WDM Tecnología de las cosas

Multiplexación por división de longitud de onda (WDM), Una tecnología WDM que multiplexa varias señales portadoras ópticas en una sola fibra óptica mediante el uso de diferentes longitudes de onda (es decir, colores) de luz láser. Esta técnica permite las comunicaciones bidireccionales a través de un solo hilo de fibra, también llamado dúplex por división de longitud de onda, así como la multiplicación de la capacidad. La transmisión de fuentes combinadas se separa en una ubicación remota de acuerdo con las longitudes de onda individuales mediante la demultiplexación en múltiples fibras. La tecnología WDM se usa a menudo para referirse a productos de filtrado que realizan multiplexación o demultiplexación.


Tecnología WDM se divide en tres patrones de longitud de onda diferentes: WDM normal, WDM grueso (CWDM) y WDM denso (DWDM).


WDM normal también conocido como bi-di, simplex y single stand utiliza las dos longitudes de onda normales 1310nm y 1550nm en fibra.

tecnología WDM
Figura 1: Tecnología WDM

Multiplexación por división de longitud de onda gruesa, CWDM es una tecnología WDM específica definida por la Unión Internacional de Telecomunicaciones en la Recomendación ITU-T G.694.2 Cuadrículas espectrales para aplicaciones WDM: cuadrícula de longitud de onda CWDM. La cuadrícula se especifica como 18 longitudes de onda centrales que comienzan en 1271 nm y están separadas por 20 nm.

Dense Wavelength Division Multiplexing, DWDM es una tecnología WDM específica definida por la Unión Internacional de Telecomunicaciones en la Recomendación ITU-T G.694.1 Cuadrículas espectrales para aplicaciones WDM: cuadrícula de frecuencia DWDM. La cuadrícula se especifica como la frecuencia en THz, anclada en 193.1 THz, con una variedad de espaciado de canales especificado de 12.5 GHz a 200 GHz, entre los cuales 100 GHz es común. En la práctica, la frecuencia DWDM generalmente se convierte en longitud de onda. La mayoría de las longitudes de onda DWDM en uso se encuentran en la banda C, es decir, 1530 – 1565 nm.

multiplexor, Un producto de filtrado WDM que realiza un proceso de multiplexación o combinación de dos o más fuentes ópticas que tienen diferentes longitudes de onda en una sola fibra.

DEMUX, Un producto de filtrado que realiza el proceso de demultiplexar o separar la transmisión óptica compuesta de longitudes de onda multiplexadas en fibras individuales asignadas a cada longitud de onda.

mux y demux
Figura 2: Flujo de señal MUX y DEMUX

puerto común, Para un producto MUX, los canales combinados se transmiten desde el puerto común. Para un DEMUX, los canales combinados se reciben en el puerto común.

Puerto de expansión o actualización  Para los productos CWDM, normalmente habrá un puerto de actualización o de expansión, pero no ambos. El puerto de actualización o expreso en un CWDM MUX o DEMUX se usa para agregar, eliminar o pasar a través de canales adicionales. Por ejemplo, en un lado CWDM MUX, este puerto proporcionará una forma de agregar canales de transmisión al circuito de fibra. En un lado CWDM DEMUX, la expansión o actualización se puede usar para pasar canales descendentes que no están DEMUXED localmente. O bien, también se puede usar para agregar canales de retorno en un tramo de circuito bidireccional.

Para productos DWDM, el propósito de un puerto de actualización es poder agregar, eliminar o pasar a través de canales DWDM de banda C que aún no están en uso, es decir, solo canales que residen en la banda 1530-1565 nm. Si el producto DWDM también tiene un puerto de expansión, ese puerto se usa normalmente para canales adicionales que residen fuera de la banda C, como la mayoría de los canales CWDM.

Filtro DWDM, filtro de película delgada
Figura 3: Cascada de filtro DWDM en tecnología WDM

puerto de vigilancia, Los productos WDM pueden proporcionar puertos de monitoreo. Para monitorear una muestra de baja potencia de la señal óptica que ocurre en el puerto común, generalmente a un nivel de potencia del 5% o menos. El puerto de monitoreo también se puede usar para inyectar una señal fuera de banda. Si el producto tiene dos puertos de monitoreo para el mismo circuito, los puertos serán direccionales. Un puerto monitoreará la señal de transmisión y el otro la señal recibida. Si el circuito tiene un solo puerto de monitoreo, entonces casi siempre es bidireccional y monitoreará tanto la transmisión como la recepción de señales ópticas.

Longitud de onda,En la práctica de WDM, las longitudes de onda como la longitud de onda de un láser de comunicaciones, las especificaciones de longitud de onda para filtros ópticos y las longitudes de onda de los canales de transmisión óptica a través de fibra se dan como λ, la longitud de onda en nanómetros (nm) como ocurriría en el vacío.

Longitud de onda central, es la longitud de onda en la que se centra un canal de señal particular. La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) ha definido la rejilla de frecuencia óptica estándar (frecuencia central del canal) con un espaciado de 100 GHz en base a la frecuencia de referencia de 193.10 THz (1552.52 nm), la denominada rejilla de la ITU. Las longitudes de onda del centro del canal se eligen en las longitudes de onda correspondientes a la cuadrícula de la UIT.

