Evolución de las bandas de longitud de onda óptica

En el sistema de comunicaciones por fibra óptica se han definido y estandarizado varias bandas de transmisión, desde la banda O original hasta la banda U/XL. Normalmente se han evitado las bandas E y U/XL porque tienen regiones de alta pérdida de transmisión. La banda E representa la región del pico de agua, mientras que la banda U/XL se encuentra al final de la ventana de transmisión del vidrio de sílice.

La fibra en anillo interurbana y metropolitana ya transporta señales en múltiples longitudes de onda para aumentar el ancho de banda. Las fibras que entran en casa pronto harán lo mismo. Actualmente se han desarrollado varios tipos de sistemas ópticos de telecomunicaciones, algunos basados en multiplexación por división de tiempo (TDM) y otros en multiplexación por división de longitud de onda (WDM). Este artículo puede representar la evolución de las bandas de longitud de onda óptica principalmente describiendo estos dos sistemas de alto rendimiento.

Multiplexación por división de longitud de onda (WDM)

Normalmente, el sistema WDM podría dividirse en multiplexación por división de longitud de onda gruesa (CWDM) y multiplexación por división de longitud de onda densa (DWDM).

Multiplexación por división de longitud de onda densa

Los sistemas DWDM se desarrollaron para hacer frente a las crecientes necesidades de ancho de banda de las redes ópticas troncales. El estrecho espacio (normalmente 0,2 nm) entre las bandas de longitud de onda aumenta el número de longitudes de onda y permite velocidades de datos de varios Terabits por segundo (Tbps) en una sola fibra.

Estos sistemas se desarrollaron primero para longitudes de onda de luz láser en la banda C óptica y luego en la banda L, aprovechando las longitudes de onda con las tasas de atenuación más bajas en fibra de vidrio, así como la posibilidad de amplificación óptica. Los amplificadores de fibra dopada con erbio (EDFA, que funcionan en estas longitudes de onda) son una tecnología clave para estos sistemas. Porque los sistemas WDM utilizan muchas longitudes de onda al mismo tiempo, lo que puede provocar mucha atenuación. Por tanto, se introduce la tecnología de amplificación óptica. La amplificación Raman y los amplificadores de fibra dopada con erbio son dos tipos comunes que se utilizan en los sistemas WDM.

Para satisfacer la demanda de “ancho de banda ilimitado”, se creía que DWDM tendría que extenderse a más bandas. Sin embargo, en el futuro la banda L también resultará útil. Debido a que los EDFA son menos eficientes en la banda L, se volverá a abordar el uso de la tecnología de amplificación Raman, con longitudes de onda de bombeo relacionadas cercanas a 1485nm.

Multiplexación por división de onda gruesa

CWDM es la versión de bajo costo de WDM. Generalmente estos sistemas no están amplificados y por lo tanto tienen un alcance limitado. Por lo general, utilizan fuentes de luz menos costosas que no tienen temperatura estabilizada. Se necesitan espacios mayores entre longitudes de onda, normalmente de 20 nm. Por supuesto, esto reduce la cantidad de longitudes de onda que se pueden utilizar y, por lo tanto, también reduce el ancho de banda total disponible.

Los sistemas actuales utilizan las bandas S, C y L porque estas bandas habitan la región natural de bajas pérdidas ópticas en la fibra de vidrio. Aunque es posible la extensión a las bandas O y E (1310 nm a 1450 nm), el alcance del sistema (la distancia que la luz puede viajar en fibra y aún así proporcionar una buena señal sin amplificación) se verá afectado como resultado de las pérdidas incurridas por el uso de la banda. Región de 1310 nm en fibras modernas.

Multiplexación por división de tiempo

Los sistemas TDM utilizan una banda de longitud de onda o dos (con una banda de longitud de onda asignada a cada dirección). Las soluciones TDM están actualmente en el punto de mira con el despliegue de tecnologías de fibra hasta el hogar (FTTH). Tanto EPON como GPON son sistemas TDM. La asignación de ancho de banda estándar para GPON requiere entre 1260 y 1360 nm de subida, de 1440 a 1500nm de bajada y de 1550 a 1560 nm para vídeo de televisión por cable.

Para satisfacer el aumento de la demanda de ancho de banda, estos sistemas requerirán una actualización. Algunos predicen que TDM y CWDM (o incluso DWDM) tendrán que coexistir en las mismas fibras de red instaladas. Para lograr esto, se está trabajando dentro de los organismos de estandarización para definir filtros que bloqueen longitudes de onda no GPON para los clientes actualmente instalados. Esto requerirá que la parte CWDM utilice bandas de longitud de onda alejadas de las reservadas para GPON. En consecuencia, tendrán que utilizar la banda L o las bandas C y L y siempre que no se utilice vídeo.

Conclusión

En cada caso, se ha demostrado un rendimiento suficiente para garantizar un alto rendimiento para los sistemas de hoy y del mañana. Por este artículo, sabemos que la banda O original ya no satisface el rápido desarrollo del ancho de banda elevado. Y la evolución de las bandas ópticas significa que se necesitarán cada vez más bandas de longitud de onda. En el futuro, con el crecimiento de las aplicaciones FTTH, no hay duda de que las bandas C y L desempeñarán papeles cada vez más importantes en los sistemas de transmisión óptica.