I Revista de Telecomunicaciones de Alcatel

I Revista de Telecomunicaciones de Alcatel

La Revista de Telecomunicaciones de ALcateles una publicación técnicatrimestralde Alcatelque presenta de manera tigurosa sus investigaciones, desarrollos y productos en todo el mundo.

Christian Grégoire ALcatel, Pa%

Alain Bravo ALcatel, Pafis

Peter Radley ALcatel, Londres

Philippe Goossens Editor Jefe

Bernard Le Mouël Editor Jefe

Cathetine Camus Editora Jefe Adjunta Directora de la edición f&cesa, Patis

Virginie Denis Asistente Editorial París

Directores Asociodos

Andres Ortelt Directaredición alemana, Stuttgart

Gustavo Arroyo Director edición española, Madrid

Isabelle liu Director de la edición china, Beijing

Editor Colaborador Mike Deasan Edicifm inglesa, Barnston, RU

a Editorial: La revolución del ancho de banda C. Reinoudo

w La transmisión dptica avanza hacia el mundo IP C. Coltro/G. Grommel

e Preparando el futuro M. Erman

e Redes submarinas ópticas en el umbral de los Tbit/s por capacidad de fibra 0. Goutheron

a Evolución de las redes troncales DWDM de alta velocidad F-X OUitier/S. Thompson/C. Zugno

m Interconectores ópticos: lo más novedoso de la red óptica básica P. Perrier/S. Thompson

a SDH/SONET evoludonan hacia una plataforma de servicios múltiples: nodos y puertos multisenrkio D. Morazz~/H.Kleileine-Alteekomp

w Gestión de red para redes de transmisión multi-tecnología p. Fogliata/% Gautier/E. MaQezri/c. Spinel/i/ M. Vandereviere

a Componentes ópticos para el nuevo milenio G. Chrétien

a Abreviaturas en este número

Editorial

La revolución del ancho de banda

De la misma manera que las telecomunicacionesestán afectando a nuestras vidas diarias, también

se está produciendo un cambio drástico en el propiomundo de las telecomunicaciones. Por un lado, la explo-sión de los nuevos servicios está generando unademanda creciente de capacidad de transmisión. Porotro, la globalización económica está creando unanecesidad creciente de redes mundiales. La liberaliza-ción de los mercados de telecomunicaciones y elimpacto de la competencia también están contribu-yendo a la aparición de nuevos operadores globales. EnAlcatel, estamos convencidos de que únicamente lassoluciones de redes ópticas pueden allanar el caminoa la «revolución del ancho de banda», que es el resul-tado inevitable de la evolución en marcha.

Navegando por Internet y la onda móvil

Mientras los servicios fijos de voz de banda ancha estánbien consolidados en la mayoría de los países, lascomunicaciones móviles están actualmente experi-mentando un crecimiento explosivo, con una previsiónde mil millones de abonados móviles en el 2002, segúnla UIT (Unión Internacional de las Te l e c o m u n i c a-ciones). La provisión de servicios para aplicaciones degran ancho de banda, tanto en el sector empresarialcomo en el doméstico, es otro de los puntos de aten-ción. La sociedad actual es, más que nunca, conscientede las ventajas que puede obtener de la tecnología dedatos, y cada vez más aplicaciones se trasladan almundo on line en entornos como la banca, la compra,el ocio y el comercio electrónico. En resumen, la tec-nología y las nuevas aplicaciones están pasando a for-mar parte de nuestras vidas. No es sorprendente queInternet sea uno de los principales motores de lademanda global de capacidad de red. Según la UIT, enel 2002 habrá cerca de 600 millones de usuarios acce-diendo a la Red.

Los clientes corporativos devoran enormes volúmenesde ancho de banda altamente fiable en aplicaciones crí-ticas, mientras que los usuarios domésticos muestran ungran apetito por el acceso a Internet y por la distribuciónde vídeo. Esta necesidad está impulsada por el desplie-gue masivo de la tecnología xDSL (Bucle Digital deAbonado) y por el lanzamiento de la solución LMDS(Servicio Local de Distribución Multipunto), conocidacomo xDSL inalámbrica. Consecuentemente, la capaci-dad requerida a la red central se duplica cada doce meses.También están aumentando las expectativas de los usua-rios acerca de la disponibilidad y fiabilidad, ya quemuchas aplicaciones críticas circulan por estas redes.Por ello, la futura red central tendrá que ser extrema-damente flexible y fiable, pero al mismo tiempo senci-lla de gestionar. Y lo que es más importante, tiene quetener un bajo coste. Ya se puede anticipar que algunasde estas evoluciones afectarán a los segmentos regio-nales y de negocios de las redes metropolitanas.La liberalización y globalización de los mercados de lastelecomunicaciones y el impacto de la competencia tam-bién están impulsando la demanda de capacidad, lo quetendrá un efecto de largo alcance en el panorama de lastelecomunicaciones. Además, a diferencia del tradicionaltráfico de voz, que es por naturaleza local, el tráfico dedatos, y en especial el de Internet, tiene una caracte-rística más global. El proceso en marcha de liberaliza-ción de los mercados de telecomunicaciones ha dadocomo resultado la aparición de más de 4.000 nuevosoperadores de telecomunicaciones en todo el mundo.Cada uno de ellos busca proporcionar a sus clientes unacapacidad de alta calidad y bajo coste, ya sea instalandosu propia infraestructura o alquilando la de otros. Sinembargo, la gran demanda de nuevos servicios, juntocon el rápido desarrollo tecnológico, dificulta que losoperadores puedan prever sus requisitos de ancho debanda para los próximos años.

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Christian Reinaudo

Con dichas incertidumbres, algunos operadores nodesean invertir fuertes sumas para mejorar sus propiasinfraestructuras. Las redes privadas de cable, queofrecen ancho de banda al por mayor a los operadoresde telecomunicaciones, tendrán un papel cada vez másimportante en el futuro. Finalmente, pero no por ellomenos importante, la demanda de capacidad estátambién propiciando la integración de los sistemas decables submarinos y de las redes de telecomunicacio-nes terrestres. Por ello, los operadores de cable sub-marino están o bien firmando acuerdos con operado-res de fibra terrestre, o bien creando sus propias redesen tierra. El objetivo es proporcionar una verdaderacomunicación entre ciudades, en lugar de sólo unatransmisión de costa-a-costa.

Alcatel coge a tiempo la Onda Luminosa

Como líder mundialmente reconocido en conectividadóptica, Alcatel está en una posición única para ayudara operadores y proveedores de servicios a aprovecharsede la revolución del ancho de banda. Alcatel es el únicosuministrador que domina todos los elementos deredes ópticas, desde los componentes a los sistemas ya la gestión de red, y desde las soluciones terrestres alas submarinas. Líder mundial en redes submarinas, sis-temas de transmisión síncrona, transconectores, DWDM(Multiplexación por División de Longitud de OndaDensa) terrestre y submarina, y sistemas de gestión dered, Alcatel diseña e instala soluciones llave en manointegradas que permiten a sus clientes minimizar suscostes operativos.No sólo es Alcatel el único suministrador que ofrece uncompleto abanico de soluciones de conectividad óptica,sino que también establece de manera consistente lavelocidad del desarrollo tecnológico. La corporacióntiene una larga historia de liderazgo tecnológico, desdeel primer sistema submarino instalado en 1851 entre elReino Unido y Francia, hasta el reciente récord mun-dial de transmisión DWDM a 40 Gbit/s. Alcatel realizacuantiosas inversiones en sus actividades de conecti-vidad óptica para permanecer en la vanguardia de laevolución tecnológica y ampliar sus capacidades de pro-ducción. La experiencia única de Alcatel en óptica per-mite a la compañía presentar una visión completa parael futuro de las redes ópticas inteligentes y ofrecer lassoluciones asociadas.La red actual soporta una variedad de servicios, bási-camente transportados a través de TDM (Multiplexaciónpor División de Tiempo), frame relay e IP (ProtocoloInternet). Los nodos de la red están generalmente pla-nificados para una capacidad fija y no soportan anchosde banda extremadamente altos. El aprovisionamiento

de servicios es complicado y lento como resultado dela complejidad y la poca flexibilidad de la red de trans-porte. En la mayoría de los casos, la capacidad de trans-misión se gestiona de forma separada a la de los servi-cios, y la propia gestión de la red de transmisión se frag-menta de acuerdo al suministrador o al tipo de elementode red. En un futuro previsible, junto al explosivo cre-cimiento mundial de los servicios IP, que requerirán deun enorme ancho de banda sólo alcanzable por la trans-misión fotónica, los estudios de mercado y las suge-rencias de los clientes indican que los servicios here-dados como TDM y ATM, continuarán creciendo en lospaíses ETSI (Instituto Europeo de Normas deTelecomunicación).Por ello, la opinión de Alcatel es que los servicios pro-pietarios e IP tendrán que coexistir en una red multi-servicio con dos capas: una de servicios de datos y unade transporte óptico. La capa de servicios de datos cons-tará de IP y de una red potente multiservicio. La capade transporte será una red de transporte completamenteóptica que surgirá de la tecnología DWDM actual, peromejorada con funciones que hoy día suministra la capaSONET/SDH (Red Óptica Síncrona/Jerarquía DigitalSíncrona). Además, el equipo SONET/SDH no se que-dará obsoleto. Aunque el núcleo de la red será totalmenteóptico, con nodos y canales de alta capacidad, aún seránnecesarios servicios de baja capacidad, en especial en losextremos de la red. Estos servicios son aún requeridos,por ejemplo, para soportar redes propietarias y serviciosde línea alquilada. La interconexión del equipoSONET/SDH de extremo se implementarán, sin embargo,sobre un núcleo óptico. Finalmente, una capa IP mejo-rada con calidad de servicio y facilidades de ingenieríade tráfico, junto a una capa óptica de nueva generaciónproporcionará la diversidad, características y fiabilidadde los servicios que necesitan los operadores.En línea con esta visión de la red, el catálogo global deproductos ópticos Optinex™ de Alcatel es una ofertaúnica y totalmente nueva diseñada para una futura reddonde los servicios heredados e IP coexistan. Al usaresta solución, los operadores ahorrarán entre el 50 y el70% en los costes de creación de la red, en compara-ción con las soluciones puras IP o SONET/SDH.Además, serán capaces de reducir los costes operati-vos de la red hasta en un 50% y la velocidad de entregade anchos de banda más altos para los nuevos servicios.Los operadores no tendrán que conocer por adelantadoqué combinación de tráfico tendrán que gestionar, o quécoste añadir para la conversión de sus rentables servi-cios tradicionales hacia IP. Integrarán fácilmente apli-caciones de datos con sus redes de transmisión, ges-tionarán todos los servicios con una única plataforma

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de gestión, y se beneficiarán de unos costes bajos en losservicios IP, mientras mantienen un coste reducido enlos servicios actuales.Esta compacta solución se aprovecha de la nueva tec-nología fotónica de Alcatel, de sus adquisiciones deempresas en el mundo de los datos, de su vasta expe-riencia en gestión de red y de su posición de liderazgoen el mercado mundial de transporte óptico. Los ele-mentos claves de la red multiservicio son un transco-nector óptico fotónico que ofrece hasta 4.000 puertosde gestión y restauración de longitud de onda trans-parente; una familia de pasarelas ópticas que puede pre-parar longitudes de onda completas o fracciones de lon-gitudes de onda, incluyendo la visibilidad y supervisiónde cualquier carga útil SONET o SDH; un sistemaDWDM de gran distancia que ofrece hasta 240 longi-tudes de onda y velocidades de transmisión de hasta 40Gbit/s; una plataforma central de enrutamiento queofrece inicialmente 640 Gbit/s de capacidad IP sobre unaplataforma de operador, escalable a múltiples Te r a b i t / s ;y gestión de red multiservicio y multivendedor para cir-cuitos propietarios e IP. Estos elementos pueden ope-rar individualmente en un entorno multivendedor, ointegrarse para proporcionar todas las ventajas de laconectividad óptica inteligente, como el ancho debanda bajo demanda, entrega de un servicio premium,o la gestión de redes privadas virtuales.En Alcatel, estamos convencidos de que esta soluciónde red multiservicio permitirá a nuestros clientessacar el mejor partido de la revolución del ancho debanda que se está llevando a cabo. Por esta razón, noso-tros fomentamos esta solución sobre cualquier otra queconsideramos más limitada.

Alcatel está totalmente comprometida con esta visiónde la red y la está integrando con su amplia experien-cia en el despliegue y gestión de redes de transmisiónterrestres y submarinas, y con el conocimiento y expe-riencia de las compañías de datos adquiridas. El enri-quecimiento conjunto de ideas de ambos mundos darácomo resultado unas soluciones innovadoras y unequipamiento avanzado capaces de dar respuesta a lasprincipales preocupaciones de los operadores actuales.Alcatel tiene una completa cartera de productos ges-tionados por una plataforma común, y dispone de unaprobada capacidad para proporcionar soluciones llavesen mano, incluso a escala mundial. La compañía brindauna nueva visión del mundo de las redes IP, que se inte-gra con el mundo real de los beneficios generados porlos servicios combinados propietarios, mediante laconvergencia de tecnologías en productos multiservi-cio escalables para la naciente capa óptica.Alcatel dispone ya de la visión, experiencia y solucio-nes para aliviar la presión a la que se enfrentan los ope-radores por la revolución, aparentemente sin fin, delancho de banda.

Christian Reinaudo

PresidenteOptics Group de Alcatel

rentable, el nivel de inteligenciade la red, en términos de capaci-dades OAM&P, que ha ido adqui-riendo la capa de transmisión sepuede considerar como verdade-ramente espectacular.La Figura 1 ilustra todo esteproceso y extrapola un futuroescenario en el cual la capa detransmisión, como plataformamultiservicio, necesitará ajustar-se con cualquiera de las tecnolo-gías actualmente en uso.

Necesidad de inteligencia

El principal requerimiento en lared de transmisión, como se ilus-tra en la Figura 1 , es la necesi-dad de un incremento de inteli-gencia para facilitar la tarea de

las capas superiores y contribuirpositivamente a la mejora de lared de telecomunicación. Esteconcepto se extrapola de un aná-lisis de cómo los operadoresobtienen ganancias de sus servi-cios. Dicho de una manera mássimple, se ofrecen los mejoresservicios, pero los ingresos obte-nidos a cambio, no hacen muyrentable la inversión. La capa detransmisión podría ayudar a quela capa de red IP fuera más fia-ble, aumentando, al mismo tiem-po, su índice de rentabilidad.La calidad es ciertamente impor-tante cuando se ofrecen serviciosI P, ya que el precio cargado porun servicio puede verse incre-mentado más rápidamente que lacalidad en sí misma. La Figura 2muestra un estudio de los precios

La transmisión óptica avanzahacia un mundo IP

Los servicios IP afectarán a la implementación de redes de transmisión,conforme evolucionen desde la tecnología SDH actual a una red de capaóptica.

Introducción

Hasta mediados de los años 80,la infraestructura de transmi-

sión estaba diseñada para propor-cionar «Erlangs» a las centralesde las redes telefónicas públicasconmutadas (RTPC), donde resi-dían todas las funciones deOperación, Administración, Man-tenimiento y Aprovisionamientode red (OMAP&P). La misma redde transmisión no tenía apenasfunciones OMAP&P. En los años90, con la llegada de la JerarquíaDigital Síncrona (SDH), comocapa de transmisión para plata-formas de infraestructura multi-servicio, las redes de transmisiónasumieron la plena «responsabili-dad» para el soporte de los proce-sos de negocio.Hoy día, en el ecuador de unanueva discontinuidad tecnológi-ca, con la aparición de la tecnolo-gía de Protocolo Internet (IP)como capa de protocolo multiser-vicio, y las redes de capa ópticacomo plataformas de transmisiónpropuestas, es previsible un nue-vo cambio en el modelo de capade transmisión. La función de lacapa de transmisión está definidacomo la transmisión de tráficomás fiable y económica entre dospuntos de red y desde el cliente alos puntos de red. Para alcanzarestos objetivos de una forma más

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C. Coltro G. Grammel

PDH: Jerarquía Digital Plesiócrona

Figura 1 – Visión estratégica de la evolución de una red de transmisión.

cia en la RTPC o en la intercone-xión de direccionamiento. Aquí,nos referimos a la inteligencia dedos maneras. Primero, al conoci-miento de la capa de transmisióndel cliente para ayudarlo a llevar acabo sus tareas de la forma másrentable. Segundo, al grado detransparencia de la capa de trans-misión para ejecutar, en tiemporeal, el establecimiento de los cir-cuitos y alcanzar un Acuerdo deNivel de Servicio (SLA) específi-co, así como la retirada de los mis-mos, cuando ya no se necesiten.Esto se realiza, normalmente, porla capacidad de la red de transmi-sión de ser gestionada extremo-a-extremo por:

• Acceso centralizado tradicio-nal desarrollado por el admi-nistrador de red.

