Redes de Telecomunicaciones cap 4-3

Curso Optativo
REDES DE
TELECOMUNICACIONES
EIE 551

Francisco Apablaza M.
2012
famapablaza@hotmail.com

Programa
Capítulo 4

4.- Estructura de las redes de telecomunicaciones
- Redes de Transporte
* Red troncal SDH: estructuras
* Red troncal WDM: capacidades y normas
* Red troncal MMOO: regionalización

2

Redes de Transporte: Red troncal SDH: estructuras
Tipos de Multiplexión

• Time Division Multiplexing (TDM)

• Frequency Division Multiplexing (FDM)

• Wave Division Multiplexing (WDM)
– Múltiples items de información transmitidos
simultáneamente
– Usa varios “canales”
– Item marcado para identificar la fuente
– Demultiplexor usa marca de identificación para
discriminar a quién entregar la información 3

Origen de Multiplexión

• Pares separados e independientes de fuentes y
receptores comparten un canal
• Los pares no se interfieren entre ellos
• Un receptor sólo recibe datos de su par fuente

Deben reconocerse CANALES independientes

4

Técnicas de Multiplexión

 FDM: Traslación y Filtros
 TDM: Conmutación en tiempo
 WDM:

5

).

Jerarquía Digital Síncrona (SDH)
Orígenes:
FDM (Frequency Division Multiplex)

TDM (Time Division Multiplex)

Primero fue PDH y luego SDH 6

Ganancia de Multiplexión

Multiplexor Demultiplexor

Fi1 Mo1
Fi2 Mo2
Fi3 Cm Mo3
. “canales” .
. .
Fin Mon
n n m

Σ Fi = Σ Mo ≤ Σ Cm = BW
k=1 k=1 k=1

7

).

Orígenes:

En 1988, el CCITT, basado en la primera parte de la norma
SONET, elaboró la llamada SDH (Synchronous Digital
Hierarchy, Jerarquía Digital Sincrónica) con el mismo principio
de multiplexado sincrónico y capacidad de reserva.

La primer jerarquía de velocidad sincrónica fue definida como
STM-1 (Synchronous Transport Module, Módulo de Transporte
Sincrónico) de 155.520 Mb/s. Este valor coincide con el triple
de STS-1 de la red SONET (3 x 51.84 Mb/s = 155.52 Mb/s).

Los siguientes niveles se obtienen como N x STM-1, habiendo
definido la UIT-T el 4 x STM-1 = 622.08 Mb/s y STM-16=16 x
STM-1 = 2.488,32 Mb/s (aproximadamente 2.5 Gb/s), y
STM-64 (10 Gbits/s). 8

).

Comparación con PDH:

 PDH presenta el problema de interconexión de redes
internacionales, debido a la existencia de distintas
jerarquías a nivel mundial.
SDH basa su multiplexación en el entrelazado síncrono de
octetos, esto supone una diferencia fundamental con 9
respecto a PDH.

).

Comparación con PDH:

SDH ofrece flexibilidad de add-drop.
10

).

Comparación con PDH: Jerarquías PDH

11

formación de la señal sincrónica :

Los tributarios (sincrónicos o
plesiócronos) se acomodan en un
contenedor C (Container) que será
distinto para cada velocidad. A cada
contenedor se le agrega un
encabezado o sobrecapacidad de
reserva llamada “tara de trayecto”
(TTY) o POH (Path Overhead) para
operación, administración y
mantenimiento, y un puntero, PTR,
formándose lo que se conoce como
unidad tributaria TU (Tributary
Unit). Finalmente las TU son
multiplexadas byte a byte (cada uno
equivale a 64kb/s) y con el agregado
de información adicional de
administración de la red, se forma el
módulo STM-1.
12


La Representación de la trama STM-1 se realiza en dos
dimensiones de 9 filas de 270 bytes cada una.
8 x (9 x 270) x (8000) = 155,520 Mbit/s 13


SOH=Section OverHead (Tara de Sección): Capacidad adicional
de transmisión
PTR =Pointer: Indica la dirección de comienzo de la información
del tributario
14
PAYLOAD: Carga/información de tributario


ITU especifica el STM-1 como señal básica:
Los niveles superiores parten de la señal base.
15


PUNTEROS: PTR

Cada uno de los contenedores creados recibe un encabezamiento, llamado tara de trayecto
(TTY o POH). El POH contiene información para uso en los extremos del trayecto (canales de
servicio, información para verificación de errores, alarmas, etc.). Los punteros apuntan al
primer byte del encabezamiento de trayecto. Los contenedores a los cuales se ha
agregado su POH se llaman contenedores virtuales VC (Virtual Container). Cada uno de los
VC es transportado en un espacio al cual está asignado un puntero, que indica el primer byte
del VC respectivo. Las señales tributarias (como puede ser una de 140 Mb/s) se disponen en
el VC para su transmisión extremo a extremo a través de la red SDH. El VC se ensambla y 16
desensambla una sola vez, aunque puede atravesar muchos nodos mientras circula por la red.


Contenedor (C)
Es una unidad definida de capacidad útil dimensionada
para poder transportar las señales PDH que se muestran

17

formación de la señal sincrónica : mapeo PDH

Contenedor Virtual ( VC)
Es la unidad resultante de completar un contenedor con
información de gestión de trayecto (tara de trayecto)18

formación de la señal sincrónica : mapeo ETH
EoS: Ethernet over SONET/SDH,
también POS (Packet over SDH)

Técnicas de encapsulación
usadas:
 concatenación virtual (VC)
 esquema de ajuste de
capacidad del link (LCAS)
 procedimiento genérico de
entramado (GFP)
 procedimiento de acceso al link
SDH (LAPS)

19

concatenación virtual (VC ó VCAT):

VC permite a la multiplexación SDH abordar el problema de
falta de coincidencia entre el ancho de banda Ethernet y SDH.

Utilizando VC, un enlace SDH de transporte puede ser "del
tamaño adecuado" para el transporte Ethernet.

La CV permite que los canales SDH sean multiplexados juntos en
arreglos arbitrarios, lo que permite SDH crear “circuitos” de
tamaño personalizado que sean un múltiplo de las tasas binarias
básicas.

Toda la inteligencia para manejar concatenación virtual se
encuentra en los extremos de las conexiones, por lo que cada
canal de SDH puede ser dirigido de forma independiente a
20
través de la red, sin necesidad de conocer de la CV.

Esquema de ajuste de capacidad del link (LCAS) Link Capacity
Adjustment Scheme (LCAS):
• Es una tecnología de soporte para la concatenación virtual,
LCAS cambia dinámicamente la cantidad de un ancho de banda
para un canal virtual concatenado y proporciona un "ajuste" del
ancho de banda asignado dependiendo de las necesidades del
servicio.
• LCAS también es útil para la tolerancia a fallas y la protección,
ya que el protocolo tiene la capacidad para eliminar los enlaces
fallados desde el Grupo (VCG).
• Los mensajes de señalización son intercambiados dentro del
overhead SDH con el fin de cambiar el número de afluentes o
tributarios siendo utilizados por un VCG.
• El número de tributarios puede ser reducido o aumentado, y el
cambio de ancho de banda resultante, puede ser aplicado sin
pérdida de datos en ausencia de errores de red. 21


Procedimiento de acceso link SDH (LAPS)
Link Access Procedure for SDH (LAPS):

 Es un tipo de controlador de enlace de datos de
alto nivel (HDLC), LAPS incluye el servicio de enlace
de datos y la especificación del protocolo utilizado
en el transporte de paquetes IP sobre redes SDH.

 LAPS proporciona un servicio sin conexión punto-
a-punto no reconocido sobre SDH.

 LAPS permite la encapsulación de IPv6, IPv4, PPP,
y otros protocolos de capa superior.
22

Procedimiento genérico de entramado (GFP)
Generic Framing Procedure (GFP):

• Éste es otro tipo de encapsulación clave en EoS y la tecnología más
robusta que LAPS.
• GFP mapea los paquetes Ethernet de datos en un transporte de
octetos sincrónicos como SDH.
• GFP ha adaptado el protocolo utilizado por la delimitación de celdas
ATM para encapsular paquetes de longitud variable.
• Una cantidad fija de overhead ó encabezado es requerida por la
encapsulación GFP, lo que es independiente del contenido de los
paquetes.
• A diferencia de HDLC cuya encabezado depende de los datos. la
cantidad fija de encabezado por paquete permite una adaptación
determinista del ancho de banda entre el flujo Ethernet y el flujo
concatenado SDH.
• En GFP, hay dos modos diferentes de mapeo definidas: mapeo basado
en tramas y mapeo transparente. 23

Topologías-Secciones SDH

Sección de Multiplex

24

formación de la señal sincrónica : elementos

Multiplexor terminal:

Regeneradores:
Mapeo y desmapeo de señales

ADM: inserción/extracción:
Mantiene
características físicas
de la señal
Permite flexibilidad de red
25

formación de la señal sincrónica : topología de red anillo

26

topología de red-protecciones
Punto a Punto sin Protección

Punto a Punto con Protección MSP

MSP (Multiplex Section Protection) es a nivel de FO,
trabaja con dos pares de FO por caminos disjuntos.
27

topología de red-protecciones
Anillo STM1 con protección SNCP
(subnetwork connection protection)
La protección es a nivel de E1,
conmutando ésta por su camino Spare
cuando detecta una AIS en la recepción.

