Diapositiva 1

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Sistemas Ópticos Multicanal

• Grupo 6
• César Moyano S.
• Gabriela Noll A.

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Introducción
Sistemas Ópticos Multicanal

• Hoy día se necesita un mayor ancho de banda
• En teoría, el ancho de banda de la fibra óptica
  puede exceder 1 THz.
• Pero en la práctica, el ancho de banda se limita
  a 10 GHz.
• Esto se debe a
• Dispersión
• No linealidades
• Limitaciones de la velocidad de componentes
  electrónicas.

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Introducción
Sistemas Ópticos Multicanal

• Para solucionar lo anterior aparecen los Sistemas
  Ópticos Multicanal
• Diferentes técnicas de Multiplexación (WDM, TDM,
  FDM, CDM)
• La capacidad ofrecida por la fibra es aprovechada
  más eficientemente.

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Sistemas WDM
Sistemas Ópticos Multicanal

• Consiste en transmitir por una misma fibra varias
  señales, cada una en una longitud de onda
  diferente con la misma tasa binaria.
• La señal óptica en el receptor es demultiplexada
  en distintos canales.
• WDM tiene el potencial para explotar el gran
  ancho de banda ofrecido por fibras ópticas.

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Sistemas WDM
Sistemas Ópticos Multicanal

• Algunas características
• WDM requiere que cada longitud de onda sea
  debidamente espaciada de las demás, con el
  objetivo de evitar la interferencia intercanal
• Permite transportar cualquier formato de
  transmisión en cada canal óptico. Así, sin
  necesidad de utilizar una estructura común para
  la transmisión de señales, es posible utilizar
  diferentes longitudes de onda para enviar
  información síncrona o asíncrona, analógica o
  digital, a través de la misma fibra.
• El objetivo de WDM es aumentar el Bit-Rate total.

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Sistemas WDM
Sistemas Ópticos Multicanal
Ventajas y desventajas Ventajas -Se aprovecha
BW de la F.O. -Como se trabaja en la 3era ventana
se pueden emplear EDFAs -En redes complejas es
mas sencillo porque la extracción y la inserción
de canales es mas sencilla que en
TDM Desventajas -WDM no es apropiadas en fibra
DSF. -Los amplificadores ópticos empleados en
WDM proporciona ganancia independiente. -WDM
requiere un receptor y un laser para cada
señal. -Los efectos no lineales aumentam

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Alta Capacidad de Enlaces Punto a Punto
Sistemas Ópticos Multicanal

• En un enlace punto a punto de fibra óptica existe
  una fuente de luz localizada en el extremo
  transmisor y un fotodetector en el extremo
  receptor.
• La capacidad alta del enlace depende de la
  separación entre los canales adyacentes

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Alta Capacidad de Enlaces Punto a Punto
Sistemas Ópticos Multicanal

• Existen factores que limitan la separación entre
  canales.
• Estos son
• Estabilidad y sintonía de lasers DFB
• Degradación de la señal durante la transmisión
  por efectos no lineales
• Crosstalk intercanal durante el multiplexing

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LAN-MAN- WAN
Sistemas Ópticos Multicanal

• Las redes ópticas se utilizan para conectar un
  gran grupo de usuarios repartidos en una zona
  geográfica.
• Estos tres tipos de redes pueden beneficiarse de
  la tecnología WDM.

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Redes WDM de Multiple Acceso (WDMA)
Sistemas Ópticos Multicanal

• Redes de múltiples acceso ofrecen acceso
  bidireccional aleatorio a cada suscriptor.
• En términos generales, las redes WDMA se
  clasifican en dos categorías
• Single Hop
• Multi Hop

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Filtros ópticos Sintonizables
Sistemas Ópticos Multicanal

• El rol de este componente en un sistema WDM es
  seleccionar los canales deseados en el receptor.
• Se consideraran cuatro filtros opticos
• 1)Fabry-Perot 2)Mach-Zehner
• 3)Grating-bAsed Michelson 4)Acoust-optic
  filter
• Propiedades deseables de estos filtros
• Ajuste para maximizar el numero máximo de
  canales, evitar interferencias de canales
  adyacentes, rápido ajuste de velocidad para
  reducir al mínimo el tiempo de acceso,
  insensibilidad, estabilidad ante cambios
  ambientales, entre otros.

