DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 1

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1 DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 1

3 Los proveedores de servicios de transporte, al momento de planificar la red, lo hacen para tener una capacidad de 4 veces la requerida, y esperan que el incremento en los costos sea sólo de 2 o 2.5 veces; es decir tratan de reducir el costo por cada bit transmitido. Son muchos los factores que influyen al momento de decidir cual técnica utilizar: Es una nueva red, o es una actualización? Disponibilidad y costo de instalar nueva fibra El tipo de fibra disponible El costo de iluminar una fibra nueva comparado con el costo de incrementar la capacidad de una ya existente. El costo de TDM vs. WDM DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 3

4 Usando WDM se pueden incluir i enla fibra hasta más de 100 canales con una cierta separación entre ellos. La asignación de canales y la separación entre ellos se establece a través de las recomendaciones definidas por la ITU T. La combinación y/o separación de canales se realiza por medio de un multiplexor/demultiplexor diseñado para WDM. Dicho dispositivo es denominado un OADM (Opticall Add and Drop Multiplexer), el cual es uno de los elementos claves de una red WDM. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 4

7 El MUX y el DMUX WDM introduce una perdida de inserción que se define por cada canal, es decir las pérdidas de inserción se aplican a la relación entrada salida puerto a puerto. De acuerdo con la ITU se denomina channel insertion loss para dispositivos WDM. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 7

10 Communication is unidirectional when two different fibers are used for clockwise and anticlockwise direction DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 10

11 Una grilla espectral de frecuencia es conjunto de frecuencias de referencias, donde se denota la frecuencia central nominal que pueden ser usadas por las diferentes aplicaciones. El estándar de la ITU T fija la separación en frecuencia entre dos canales, por lo que la separación en longitudes de onda varía entre dos canales continuguos. La ITU T indica que la separación debe ser inferior a 1000 GHz y da algunos ejemplos para separaciones de 12,5 GHz, 25 GHz, 50 GHz y 100 GHz; además de dichos valores también se usa una separación de 200 GHz. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 11

14 Se resume en forma gráfica la clasificación de los diferentes tipos de tecnologías WDM. Vemos que básicamente la diferencia entre un tipo y otro es la separación entre dos canales, sea expresada en frecuencia o en longitudes de onda. En cada caso la cantidad de canales depende de la separación entre ellos. Las recomendaciones de ITU no especifican exactamente cual es la separación entre canales para cada tipo de tecnología, por el contrario indican sólo los valores extremos de la separación. Por ejemplo para DWDM lo que se exige es la que separación entre canales sea inferior a 1000 GHz (1 THz). Para CWDM, la separación en frecuencia debe ser superior a 1000 GHz pero la separación en debe ser inferior a 50 nm. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 14

17 Por lo general los sistemas DWDM usan 200 o 100 GHz de separación. La grilla de frecuencias de la ITU T permite que los fabricantes de dispositivos, en particular los laser y filtros, sigan el estándar y asi se garantiza la interoperabilidad entre diferentes fabricantes. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 17

18 La ITU T usa una grilla para definir ls frecuencia central de cada uno de los canales. La tabla muestra las frecuencias centrales en THz, para los diferentes espaciamientos en frecuencia expresados en GHz. Los espaciamientos son de 12.5, 25, 50 y 100 GHz, y los resultados mostrados en la tabla son con relación a THz. De esta forma todas las frecuencias centrales están definidas por la grilla de la ITU. Los cálculos están hechos suponiendo que la velocidad de la uz en el vacio es de x10 8 m/s. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 18

19 Plan de frecuencia de acuerdo a la grilla de la ITU T en banda C. En SDH la velocidad más baja que supera los Gbps, corresponde a un STM 16 cuya velocidad es Gbps (16x155.52). DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 19

20 Aquí se muestran las frecuencias centrales de los diversos canales con espaciamiento igual a 100 GHz. LA frecuencia de referencia es THz de acuerdo con la Rec. ITU T G LagrilladelaITU T está basada en espaciamiento fijo en frecuencia, eso es lo que establecen los estándares, pero también pudiera ser espaciamiento fijo en lambdas. Con espaciamiento de 200 GH en banda C se tiene un máximo de 22 canales, y con 100 GHz 44 canales. El ancho de banda de cada canal es medido a 0.5 db 0 3 db por debajo del máximo, se mide en nm o en GHz. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 20

21 El estándar establece para CWDM que la separación en frecuencia debe ser superior a 1000 GHz y en, la separación debe ser inferior a 50 nm. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 21

