaciones nueva.
- Ejemplos de estas primigenias conectividades son las tecnologías RTC (Red Telefónica Conmutada), RDSI (Red Digital de Servicios Integrados) y GSM (Global Systemfor Mobile comunications). En los tres casos, la comunicación es catalogada de ‘dial-up’. Su principal característica es que esta no es permanente. El circuito permanece cerrado excepto cuando se establece comunicación. De esta forma el canal queda libre para otro cliente el resto del tiempo. Con este sistema, la calidad de la comunicación depende del estado de la operadora en cada momento (fig.2).
- La familia de comunicaciones xDSL (Digital Subscriber Line) aparece para cubrir la necesidad de crear comunicaciones de mayor ancho de banda utilizando la infraestructura heredada de la telefonía. Entre la familia, ADSL (DSL asimétrico) se ha alzado como la más exitosa opción. Esta asimetría fue idónea para el servicio al que inicialmente estaba destinado: distribución de video en bucle de abonado. Mas tarde, con el auge de internet, esta se reaprovecharía para otros fines. El ADSL ha continuado evolucionando y existen nuevas opciones de mayor velocidad de tráfico de datos (fig.3). Fig. 3: Evolución de la tecnología en función de las necesidades. La clave del éxito del ADSL a medio plazo ha sido que han permitido alcanzar velocidades muy superiores a las anteriormente conseguidas sin suponer un cambio de soporte físico que supusiera una inversión millonaria para telefónica. Transmitiendo información en un margen de frecuencias de los 24kHz- 1104kHz aproximadamente, el ADSL supera con creces la usual comunicación telefónica en la región de 300-3400Hz. Otra de las mayores ventajas que presenta el ADSL es su conexión ‘ALWAYS ON’. No existen pues tiempos de marcación y desconexión de la llamada.
- La necesidad de ingeniar un Nuevo método para transportar los datos de la red aparece cuando las aplicaciones empiezan a requerir mayores anchos de banda que los ofrecidos por la ‘solución temporal’ proporcionada por el ADSL. TDT, fullHD video,… infinidad de protocolos que codifican gran cantidad de información a alta frecuencia deben de disponer de un canal robusto y fiable que permita establecer la comunicación a tiempo real y sin delays. De este modo aparece en los años 80-90 la idea de utilizar la luz, el ente más veloz que existe, como medio de comunicación de banda ancha: el FTTx (FiberToThe x). Esto no significa otra cosa más que ‘fibra hasta’ alguna parte en concreto.El uso de la luz para la codificación de señales no es nuevo, los antiguos griegos usaban espejos para transmitir información, de modo rudimentario, usando luz solar. En 1972, Claude Chappe diseñó un sistema de telegrafía óptica, que mediante el uso de un código y torres y espejos distribuidos a lo largo de los 200 km que separan Lille y París, conseguía transmitir un mensaje en tan sólo 15 minutos. La evolución de la tecnología ha permitido que la luz pueda propagarse de forma confinada por trayectorias pre-diseñadas, mediante el uso de un cable de fibra óptica. Esta no es más que un conducto de vidrio -fibra de vidrio ultra delgada- protegida por un material aislante que sirve para transportar la señal lumínica de un punto a otro.
