REDES OPTICAS PON

REDES OPTICAS PON

2. GLOSARIO

Upstream: canal dedicado a la transmisión de datos provenientes de los usuarios al resto de la red. Algunas técnicas de duplexación son implementadas para diferenciar el direccionamiento de las transmisiones de datos, como FDD y TDD.

Downstream: Es el canal dedicado a la transmisión de datos provenientes de la red hacia los usuarios.

Modem: Equipo de usuario encargado de modular y demodular la información que fluye entre este y el DSLAM.

CATV: Sistema de televisión por medio del cable coaxial, implementado por los operadores de televisión por cable.

Peer-to-Peer: Es la red en la cual todos los nodos actúan como cliente y servidor simultáneamente, y su principal aplicación es la compartición de archivos.

FTTx: Conjunto de topologías en las cuales se implementa fibra óptica hasta un punto remoto de la red, entre la CO y la premisa del usuario.

Time Slot: Es el término utilizado en telecomunicaciones para especificar el doble del tiempo que le toma a un pulso electrónico (OSI Capa 1 - Física) recorrer la longitud de la distancia teórica máxima entre dos nodos.

3. MODALIDAD

Investigación

• Dedicación al proyecto ( en porcentajes):

Tipo % %

Teórico Búsqueda / estudio 50

Desarrollo 50

Experimental

Aplicado Prototipo 0

De campo 0

Gestión 0

Total 100%

4. TEMA DEL PROYECTO

• Descripción: Las redes ópticas pasivas (PON) permiten

• Áreas a Trabajar:

Área %

Líneas de Transmisión 25

Sistemas y Señales 15

Teoría de Comunicaciones 45

Sistemas de Comunicaciones 15

Total 100%

5. MARCO TEORICO Y ESTADO DEL ARTE

5.1 Introducción

Desde el comienzo de las telecomunicaciones la urgencia de incrementar el ancho de banda de los usuarios a bajo costo, ha sido una necesidad que crece con el día a día, para esto es necesario hacer un salto de lo eléctrico a lo óptico en la red de acceso, con el fin de llevar la fibra óptica hasta el hogar. Las técnicas de acceso del canal determinan como es el aprovechamiento de los recursos como el ancho de banda. Una alternativa de red de acceso óptica de bajo costo es PON (Passive Optical Network).

Existen varias alternativas de acceso al canal óptico que pueden usarse en PON incluyendo SCM (Subcarrier Multiplexing), TDM (Time Division Multiplexing) y WDM (Wavelenght Division Multiplexing). La técnica de acceso al canal que se emplea en PON estandarizada y en PON comercial es TDM. En los últimos años, el empleo de WDM en PON ha llamado la atención debido a su gran capacidad comparado con las otras dos alternativas y consiste en utilizar diferentes portadoras ópticas para transmitir diferentes señales bajo la misma fibra. La forma como se asigne el ancho de banda en WDM-PON determina la eficiencia en el uso del canal y por lo tanto los servicios que esta red puede suministrar.

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5.2 La fibra Óptica

La vida de la Fibra óptica es relativamente corta, a pesar que desde 1905, Albert Einstein crea una teoría para explicar el efecto fotoeléctrico , no fue sino hasta 1975 que se pone en funcionamiento la primera red comercial de fibra óptica en Inglaterra .

Entrando en materia, la fibra óptica es un medio de transmisión utilizado para el transporte de datos por medio de haces de luz, el cual se conforma de 3 partes: (1) un hilo muy fino de un material transparente (vidrio o materiales plásticos) el cual compone el núcleo de la fibra, (2) una funda óptica, que generalmente es del mismo material del núcleo con ciertos aditivos para confinar la señal y por último, (3) un revestimiento de caucho, o plástico para proteger toda la fibra .

Figura 1. Componentes de la Fibra Óptica

Fuente: TELERGIA. Especificaciones y Conceptos [En Línea] <http://www.sertec.com.py/telergia/telergia/informaciones/fibra_optica2.html>

Las diferentes trayectorias que puede seguir un haz de luz en el interior de una fibra se denominan modos de propagación. Y según el modo de propagación tendremos dos tipos de fibra óptica: Multimodo y Monomodo. En la primera los haces de luz pueden viajar por diferentes caminos a la vez, ayudando a crear un diseño práctico y económico aunque a cortas distancias; mientras que en la segunda, como su nombre lo indica solo se puede propagar un solo modo de luz, permitiendo alcanzar grandes distancias de hasta 300 km.