• Usuario corporativo, gracias asus capacidades de Red Priva-da Virtual (VPN).

• Sistema de gestión de capa delcliente para realizar enruta-miento dinámico y balanceode carga.

La Figura 3 ilustra el conceptode inteligencia en la red de trans-misión, en términos del grado detransparencia OAM&P.

Aportar calidad a los servicios IPLa capa de transmisión se hadiseñado teniendo siempre encuenta las capas del cliente. Encaso de supervivencia de redesde transmisión que atienden a laRTPC, el tiempo de conmutaciónde protección de la red era laprincipal consideración. To d o slos mecanismos de protección sedefinieron para conmutar en 50ms y garantizar que las llamadasno se vendrían abajo como con-secuencia de un fallo en la red detransmisión. Aun cuando losconmutadores digitales son, engeneral, capaces de mantenerpor muchos segundos una llama-da establecida antes de dejarlacaer, la especificación de tiempode 50 ms asegura la estabilidadde las llamada en conmutadoreselectromecánicos donde resis-tencia, inductancia, capacidad yconstantes de tiempo masa-elas-ticidad-fricción, proporcionantiempos de ocupación de llamadamucho más cortos. Por otro lado,si se analiza el caudal de trans-misión del TCP en una red IP, sepuede observar que hay determi-nados parámetros que influyen

de servicios IP, en el cual el precioy el rendimiento efectivo de ISP 1 ,se estableció en el 100% comomarco de referencia. Esta figurasintetiza el resultado de un estu-dio efectuado por una compañíaindependiente con sus equipos deprueba conectados a varias redesdorsales de operadoras, utilizan-do enlaces de acceso de clase cor-porativa T1. Las medidas de ren-dimiento del Protocolo de Controlde Transmisión (TCP) se realiza-ron de una forma continua, porun periodo de 30 días. El estudioofrece un par de resultados inte-resantes. Primero, las operado-ras, en línea con sus tradiciones,son mejores que los Suministra-dores de Servicio Internet (ISP)ofreciendo servicios de alta cali-dad. Segundo, el nivel de calidadalcanzado es excelente.

Implementando inteligencia

El concepto de inteligencia en lared de capa de transmisión no estan inverosímil como la inteligen-

Figura 2 – Calidad y análisis de precios en redes de servicio IP.

SONET: Red Óptica SíncronaWDM: Multiplexación División Longitudde Onda

Figura 3 – Transparencia de la red detransmisión.

evitar el cierre del bucle en losnodos adyacentes al fallo y con-mutar a la ruta de los nodos dedestino, la solución G.841 AnexoA, es la más apropiada para laprotección del tráfico IP. Si con-sideramos el restablecimiento,los resultados son ligeramentedistintos. En general, los trabajosde restablecimiento se utilizanen redes malladas donde el pro-medio global de rutas distintasestá entre 3 y 4. Ahora, hay unamejor opción para encontrarcaminos de restablecimiento, nomuy distintos en términos deretardo de las rutas de trabajo,que en el caso de la protecciónde anillos. Así, hacer sistemas derestablecimiento siendo cons-cientes de la susceptibilidad de

los servicios TCP/ IP al retardoen la transmisión en el evento defallo se hace necesario, para losalgoritmos de restablecimiento,elegir un camino de reserva conun retardo de tráfico similar al dela ruta anterior. Los parámetrosde calidad utilizados por estemecanismo son los objetivos defiabilidad y los de la variación delretardo en la transmisión para elmodo de operación normal ydurante el mantenimiento.Dependiendo del servicio sopor-tado, la red de transmisiónpuede mantener objetivos dedisponibilidad puros para servi-cios de voz, así como la disponi-bilidad y rigurosos objetivos dedemora para una alta calidad detráfico TCP/IP. La Figura 5 ilus-tra como los diferentes tipos deprotección y mecanismos de res-tablecimiento ayudan a mejorarla Calidad de Servicio (QoS) enuna red TCP /IP real. Los resul-tados mostrados dan la capaci-dad de procesamiento TCP/ IPen una red IP para cuatro cami-nos seleccionados aleatoriamen-te, tomando el rendimiento deuna red basada en MS-SPRINGcomo referencia.

en la calidad de servicio TCP/ IP.Estos parámetros minimizan losretrasos y pérdidas en los paque-tes. El retardo en la transmisiónen una red puede variar signifi-cativamente como consecuenciade la protección y restableci-miento en los escenarios de inte-rrupción de servicio previstos eimprevistos. Es sabido que en laprotección en anillo, donde ladiferencia entre rutas activa yreserva es 2, las diferencias entrelos retardos de las vías de trans-misión activa y reserva, puedenser muy significativas. Si el retar-do de la vía de transmisión de lared se da bajo condiciones defallo dobles, las prestaciones delos servicios TCP/IP se degrada-rán debido a ello durante el tiem-po necesario para reparar la red,es decir, durante el Ti e m p oMedio de Restauración (MTTR).La gama de valores promedioMTTR está entre las 12 horas enáreas metropolitanas y las 24horas en redes de larga distancia.Puede estar incluso entre los 15y 30 días en redes submarinas.Podría paliarse o reducirsemediante el uso de los algoritmosdel Anexo A MS-SPRING (Anillode Protección Compartida deSección Multiplexora), que fue-ron originalmente diseñadospara redes submarinas, pero queestán actualmente instalándoseen redes terrestres relativamen-te grandes. La Figura 4 ilustracómo trabaja el MS-SPRINGG.841 y su Anexo versión A. Para

Figura 4 – Uso de MS-SPRING G.841 Anexo 4.

Figura 5 – Ejecución de protección y restauración en una red TCP/IP.

• Seguridad.• Dimensionado de la red y asig-

nación de recursos.

Aprovisionamiento administra-tivo de cliente-iniciado y de lacapa-cliente es un modo de con-trolar la conectividad de la reddesde un punto central, comoun Centro de Operaciones deRed, desde un cliente que alqui-la una VPN (Red Privada Vi r-tual) o desde una plataforma dedatos/voz que utiliza la red det r a n s m i s i ó n .La resistencia incluye funcionesde observación y control.La seguridad incluye procesoscomo el Dominio de Acceso a laRed (NAD), que administra elacceso a los recursos de la red, yel Dominio del Acceso a laFunción (FAD), que administrael acceso a las funciones de reddesde el sistema de gestión dered para garantizar servicioscomo las líneas alquiladas deJerarquía Síncrona Digital/Mul-tiplexación por División de Lon-gitud de Onda (SDH/WDM). Losservicios sin conexión, como elIP, requieren técnicas de encrip-

tación y encapsulado, como es elcaso del servicio IPsec.Debido al crecimiento del tráfico,las redes necesitan adaptarse aél con expansiones geográficas, eincrementar su capacidad. Lasredes no se construyen en unaúnica etapa; han de ser planifica-das, eliminar los cuellos de bote-lla y actualizarse para enfrentar-se a los servicios demandados.La interacción entre el sistemade gestión de red, la planifica-ción de la misma y el diseño deherramientas, ayuda a los opera-dores de red a llevar a cabo estacompleja tarea de una forma máseficiente. Además, dependiendode las predicciones de creci-miento del tráfico y de la deman-da, será necesario implementaralgunos recursos para garantizarel compromiso entre la escalabi-lidad de la red y los objetivos deocupación de la misma.En resumen, éstos son los princi-pales aspectos de la gestión dered. Como con cualquier proce-so, se pueden implementar deforma centralizada o distribuida.La mayoría de ellos se adaptanmejor en una implementación

Esta figura muestra lo que fueintuitivamente explicado ante-riormente: el restablecimiento esel mecanismo de supervivenciade más fácil utilización pararedes TCP/ IP; Anexo A del MS-SPRING y Protección–ConexiónSubRed (SNC-P) son las siguien-tes opciones más efectivas,mientras que MS-SPRING nor-mal, es el de menor efectividad.

Funciones administrativas de OAM&PComo en cualquier mecanismonormal de control de procesos, enla gestión de la red se ven impli-cados un número determinado deprocesos. Hay dos mecanismosprincipales: aquellos que obser-van la red y aquellos que la con-trolan para alcanzar un determi-nado objetivo de configuración oefectividad de la misma. Las apli-caciones siguientes pertenecen aldominio de la observación:

• Topología de red y utilizaciónde recursos.

• Localización de fallos y admi-nistración de servicios.

• Efectividad de circuito y su-pervisión del tráfico.

El primer proceso es importantepara entender el estado de utili-zación de la red e identificar cue-llos de botella. La localización defallos y la función de supervisiónson cruciales para el manteni-miento, mientras que la adminis-tración de servicios, prestaciónde los circuitos y la supervisiónde tráfico son utilizados parasoportar centros de llamada asis-tidos por web, minimizando así elpersonal de atención al clienteen la organización del usuario.Las siguientes aplicaciones tie-nen que ver con la gestión y con-trol de red:

• Aprovisionamiento adminis-trativo de cliente-iniciado y dela capa-cliente.

• Resistencia.

CNM: Customer Network Management HTTP: HyperText Transfer ProtocolHTML: HyperText Markup Language RMI: Remote Method Invocation

Figura 6 – Implementación de VPNs en redes de transmisión.

de servicio e incrementado losbeneficios, reduciendo el núme-ro de llamadas bloqueadas du-rante la sobrecarga de la infraes-tructura y fallos en la red. Porotra parte, utilizando eficazmen-te la capacidad del tráfico reser-va, se optimiza la inversión de lared, desbloqueando la capacidadque no podría ser utilizada deotro modo debido a una falta deflexibilidad. Se han obtenidomedidas de las mejoras en la eje-cución, cuando se utiliza tráficodinámico y enrutamiento detransmisión en la RTPC deAT&T, con prestaciones de blo-queo de llamadas de 99% a99,999% en el día más ocupadodel año [1].Como resultado de la presiónque supone la optimización en eldesembolso del capital y la cali-dad de servicio en redes IP, elenrutamiento dinámico pareceser la arquitectura de red másapropiada para interconectar lacapa IP y la red de transmisión.Esto ha sido reconocido por losprincipales grupos de estandari-zación como el IETF (InternetEngineering Task Force) y laU I T-T (International Te l e c o m-munications Union – Te l e c o m-m u n i c a t i o n s ) .El enrutamiento dinámico re-quiere que la capa IP configure la

red de transmisión subyacentede acuerdo al tráfico proyectado,las variaciones de carga, los fallosy la congestión en la red. Ta m-bién requiere una infraestructurade transmisión subyacente flexi-ble y dinámicamente configura-ble. Todo esto puede llevarse acabo mediante multiplexores deextracción/inserción y transco-nectores digitales, así como conmultiplexores ópticos de extrac-ción/inserción y transconectoresópticos de próxima aparición.Existen varias razones por lascuales el concepto de enruta-miento dinámico de transmisiónofrece también beneficios en unared de paquetes de banda ancha.Una es la inseguridad en las previ-siones de tráfico. En condicionesnormales de mercado, la mayoríade los operadores están sobredi-mensionando exageradamentesus redes para mantenerse al díadebido al crecimiento en lademanda del tráfico y la necesi-dad de proporcionar una razona-ble calidad de servicio (QoS). Elencaminamiento dinámico detransmisión con su asignación derecursos en tiempo real, allídonde son requeridos, minimiza lainversión a efectuar en la red. Lasvariaciones en la carga a diferen-tes horas del día y diferentes díasde la semana, puede gestionarse

centralizada como la gestión deservicios, administración derecursos, planificación y dimen-sionado y facturación.El aprovisionamiento de serviciosestá tan cerca de actividadescomo la planificación y optimiza-ción de recursos que se lleva acabo, normalmente, utilizandosistemas de gestión de red cen-tralizados. Sin embargo, las nue-vas implementaciones están con-siderando el uso de soluciones deaprovisionamiento distribuido.

Servicios de red privadasvirtualesLos operadores utilizan las VPNspara aumentar el valor de sus ser-vicios e incrementar su rentabili-dad. Pueden ofrecer a sus clien-tes (por ejemplo, usuarios corpo-rativos) la capacidad de estable-c e r, administrar y verificar la cali-dad del servicio que están reci-biendo, utilizando un PC y unnavegador de web conectado alsistema de gestión de red/servi-cios del operador. Esto crea islasprivadas corporativas en unainfraestructura pública manejadapor el operador de la red. To d oesto lleva incorporado un sistemade medidas de seguridad total,para evitar la filtración de infor-mación OAM&P entre diferentesVPNs. La Figura 6 ilustra el con-cepto de VPN.

Coordinación entre las capas IPy de transmisiónSe han desarrollado y utilizadocon total éxito aplicaciones deenrutamiento de transmisióndinámico en un gran número deRTPCs por todo el mundo, comopor ejemplo en la RTPC deAT&T. En este caso los conmuta-dores RTPC eran capaces deestablecer o echar abajo cone-xiones proporcionadas por la redde la transmisión.Por una parte, este tipo de enru-tamiento ha mejorado la calidad

Figura 7 – Reducción de capital desembolsado utilizando enrutamiento dinámico.

una red de enrutamiento dinámi-co ha de dimensionarse para lacarga en la red en el peor día, esd e c i r, 7+4+4=15. Una red deenrutamiento dinámico dimen-sionada para transportar unacarga útil de 15 en el día Y, puedetransportar una de 14 en el día X.Si las variaciones en la carga detráfico son mayores y la comple-mentariedad del tráfico es, dealguna forma, mantenida, seincrementarían los beneficios delenrutamiento dinámico.Para extender los beneficios delenrutamiento dinámico de trans-misión, se debería poder cambiarla conectividad entre nodos y latasa de línea de algunos enlaces.Si un nodo está más cargado ycomo consecuencia de ello máscongestionado que otros, elenrutamiento dinámico deberíaser capaz de trasladar la capaci-dad de entrada desde el nodo encongestión a otros más aliviadosde carga. Estos cambios necesi-tan ser coordinados por la capaIP para permitir la actualizaciónde las tablas de enrutamientosegún los cambios en la conecti-vidad de la red, como quedareflejado en la Figura 8.

Conclusiones

Este artículo ha analizado comoha evolucionado la red de trans-misión para preparar el terreno

hacia un rápido crecimiento delos servicios de datos. Los facto-res clave del éxito en las condi-ciones de competitividad delmercado actual son: calidad deservicio, prestaciones rápidas yrendimiento en la red, teniendocomo consecuencia unos mayo-res ingresos y mayores cuotas demercado.Los elementos flexibles de la redóptica y los sistemas de gestiónde red inteligente son la clavepara asegurar el soporte, desdetodos los ángulos posibles, de lagestión de servicios extremo-a-extremo. ■

Referencia

1. A. Odlyzko: «Economics ofthe Internet: Utility, Utiliza-tion, Pricing, and Quality ofService», AT&T Research,Julio 1998.

más eficazmente por una red queutiliza enrutamiento dinámico detransmisión, que por otra que lohaga mediante enrutamiento fijo.El siguiente ejemplo clarificaalgunos de los beneficios delenrutamiento dinámico. Tiene encuenta las cargas de tráfico enred de dos días X e Y. Máscomúnmente, cubriría las dife-rencias en cargas y la no-coinci-dencia de flujos de tráfico inter-medios, supongamos, domingo ylunes. La Figura 7 ilustra lascargas de tráfico posibles entretres nodos IP y las consecuenciasen la red de transmisión utilizan-do enrutamiento dinámico yenrutamiento fijo.Como puede verse en la Figura7, una red de enrutamiento diná-mico de transmisión es más efi-caz en la gestión de las variacio-nes de la carga de tráfico queuna red de transmisión fija. Si lared está basada en una red deanillos de protección de cone-xión de subred, la solución deenrutamiento fijo requiere unacarga neta de capacidad de ani-llo, de 18, mientras que la solu-ción de enrutamiento dinámicorequiere una capacidad neta decarga de 15. Esto es porque lasolución de enrutamiento fijo hade ser dimensionada para sopor-tar la carga de tráfico más altapor enlace en ambos días(10+4+4=18). En comparación,

Figura 8 – Mejora de la QoS con el enrutamiento dinámico.