Anillo STM16 con protección
MS-SPRING

Los primeros ocho AU#4 como
caminos ”Working” y los restantes
ocho se los utilizan para su
protección.

28

topología de red-sincronismo
La operación sincrónica de la red proporciona ventajas importantes, de
manera que muchos operadores construyen una red paralela para
suministrar la distribución de la referencia de sincronización.

Estos canales se suministran casi exclusivamente por grupos
múltiplex primarios a 1544 kb/s (EE.UU.) y 2048 kb/s (Europa).
El principio de conmutación utilizado en las centrales telefónicas digitales
requiere que todos los conmutadores de red funciones sincronizados. Lo
mismo ocurre con una red de cross-conectores.

Esto implica que cada nodo reciba su referencia de sincronización desde
un única fuente. En la práctica, todos los operadores importantes
proporcionan su propia fuente de referencia primaria (PRS) y una red
sincrónica de relojes esclavos utilizados para sincronizar las redes.

Las PRS se especifican con tolerancias muy precisas (Rec.G.811 UIT-T) de 1x10-11 29

Señales de mantenimiento en servicio
 Una extensa gama de señales de alarma y comprobación de
paridad son incorporadas en la estructura de señal SDH, lo que
permite realizar con eficacia pruebas en servicio. Las principales
condiciones de alarma, tales como pérdidas de señal (LOS),
pérdidas de trama (LOF) y pérdida de puntero (LOP), provocan la
transmisión de señales de indicación de alarma (AIS) a la
siguiente etapa de proceso.

 Se generan distintas AIS, dependiendo del nivel de la
jerarquía de mantenimiento que se ve afectada. En respuesta a
las diferentes señales AIS y a la detección de condiciones
graves de alarma del receptor, se envían otras señales de alarma
a las anteriores etapas del proceso para advertir de los
problemas detectados en las siguientes etapas.

 …. 30

Señales de mantenimiento en servicio

 Esta señal se llama fallo de recepción en extremo remoto (FERF) se envía a
etapas anteriores en el SOH de la sección multiplexora que haya detectado una
condición de alarma AIS, LOS ó LOF; una condición de alarma remota (RAI) para
un trayecto de orden superior se eleva después de que un equipo que termina un
trayecto, haya detectado una condición AIS o LOP de trayecto De forma similar,
una condición de alarma remota (RAI) para un trayecto de orden inferior se
eleva después de que un equipo que termina un trayecto de orden inferior haya
detectado una condición AIS o LOP del trayecto de orden inferior.

 El monitoreo del calidad en cada nivel de la jerarquía de mantenimiento, se
basa en comprobaciones de paridad mediante entrelazado de bits (BIP)
calculadas en cada trama. Estas comprobaciones BIP se insertan en los SOHs
asociados a la sección de regeneración, la sección multiplexora y los tramos de
mantenimiento de trayecto. Asimismo, los equipos que terminan tramos de
trayecto HO (orden superior) y LO (orden inferior) producen señales de error en
bloque en extremo remoto (FEBE) en función de errores detectados en los BIPs
de trayecto HO y LO, respectivamente, Las señales FEBE se elevan hasta el
extremo de origen del trayecto.
31

conclusión-características
 Se puede manejar información plesiócrona y síncrona.
 Duración de la trama uniforme (125μs)
 La trama se repite 8000 veces por segundo
 Todas las señales PDH (CEPT/ANSI) pueden transmitirse
dentro de SDH (excepto 8Mbit/s).
 Tratamiento a nivel de byte (capacidad mínima de 64Kbit/s)
 La cabecera “Section Overhead” da una alta capacidad de
transmisión para monitoreo, mantenimiento y tareas de control.
 Utilización de Punteros
- para identificar las tramas de los tributarios
- para adaptación de velocidad
 La mulitplexación de señales de alto nivel son construidas en
base a la señal básica STM-1.
 SONET y SDH son un conjunto de estándares para transmisión
síncrona sobre fibra óptica. Canales de servicio y supervisión de
gran capacidad
32

formación de la señal sincrónica : conclusión-ventajas

 Menor cantidad de pasos de multiplexación
 Menos interfaces de transmisión
 Tributario único estandarizado para cualquier velocidad
(Todo el procesamiento se realiza a nivel STM-1)
 Posibilidad de mezclar diferentes señales PDH en un
único STM-1
 Canales de O&M integrados.
 Realización de redes flexibles con el uso de ADMs.
Compatibilidad
entre equipos de diferentes marcas
 Reducción del costo de los equipos y mantenimiento
 Equipo apto para el futuro
 Crecimiento modular

33

WDM: Conceptos generales
DWDM y CWDM

DWDM = Dense Wavelength Division Multiplexing,
usado en redes de transporte de larga distancia

CWDM = Coarse Wavelength Division Multiplexing,
usado en redes de transporte metropolitanas
34

CONCEPTOS BASICOS DE DWDM

Dense Wavelength Division Multiplexing

λ1 λ2 λ3

35

CONCEPTOS BÁSICOS DE DWDM

 Se basa en propiedad de la F.O. de
transmitir simultáneamente varias
longitudes de onda (colores) sin
interferirse
 Varias portadoras ópticas individuales
(λ) se agrupan en una sola señal óptica
multicanal
 Cada λ representa un canal óptico sobre
el cual se transporta un servicio
36


 Inicialmente WDM : pocos canales bien
separados

 Hoy se transmiten muchos canales con
pequeña separación (∆λ) entre ellos :
WDM Densa = DWDM

37

CONCEPTOS BÁSICOS DE DWDM: evolución

38

Grilla de Frecuencias, lambdas o canales

 DWDM requiere la definición de un plan de
canalización, la grilla de frecuencias ó λ
 Recomendación ITU-T G 694.1 :
fn = fo + n∆f
fo = frecuencia central = 193.100 GHz
∆f= 12,5 ; 25 ; 50 ; 100 GHz
n = entero (positivo, negativo, cero)

39

Grilla G.694.1

 Espaciamiento en frecuencia constante
fn+1 – fn = Cte. = ∆f = 100 GHz
 Espaciamiento en longitud de onda no es constante

 1 1
∆λ = λ – λn c −  ≈ 0,8 nm
=  fn + 1 f n 
n+1  

∆λ = 0,8 nm
 C = 2,99792458 x 10 m/s 8

λn λ n+1
40

Bandas C y L

 Banda C : 1529,16 nm – 1560,61 nm

 Banda L : 1570,42 nm – 1603,57 nm
41


BANDA C PAR
40 λ’s
∆f = 100 GHz

42


BANDA C IMPAR
40 λ’s
∆f = 100 GHz

43

Señal DWDM : ejm.

44

Señal DWDM : ejm.

45

WDM: Componentes
Diagrama general de un sistema DWDM

Puntos de Referencia

46

WDM: Componentes
Puntos de Referencia en un Sistema DWDM

 Sn , RMn , MPI-S, MPI-R, SDn, Rn : son
puntos de referencia para especificar
niveles de potencia, razón Señal/Ruido
 “S” : Sending
 “R” : Receiveing
 MPI-S : Multiplexer Interface, Sending
 MPI-R : Multiplexer Interface, Receiving

47

WDM: Componentes
Elementos de un sistema DWDM

 Transpondedor
 Multiplexor Óptico
 Demultiplexor Óptico
 Amplificador Óptico (Booster o Preamplificador)

OTROS COMPONENTES
 Del lado del transmisor, láseres con longitudes de onda
exactas y estables.
 Del lado de los enlaces, la fibra óptica que expone la pérdida
baja y el funcionamiento de transmisión en los espectros de
longitud de onda relevantes, además amplificadores ópticos para
aumentar la señal sobre palmos más largos .
 Del lado del receptor, los foto detectores y
demultiplexadores óptico. 48
 Multiplexadores ópticos cross-connect .

WDM: Mux-Demux

por prisma:
Se hace pasar un rayo de luz policromático por un prisma
y las diferentes longitudes de onda son refractadas en
ángulos diferentes. Estos rayos luego son enfocados por
un lente hasta el punto de entrada a una nueva fibra. El
mismo proceso puede ser usado a la inversa para
multiplexar.