Figura 2. Fibra Óptica Multimodo

Fuente: UNICROM, “Fibra Óptica Multimodo, Índice Gradual, Monomodo”. [En Línea] <http://www.unicrom.com/art_FibraOptica_multimodo_gradual_transmision_usos.asp>

Figura 3. Fibra Óptica Monomodo

Fuente: UNICROM, “Fibra Óptica Multimodo, Índice Gradual, Monomodo”. [En Línea] <http://www.unicrom.com/art_FibraOptica_multimodo_gradual_transmision_usos.asp>

5.2.1 Señal de Propagación en la fibra óptica

Antes de discutir el rendimiento de los sistemas de modulación avanzados, es necesario hablar de las propiedades de la fibra, la perdida o atenuación de la fibra y la dispersión cromática, efectos lineales; modulación de fase libre SPM (self-phase modulation), modulación cruzada de fase XPM (cross-phase modulation), FWM (four-wave mixing), SRS (stimulated Raman scattering) Y SBS (stimulated Brillouin scattering) que son efectos no lineales. Referenciar de Advanced Optical Modulation Formats in High-speed Lightwave System by Sen Zhang

(FALTA EL RUIDO U OSNR)

5.2.1.1 Efectos Lineales y No lineales de la Fibra

• Optical Loss: Es un gran parámetro en la fibra debido a que cuando se transmite la señal óptica a través de esta, su poder se pierde debido a la absorción de material y la dispersión de Rayleigh.

• Dispersión Cromática: La dispersión cromática es muy importante entre los efectos degradantes de la fibra. El mecanismo fundamental de la dispersión cromática es que la frecuencia depende del índice de refracción

• SPM Y XPM: Son los dos efectos no lineales mas importantes que se originan en la dependencia de la intensidad causado por el índice de refracción. SPM se refiere al cambio de fase auto inducida experimentado por un campo óptico durante la propagación en las fibras y XPM se refiere al cambio de fase no lineal de un campo óptico inducido por una propagación del campo en longitudes de onda diferentes.

• SRS Y SBS: Ambos resultan de estimular la dispersión inelástica en la que el campo óptico transfiere una parte de su energía al medio no lineal.

• FWM: Es un proceso no lineal que se produce cuando hay dos o mas propagaciones de longitud de onda en la misma fibra y satisfacen la condiciones de la fase. Un número de nuevas frecuencias se generan debido a la interacción de dos o más frecuencias en el FWM.

• OSNR:

5.2.2 Formatos de Modulación

5.2.2.1 Generación y Características de Varios Formatos de Modulación

• NRZ-OOK: NRZ significa no retorno a cero. Ha sido el formato de modulación dominante en sistemas de comunicación de fibra óptica. Existen varias razones para el uso de NRZ en la fibra óptica, en primer lugar se requiere un ancho de banda pequeño o bajo tanto para el transmisor como para el receptor, en segundo lugar no es sensible al ruido de fase y en tercer lugar tiene la configuración mas simple de los transceptores. Con el avance de las comunicaciones ópticas para transmitir a largas distancias con amplificadores ópticos, el formato NRZ puede no ser la opción más conveniente, sin embargo debido a su simplicidad, sería una buena referencia para efectos de comparación.

DIBUJO

• RZ-OOK: RZ significa retorno a cero, por lo que el ancho de la señal óptica es menor que su periodo de bits. La RZ se ha encontrado para ser mas tolerantes a la no linealidad de la NRZ, esto se debe probablemente a su patrón regular de los datos de la señal óptica.

DIBUJO

• NRZ-DPSK: Mediante la modulación de intensidad óptica, la señal puede ser representada mediante niveles de potencia óptica instantáneos. Igualmente la señal digital puede ser representada mediante la fase en un portador óptico, y esto se conoce como la fase de desplazamiento óptico PSK. En los principios de las comunicaciones ópticas, la fase óptica, no era lo suficientemente estable como para los sistemas de modulación basada en eliminación. Hoy en día el formato más utilizado es el desplazamiento de fase (DPSK).

DIBUJO

• RZ-DPSK: Con el fin de mejorar la tolerancia del sistema, la distorsión no lineal y para lograr una mayor distancia de transmisión, se ha propuesto el sistema de modulación retorno a cero DPSK (RZ-DPSK).

DIBUJO

• CS-RZ: Portadora suprimida con retorno a cero (CS-RZ), posee un desplazamiento de fase pi (π) entre bits adyacentes. Otra de las características de CS-RZ es que hay dos componentes del reloj en su espectro, que son la mitad tasa de datos lejos de la portadora. En general la portadora suprimida reduce la eficiencia de la mezcla de cuatro ondas en el sistema WDM.

DIBUJO

REFERENCIA TODO

5.3 Redes PON

Las redes ópticas pasivas PON (por sus siglas en ingles Passive Optical Network), son de desarrollo

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