Claudio Coltro es director deEstrategia de Red en el grupode Estrategia de Productos deRed del Grupo de Óptica, enVimercate, Italia.

Gert Grammel es responsa-ble de IP, SDH e Intercone-xión de Redes de Capa Ópticaen el grupo de Estrategia deproductos de Red del Grupode Óptica, en Vi m e r c a t e ,Italia.

de los EDFAs de amplificar variaslongitudes de onda simultánea-mente, el WDM se ha confirmadocomo la forma más económica ypráctica de mejorar las redes.Estos adelantos tecnológicosextraordinarios han coincididoen el tiempo con una continuademanda de incremento de capa-cidad, disparada, a su vez, por laliberalización, la globalización y,por supuesto, por la explosión delos servicios móviles y de Inter-net. Todos estos factores juntoshan dado como resultado lo quemucha gente relaciona con la«ley óptica de Moore», que estárelacionada con el crecimientoexponencial de la capacidad detransmisión que se duplica cada 4a 12 meses (dependiendo delpaís y de los enlaces de la red),una velocidad más rápida que lade la electrónica. Esta aceleradatasa de crecimiento de la capaci-dad está impactando en todos lossectores de nuestra industria: losciclos de desarrollo necesitanacortarse, los ciclos de vida de losproductos se reducen, y la tasade innovación necesita acelerar-se. Consecuentemente, la investi-gación y el desarrollo son másimportantes que nunca.Alcatel ha invertido continua-mente en investigación y desa-rrollo y ha desarrollado interna-mente muchas de las tecnologías

clave. En el campo de la óptica,los tres centros de investigacióncorporativos localizados enRichardson (Dallas, Estados Uni-dos), Stuttgart (Alemania) yMarcoussis (cerca de París, Fran-cia) cubren las actividades deinvestigación que abarcan todoslos campos, desde las tecnologíasbásicas hasta las de la red. Loslaboratorios de Stuttgart y Mar-coussis incluyen amplias capaci-dades de procesamiento que per-miten que estas tecnologías seandesarrolladas con un nivel tal demadurez que las permite sertransferidas con facilidad a lap r o d u c c i ó n .La investigación en Alcatel tienefuertes lazos con las principalesinstituciones académicas y uni-versitarias. Es más, los laborato-rios de Marcoussis son parte del«Optics Valley», situado al surde París, donde hay una altaconcentración de universidades,laboratorios de investigación eindustrias trabajando en elcampo de la óptica. En el campode los componentes optoelectró-nicos, Alcatel ha creado OPTO+,un laboratorio de investigaciónen combinación con FT R&D,situado en Marcoussis. Todo elloda a Alcatel la fuerza y la expe-riencia para ser el protagonistaclave en el campo de las teleco-municaciones ópticas.

Preparando el futuroLos servicios IP afectarán a la implementación de una red de transmisión,evolucionando desde la actual tecnología SDH/SONET a una red de capaóptica.

Introducción

La investigación en el campode las comunicaciones ópti-

cas y las tecnologías relaciona-das, como el láser y la fibra ópti-ca, tiene una larga historia. Sinembargo, durante décadas, hapermanecido confinada a lainvestigación en laboratorios.Hace diez años, el fenómeno físi-co del quantum en semiconduc-tores era debatido entre entu-siastas científicos, pero no atraíamucho la atención del mercado.H o y, las tecnologías ópticas seven como una nueva mina de oro,y las conferencias técnicas sobreel tema atraen no sólo a la comu-nidad técnica, sino también a loscapitalistas aventureros Esto esun reconocimiento a la importan-cia de las tecnologías ópticas enlas telecomunicaciones.Tras el desarrollo de las fibras demuy baja pérdida, la ópticacomenzó en los primeros años dela década de los 90, con el inven-to del Amplificador de FibraDopada de Erbio (EDFA) quepermitió transmitir casi a distan-cias ilimitadas. El EDFA fue elque facilitó la segunda mayorrevolución, que se fraguó en laintroducción –hace unos pocosaños– de la Multiplexación porDivisión de Longitud de Onda(WDM). Gracias a la capacidad

Revista de Te l e c o mu n ic a c io nes de Alcatel - 3e r t r i m e s t re de 2000

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M. Erman

el número de bit/s por Hz. Untípico sistema comercial concanales de 10 Gbit/s y 100 GHztiene una densidad espectralde 0,1 bit/s/Hz. El reto para losinvestigadores está en incre-mentar este orden de magni-t u d .

• Mejorar las redes existentesy construir nuevas redes:Dada la infraestructura defibra existente, la pregunta so-bre cómo mejorarla nos dirigehacia cuestiones técnicasimportantes referentes a lafibra instalada y a la infraes-tructura de la red. Al mismotiempo, alrededor de 80 millo-nes de kilómetros de fibramonomodo se venden al año, loque significa que, además, seestán instalando nuevas redes.La optimización y las opcionestécnicas para una red que «sediseña desde el principio» sondiferentes.

• Reducción de costes: Este es,por supuesto, un elementoclave para los operadores y

tiene múltiples impactos. Elincremento de la densidadespectral en la transmisiónWDM supone ya una reducciónde «coste por bit». Sin embar-go, uno de los retos claves hoyen día, es reducir el coste delos componentes ópticos y delos subsistemas. En los labora-torios de desarrollo, esto serefleja en los continuos esfuer-zos por integrar varios elemen-tos sin reducir las característi-cas de funcionamiento. Dispo-sitivos más compactos, menorconsumo de energía, y funcio-nalidades más amplias, todoello contribuye a las reduccio-nes de costes. Pero las reduc-ciones de costes alcanzadas através de las curvas de apren-dizaje en los procesos de pro-ducción no son suficientes; senecesitan otros avances tecno-lógicos. Avanzadas tecnologíasde empaquetado para disposi-tivos optoelectrónicos, regene-radores y originales arquitec-turas de red son las típicas

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Preparando el futuro

Figura 1 – Sistema de transmisión experimental operando a 1,28 Tbit/s (32x40 Gbit/s) sobre tres tramos de 100 km. de fibra de Tera-light™; todos los canales alcanzan un porcentaje de errores de bit de 10–9.

Tendencias y direcciones en investigación

Las direcciones en investigacióntienen que tener en cuenta lasprincipales tendencias que seobservan en la área de las teleco-municaciones, como son:

• Incremento de la capacidad:Se espera que la demanda decapacidad, durante los próxi-mos años, continúe, al menos,a un ritmo igual al actual. Estosignifica que de las capacida-des de hoy en día, cercanas aun Tbit/s por fibra, se necesi-tará alcanzar hasta 10 Tbit/s omás por fibra. Considerandoque en el ámbito de la colum-na vertebral de la red, la dis-tancia entre dos regenerado-res puede ser superior a unospocos cientos de kilómetros,esto significa que estamoshablando de redes de ¡10 peta-bit/s.km o más!. Otra impor-tante medida de capacidad esla densidad espectral, que es

sión de Tbit/s basada en unavelocidad binaria de 40 Gbit/spor canal (32×40 Gbit/s sobre300 km. de fibra Te r a l i g h t T Mcon proceso electrónico com-pleto, como se muestra en laFigura 1) .La investigación de Alcatel estátrabajando en equipos electróni-cos y optoelectrónicos de altavelocidad para sistemas de 40Gbit/s y mayores. La experien-cia en el diseño de la electrónicaavanzada de SiGe ha demostra-do ser un activo importante.Para algunas funciones electró-nicas, sin embargo, donde lapotencia y el ruido son impor-tantes (por ejemplo, controla-dores de modulador, circuitosde decisión, preamplificadores),también se está investigando enmicroelectrónica de semicon-ductores del grupo III-V (verFigura 2), enfocándose en losdispositivos InP que tienen lapotencialidad de ir más allá delos 40 Gbit/s. En el campo de losequipos opto-electrónicos, lasinvestigaciones han demostra-do, que, por ejemplo, los modu-ladores de electro-absorción de40 Gbit/s, se pueden usar solos ointegrados con láser. Porsupuesto, Alcatel está teniendo

en consideración todos los com-ponentes ópticos y electrónicospara una cadena de transmisióncompleta, desde el transmisor alr e c e p t o r, y ya está preparandola tecnología que será capaz dealcanzar los 160 Gbit/s por lon-gitud de onda.En situaciones prácticas, dondeel PMD de la fibra no es sufi-cientemente bajo (fibras «anti-guas» y/o enlaces largos), senecesita un compensador PMD.Los investigadores de Alcatelhan trabajado en la solución decompensaciones para el PMD.Se han estudiado varias arqui-tecturas para compensadoresde PMD ópticos y electrónicos yalgunas se han usado en prue-bas de campo en enlaces exis-tentes de 10 Gbit/s. Reciente-mente, se han hecho demostra-ciones de compensación dePMD a 40 Gbit/s (ver Figura 3) .H o y, esencialmente, los sistemasWDM usan la ventana proporcio-nada por el primer amplificador defibra dopado con Erbio, ahora lla-mada, banda C (ventana de 30 nmalrededor de 1,55 µm). Las propie-dades de la fibra, sin embargo,amplían la posibilidad de explorarventanas espectrales más anchas:las bandas llamadas L y XL en la

áreas donde los grupos deinvestigación están haciendolas contribuciones más signifi-cativas.

• Impacto del tráfico de datosen las redes: El tráfico dedatos y, más específicamente,el tráfico de Internet, está, porsupuesto, impactando en lared y en los elementos ópticosde la red (transconectores,routers, etc.). Una importanteárea de investigación está en eldiseño de esquemas innovado-res que nos lleven mas allá delas actuales soluciones, paraoptimizar la utilización de losrecursos de la transmisiónWDM respecto a la explosivanaturaleza del tráfico de datos.

Comenzando desde un sistemaWDM dado, hay varios caminospor los que se puede mejorar lacapacidad: incremento de lavelocidad binaria de un canaldado, ensanche de la gamaespectral de los amplificadoresópticos (ventana de transmi-sión) y estrechamiento delespaciado entre los canales. Senecesita utilizar estas tres pro-puestas para alcanzar la capaci-dad última de transmisión.El incremento de la velocidadbinaria de cada canal requiereuna electrónica de más altavelocidad. A más altas velocida-des los empeoramientos de lafibra –dispersión cromática yDispersión en Modo Polariza-ción (PMD)– pueden, también,limitar la distancia de transmi-sión o la capacidad alcanzable.La investigación de Alcatel hahecho significativas contribucio-nes en ambas áreas. Esto haquedado ilustrado con la recien-te demostración de la transmi-


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Figura 2 – Tecnologías de semiconductores de alta velocidad basadas en tecnologías delgrupo III-V.(a) controlador de 40 Gbit/s HEMT de GaAs (6 V),(b) tecnología Transistor Hetero-Bipolar (HBT) de InP de alta frecuencia y baja potencia,(c) multiplexor/controlador de 40 Gbit/s de InP, y Amplificador de trans-impedancia con Transistor de

Alta Movilidad de Electrones (HEMT) 40 Gbit/s de InP.

Actividades de investigación en transmisión

dores para cubrir estas cuatro ven-tanas, como se ilustra en la F i g u r a4 . Recientemente, se ha alcanzadoun récord mundial, una ventana deamplificación óptica de 17,8 THz, loque permite, en teoría, la propaga-ción desde 5 a 10 Tbit/s con unrazonable espaciado de canales.

El funcionamiento de los amplifi-cadores ópticos depende fuerte-mente de algunos dispositivostales como, las bombas de semi-conductores de alta potencia(980 nm y 1.480 nm), fibras espe-ciales, y filtros de ganancia planabasados en la tecnología de Reji-

proximidad de los 1,6 µm, la bandaS en la proximidad de los 1,5 µm e,incluso, más abajo en la región delos 1,3 µm. Tan amplia gama de lon-gitudes de onda requiere amplifi-cadores ópticos específicos. Alcatelestá trabajando en materiales avan-zados y arquitectura de amplifica-

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DOP: Grado de Polarización PC: Ordenador Personal PMF: Fibra con Mantenimiento de la Polarización

Figura 3 – Estructura de compensador PMD totalmente óptico.(a) arquitectura independiente de la velocidad binaria, y (b) los resultados a 40 Gbit/s muestran la gran mejora en la tasa de errores en los bits.

Figura 4 – Amplificador óptico de ancho debanda -ultra-ancho (17,8 THz). (a) arquitectura, y(b) espectro de salida de baja señal

lla de Fibra Bragg (FBG). Entodas estas áreas, se han alcan-zado los mayores avances y Alca-tel es la empresa dominante enestas tecnologías. Como ejemplo

do ambas, la tecnología FBG y lasRejillas de Guía de Onda en Array( AWG). La Figura 5 muestra losresultados para un demultiplexorAWG de 40 canales.Densidades espectrales más altasrequieren estrechar el espectrode la señal modulada para dejarespacio al filtrado. Por ello, esta-mos dirigiendo las investigacioneshacia nuevos formatos de modula-ción que combinen buenas pro-piedades de transmisión con unaalta eficacia espectral. Hemos

mostrado, por ejemplo, lo que seconoce como Transmisión BinariaDesfasada (PSBT), basada en unacombinación de amplitud y modu-lación de fase, que dobla la tole-rancia a la dispersión cromática yreduce a la mitad el ancho delespectro de cada canal. Por otrolado, las transmisiones ultra lar-gas en distancias transoceánicasprecisan de un formato de modu-lación que sea capaz de resistir alos efectos de la propagación. Enesta área hemos estudiado la opti-

de ello están las demostracionesrealizadas con láseres de 1.480nm, trabajando en monomodocon un par de potencia de salidade más de 1 W.Estrechar el espaciado de cana-les significa enfrentarse a proble-mas como la falta de linealidad delas fibras, la conmutación y el fil-trado óptico. Hay que llevar acabo una cuidadosa optimizaciónde las características de lasfibras, llegando a un equilibrioentre la supresión de la falta delinealidad y el coste de la com-pensación de la dispersión. Lafibra Te r a l i g h tT M de Alcatel, quees el primer resultado de estainvestigación, ofrece, en amboscasos, altas tasas de bits (40Gbit/s) y alta eficacia espectral(0,4 bit/s/Hz). A bajas tasas debits (10 Gbit/s), el espaciado decanales se puede incluso bajarmás. El típico espaciado entrecanales de los sistemas de trans-misión de última generación esde 50 GHz (inclusive se prevé unespaciado menor, de unos 25GHz). El filtrado óptico es unatecnología crítica, como lo estambién la del espaciado de cana-les; Alcatel ha estado investigan-


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F i g u ra 5 – Demultiplexor AWG de 40 canales con un espaciado entre canales de 50 GHz ( a ) respuesta espectral, y (b) dispositivo empaquetado

DFB: Respuesta Distribuida

Figura 6 – Regenerador 3R completamente óptico.

ración del reloj óptico basándoseen un láser autopulsante. Otrasolución basada en la transmisiónno lineal y en la modulación sín-crona con un modulador InP, tienela capacidad de regenerar varioscanales WDM simultáneamente,con una reducción significativade coste por canal. Se ha realizadoya una primera demostración deuna transmisión de 4×40 Gbit/s en10.000 km. con una regeneraciónperiódica usando este dispositivo.