49

WDM: Mux-Demux

por difracción:
Esta técnica se basa en el principio de difracción de la luz y se
hace incidir un rayo policromático de luz sobre un arreglo de líneas
finas, que reflejan o transmiten la luz, cada longitud de onda se
difracta de manera diferente en la rejilla lo que hace que salgan
hacia sitios diferentes en el espacio. Después se enfocan con un
lente hasta la fibra correspondiente.

50

WDM: Mux-Demux

por filtrado:
La idea de esta técnica es sencilla y consistes en
sobreponer filtros hasta que solo quede la longitud
de onda deseada. Su uso no es práctico cuando hay
muchas longitudes de onda multiplexadas ya que se
requieren muchos filtros puestos en cascada.

51

WDM: FILTROS ÓPTICOS

 Se requieren para las funciones de Multiplexión,
Demultiplexión, Ecualización de Ganancia de los
Amplificadores y Filtrado de ruido.
 Hay varias tecnologías de Filtrado Óptico :
 Filtros de Capa Delgada (Thin Film Filters, TFF)
 Filtros de Bragg (Fiber Bragg Grating)
 Arrayed Waveguide Grating (AWG)

52

WDM: Optical Add/Drop
Multiplexer
Los optical add/drop multiplexer son dispositivos que
permiten insertar o remover una o varias señales
ópticas en un determinado punto de la fibra. Esto lo
hacen sin necesidad de tener que hacer una
conversión óptica-eléctrica-óptica.

53

WDM: Transpondedor
Modula la portadora asignada

ADM STM-16 λ1

OTU
2,5 Gb
λ 2 MUX

ROUTER
OTU
600 Mb

SWITCH λ3
OTU
1 GbE
LADO CLIENTE 54

WDM: Transpondedor
Funcionalidades

 Adapta la señal cliente a la Grilla de
Frecuencias G 694.1 del ITU
 Disminuye el ancho espectral
 Mejora la tolerancia a la dispersión
cromática
 Efectúa corrección de errores (FEC)
 En Recepción efectúa Regeneración 3R

55

WDM: Transpondedor
Disminuye ancho espectral

20 dB
20 dB
∆λ = 0,2 nm
∆λ = 20 nm

1310 nm 1552,5 nm
LADO CLIENTE LADO DWDM

56

WDM: Transpondedor
Dispersión máxima admisible

Interfaz STM-16
estándar L-16.2 : Dmax = 1600 ps/nm

Transpondedor
Long Haul STM-16 : Dmax = 12800 ps/nm
 La dispersión es la extensión de pulsos de luz mientras ellos
viajan la por la fibra. La dispersión causa la distorsión de la señal,
que limita la amplitud de banda de la fibra.
 Dos tipos generales de dispersión afectan sistemas DWDM.
Uno de estos efectos, la dispersión cromática, es lineal mientras
el otro, la dispersión de modo de polarización (PMD), es no lineal. 57

WDM: Regeneradores

1R= Retransmisión. los primeros transponders fueron “basura entra
basura sale" en que su salida era análoga a la entrada, la salida era una
'copia' de la señal óptica recibida, practicamente sin limpiar la señal.
Esto limita el alcance del sistema. Sólo se monitoreba la potencia
recibida..
2R= Re-temporización y Re-transmisión. Estos trnaspondedores no
fueron muy comunes y utilizaban un método cuasi-digital “Schmitt-
triggering” para limpiar la señal. Hubo un rudimentario monitoreo de los
parámetros análogos.

3R= Re-temporización, Re-transmisión, Re-forma. Los Transponders 3R
son totalmente digitales y con capacidad de monitoreo de las secciones
SDH utilizando los bytes A1 y A2 del “overhead” para determinar la
calidad. Se podrán tener transponder 3R capaces de ejecutar una 3R
multi-rate en ambas direcciones.
58

WDM: Amplificador Óptico de Línea (OLA)

 Se usan como Booster o Refuerzo de señal
en Transmisión o como Pre-amplificador en
recepción.
 Tipos mas comunes : EDFA y Raman

Puede ser Amplificación Óptica de las portadoras en el dominio
fotónico, sin necesidad de conversión eléctrica (1R).
De las diversas tecnologías existentes destacan EDFA, SOA y
Raman.
En Regeneración O-E-O el proceso de amplificación se obtiene
tras la conversión de cada portadora óptica a nivel eléctrico
donde es tratada (3R) para su posterior conversión óptica.
59

WDM: Uso de OLA en DWDM
Factores que determinan la necesidad y ubicación física
de un punto de Amplificación o Regeneración:
 Rango dinámico o la relación entre la
potencia y sensibilidad del láser y receptor
de cada transpondedor.
 Distancia de la fibra óptica entre los nodos
 Atenuación de las fibra por Km (valor del
fabricante), por ejemplo 0.28db/Km
 Estado de fibra: Nº empalmes, pérdidas en
cada empalme, etc.
 Pérdidas de inserción de cada elemento
óptico (conectores, Mux/Demux, OADM,
etc) 60

WDM: Erbium Doped Fiber Amplifier
{EDFA}

Señal de entrada Fibra de Si dopada con Erbio Señal de salida
1530-1560 nm 1530 -1560 nm

acoplador Aislador

Laser de bombeo
a λ p = 980 nm ó 1480 nm

61

{EDFA}

El erbio es un elemento terrestre que no es muy común que
cuando es excitado emite luz alrededor de los 1.540 nm (la
longitud de onda de baja pérdida usada en DWDM). Una señal
débil entra en la fibra dopada con erbio, ahí un láser inyecta una
luz a 980 o 1.480 nm. Esta luz estimula los átomos de erbio que
liberan su energía almacenada como luz adicional a 1.550 nm.
Este proceso continúa a lo largo de toda la fibra haciendo que la
señal se vuelva más fuerte. Este proceso también añade ruido a
la señal.

62

{EDFA}

Los parámetros de importancia de un amplificador son: la ganancia, uniformidad
de la ganancia, el nivel de ruido y el poder de salida. Los EDFA típicos producen
ganancias de 30 dB o más y tienen potencia de salida de +17 dB o más. De estos
parámetros nombrados los más importantes son el nivel de ruido, que debe ser
bajo y el gain flatness ya que todas las señales deben ser amplificadas
uniformemente. La amplificación hecha por los EDFA es dependiente de la
longitud de onda pero puede ser corregida con filtros.

El nivel de ruido debe ser bajo ya que el ruido, al igual que la señal, es amplificado.
Este efecto es acumulativo y no puede ser filtrado. La relación señal/ruido es un
factor limitante en el numero de amplificadores que pueden ser concatenados. En
la práctica una señal puede viajar sin ser amplificada por 120 Km. A distancias
mayores de 600 Km hay que regenerar la señal, no basta sólo con amplificarla. Los
EDFA solo amplifican la señal y no realizan las funciones 3R (reshape, retime,
retransmit). Los EDFA están disponibles para las bandas C y L.
63

WDM: Resumen Características EDFA

 Ganancia es independiente de la tasa digital
 Ancho de banda amplio 1525 – 1565 nm
 Alta ganancia y eficiencia cuántica
 Bajo ruido y diafonía
 Alto nivel de potencia de saturación
 Independiente de la polarización
 λ p = 980 nm bajo ruido  preamplificador
 λ p = 1480 nm alta potencia  booster
 EDFA Preamplificador NF = 5-6 dB
 EDFA Booster NF = 8-10 dB
64

WDM: Resumen Características EDFA

Factor de
Ruido
EDFA

Respuesta
Espectral
EDFA:
65

WDM: Amplificador SOA
(Semiconductor optical amplifier, SOA)
Los amplificadores ópticos de
semiconductor tienen una
El amplificador óptico de
estructura similar a un láser Fabry- semiconductor suele ser de
Perot salvo por la presencia de un pequeño tamaño y el bombeo se
antireflectante en los extremos. El implementa de forma eléctrica.
antireflectante incluye un
antireflection coating y una guía de
Podría ser menos caro que un
onda cortada en ángulo para evitar EDFA y puede ser integrado con
que la estructura se comporte como otros dispositivos (láseres,
un láser. moduladores,...).
Sin embargo, en la actualidad, las Su elevada no-linealidad hacen
prestacionesno son tan buenas atractivos los SOAs para
como las que presentan los EDFAs. aplicaciones de procesado como
Los SOAs presentan mayor factor la conmutación todo óptica o la
de ruido, menos ganancia, son
sensibles a la polarización, son muy conversión de longitud de onda.
no lineales cuando se operan a También se está estudiando su
elevadas velocidades... uso para implementar puertas66
lógicas.