- La fibra óptica es el medio de transmisión más rápido conocido, y también el elemento con mayor capacidad de transmisión de información. Esta característica puede ser usada para acercar al hogar todas las ventajas de la banda ancha: Video onDemand (vídeo sobre demanda), juegos online, videoconferencia,... Proporciona también muchas otras ventajas, como bajas pérdidas de señal, tamaño y peso reducido, inmunidad frente a emisiones electromagnéticas y de radiofrecuencia y seguridad. Una de las mayores ventajas que presenta respecto a otros medios es que presenta una atenuación independiente de la velocidad de transmisión. La comunicación se puede establecer confinando la luz bien en fibras monomodo o multimodo.FIBRAS MULTIMODOSon fibras que permiten el paso de varios haces de luz (modos) a través del núcleo, que se reflejan con distintos ángulos dentro del núcleo. Su alcance es limitado a construcciones con poca distancia entre ellas. Este tipo de fibras tienen un núcleo (core) con un diámetro bastante grande (50-62.5um). Dentro de las fibras multimodo, existen dos tipos principales, las de índice escalonado y las de índice gradual, que permiten un alcance ligeramente superior.En las fibras de índice escalonado, se propagan varias ondas o modos diferentes a través de la fibra (fig.4,5).Unas ondas se propagan completamente paralelas al revestimiento, por el núcleo de la fibra.Otras se refleja continuamente, atrapadas por el fenómeno TIR.El resto se refracta en el revestimiento.Fig. 4: Esquema de la propagación de luz en una fibra óptica.Las ondas que se reflejan, recorren mucha mayor distancia que las que se propagan por el núcleo sin reflejarse. Esto da lugar al fenómeno de la dispersión, que produce atenuación de la señal transmitida. Este fenómeno es inevitable en la fibra óptica multimodo y es el ocasionante de que la longitud de estas fibras no pueda ser tan grande como la de las fibras monomodo.En las fibras de índice gradual, el índice de refracción del núcleo decrece desde el centro hacia el revestimiento. Esto hace que se reduzca la dispersión, ya que los haces llegan casi al mismo tiempo, pues cerca del revestimiento los rayos se propagan más rápidamente que en el núcleo (fig.5).Fig. 5: Comparación de los dos tipos de fibra multimodo. FIBRAS MONOMODOSon fibras con el núcleo de vidrio muy fino, permitiendo el paso de un único haz de luz (fig.6). Estas fibras tienen la característica de tener un alcance muy superior (hasta 10 Km). Para su correcto funcionamiento se precisan emisores láser más potentes y sofisticados, lo que encarece su uso. Estas fibras se emplean fundamentalmente para conexiones de media, larga y muy larga distancia: desde 550 metros hasta 40 kilómetros.Las fibras monomodo no sufren tanto el fenómeno de la dispersión como las multimodo ya que por la fibra sólo viaja un modo cada vez. También tiene menos atenuación (absorción parcial al ser reflejada en el revestimiento), lo que garantiza una transmisión de la señal más fidedigna.Fig. 6: Esquema de la propagación de la luz en una fibra monomodo. Una de las desventajas de este tipo de fibras es que al ser el núcleo mucho más estrecho que en las fibras multimodo, la conexión entre dos fibras tiene que ser mucho más precisa, encareciendo los conectores y el coste del cable en general.Existen 3 tipos básicos de fibra monomodo: NDSF (Non-Dispersion-ShiftedFiber), DSF (Dispersion-ShiftedFiber) y NZ-DSF (Non-ZeroDispersion-ShiftedFiber). Las diferencias entre los 3 tipos se basan principalmente en su adecuación para el funcionamiento con diferentes láseres que funcionen en distintas longitudes de onda. Existe en concreto una familia de fibras monomodo, las PM (Polarization-maintaining), que son capaces de transmitir sólo una polarización de la luz de entrada, lo cual tiene aplicaciones muy interesantes en la industria.
- Para la transmisión de datos por fibra óptica, se han seleccionado las longitudes de onda de 850 nm, 1310 nm y 1550nm. Esto es debido a que en ellas los datos se transmiten más fácilmente que a otras sobretodo porque presentan una atenuación menor. Se las conoce como ventanas de operación (fig.7). Fig. 7: Atenuación de la luz confinada en una guía de onda en función de la longitud de onda.Para generar estas longitudes de onda se utilizan los diodos LED y los diodos láser, que emiten luz de un solo color (monocromáticos). Con los láser se puede transmitir datos a mayor distancia porque son más directivos, concentran más la potencia de luz (fig.8).