La investigación de Alcatel es pio-nera en un buen número de nue-vas tecnologías y conceptos rela-cionados con las redes ópticas. Enel pasado, se han presentado mul-tiplexores ópticos de extrac-ción/inserción y transconectorestotalmente ópticos. En pruebas decampo, durante la trayectoria delACTS del proyecto OPEN se hanpasado pruebas a los transconec-tores totalmente ópticos, que usansofisticadas tecnologías comple-tamente ópticas (como la traduc-ción de la longitud de onda y laconmutación óptica). En estemomento, se están realizando

amplias pruebas de campo en lasredes de France Telecom y Bel-gacom. Estas prueba que incluyeconmutaciones ópticas, multiple-xores ópticos extracción/inser-ción y redes de acceso óptico (verFigura 7), son parte del pro-yecto europeo PELICAN. Esteproyecto pone su mayor énfasis endemostrar que la red funcionasobre una infraestructura de redWDM totalmente óptica.La tendencia en las transmisionesmuestra un crecimiento explo-sivo del WDM, que es mucho másrápido que la Multiplexión porDivisión en el Tiempo (TDM). Enel ámbito de la red, sin embargo,el número de nodos con lacolumna vertebral de WDM (porejemplo, los transconectores)parece mantenerse limitado. Estoimplica que los transconectoresvan a crecer considerablemente entamaño y, al final, habrá que mane-jar miles de longitudes de onda.Dado que los transconectores ópti-cos (ver el artículo de Perrier yThompson en esta revista) tienenla capacidad de ser transparentesal número de longitudes de onda,surgen las siguientes cuestiones:¿Qué cantidad de longitudes deonda se manejarán? y ¿qué clasede tecnología y arquitectura serácapaz de proveer la escalabilidady la potencialidad en un servicioque está necesitando mejoras porel rápido y todavía impredeciblecrecimiento del tráfico?Los investigadores de Alcatelestán estudiando una soluciónque es la del concepto de longitudde onda asociada, para construiruna nueva jerarquía de multiple-xión en WDM. Por ejemplo, unanueva granularidad consistenteen hasta 16 longitudes de onda a10 Gbit/s podría ser la alternativaa la solución TDM de 160 Gbit/s.Estas nuevas entidades deberíancambiar a lo que se llama sistemade transconectores ópticos de

mización del diseño de enlacesque soporten el manejo de la dis-persión de solitones (un solitón esun corto e intenso pulso óptico).El incremento de distancia entrelos regeneradores electrónicos estan importante como la capacidad.Sin embargo, al incrementarse lavelocidad binaria, la acumulaciónde fluctuaciones de fase y de ruidoobliga a una regeneración de señalmás frecuente. Los laboratorios deinvestigación de Alcatel estáninvestigando sobre la regeneración3R completamente óptica (Refor-ma, Retemporización, Reamplifi-cación) como una potencial alter-nativa de ahorro de coste efectivofrente a soluciones optoelectróni-cas. Varias soluciones se estánvalidando en este momento, todasellas trabajando con tasas de bitsde hasta 40 Gbit/s, con posibilidadde incluso tasas de bits más altos.La Figura 6 ilustra un primeresquema, basado en la falta delinealidad en estructuras interfe-rométricas de semiconductoresactivos que es compatible con laintegración óptica. Varios cientosde componentes se han concate-nado en cascada y, libres de fallos,a 10 Gbit/s, permitiendo alcancesde decenas de miles de km.; inclu-yendo esto, la completa recupe-

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OXC: Transconector Óptico WADM: Multiplexor de Longitud de Onda de Extracción/InserciónPON: Red Óptica Pasiva

Figura 7 – Proyecto PELICAN(a) topología de las pruebas de campo(b) conmutación óptica de traducción de longitud de onda.

Actividades de investigación enredes ópticas

ters y transconectores ópticos(circuito de detección en flujosde IP, la aplicación de Conmuta-ción de Etiqueta de Multiproto-colo a canales ópticos, requisitosde capacidad y estudios de fun-cionamiento) para una nuevageneración de redes centralescon WDM de datos, hacia con-ceptos de redes más avanzados.En particular, estamos investi-gando la posibilidad de la conmu-tación de estallido óptico, dondelos paquetes IP se concatenan enun contenedor óptico, con lo quese gana en orden de magnitud enla capacidad de transmitir de losTerarouters de etapa simple,mientras proporciona una mejorutilización de los recursos y unamejor adaptabilidad a la impulsi-vidad del tráfico de datos que lostransconectores ópticos. (verRevista de Telecomunicacionesde Alcatel, 2° Trimestre de 1999:«Convergencia de datos, voz ymultimedia sobre WDM: El casode los routers ópticos», de D.Chiaroni y otros).En el área de las redes metropo-litanas, se están llevando a cabouna serie de estudios para opti-mizar tanto la capacidad, comola flexibilidad, con la idea dehacer frente al tráfico de datos,utilizando las posibilidades queofrecen las tecnologías de con-mutación óptica. Se están te-

niendo en consideración los si-guientes conceptos:

• El uso de la transparencia de latecnología óptica para propor-cionar la diferenciación de ser-vicio.

• Soluciones de anillos ranura-dos asociadas a la transmisiónde paquetes, con la ventaja deproporcionar flexibilidad deasignación de ancho de bandacompleto basándose en las téc-nicas de Acceso Múltiple porDivisión en el Ti e m p o(TDMA). La utilización derecursos se optimiza sin alma-cenamiento interno gracias aluso del protocolo de Controlde Acceso al Medio (MAC).

• El formato de transmisiónavanzada. Por ejemplo, esta-mos considerando la transmi-sión directa de tramas deEthernet al interior de la infra-estructura óptica. Ta m b i é nestamos investigando en laMultiplexación Óptica por Divi-sión de Código (OCDM); cuan-do se utiliza con técnicasTDMA, esto puede proporcio-nar soluciones de asignación deancho de banda muy flexible.

Actualmente se están llevando acabo pruebas de campo en la redde Deutsche Telekom para de-

multigranularidad. Aquí, multi-granularidad se refiere al hecho deque el transconector ópticopuede, igualmente bien, conmutarel tráfico completo de una deter-minada fibra (conmutación defibra), a un grupo de longitudes deonda o a una única longitud deonda. Solamente es aplicable laúltima situación en unos transco-nectores lambda. En un transco-nector de multigranularidad, losconmutadores ópticos usados enla matriz son de banda ancha ypueden ser utilizados indepen-dientemente para fibra, banda delongitud de onda o conmutaciónde longitud de onda. La escalabi-lidad del transconector se consi-gue particionando la matrizóptica. Los primeros modelos deconstrucción de una red europea,así como su arquitectura, hanmostrado que el número de puer-tos transconectores se pueder e d u c i r, al menos, por un factor decuatro en capacidades superioresa decenas de Tbit/s.El tercer campo de estudio den-tro de estas investigaciones serefiere al impacto de los datostanto en redes centrales como enredes metropolitanas. En estaárea estamos llevando a cabodiferentes trabajos de investiga-ción, partiendo del acuerdo deuna optimización común del Pro-tocolo de Internet (IP) Terarou-


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F i g u ra 8 – Selector de longitud de onda monolítica usado como filtro rápido de longitud de onda ( a ) p r i nc i p io de operación, y (b) chip de InP

desde el punto de vista del coste.Como ejemplos de tales propues-tas, tenemos el selector rápidode longitud de onda y la matrizóptica rápida. La Figura 8muestra el selector monolíticode longitud de onda, que, en rea-lidad, se está utilizando como unfiltro rápido de longitud de onda(tiempo de reconfiguración denanosegundos). Este dispositivoutiliza una tecnología monolíticapara integrar dentro de un chipI n P, una AWG de 16-canales(usado como un demultiplexor),una serie de 16 SOAs que se uti-lizan como puertas ópticas, y unasegunda AWG de 16-canales(usado como un multiplexor). Laintegración ha permitido fabricareste dispositivo en un chip demenos de 20 mm2, una cifra sen-siblemente menor de las de otraspropuestas. Aún más, ya queestos amplificadores tienen unaganancia interna, la operaciónfinal de este dispositivo no mues-tra pérdidas de ganancia.Las matrices ópticas también sepueden construir utilizandoseries de SOA. En este caso, paraobtener módulos compactos seutiliza tecnología híbrida, usandouna placa madre Si para el aline-amiento de SOAs y de fibras. Sepodría alcanzar una mayor mejo-ra remplazando la placa madre Sipor otra placa madre SiO2/Si,que integre guías onda SiO2/Side baja pérdida. Por este caminose pueden añadir otras funcionespasivas y optimizar el enganchede fibras.

Conclusiones

«La óptica será en el siglo XXI loque la electrónica fue en el sigloXX», este es el vaticinio y elsueño de todos aquellos que hantrabajado en este campo en losúltimos años, y ya está empezan-

do a ser realidad. Como tecnolo-gía de transporte, la transmisiónóptica ha superado a todas lasotras propuestas gracias a losavances en la tecnología WDM.En los próximos años, las tec-n o l ogías ópticas continuaránenfrentándose a la demanda cre-ciente de capacidad como resul-tado ineludible de una másamplia expansión de Internet yde más servicios orientados alvídeo. Sin embargo, aunque lacapacidad de las fibras se man-tenga ajustada a la propia Ley deMoore, cada nuevo paso requeri-rá nuevos avances en las tecnolo-gías ópticas: fibras, dispositivosópticos y tecnologías de siste-mas.Las investigaciones de Alcatel seestán anticipando a estos pasos ypreparando para el futuro. Ya, elfuturo de la óptica es mucho másque el ser autopistas de altacapacidad. Es radicalmente unanueva red óptica, donde todo elconjunto de la arquitectura de lared se beneficiará de las ventajasespecíficas de la óptica WDM yde la transparencia que puedat r a e r. Las soluciones para lasredes del futuro vendrán de lacorrecta combinación de nuevosconceptos y de las tecnologíasavanzadas, ajustándose ambas, alas demandas del mercado. Lasinvestigaciones de Alcatel estáncomprometidas con el serviciode estos objetivos. ■

mostraciones de algunas deestas técnicas, así como, solucio-nes de administración de redesmetropolitanas con costos efica-ces, en un entorno de multidis-t r i b u i d o r e s .Se necesitan varias tecnologíasclave para desarrollar estos con-ceptos y llevarlos a solucionesprácticas. Todo ello, incluyetransceptores de bajo coste ygrandes conmutadores ópticos,que actualmente se están desa-rrollando para transconectoresde longitud de onda. Sin embar-go, se requieren otros dispositi-vos funcionales para progresarmás y poder implantar los con-ceptos de "islas ópticas" y "con-mutación de impulsos". Ya se hamencionado la importancia delos regeneradores ópticos 3Rpara la transmisión; también hayotros dispositivos claves para lasredes ópticas que podrían contri-buir a una reducción de costesen general, reduciendo el núme-ro de transceptores.En el área óptica la conmutaciónde impulsos se están haciendofrente a diferentes retos queestán ligados a la velocidad deconmutación (rango de nanose-gundos) que son necesarios paraesta aplicación. Igualmente, sonnecesarios conmutadores ópti-cos rápidos (en espacio y en lon-gitud de onda). Debido a losestrictos requisitos de velocidad,solamente unas pocas tecnologí-as son capaces de realizar estasfunciones. Las investigacionesde Alcatel están desarrollandouna tecnología genérica, basadaen el uso del Amplificador Opticode Semiconductores (SOA)como bloque básico de arquitec-tura para realizar varias de estasfunciones. Todo esto se esta rea-lizando en paralelo con tecnolo-gías de integración monolítica ehíbrida, que puedan hacer aestas tecnologías atractivas

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Marko Erman es director delPrograma Estratégico deOptica y director científico deFotónica del Centro de Inves-tigación Corporativo de Alca-tel. También es administradory director ejecutivo deOPTO+, un laboratorio deinvestigación conjunta con FTR&D.

vación submarinas. Un ejemploes la red Sea-Me-We 3, reciente-mente puesta en servicio, queutiliza la tecnología WDM de8×2,5 Gbit/s.No obstante, la carrera haciamayores capacidades está ga-nando prioridad frente el enru-tamiento submarino de la longi-tud de onda. Tras instalar el pri-mer sistema transoceánico WDM(Gemini), Alcatel está comple-tando actualmente la puesta enservicio de la red Southern-Cross, que une fundamental-mente Australia con EstadosUnidos, transmitiendo dieciséislongitudes de onda moduladasde 2,5 Gbit/s por fibra. El cabletiene cuatro pares de fibras ypor consiguiente ofrece una ca-

Redes submarinas ópticas en el umbral de los Tbit/s por capacidad de fibra

A partir del próximo año, las redes submarinas transoceánicas detelecomunicaciones serán capaces de transmitir más de 1 Tbit/s sobre unaúnica fibra óptica.

Introducción

El mercado de las redes sub-marinas ópticas de muy alta

capacidad ha crecido mucho enlos últimos años. Alcatel ha con-tribuido a este crecimiento conel desarrollo de sistemas detransmisión basados en la Multi-plexación por División de Longi-tud de Onda (WDM), una técnicaque permite transmitir simultá-neamente varias longitudes deonda sobre una única fibra óptica[1]. La fibra óptica tiene una ate-nuación muy baja (0,2 dB/km.)en la ventana de transmisión de1,5 a 1,6 µm, lo cual representaun ancho de banda disponible dealrededor de 15.000 GHz, o unpotencial de transmisión digitalde al menos 5 Tbit/s por fibra,equivalente a 80 millones de ca-nales telefónicos.Hoy, Alcatel está a punto de ofre-cer enlaces transoceánicos capa-ces de transmitir datos a 1 Tbit/spor fibra óptica. Para soportaresta capacidad de transmisión,Alcatel ha desarrollado muchasinnovaciones tecnológicas parael equipo submarino (repetido-res y fibra óptica) y para el equi-po terminal usado en los enlacescon y sin repetidor. Este artículodescribe estas innovaciones.


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O. Gautheron

Figura 1 – Resultados de las pruebas hechas por Alcatel en el laboratorio.

Movimiento del mercado haciaredes de muy alta capacidad

En 1995, Alcatel colaboró en lapuesta en servicio de la primerared submarina con Amplificado-res de Fibra Dopada de Erbio( E D FA). El enlace de 6.300 Km.entre Estados Unidos y Europa( TAT12, TAT13) incorpora 133repetidores en línea dando unacapacidad total de 10 Gbit/s sobredos fibras, cada una con una lon-gitud de onda de 5 Gbit/s.Poco después, se introdujo latecnología WDM y con ello la fa-cultad de aumentar las capaci-dades de transmisión y de ofre-cer las funciones de enruta-miento de la longitud de onda através de las unidades de deri-

llama Fiber Bragg Grating(FBG), se comporta como un re-chazador óptico a una determi-nada longitud de onda [3]. Opti-mizando el perfil de atenuaciónde este FBG, se puede obteneruna respuesta espectral que esinversa de la del EDFA, lo quesignifica que se puede crear unEDFA de banda ancha introdu-ciendo un FBG en la salida delamplificador óptico.Esta técnica se ha utilizado paraalcanzar un ancho de banda de12 nm en redes de transmisióntales como la Southern-Cross,que permite transmitir 16 espa-ciados en 0,8 nm. La técnica seutilizó después para aumentar elancho de banda de cada EDFA a27 nm. No obstante, ya que elperfil de ganancia de un EDFAsobre una banda de 27 nm es de-sigual, tuvo que crearse un filtrode perfil complejo, que requeríatres FBGs en cascada en vez desólo uno. La Figura 3 muestralas respuestas espectrales de losfiltros diseñados para aplanar laganancia sobre 12 nm y 32 nm.Esta técnica se utilizó en el labo-ratorio para demostrar la trans-misión de 68 canales espaciadosen 0,4 nm en una distancia de

pacidad total de transmisión de160 Gbit/s en ambas direcciones.Alcatel está desplegando unared capaz de transmitir treinta ydos longitudes de onda modula-das de 10 Gbit/s por fibra sobre5.300 Km. a través del Atlántico(Atlantica-1). Para demostraresta viabilidad, Alcatel realizó laprimera transmisión de 32×1 0Gbit/s sobre un enlace de 6.380km. [2] en el laboratorio.Recientes pruebas de laboratoriohan demostrado que, para finalesde 2001, Alcatel será capaz dedesplegar sistemas de 6.500 Km.con una capacidad total de 5,44Tbit/s (transmisión WDM de68¥10 Gbit/s por fibra en un ca-ble con ocho pares de fibras).Esto representa un aumento de500 veces la capacidad en seisaños en distancias transoceáni-cas. La Figura 1 resume lasprincipales pruebas de transmi-sión WDM de 10 Gbit/s realizadaspor Alcatel sobre bucles de re-circulación (el principio detransmisión sobre un bucle dere-circulación está descrito en[4]) en los dos últimos años. Estáclaro que el terabit por segundopor fibra hace que la barrera dedistancias más grandes de 6.000Km. esté en peligro con la gene-ración de productos que se en-contrarán disponibles a finalesdel 2002.La Figura 2 muestra los espa-ciados típicos de repetidor queAlcatel puede alcanzar en fun-ción de la longitud del enlace yde la capacidad transmitida porla fibra.En la práctica, se pueden emple-ar simultáneamente tres méto-dos para aumentar la capacidadde transmisión en un cable sub-marino:

• aumentar el número de longi-tudes de onda por fibra;

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F i g u ra 2 – Espaciado del repetidor con respecto a la longitud del enlace y de la capacidadt ransmitida por la fibra .

