Sistemas

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Sistemas ópticos Multicanal

• Claudio Avila Cornejo

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Introducción

• Sistemas multicanales nacen con la necesidad de
  cumplir con las nuevas demandas de ancho de banda
• Diversas formas de realización implican
  evaluación económica y técnica.

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Espectro Óptico
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MULTIPLEXACIÓN POR LONGITUD DE ONDA

• WDM

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WDM (Wavelenght Division Multiplexing)

• Múltiples portadoras moduladas (TDM o FDM)y
  transportadas por la misma fibra.
• Aumento del Bw
• Requiere un compromiso entre el numero de canales
  y el espaciamiento de las longitudes de onda.

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WDM Separación entre canales

• Canales espaciados a
• 100GHz (0.8nm)
• 50GHz (0.4nm)
• 200GHz (1.6nm)

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Enlaces punto a punto de alta capacidad

• Tasa de transmisión del enlace corresponde a la
  suma de las tasas de TX individuales de cada
  canal.
• Se define la eficiencia espectral como
• Espaciamiento entre canales.
• B Tasa de Transmisión del canal

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...Limitaciones del Nº canales

• Estabilidad y sintonía de transmisores Láser.
• Degradación de señal por efectos no lineales.
• Crosstalk durante la demultiplexión

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WDMA

• Acceso aleatorio bidireccional a cada suscriptor.
• Se identifican 2 tipos de redes
• SINGLE HOP NETWORK
• MULTIHOP NETWORK

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DWDM(Dense Wavelenght Division Multiplexing)
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DWDM

• ITU, define ? permitidos entre 1525 nm y los 1565
  nm
• 80 ch. OC-48/STM-16 de 2,5 Gbit/s (total 200
  Gbit/s)
• 40 ch. OC-192/STM-64 de 10 Gbit/s (total 400
  Gbit/s)
• A diferencia de WDM, la separación entre canales
  es menor a 1nm
• Permite agregar canales según la demanda del
  usuario.

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CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing)

• Multiplexación gruesa en longitud de onda.
• Entornos metropolitanos y redes de empresas.
• ?? grande, esto permite variaciones en las
  longitudes de onda de los laser. Evita emplear
  controladores de tº
• Bajo consumo de potencia de los láser con
  respecto a DWDM
• Costos de implementación menores
• Actualmente transportan tráfico de almacenamiento.

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CWDM

• Espaciado entre canales de 20 nm.
• 16 canales CWDM (1310 nm a 1610 nm) sobre fibra
  ZWPF (zero water peak fiber).
• 12 canales en fibra SMF.

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Comparación de Tecnologías
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MULTIPLEXACION POR DIVISION DE TIEMPO

• TDM

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OTDM(Optical Time Division Multiplexing)

• Nace para reemplazar sistemas electrónicos TDM,
  que limitaban el Bit Rate.
• Puede llegar a 1 Tb/s.
• Varias fuentes ópticas (Igual B), comparten la
  misma portadora formando un bit stream a una tasa
  de NB b/s (N Nº Canales).

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OTDMejemplo de transmisor
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Multiplexación OTDM

• Salida de todas las ramas forman un canal único
• N bits consecutivos, representan a N canales
  distintos.
• Líneas de retardo óptico se hacen de segmentos de
  largo controlado.
• Ej. una señal de 40 Gb/s requiere una precisión
  de 0.1 PS, esto es 20µm.

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OTDM v/s WDM

• Formato de transmisión RZ (WDM es NRZ)
• OTDM es similar a los sistemas solitónicos.
• Fuentes ópticas, transmiten trenes de pulsos
  cortos a tasa de hasta 40 GHZ.

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Demultiplexación OTDM

• Existen tres métodos de demulteplexación, con sus
  respectivas características
• Moduladores en serie.
• Espejo óptico no lineal
• FWM en medio no lineal.

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Demulteplexación OTDMmoduladores serie

• Cada bloque modulador divide a la mitad la tasa
  de transmisión de bits.
• Se pueden seleccionar diferentes canales
  cambiando la fase del la señal de reloj.
• VENTAJA disponibilidad de componentes.
• DESVENTAJA a mayor Nº de canales ?mas
  moduladores (limitaciones de costo y tasa de
  transmisión)

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Demultiplexación ODTMespejo óptico no lineal

• Se reflejan los canales no deseados (espejo) y
  deja pasar el deseado.
• Demux basada en XPM.
• se transmiten señales que tienen fases distintas
  al inicio y fin del loop.
• Se ingresa el clock y eso provoca que solo una
  señal salga.

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Demultiplexado ODTMFWM en medio no lineal

• Se ocupa el clock para generar FWM
• Canal seleccionado, hace una replica de si.
• Esta señal se separa filtrándola.

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Modulación de portadora

• SCM

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SCM(SubCarrier Multiplexing)

• Modulación en formato análogo y digital
• Modulación de subportadoras (microondas)
• Señales multiplexadas en frecuencia
• Transiten canales análogos y digitales
• Estas señales, modulan un láser que hace de
  transmisor óptico.
• Atractivos en aplicaciones banda ancha

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SCM análoga

• TV cable
• Señal se distorsiona por ínter modulación.
• Para buen desempeño requiera buena relación
  portadora a ruido CNR (50 dB)
• Requiere que láser opere en zona lineal.

• m índice de modulación del canal.
• RIN intensidad de ruido relativa (aprox. 150
  dB/Hz)

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SCM digital

• TV de alta definición (HDTV).
• Menor requerimiento de CNR (16 20 dB)

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WDM - SCM

• Permite crear una red altamente flexible al
  transportar señales análogas y digitales con
  distintas tasas de transmisión a la vez.
• No requiere circuitería compleja.
• La principal fuente de distorsión es FWM.
• Se utilizan fibras con dispersión cromática casi
  nula (NZDSF)

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Espectro WDM - SCM
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Múltiplexación por División de Código

• CDM

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CDM(Code Division Multiplexing)

• WDM y SCM son fáciles de implementar pero no
  ocupan eficientemente el espectro.
• CDM, es una técnica de espectro ensanchado.
• Diferenciación de los distintos canales esta dado
  por una clave que deben conocer el Tx y Rx.
• El aumento de numero de canales aumenta el piso
  de ruido del sistema

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CDM secuencia directa

• Ensanchamiento espectral dado por la clave.
• Las claves las conocen el Rx y Tx.
• Cada canal puede transmitir en cualquier
  instante.
• Claves pertenecen a un conjunto ortogonal.

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CDM Espectral

• Esparcimiento espectral se hace con saltos en
  frecuencia (frecuency hopping).
• Los saltos de frecuencia están dados por el
  código.

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WDM - CDMA

• Espectralmente eficiente ya que ocupa un BW no
  utilizado por WDM.
• El 2002, se realizaron en la banda C logrando una
  capacidad de 6.4 Tb/s

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REFERENCIAS

• 1 Agrawal, G P Fiber-Optic Communications
  Systems (3 Ed Wiley, 2002)
• 2http//networks.cs.ucdavis.edu/mukherje/book/c
  h01/node7.htm
• 3http//www.radioptica.com/Fibra/dwdm.asp
• 4Astudillo-Hernandez, Presentación Grupo 3
  (2004) ELO 357.
• 5Letelier-López, Presentación Grupo 8 (2003)
  ELO 357.
• 6Candia-Villagran, Presentación Grupo 2 (2002)
  ELO 357.