Canal, En la práctica de WDM, un canal es una transmisión única y única en una longitud de onda designada que puede ocurrir junto con otros canales que tienen diferentes longitudes de onda. Un canal de transmisión también puede referirse a la ruta física de extremo a extremo. Espaciado de canales (GHz), es la diferencia de frecuencia entre dos frecuencias centrales de canales vecinos en componentes o módulos DWDM. Los dispositivos DWDM MUX/DEMUX en BaySpec tienen una separación entre canales de 50, 75,100 y 200 GHz.

Compensación de longitud de onda central (pm) es una deriva relativa de la longitud de onda central real de un canal en particular con respecto a la cuadrícula estándar de la UIT. La desviación de la longitud de onda puede deberse a una alineación y un diseño inadecuados del sistema óptico.

Ancho de banda de paso de canal (nm) se define como un rango máximo de longitud de onda (o frecuencia) alrededor de la correspondiente longitud de onda (o frecuencia) central a un nivel de potencia dado. Ahora, la industria acepta bien la definición a un nivel de potencia de 0.5 dB por debajo. Tenga en cuenta que, debido al desplazamiento de la longitud de onda central de un canal, el ancho de banda de paso del canal operativo puede ser menor que cuando la longitud de onda central está exactamente en la cuadrícula de la UIT.

Estabilidad de longitud de onda térmica (pm/°C) especifica la desviación máxima de la longitud de onda del centro espectral de un canal en particular debido a la variación de temperatura con respecto al valor de la longitud de onda central a temperatura ambiente (23 °C).

pasar banda, una especificación que proporciona el rango de longitudes de onda alrededor de la longitud de onda central nominal del filtro que se adhiere a la pérdida de inserción especificada. En la práctica, es la tolerancia del filtro para que el láser se desvíe de la longitud de onda central. Por ejemplo, una banda de paso típica para filtros CWDM es de ± 6.5 nm sobre la longitud de onda central. Por lo tanto, un láser de 1551 nm podría operar dentro de un rango de 1544.5 nm a 1557.5 nm sin experimentar una pérdida de canal adicional.

Pérdida de inserción, la pérdida de potencia de la señal que resulta de la inserción de un filtro WDM en una línea de transmisión o fibra óptica y generalmente se expresa en decibelios (dB).

pérdida de retorno, Cuando la señal de fibra óptica entra o sale de un componente óptico (como un conector de fibra óptica), la discontinuidad y la falta de coincidencia de impedancia provocarán una reflexión o un retorno. La pérdida de potencia de la señal reflejada o devuelta se denomina pérdida de retorno (RL). La pérdida de inserción es principalmente para medir el valor de la señal de resultado cuando el enlace óptico encuentra la pérdida, mientras que la pérdida de retorno es para medir el valor de pérdida de la señal de reflexión cuando el enlace óptico encuentra el acceso del componente.

Pérdida dependiente de la polarización (PDL), La pérdida exhibida por un filtro WDM depende de la polarización óptica de la luz. PDL es la diferencia más grande en la pérdida de inserción máxima que ocurre en todos los estados de polarización óptica. La PDL para un producto WDM se especifica como la PDL más grande permitida para cualquier canal.

Dispersión en modo de polarización (PMD) es una forma de dispersión modal en la que dos polarizaciones diferentes de luz en una guía de ondas, que normalmente viajan a la misma velocidad, viajan a diferentes velocidades debido a imperfecciones y asimetrías aleatorias, lo que provoca la dispersión aleatoria de pulsos ópticos.

Aislamiento de canal (dB), también se denomina diafonía en el extremo lejano a una longitud de onda determinada que es la relación entre la intensidad de la luz en el puerto no deseado y la intensidad de la luz en el puerto deseado. Por lo tanto, es una medida de qué tan bien se separan las diferentes longitudes de onda a la salida de un demultiplexor de división de longitud de onda densa.

Aislamiento de canal no adyacente (diafonía de canal no adyacente) (dB) es la cantidad relativa de potencia no deseada que se produce en una banda de paso de canal particular de los canales no adyacentes. Por lo general, solo se tienen en cuenta los dos primeros canales no adyacentes (lados izquierdo y derecho).

Ondulación del canal, La ondulación se define como la variación máxima de pico a pico en dB de pérdida de inserción a través de una banda de paso de filtro. La ondulación del producto WDM se especifica como la mayor ondulación permitida que se produce en cualquier canal.

Directividad (dB) también se denomina diafonía de extremo cercano y es la relación entre la potencia óptica enviada a un puerto de entrada y la potencia óptica que regresa a cualquier otro puerto de entrada. En DWDM, la directividad se aplica solo a dispositivos MUX.

Temperatura de Funcionamiento (°C) es el rango de temperatura en el que se puede operar el dispositivo y mantener sus especificaciones.