• elevar la velocidad por longi-tud de onda;

• usar más fibras por cable.

Las dos primeras soluciones danlugar inevitablemente al aumen-to del ancho de banda óptico delos repetidores.

Amplificación óptica de bandaancha

Ganancia plana de un EDFAEl ancho de banda óptico naturalde un EDFA se encuentra alrede-dor de los 25 nm y la respuestaespectral se acerca a la gananciapico que es aproximadamenteGaussiana. Se cumple que el an-cho de banda de un enlace con,por ejemplo, cien EDFAs en cas-cada no es más de 2,5 nm. Por lotanto es esencial introducir fil-tros ópticos para aumentar el an-cho de banda óptico para trans-mitir varias longitudes de onda.Pensando en eso, el Centro deDesarrollo de Alcatel ha desarro-llado una tecnología que se pue-da utilizar para grabar una rejillaóptica de unos pocos milímetrosde largo en una fibra óptica. Elfiltro óptico resultante, que se

Filtros especialesLos SEQs compensan las imper-fecciones residuales de la ganan-cia de un bloque de aproximada-mente 15 EDFAs. Un SEQ seconstruye con varios FBGs encascada para obtener el perfil re-querido. La Figura 3 muestra elperfil de cada filtro, con cincoFBGs diferentes, que se introdu-jo en el bucle de re-circulaciónusado en la prueba de 68×10Gbit/s en 6.600 km. La capacidadde Alcatel para construir estosfiltros a petición mientras seconstruyen los repetidores es

una de las claves de su éxito enla instalación de enlaces de grancapacidad y de enlaces para tra-yectos muy largos.No obstante, cuando el enlace sesumerge el perfil de ganancia seva distorsionado gradualmentesegún aumenta la edad del cabledel enlace, el cual tiene una vidaprevista de 25 años. En la prácti-ca, la mayor atenuación de la fi-bra y las reparaciones de las sec-ciones dañadas del cable dan lu-gar a una pérdida total mediaadicional por sección de 0,5 dB,lo que origina que el pico de ga-nancia de EDFAs se desplace ha-cia las longitudes de onda bajas[4]. La Figura 5 muestra la con-mutación de ganancia resultanteen este caso de transmisión de32×10 Gbit/s sobre 8.000 km. conuna pérdida adicional por sec-ción de 0,8 dB. Ya que la inclina-ción de ganancia en dB es unafunción lineal de la longitud deonda, estas distorsiones de la ga-nancia se pueden compensar in-sertando unos pocos TEQs ópti-cos variables y de perfil lineal, loscuales se pueden controlar re-motamente desde el terminal.Esto es posible al compensar re-motamente estos TEQs las varia-ciones de ganancia resultantesde la edad de cable a lo largo dela vida del sistema.

¿Qué repetidor usar para unatransmisión de 2 Tbit/s?Para poder aumentar la capaci-dad de transmisión por encimade 1 Tbit/s (hasta 2 Tbit/s, porejemplo), es necesario ampliar elancho de banda del enlace a másde 27 nm. En la práctica, aunquese puede reducir el espaciadoentre canales de 0,4 nm a 0,3 nm(ó 37 GHz) para un enlace WDMde 10 Gbit/s, es esencial suminis-trar un ancho de banda óptico de36 nm. La otra técnica, que con-

6.600 km. usando un bucle de re-circulación. El espectro óptico ala salida de este enlace se mues-tra en la Figura 4 , que tambiénincluye, para comparación, el es-pectro que se obtiene sin filtrosde ganancia plana.No obstante, es imposible alcan-zar la ganancia plana perfecta decada EDFA, por lo que se debeninsertar filtros adicionales, cono-cidos como ecualizadores de per-filado (SEQ) y Ecualizador de In-clinación (TEQ), en el enlace encada 15 repetidores aproximada-mente.


173

Figura 4 – Espectro óptico a la salida del enlace de 68x10 Gbit/s en 6.600 Km.

Figura 3 – Perfiles de ganancia plana de filtros ópticos construidos usando FBGs.

mediante la optimización de losfiltros de ganancia plana. La Fi -gura 6 muestra el perfil de ga-nancia de los prototipos de ED-FA producidos en los laborato-rios de Alcatel.La producción masiva de estosE D FAs será, sin ninguna duda, di-fícil, y probablemente será nece-sario insertar si es posible el perfilvariable complejo, controlable re-motamente por los SEQs en el en-lace. Estos filtros sintonizables ysumergibles (y, por extensión,muy fiables) llegarán a ser com-ponentes estratégicos en la cons-trucción de enlaces de muy altacapacidad y de trayectos largos.

Banda C+LAl modificar algunos de los pará-metros del EDFA, la banda deamplificación espectral puedellevarse a la banda L (1.585 a1.610 nm). El resultado es unEDFA de doble banda C+L for-mado por un EDFA de banda Cacoplado en paralelo con un ED-FA de banda L, doblando así labanda de amplificación óptica.Usando esta técnica, Alcatel haalcanzado la transmisión de 1Tbit/s sobre 4.000 Km. [5]. La Fi -gura 7 ilustra el espectro ópticoa la salida del enlace para los 55canales transmitidos en la bandaC y para los 45 canales transmiti-dos en la banda L.

Potencia transmitida yalimentación de potenciaMientras que el aumento de ca-pacidad tiene que ir acompaña-do por un incremento del anchode banda del EDFA, es tambiénimportante resaltar que el totalde la potencia transmitida porlos EDFAs debe aumentarse pa-ra evitar la degradación de la re-lación señal/ruido de cada canal.En los sistemas actuales quetransmiten 68 longitudes de on-da moduladas a 10 Gbit/s, la po-

lleva el aumento de la velocidaddel canal en lugar del número decanales, supone el aumento deespaciado de las longitudes deonda a causa del espectro másamplio introducido por la modu-lación; también requerirá que elancho de banda óptico esté porencima de 36 nm.

Banda C extendidaLa primera línea de investigaciónpara aumentar del ancho de ban-da de los EDFAs por encima de27 nm implica un total aprove-chamiento de las capacidades dela actual banda de amplificación,la banda C (1.530 a 1.570 nm),

174


Figura 6 – Perfil de ganancia de un EDFA de banda C extendida.

Figura 5 – Conmutación de ganancia debida a pérdida adicional de 0,8 dB por sección (enlace de 8.000 Km.).

Fibra óptica submarina

La actual tecnología WDMLa calidad de la transmisión de-pende en principio de dos pará-metros de la fibra: los efectos nolineales de Kerr (variación del ín-dice de acuerdo a la intensidadde la luz que se propaga por la fi-bra) y la dispersión cromática(variación del índice y, por lotanto, de la velocidad de propa-gación, con la longitud de onda).Los efectos no lineales de Kerrse pueden agrupar en dos cate-gorías:

• Modulación de la fase de cadacanal, resultante de la modula-ción del índice de la fibra porla intensidad de la luz.

• Mezcla de Cuatro Ondas(FWM), consistente en la ge-neración de una cuarta longi-tud de onda a partir de la pro-pagación de las otras tres lon-gitudes de onda.

En el caso de la FWM, cuando laonda de luz espúrea generadatiene la misma longitud de ondaque la uno de los canales modu-

lados, la calidad de la señaltransmitida por este canal puededegradarse considerablemente.Para reducir el arranque inicialde la señal creada por la FWM,sólo es necesario asegurar quelos tres canales que generan laonda espúrea la propagan a lamisma velocidad, es decir, que ladispersión cromática de la fibrano es cero.A la inversa, en el caso de mo-dulación espúrea de la fase ge-nerada por el efecto Kerr, esmejor reducir la dispersión cro-mática acumulativa a lo largodel enlace para evitar la distor-sión del pulso.Con esa lógica, para reducir losefectos espúreos no lineales deKerr, es esencial usar fibra condispersión cromática distinta decero sobre todo el enlace parareducir la FWM, y la dispersióncromática igual a cero en inter-valos regulares a lo largo del en-lace para reducir el impacto de lamodulación espúrea de la fase.Esta es la razón por la que los ac-tuales enlaces submarinos desa-rrollados por Alcatel para trans-misión WDM a 2,5 Gbit/s y a 10

tencia total de salida de los repe-tidores es de +14 dBm, ó 25 mW.Además, los filtros en los EDFA stienen pérdidas que aumentancon el ancho de banda espectralecualizado, así los EDFAs debanda ancha deben equiparsecon diodos láser de bombeo de980 nm que emiten potenciaspor encima de 150 mW, al tiem-po que tienen una fiabilidad ex-c e l e n t e .El aumento de la capacidad detransmisión estará acompañadoinevitablemente por un fuerteincremento del consumo deenergía eléctrica en el enlace,debido especialmente a quetambién se aumenta el númerode fibras por cable. Por ejemplo,para un enlace transatlánticocon ocho pares de fibras, 160E D FAs por fibra y una capacidadde transmisión de 1,5 Tbit/s enla banda C+L, el voltaje necesa-rio para alimentar a este enlacees de alrededor 25 K V. Dado quelas actuales fuentes de energíaliberan 12 K V, no hay duda queserá necesario instalar una fuen-te de energía en cada extremodel enlace.


175

Figura 7 – Espectro óptico en la salida de un enlace de 1 Tbit/s sobre 4.000 Km. usando EDFAs de banda C+L.

típicamente de ± 6.000 ps/nmpara un enlace de 68 × 10 Gbit/sen 6.000 km. (Figura 8).Para superar este problema, seestá investigado un nuevo tipode fibra, llamada Fibra de Dis-persión Inversa (RDF). La prin-cipal característica de la RDF esque su pendiente de dispersióncromática tiene el signo contra-rio de la de la fibra normal. Laidea es combinar la RDF con laPSCF en cada sección para redu-cir la dispersión cromática acu-mulativa a cero al final de cadasección en todas las longitudesde onda. Si la distribuciónPSCF/RDF es simétrica en cadasección (Figura 8), la disper-sión cromática de la RDF será de–20 ps/nm.km y su pendiente dedispersión será exactamenteopuesta a la de la PSCF. La dis-persión cromática acumulativaresidual al final del enlace es en-tonces cero para todas las longi-tudes de onda. Además, el uso deuna configuración PSCF/RDF esadecuado para la transmisión enlas bandas C+L combinadas, yaque la dispersión cromática de laPSCF y de la RDF nunca se can-cela en una ventana de 1,5 µm,eliminando así la FWM (a dife-

rencia de la NZDSF, para la cualla dispersión cromática se cance-la alrededor de los 1.580 nm).La configuración PSCF/RDFtambién ofrece la ventaja nadadespreciable del aumento delárea del núcleo de la fibra, lo quesignifica que la intensidad de laluz se reduce (a potencia ópticaconstante), y a su vez también sereducen los efectos no lineales.Así, la PSCF tiene un área delnúcleo de 110 µm? mientras queen la fibra NZDSF no es mayorde 70 µm?. Para aprovechar elbeneficio de la mayor área de laPSCF, la sección que incluye a laPSCF debe ser colocada en la sa-lida del repetidor donde la po-tencia óptica está en su máximo.No obstante, la desventaja actualde la RDF es su elevada sensibili-dad a las micro-curvaturas y a lasmacro-curvaturas, cuyo efectoes aumentar la atenuación cuan-do forma parte del cable.

Terminal de enlace submarino

Formato y velocidad demodulaciónCuando se pasa de la generaciónde sistemas de transmisión WDMde 2,5 Gbit/s a la generaciónWDM de 10 Gbit/s, se tiene quemodificar el formato de modula-ción para mantener la calidad detransmisión: la modulación deamplitud Sin Retorno a Cero(NRZ) usada a 2,5 Gbit/s se sus-tituyó por la modulación con Re-torno a Cero (RZ) a 10 Gbit/s.Además, para los sistemas de 10Gbit/s, se añadió la modulaciónde fase a 10 GHz sincronizadacon la modulación de amplitud.Lógicamente, podríamos imagi-nar el aumento de la capacidadde transmisión con el incremen-to de la velocidad binaria por lon-gitud de onda, pasando típica-

Gbit/s usan dos tipos de fibra:una, llamada fibra con dispersióndesplazada no nula (NZDSF),que tiene una dispersión cromá-tica de –2 ps/nm.km, y otra, co-nocida como fibra de núcleo desilicio puro (PSCF), que tieneuna dispersión de +18 ps/nm.km.De las diez secciones de la fibra,nueve son NZDSF y una es PSCF.En consecuencia, la dispersióncromática acumulativa se reducea cero cada diez secciones, aun-que la dispersión cromática localnunca es cero.

¿Qué fibra hay que usar para latransmisión de 2 Tbit/s?Dado que la dispersión cromáti-ca de las fibras varía linealmentecon la longitud de onda, la dis-persión cromática acumulativano se puede reducir simultánea-mente a cero en intervalos regu-lares para todas las longitudes deonda. Esta variación lineal, lla-mada pendiente de dispersióncromática, es tal que, si la disper-sión acumulativa se compensacon exactitud periódicamentepara el canal en el centro del es-pectro, entonces la dispersióncromática acumulativa para loscanales en los dos extremos será

176


Figura 8 – La dispersión cromática acumulativa en función de la distancia en las configuraciones NZDSF/PSCF y PSCF/RDF.

capacidad transmitida en una de-terminada banda óptica ya que elespaciado entre dos longitudesde onda varía virtualmente deuna forma lineal con la velocidadbinaria. Así, un aumento de la ve-locidad binaria no significa que laeficiencia espectral (expresadaen bit/s/Hz) se pueda incremen-tar fácilmente.

Tratamiento de la señal digitalEn paralelo con las técnicas demodulación analógica descritasarriba, existe una herramientamuy efectiva que se puede utili-zar para aumentar considerable-mente la capacidad total detransmisión: el código de correc-ción de errores en recepción(FEC). La eficacia de un FEC seexpresa en términos de gananciade codificación, reflejando la di-ferencia entre la proporción deerrores antes y después de la co-rrección en la recepción. La dis-tancia de transmisión de un sis-tema de 68×10 Gbit/s como unafunción de la ganancia FEC seilustra en la Figura 9.Los enlaces WDM funcionando a2,5 Gbit/s utilizan un código sim-ple Reed-Solomon con una ga-nancia de codificación de 6 dB.

No obstante, el paso a enlacesWDM de 10 Gbit/s ha significadola introducción de un nuevo ymás potente código formado porla concatenación de dos códigosReed-Solomon que dan una ga-nancia de codificación equivalen-te a 8 dB. Esto significa que si laproporción de errores en modorecepción es 10-3, la proporciónde errores obtenidos después dela corrección por el descodifica-dor es menor de 10-13, que es laproporción de errores máximapermitida por los sistemas sub-marinos. Actualmente se estáninvestigando nuevos tipos deFEC, tales como códigos basadosen una decisión por programaque pruebe el impulso detectadoen varios niveles; el código en-tonces maneja la informaciónque ya no es binaria sino multini-vel, permitiendo que se alcanceuna ganancia de codificación de10 dB [7].

