Redes De Transmisión Todo ópticas:
11 de Septiembre de 2012
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Número 23 · Noviembre 2001 Comunicaciones de Telefónica I+D
Redes de transmisión todo ópticas:
independencia frente a las redes de
transporte
Las empresas operadoras de telecomunicaciones
requieren una red de transmisión cuya función es
interconectar sus diferentes elementos de red. Se suele
distinguir, además, entre red de transmisión y redes
de transporte, entendiéndose que la primera proporciona
conectividad a nivel de capa física, mientras que
en las segundas la conectividad incluye capas más
altas. En el caso particular de Telefónica de España, la
transmisión es básicamente SDH, y PDH como
herencia, y sobre ella se apoyan redes de transporte de
circuitos, troncal ATM y varias redes IP.
Entrando más en detalle en las redes SDH y PDH, se
distingue entre su formato de multiplexación eléctrico,
con sus procedimientos de agregación de tráfico y
supervisión de calidad, y la transmisión por línea, que
es óptica. Hasta la fecha, la transmisión óptica es funcionalmente
muy simple: por una misma fibra se
envían varias portadoras independientes, cada una
con una longitud de onda (λ) diferente, que se generan
en un elemento de red y terminan en otro con el
que están unidos directamente por fibra. Si la distancia
entre los elementos es superior a cien kilómetros,
aproximadamente, se insertan en la fibra a intervalos
regulares amplificadores ópticos, que amplían la longitud
del enlace hasta varios cientos (y miles, en cable
submarino) de kilómetros. Como una extensión de
estos enlaces, en algunos casos también se insertan en
la fibra filtros de extracción e inserción, que permiten
derivar o insertar en puntos intermedios una o varias
portadoras, de longitudes de ondas fijas. A la transmisión
simultánea de varias portadoras se la denomina
DWDM, del término inglés Dense Wavelength
Division Multiplexing, o multiplexación densa en longitud
de onda. En la Figura 1 se representa esta configuración
de los enlaces de forma esquemática.
Tal como se muestra en la Figura 1, la frontera entre
la red de transporte y un enlace de la red de transmisión
óptica está definida por un elemento denominado
transpondedor. En el sentido de entrada al enlace,
la interfaz proveniente de la red de transporte suele ser
óptica de corto alcance, a una longitud de onda indeterminada
y con una pureza espectral baja. En el
transpondedor la señal de esta interfaz se fotodetecta
y regenera eléctricamente, y a continuación la señal
resultante se utiliza para modular un transmisor óptico
que emite a una longitud de onda específica. La
salida de este transpondedor se multiplexa con la de
otros, en otras longitudes de onda, y el múltiplex
resultante se amplifica e inyecta en la fibra del enlace.
INTRODUCCIÓN
Jesús Felipe Lobo Poyo,Wsewolod Warzanskyj García
Telefónica Investigación y Desarrollo
En este artículo se comparan varias opciones de evolución de la red de transmisión
actual, llegando a la conclusión que la más favorable para un operador de
comunicaciones establecido como Telefónica es la de red todo óptica independiente,
frente a la tendencia de los fabricantes de grandes routers, que proponen una
integración de la red de transmisión óptica con la capa IP.
También se incluye en el artículo una descripción de los pasos que se deben dar para
evolucionar de forma gradual la red actual de enlaces independientes punto a punto
hacia una red mallada con reencaminamiento a nivel óptico.
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Comunicaciones de Telefónica I+D Número 23 · Noviembre 2001
En el sentido de salida del enlace, el funcionamiento
es similar. El conjunto de longitudes de onda que llegan
de la planta se demultiplexan, y cada una de ellas
se lleva directamente a la interfaz de la red de transporte.
Opcionalmente, el tranpondedor incorpora un
receptor óptico que fotodetecta y regenera la señal de
línea, y a continuación remodula un láser de características
genéricas. La salida de este láser, no seleccionado
en longitud de onda, se lleva finalmente al elemento
terminal de la red de transporte.