- Se entiende por red de acceso de fibra óptica al conjunto de elementos tecnológicos que conectan los terminales de los usuarios finales hasta los equipos terminales de la red de transporte (la última milla).Dependiendo del punto de terminación de la fibra óptica, el tipo de red recibe un nombre u otro distinto. Para abarcar todas las tipologías posibles se utiliza el denominador común FTTx.Los elementos que determinan esta clasificación son:La longitud de la fibra óptica.Los medios de transmisión: de fibra óptica o de fibra óptica y par trenzado combinados.Los componentes de red: terminales de usuario (ópticos) o equipos concentradores (DSL).Entre las diferentes tipologías encontramos (fig.9):
- Fig. 9: Esquema gráfico del tendido de comunicaciones ópticas en cada una de las tipologías.
- Point-to-point topologies provide dedicated fibres between the POP and the subscriber. Each subscriber is directly connected by a dedicated fibre. Most existing point-to-point FTTH deployments use Ethernet, but this can be mixed with other transmission schemes for business applications (e.g., Fibre Channel, SDH/SONET). This topology can also include PON technologies by placing the passive optical splitters in the access node. Las soluciones punto a punto proponen la llegada de un hilo por cliente desde el último OLT (Optical Line Termination) o switch de Ethernet. Debido a motivos económicos, en general esta solución sólo se implementa en el caso de que la pérdida de información deba ser minimizada de forma extrema y se tiende a utilizar el tendido de cable y a utilizar una comunicación del tipo Ethernet.The ODW-611 is a fibre optic modem designed for point to point fibre optic connec-tions between PROFIBUS-DP networks.The ODW-611 is designed for harsh industrial usage as well as road or railway installations meeting industrial level EMC specifications and having a wide operating temperature range.The maximum distance of the fibre link depends on selected transceiver and fibretype.Fibre distances up to 80 km (50 miles) are possible using singlemodefibre.The ODW-611 is able to automatically detect the data rate of the connected PROFIBUS-DP network and hence needs minimal configuration prior to use.The unit also has a retiming function that eliminates the problem of jitter and hence ensures reliable communications in all situations. Automatic data rate detection and retimingAll PROFIBUSDP data rates up to 12 Mbit/s9-position D-sub PROFIBUS-DP connectionRedundant power supply inputsStatus interface for fault indicationLED fault indication (Red)Design for harsh environments-40°C to +70°C operating temperature
- REDES PTM: Point To MultipointPese a la existencia de la arquitectura activa PTP, la solución más común es la de disponer de una única fibra tendida desde la CO (Central Office), que es compartida por diversos clientes. En general, existen dos arquitecturas de distribución óptica de red que realizan la división del ancho de banda: active opticalnetworks (AONs) y passiveopticalnetworks (PONs).Active opticalnetwork (AON)Las redes ópticas activas dependen de algún tipo de equipamiento alimentado eléctricamente en el ODN (OpticalDistribution Network) para distribuir la señal. Se utilizan switches o routers. La forma de evitar la interferencia entre la señal de bajada y la de subida en las intersecciones es el uso de buffers proporcionados en el equipamiento alimentado. El tipo de AON más extendido es el Active Ethernet (fig.10). Este utiliza switches ópticos de Ethernet para distribuir la señal. Estas redes son idénticas a las utilizadas para conectar ordenadores en negocios e instituciones, solo que su objetivo es el de conectar la CO con hogares y edificios. Cada cabina de switches puede controlar de 500 a 1000 usuarios. Velocidades en torno al 1Gbit/s se están comercializando con esta arquitectura.