Enlaces sin repetidor

El mercado de los enlaces sin re-petidor está experimentando lamisma velocidad de crecimientoque el mercado de los enlaces detrayecto largo, ya que tales enla-ces ofrecen muchas ventajas: nohay riesgo de fallo de repetidor,no se requiere alimentación depotencia eléctrica y el uso de másfibras por cable da lugar a una al-ta capacidad total de transmi-sión. El objetivo para los enlacesde trayecto largo y para los sinrepetidor es transmitir la capaci-dad más grande posible sobre ladistancia más larga posible.Como ejemplo, sobre una distan-cia de 300 km., la capacidad al-canzable se ha multiplicado por128 en sólo cuatro años. En1996, Alcatel instaló un enlaceentre las Islas Caimán y Jamaica

mente a 40 Gbit/s para ajustarsea la red terrestre. No obstante, sila velocidad binaria se multiplicapor cuatro, también lo hace labanda de ruido del receptor ópti-co. Entonces, es necesario au-mentar la potencia óptica por ca-nal en la misma proporción paraevitar la degradación de la rela-ción señal/ruido. Esto significaque cualquier efecto no lineal seintensificará, de forma que la ca-lidad de la transmisión se degra-dará de forma prohibitiva si no seaplica una nueva técnica de mo-dulación. Actualmente, la únicasolución conocida consiste envolver a formatear la señal du-rante la propagación usando unoo más moduladores ópticos. Esteproceso de regeneración ópticase está estudiando actualmentecon éxito en los laboratorios delcentro de investigación de Alca-tel [6]. No obstante, no es fácilimplementar la técnica en un en-lace WDM, y ello implica el usode componentes que no son losuficientemente fiables para lasaplicaciones submarinas.Además, el aumento de la veloci-dad binaria por longitud de ondapor encima de 10 Gbit/s no sepuede utilizar para aumentar la


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Figura 9 – Distancia máxima de transmisión como una función de la ganancia por codificación FEC para un sistema de 68 x 10 Gbit/s.

cional para transmitir la señaldesde la bomba a la parte pasivadel amplificador.Los desarrollos tecnológicos hanaumentado considerablementela potencia transmitida por losláseres de bombeo, en especialcomo resultado de la introduc-ción de los láseres de fibra loscuales actualmente liberan po-tencias superiores a 1 W. Para li-mitar la atenuación de señal des-de la bomba a la RAB, la longitudde onda elegida para el láser debombeo es de 1.480 nm en vezde los 980 nm usado en los ED-FAs de los enlaces de trayectolargo. Esta técnica se puede usaren ambos extremos del enlace; ladistancia entre las RABs y lafuente de bombeo es de alrede-dor de 80 Km. para una potenciade bombeo de 1 W.En el caso de amplificación dis-tribuida Raman, una señal de labomba con una longitud de ondaaproximada de 1.450 nm se en-vía en la misma fibra igual quelas señales moduladas. Usandolos efectos no lineales distribui-dos del tipo Raman, esta señalgenera una ganancia óptica en la

banda espectral que va de 1.535a 1.565 nm. De nuevo, la poten-cia de inyección de la señal debombeo es un parámetro clave.La misma técnica de láser de fi-bra se utiliza para inyectar po-tencias de más de 1 W a 1.450nm, generando así una gananciade alrededor de 25 dB por elefecto Raman.Se usa la fibra PSCF y, ya que uncable sin repetidor puede conte-ner hasta 48 pares de fibras (24pares con una RAB), es posibledesplegar enlaces sin repetidorcapaces de transmitir más de 15Tbit/s sobre una distancia deaproximadamente 200 Km.

Conclusiones

Usando la tecnología WDM, Al-catel es actualmente capaz deofrecer redes ópticas submari-nas que pueden transmitir 68 ca-nales modulados a 10 Gbit/s so-bre 6.500 km. (y 32 canales so-bre 250 km. en enlaces sinrepetidor) sobre una única fibraóptica. Para aumentar un pocomás la capacidad de transmi-sión, las actuales mejoras tecno-lógicas se dirigen en principio aaumentar el ancho de banda delos amplificadores ópticos y a re-ducir las variaciones espectralesde la dispersión cromática de lafibra óptica. Estas nuevas técni-cas permitirán a Alcatel ofrecerredes transoceánicas capaces detransmitir más de un centenarde longitudes de onda modula-das a 10 Gbit/s, dando una capa-cidad total de más de 8 Tbit/s yaque el cable puede tener al me-nos ocho pares de fibras. Los es-tudios actuales están analizandotécnicas más complejas, talescomo la regeneración óptica a 40Gbit/s y la amplificación ópticam u l t i - b a n d a .

con una capacidad de 2,5 Gbit/spor fibra. Hoy, Alcatel ha sido se-leccionada para suministrar elenlace Pangea entre Holanda y elReino Unido, ofreciendo una ca-pacidad por fibra de 32×1 0Gbit/s.Además, los resultados de labo-ratorio de Alcatel son líderesmundiales actualmente con la re-ciente transmisión de 32 canalesmodulados a 40 Gbit/s (1,28Tbit/s por fibra) sobre una dis-tancia de 250 km. [8], y 32×10Gbit/s sobre 450 km. [9]. Estosniveles de rendimiento se alcan-zaban principalmente usandodos técnicas que son específicaspara enlaces de multiplexoressin repetidor: amplificación Ra-man y amplificación de fibra do-pada con erbio (Figura 10).En el caso de amplificación re-mota de fibra dopada con erbio,se inserta en la línea una Caja deAmplificador Remoto (RAB) quecontenga sólo los componentespasivos que constituyen un Am-plificador de Fibra Dopada deErbio (EDFA). La fuente ópticaactiva de bombeo se localiza enel terminal y se usa una fibra adi-

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EDF: Fibra Dopada de Erbio Mux: Multiplexor Óptico

Figura 10 – Representación esquemática de un enlace sin repetidor con pre-amplificación Raman y con amplificación de fibra dopada de erbio.

dings of OFC’99, post-deadli-ne paper, San Diego, Califor-nia, Estados Unidos, 1999.

3. O. Gautheron, P. Sansonetti,G. Bassier, I. Riant: «OpticalGain Equalization with ShortPeriod Fiber Gratings», Pro -ceedings of ECOC’97, volu-me 3, págs. 131–134, Edim-burgo, Reino Unido, 1997.

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5. G. Vareille, F. Pitel, O. Ait Sab,J-F. Marcerou: «1 Tbit/s WDMC+L Band Transmission over4000 Km. of Non-Zero-Dis-persion Shifted Fiber», papersubmitted to ECOC 2000.

6 . O. Leclerc, B. Dany, D. Rouvi-llain, P. Brindel, E. Desurvire,C. Duchet, A. Shen, F. De-vaux, A. Coquelin, M. Goix, S.Bouchoule, L. Fleury, P. Nou-chi: «160Gbit/s All-OpticalRegenerator», P r o c e e d i n g sof CLEO 2000, San Francis-

co, California, EE.UU.,CDP14, 2000.

7 . Ait Sab, J. Fang: «Concatena-ted Forward Error CorrectionSchemes for Long-haul DWDMOptical Transmission Sys-tems», Proceedings ofE C O C ’ 9 9 , volume 2, págs.290–291, Niza, Francia, 1999.

8. E. Brandon, J-P. Blondel, F.Boubal, L. Buet, V. Havard, A.Hugbart, L. Labrunie, P. LeRoux, D. To u l l i e r, R. Uhel:«1.28 Tbit/s (32×40 Gbit/s)Unrepeatered Tr a n s m i s s i o nover 250 Km.», paper submit-ted to ECOC 2000.

9. J-P. Blondel, E. Brandon, L.Labrunie, P. Leroux, D. Tou-llier G. Zarris: «Error free 32 x10 Gbit/s UnrepeateredTransmission over 450 Km.»,Proceedings of ECOC’99,post-deadline paper PD-6, Ni-za , Francia, 1999.

El objetivo para los próximosaños es alcanzar una capacidadde 2 Tbit/s sobre una única fibra,tanto para enlaces transoceáni-cos como para enlaces sin repeti-dor. Cuando se combina con losnuevos medios ópticos de pro-tección para el despliegue de re-des multi-cable, estas capacida-des abrirán la puerta a la expan-sión sin límites de la red Internetpor todo el mundo. ■

Bibliografía

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2. G. Vareille, F. Pitel, R. Uhel, G.Bassier, J-P. Collet, G. Bou-rret, J-F. Marcerou: «340Gbit/s (34×10 Gbit/s, 50 GHzspacing DWDM) Straight LineTransmission over 6380 Km.with Full System Implementa-tion Assessment, P r o c e e -


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Olivier Gautheron es direc-tor del Submarine Optical FiberLink Design Department enAlcatel Submarine NetworksUnit, Villarceaux, Francia.

potentes soluciones para actuali-zar de forma rentables sus redesactuales.Satisfacer las necesidades de losoperadores nuevos y estableci-dos supone un desafío considera-ble para los fabricantes de equiposen las áreas siguientes:

• El gran incremento de la an-chura de banda de la red paraabaratar, en gran medida, loscostes del transporte.

• Soluciones escalables de infra-estructuras a prueba de futuro(fibra y equipo).

• Alta fiabilidad de la red.• Gestión extremo-a-extremo y

Calidad de Servicio (QoS) parasoportar el alquiler de los cana-les.

• Tiempos muy cortos de puestaen servicio.

Todos lo anterior debe afianzarsey gestionarse por medio de redesavanzadas gestionadas de trans-porte.

Progresar hacia el sueño«totalmente óptico»

El mercado de la conectividadóptica, que empezó alrededor de1996, consistió inicialmente enlos sistemas DWDM desplegados

por los operadores de larga dis-tancia para la transmisión troncal.Mientras los sistemas de DWDMestán invadiendo hoy otros entor-nos prometedores de la transmi-sión, como los extremos de lared, el metropolitano, y los seg-mentos de acceso, las aplicacionestroncales multicanal de larga dis-tancia todavía lideran el mercadode transmisión de redes ópticas yson la fuerza impulsora del des-pliegue de las ultimas tecnologíasfibra óptica.Originalmente, el punto-a-puntoera la única topología usada en eldespliegue del WDM (Figura 1a)que no constituía una capa óptica,sino una tecnología aislada parareforzar la capacidad exhausta enlas rutas con fibra insuficiente.Los nuevos multiplexores ópticosde inserción/extracción (OADM)con capacidades de protección yun número elevado de canales/lon-gitudes de onda de adición/extrac-ción (típicamente hasta 16) yaestán disponibles. Aunque nosoportan todavía de forma total-mente flexible y gestionable laconectividad total, a cambio hacenposible el despliegue en la redtroncal de topología de anillosópticos simples, lineales y muy úti-les (Figura 1b).Sin embargo, se necesita de unnuevo paso para el soporte de la

E volución de las redes tro n c a l e sDWDM de alta ve l o c i d a d

La disponibilidad de nuevas tecnologías hará posible realizar en el futuro elsueño de una «red totalmente óptica».

Introducción

El rápido crecimiento de la redde comunicación global se

está haciendo posible debido a ladisponibilidad de nuevas tecnolo-gías de fibra óptica. Este creci-miento está siendo dirigido por lasexpectativas de todos los partici-pantes, desde los fabricantes decomponentes hasta los suminis-tradores de servicios de red, deobtener atractivos beneficios desus inversiones de capital.Los diodos láser, amplificadoresópticos, multiplexores por divisiónde longitud de onda densa(DWDM), hasta los más recientesláseres ajustables, los nuevos tiposde fibra y los conmutadores total-mente ópticos, están fomentandola expansión de la red, todo elloapoyado por las expectativas debeneficios cada vez mayores comoresultado de la explosión en el usode Internet.Existen ahora oportunidades con-siderables para los nuevos opera-dores de entrar en este mercadocompetitivo. Tienen la ocasión deexplotar las «nuevas» tecnologíaspara satisfacer las necesidades desus servicios con un coste atrac-tivo. Por otro lado, los operadoresya establecidos están contra-ata-cando mediante el despliegue de

1

>

F-X. Ollivier C. Zugno S. Thompson

dad del servicio en la red. Final-mente, esto implica, el cumplirtotalmente con una capa ópticaconsistente.Con las redes de transmisión quenecesitan adaptarse flexiblementea diferentes arquitecturas y mode-los de tráfico, la topología inicialpunto-a–punto se espera que evo-lucione hacia topologías lineales,de anillo y de malla. Sin embargo,a menudo un enfoque híbrido pro-porcionará una solución óptima,como se muestra en las Figuras 2y 3.

El objetivo de las futuras redestroncales es el de realizar trans-parentemente el transporte y lagestión de los canales ópticosenteramente en el dominioóptico, reduciendo, por tanto, lanecesidad del proceso e inter-pretación de la señal. Este obje-tivo está dirigido principalmentep o r :

• Por el incremento de la capaci-dad dentro de las redes de losoperadores.

• Por las aplicaciones de operadora operador.

• Por el número creciente deProveedores de Servicios deInternet (ISP) que necesitan delrango total de longitudes deonda para la conexión de susenrutadores a través de la redtroncal, con longitudes de ondaque puedan establecerse y des-hacer automáticamente.

El movimiento hacia una transmi-sión «totalmente óptica» esta fun-damentado en la posibilidad dereducir los costes de la red mini-mizando las conversiones ópti-cas/eléctricas a los puntos de laregeneración en los sistemas detransmisión troncales de larga dis-

conectividad total. Esto puedelograrse desplegando Conectoresde Cruce Ópticos (OXC) para laconmutación de los canales en lacapa óptica (Figura 1c).La nueva generación de OADMsjunto con la capacidad más alta delos DWDMs y los OXCs, llenará elhueco actual. Soportarán unaconectividad totalmente flexible ygestionable, la escalabilidad desoluciones diferentes con distintosgrados de complejidad, diferentestipos y niveles de protección, yfacilidades para controlar la cali-

2

Evolución de las redes troncales DWDM de alta velocidad

Figure 2 – Evolución de la red troncal; red lineal interconectada.

Figura 1 – Evolución de la red troncal.(a) punto-a-punto, (b) lineal con OADM y (c) lineal con OXC

OMSN: Nodo de Servicio Multióptico. OG: Pasarela Óptica. ISP: Proveedor de Servicios Internet.

entren en el mercado y los opera-dores tradicionales actualicen susredes para acomodar la transi-ción de conmutación de circuitosa conmutación de paquetes, ten-

drán la oportunidad de desplegarun nuevo modelo central troncalde alta velocidad que integre todala funcionalidad para el trans-porte de datos usando enrutado-

tancia. La transición hacia solu-ciones exclusivamente ópticasdebe ser segura y esta migraciónrequerirá tecnologías maduras entodas las partes de la red paralograr soluciones rentables. Ade-más, el requisito de una capaóptica consistente [1] capaz dedefinir y gestionar los «canalesópticos» de extremo-a-extremototalmente en el dominio óptico(incluyendo el seguimiento paraprotección y QoS) sólo puedelograrse hoy con alguna conver-sión eléctrica/óptica.Según algunos operadores y ana-listas, durante algún tiempo exis-tirán soluciones híbridas utili-zando equipo DWDM que es com-patible con las capas de cliente delos existentes Jerarquía DigitalSíncrona/Red Óptica Síncrona(SDH/SONET) y Modo de Trans-ferencia Asíncrono (AT M ) .Cuando los nuevos operadores


3

Figure 3 – Evolución de la red troncal; red de anillo interconectada.

Figure 4 – Visión de la red para el año 2000.

miento de la QoS en la capa óptica.Los productos de Alcatel del año2000 para redes troncales de largadistancia de alta velocidad formanparte de la estrategia de productoglobal Alcatel OptinexT M cuyo obje-tivo es proporcionar los a los clien-tes soluciones a prueba de futurode gestión extremo-a-extremo.Estos productos están basadosen una plataforma DWDM escala-ble junto con nodos multi-servicioópticos (MSN) y puertas de accesocon capacidades escalables deadaptación y conmutación:

• Alcatel 1640 WM: El sistemaDWDM para redes troncalesinternacionales de larga dis-tancia capaces de transportarhasta 80 canales a 10 Gbit/s conOADM. La codificación FECpermite alcanzar la distanciade transmisión.

• Alcatel 1670 OMSN: Nodo deMulti-Servicio Óptico de 10Gbit/s.

• Alcatel 1680 OGM: Gestor dePuerta de Acceso Óptica de 10Gbit/s.

• Alcatel 1664 SX: Puerta deAcceso Óptico (OG) con hasta1280 (incrementable hasta16.000) VC4 equivalente encapacidad de conmutación, yhasta 2,5 Gbit/s por puerto(hasta 10 Gbit/s hacia finales delaño 2000).

• Sistemas de Protección Óptica(OPS) para gestionar la pro-tección DWDM en el dominioóptico.

Los recientes desarrollos prometenimportantes aumentos en la capa-cidad de transporte de la fibra por-tadora de la capacidad. La utiliza-ción de los DWDMs en las aplica-ciones de redes troncales está incre-mentando el número de longitudesde onda que pueden ser transpor-tadas en una sola fibra, mientras

que se mantiene o aumenta la dis-tancia de transmisión.Se necesita tener cuidado paraempaquetar herméticamente cadavez más y más longitudes de ondaen la misma banda:

• El empaquetado de las longitu-des de onda demasiado cerca-nas puede reducir la distanciade transporte máxima.

