Fibra Óptica… la luz al servicio de las telecomunicaciones (II)

Continuamos con la segunda entrega sobre fibra óptica y las redes ópticas de transmisión o  transporte.

 Lo último que mencionamos en la entrega anterior era sobre la medida de la longitud de onda de la luz que se usa para transmitir sobre fibra óptica, decíamos que era de orden de nanómetros.

Además de ser de una longitud de onda muy pequeña también tiene otra características especiales  por ejemplo, las fuentes de esta luz pueden ser de  al menos dos tipos, una llamada tipo LED y otra laser puro, la diferencia entre ambas es la técnica empleada para la generación del haz, es decir las fuentes  LED usan un circuito de diodos emisores de luz, que generan una señal óptica con cierto nivel de potencia y frecuencia especifica.  Mientras que las fuentes laser tal como su nombre lo dicen generan un pulso o haz laser para transmitir la información sobre la fibra, una de las características principales del láser es la potencia y la coherencia de su haz.

Pero que es coherencia? Pues coherencia es una propiedad de los laser que consiste en que todas las ondas que conforman el haz viajan en fase o por decirlo de otra forma menos técnica viajan de forma coordinada a diferencia por ejemplo de un bombillo sencillo que la luz que emite está formada por frentes de onda que viajan en distintas direcciones y sentidos a partir de su origen, mientras que el haz laser a partir de su origen viaja en línea recta y todos sus frentes de onda viajan de forma ordenada y en una misma dirección o en fase, lo cual permite concentrar la energía de estos frentes de onda y de ahí que algunos tipos de laser industriales se usan para corte de metales ya que generan una cantidad de calor elevada debido a la coherencia de su haz.

Pero inicialmente las redes de transmisión que hicieron uso de este medio no eran puramente redes ópticas en el más puro sentido de la palabra, sino más bien redes hibridas entendiéndose por redes hibridas aquellas que dentro de su estructura de funcionamiento de transmisión tiene segmentos puramente ópticos pero que en algún momento hacen uso de conversores óptico-eléctricos y viceversa.

Esta conversión del dominio óptico al eléctrico resta velocidad y eficiencia a las redes que así trabajan.  La segunda generación( Si es que se le puede llamar así) de redes ópticas fueron las redes que usaron la tecnología llamada DWDM siglas que significan Dense Wavelenght  Division Multiplexing.

                                                              Red SONET tipica usando un laser por fibra

Esta nueva técnica de multiplexacion consiste principalmente en usar muchas de las propiedades ópticas de la luz en el dominio de la frecuencia para incrementar la capacidad de tráfico total de estas y aprovechar así aún más las propiedades de la fibra. Las primeras redes de transporte hicieron uso de la tecnología SDH para la transmisión de información sobre fibra logrando tazas máximas hasta de 11Gb/s o como técnicamente se le llamaba redes con STM64, en nuestro país el salvador al igual que en los demás de Latinoamérica se instalaron las primeras redes SDH sobre fibra hace muchos años atrás, lo cual permitió un crecimiento en el ancho de banda disponible para ciertos usuarios finales y vino a dinamizar el acceso a internet para la mayoría de hogares junto a otros beneficios.

Pero con la nueva tecnología DWDM esta taza de 11Gb/s se superó con creces y obviamente esto tendrá o tiene, donde ya existen estas redes, un efecto en la tasa máxima de acceso a internet disponible para los usuarios finales tipo residencial o empresarial, como todos recordaran en los 90’s y aun en el 2000 hablar de un acceso de 256Mb/s era hablar de velocidad según los estándares de esa época hoy en día esa taza le daría risa a cualquier y mucho más a alguien que tiene un acceso hasta de 2 o 3 Mb/s con las redes 3G. Pero como vemos este crecimiento y abaratamiento en el acceso a internet junto a otros beneficios como la implementación de servicios digitales para el tráfico de voz de línea fija, se debió gracias a la alta velocidad y altas tazas de tráfico que soportan los sistemas ópticos.

Hablemos un poco  más sobre DWDM, esta tecnología simplemente hace uso de una de las propiedades de la luz como es su frecuencia usando para modular y multiplexar la información el hecho de que la luz en general puede descomponerse en múltiples frecuencias y obviamente pueden fabricarse láseres que emitan en frecuencias específicas.  Inicialmente las redes de fibra en realidad consistían de un cable madre o central el cual contiene en su interior varios hilos de fibra individuales, los cuales se usaban de forma independiente del resto.

Por cada hilo de fibra se establecía uno y solo un enlace ya fuera de tipo dedicado o con usos varios. A los cliente finales que demandaban altas tazas de tráfico y velocidad como empresas grandes o bancos se les vendía en realidad un enlace vía fibra y este quedaban para uso exclusivo o dedicado de ese cliente en particular, como se entenderá el número de hilos de fibra dentro del cable madre es limitado, y esto también limitaba el uso de canales dedicados disponibles.

Posteriormente surgió una tecnología intermedia que permitió incrementar la capacidad de un solo hilo de fibra por medio del uso de varias fuentes laser simultaneas sobre la misma fibra y separadas en segmentos de frecuencia hasta con 16 canales independientes dentro del rango de los 1310nm hasta los 1610nm a estas redes que usaban una separación ente fuentes de más de 20nm se les llamaba redes con CWDM o Coarse WDM es decir modulación gruesa.

En los 90’s la tecnología permitió disminuir este valor de separación de 20nm hasta 0.8nm permitiendo enviar más de 16 canales por una sola fibra y a este sistema se le llamo DWDM o Denso WDM, denso debido a obvias razones ya que el resultado eran mucho más de 16 canales pro fibra. A cada uno de estos canales se les llama dentro del lenguaje técnico de las redes ópticas  como Lambdas o canales lambdas o simplemente lambda, este nombre se origina de la letra griega que se usa para simbolizar a la frecuencia en las ecuaciones físico-matemáticas para su tratamiento.  El sistema consiste en múltiples fuentes laser cada una con su frecuencia propia o lambda la cual es enviada junto a otras fuentes sobre una misma fibra.

El resultado final en términos de tazas de transmisión es del orden de Terabytes por segundo o Tb/sec.   Para algunas empresas de telecomunicaciones de Latinoamérica 11Gb/s es suficiente para manejar los actuales servicios de vos y datos. Pero a las menos dos empresas locales ya tiene instaladas redes DWDM y eso les permite estar preparados para manejar cualquier cantidad de tráfico al menos dentro de unos anos.

Uno de los grandes beneficios de la tecnología DWDM es el hecho de que no es necesario usar nuevas fibra o realizar un nuevo tendido de fibra, sino que puede usarse la misma fibra para transmitir con DWDM requiriendo únicamente hacer cambios o instalar los módulos necesarios para DWDM. A futuro es posible aumentar mucho mas la capacidad de las fibras por medio del uso de tecnicas mixtas de modulacion como son TDM y DWDM en la figura puede verse como funciona.

En la próxima entrega hablaremos de las herramientas actualmente disponibles en él ,mercado para hacer pruebas en estas redes de fibra y cómo funcionan.

BONO:

Grafico de sistema combinado y algunas de las tazas posibles.