MULTIPLEXACION Y DEMULTIPLEXACION:

La necesidad de la multiplexación se basa en que en la mayoría de las aplicaciones es mucho más económico transmitir datos a una velocidad mayor sobre una fibra óptica simple que si se transmite a velocidades mas bajas sobre fibras múltiples. En sistemas de comunicaciones ópticas existen dos técnicas de multiplexacion digital consolidadas: Multiplexacion por División en Tiempo (TDM) y Multiplexacion por División en Longitud de Onda ( WDM )

El TDM divide el tiempo en intervalos más pequeños como muestra la Figura 25 de forma que

los bits de las entradas se puedan transportar por el enlace aumentando el número de bits transmitidos por segundo [26]

SONET/SDH toman n flujos de bits, los multiplexan, y óptimamente modulan la señal, enviándola a la salida mediante un dispositivo emisor de luz sobre fibra con una velocidad igual a n veces la velocidad de entrada de uno de los flujos. Así el tráfico que entra en un multiplexador SONET de 2,5 Gbps con 4 flujos, saldrá a 10 Gbps en un solo flujo [18] como muestra la Figura 26.

Figura 26 Multiplexacion

El TDM es ineficiente en cuanto hay espacios de tiempo en los cuales algunos de los canales no tenga datos a transmitir. Además, las nociones de prioridad y congestión no existen y la jerarquía de multiplexación es rígida. Si se necesita mayor capacidad, se debe pasar al nivel siguiente mediante el salto correspondiente, por ejemplo, de 10 Gbps se pasa a 40 Gbps. También, dado que la jerarquía se ha hecho pensado en tráfico de voz, hay ineficiencias inherentes a ello en cuando se transportan datos con tramas SONET.

WDM (Wavelength División Multiplexing) es la técnica de multiplexacion mas empleada porque permite transmitir varias longitudes de onda en una misma fibra simultáneamente como se observa en la Figura 27 Incrementa la capacidad de transmisión en el medio físico

(fibra óptica), asignando a las señales ópticas de entrada, frecuencias especificas de luz (longitudes de onda o lambdas), dentro de una banda de frecuencias inconfundible. [27]

Figura 27 Multiplexacion WDM

La diferencia entre WDM y Dense WDM (DWDM) es fundamentalmente el rango. DWDM espacia las longitudes de onda más estrechamente que WDM, por lo tanto tiene una gran capacidad total. Para sistemas DWDM el intervalo entre canales es igual o menor que 3.2 [nm].

La ITU ha estandarizado este espaciamiento, normalizando una mínima separación de longitudes de onda de 100 [GHz] (o 0.8 [nm]), también esta la posibilidad de separación de 200 [GHz] (o 1.6 [nm]) y 400 [GHz] (3.2 [nm])[28].. En el Anexo No 2 se muestra el espaciado a 100 Ghz .En DWDM se ejecutan las siguientes funciones principales:

- Generación de la señal. La fuente, un láser de estado sólido, puede proveer luz estable

con un intervalo de λ pequeño (menor de 2nm), que transmite la información digital, modulada por una señal analógica.

- Combinación de señales. Los sistemas DWDM emplean multiplexores para combinar

las señales. Existe una pérdida asociada con la multiplexacion y demultiplexacion. Esta pérdida puede ser disminuida con el uso de amplificadores ópticos, los que amplifican todas las longitudes de onda directamente, sin conversión eléctrica.

- Transmisión de señales. Los efectos de degradación de señal óptica o pérdida pueden

ser calculados en una transmisión óptica. Sobre un enlace de transmisión, la señal puede necesitar ser amplificada óptimamente.

- Separación de señales recibidas. En el receptor, las señales multiplexadas tienen que

ser separadas.

- Recepción de señales. La señal demultiplexada es recibida por un fotodetector.

