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Aplicación de la multiplexación por división espacial (SDM) en el cable óptico submarino

Actualizado el 29 de septiembre de 2022 por
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En la era de los macrodatos, la transmisión de datos se ha vuelto fundamental para el desarrollo social y económico. La tecnología de comunicación por fibra óptica está en constante desarrollo para satisfacer la creciente demanda de transmisión de datos. La multiplexación por división espacial proporciona una nueva dirección de desarrollo para mejorar la capacidad de los sistemas de transmisión por cable óptico. En los últimos años, se ha estado investigando esta tecnología constantemente y, de hecho, se está aplicando a los cables ópticos submarinos para ampliar la capacidad de transmisión.

 

¿Qué es la multiplexación por división espacial?

La tecnología de multiplexación por división espacial (SDM, Space division multiplexing) es un método de multiplexación de la fibra óptica que utiliza la división de espacio. El principio fundamental consiste en combinar varios cables de fibra en un haz para realizar la multiplexación por división espacial, o bien, realizar la multiplexación por división espacial en el mismo cable de fibra. Las investigaciones de los expertos demuestran que la transmisión por cable óptico submarino de larga distancia es uno de los escenarios de aplicación más prometedores para esta tecnología.

La señal óptica del cable óptico submarino se ve limitada por el sistema de suministro de energía en ambos extremos porque no puede aumentar la capacidad de transmisión incrementando la potencia y el número de amplificadores en el sistema submarino, en estos escenarios, la multiplexación por división espacial puede lograr un menor consumo de energía por bit, por lo que su papel es fundamental.

 

Tres sistemas de transmisión de la tecnología SDM

Sobre la base de la investigación de la SDM en la aplicación del cable óptico submarino, esta tecnología puede dividirse en tres sistemas de transmisión: la transmisión de banda C de fibra de núcleo único, la transmisión de banda C+L de fibra de núcleo único y la transmisión de banda C de fibra multinúcleo. El siguiente diagrama muestra la trayectoria de la luz de los tres sistemas.

Multiplexación por división espacial(SDM)

En la transmisión por cable óptico submarino, el sistema de transmisión de fibra de núcleo único en banda C está equipado con un solo amplificador de fibra dopada en erbio (EDFA, Erbium doped fiber amplifier) para mejorar la señal. El sistema de transmisión de fibra de núcleo único en banda C+L necesita dos EDFAs, uno para cada señal de banda. El sistema de transmisión de fibra multinúcleo en banda C es más complicado, hay que separar cada núcleo, disponerlos en fanout e introducirloa en el amplificador de señal, luego, la señal dividida en el amplificador debe reinsertarse en los núcleos del cable de fibra.

Análisis de la relación señal/ruido de los tres sistemas de SDM

Cuando la relación señal/ruido (SNR, Signal to noise ratio) del sistema de transmisión de tres canales es de 9,5 dB, el sistema de transmisión de fibra de núcleo único en banda C+L requiere 37 pares de fibras ópticas para lograr la mayor capacidad de transmisión del cable. El sistema de transmisión de fibra multinúcleo en banda C requiere 19-20 pares de fibras (normalmente 7 o 4 pares de cables de fibra multinúcleo) para lograr la máxima capacidad de transmisión. El sistema de transmisión de banda C+L de fibra núcleo único sólo necesita 13 pares de cables de fibra para transmitir la máxima capacidad, pero su capacidad máxima es sólo el 70% de la transmisión de banda C de fibra de núcleo único. La siguiente figura muestra el número de núcleos de fibra óptica que pueden soportar los cables ópticos submarinos en diferentes distancias de transmisión.

SDM transmission system

Capacidad máxima del cable óptico submarino con diferentes valores de SNR

Aquí, cada distancia de cable óptico submarino se fija en 60 km para medir las tensiones requeridas por los tres sistemas de transmisión de multiplexación por división espacial. La banda C de núcleo único y la banda C+L requieren tensiones más bajas, 15 kV como máximo. En comparación con los sistemas de transmisión de fibra óptica multilínea, sus tensiones son menores. Esto se debe a que los sistemas de transmisión de fibra multinúcleo requieren amplificadores adicionales para completar la transmisión.

En resumen, la capacidad de transmisión de la banda C+L de la fibra de núcleo único y de la banda C multinúcleo es menor que la de la transmisión de la banda C de la fibra de núcleo único. Los sistemas de fibra de núcleo única en banda C y en banda C+L pueden utilizar tensiones y consumos más bajos que los sistemas multinúcleo si alcanzan la misma capacidad.

SDM transmission system

 

Resumen

La tecnología de multiplexación por división espacial se ajusta a la tendencia de desarrollo de la comunicación por fibra óptica. Es una innovación importante que ofrece una dirección de desarrollo de la tecnología de comunicación por fibra óptica. Si se comparan las tres configuraciones de capacidad de transmisión, el sistema de banda C de núcleo único presenta importantes ventajas de capacidad y menor consumo de energía por bit en comparación con la banda C+L de núcleo único y la banda C multinúcleo en aplicaciones de cable óptico submarino.

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