Una vez presentado el esquema de un enlace de la red
de transmisión actual y su interfaz con la red de transporte,
se pretende exponer sus posibles opciones de
evolución en función de los indicadores, o tendencias,
que se observan en el mercado y en el entorno tecnológico
de las telecomunicaciones. De todos ellos, se
puede destacar los siguientes:
La demanda de ancho de banda crece, y continuará
creciendo, sobre todo para tráfico de tipo IP. A
su vez, se prevé el despliegue de nuevas redes de
transporte IP (capa 3) con interfaces de multiplexación
eléctrica (capa 2) de tipo Gigabit Ethernet o
de paquetes sobre SDH (POS, packet over SDH)1.
En la Figura 2 se muestra una estimación de la
demanda de tráfico IP a nivel europeo, diferenciando
la parte correspondiente al tráfico nacional
(del conjunto de los diferentes países) e internacional
(o de interconexión entre ellos).
La demanda de capacidad viene acompañada por la
aparición en el mercado de sistemas de transmisión
que permiten multiplexar un mayor número de
portadoras ópticas, en breve plazo hasta 160. Asimismo,
y aunque en menor medida, va aumentando
la velocidad máxima posible de modulación por
portadora (de 2,5 a 10 Gbit/s).
Están comenzando a aparecer dispositivos que permiten
el reencaminamiento de señales ópticas a
nivel de portadora, principalmente filtros de
extracción e inserción sintonizables y matrices de
conmutación. Asimismo, se van perfeccionando
elementos ópticos, tales como amplificadores,
ecualizadores, compensadores de dispersión, etc.
En base a estos indicadores, se identifican tres opciones
de evolución:
1. Evolución por defecto, continuación de la red actual
sin cambiar su filosofía.
OPCIONES DE EVOLUCIÓN DE LA RED DE
TRANSMISIÓN
Figura 1. Enlaces DWDM actuales
Filtro de extracción
e inserción (OADM)
M
U
X
M
U
X
DE
Amplificador Amplificador
Transpondedores
(parte de recepción)
Interfaz óptico con
la red de transporte
Interfaz óptico con
la red de transporte
Transpondedores
(parte de transmisión)
λ1
λn
λj λk
λ2 λ1 λ2... λn
λ1
λ2
λn
•
•
•
•
•
•
Figura 2. Estimación del crecimiento de tráfico IP en Europa
35.000
30.000
25.000
20.000
15.000
10.000
5.000
0
1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Capacidad Gbit/s
Nacional Internacional
1 A modo de ejemplo, la ruta Madrid Barcelona, que en el año 1992
disponía de un único enlace a 2,5 Gbit/s, consta en la actualidad de un
enlace de 16 longitudes de onda, cada una de ellas modulada a 2,5
Gbit/s, resultando en una capacidad total de 40 Gbit/s.
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2. Red GMPLS, o integración de la transmisión óptica
con la capa IP.
3. Red todo óptica independiente.
Consiste en dejar que la red de transmisión continúe
creciendo a trozos, en función de las necesidades del
momento. En este caso no se puede hablar de una red
de transmisión, sino de un conjunto de enlaces ópticos
independientes entre sí, que se van estableciendo
para interconectar elementos de las redes de transporte.
En el momento actual los elementos de red son
básicamente crossconect y ADM del tipo SDH.
Un caso particularmente atractivo de evolución por
defecto es el conocido como IP sobre DWDM, que se
muestra de forma esquemática en la Figura 3. En este
escenario la red de transporte es IP, y todos sus elementos
de red son routers. Dependiendo de su capacidad
de direccionamiento de tráfico, reciben el nombre
de Terarouters (TSR) o Gigarouters (GSR) para
capacidades de terabit (1012 bit) o gigabit (109 bit)
por segundo, respectivamente. Asimismo, los routers
se conectan entre sí mediante enlaces ópticos
DWDM punto a punto.
En la red IP sobre DWDM, que se representa en la
Figura 3, no se realiza ningún proceso a nivel óptico:
el reencaminamiento y las funciones de protección se
llevan a cabo a nivel eléctrico en los routers. Por consiguiente,
si un paquete o conjunto de paquetes IP
tienen que atravesar n routers, sufren n procesos de
conversión optoeléctrica.
La evolución por defecto tiene el atractivo de su simplicidad
de planificación: no existe una capa óptica.
Por
...