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Filtros ópticos Sintonizables
Sistemas Ópticos Multicanal
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Filtros ópticos Sintonizables
Sistemas Ópticos Multicanal

• Esquema de los Filtros

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Multiplexores y Demultiplexores
Sistemas Ópticos Multicanal

• Son dispositivos esenciales en un sistema WDM
• Se clasifican en dos categorias
• Basados en difracción
• Basados en interferencia

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Filtros y Multiplexores
Sistemas Ópticos Multicanal

• En redes WDM se utilizan para introducir o sacar
  canales sin afectara a los demás canales.

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Coplas de Broadcast en estrella
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• Consiste en cambiar las señales ópticas
  provenientes de múltiples puertos de entrada y
  dividirla a todos los puntos de salida.

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Ruteadores de Longitud de onda
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• Son dispositivos que combinan la funcionalidad de
  las coplas estrella, multiplexores y arreglos
  planares de guías de onda de rejillas.

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Conectores Ópticos de Cruces
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• Su función es proporcionar un ruteo dinámico que
  tengan la capacidad de reconfigurar la red y
  mantener su naturaleza no bloqueante.

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Convertidores de Longitud de onda
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• Estos dispositivos cambian la longitud de onda de
  una señal de entrada en una nueva longitud de
  onda, sin modificar los datos contenidos en la
  señal.
• Pueden ser
• Regeneradores opto electrónicos
• Conversores basados en amplificadores laser
  semiconductores (SLA).
• Conversores basados en el uso de SLA en ambos
  brazos de un interferómetro Mach Zehnder

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Convertidores de Longitud de onda
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Transmisores y Receptores WDM
Sistemas Ópticos Multicanal

• Transmisores WDM consisten en fuentes laser
  multilongitud de ondas con capacidad de sintonía.
• Receptores WDM integran arreglos de fotodiodos
  (PIN) con dispositivos demultiplexores.

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Rendimiento del Sistema
Sistemas Ópticos Multicanal

• Lo más importante en el diseño de sistemas WDM es
  el crosstalk de intercanales.
• El rendimiento de los sistemas se degrada cada
  vez que el crosstalk se lleva a la transferencia
  de potencia de un canal a otro.
• El crosstalk se ve implicado en
• Efectos Lineales.
• Efectos No Lineales.
• Otros.

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Crosstalk Lineal, Heterowavelength
Sistemas Ópticos Multicanal

• Filtros opticos y demultiplexores permiten a
  menudo fugas de una fracción de la señal de
  potencia de los canales vecinos que interfiere
  con el proceso de detección.
• Ese crosstalk se llama heterowavelength o fuera
  de banda se produce durante el enrutamiento de la
  señal WDM de múltiples nodos.
• Se llama crosstalk fuera de banda porque
  pertenece a los canales situada en el exterior de
  la banda espectral ocupada por el canal
  detectado.
• Solo depende de la potencia de los canales
  vecinos.

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Crosstalk Lineal, Homowavelength
Sistemas Ópticos Multicanal

• El crosstalk homowavelength o en la banda resulta
  de los componentes WDM utilizados para el
  enrutamiento y conmutación a lo largo de una red
  óptica.
• Se llama crosstalk en la banda porque pertenece a
  los canales situada en el interior de la banda
  espectral ocupada por el canal detectado.

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Efectos No lineales
Sistemas Ópticos Multicanal

• Raman
• Como es un sistema multicanal, sus efectos son
  mayores, son reflejados en el BER.
• Brillouin
• La onda Stokes, en sentido inverso produce alta
  interferencia entre los canales adyacentes.

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Efectos No lineales
Sistemas Ópticos Multicanal

• Modulación de fase cruzada (XPM).
• Interferencia por la modulación de fase en
  canales adyacentes.
• Mezcla de cuatro ondas (FWM).
• Problemas cuando la separación de canales es
  constante, en sistemas WDM tiene mucha
  influencia.

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Otros
Sistemas Ópticos Multicanal

• En el caso de WDM es importante que el portador
  de frecuencias de los canales se mantenga
  estable, al menos relativamente, de manera que el
  espaciado de canales no fluctúe con el tiempo.
• La acumulación de ruido de amplificación también
  puede convertirse en un factor limitante cuando
  la señal WDM pasa a través de un gran número de
  amplificadores.