• Más longitudes de onda signifi-carían más láseres y filtros másestrechos que incluso son máscaros de mantener.

• Los actuales transconectoresno tienen la capacidad reque-rida para manejar un númeromuy elevado de longitudes deonda.

Las comparaciones entre los cos-tes de las diferentes tecnologíasson necesarias para determinar lamanera más rentable de lograr lamisma anchura de banda totalque la del DWDM. Como un ejem-plo, se podría lograr un rendi-miento de 1,6 Tbit/s:

• Asignando 80 canales en labanda C y otros 80 canales en labanda L usando con un espa-ciado de canal de 50 GHz.

• Explotando totalmente la bandaC por medio del uso de hasta160 canales de 10 Gbit/s conuna reja de canal de 25 GHz.

• Aumentando la capacidad porcanal/longitud de onda hasta40 Gbit/s y asignando 40 cana-les en la banda C con un espa-ciamiento de canal de 100 GHz.

Los proveedores tendrán que estarpreparados para adaptarse a lasnecesidades de sus clientes con-siderando caso por caso.Se espera que durante los próxi-mos dos años, habrá otro aumentode todas las jerarquías de la trans-misión, con una nueva referencia

res, conmutadores ATM y con-mutadores de longitud de onda enla misma línea óptica como elDWDM de alta velocidad.

Evolución de los productos de Alcatel

H o y, las redes internacionalestroncales multicanal de larga dis-tancia de alta velocidad estánbasadas en la transmisión DWDMmulticanal de 2,5 y 10 Gbit/s(Figura 4). Las distancias largasse logran usando la codificaciónde Corrección del Error haciaAdelante (FEC) y los Amplifica-dores Ópticos de Fibra Dopadacon Erbio (EDFA) a lo largo delcamino de transmisión. La fun-cionalidad de OADM se propor-ciona usando facilidades de inser-ción/extracción fijas o parcial-mente reconfigurables. Cadacanal emplea un láser dedicadoajustado a su longitud de ondao p e r a c i o n a l .Canales transparentes de 2,5 bit/s(por ejemplo, canales donde noexiste ninguna necesidad de cono-cer la estructura) se transmiten obien transparentemente con lon-gitudes de onda de 2,5 Gbit/s, omultiplexados a concentradoresde 10 Gbit/s por Multiplexaciónpor División en el Tiempo (TDM),y posteriormente transmitidosdentro de longitudes de onda de10 Gbit/s. Las puertas de accesoópticas proporcionan capacida-des de adaptación y flexibilidadVC4 para adaptar el tráfico demenor jerarquía a la alta capacidadde la red troncal y capacidades deconmutación para el soporte deredes interconectadas. La protec-ción está implantada, pero como eldefinitivo canal óptico todavíaestá definiéndose [2], Alcatel hausado una solución propietariapara la gestión del canal y el segui-

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línea con estas tendencias (F i -gura 5) .Los sistemas de DWDM actualesaumentarán en capacidad pormedio de los siguientes procedi-mientos: agregar más canales yusar una velocidad binaria másalta, mejorar la eficacia espectraly reforzar el abanico de solucionesque puedan ofrecerse para ajus-tarse con precisión al diseño y a latopología de la red del cliente.Reducción del espaciado de loscanales, EDFAs mejorados, unanueva generación de amplifica-dores ópticos Raman y los forma-tos de modulación mejorados sonlas nuevas tecnologías que permi-tirán aumentar la distanciamáxima que puede lograrse sinregeneración.La funcionalidad OADM total-mente flexible se logrará a travésde una nueva generación de filtrosópticos gestionados.Las puertas de acceso ópticas demejor capacidad y la primerageneración de OXCs, capaces deconmutar las longitudes de ondaen la capa óptica sin procesar lacarga útil, comenzarán en ese

momento a coexistir. La disponi-bilidad de equipos de conmuta-dores ópticos externos o internos,junto con la normalización delCanal Óptico (OCH) a primerosdel año 2001, permitirá una ges-tión de la capa óptica extremo-a-extremo DWDM de multivendedorpara protección y QoS.Los láseres ajustables estarán dis-ponibles para reducir el costo decomprar y mantener las facilidadesdedicadas a la longitud de onda.También permitirán la conversiónde la longitud de onda, el enca-minamiento y el rápido aprovisio-namiento de los OXCs.Los productos de Alcatel que cum-plen con estos requisitos emer-gentes incluyen:

• El Alcatel 1640 WM DWDMpara redes internacionales tron-cales de larga distancia: Soportahasta 160 canales a 10 Gbit/s enlas bandas C y L. Subsecuente-mente evolucionará para sopor-tar un espaciado de canal de 25GHz, permitiendo transportar elmismo número de canales sola-mente en la banda C.

máxima de 40 Gbit/s. Una con-centración TDM de, por ejemplo,10 Gbit/s canales transparentes dehasta 40 Gbit/s, en asociación conel transporte DWDM, soportaráeste proceso, permitiendo la opti-mización de la anchura de bandasobre las plataformas de transmi-sión existentes. Tan pronto comolos segmentos de red de punto apunto tengan que ser interconec-tados para realizar topologías pro-tegidas más complejas, los trans-conectores ópticos con un centrototalmente óptico o eléctrico, per-mitirán la conmutación de las lon-gitudes de onda y su reencamina-miento entre las subredes, sinninguna necesidad de agregarseñales para ser procesadas com-pletamente en los nodos de lared, con independencia de cómose trate el tráfico, añadiendo costey complejidad.Las necesidades de los operadoresde transconectores ópticos estánbasadas en los siguientes objetivos:

• Proporcionar la necesariaconectividad para sus redes,incluyendo las funciones derestauración para incrementarla fiabilidad.

• Automatizar el proceso depuesta en servicio; el Multi-Protocolo Lambda Switching(MPlS) es un fuerte candidatopara soportar eficazmente estafacilidad.

• Impulsar la capacidad con elobjetivo de manejar miles delongitudes de onda en el futuro.

Tienen que estar previstas solu-ciones flexibles y escalables parasu uso en el periodo de transición,dependiendo de la tecnología queesté disponible para satisfacerlas necesidades de los operado-res. Durante los próximos dosaños, Alcatel reforzará su ofertade redes troncales del futuro en


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Figure 5 – Visión de la red en el año 2001.

un nuevo tributario de la plata-forma Alcatel 1640 OADM/WMpara transmisión DWDM a largadistancia de muy alta velocidad enla red troncal óptica. Conceptual-mente, su diseño cumple las con-figuraciones de los elementos dered para las topologías de punto apunto, lineales con inserción/ex-tracción, de anillo, de malla y detransmisión híbrida permitiendofuentes de 2,5, 10 y 40 Gbit/s esca-lables en la misma plataforma deDWDM para el acceso directo a lacapa óptica troncal. Hasta 40 lon-gitudes de onda, con un espaciadode canal de 100 GHz en la región1550 nm (banda C), pueden sertransportadas sobre una plata-forma DWDM totalmente equi-pada hasta por lo menos 500 km,usando amplificadores en la líneacada 100 km.

Las interfaces del cliente (tribu-tarias) son nominalmente señalesópticas de 9,95 ó 10,664 Gbit/s conmultiplexación plesiócrona, engrupos de 4, a más de 40 Gbit/s(concentración) después de lagestión de FEC fuera-de-banda yde la tara de OCH.Una facilidad de conmutacióninterna permite la conectividad de10 Gbit/s así como gestionar lainformación transportada por elOCH, pero también el multiplexorterminal de 2 fibras, de 2x2 fibrasy de 4 fibras y las configuracionesprotegidas similares al ADM (verFigura 6). Estas configuracionespueden mezclarse y escalarsesobre la misma plataforma delAlcatel 1640 WM.Cada canal de 40 Gbit/s se asignaa una longitud de onda y se adaptaadecuadamente para lograr una

Una nueva capacidad se añadiráa la plataforma del Alcatel 1640para transportar hasta 40 lon-gitudes de onda a 40 Gbit/s enla banda C después del TDM de4x10 Gbit/s canales de cliente.La protección interior y laconectividad en la capa ópticaaumentarán la flexibilidad deeste sistema para transportar yencaminar los canales claros,por ejemplo, de 10 Gbit/s deencaminamientos centrales.La mejora de los formatos demodulación y los amplificadoresópticos Raman incrementaranmás todavía las distancias detransmisión alcanzables a 10Gbit/s y a 40 Gbit/s sin regene-ración.Finalmente, los láseres ajusta-bles permitirán un OADM fle-xible y la conversión de la lon-gitud de onda, encaminamientoy un rápido aprovisionamiento.

• El Alcatel 1670 OMSN que inte-grará interfaces WDM a 10Gbit/s.La puerta de acceso ópticaAlcatel 1664 SX que será mejo-rada hasta una capacidad equi-valente de conmutación de16000 VC4 usando una arqui-tectura híbrida que puede hacerfrente a los servicios de orde-namiento altos (hasta VC4-64c)y a los canales ópticos (2,5 y 10Gbit/s).

• El Alcatel 1660 OLX que sedesplegará como la primerageneración de grandes OXCs.

Productos de alta velocidad para las redes troncales futuras

Sistemas de 40 Gbit/sBasado en la última tecnologíaelectrónica y óptica, y en la expe-riencia de Alcatel en la gestión dela transmisión óptica avanzada, elsistema de Alcatel de 40 Gbit/s será

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AGG: Agregar TRIB: Tributario OG: Pasarela ópticaG: Gbit/s WLA: Adaptador longitud de onda

Figure 6 – Arquitectura del elemento de red de 40 Gbit/s.(a) configuración punto-a-punto, y (b) configuración en anillo

No obstante, debido al nivel dedeterioros acumulados en la trans-misión (dispersión cromática, dis-persión de modo de polarización,efectos no lineales, ruido delamplificador y estrechamientodel filtro), inicialmente será nece-sario superar estas limitaciones

por medio de la utilización deinterfaces ópticas/eléctricasdebido a que tienen varias ven-t a j a s :

• Facilitan el crecimiento de lacapa fotónica impidiendo losproblemas debidos a la acumu-lación y proporcionando la tra-ducción de la longitud de onda.

• Impulsan la introducción detransconectores ópticos con lossistemas WDM actuales.

• Facilitan la localización de faltasy la supervisión del rendimiento(Tasa de Error de Bit; BER) ysimplifican la gestión de red.

• Permite la inter–operatividadmulti-vendedor y garantiza lacalidad entre vendedores.

• Facilitan la introducción denuevas tecnologías tan prontocomo éstas estén disponibles.

Las características más importan-tes de los transconectores de lacapa óptica son:

• Equipo fotónico de conmuta-ción de hasta 4000 puertos.

• Soporte de velocidades binariasde OC48/STM-16, OC192/STM-64, y 40 Gbit/s.

• Total conectividad de formaestrictamente no bloqueante.

• Multi-distribución con «dropand continue» y funciones deacceso de prueba.

• Modularidad con la capacidadde desplegar el equipo según lacapacidad requerida, ahorrandocostes durante la instalación ylas extensiones.

• Protección (1+1 y 1:1) en con-figuraciones lineales así comoprotección en la conexión de lassubredes (SNCP) óptica y elOch-SPRING para las configu-raciones en anillo.

• QoS y mantenimiento queusando la capa de OCH trans-portada por la trama FEC.

distancia de transmisión muylarga a través del Alcatel 1640OADM/WM, sin regeneración,sobre fibra UIT-T G.652 (Stan-dard Single Mode Fiber; SSMF) yfibra UIT-T G.655 (Non-zero Dis-persión Shifted Fiber; NZ-DSF)Las fuentes con una frecuencianominal de 9,953 ó 10,664 Gbit/spueden alimentarse desde cual-quier equipo del cliente sin nece-sidad de sincronización externa.Las interfaces del sistema y lafacilidad interna del conmutadorson independientes de cualquierposible estructura sobre la señaldel cliente de 10 Gbit/s por lo quela total transparencia del conte-nido de la señal está garantizadapara las transmisiones extremo-a-extremo. El sistema Alcatel 40Gbit/s, basado en la plataforma delAlcatel 1640 WM, es un ejemplomuy claro de un elemento de redde capa óptica totalmente consis-tente. Sus principales ventajas seresumen en la Tabla 1.

Transconector de capa ópticaEl transconector de capa ópticade Alcatel, conocido como Cross-L i g h tT M, es un elemento de redtotalmente dirigido al encamina-miento óptico flexible de las lon-gitudes de onda individuales.Transparente al protocolo, ycapaz de encaminar y conmutardinámicamente las longitudes deonda, el transconector de capaóptica esta diseñado para aplica-ciones lineales, de anillo y dem a l l a .Su concepto de diseño estábasado en un equipo de conmu-tación óptico puro que será com-patible con el aumento de lasvelocidades binarias en las redesde transmisión de larga distanciade hasta 40 Gbit/s, mientras quelas soluciones basadas en matriceseléctricas están limitadas a 20Gbit/s.


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Optimización de la anchura

de banda óptica: disminu-

ción de los costes/Gbits/km. en

la red troncal

• Actualización de las redesDWDM existentes de 2,5Gbit/s y 10 Gbit/s

• Reducción y optimización deespacio base (para la mismaanchura de banda total).

• Reducción de la compleji-dad (más capacidad/longi-tud de onda).

• Diseño de una nueva gene-ración de redes troncales delarga distancia con anchurade banda optimizada: topo-logías ópticas punto-a-puntoy de anillo con funcionalidadde inserción/extracción fle-xible y conectividad escala-ble de OXC a 10 Gbit/s.

Protección de la anchura de

banda óptica

• Fiabilidad de la red juntocon la optimización de laanchura de banda.

• Uso de conectividad de 10Gbit/s para gestionar el cri-terio de conmutación regu-lado por el FEC fuera-de-banda junto con la capa OCHtransportada por la tramaFEC.

Supervisión de la anchura de

banda óptica

• QoS y mantenimiento. • Uso de la capa OCH trans-

portada por la trama FEC.

Tabla 1– Principales ventajas del sistemaAlcatel 40 Gbit/s

Conmutadores ópticos

Existen cuatro aplicaciones prin-cipales para los conmutadoresópticos:

• Protección de la capa óptica(longitud de onda y fibra).

• Inserción y extracción (longitudde onda).

• Conexión de cruce (longitudde onda y fibra).

• Encaminamiento (paquetesópticos).

Las dos primeras aplicaciones nor-malmente requieren conmutado-res de pocos de puertos, típica-mente 1x2, 2x2 y NxN, hasta unmáximo de N=8. Las tercera ycuarta requieren conmutadoresde muchos puertos que tienenque ser del tipo de NxN dónde Nes 512 en una primera fase, y seespera que crezcan hasta por lomenos 4.000. Hoy los conmuta-dores 1x2 y 2x2 son de uso común.Los conmutadores del tipo opto-mecánico, cristal líquido o polí-mero tienen normalmente unapérdida de inserción de 0,8 a 1,5dB y un tiempo de conmutación de5 ms (<1 ms para los tipos de cris-tal líquido).Los suministradores de conmuta-dores están ahora buscando con-mutadores 1x2 y 2x2 basados enla tecnología de sistemas mecáni-cos micro-electrónicos (MEMS).Éstos ofrecerán las mismas carac-terísticas ópticas, pero seránmucho más pequeños y significa-tivamente más baratos.Con respecto a los conmutadoresNxN que se requieren para algu-nas aplicaciones de protección asícomo para las conexiones decruce, las tecnologías inicialespueden utilizarse para construirconmutadores con N hasta 32:

• Basados en guía de onda «pla-nar» (por ejemplo, la tecnología

Agilent). De tipo MEMS 2D (porejemplo, la tecnología OMM).