Una forma simple de multiplexar o demultiplexar la luz es usar un prisma [29]. Un flujo de luz poli cromática incide sobre una superficie en forma de prisma y cada componente de longitud de onda se refracta de forma diferente. A la salida, cada longitud de onda se separa de la próxima por un ángulo. Un lente enfoca cada longitud de onda al punto donde entra una fibra. En la Figura 28 se observa:

Otra tecnología se basa en el principio de la difracción y de interferencias ópticas como se muestra en la Figura 29. Cuando una fuente de luz policromática incide sobre una rejilla de

difracción, cada longitud de onda se difracta a diferentes ángulos y por lo tanto a diferentes puntos en el espacio. Usando un lente, estas longitudes de ondas pueden ser enfocadas a fibras individuales. La figura representa este caso

Figura No 29 Multiplexacion y demultiplexacion por difracción

Las ranuras de guía de ondas ordenadas (AWGs) se basan también en el principio de la difracción. Un dispositivo AWG , Figura 30 ,consiste de un arreglo de guías de ondas con una

diferencia fija de acuerdo a la longitud del trayecto de los canales adyacentes. Cuando la luz entra a la cavidad de entrada, esta se difracta y entra al arreglo de guías de ondas donde la diferencia de longitudes de ondas de cada guía de onda introduce demoras de fase en la cavidad de salida.

Figura No 30 Multiplexacion y Demultiplexacion con Ranuras de guías ordenadas.

Otra tecnología como muestra la Figura 31 emplea filtros de interferencia en dispositivos

nombrados filtros de películas finas o filtros de interferencia. Posicionando el filtro, que consiste en una película fina, en el trayecto óptico las longitudes de ondas pueden ser extraídas La propiedad de cada filtro es tal que transmite una longitud de ondas, mientras rechaza las otras. Realizando una cascada de filtros, varias longitudes de ondas pueden ser demultiplexadas.

Figura No 31 Multiplexacion y Demultiplexacion con filtros

Entre los puntos de multiplexacion y demultiplexacion en sistemas DWDM, hay un área en la cual existen varias longitudes de ondas. Lo anterior permite adicionar o sustraer una o más longitudes de ondas. Los multiplexores ópticos de adición y sustracción realizan estas funciones. Los OADM además de combinar o separar las longitudes de ondas, puede quitar algunas mientras deja pasar otras.

El OADM es similar al Sonet/SDH ADM, diferenciándose solo en que solo longitudes de ondas ópticas con adicionadas o sustraídas , y no tiene lugar en ellos conversiones eléctricas a ópticas de la señal. Figura No 32.

Figura No 32 OADM

La mayoría de los DWDM poseen interfaces ópticas Standard Sonet/SDH. En la actualidad es muy frecuente la interfaz OC-48/STM-16 .Además pueden soportar interfaces de la red de acceso y redes metropolitanas.

En la cara del cliente puede haber terminales Sonet /SDH o ADM, conmutadores ATM o Router. Para convertir la señal óptica de entrada en las longitudes de ondas Standard de la UIT para ser multiplexadas se emplean los transpondedores. Un transpondedor convierte la señal óptica del equipo terminal en señal eléctrica. Esta señal eléctrica es, por consiguiente, usada para dirigir un láser WDM. Cada transpondedor dentro de un sistema WDM, convierte está señal “cliente” en una longitud de onda levemente diferente. Las longitudes de onda

provenientes desde todos los transpondedores de un sistema son entonces multiplexadas ópticamente.

En la dirección del receptor se efectúa el proceso inverso. Las longitudes de onda individuales son filtradas desde la fibra multiplexada y alimentan a un transpondedor individual, el cual convierte la señal óptica en eléctrica y conduce una interfaz estándar hacia el “cliente”. [20]

Figura No 33 Esquema de un sistema DWDM.

Los siguientes pasos explican el sistema mostrado en la Figura No 33.

El transpondedor acepta entradas en la forma estándar de láser mono-modo o multi-modo. La entrada puede llegar desde diferentes medios físicos, de distintos protocolos y tipos de tráfico. La longitud de onda de cada señal de entrada se identifica con una longitud de onda DWDM y son multiplexadas dentro de una sola señal óptica y lanzadas dentro de la fibra. El sistema puede también incluir la habilidad de aceptar señales ópticas directas para ser multiplexadas. Después un post-amplificador amplifica la potencia de la señal óptica, del mismo modo que emigra el sistema (opcional) Y se pueden emplear amplificadores ópticos son cada cierta distancia de enlace, de ser necesarios. Además un pre-amplificador amplifica la señal antes de que ésta entre en el nodo receptor , la señal recibida se demultiplexada en lambdas individuales DWDM y son identificadas para los tipos de salida requeridos y enviadas a través del transpondedor.