WDM: Amplificador RAMAN

Estos dispositivos se basan en amplificar la La señal de bombeo se puede
señal óptica mediante el efecto Raman. A acoplar a la fibra tanto en la misma
diferencia de los EDFAs y de los SOAs, los
amplificadores Raman se basan en un una dirección en la que se transmite la
interacción no lineal entre la señal óptica y la señal (bombeo codireccional) o en el
señal de bombeo de alta potencia. De esta sentido contrario (bombeo
forma, la fibra convencional ya instalada
puede ser usada como medio con ganancia
contradireccional). Es más habitual
para la amplificación Raman. Sin embargo, es el bombeo contradireccional para
mejor emplear fibras especialmente evitar la amplificación de las
diseñadas (fibra altamente no lineal) en las
componentes no lineales.
que se introducen dopantes y se reduce el
núcleo de la fibra para incrementar su no
linealidad. Para obtener una buena amplificación es
necesario usar potencias de bombeo
elevadas (de hasta 1 W y hasta 1,2 W
El máximo de ganancia se para amplificación en banda L en fibra
monomodo estándar). Normalmente se
consigue a 13 THz (unos 100
emplean más de dos diodos de bombeo.
nm) por debajo de la longitud El nivel de ruido que se obtiene es bajo
de onda de bombeo. especialmente cuando se usa junto con
EDFAs. 67

WDM: DIAGRAMA DE OJO un ejm.

Método utilizado para evaluar la calidad
general del sistema de transmisión digital 68

WDM: CWDM (Coarse Wave Division
Multiplex)
El multiplexado por división aproximada (gruesa) de longitud de onda (CWDM)
es un sistema que pertenece a la familia de multiplexion por divisiòn de longitud
de onda (WDM), se utilizó a principios de los años 80 para transportar señal de
video (CATV) en conductores de fibra multimodo, fue estandarizado por la ITU-
T (internacional Telecommunication Union – Telecommunication sector), cuya
norma es: ITU-T G.694.2 en el año 2002

DWDM utiliza componentes ópticos más complejos, para mayores distancias de
transmisión y mayores capacidades, por lo cual son más caros que CWDM, la cual
esta desarrollada especialmente para zonas metropolitanas, ofreciendo anchos
de banda relativamente altos a un costo mucho más bajo, ésto debido a los
componentes ópticos de menor complejidad, limitada capacidad y distancia, por lo
cual es la más competitiva a corta distancia.
69

Multiplex)

70

Multiplex)
Características técnicas:

 Posee espaciamiento de frecuencias de 2.500 GHz (20nm), dando
cabida a láseres de gran anchura espectral.
 18 longitudes de onda, definidas en el intervalo de 1270 a 1610 nm
 Los CWDM típicamente tienen su límite en 2,5 Gbps.
 En cuanto a las distancias que cubren llegan hasta unos 80 km.
 Utilizan láser DBF (láseres de realimentación distribuidos) sin
peltier ni termistor.
 Usa filtros ópticos de banda ancha, multiplexores y demultiplexores
basados en TFF (tecnología de película delgada)
 Mayor espaciamiento de longitudes de onda, lo que indica que si hay
una variación en la onda central debido a imperfecciones de los láseres
producidos por procesos de fabricación menos críticos esta onda se
mantendrá en banda.
 Mayor espectro óptico, esto nos permite tener un número de canales
para utilizar sin que estos sean disminuidos a causa de la separación
entre ellos. 71

Multiplex)

Topologías.
 Anillos punto a punto y redes ópticas pasivas (PON)
 Anillos locales CWDM que se conectan con anillos metropolitanos DWDM
 Anillos de acceso y las redes ópticas pasivas.

Ventajas
 Menor consumo energético.
 Tamaño inferior de los láser CWDM,
 Soluciona los problemas de cuellos de botella
 Hardware y costo operativo más barato referente a otras tecnologías de
la misma familia.
 Anchos de banda más elevada.
 Es más sencillo referente al diseño de la red, implementación y operación.
 Mayor facilidad de instalación, configuración y mantenimiento de la red
 Alto grado de flexibilidad y seguridad en la creación de redes ópticas
metropolitanas.
 Puede transportar cualquier servicio de corto alcance como: SDH, CATV,
ATM, FTTH – PON, 10Gibagit, entre otros
72

DWDM de nueva generación
Jerarquía OTN : generalidades
La interconexión e interoperatibilidad de redes a escala internacional
requieren sistemas de transporte flexibles que puedan procesar señales
en diferentes formatos.

La tendencia actual de las redes de transporte en telecomunicaciones, se
caracteriza por la sustitución progresiva de enlaces de microondas y
satelitales por fibra óptica como medio de transmisión, y principalmente a
un cambio de tecnología (PDH, Plesiochronous Digital Hierarchy) a (SDH,
Synchronous Digital Hierarchy).

Junto con la expansión de las redes de transmisión, se utilizan cada vez
más sistemas NG-SDH, con una adecuada adaptación de tráfico IP,
Ethernet, FISCOM, ESCOM, etc. sobre la red de transporte, con
funcionalidades de operación, administración, mantenimiento y
provisionamiento o configuración (OAM&P, Operations, Administration,
Maintenance and Provisioning), a través de sistemas basados en la Red de
Gestión de Telecomunicaciones (TMN, Telecommunications Management
Network). 73


En el futuro cercano estas mismas tendencias se deben Vídeo
Voz afianzar
más en el dominio óptico, utilizando multiplexación por longitud
Datos
de onda (WDM, Wavelength Division Multiplexing) en conjunto
con la Red de Transporte Óptica (OTN, Optical Transport
IPv4 IPv6
Network) la cual aporta la inteligencia, para lograr la esperada
convergencia en los sistemas de comunicación para una red de
MPLS GMPLS

transporte totalmente unificada en la capa óptica.
Ethernet
GFP
POS G Ethernet

FR ATM DTM 10G Ethernet

PDH SONET/SDH AND NG (SONET/SDH) OTN

WDM/DWDM

OF

74


 El crecimiento de tráfico IP en el núcleo de la red de transporte
es uno de los principales impulsores de la integración IP-red óptica.

 La Optical Transport Network (OTN) con la trama G.709 ha
emergido como un modo para agregar capacidades de gestión a los
lambdas.

 La integración en redes IPoDWDM reduce el Nº de componentes
en la red para proveer una conectividad IP y ruteo de extremo a
extremo.

 Uno de los servicio impulsores del crecimiento IP es la HDTV y la
penetración de la banda ancha internet de alta velocidad.
75

Jerarquía OTN: evolución

Terminales de
acceso y adaptación

¡ MÚLTIPLES TECNOLOGÍAS Y ADAPTACIONES !
76

Los primeros cambios han sido retirar redes FR y ATM para
traspaso a IP, integrando las capas 1 y 3 para mapear
directamente sobre SDH, como en la siguiente figura:

En las arquitecturas tradicionales, el costo del transporte está
dominado por la regeneración de las señales ópticas, debido a la
conversión O-E-O.
Las mejoras tecnológicas, tales como el control de la dispersión,
corrección de errores FEC, esquemas de modulación mas eficientes,
láseres sintonizables, y “multi-degree reconfigurable optical add-drop
multiplexers (ROADMs)has desplazado el foco económico desde los
enlaces de transporte a los nodos de conmutación. 77


78

A pesar de que la convergencia IP-DWDM está en marcha desde hace
algún tiempo, una solución global de transporte basado en una plataforma
de enrutamiento IP es el siguiente paso lógico.
Un cambio clave de arquitectura para completar la convergencia está
basado en integrar los estándares, y en los transpondedores de largo
alcance en el mismo router, y así de esta manera lograr IPoDWDM
verdadero.

79

Jerarquía OTN: características

Se ha completado una partición clara entre la capa óptica y la eléctrica.
La capa óptica contiene todos los elementos de óptica pasiva (fibra,
DWDM, amplificadores, ROADMs).
La capa IP ha integrado todas las funciones de tipo eléctrico —
comenzando por el procesamiento de paquetes, conmutación,
crossconexión, y la multiplexación — y producir una señal óptica de larga
distancia que se encuentre directamente provisionada en la capa óptica.
Esto es posible gracias a la OTN y trama G.709.

La especificación de OTN por la UIT en la G.709 aplica mayoritariamente
a las funciones de gestión de las redes ópticas de hoy.
En OTN, la información de “overhead” se anexa a la parte frontal de la
señal como una cabecera, mientras que FEC se anexa a la parte trasera.
Por lo tanto, un canal óptico puede ser mucho más fácil para la provisión,
control, mantenimiento, y la restauración.

80

Jerarquía OTN: Trama G.709

La estructura de trama G.709 (también conocida como el
“envoltorio digital“ ó “digital wrapper ) añade información de
gestión para un lambda.
También agrega FEC, que aumenta la confiabilidad a través de
reducir el BER, y así extender las distancias ópticas del tramo
de enlace.

