Sistemas de comunicaciones ópticas multicanal

1. Sistemas de comunicaciones ópticas multicanal Grupo 5 Piero Rivera Nikolas Skoljarev

2. Introducción • Antes de 1995 limite era 10[Gb/s] • Actualmente, sistemas de comunicaciones muticanal ofrecen ancho de banda mayor a 1[T/bs] • Para multiplexar canales se puede hacer multiplexación por tiempo (OTDM) o por frecuencia (WDM), aprovechando de mejor forma las capacidades de la fibra.

3. Introducción • WDM (Wavelenght) • FDM(Frequency) • OTDM (Time) • CDM (Code) • Hacia Tasas de 1Tbps en Fibras Multimodo

4. Sistemas WDM • Transmitir por una fibra varios canales con la misma tasa. • Receptor demultiplexa la señal en distintos canales. • Intenta ocupar al máximo las capacidades de la fibra óptica.

5. Ventajas y Desventajas de WDM • Se aprovecha toda la capacidad de la fibra • Como se trabaja en la 3° ventana, se ocupa EDFAs • Puede transportar señales sincrónicas y asincrónicas • Los efectos no lineales aumentan • No son adecuadas para utilizar fibras DSF • WDM requiere un láser y un receptor por cada canal

6. Enlaces punto a punto • La idea es incrementar la tasa de transmisión. • El producto BL aumenta con cada canal agregado • Hay un compromiso entre N y crosstalk entre canales • La necesidad de estándares ha limitado la eficiencia • Sin estándares se ha logrado:

7. WDM en WAN – MAN - LAN • Enlazar un gran número de usuarios dispersos geográficamente • Los tres niveles de redes pueden beneficiarse • Independiente de la topología implementada

8. WDM de Múltiple Acceso • Acceso bidireccional aleatorio para cada suscriptor • Limitado por la tecnología en cada extremo • Subcategorías: • Single-Hop: Todos conectados a un hop de distancia • Multi-Hop: Todos conectados, pero cooperativamente

9. Componentes para WDM • Se necesitan varios elementos nuevos para su implementación, entre ellos: • Multiplexers y Demultiplexers • Star Couplers • Tunables Filters • Wavelength Shifters • Wavelength Routers • WDM Transmiters y Receivers

10. Desempeño en WDM • Lo más importante en el diseño de sistemas WDM es minimizar el crosstalk intercanales. • El crosstalk es producido por: • Efectos Lineales. • Efectos No Lineales. • Otros.

11. Efectos Lineales de Crosstalk • Heterowavelength Consiste en fugas de una fracción de la señal de potencia de los canales vecinos que interfiere con el proceso de detección • In-band Crosstalk Es el resultado de interferencia inducida por componentes WDM utilizados para rutear y switchear la señal en la red.

12. Efectos NoLineales de Crosstalk • Raman Crosstalk Dado estamos en un sistema multicanal, el umbral necesario para eliminar este efecto es más restrictivo

13. Efectos NoLineales de Crosstalk • Esparcimiento Brillouin Estimulado Ocurre una transmisión de potencia desde los canales de frecuencias bajas hacia los canales de frecuencias altas.

14. Efectos NoLineales de Crosstalk • 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.

15. Sistemas SCM • Canales de baja tasa de bits • Altísimo número de canales • Señales sub portadoras son del rango de las microondas • Se puede multiplexar flujos de datos distintos

16. SCM Analógico • Diseñado para la distribución de video • Requiere un alto SNR y linealidad en el enlace • La potencia del transmisor de todas las portadoras: Pb = Potencia de Salida en el nivel inducido m =Indice de modulación a = Amplitud O = Fase asociada a la sub portadora

17. SCM Digital • Las portadoras son moduladas por FSK, QAM y QPSK • Receptor Coherente para FSK • Receptor M-Ario para QAM y QPSK

18. SCM Multiwavelength • Varias portadoras ópticas son transmitidas por la misma fibra mediante WDM. • Cada portadora contiene 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 (Optical Beat Interference) • Procesos no lineales (SRS y XPM inducido) • Son muy útiles para aplicaciones LAN y MAN , ya que ellos pueden ofrecer múltiples servicios con un solo transmisor y receptor ópticos, gracias a que utilizan distintas sub portadoras de microondas.

19. WDM en fibras multimodo • Entre el 80 y 90% de la fibra instalada corresponde a 62,5 [µm] multimodo. • Enlaces de MMF en LANs resultan atractivos por su facilidad de instalación, manipulación y mantención. • La mayor limitante es Dispersión intermodal. • Trabajos recientes apuntan a que redes MMFs pueden satisfacer requerimientos por sobre 10[Gb/s] en enlaces cortos. • La idea es mantener transmisión en 1[Tb/s*km]

20. Técnicas desarrolladas • Servicios de radio, wireless y banda ancha pueden ser implementados usando SCM y OFDM (Orthogonal Frecuency-Division Multiplex). • Utilizando lasers de espectro pequeño se han logrado envios ROF (Radio Over Fiber) de mas de 20[GHz] con MMF sobre 5[Km]. • Se utilizan fibras de indice graduado.

22. Controlando dispersión • Una de las técnicas implementadas es realizar el lanzamiento de luz de la fibra en un monomodo, lo que permite que se propague la mayor parte de la energía cercana al núcleo de la fibra. Lo que reduce el acoplamiento entre modos de alto orden con los de bajo • Utilizar fibras de indice graduado. • En el receptor sólo se recuperan lo modos de menor orden acoplando MMF directamente a SMF

27. Bibliografía • Agrawal 3ª edición • 1 Tb/s·km Multimode fiber link combining WDM transmission and low-linewidth lasers (I. Gasulla and J. Capmany).