Evolución n de los sistemas de

Transcripción

1 El año a o 1970 constituye el punto de inflexión para el desarrollo de los sistemas de comunicaciones ópticas ya que es a finales de este año a o cuando ya se dispone tanto de un medio de transmisión n para la señal óptica como de una fuente de luz coherente o láser. l

2 Ya fabrican fibras monomodo y multimodo de calidad, pero los primeros ensayos de sistemas utilizaron fibras multimodo. Problemas de acoplo de la señal óptica al núcleo n de una fibra monomodo,, de cortado y empalmes de fibra y de conectorización se comienzan a instalar los primeros sistemas de comunicaciones por fibra óptica para sustituir los enlaces de cable coaxial.

3 A partir de entonces el objetivo de estos sistemas ha sido el conseguir progresivamente una mayor capacidad del sistema, expresado por el producto B_L (producto velocidad del sistema por espaciamiento entre repetidores)

4 Primera Generación: n: λ=820nm La primera generación n se caracterizó por utilizar una frecuencia óptica portadora de 820nm ( primera ventana de comunicaciones ópticas). En principio, utilizaban fibra multimodo de salto de índice, fuente óptica de GaAs y fotodetectores de Si.

5 En 1980 entró en funcionamiento el sistema denominado FT3. Velocidad de transmisión n de 45Mb/s. Distancia entre repetidores de 7Km. El producto B_L era 315Mb/s-Km. Limitados por la dispersión intermodal de la fibra multimodo de salto de índice.

6 Para solventar este problema se comenzaron a utilizar las fibras multimodo de índice gradual se puso en funcionamiento el sistema FT3C Velocidad de transmisión n de 90Mb/s Distancia entre repetidores igual a 7Km. Limitado por la atenuación n de la fibra óptica en primera ventana. La solución n era migrar ha longitudes de onda mayores, a 1300nm y 1550nm, mínimos m de atenuación. n.

7 El inconveniente para migrar a la segunda ventana (1300nm) era poder disponer de fuentes ópticas que emitiesen a 1300nm y fotodetectores sensibles a estas longitudes de onda. Los fotodetectores de Si eran transparentes a las longitudes de onda de 1300nm y 1550nm.

8 Segunda generación: n: λ =1300nm 1977 se desarrollaron los láseres Fabry-Perot de InGaAsP y los fotodetectores de Ge que ya permitían la emisión n y detección n de señales de luz a longitudes de onda de 1300nm (segunda ventana). Alrededor de 1980 se realizaron los primeros ensayos utilizando fibra multimodo de índice gradual. Velocidad de transmisión n 100Mb/s Distancia entre repetidores 20Km. Limitaba por dispersión intermodal de las fibras multimodo de índice gradual, se utiliza fibra monomodo,, con mínimo m de atenuación n (0.5dB/Km Km) ) sin dispersión intermodal,, presenta dispersión n cromática prácticamente despreciable.

9 Problemas con las fibras monomodo. De acoplo, conectorización y empalmes. Una vez solucionados éstos se desarrollan sistemas muy robustos y optimizados se implanta el FTG1.7. Tasa binaria de 1.7Gb/s Distancia entre repetidores igual a 45Km.

10 El éxito de este sistema hizo que se comenzase a pensar en utilizarlos en enlaces transoceánicos. nicos se pone en funcionamiento el enlace transatlántico ntico TAT-8 Régimen binario de 280Mb/s Separación n entre repetidores de 70Km.

11 El siguiente año a o se instala el enlace transpacífico TPC-3 Tasa binaria de 280Mb/s Distancia entre repetidores de 80Km.

12 La limitación n de segunda generación n era atenuación n de la fibra en segunda ventana ya que la dispersión n cromática es prácticamente nula. La posibilidad de solución n es volver a migrar a longitudes de onda mayores, (1550nm) donde la atenuación n de la fibra presentaba su mínimo m absoluto con valores en torno a los 0.2dB/Km. Esta migración n dio lugar a los sistemas de tercera generación. n. Con otros problemas

13 Tercera generación: n: λ=1550nm El paso de los sistemas de comunicaciones de la segunda a la tercera ventana (1550nm) se vio agravado por los efectos de la dispersión cromática que a estas longitudes de onda no eran despreciables.

14 Los primeros sistemas experimentales estuvieron limitados lógicamente l por la dispersión n cromática Producía a un ensanchamiento temporal en los pulsos de información n que se traducían an en interferencia entre símbolos. Este ensanchamiento temporal, además s de ser proporcional a la dispersión n cromática y a la longitud del enlace, también n lo es a la anchura espectral de la fuente óptica.