24 La solución puede ser con 8 o con 16 canales, ya que en ambos casos se está por debajo de los 23 db que tiene el sistema actual y que sabemos que lo soporta. Pero no podemos usar el sistema de 32 canales ya que sus pérdidas superan los 23 db. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 24

26 La formula de Shannon se aplica a cualquier tipo de canal: sea cable de cobre, cable coaxial, una canal de radio, o una Fibra óptica. Para 100 GHz de separación el ancho de banda del canal óptico es de 30 GHz; mientras que para una separación de 200 GHz el ancho de banda es 66 GHz. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 26

27 Vemos como aumenta la eficiencia espectral a medida que se reduce el espaciamiento entre canales, si se conserva la tasa de bits. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 27

28 Por simplicidad no se muestran los OLA (Optical Line Amplifier), que se colocan a lo largo de la fibra a distancias periódicas a fin de amplificar la señal. Los OLTs son multiplexores o demultiplexores colocados en cada extremo de un enlace. Los OADM/ROADM/TROADM se colocan en aquellas localizaciones donde termina una fracción del tráfico y donde se incorpora tráfico nuevo a la red. Los OXC realizan una función similar a los OADM, pero a una escala mucho mayor, en cuanto al número de puertos entrada/salidad y la cantidad de conexiones, y se utilizan sobre todo en redes malladas y para conectar varias redes en anillo. Lightpath: se refiere a un canal, entre dos elementos terminales en la red WDM, y que puede ser enrutado a través de nodos intermedios en la red, que pueden ser Switch o Convertidores de longitud de onda. Los lightpath son establecidos y cancelados por los usuarios de las redes DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 28

30 Un transponder es un dispositivo de 4 puertos, dos entradas y dos salidas. Del cliente hacia la red el Transponder adapta la señal del cliente a una señal adecuada para viajar por la red WDM, en el sentido contrario adapta la señal óptica WDM de la red a las interfaces del cliente. El transponder hace una conversión de longitud de onda. Si la interface del cliente lo permite, sus señales pueden ir directamente sobre el MUX/DEMUX WDM, como es el caso de SDH/SONET cuando se usan estandarizadas por la ITU, caso contrario se necesita un transponder. Para el caso de IP, se requiere un transponder. El OLT sólo se usa en los extremos en los predios del cliente. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 30

31 Los transponder se instalan en los extremos de la red, a nivel de los clientes de la red DWDM. Un Transponder es un tarjeta optoelectrónica con una interface de poco alcance que se conecta del lado cliente, y otra inteface compatible con DWDM hacia el lado de la red. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 31

32 EntreAyCsetienentrescanalesfullduplexyentreAyB,yentreByCuncanalfullduplex en cada caso. En el caso (a) se despliegan dos enlaces punto.a.punto, uno entre A y B y el otro entre B y C. En el caso (b) hay un enrutamiento de longitudes de onda a nivel del nodo B. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 32

33 En su gran mayoría las redes WDM se han desplegado a nivel mundial de acuerdo a la arquitectura punto a punto. Auque también se han desarrollado en anillos y en mallas. Cuando la demanda del tráfico se incrementa considerablemente, es más económico desplegar WDM que instalar una nueva fibra. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 33

34 El mecanismo básico de comunicación en las redes con enrutamiento de es el lightpath. Lightpath es un canal óptico unidireccional con un ancho de banda fijo y en sus dos extremos tiene terminaciones electrónicas, a cada ligthpath se le asigna sólo una, entre dos elementos de red en WDM. Un ligthpath puede ser enrutado a través de nodos intermedios en la red, que pueden ser Switch o Convertidores de longitud de onda. Los lightpath son establecidos y cancelados por los usuarios de las redes. Si no hay conversión de longitud de onda, los ligthpath conservan la que les ha sido asignada..cada enlace de fibra está equipado en los extremos con transponder que pueden ser sintonizables. Una condición en este tipo de redes es que en una misma fibra no pueden existir de manera simultánea dos o más lightpath de la misma. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 34

35 La interconexión de grandes redes ópticas se hace a través del OXC, en este caso es una red punto a punto conectada con un anillo. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 35

36 En este caso los clientes son todos SONET t se incorporan al anillo WDDM por medio de los ADM y de los equipos terminales. Tanto la arquitectura lógica como la física es un anillo. La protección se implementa en los nodos SONET. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 36

38 La comunicación en entre todos los nodos, por lo tanto es una malla desde un punto de vista lógico, pero físicamente es un anillo de fibra óptica. Todos los enlaces mostrados se realizan con sólo dos, y en total hay 3 enlaces con 1 y3 con 2, es decir que hay un factor de reuso de igual a 3. PorejemploentreAyBseusa 1, en B se extrae y se inserta la información que se comparte con A; también en B, usando 1, tenemos lo que envía y lo que se recibe de D. En D se usa 2 para comunicarse con A, y también para comunicarse con C. En D también se usa 1 para comunicarse con A. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 38