Las tasas de bps de G.709 se basan en las velocidades
SONET / SDH
En efecto, la asignación de carga útil jerárquica comienza a 2,5
Gbps (OC-48/STM-16) y alcanza hasta los 40 Gbps
(OC-768/STM-256):
• OTU1: 2.5 Gbps
• OTU2: 10 Gbps
• OTU3: 40 Gbps
81


En esencia, hay tres partes principales de la trama G.709: la
sobrecarga, la carga útil, y los datos de la FEC.

Estas tres partes existen sea la trama de un OTU1, OTU2 o
OTU3.

La trama G.709 se divide en tres secciones, cada una
correspondiente a una de las tres secciones diferentes de la red
óptica.

Las secciones de overhead son:
• Optical Channel Payload Unit (OPU)
• Optical Channel Transport Unit (OTU)

82


La estructura OTU, la cual incluye el FEC, provee funciones de
supervisión y condiciones de la señal para el transporte entre
puntos terminales del canal óptico en que se realizan las
funciones 3R (retiming, reshaping, and regeneration).

La ODU provee supervisión extremo a extremo y permite un
monitoreo de las conexiones tándem. 83


La figura muestra varias partes de la trama G,709 — incluyendo el
overhead para cada una de las secciones ODU, OPU y OTU — el
sincronismo (framing) , el FEC y la carga útil.
Aunque las velocidades están basadas en SDH, la carga útil de una trama
G.709 es completamente agnóstica a protocolo. Así p. ej. una información
ATM, un protocolo GFP (generic framing procedure) pueden ser
mapeados directamente a la carga útil de la trama G.709.
Es esta característica la que hace a la OTN una buena opción para una
red de transporte, ya que puede llevar varios tipos de tráfico —data,
voz, o video— con una estructura de trama común, que permite las
garantías de nivel de servicio, gestión, seguimiento y corrección de84
errores.

Jerarquía OTN: Recomendaciones ITU para
OTN G.872: Architecture of Optical Transport Networks and
• ITU-T
Recommendation
• ITU-T G.873: Optical Transport Networks Requirements
• ITU-T SG15: Transport Networks Systems
• ITU-T G.664: General automatic power shutdown procedures for
optical transport systems
• ITU-T G.692: Optical interfaces for multichannel systems with
optical amplifiers
• ITU-T G.709: Network Node Interface for the Optical Transport
Network
• ITU-T G.798: Characteristics of optical transport network equipment
functional blocks
• ITU-T G.871: Framework of optical transport network
recommendations
• ITU-T G.874: Management aspects of the optical transport network
element
• ITU-T G.875: OTN management information model for the network
element view 85
• ITU-T G.959.1: Optical Transport Network physical layer interfaces

ROADM y WSS:
Reconfigurable Optical Add-drop Multiplexer

Un OADM es un dispositivo usado en sistemas WDM para
multiplexar y enrutar diferentes canales de luz a la entrada y
salida de una SMF (single mode fiber).
Este es un tipo de nodo óptico, que se utiliza generalmente
para la construcción de redes de telecomunicaciones ópticas.
"Add" y “Drop" aquí se refieren a la capacidad del dispositivo
para agregar uno o más canales de nuevas longitudes de onda a
una señal existente WDM multi-longitud de onda, y / o bajar
uno o más canales, pasando las señales a otra red. Un OADM
puede ser considerado como un tipo específico de cros-
86
conector óptico.

ROADM y WSS:
Un OADM tradicional consiste en tres etapas: un demultiplexor óptico,
un multiplexor óptico, y entre ellos un método de reconfigurar las rutas
entre el demultiplexor y el multiplexor óptico y un conjunto de puertos
para agregar y quitar las señales. El demultiplexor separa las longitudes
de onda óptica en una fibra de entrada. La reconfiguración puede ser
hecha por “patch panel” de fibra óptica o por switches ópticos que
dirigen las longitudes de onda al multiplexor óptico o a los puertos de
bajada. El multiplexor óptico combina los canales de longitud de onda
que van a continuar entre los puertos de demultipexer y los puertos de
agregados, en una fibra única de salida.
Todos los caminos de luz que pasan directamente un OADM se
denominan “cut-through lightpaths”, mientras que los que se agregan o
se bajan en el nodo OADM se denominan “add/dripped lightpaths”. Un
OADM con interruptores ópticos reconfigurables de forma remota (por
ejemplo 1 × 2) en la etapa intermedia se denomina OADM
reconfigurable (ROADM). Aquellos sin esta característica se conoce
como OADMs fijos. Mientras que el término OADM se aplica a ambos
tipos, a menudo se utilizan indistintamente con ROADM. 87

ROADM y WSS:

Físicamente, hay varias maneras de realizar un OADM. Hay una
variedad de tecnologías de multiplexar y demultiplexar,
incluidos los filtros de película delgada, rejillas de Bragg con
circuladores óptica, dispositivos de rejilla en espacio libre y
matrices de guía de onda planares, que mediante los principios
de difracción se hace posible la separación y agregación de
longitudes de onda.

Las funciones de conmutación o reconfiguración van desde el
“pantch panel” manual a una variedad de tecnologías de
conmutación como MEMS, cristal líquido y los interruptores
termo ópticos en los circuitos de la guía de onda planar.

88

ROADM y WSS:
Un Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer (ROADM)
es una forma de multiplexor add/drop óptico que añade la
capacidad de conmutar en forma remota el tráfico de un
sistema WDM a nivel de longitud de onda. Esto se logra
mediante el uso de un módulo de conmutación de longitud de
onda selectiva. Esto permite que las longitudes de onda
individuales o múltiples canales de datos sean agregados y / o
bajados de una fibra de transporte sin la necesidad de
convertir las señales en todos los canales WDM a las señales
electrónicas y de vuelta a las señales ópticas.

La planificación de la asignación de ancho de banda total no es
necesario realizarla durante la implementación inicial de un
sistema.. La configuración se puede hacer cuando sea necesario
sin afectar al tráfico que ya está pasando por el ROADM.
89

ROADM y WSS: Wavelength Selective
Switching
El ROADM permite la configuración y reconfiguración remota.
Ya que no está claro de antemano dónde una señal puede ser
potencialmente direccionada, hay una necesidad de balance de
potencias de estas señales, los ROADMs permiten balancear
automáticamente las potencias.

La funcionalidad de ROADM apareció originalmente en equipos
DWDM de larga distancia, pero en 2005, comenzó a aparecer en
los sistemas de redes metro debido a la necesidad de construir
mayores redes metropolitanas, a fin de lidiar con el creciente
tráfico impulsado por la demanda de servicios basados en
paquetes.

90

ROADM y WSS: Wavelength Selective
Switching
Los componentes de conmutación de longitud de onda selectiva son
dispositivos integrados para la multiplexación / demultiplexación de
longitudes de onda de las señales WDM y mecanismos para conmutar
las señales para cada longitud de onda.

Los elementos de Multiplexación / demultiplexación se puede realizar
como Array Waveguide Gratings (AWG). En la actualidad, las dos
principales tecnologías de conmutación son los sistemas
MicroElectroMechanical Systems (MEMS) y cristales líquidos.

Un componente WSS se caracteriza por el número de canales WDM
(por ejemplo, 40 ó 80) y por el número de direcciones seleccionables
(por ejemplo, 1x5 o 1x9). La principal aplicación de los WSSs es la
implementación de los ADMs ópticos reconfigurables (ROADM), o, en
los arreglos de malla, de los sistemas cross conectores ópticos.

91

Topologías de Red :
jerarquía – tecnologías - topologías

vista jerárquica de una red 92

Topologías de anillo y enmallada

Son muchas las topologías que se desarrollan en las
redes. En algunas oportunidades dadas por razones
del origen de los tráficos, de seguridad, de
geografía, etc. 93

Topologías de anillo y enmallada: Anillo

self-healing ring (SHR), es una topología de bucle de la red, una
configuración común en los sistemas de transmisión de
telecomunicaciones. Al igual que carreteras y sistemas de
distribución de agua, un bucle o anillo se utiliza para
proporcionar redundancia. Los sistemas SDH y WDM se
configuran en anillos de auto-restauración.

Estado de ANILLO: Normal Dañado Doble Daño
94

Topologías de anillo y enmallada: Anillo

Descripción:
El sistema consiste de un anillo de enlaces bidereccionales entre un
conjunto de estaciones, utilizando fibra óptica.
En condiciones normales de uso, el tráfico se distribuye en la dirección
de la ruta más corta hacia su destino.
En el caso de la pérdida de un vínculo, o de una estación entera, las dos
mas cercanas estaciones supervivientes activan un "loop back” de sus
extremos del anillo.
De esta manera, el tráfico todavía puede viajar a todas las partes
sobrevivientes del anillo, aún si tiene que viajar por "el camino más
largo".
Un segundo corte en el anillo podrá dividir la red en dos sub-anillos,
pero en tal caso, cada sub-anillo seguirá siendo funcional. 95

Topologías de anillo y enmallada : Anillo
Ventajas

Los anillos auto-reparables ofrecen un elevado nivel de sobrevivencia a
bajo costo, ya que a menudo es geográficamente fácil tomar varias
rutas existentes y unirlas en un anillo con una longitud extra menor de
fibra.

