Sistemas WDM y Redes Ópticas Pasivas: Optimización y Control

Sistemas WDM

Multiplexado en Fibras Ópticas

Uso del ancho de banda óptico

• WDM (Multiplexación por División de Longitud de Onda): Multiplexar diferentes longitudes de onda en la misma fibra.
• OTDM (Multiplexación por División de Tiempo Óptica): Multiplexar temporalmente diferentes flujos de tráfico en el mismo soporte óptico.

Transmisión de varias longitudes de onda: 850 nm, 1300 nm, 1550 nm.

Tecnologías WDM

• WDM Gruesa (CWDM): [Df=2500 GHz; Dl=20 nm] - Separación amplia, simple y económica.
• WDM Densa (DWDM): [Df=100 GHz; Dl=0.804 nm] - Mayor capacidad, mayor desafío de diseños.

Amplificadores ópticos.

Sistemas CWDM vs. Sistemas DWDM.

Componentes de un sistema WDM

Transmisor / Multiplexor / Fibra Óptica / Amplificador Óptico / Demultiplexador / Receptor.

Capacidad de un sistema DWDM

• Ancho de banda óptico: (Nº longitudes de onda: n = Rb * Densidad).
• Rb por canal: (Capacidad de datos: T = BW * Rb * Densidad).
• Densidad de canal: (Eficiencia Espectral: s = Rb * Densidad).

Comportamiento de los componentes

• Láser - SMSR (Relación de Supresión de Modo Lateral): El modo lateral interfiere con otros canales.
• Multiplexor: Pérdida de inserción, sensibilidad de temperatura, BW para cada canal.
• Demultiplexador: Pérdida de inserción, sensibilidad de temperatura, BW plano.
• Amplificadores ópticos: Ganancia plana, bajo ruido, amplio BW.
• Receptores: Ruido recibido, sensibilidad.

Espaciado de canales y tasa de bits por canal

Redes Ópticas Pasivas (PON)

Una tecnología: PONs

• Con topología de árbol.
• Alto BW y bajo costo.
• Alta confiabilidad y fácil mantenimiento.
• Desplegada en el 50% de Estados Unidos.

La tecnología WDM se beneficia de:

• BW proporcionado por fibra óptica.
• Tecnología de amplificadores (Banda C = 1530-1565 nm) / (Banda L = 1570-1610 nm).
• El crecimiento acelerado de Internet global combinado con sus patrones de tráfico inestables e impredecibles crea la necesidad de utilizar infraestructuras de red de datos de ancho de banda alto y de banda ancha.

Arquitectura de redes de corriente: desventajas

• IP domina por encima de protocolos Layer 3.
• Tráfico de datos IP:
• Su alta asimetría - Los circuitos bidireccionales SDH son de baja utilización.
• Su auto-similitud - Muestra ráfagas de tráfico predecibles e impredecibles.

El tráfico IP puede tener (en una escala de tiempo corto) oleadas predecibles e impredecibles (ráfagas):

• Oleadas predecibles (por ejemplo, comportamiento por día).
• Las sobretensiones impredecibles son causadas por eventos inesperados (comportamientos de usuarios, condiciones climáticas, accidentes, desastres, fallas, etc.).

El reenvío de IP "clásico" utiliza el control de salto por salto.

Desventajas arquitectura de corrientes

• WDM permite aumentar la capacidad de transporte pero las funcionalidades de conmutación están en el dominio eléctrico.
• Matriz de conmutación: STM-1 / STM-4 / STM-16.
• Problemas de escalabilidad y velocidades de bits muy altas (40 Gbit/s y más allá).
• Solución: conmutación de señales ópticas.

Evolución de redes de transporte

Eliminar capa SONET/SDH y proporcionar capa óptica con las funciones eliminadas SONET/SDH:

• Protección, restauración, monitoreo, etc.
• Sustituir nodos SONET/SDH con nodos ópticos en los que la conmutación se realiza de forma transparente en el nivel óptico:
• OXC (Conexión Cruzada Óptica): Con capacidad de enrutamiento óptico de longitudes de onda entre varios nodos.
• OADM (Multiplexor de Inserción/Extracción Óptico): Con capacidad de agregar y caída de la longitud de onda óptica desde el múltiplex DWDM.

Red de Transporte Óptico (OTN)

Una ruta de luz (LP) es un enlace lógico entre 2 nodos RWA (Enrutamiento y Asignación de Longitud de Onda).

• Enrutamiento: ruta de senderos de luz.
• Asignación de longitud de onda en cada enlace.
• Señalización para establecimiento de camino de luz.

¿Quién está aprovisionando los LP?

• Plano de gestión (MP).
• Plano de control (CP).

La gestión de red se basa en herramientas, aplicaciones y equipos para ayudar a los administradores de red a controlar y mantener las redes.

La administración de red incluye la implementación, la integración y la coordinación del hardware, software y recursos humanos para controlar, probar, configurar y evaluar los recursos de la red para proporcionar servicios e-2-e.

La combinación de herramientas de hardware y software para monitorear y administrar una red se llama Sistema de Gestión de Red (NMS).

MP: arquitecturas de capas

Múltiples capas de gestión.

• Funcionalidades de gestión en cada elemento de red.
• Elemento del sistema de gestión (EMS): Gestiona una subred de elementos (OADM, OXC, OLTs, etc.).
  • Cada EMS incluye interfaces de comunicación (NMI) y agentes de software.
  • Los EMS están interconectados a través de la Red de Comunicación de Datos (DCN).
• Network Management System (NMS) se comunica con el EMS para tener una visión global de la red.

Aprovisionamiento de BW

El tráfico IP altamente dinámico no coincide con el enfoque estático de provisión de capacidad (es decir, Conexiones proporcionadas por NMS):

• La configuración de conexión "manual" consume mucho tiempo.
• Uso no óptimo de los recursos de la red (es decir, no puede hacer frente con congestión y subutilización de los canales ópticos).

Problema abierto:

• Flexibilidad para reaccionar a las fluctuaciones del tráfico, lo que permite la optimización de la utilización de recursos de red.
• Introducción de un plano de control.

Objetivos del plano de control

• Aprovisionamiento de interoperabilidad de múltiples proveedores / multiportadoras.
• Servicio de extremo a extremo con alta disponibilidad.