40 La protección de las redes abarcas varios aspectos: protección de energía, protección del servicio, protección del reloj y protección del canal de gestión. La rotura de un conducto, que va acompañada de la rotura de la fibra, se produce por efectos del hombre durante obras de construcción o debido a desastres naturales, tales como terremotos, tsunamis, etc. Este tipo de fallas produce la interrupción del tráfico de todas las fibras del conducto y las pérdidas del tráfico son inmensas. Por ejemplo si una fibra lleva 160 longitudes de onda, y cada una opera a STM 64(10Gbps)eltráficototales de 1.6 Tbps. Si consideramos la cantidad de fibras en un cable y la cantidad de cables que corren por el conducto el tráfico sería mucho mayor. Un cable puede llevar facilmente 450 F.O, y en una conducto pueden haber hasta unos 10 cables. El tráfico seria 1.6*450*10= 7.2 Pbps =7.2 x10 15 bps. La falla en los nodos es cuando un Multiplexor o un OCX falla, debido a incendio, inundaciones o terremotos muy fuertes; aunque este tipo de fallas es muy raro, sus efectos son desvastadores. Una falla en un canal por lo general se produce debido a fallas en el transmisor o en el receptor. Por todas estas razones las protecciones contra fallas son indispensables. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 40

41 En los sistemas de protección a nivel de la capa SDH se conmutan los sistemas de transmisión o recepción de un canal SDH, es decir de una sola ; de esta forma la conmutación en caso de falla se hace antes del MUX/DMUX DWDM. Enlossistemasdemúltiples, se conmutan al mismo tiempo todas las longitudes de onda que salen y entran al MUX/DMUX respectivamente. Es decir se conmuta completamente de una fibra óptica que llevas todas las, otra F.O. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 41

42 En una arquitectura lineal la protección ocurre entre los dos extremos del trayecto o subred protegida. Entre estos dos puntos extremos deben convivir tanto el sistema que está operando, como el de Standby. Una vez que se detecta un evento, la conmutación al sistema standby debe completarse en un máximo de 50 ms. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 42

43 En esta arquitectura tanto el sistema que está operando como la protección están en caliente, es decir ambos llevan la misma información. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 43

44 Los sistemas SDH trabajan con una longitud de onda, entonces se pueden usar los esquemas clásicos basadas en las arquitecturas 1+1 o 1:N. Este sistema tiene una confiabilidad muy elevada, pero los costos también son elevados. Cuando se dice que la protección es a nivel de una sola, se refiere al hecho que se conmuta sólo y exclusivamente la que tiene problema en la red DWDM, las otras no tiene porque conmutarse al sistema de protección. Es decir el hecho de conmutar una, no implica que se deben conmutar las demás. Cuando hay varias como en el caso de DWDM, entonces deben usarse otros esquemas de protección. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 44

45 Este esquema se usa para tráfico de baja prioridad. Si falla más de un enlace, sólo se protegerá uno de ellos. Si N=1 se tiene un sistema 1:1, indicando que la protección no lleva datos. Cuando hay una falla las señales se conmutan al sistema de protección, el cual en condiciones normales no lleva tráfico. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 45

46 Aquí Tx11, Tx21, y Txn1, comparten la sección de protección Txp1 del sistema en standby. Tx12, Tx22,Tx22,..y Txn2, conjuntamente comparte la sección Txp2 del sistema de protección; y así sucesivamente. La conmutación de una longitud de onda del sistema SDH al sistema standby, no esta relacionada con las otras longitudes de onda. Por ejemplo si Tx11 es trasladad al sistema de proteción, Tx12, Tx13, y Tx1N pueden seguir funcionando en el sistema 1. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 46

47 Este sistema de protección es similar al clásico 1+1, pero se denomina 1+1 OMSP. El splitter produce unas pérdidas de 3 db en TX, y el RX el switch óptico adiciona 1 db como pérdidas de inserción. A fin de compensar estas pérdidas se puede incorporar un amplificador en cada una de las fibras en TX. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 47

48 Dado que la protección siempre está disponible, este esquema es muy similar al de las redes punto a punto y también se denomina 1+1. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 48

49 El trayecto es la ruta completa que va desde el origen al destino, mientras que el enlace se refiere a la conexión entre nodos adyacentes. Las redes DWDM malladas se consideran la tercera generación de redes ópticas. DWDM Definiciones y Estándares Capítulo 4 Pag. 49