- Passive optical network (PON)Las redes ópticas pasivas basan su arquitectura en el uso de splitters ópticos pasivos (que no requieren alimentación), sirviendo típicamente a 32-128 usuarios por fibra. Este tipo de configuración reduce no solo la cantidad de fibra necesaria en comparación con las arquitecturas P2P, sino también el equipamiento que la red necesita respecto a las AON. La comunicación Downstream proveniente de la CO se transmite a cada cliente compartiendo fibra. Para evitar problemas en la demultiplexación se utilizan mecanismos de encriptación de la información. Las señales en Upstream son combinadas utilizando protocolos de múltiple acceso, usualmente el TDMA (Time DivisionMultiple Access). La terminación óptica de línea (OLT) coordina las ONUs (Optical Network Units) para proveer una asignación de slots de tiempo para la comunicación upstream (fig.11).
- TIME DIVISION MULTIPLEXINGLamultiplexación se hace en tiempoaprovechandoque se dispone de un canal másrápido al llenar slots de tiemposucesivos con información de los diversoscanales.Eastemétodoesútilhastavelocidades de 100-Gbps. La contra de estemétodoesque no utilizatodo el ancho de bandaqueofrece la fibraóptica, debido a queestálimitado a la velocidad de los elementos de multiplexión y demultiplexión. .
- Como herencia de los métodos empleados en la transmisión de datos por radio, surge la idea de modular la señal óptica variando la intensidad eléctrica que se aplica al dispositivo generador de la luz. Esto permite enviar una sola señal. En los casos en que se deban transmitir diferentes señales en el mismo canal, la técnica más simple es la de modulación de subportadoras. La señal es superpuesta en subportadoras auxiliares y luego combinadas utilizando la señal eléctrica resultante para modular la portadora óptica (SCM: Sub CarrierMultiplexing). Con este método, la señal es superpuesta en subportadoras auxiliares y luego combinadas utilizando la señal eléctrica resultante para modular la portadora óptica (SCM: Sub CarrierMultiplexing). Igual que en el caso de TDM, SCM está limitada en la frecuencia máxima de las subportadoras y en los data-rates por el ancho de banda disponible de los componentes ópticos y electrónicos. No es un método por sí solo capaz de aprovechar todo el ancho de banda que la fibra permite, aunque es un método suficiente para aplicaciones de baja velocidad y coste.Another method conceptually related to WDM is subcarrier multiplexing (SCM). Instead of directly modulating a ~terahertz optical carrier wave with ~100s Mbps baseband data, the baseband data are impressed on a ~gigahertz subcarrier wave that is subsequently impressed on the THz optical carrier. Figure 3 illustrates the situation in which each channel is located at a different subcarrier frequency, thereby occupying a different portion of the spectrum surrounding the optical carrier. SCM is similar to commercial radio, in which many stations are placed at different RF (Radio Frequency) such that a radio receiver can tune its filter to the appropriate subcarrier RF. The multiplexing and demultiplexing of the SCM channels is accomplished electronically, not optically. The obvious advantage of cost-conscious users is that several channels can share the same expensive optical components; electrical components are typically less expensive than optical ones. Just as with TDM, SCM is limited in maximum subcarrier frequencies and data rates by the available bandwidth of the electrical and optical components. Therefore, SCM must be used in conjunction with WDM if we want to utilize any significant fraction of the fiber bandwidth, but it can be used effectively for lower-speed, lower-cost multiuser systems.
- Wavelength Division MultiplexingHasta finales de los años 80, lasprimigeniascomunicacionesópticas se basaban en la transmisión de un único canal óptico . Debido a la atenuaciónqueintroducía el canal, la señaldebía ser periodicamenteregenerada. Estoincluíadetección, procesadoelectrónico y retransmisiónóptica. Claro está, esteprocesoproducía un cuello de botella en lascomunicacionesópticas de ‘altavelocidad’, queademás solo podíanllevar a caboesteproceso en unaúnicalongitud de onda.Cuando la nuevageneración de amplificadores se desarrolló, finalmente se consiguiótransmisiónmonocanal de altavelocidad. Se puedeimaginar un único canal de ~Gbpscomo un carril de altavelocidad de unaautopista, donde los cochessean los paquetes de informaciónguardadaópticamente.Sin embargo, los ~25 THz que la fibraópticapuedeacomodar son un ancho de bandamuy superior al de un únicocarril. Para augmentar la capacidad del sistema se puedeincrementar el número de ‘canales’ , transmitiendo a longitudes de ondaindependientessimultáneamente. Este es el principio básico de funcionamiento del Wavelength Division Multiplexing.
