Separata Tecnologia DWDM y Aplicaciones-2

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRONICA

FIBRAS OPTICAS Y RAYOS LASER

SEPARATA

TECNOLOGIA DWDM Y APLICACIONES

Fecha : Diciembre 2007

Expositor : Ing. Martin Gamarra - UNAC

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• Agenda

DENSE WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING(DWDM)

IntroduccionTecnologia DWDMEspectro Electro MagnéticoParámetros de la F.O. que afectan la transmisiónCaracterísticas de las F.O. para DWDMCodificación OpticaComponentes OpticosAplicaciones

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SISTEMAS DWDM

INTRODUCCIÓNEl concepto elemental de esta tecnología es la capacidad de multiplexar varias longitudes del espectro óptico de manera simultanea actuando como portadoras individuales de información de alta velocidad

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TECNOLOGIA DWDM

• La transmision de las multiples longitudes de onda es sobre un mismo medio.• DWDM , soporta tráfico Homogéneo u heterogéneo• ITU-T G692, 41 canales en Banda C de 10 Gbps c/u con espaciamiento de

100 Ghz• Actual, sistemas de 80, 120 200 canales de 40G c/u• Espaciamiento de canales 100Ghz a 50 Ghz.• Los tributarios pueden ser del orden: STM-1, STM-4, STM-16, STM-64

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Red Multi - Servicios

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Parámetros

• Un sistema DWDM requiere definir:

• Frecuencias Disponibles• Ancho de Banda del Canal• Espaciamiento de canales• Tipos de fibra utilizada• Potencias

• amplificación óptica• Dispositivos ópticos• Integración de los Dispositivos• Escalabilidad y flexibilidad de la Red

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Espectro Electromagnético

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• ITU-T Standard G.692 Define:

- Banda C (1528.77 nm – 1560.61nm)- Banda C (196.10 THz – 192.10 THz)- Banda L (1560.61 nm – 1620 nm)- Banda L (192.10 THz – 185.05 THz)

NORMATIVIDAD INTERNACIONAL:

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• Bandas de Frecuencia (Banda C)

Channel Number

Nominal central frequencies

(THz) for spacings of 50

GHz

Nominal central frequencies (THz)

for spacings of 100 GHz and above

Nominal central wavelengths (nm)

1 196.1 196.1 1528.772 196.05 – 1529.163 196 196 1529.554 195.95 – 1529.945 195.9 195.9 1530.336 195.85 – 1530.727 195.8 195.8 1531.128 195.75 – 1531.519 195.7 195.7 1531.9

10 195.65 – 1532.2911 195.6 195.6 1532.6812 195.55 – 1533.0713 195.5 195.5 1533.4714 195.45 – 1533.8615 195.4 195.4 1534.2516 195.35 – 1534.6417 195.3 195.3 1535.0418 195.25 – 1535.43

Channel Number

Nominal central frequencies

(THz) for spacings of 50

GHz

Nominal central frequencies (THz)

for spacings of 100 GHz and above

Nominal central wavelengths (nm)

19 195.2 195.2 1535.8220 195.15 – 1536.2221 195.1 195.1 1536.6122 195.05 – 153723 195 195 1537.424 194.95 – 1537.7925 194.9 194.9 1538.1926 194.85 – 1538.5827 194.8 194.8 1538.9828 194.75 – 1539.3729 194.7 194.7 1539.7730 194.65 – 1540.1631 194.6 194.6 1540.5632 194.55 – 1540.9533 194.5 194.5 1541.3534 194.45 – 1541.7535 194.4 194.4 1542.1436 194.35 – 1542.54

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• Bandas de Frecuencia (Banda C)

Channel Number

Nominal central frequencies

(THz) for spacings of 50

GHz

Nominal central frequencies (THz)

for spacings of 100 GHz and above

Nominal central wavelengths (nm)

37 194.3 194.3 1542.9438 194.25 – 1543.3339 194.2 194.2 1543.7340 194.15 – 1544.1341 194.1 194.1 1544.5342 194.05 – 1544.9243 194 194 1545.3244 193.95 – 1545.7245 193.9 193.9 1546.1246 193.85 – 1546.5247 193.8 193.8 1546.9248 193.75 – 1547.3249 193.7 193.7 1547.7250 193.65 – 1548.1151 193.6 193.6 1548.51

Channel Number

Nominal central frequencies

(THz) for spacings of 50

GHz

Nominal central frequencies (THz)

for spacings of 100 GHz and above

Nominal central wavelengths (nm)