Los cables submarinos de comunicaciones se construyen típicamente en
pares, para funcionar como un anillo “self-healing”.

También hay sistemas de muy alta capacidad de recuperación, que
típicamente se construyen sobre mallas de interconexión de los anillos
de auto-sanación.

Otro ejemplo de una tecnología de anillo de auto-sanación fueron las
MAN FDDI.

“Resilient Packet Ring” es una nueva tecnología para redes de paquetes
conmutados anillo self-healing. 96

Topologías de anillo y enmallada :
problemática de mallas
Estas redes requieren presentan la
complejidad de los algoritmos de
enrutamiento.

Algunos tipos de protección están basados
en compartir rutas y/o segmentos de red.

La función de costo y estado de los vínculos
para la realización de las diversas rutas, se
definen según cual es el máximo de
recursos compartidos que se pueden
explorar en el escenario de contar con toda
la información de enrutamiento.

Hay una muy alta dependencia de
complejidad de decisiones de software. 97

ASON : Automatically Switched Optical Network

Es un concepto para la evolución de las redes de
transporte, que permite políticas dinámicas de
control de una red óptica ó SDH basadas en la
señalización entre un usuario y los componentes de la
red.

Su objetivo es automatizar la gestión de los
recursos y de conexión en la red. El IETF define
ASON como una alternativa o suplemento a la
gestión de conexión basada en NMS.

98

La Necesidad de ASON

En una red óptica sin ASON, cada vez que un usuario requiere más
ancho de banda, hay una solicitud de una nueva conexión: ¿Por quién?,
¿A quién?
El prestador del servicio debe entonces planificar y configurar
manualmente la ruta en la red.
Esto no consumo de tiempo, sino también de los residuos de ancho de
banda si el usuario utiliza la conexión con moderación.
El ancho de banda se está convirtiendo en un recurso precioso y las
expectativas de las futuras redes ópticas deben ser capaces de
manejar eficientemente los recursos lo más rápidamente posible.

ASON cumple algunos de los requisitos de las redes ópticas, tales como:
 Un provisionamiento rápido y automático de extremo a extremo
 Un rápido y eficiente reenrutamiento
 Soportar diferentes tipos de clientes, optimizados para IP
 Una configuración de conexiones dinámica
 Soportar Optical Virtual Private Networks (OVPN’s)
 Soportar los diferentes niveles de calidad de servicio

99

Arquitectura Lógica de ASON

Puede dividirse en 3 planos:

Plano de Transporte
Plano de Control
Plano de Administración

El Plano de Transporte: contiene un número de interruptores (óptica o
de otro tipo) responsable del transporte de los datos del usuario a través
de las conexiones. Estos interruptores están conectados el uno al otro a
través de PI (interfaz física). 100

Arquitectura Lógica de ASON

El Plano de Control: es responsable de los recursos reales y
administración de conexiones dentro de una red ASN. Consiste
en una serie de OCC (Controladores de Conexión Óptica),
interconectados a través de NNI’s (Network to Network
Interfaces).

Las OCC’s tienen las siguientes funciones:
Descubrimiento de topología de Red
(descubrimiento de recursos)
Señalización, enrutamiento,
asignación de direcciones
Conexión “set-up/tear-down”
Protección de conexión / restauración
Ingeniería de tráfico
Asignación de Longitud de onda
101

El Plano de Administración: es responsable de administrar el
plano de control. Sus responsabilidades incluyen la
administración de la configuración de los recursos del Plano de
Control, áreas de encaminamiento, los recursos de Transporte
en el plano de control y Política.
También proporciona la administración de fallas, gestión de
desempeño, funciones de contabilidad y gestión de la seguridad.
El Plano de Gestión contiene el órgano de gestión de red que se
conecta a un OCC en el plano de control a través del INM-A
(Network Management Interface for ASON Control Plane) y
uno de los switches vía el NMI-T NMI-T (Network
Management Interface for the Transport Network).
El tráfico de usuarios conectados a una red de ASON contiene
datos tanto de transporte como plano de control. El usuario
está conectado al plano de transporte a través de PI (Physical
Interface), mientras que se comunica con el plano de control a
través de un UNI (User Network Interface). 102

ITU-T documentation for ASON standardization
The following is a list and description of architecture and requirements as published by ITU-T
G.8080/Y.1304, Architecture for the automatically switched optical network (ASON)
G.807/Y.1302, Requirements for automatic switched transport networks (ASTN) Call and Connection
Management
G.7713/Y.1704, Distributed call and connection management (DCM)
G.7713.1/Y.1704.1, DCM signalling mechanism using PNNI/Q.2931
G.7713.2/Y.1704.2, DCM signalling mechanism using GMPLS RSVP-TE
G.7713.3/Y.1704.3, DCM signalling mechanism using GMPLS CR-LDP Discovery and Link Management
G.7714/Y.1705, Generalized automatic discovery techniques
G.7715/Y.1706, Architecture and requirements of routing for automatic switched transport network
G.7716/Y.1707, Architecture and requirements of link resource management for automatically switched
transport networks
G.7717/Y.1708, ASTN connection admission control. Other Related Recommendations
G.872, Architecture of optical transport networks
G.709/Y.1331, Interface for the optical transport network (OTN)
G.959.1, Optical transport network physical layer interfaces
G.874, Management aspects of the optical transport network element
G.874.1, Optical transport network (OTN) protocolneutral management information model for the network
element view.
G.875, Optical transport network (OTN) management information model for the network element view
G.7041/Y.1303, Generic framing procedure (GFP)
G.7042/Y.1305, Link capacity adjustment scheme (LCAS) for virtual concatenated signals
G.65x, series on optical fibre cables and test methods
G.693, Optical interfaces for intra-office systems
G.7710/Y.1701, Common equipment management function requirements
G.7712/Y.1703, Architecture and specification of data communication network. 103
G.806, Characteristics of transport equipment . Description methodology and generic functionality.

Transpondedores de 100 Gbps.:
citas de hacia dónde va la tecnología
The SiGe (Silicon Germanium) 0.13(micrometer) process technology chip
was designed in-house to be used inside Opnext's leading edge coherent
40Gbps and 100Gbps transponder modules and subsystems. The 128Gbps
multiplexer IC transmits the data in 32Gbps lanes suitable for transmission
using the DP-QPSK modulation scheme, as documented in the OIF 100G
Ultra Long Haul DWDM Framework, for 100GbE and OTU4 transmission in
the Wide Area Network (WAN). The multiplexer IC employs Ball Grid Array
(BGA) technology to allow standard SMT manufacturing processes. This
enables higher density transponder designs with ICs mounted directly onto
the Printed Circuit Boards (PCBs).

"One of the major challenges of increasing 40G production was the
manufacturability, quality and performance consistency of the hardware,"
said Roberto Marcoccia, vice president of R&D for Opnext's subsystems
business unit. "This SMT IC eliminates the radio frequency (RF) connectors
and coaxial cabling, a major source of these volume manufacturing issues."

Opnext continues to employ selective vertical integration on components
like this new SMT IC with the goal of delivering the lowest cost and highest
performance 100Gbps OIF MSA compliant solution to its OEM partners. 104

Transpondedores de 100 Gbps. :
Altera and its intellectual property (IP) partners provide a complete solution
based on 40/100 Gigabit Ethernet (GbE) Media Access Controller (MAC), physical
coding sub-layer (PCS), and physical media attachment sub-layer (PMA) with 40-
Gbps or 100-Gbps Attachment Unit Interface (XLAUI or CAUI) designed to the
latest IEEE 802.3ba 40/100 GbE standard. This solution can be used for a
variety of chip-to-optical module, chip-to-chip, and backplane applications.
Altera® Stratix® V GT with transceivers at data rates up to 28 Gbps and Stratix
IV GT FPGAs with data rates up to 11.3 Gbps implement XLAUI or CAUI
electrical interfaces with 4 or 10 fully integrated and silicon-proven 10.3125-
Gbps serial transceivers, respectively, to connect to standard CFP optical
modules.

In addition to the FPGAs, our 40/100 GbE solution also includes development kits,
IP from Altera, MorethanIP, and Sarance Technologies, collateral, and test data.
The 40GBASE-R and 100GBASE-R PMAs have been tested in hardware, and the
complete MAC and PHY solution has been verified. The 40/100 GbE PHY utilizes
built-in transceivers to implement the XLAUI and CAUI interface specifications
in a single device, which saves system cost, board space, and power of
external SERDES devices.
105

Transpondedores de 100 Gbps. :
Opnext Develops ADC for 100G Coherent Transponders in
Partnership with Mobius Semiconductor Quad low power CMOS ADC
is designed for use in 127 Gbps Polarization Multiplexed
Quadrature Phase Shift Keying (PM-QPSK) modulation schemes.