- Usando diferentes fuentes de luz, cada una emitiendo con una longitud de onda que esté suficientemente espaciada de su vecina - de tal manera que no se interfieran - la integridad de los mensajes independientes de cada fuente se mantiene para una posterior conversión a señales eléctricas en el receptor. La definición de estos canales de comunicación en función de la longitud de onda se establece según la ITU (International TelecommunicationUnion) en frecuencias. La razón fundamental para seleccionar frecuencias fijas para el espaciado de canales, en lugar de longitudes de onda, radica en que al fijar el modo de funcionamiento de un láser es la frecuencia lo que se selecciona, pues la longitud de onda depende del medio de propagación. La ventaja fundamental de WDM es que las longitudes de onda discretas forman un conjunto de portadoras ortogonales que pueden ser separadas, enrutadas y conmutadas sin interferir mutuamente.Como técnica propia de la comunicación óptica aparece la tecnología de combinación de varias longitudes de onda en la misma fibra, o WDM. La transmisión de luz por las fibras ópticas presenta diferentes propiedades en función de la longitud de onda del haz que la recorre. La principal característica que se aprovecha para este tipo de transmisión de información es la atenuación que presenta la fibra para las distintas frecuencias de la fuente de luz (introducida con anterioridad) (fig.12).To exploit more of the fiber�s THz bandwidth we seek solutions that complement of replace TDM. One obvious choice is WDM (wavelength division multiplexing), in which several baseband-modulated channels are transmitted along a single fiber but with each channel located at a different wavelength ( Figure 2 ). Each of N different wavelength lasers is operating at the slower Gbps speeds, but the aggregate system is transmitting at N times the individual laser speed, providing a significant capacity enhancement. The WDM channels are separated in wavelength to avoid cross-talk when they are (de)multiplexed by a non-ideal optical fiber. The wavelengths can be individually routed through a network or individually recovered by wavelength-selective components. WDM allows us to use much of the fiber bandwidth, although various device, system, and network issues will limit the utilization of the full fiber bandwidth. Note that each WDM channel may contain a set of even slower time-multiplexed channels.Para encontrar el ancho de banda correspondiente a un ancho espectral en particular, usamos la relación c=λv, que relaciona la longitud de onda λ con la frecuencia portadora v, donde c es la velocidad de la luz. Diferenciando la relación v = c/λ y aproximándola para Δλ<<λ² , se obtiene que el ancho espectral para cierta longitud de onda es de |Δv| = (c/λ²) |Δλ|. De la ecuación anterior se extrae que:Δv = 14 THz para una banda espectral usable de Δλ = 80 nm (ventana 1310 nm)Δv = 15 THz para una banda espectral de Δλ = 120 nm (ventana de 1550 nm) Esto da como resultado un ancho de banda total de la fibra de unos 30 THz en las dos ventanas de baja atenuación. Usando diferentes fuentes de luz, cada una emitiendo con una longitud de onda que esté suficientemente espaciada de su vecina - de tal manera que no se interfieran - la integridad de los mensajes independientes de cada fuente se mantiene para una posterior conversión a señales eléctricas en el receptor. La definición de estos canales de comunicación en función de la longitud de onda se establece según la ITU (International TelecommunicationUnion) en frecuencias. La razón fundamental para seleccionar frecuencias fijas para el espaciado de canales, en lugar de longitudes de onda, radica en que al fijar el modo de funcionamiento de un láser es la frecuencia lo que se selecciona, pues la longitud de onda depende del medio de propagación. La ventaja fundamental de WDM es que las longitudes de onda discretas forman un conjunto de portadoras ortogonales que pueden ser separadas, enrutadas y conmutadas sin interferir mutuamente.
