UNIVERSIDAD DE VALLADOLID

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1 UNIVERSIDAD DE VALLADOLID Dpto. de Teoría de la Señal y Comunicaciones e Ingeniería Telemática Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación INGENIERO EN ELECTRÓNICA SISTEMAS DE TELECOMUNICACIÓN II Práctica 5 Estudio de la Atenuación con la Fibra Óptica con OptSim. Análisis de varios canales WDM. Noemí Merayo Álvarez

2 GUIA APRENDIZAJE 5 Estudio de la Atenuación con la Fibra Óptica con OptSim. Análisis de un Sistema WDM con dos canales. Índice o Objetivos o Atenuación en la fibra óptica. Amplificación. o Introducción o Parámetro de atenuación en la fibra óptica o Wavelenght Division Multiplexing (WDM) en una red óptica o Introducción a WDM o Sistema WDM de dos canales de transmisión o Bibliografía

3 Objetivos La finalidad de esta práctica es doble. Inicialmente veremos el impacto de la atenuación de la fibra óptica. Posteriormente analizaremos un sencillo sistema WDM (Wavelength Division Multiplexing). Al igual que la semana anterior, emplearemos el simulador de sistemas ópticos OptSim para realizar los diferentes ejemplos. De esta manera, inicialmente podremos comparar los resultados de atenuación que nos salen, con los medidos en la Práctica 2. Además aprenderemos cómo simular un enlace WDM, cuya importancia va en aumento en las redes ópticas actuales. Atenuación en la fibra óptica. Amplificación Introducción La atenuación en una fibra suele modelarse con una constante α, de tal manera que la relación existente entre la potencia a la entrada (P in ) y a la salida (P out ) de una fibra de longitud L vendrá dada como: αl P = P e out in En la fórmula anterior la atenuación viene dada en unidades naturales, pero habitualmente suele venir dada en db / Km. Por ello se cumple que, para una longitud de P log out = α db P in O equivalentemente, ( log ) α La atenuación de la fibra óptica hace necesario regenerar la señal cada vez que se recorre una cierta distancia. Para ello se emplean los amplificadores ópticos, habitualmente EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier). Parámetro de atenuación de la fibra óptica α db = e La atenuación de las fibras puede encontrarse en la ventana de características dada por OptSim (botón Edit/View). Cuál es la propia de cada una de ellas en la tercera ventana? Para comprobar la atenuación de las fibras se realizará un sencillo montaje, compuesto por un transmisor y una fibra de una determinada longitud. En primer lugar,

4 mida la potencia óptica disponible a la salida del transmisor. Varíe la longitud y tipo de la fibra y mida la potencia disponible a la salida de la misma. Puede hacerlo de manera más rápida con ejecuciones paramétricas. Qué valor de α obtiene?. Wavelenght Division Multiplexing (WDM) en una red óptica Introducción a WDM Las aplicaciones de comunicaciones actuales demandan un ancho de banda cada vez mayor. Dado que muchas veces no es posible, por su elevado coste, realizar nuevos tendidos de fibra, es necesario encontrar procedimientos que permitan aumentar la capacidad de la disponible. Hay dos maneras fundamentales de conseguirlo: aumentar la tasa de bit realizando TDM (Time Division Multiplexing), para lo que se necesitan aparatos electrónicos de alta velocidad, y utilizar multiplexación por división en longitud de onda WDM (Wavelength Division Multiplexing). La idea detrás de WDM es la misma que la de la multiplexación por división en frecuencia, es decir, transmitir datos simultáneamente a lo largo de la fibra con Práctica 5 Estudio de la Atenuación en la Fibra Óptica con OptSim portadoras de distintas longitudes de onda. La separación entre dichas longitudes de onda ha de ser suficiente para garantizar que no interfieran entre sí. WDM permite aumentar la capacidad de transmisión empleando múltiples canales a distintas frecuencias, mientras que con TDM es posible aumentar la tasa de bit de cada canal. Por lo tanto, las dos soluciones son complementarias. Sistema WDM de dos canales de transmisión Para ilustrar cómo funciona un sistema WDM vamos a simular el comportamiento de uno en el que tengamos dos longitudes de onda, situadas ambas en el entorno de 1,55 nm. La separación será de 0 GHz. Por lo tanto, necesitará dos transmisores puede utilizar los componentes compuestos creados en la práctica anterior operando a dos frecuencias distintas. Cuál es la separación en nm entre las dos longitudes de onda empleadas? Dado que estamos trabajando con dos canales diferentes, en recepción será preciso filtrar la señal recibida. Por ello habrá una etapa receptora diferente para cada canal. Estará formada por un filtro óptico (por ejemplo Multiple-Stage Lorentzian), un fotodetector PIN y un filtro eléctrico (utilice uno de tipo Bessel).

5 Simularemos un enlace óptico con 40 Km. de fibra óptica Standard_SM. Las señales ópticas tienen que multiplexarse en la fibra óptica con un splitter. Observe el espectro óptico presente a la entrada de la fibra y a la salida de la misma. Obtenga la BER correspondiente a cada canal tras la detección. Evidentemente deberá utilizar un demultiplexor (splitter) al final de la fibra para poder separar los dos canales. Tenga en cuenta los siguientes aspectos: o Deberá modificar los parámetros de simulación para considerar el efecto de los dos canales, pues el ancho de banda de las simulaciones SPT y VBS ha de incluirlos. o Los filtros ópticos han de ajustarse correctamente teniendo en cuenta la longitud de onda del canal que pretenda detectarse. Cómo variaría la probabilidad de error de bit si en lugar de fibracstandard_sm se empleara fibra DS_Normal o DS_Anomalous? Explique los resultados. Tenga en cuenta que determinados efectos no lineales (Cross- PhasecModulation, Four-Wave Mixing) afectan más en sistemas WDM en los que secemplean fibras con dispersión desplazada. Repita el ejercicio, con los distintos tipos de fibra, utilizando un amplificador de ganancia fija al comienzo del enlace óptico (antes de la fibra no ideal). Comente los resultados. Bibliografía [1] ARTIS Software Corporation. OptSim User Manual. The Optical and Electrical Transmission Systems Design & Simulation Environment, [2] R. Ramaswami, K. N. Sivarajan. Optical Networks: A Practical Perspective, Second Edition. Morgan Kaufmann Publishers, [3] P.E. Green, Jr. Fiber Optic Networks. Prentice-Hall, [4] G.P. Agrawal. Fiber Optic Communication Systems (2nd ed.). John Wiley & Sons, 1997.