FREMONT, Calif., Mar 19, 2010 (BUSINESS WIRE) -- Opnext, Inc.
(NASDAQ:OPXT), a global leader in state-of-the-art laser technology
and high speed optical communications, today announced that it has
solved one of the major challenges of delivering a PM-QPSK coherent
receiver. The company has developed a low power quad CMOS analog-
to-digital converter (ADC), designed for use in a 127 Gbps Polarization
Multiplexed Quadrature Phase Shift Keying (PM-QPSK) modulation
scheme. Opnext verified the DSP and FEC algorithms on its real time
100G coherent platform, announced earlier this month.

106

Cálculo de enlaces ópticos
Balance de Potencias

 Calculo del enlace o link budget
 Debe cumplir que receptor tenga una
potencia de entrada dentro de su
rango dinámico, una vez asumidas
TODAS las pérdidas del medio.
 Esto puede determinar usar xR`s
 Considerar también ancho de banda
requerido.
107

Balance de Potencias: Atenuación del medio de Tx

Atenuación de FO variable según lambda 108

Balance de Potencias: Alcance máximo en distancia

• La atenuación determina, para un transmisor y un
receptor dados, la longitud máxima de un enlace de
fibra.
Ejemplo :
– Transmisor con potencia de salida de -11.5 dBm
– Receptor óptico con sensibilidad mínima de -20 dBm
– Margen Aten. disponible: (-11.5) - (-20) = 8.5 dB
– Pérdida de potencia en los conectores = 2 dB
– Margen Aten. disponible: 8.5 -2 = 6.5 dB
– Suponiedo una fibra con atenuación de 0.57 dB/Km,
entonces:
Distancia máxima: 6.5/0.57 = 11.4 Km
(sin necesidad de amplificadores)
ÉSTE NO ES EL ÚNICO LIMITE 109

Balance de Potencias: Link Budget

• Prx limite = Ptx – Pérdidas totales + G – Ms
Prx limite es la sensibilidad del receptor
LT = ∑ pérdidas : FOKm + ODF + conectores + jumpers +
empalmes
Ms= es el margen de seguridad, por ejemplo para envejecimiento
de la FO o para posteriores empalmes.
G= Ganancia amplificador (si es necesario)

“Power Budget” = max pérdida que tolera el sistema =
∆P = Ptx – Prx lim dB
Margen del sistema = Ms = ∆P + G – LT
Actividad: realizar cálculos, obteniendo datos de un data sheet 110

Balance de Potencias_ calculos ejemplo
Parámetros FO típicos de ejemplo Tramo Tot Tramo 1 Tramo 2

Aten FO a 1550 nm 0,25 dB/Km 68,75 27,5 41,25
Disp cromática 18 ps/nm Km
Long trayecto 275 Km 110 165
perdida por empalme 0,2 dB 16 16 16
Nº empalmes (mufas) 80
perdidas ODF 0,3 dB 1,2 1,2 1,2
Nº ODF`s 4
Margen de reserva equipo 3 dB 3 3 3
Margen de reserva FO 2 dB 2 2 2
Aten Tot = 91 dB 49,7 63,45

Datos:
Pot Rx (sensibilidad) -32 dBm -70 dBm -29,2 dBm -28,5 dBm
Pot Tx 20,5 dBm Con AMP

Power Budget = 53 dB
Margen Seguridad= -38 dB 2,8 dB 6,05 dB
Datos:
AMPLIFICADORES GAN dB Pot out dBm
Amp de 1 etapa t1 17 a 27 18
Amp de 2etapa t2 20 a 27 20
Amp de 2etapa t3 24 a 34 20

Actividad: realizar cálculos, obteniendo datos de un data sheet 111

Balance de Potencias_: Niveles de potencia en el enlace

Si bien se puede amplificar
indefinidamente, ello no es posible por la
acumulación de ruido 112

Análisis de Dispersión: Interferencia Intersímbolo

• Es la distorsión en el tiempo de la señal óptica
recibida:
ensanchamiento del pulso a medida que viaja a través
de la fibra.
• Es función de la longitud de onda
• Es lo que limita la tasa de datos máxima (distancia
mínima entre pulsos), y la distancia máxima en un
enlace de fibra, para una velocidad de datos dada.
• Múltiples causas.

Análisis de Dispersión
Dos causas principales:
– Dispersión material, causada por la composición del Vidrio
(imperfecciones)
– Dispersión de guía de ondas, causada por la luz que viaja tanto
por el núcleo como por el revestimiento interior, a velocidades
ligeramente distintas
Pueden balancearse ambas durante el diseño de la fibra,
proporcionando una “zona de dispersión cero” (típicamente a
1.310nm, ITU G.652).

114

Análisis de Dispersión: Efecto en la señal

El límite está dado por la ISI aceptable
115

Análisis de Dispersión: tipos de FO

116

Análisis de Dispersión: variabilidad entre canales

Notar como cada canal sufre diferente efecto de la FO
117

Análisis de Dispersión: casos de ISI

118

Análisis de Dispersión: de fuentes ópticas

Las señales generadas por LEDs y Lasers no tienen un
espectro perfecto con una única λ:
• Se produce un ensanchamiento del pulso, debido a las
diferencias de trayectoria entre las distintas longitudes
de onda.

119

Análisis de Dispersión: distintas fuentes

Láser DFB
Láser DFB modulado en
intensidad modulado en FSK
Láser (1Gb/s)
Fabry-Perot
S´

< 0,1 nm < 0,008 nm
< 5 nm

1 GHz

λ / nm

Espectro de los transmisores
120

Análisis de Dispersión: en resumen

Deberá cumplirse que el Tpo Total de dispersión sea:
top 〈 0,35 x T ( R Z )
top 〈 0,70 x T ( N R Z )
donde: T intervalo de tiempo de 1 bit,

RZ datos con retorno a cero,

NRZ datos sin retorno a cero.

Con ello la ISI se minimiza para un BER adecuado

121

Análisis de Dispersión: Cálculos
Ancho de banda por dispersión cromática

0,44
B W crom [ M H z] =
( ∆λ ⋅ N ) ⋅ 10 −6 ⋅ L
donde:

L (km) longitud total,

∆λ (nm) ancho espectral de la fuente
luminosa al 50% de amplitud,
N (ps/nm.km) coeficiente de dispersión
cromática.

122

Análisis de Dispersión Cálculos

Ensanchamiento de pulso
En lugar del ancho de banda, puede indicarse el
ensanchamiento del pulso tomado a mitad de su
amplitud:
∆t =
[
N ⋅ ps nm ⋅ km ]
∆λ ⋅ ( n m ) ⋅ L ( k m )
Con lo cual el ancho de banda de la fibra será
equivalente a: 0,44
BW =
∆t
123

Análisis de Dispersión: Ancho de Banda efectivo

• Estima cuánta información puede transportar la fibra como
máximo (separación mínima entre pulsos), debido a la influencia
de la dispersión.

• Para una λ dada puede considerarse un valor constante que
determina la longitud máxima de un enlace (en km) para una tasa
de datos (en MHz) dada. Se da en Hz*km

p.ejm.: una fibra de 600 MHz*km, puede transmitir 200 MHz
a 3 km, ó 100 MHz a 6 km.

• Valores típicos MMF: 500 y 160 MHz*Km, para SMF
muchos GHz*km.

124

Relación Señal Ruido Óptica OSNR: Cálculo en link ptp
En un enlace A-B (long Haul) de FO - WDM de varios cientos de Kms, con
amplificadores a intervalos de repetición.

Los AMPs refuerzan la señal a retransmitir compensando la pérdida del cablo.

Sin embargo, cada AMP agrega ruido propio (NF cifra de ruido) que degrada la
OSNR.

Recordar que el ruido omnipresente desde la primera etapa es también
amplificado.

Es imperativo calcular el OSNR a la salida del sistema de N etapas y evaluar la
calidad de señal.

Enlace ptp de múltiples etapas 125

Relación Señal Ruido Óptica OSNR: cálculo etapa final

En el diseño basado en OSNR hay que asegurar la OSNR de la
etapa final que cumpla con la OSNR del sistema total y por ende
de la BER requerida.
La OSNR de cada etapa se encuentra en Ecc.1

Ecc.1

En la Ecc.1, NFstage es la cifra de ruido de la etapa,
h es la constante de Plank's (6.6260 × 10-34), ν
frecuencia óptica 193 THz, y Δf es el ancho de banda
en que se mide la NF (es usualmente 0.1 nm).
126

Relación Señal Ruido Óptica OSNR: Total del sistema

La OSNR total para el sistema se determina de la Ecc. 2.