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TDM (Time Division Multiplexing)
Sistemas Ópticos Multicanal

• Cada usuario del canal le es asignado un pequeño
  intervalo de tiempo durante el cual se puede
  transmitir un mensaje.
• Los sistemas electrónicos TDM son difícil de
  aplicar en las tasas de bits mayores 10 Gb / s,
  debido a las limitaciones impuestas por la
  velocidad a la que operan los circuitos
  electrónicos.
• Una solución es la que ofrece la óptica TDM
  (OTDM), un sistema que puede aumentar la tasa de
  bits a los valores por encima de 1 Tb / s.

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Canal de Multiplexación
Sistemas Ópticos Multicanal

• La multiplexación de N bits streams se logra por
  una técnica que puede aplicarse ópticamente de un
  modo sencillo.

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Canal de Demultiplexación
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SCM (Subcarrier Multiplexing)
Sistemas Ópticos Multicanal

• Consiste en modular una portadora cuya frecuencia
  esta situada en el rango de las microondas.
• Se pueden multiplexar diferentes cadenas de datos
  en una uúnica señal óptica.
• Cada usuario tiene la posibilidad de ser
  atendido por una única
• subportadora.

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Sistemas SCM analógicos
Sistemas Ópticos Multicanal

• Se emplean para la transmisión de video.
• Requieren de una alta SNR en el receptor y
  estricta linealidad en la fuente óptica y canales
  de comunicación.
• La señal se distorsiona por Intermodulación que
  se produce por fenómenos no lineales.
• Para un buen desempeño requiere una buena CNR
  (relación de potencia RMS de la portadora y el
  ruido en el receptor).

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Sistemas SCM Digitales
Sistemas Ópticos Multicanal

• Técnica más empleada en combinación con SCM es
  QAM (modulación de amplitud en cuadratura).
• QAM combina la modulación en amplitud y fase.
• Aprovecha el hecho de que se puede transmitir dos
  señales simultaneamente sobre la misma portadora
  si es que están en cuadratura y desfasadas en
  90º.
• Sistemas Híbridos permiten transmitir gran número
  de canales.

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Sistemas SCM-WDM
Sistemas Ópticos Multicanal

• Varias portadoras ópticas son transmitidas por la
  misma fibra mediante WDM. Cada portadora tiene
  subportadoras para cada canal.
• Esto permite mezclar señales análogas y digitales
  empleando distintas portadoras y subportadoras.
• El factor limitante es el Crosstalk resultante de
  procesos lineales y no lineales.
• Los sistemas SCM-WDM son muy útiles para
  aplicaciones LAN y MAN .
• Ellos pueden ofrecer múltiples servicios con un
  solo transmisor y receptor ópticos por usuario
  debido a que estos pueden utilizar diferentes
  subportadoras de microondas para diferentes
  longitudes de onda.

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CDM (Code Division Multiplexing)
Sistemas Ópticos Multicanal

• Esta basado en el uso de distintas codificaciones
  para cada canal y cada uno de estos puede ser
  transmitido compartiendo tiempo y frecuencia
  simultaneamente.
• Cada canal se codifica de tal forma que su
  espectro se extiende por una región mucho más
  amplia que la ocupada por la señal original.

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Codificación por Secuencia Directa
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• Se ensancha el espectro de manera que se emplea
  una región espectral mayor a la mínima necesaria
  para la transmisión de la señal original.
• Este ensanchamiento se consigue mediante el
  empleo de un código único e independiente de la
  señal que es asignado a cada usuario.
• La recuperación de las señales individuales que
  comparten el mismo ancho de banda que requiere
  secuencia de firma proceden de una familia de
  códigos ortogonales.
• La naturaleza ortogonal de esos códigos asegura
  que cada señal puede ser decodificada con
  precisión en el receptor final.
• El receptor recupera los mensajes para descifrar
  la señal recibida usando la misma secuencia de
  firma que se utilizó en el transmisor.

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Codificación Espectral
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• Extender el espectro puede ser realizado usando
  la técnica de salto de frecuencia en la cual la
  frecuencia portadora se desplaza periódicamente
  de acuerdo con un código preasignado.
• A los distintos usuarios se les asigna diferentes
  modalidades de saltos de frecuencia (o códigos)
  para asegurarse de que dos no transmitan en la
  misma frecuencia durante el mismo horario.
• La codificación espectral requiere un rápido
  cambio de la frecuencia portadora.

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Sistemas Ópticos Multicanal
Gracias por su atención