52 193.55 – 1548.9153 193.5 193.5 1549.3254 193.45 – 1549.7255 193.4 193.4 1550.1256 193.35 – 1550.5257 193.3 193.3 1550.9258 193.25 – 1551.3259 193.2 193.2 1551.7260 193.15 – 1552.1261 193.1 193.1 1552.5262 193.05 – 1552.9363 193 193 1553.3364 192.95 – 1553.7365 192.9 192.9 1554.1366 192.85 – 1554.54

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• Bandas de Frecuencia (Banda C)

Channel Number

Nominal central frequencies

(THz) for spacings of 50

GHz

Nominal central frequencies (THz)

for spacings of 100 GHz and above

Nominal central wavelengths (nm)

67 192.8 192.8 1554.9468 192.75 – 1555.3469 192.7 192.7 1555.7570 192.65 – 1556.1571 192.6 192.6 1556.5572 192.55 – 1556.9673 192.5 192.5 1557.3674 192.45 – 1557.7775 192.4 192.4 1558.1776 192.35 – 1558.5877 192.3 192.3 1558.9878 192.25 – 1559.3979 192.2 192.2 1559.7980 192.15 – 1560.281 192.1 192.1 1560.61

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Bandas Utilizadas

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Parámetros de la F.O. que afectan la transmisión

• Atenuación

• DispersiónCromática

• PMD

• Efectos No Lineales

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Compensación de la dispersion cromática

Compesación de la Dispersión: metodo pasivo en el receptor

dispersión-unshifted fiber1550 Tx 1550 Rxcompensator

• Se debe usar fibra con DC inversa a la DC acumulada

• Esto permitirá mantener una transmisión para distancias largas sin necesidad de usarregeneración

• Pero…esto también añade costo y perdida al sistema, pues se requiere unaamplificación óptica extra

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Usos de compensadores de dispersión

Dis

pers

ión

(ps/

nm)

Span Length (km)0 80 160 240 320 400 480

1600

1200

800

400

0

G.6

52

DC

M

NZDF

TrueWave® RS = 4.4 ps/nm-kmUnshifted Single Mode Fiber = 17 ps/nm-km

• Se añadencompensadores de dispersión paraalcanzar limites de distancia mayor.

• Se obtienencoberturas grandes

• Sin embargo losDCM añden extra costo y pérdidas al sistema

10 Gb/s limitfor zero chirp

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PMD Dispersión del Modo de PolarizaciónComponentes de la luz viajan a diferentes velocidades

Normal Fiberfast

slowPMD = delay time

Perfect Fiber

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Causas del PMDIntrínsecas

geometria stress

stress bend twist

Extrínsecas

Four Wave Mixing

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Optical Launch Power = 3 dBm/channel

10 d

B/d

ivis

ion

l0

Dispersión-Shifted Fiber (25 km)D » 0 ps/nm-km

Wavelength (1 nm/division)1546.55

1 nm2 nm 1.5 nm

Number of new wavelengths = N2(N-1)/2where N = number of original wavelengths

FWMProducts

242241920

N4816

TrueWave Fiber (50 km)D » 2.5 ps/nm-km

Wavelength (1 nm/division)1546.55

1 nm2 nm 1.5 nm

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Atenuación y dispersión Cromática

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Att

enua

tion

(dB

/km

)

1600 1700140013001200 15001100Wavelength (nm)

EDFAband

Attenuation(all Fiber types)

20

10

0

-10

-20 Dis

pers

ión

(ps/

nm×k

m)

Dispersión-unshifted

+ Disp

Input Pulse Output Pulse

Dispersión-shifted

TrueWave& LEAF SMF-LS

Too little dispersiónCrosstalk

“Ideal” dispersiónToo much dispersión

Pulse Overlap

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• Tipos de Fibra vs dispersión cromática.

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Características de las F.O. Para DWDM

• Proceso de Compensación en la fibra

330 km300 km150 km

Cum

ulat

edC

D

(psn

m)

-1.75 ps(nm*km)

-2.2 ps(nm*km)

+19.2 ps(nm*km)

-1.975 ps(nm*km)

Length (km)

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Codificación óptica

• Características:

• En sistemas ópticos se utilizan solo 02 valores de codificación, el valor “1” que indica la existencia de luz y el valor “0” que indica la no existencia de la luz en la fibra.