- Basic OperationAs explained before, WDM enables the utilization of a significant portion of the available fiber bandwidth by allowing many independent signals to be transmitted simultaneously on one fiber, with each signal located at a different wavelength. Routing and detection of these signals can be accomplished independently, with the wavelength determining the communication path by acting as the signature address of the origin, destination or routing. Components are therefore required that are wavelength selective, allowing for the transmission, recovery, or routing of specific wavelengths.In a simple WDM system ( Figure 7 ), each laser must emit light at a different wavelength, with all the lasers� light multiplexed together onto a single optical fiber. After being transmitted through a high-bandwidth optical fiber, the combined optical signals must be demultiplexed at the receiving end by distributing the total optical power to each output port and then requiring that each receiver selectively recover only one wavelength by using a tunable optical filter. Each laser is modulated at a given speed, and the total aggregate capacity being transmitted along the high-bandwidth fiber is the sum total of the bit rates of the individual lasers. An example of the system capacity enhancement is the situation in which ten 2.5-Gbps signals can be transmitted on one fiber, producing a system capacity of 25 Gbps. This wavelength-parallelism circumvents the problem of typical optoelectronic devices, which do not have bandwidths exceeding a few gigahertz unless they are exotic and expensive. The speed requirements for the individual optoelectronic components are, therefore, relaxed, even though a significant amount of total fiber bandwidth is still being utilized.
- The concept of wavelength demultiplexing using an optical filter is illustrated in Figure 8. In the figure, four channels are input to an optical filter that has a nonideal transmission filtering function. The filter transmission peak is centered over the desired channel, in this case, l3, thereby transmitting that channel and blocking all other channels. Because of the nonideal filter transmission function, some optical energy of the neighboring channels leaks through the filter, causing interchannel, interwavelength cross-talk. This cross-talk has the effect of reducing the selected signal�s contrast ratio and can be minimized by increasing the spectral separation between channels. Although there is no set definition, a nonstandardized convention exists for defining optical WDM as encompassing a system for which the channel spacing is approximately 10 nm.Let us consider a simple point-to-point WDM system ( Figure 9(a) ) in which several channels are multiplexed at one node, the combined signals are transmitted across some distance of fiber, and the channels are demultiplexed at a destination node. This facilitates high-bandwidth fiber transmission. Additionally, high-bandwidth routing can be facilitated through a multiuser network ( Figure 9(b) ). The wavelength becomes the signature address for either path through an optical network. Because nodes will want to communicate with each other, either the transmitters or the receivers must be wavelength tunable to facilitate the proper link set-up (in this example, the transmitters were chosen to be tunable).