Temperatura de almacenamiento (°C) es el rango de temperatura en el que el dispositivo se puede almacenar sin daños y se puede operar por encima de la temperatura de funcionamiento de acuerdo con sus especificaciones

Multiplexor de división de longitud de onda de filtro (FWDM), El componente combina o separa la luz en diferentes longitudes de onda en un amplio rango de longitudes de onda. Ofrecen una pérdida de inserción muy baja, una baja dependencia de la polarización, un alto aislamiento y una excelente estabilidad ambiental. La capacidad de manejo de alta potencia se puede lograr a través del procesamiento de cola de cerdo único y el recubrimiento AR de alta calidad. Estos componentes se han utilizado ampliamente en amplificadores ópticos, redes WDM e instrumentos de fibra óptica.

Filtros de banda roja/azul, es un componente de filtro de película delgada, que es un dispositivo de tres puertos. Un puerto se llama "Común". Los otros dos puertos proporcionan el conducto para la "banda" de dos longitudes de onda. Las dos bandas son la azul (λ<1543nm) y la roja (λ>1547nm). Una banda pasa por el tramo reflejado y la otra pasa por el tramo de paso.

Tecnología WDM de las cosas
Figura 4: Filtro de banda roja/azul en tecnología WDM.

En un módulo DWDM, que utiliza un filtro rojo/azul, un Mux puede combinarse con Demux. Por ejemplo, Mux combina canales DWDM en Red nad, mientras que Demux separa canales DWDM en Blue Band. Con un filtro rojo/azul, se pueden combinar los canales de transmisión rojos y los canales de recepción azules en una sola fibra.

Multiplexor óptico de adición y caída (OADM),  un dispositivo utilizado en sistemas de multiplexación por división de longitud de onda para multiplexar y enrutar diferentes canales de luz hacia o desde una fibra monomodo (SMF). Este es un tipo de nodo óptico, que generalmente se utiliza para la formación y construcción de redes de telecomunicaciones ópticas. "Agregar" y "eliminar" aquí se refieren a la capacidad del dispositivo para agregar uno o más canales de longitud de onda nuevos a una señal WDM de longitud de onda múltiple existente y/o eliminar (eliminar) uno o más canales, pasando esas señales a otra ruta de red. Se puede considerar que un OADM es un tipo específico de conexión cruzada óptica.

OADM en la tecnología WDM de las cosas
Figura 5: Flujo de señal OADM

Rejilla de guía de ondas en matriz atérmica (AAWG), El multiplexor por división de longitud de onda densa (DWDM) basado en tecnología de sílice sobre silicio está diseñado para aplicaciones de espaciado de canales ITU donde no se requiere energía eléctrica. Funciona a 50 GHz o 100 GHz con longitudes de onda DWDM de cuadrícula de la UIT de 1526 nm a 1565 nm. El AAWG DWDM se puede usar para reemplazar el DWDM Mux DeMux de tipo filtro en los casos en que no hay energía disponible. El bajo costo y el alto rendimiento lo convierten en la solución ideal para aplicaciones DWDM metropolitanas y de larga distancia.

AWG gaussiano es el tipo más simple de diseño AWG donde la forma de la banda de paso del canal individual se describe mediante una función gaussiana. Los AWG gaussianos proporcionan la pérdida de inserción más baja de todos los tipos de AWG, pero requieren tolerancias más estrictas en otros componentes del sistema para garantizar que el pico de la curva gaussiana permanezca dentro de la banda de paso en todo el rango de temperatura de funcionamiento.

Banda de paso gaussiana (nm) especifica una clase de dispositivos DWDM MUX/DEMUX cuyos perfiles de espectro dentro de la banda de paso son esencialmente gaussianos.

Banda de pase de parte superior plana (nm) especifica una clase de dispositivos DWDM MUX/DEMUX cuyos perfiles de espectro dentro de la banda de paso son relativamente planos en comparación con el perfil gaussiano. Un perfil de espectro de parte superior plana puede ser súper gaussiano o, idealmente, en forma de caja. 

CWDM compacto es una versión mini de CWDM. Una tecnología de multiplexación por división de longitud de onda basada en TFF (Thin Film Filter), que funciona de la misma manera que CWDM. La diferencia es que CCWDM utiliza tecnología de espacio libre, y el tamaño de su paquete se reduce considerablemente en comparación con los módulos CWDM, y la pérdida de inserción es menor y más consistente.

Multiplexación por división de longitud de onda de red de área local (LWDM), es una de las tecnologías xWDM más nuevas y se utiliza en enlaces ópticos de 100G, 200G y 400G que se han adaptado para su uso en transceptores SFP25 de 28G. Esta innovación proporciona una mayor flexibilidad en el diseño de la red y permite la implementación de 5G utilizando los transceptores LAN-WDM de 100G y 200G disponibles mediante el uso de longitudes de onda LAN WDM. 

Multiplexación por división de longitud de onda metropolitana, también multiplexor por división de longitud de onda microóptica (MWDM), se basa en las 6 longitudes de onda de CWDM, desplazadas 3.5 nm hacia la izquierda y hacia la derecha para expandirse a 12 ondas, y es uno de los planes rentables.