• Se estudiaran las Técnicas de codificación óptica:- codificación RZ y NRZ

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Codificación óptica

• Codificación RZ y NRZ• Ejemplos de codificación óptica

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Componentes ópticos

• Sistema de transmisión Tradicional : TX + FO + Amp + Rx

• Sistemas DWDM : Sistema de Tx Tradicional + Amplificadores Opticos + Filtros ópticos + MuxAdd/Drop, Transmisores y receptores sintonizados, Switches ópticos , entre otros

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Componentes ópticos

• Esquema de un dispositivo Multiplexor:

Input λ 1Input λ 2

Input λ 3Input λ 4

Input λ 5Input λ 6

Input λ 8Input λ 9

Input λ 7

Input λ 10Input λ 11

AggregateOutput

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Componentes ópticos

• Esquema de un dispositivo DeMultiplexor:

Input λ 10Input λ 9

Input λ 11

Input λ 7

Input λ 2Input λ 1

Input λ 3

Input λ 6

Input λ 4Input λ 51010

Input λ 8

AggregateInput

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Componentes ópticos

• Amplificadores EDFA

• Ventajas:• Alta ganancia en la región de los 1550 nm. Del orden de los 20

dB, ganancia constante.• Su potencia de saturación esta en el rango de los 10 a los 25

dBm.• Tienen gran Ancho de Banda.• No depende de la Polarización.• Recomendado para aplicaciones de larga distancia y

aplicaciones DWDM.

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Componentes ópticos

• El siguiente grafico muestra al dispositivo EDFA, con su configuracion.

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TOPOLOGIA DWDM

• Point to Point• Point to point with

add/drop• Ring• Fully messhed

Connected

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EQUIPOS DWDM

• Se tienen los siguientes equipos:

- Multiplexores.

- OADM: Optical Add & Drop Multiplexer

- OXC: Optical Cross - Connect.

- Amplificadores: no regeneradores.

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OADM: Optical Add & Drop Multiplexerλ1 λn λ1 λn

OADM

λ1 λ λn2Características:

- Los primeros OAM y OXC eran electro ópticos: convertían las señales ópticas en eléctricas y conmutaban en eléctrico.

- Desde 2001 hay OAM y OXC totalmente ópticos.

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OXC: Optical Add & Drop.λ1 λn λ1 λn

OXCλ1 λn λ1 λn

Características: - Actualmente existen matrices para 16 tributarios.

- La conmutacion se realiza mediante espejos.

Los avances continuos en la tecnología óptica, continuan cambindo hasta llegar el punto quese proveeran, servicios end-to-end a travésde Longitudes de Onda.

El impacto de la capa óptica en lastelecomunicaciones es asombrosa. Se puedemedir de 2 maneras:

Impacto económicoHabilidad para Carriers de desarrollarnuevos servicios

El ancho de banda en la fibra será explotadoen por lo menos 40 veces de la cantidadactual, haciendo que el ancho de banda de calidad se vuelva un recurso más accesible.

Tendencia en lasRedes Ópticas

λλλλTower PCTower PC

λ

λ λ

λ

PBX

Data

APLICACIONES

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SERVICIOS EN OPTICAL NETWORKS

Traffic Aggregation Interconnection &Peering

Content Hosting& Distribution

DWDM Fiber NetworkDWDM Fiber Network

Wav

elen

gth

Serv

ice

SDHSONET

Multi-Service Network(ATM)

Core IPNetwork

IRU

Cap

acity

Trad

ition

al

Voic

e

Priv

ate

Line

SDH

ATM

DSL

Dial

Other Access Alternatives

ATM

Fram

e R

elay

IP Service NodeIP

Voi

ce

IP V

PN(IP

SC)

Ded

icat

edIn

tern

et

Managed Services

IP T

rans

it

Con

tent

D

istr

ibut

ion

IP- V

PN(M

PLS-

Bas

ed)

Todo es transportando sobre la capa Óptica en DWDM

• Diseño de una red de Transporte utilizando SDH sobre DWDM• Conectividad de países sudamericanos : Perú, Chile, Argentina, Brasil,

Venezuela, Panamá y terminación en St Croix.

SISTEMAS INSTALADOS - DWDM

SAC

PAC

MAC

AC-1Pan European CrossingNorth America Crossing

PC-1

EAC

AC-2

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SISTEMAS SUBMARINOS DWDM

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DESCRIPCION DE LOS SISTEMAS

SISTEMA LTE

SISTEMA ADM

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DESCRIPCION DE LOS SISTEMAS

SISTEMA PFE

REPETIDORES

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DESCRIPCION DE LOS SISTEMAS

ECUALIZADOR

FIBRA OPTICA SUBMARINA