15 Todos los esfuerzos en investigación n se orientaron a conseguir eliminar los modos longitudinales de los láseres Fabry-Perot y obtener así los denominados láseres monomodo. Este hito se consiguió con el desarrollo de los láseres de realimentación n distribuida DFB y posteriormente con los láseres con reflectores de Bragg distribuidos DBR.

16 En 1991, primeros enlaces terrestres denominados STM- 16 utilizando fibra monomodo estándar (SMF Standar Singlemode Fiber) y láseres l monomodo DFB. Velocidad de transmisión n de 2.5Gb/s Distancia entre repetidores igual a 85Km. Se desarrollan fibras de dispersión n desplazada DSF (Dispersión n Shifted Fiber) con cero dispersión cromática en tercera ventana para que pudieran ser instalados los sistemas STM-64 operando a 10Gb/s con una distancia entre repetidores igual a 90Km.

17 Algunos ejemplos de enlaces transoceánicos nicos de tercera generación n son el TAT-9 9 instalado en 1991, el TPC-4 4 instalado en 1992 y los TAT-10 y 11 instalados en Todos ellos utilizaban fibra monomodo estándar operando a 560Mb/s manteniendo una distancia entre repetidores igual a 80Km.

18 Cuarta generación: n: EDFA y DWDM Todos los sitemas presentados en las secciones anteriores son usados simplemente para transportar la señal de información óptica de un punto a otro de una forma muy eficiente. Sin embargo, todo el procesado de esta información ha de ser realizado electrónicamente mediante costosos repetidores optoelectrónicos nicos.

19 1987 se inventan de los amplificadores ópticos de fibra dopada con Erbio (EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier). Permiten amplificar la señal de información n en el dominio óptico (amplifican fotones) conversiones optoelectrónicas. Trabajaban en la banda de 1550 nm con unas excelentes propiedades de alta ganancia (50dB), baja figura de ruido (3.1dB) y enorme ancho de banda (4600GHz). Disponible el primer EDFA comercial en el año a o 1990 fabricado por Pirelli e introducido en sistemas en el año a o 1993.

20 El ámbito de aplicación n más m s inmediato y relevante hacia el que se encaminaron los EDFA s s fueron los enlaces submarinos. 1996, enlaces transatlánticos nticos TAT-12 y TAT-13, y el enlace transpacífico TPC-5 5 que utilizan fibra monomodo estándar, láseres l monomodo DFB, operando a un régimen r binario de 5.3Gb/s y manteniendo una separación n entre repetidores de unos 50Km.

21 Es importante destacar en este punto como se consiguió pasar en solo 10 años a del primer enlace transatlántico ntico TAT de 1986 que soportaba 8000 canales telefónicos con un costo por canal de $30000 al enlace transpacífico TPC- 5 de 1996 que soporta canales telefónicos con un costo por canal de $500.

22 El desarrollo de los EDFA posibilitó también n el retomar una antigua idea relativa a poder aumentar la capacidad de los sistemas de comunicaciones ópticas mediante la multiplexación por longitud de onda (WDM Wavelength División n Multiplexing).

23 La idea es similar a la utilizada en la industria de los ordenadores que utilizan arquitecturas paralelo para poder soportar la creciente demanda de potencia de procesado. En los sistemas de comunicaciones ópticas la solución es análoga: utilizar varios canales paralelos de alta capacidad modulados cada uno con una portadora o longitud de onda diferente.

24 El desarrollo de los sistemas WDM pasaba por poder disponer de componentes ópticos para la multiplexación / demultiplexación de canales y para la selección n y filtrado de cada uno de ellos. El interés s en todos estos dispositivos estaba sustentado principalmente por el incremento en la demanda de una mayor capacidad en los enlaces de larga distancia.

25 Así,, en el año a o 1995 entra en servicio el enlace NGLN utilizando fibra monomodo en tercera ventana de comunicaciones ópticas (1550nm) que soportaba la transmisión n de 8 canales operando a 2.5Gb/s cada uno

26 En el año a o 1999 el sistema WaveStar TM400G logra soportar o bien 80 canales a 2.5 Gb/s cada uno o bien 40 canales a 10Gb/s cada uno. En el segundo caso (40 canales a 10Gb/s) cada fibra en el enlace soporta una capacidad de transmisión n de hasta 400Gb/s con una separación n entre repetidores de 640Km.

27