- Las típicastopologías en que se aplica WDM son la red de estrella y la de anillo.ESTRELLACadanodo en estatopologíatiene un emisor y un receptor, con el transmisorconectado a uno de los inputs pasivoscentrales y elk emisor a uno de los outputs.ANILLOEn estecaso, cadanodo en el anillounidireccionalpuedetransmitir en unaciertalongitud de onda, y cadanodopuederecuperar la señalcorrespondiente a la longutd de onda de otronodopormedio de un receptor quesintonicelasdiferentes longitudes de onda.En los dos casoscadanodotieneunalongitud de ondaasociada, y cualquier par de nodospuedecomunicarse. Esoimplicaque se necesitan N longitudes de ondaparaconectar N nodos. Estaconfiguraciónesllamada single-hop network, pues la informaciónllega de origen a destino sin ningúnpasointermedio.El problemaaparececuando se quierenconseguirredes con muchosnodos. Actualmente, no esposibleimplementarestetipo de red cuando hay queconectar miles de nodos.Laalternativaes la multihop network, en la cual dos nodos se puedencomunicarrealizando el envíomediante un tercernodo, con tantos ‘hops’ intermedioscomorequiera la red.En la figura ---- se muestra un ejemplo de red WDM de 8 nodos con multihop de doble-bus. En esta, cadanodopuedetransmitir en dos longitudes de onda y recibir en otras dos.Comoejemplo de funcionamiento, se propone que el nodo 1 quieracomunicarse con el nodo 5. En estecaso el nodo 1 debeenviarsuinformació en la longitud de onda L1. Ahorabien, si el nodo 1 se quisieracomunicar con el nodo 2, estedebeprimeroenviar la información al nodo 5 y estereenviar con un segundo ‘hop’ la información al nodo 2The logical connectivity is also shown. As an example, if node 1 wants to communicate with node 5, it transmits on wavelength l1 and only a single hop is required. However, if node 1 wants to communicate with node 2, it first must transmit to node 5, which then transmits to node 2, incurring two hops. Any extra hops are deleterious in that they:1) Increase the transmit time between two communicating nodes, since a hop typically requires some form of detection and retransmission2) Decrease the throughput, since a relaying node can transmit its own data while it is in the process of relaying another node�s dataHowever, a multihop networks do reduce the required number of wavelengths and the wavelength tunability range of the components.In an ideal WDM network, each user would have its own unique signature wavelength. Routing in such a network would be straightforward. This situation may be possible in a small network, but it is unlikely in a large network whose number of users is larger than the number of provided wavelengths. In fact, technologies that can provide and cope with 20 distinct wavelengths are the state of the art. There are some technological limitations in providing a large number of wavelengths, for instance: due to channel-broadening effects and non-ideal optical filtering, channels must have minimum wavelength spacing. Wavelength range, accuracy, and stability are extremely difficult to control.Therefore, it is quite possible that a given network may have more users than available wavelengths, which will necessitate the reuse of a given set of wavelengths at different points in the network.
- Se estima que entorno al 50% o más de la inversión inicial en la creación de una sólida red de FTTH deberá ser destinada a costes asociados al tendido de la fibra óptica (fig.13). Esto es más que razonable, teniendo en cuenta la cantidad de territorio a cubrir y también la cantidad de óptica de precisión requerida para conseguir un acoplamiento perfecto entre fibras contiguas.Como solución a esta fuerte barrera, se están considerando soluciones donde diversas compañías puedan fusionar sus inversiones por el bien común, ya sea de forma pasiva (solamente compartiendo la infraestructura) o activa (compartiendo inversión y beneficios). En todo caso, las grandes compañías telefónicas no cederán terreno tan fácilmente mientras los clientes no reclamen un mayor ancho de banda y puedan estirar el ADSL mediante técnicas de multiplexación más eficientes.
- En los últimos años, el liderazgo mundial de la FTTH ha sido para Japón y Corea del sur, con la incorporación reciente y masiva de los Emiratos Árabes y de Lituania. Estos países han apostado fuertemente por la nueva tecnología, reportando que la inversión inicial queda largamente compensada con el fuerte aluvión de suscriptores. FTTH/B: Incremento de más del 28% en el número de subscriptores en 1 año (Roland MONTAGNE, Director Telecoms Business Unit; Munich, 15 Feb. 2012 )Los últimos datos del European FTTH Council reportan datos actualizados de la incidencia de la FTTH en países europeos (fig.15). Rusia y Suecia destacan, a la cabeza de las conexiones de banda ancha. España ni tan solo aparece en el ranking, al no contar con el mínimo de 200k suscriptores para hacerlo. La política conservadora de Telefónica dificulta el acceso a esta tecnología.
- Dada la aparición de la HDtv y la previsible necesidad de mayor ancho de banda año tras año, parece seguro que la fibra óptica será una realidad de la próxima década. Queda sólo esperar a que las compañías de telefonía españolas lleguen a un acuerdo y se vean obligadas a realizar el tendido de fibra que podrán postergar no por mucho tiempo más.