Ecc. 2
para sistema de 'N' etapas. En resumen la
Ecc. 3

Ecc. 3

127

Relación Señal Ruido Óptica OSNR : origen del ruido

Entrando en mayor detalle, para un amplificador de una
etapa de ganacia G, la OSNR está dada por la Ecc. 4

Ecc. 4

En la Ecc. 4, nsp es el “population inversion parameter” que
se muestra en la Ecc. 5 y es la razón de electrones en
estados altos y bajos.
Amplified Spontaneous Emission (ASE), es la principal fuente de ruido en un DFA
(Doped fibre amplifiers) el cual tiene un espectro aproximadamente igual al de la
ganancia del Amp. Noise figure en un DFA ideal is 3 dB, mientras que en
amplifiers prácticos puede llegar a ser del orden 6–8 dB.
128

Relación Señal Ruido Óptica OSNR: origen del ruido

En la Ecc. 5, N2 es el Nº de electrones en el estado mas alto y N1
es el Nº de electrones en el estado mas bajo.
Ecc. 5

://en.wikipedia.org/wiki/Population_inversion 129


Y también nsp se expresa como:

Ecc. 6

Para un sistema amplificador de N etapas, con cada amplificador
compensando la pérdida del tramo anterior, donde esa pérdida es
┌ en dB, la relación OSNR para la etapa final es dada en la Ecc.
7.

Ecc.7

130


Tomando el Log 10, se obtiene:

Ecc. 8
Anteriormente en la (Ecc.1) se estableció Δf = 0.1 nm, or
12.5 GHz. Sustituyendo esto, se obtiene Ecc. 9.

Ecc. 9

En este desarrollo se ha asumido:
131


• La NF de cada AMP es la misma. Algo aplicable si la red tiene
un mismo producto.

• ┌ es la pérdida del tramo y es la misma. Esto no es tan práctico
pues los tramos son típicamente diferentes. (puede tomarse una
media)

• Se considera que el ruido corresponde a ambos estados de
polarización.

La Ecc. 9 es modo matemático de calcular la OSNR. Las
aproximaciones son mínimas y se obtiene un buen acercamiento a
las mediciones prácticas.

En un sistema multcanal, el diseño de la OSNR debe considerar el
peor canal (ver lamina 13) comunmente los extremos de la banda.132

Relación Señal Ruido Óptica OSNR:
medición en link ptp (OSA: Optical Spectrum
Analizer)

donde:
Pi es la señal de potencia óptica en watts para el ith canal;
Bm es el BW de resolución de la medición;
Ni es el valor interpolado de potencia de ruido en watts medido en el
ancho Bm;
Br es el BW de referencia óptica, típicamente elegido como 0.1 nm.
El valor de la OSNR es independiente de la resolución de ancho de banda
del instrumento (Bm) con que se mida, por tanto el resultado es
comparable para distintos instrumentos. 133

medición en link ptp (OSA: Optical Spectrum
Analizer)

La Figura muestra la optical signal-to-noise ratio (OSNR), la razón
entre potencia de señal y potencia de ruido.

La mejor OSNR es la que tiene una magnitud mayor, en la mayoría de
los casos debe ser una OSNR de 10 dB o mejor para un sistema libre
de errores.

Pn es el nivel de potencia de ruido y Ps es el nivel de potencia de señal
134
(OSNR = 10log10(Ps/Pn).

Área de trabajo con Ms
Interface Operative Area
Margen de Seguridad

Interface Margin Application

Para ambos parámetros -
potencia y OSNR- deben
estimarse deben
considerarse márgenes
de operación. 135

Relación Señal Ruido Óptica OSNR: conclusión

La OSNR se mejora mediante Amplificación Raman

Notar que la Ecc.9, que el factor de ganancia del EDFA no
aparece, esto es porque la OSNR es una razón, y la ganancia actúa
tanto para la señal como para el ruido, cancelándose su efecto.

Así, los EDFA’s resuelven el problema de atenuación (límite de
distancia),sin embargo, la cascada de EDFA’s en serie, degradan
contínuamente la OSNR con la longitud, acumulándoss el ASE de
los EDFA’s.

La degradación se disminuye algo mediante los amplificadores
distribuidos del tipo Raman (DRA’s). La Amplificación Raman es
inhrentemente el resultado de la estimulación de bombeo de alta
intensidad con una frecuencia diferente (comparada con la de la
señal). 136

Factor Q : definición

Q (en dB) es una relación logarítmica de la OSNR
:

Ecc.1

Bo es el Ancho de Banda del dispositivo final
(fotodetector) y Bc es el BW eléctrico del filtro
de recepción.
137

Factor Q

Ecc. 2
Q es proporcional a la OSNR. Generalmente, el ruido se mide
con un “optical spectrum analyzer” (OSA) u osciloscopis de
mustreo, efectuadas en un rango de frecuencias Bm.
Típicamente, Bm es aproximadamente 0.1 nm o 12.5 GHz para un
dado OSA.

De la Ecc.2, se muestra que el Q in dB en términos de la OSNR,
se deduce que si B0 < Bc, entonces OSNR (dB) > Q (dB). Para
diseños prácicos la OSNR(dB) > Q(dB), en al menos 1–2 dB.

Típicamente, al diseñar un sistema de alta capacidad, el margen
en el receptor es aproximadamente 2 dB, tal que el Q es alredor
de 2 dB mas pequeño que la OSNR (dB). 138

Factor Q

La pendiente del
factor-Q (función del
BER) de la curva con
respecto al OSNR o
potencia Rx determina
como el BER se
incrementa con el
aumento de OSNR
Q-Factor Curve (potencia)

http://arantxa.ii.uam.es/~jms/pfcsteleco/lecturas/200
91201FabioMoliner.pdf 139

Factor Q : desde el diagrama de ojo

El factor Q es una medida de cuan ruidoso es un pulso con fines de diagnóstico de
la calidad del enlace. El pattern del ojo genera información del potencial
deterioro de la señal.
Un diagrama ABIERTO es signo de un pulso relativamente libre de ruido y por lo
tanto la data se podrá recuperar fácilmente sin afectarla el ruido.

La flechas muestran las direcciones ideales en que debe moverse.

140

Factor Q

141

Red DWDM: un ejm.

N x GBE N x GBE

FO Oper 1
STM-N (1+1)
STM-N (1+1)

TDM Voz y DT
TDM Voz y DT
(Cx de circuitos)
(Cx de circuitos)

FO TERCEROS

N x GBE N x GBE

Datos (Cx de Paquetes)

Terminal SDH

2008 Terminal DWDM

Red WDM: un ejm.

143

Redes de Transporte
Red troncal MMOO: regionalización

 Las redes de microonda, han ido
quedando para enlaces regionales
o de derivación.
 También constituyen uno de los
principales medios de acceso
BackHaul para las redes móviles.

144

Redes de Transporte

Loma Sur P. Montt

Pargua
Caracoles
Ancud
Butalcura Red Austral MMOO
Castro
Capacidad de
Gamboa Nvo.
Chaiten
Chaiten
3 STM-1
Amarillo

Moraga

Vanguardia
La zona ya dispone
La
Junta de FO por
Puyuhu.
proyecto FDT
P. Cisnes

C. Andrade
Chacabuco

P.
Nvo. Rojel Aysen
Coyhaique

Redes de Transporte
Red Magallanes
Condor

WiMA
R/E Kimiri-Ayke X

R/E Golondrina

R/E Cº Mirador

Acá también ya ha llegado FO por la frontera

4.- Estructura de las redes de
telecomunicaciones
Redes de Transporte

Preguntas

147

telecomunicaciones
Redes de Transporte
Conclusión:

Las redes de transporte de hoy están basadas
en fibra óptica, optimizando su uso con WDM,
sobre lo que se montan las distintas troncales
de las redes de servicio.

La vital importancia de estas redes obliga a
mantener respaldo de ruta.

Las redes de microondas siguen siendo el
principal medio de comunicación regionales y
de conectividad para las redes móviles. 148

telecomunicaciones
Redes de Transporte
Investigar:
1.- Obtener original de la Rec. G.803 - breve resumen
2.- idem Rec G. 841
3.- Para una FO estandar calcular el máximo ancho de banda
permitido por dispersión cromática en una longitud de 100 Kms
4.- Consulte por 3 proveedores de equipos WDM y SDH, indicando
algunas características.
5.- Indicar cuales son los estandares de estabilidad de relojes de
referencia para sincronismo de redes.
6.- Consulte en sitio Subtel por el FDT. Breve resumen.

Responder indicando la fuente
149

Redes de Telecomunicaciones cap 4-3

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Destacado

Destacado (20)

Similar a Redes de Telecomunicaciones cap 4-3

Similar a Redes de Telecomunicaciones cap 4-3 (20)

Más de Francisco Apablaza

Más de Francisco Apablaza (20)

Último

Último (20)

Redes de Telecomunicaciones cap 4-3

Notas del editor