Tales conmutadores se ordenan enarquitecturas multi-etapa paraconstruir transconectores ópticosde hasta 512 puertos. Típica-mente, un conmutador de 32x32tiene una pérdida de inserción de7 dB y un tiempo de conmutaciónentre 5 y 10 ms. La Figura 7a i l u s-tra la estructura genérica de unconmutador 2D (2 Dimensiones)4x4. La luz se desvía desde elpuerto 1 (el puerto de entrada) alpuerto 2 (el puerto de salida) pormedio de la creación de una refle-xión total de dos longitudes en eltransconector y por la inserción deun espejo en el transconector delcamino luminoso para las tecno-logías MEMS (óptica de espaciolibre, en este caso).La Figura 7b ilustra un chip MEMSde 16x16, que tiene aproximada-mente 2 cm de anchura. La cons-trucción de bloques mayores de32x32 (usando matrices de etapasimple o de multi–etapa) es nece-saria para la construcción de trans-conectores que puedan adaptar1.000 longitudes de onda o más.Esto se ha hecho actualmente uti-lizando tecnologías de MEMS 3Dque pueden usarse para la cons-trucción de bloques funcionalesde hasta 2000x2000 con una pér-dida de inserción típica de 7 dB. El

Tecnologías impulsoras

Los sistemas WDM se han des-plegado durante más de cincoaños para contrarrestar el agota-miento de la fibra en las redesópticas. Los despliegues han con-sistido principalmente en purossistemas punto-a-punto. Éstetodavía es el caso y seguirá siendola prioridad durante algún tiempo.Los operadores han expresadodurante cierto tiempo el deseo depoder gestionar sus redes ópticasen el ámbito de la longitud de ondao de la fibra con el objetivo dereforzar la eficacia de la planta defibra instalada y el equipo base.Semejante requisito implica lanecesidad de poder conmutar ytransconectar fibras o longitudesde onda en los elementos de red.Los apartados siguientes revisanbrevemente las distintas tecnolo-gías a nivel de sistema, con unadistinción clara entre el nodo y latransmisión punto a punto.

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Figure 7 – Conmutación óptica.(a) estructura genérica de un conmuta-dor 2D 4 x 4 switch, y (b) chip MEMS 2D16 x 16(Fuente: OMM Incorporated)

Figure 8 – Dispositivos de inserción/extracción(a) unidad de canal individual en serie(b) unidad multi-canal

ventajas, dependiendo de la aplica-ción. Alcatel ha estado desarro-llando módulos totalmente reconfi-gurables basados en filtros dieléc-tricos multicapa en una configura-ción de inserción/extracción decanal simple en cascada (F i g u r a8 a). Este enfoque es atractivo paraun número pequeño de canales (4u 8 canales de 32), pero tiene laslimitaciones para un número ele-vado de canales (80) y un espaciadopequeño de canal (50 GHz). Diafo-nía, pérdidas altas de inserción y fil-trado de anchura de banda son losmayores problemas. Un nuevo tipode dispositivo de inserción/extrac-ción se está estudiando actual-mente, basado en el uso de rejillasFiber Bragg multi–canal como filtrosde ranura (Figura 8b). Estemétodo tiene las ventajas siguientes:

• Baja pérdida de inserción (me-nos de 9 dB), y compatibilidadcon los amplificadores en línea.

• Conveniente para 50 GHz (16canales), 100 GHz (8 canales) y200 GHz (4 canales) de espa-ciado de canal.

• Transparencia respecto a lavelocidad binaria (menos de 40Gbit/s).

La tecnología de cristal líquidoofrece una solución atractiva para

el diseño de multiplexores deinserción/extracción. Tales uni-dades usan un gran enrejado paraseparar espacialmente los canalesde longitud de onda, una serie deelementos de cristal líquido paraconmutación y un enrejado a lasalida para combinar de nuevolos canales. Este enfoque puedeproporcionar un rechazo alto y unagran anchura de banda. Ta m b i é n ,al ser un diseño más paralelo queserie, la pérdida de inserción esindependiente del número decanales. Con este tipo de disposi-tivo se puede obtener una capa-cidad y reconfigurabilidad total.

EntrelazadoLa tecnología convencional usadaen las redes ópticas activas deanchura de banda alta es la mul-tiplexores y demultiplexores ópti-cos pasivos de alta densidad. Lasegmentación y el entrelazado dela óptica ofrecen una soluciónalternativa. Los canales densospueden resolverse por medio deuna amplia anchura de banda conbaja pérdida de inserción, aisla-miento alto, alta precisión de canaly uniformidad. Típicamente, 80canales con 50 GHz de espaciadopueden resolverse con dos con-juntos complementarios de 40canales con 100 GHz de espa-

tiempo de conmutación se encuen-tra todavía en el rango de 5 a 10 msy es demasiado lento para la con-mutación de paquetes ópticos querequieren tiempos de conmuta-ción menores de microsegundos.Tal ordenación 3D requiere sólo2xN espejos comparado con laordenación 2D que necesita N2

espejos, y, por tanto, haciendoposible la construcción de conmu-tadores mucho más grandes con elmismo número de espejos. Ade-más, es posible usar unas series deInP-SOAs como puertas de accesoópticas para reducir los tiempos deconmutación hasta el orden deunos pocos nanosegundos.

OADMLos sistemas de fibra WDM estánampliamente desplegados en lasredes de telecomunicación. Lasprimeras instalaciones eran bási-camente punto-a-punto, pero lossistemas futuros tendrán queextraer y agregar canales en losnodos intermedios. Cuando elnúmero de canales aumente, elnumero de extracciones y adicio-nes de canales también aumen-tará. Inicialmente fue conside-rado deseable poder extraer el25% de los canales de una fibra encada nodo, pero con el incre-mento del tráfico este valor puedecrecer rápidamente un 100%. Losmétodos y tecnologías disponi-bles para los módulos de inser-ción/extracción pueden dividirseen tres clases principales:

• Multiplexación y desmultiple-xación de todos los canales;

• Dispositivos de inserción/extrac-ción de canal individual en cas-cada;

• Dispositivos de inserción/ex-tracción multi-canal.

Estos dispositivos de inserción/ex-tracción tienen sus ventajas y des-


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Figure 9 – Principio de operación de un intercambiador.

que es posible la integración conel láser para construir Modulado-res de Láser de Electro-Absorción(EALM) pequeños y rentables. Elvoltaje distribuido también es máspequeño que para el LiNb03 y estoes beneficioso para los distribui-dores electrónicos.Las características principales a lasque van dirigidos estos dos esque-mas de modulación de amplitudson la anchura de banda, el por-centaje de extinción y el chirp(ligera modulación de la fase que

aparece durante la modulaciónde la amplitud).Hoy día, por lo que se refiere a laanchura de banda, tanto el lit-hium-niobate como los modula-dores de electro-absorción traba-jan a 40 Gbit/s. Los moduladoresde Lithium-niobate son normal-mente mejores que los modula-dores de electro-absorción en loconcerniente al porcentaje deextinción pero estos últimos pue-den proporcionar un rendimientosatisfactorio. El chirp también esmás fácil de escoger o ajustar conun modulador de lithium-niobateque puede ser útil para algunospropósitos de transmisión.Para aplicaciones muy exigentes,como las de distancias muy largasy las de velocidades de bits muyaltas, los moduladores de lithium-niobate son particularmente inte-resantes. Para otras aplicaciones,los EALMs tienen la ventaja deofrecer una reducción sustancialen el tamaño y en el coste deltransmisor. Así, los moduladoresde lithium-niobate y EALMs sonsoluciones complementarias, cuyaelección depende de la tasa de bitsy de la aplicación.

ciado (Figura 9). Semejante dis-positivo puede preverse para lasaplicaciones de inserción/extrac-ción y para mejorar la granularidadde los canales.

La modulación ópticaLa señal a transmitir se codificacon datos utilizando modulaciónóptica. En la práctica, se usa lamodulación de la amplitud. Lamodulación de la fase o la modu-lación de la polarización se utilizaen algunos sistemas como esque-ma de modulación complementa-rio para mejorar el rendimiento dela transmisión, pero estos esque-mas de modulación adicionalesrealmente no llevan información.La modulación de amplitud puedeser de No Retorno a Cero (NRZ)o de Retorno a Cero (RZ), depen-diendo del sistema. Para la trans-misión de larga distancia, la modu-lación de amplitud se logra gene-ralmente en una de las dossiguientes formas: o con un mate-rial electro-óptico como el lit-hium-niobate (LiNb03) o con elmaterial del semiconductor delgrupo III-V con las propiedades deelectro-absorción convenientes.La ventaja principal de modulaciónpor electro–absorción es la de

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Figure 11 – La amplificación Raman.

Figure 10 – Rango de ajuste eléctrico para un láser reflector Bragg distribuido.

ajuste térmico es un proceso lento,mientras que el ajuste eléctricopuede ser sumamente rápido(menos de 500 ns). Estos dispo-sitivos se controlan vía una tablaEEPROM para cada longitud deonda. En ambos casos, se requiereuna potencia de salida por encimade 20 mW.

Los amplificadores ópticosEl amplificador de fibra dopadocon erbio es el componente fun-damental para amplificar las seña-les ópticas WDM a lo largo delenlace de transmisión de fibra. ElE D FA bombeado por diodos láserque emiten a 980 o a 1480 nmpuede proporcionar varios valoresde potencia de salida total lle-gando hasta un máximo de +23dBm. Este amplificador incorporaun ecualizador de filtro de ganan-cia para proporcionar una res-puesta de ganancia plana.Un aspecto que presenta un grandesafío a la transmisión ópticaterrestre es que el Amplificador deFibra Óptico (OFA) que debe sermuy flexible en lo referente a lascondiciones de operación parahacer frente a las variaciones en,por ejemplo, las pérdidas de lafibra de sección-a-sección. Eldiseño del OFA incluye un accesode media-etapa para la inserciónde componentes extras, talescomo compensadores de disper-sión cromática o los módulos deinserción/extracción ópticos.Una nueva generación de amplifi-cadores hará posible generar laamplificación directamente en lafibra usando el efecto de amplifi-cación Raman. Esta técnica, quese ha usado durante años en losirrepetibles sistemas submarinosde Alcatel mejorará significativa-mente el presupuesto de potenciade los sistemas terrestres. Seme-jante técnica será especialmenteimportante para la transmisión a

40 Gbit/s. Como se muestra en laFigura 11, una fuente bombaemitiendo a 1,45 µm proporcionauna amplificación de banda Ccompleta.Otra tecnología que ayudará pro-porcionar la requerida flexibili-dad del sistema es la del ecualiza-dor de ganancia adaptada. Estecomponente que está en desa-rrollo actuará como un ecualizadorde filtro de ganancia con una res-puesta espectral variable.

El atenuador de dispersión en modode polarizaciónLa Dispersión de Modo de Polari-zación (PMD) es inducida por labirrefración geométrica o de estrésde las fibras durante su fabrica-ción. Esto distorsiona la señalóptica modulada en el dominio deltiempo conduciendo, de vez encuando, a la transmisión de datoserróneos. Aunque el PMD estácuidadosamente controlado porlos fabricantes de fibra, esto puedellevar a graves fallos en la trans-misión para un número relativa-mente grande de enlaces de fibraal soportar un tráfico de 10 Gbit/sy será un problema crítico paratráficos de 40 Gbit/s. Sin embargo,Alcatel ha desarrollado una solu-ción única llevar la barrera delPMD hacia atrás. El llamado ate-nuador PMD mejora la toleranciaal PMD por un factor de 3. Es más,este dispositivo puede usarse en

Los láseres ajustables

Los sistemas de Multiplexaciónpor División de Longitud de OndaDensa (DWDM) usan diferentestransmisores y receptores queoperan a longitudes de onda dife-rentes de la rejilla estándar de laU I T. Mantener un láser derepuesto por cada longitud deonda es caro y mantener un con-junto de láseres de repuesto espoco atractivo económicamente.Pero, ajustando los láseres parauna determinada longitud de ondaDWDM, unos pocos láseres ajus-tables pueden reemplazar variosdispositivos en un sistema DWDM,en lugar de mantener un númerogrande de unidades de longitud deonda fija. El ajustado térmico yeléctrico se usa principalmentepara cambiar la longitud de ondade la emisión. Una tasa de ajustede 0,1 nm/°C puede obtenersepor medio de ondas continuasdistribuidas por láseres de reali-mentación. Por lo menos puedenobtenerse 10 canales con un espa-ciado de canal de 50 GHz con unsolo láser cambiando la tempera-tura 40°C usando un controladorP e l t i e r. Un ajuste eléctrico dealrededor de 12 nm (32 canalescon 50 GHz de espaciado) puedeconseguirse utilizando un láserde multi-sección Reflector BraggDistribuido. La Figura 10 mues-tra el gran rango de ajuste sobre40 modos para un Láser DBR. El


11

Figure 12 –Errores de transmisión cony sin atenuador PMD.

F i g u re 13 – Corrección de erro res haciadelante del codificador Reed - Solomon2 3 9 / 2 5 5

tal extremo que puede conside-rarse despreciable (10–20), y per-mite que aumente la calidad delBER.Los códigos FEC están ya implan-tados en varios sistemas de fibraóptica de Alcatel La primeraimplantación fue en 1992 en unsistema de 622 Mbit/s. Hoy la tec-nología está usándose para siste-mas de 10 Gbit/s y se utilizará enbreve para los sistemas de 40Gbit/s. Profundos estudios estánen marcha para la definición denuevos y más potentes códigosFEC [3].

FibraLos sistemas de línea están com-puestos de fibra de línea y fibra decompensación de la dispersión(DCF). El último normalmentese usa en sistemas que operan 10Gbit/s o más. La gestión de la dis-persión cromática a lo largo de lalínea es un aspecto importante deldiseño de los sistemas de trans-misión de larga distancia.La fibra de línea puede categori-zarse en dos tipos:

• Fibra monomodo estándar(SSMF).

• Fibra de Dispersión DesplazadaNo-Cero (NZDSF).

SSMFLa fibra monomodo estándar tieneun perfil de índice de paso. Se ca-racteriza por una dispersión gran-de y una pérdida moderada. Lafibra más común que cumple conla Recomendación G.652 de laU I T-T tiene un centro dopado conuna dispersión cromática típica dealrededor de +17 ps/nm/km a1.550 nm y una pérdida de alre-dedor de 0,2 dB/km. Un tipo SSMFavanzado tiene un centro de sílicepura, lo que significa que el perfilde índice se logra usando un reves-timiento enterrado. Esta Fibra de

Centro de Sílice Puro (PSCF) quecumple con la RecomendaciónG.654 de la UIT-T tiene una pér-dida baja (típicamente 0,18dB/km) y una dispersión cromá-tica ligeramente más grande (típi-camente +20 ps/nm/.km). La fibraSSMF es atractiva debido a su pér-dida moderada. Además, se adaptabien a la transmisión de WDMdebido a su resistencia alta a losefectos no-lineales. Esto es prin-cipalmente el resultado de unagran dispersión cromática quereduce las interacciones entre loscanales.

NZDSFLa gran dispersión cromática de lafibra normal tiene el inconve-niente obvio de que la transmisiónde altas velocidades (10 Gbit/s ysuperiores) requiere una grancantidad de DCF, que es algo caro,y su pérdida requiere de esquemasde amplificación específicos. Portanto, se ha desarrollado unanueva familia de fibra de línea quéproporciona la dispersión cromá-tica suficiente para evitar las inte-racciones entre los canales, aúnmenos dispersión cromática que laSSMF para reducir la cantidadrequerida. Estas fibras tienen unperfil de índice complejo paralograr un valor pequeño y precisopara la dispersión cromática.Siendo la dispersión cromáticapequeña pero no-cero, este tipo defibra es conocido como fibra dedispersión desplazada no-cero. Lafibra NZDSF cumple la Recomen-dación G.655 de la UIT-T.Hay que hacer notar que la antiguarecomendación G.653 de la UIT- Tsobre fibra de dispersión despla-zada (DSF) ha causado a menudoproblemas cuando se ha actuali-zado a WDM, porque la dispersióncromática exacta de este tipo defibra estaba descontrolada y podíaser muy pequeña. Este tipo de

cualquier velocidad. La Figura 12presenta una comparación entrelos fallos de transmisión obtenidoscon y sin un atenuador PMD. Losresultados se obtuvieron durantevarias semanas utilizando unaseñal óptica de 10 Gbit/s transmi-tida a través de más de 100 km decable de fibra enterrado con 40 psde PMD total. Como puede verse,el atenuador de PMD reduce losfallos de la transmisión conside-rablemente.

La corrección de errores haciadelanteEl principio del FEC es el de codi-ficar los datos transmitidos utili-zando un código específico; estorequiere algún incremento de latasa de bits. En el extremo recep-tor, un decodificador puede pro-cesar los datos recibidos y corre-gir los errores. Un código comúnes el código Reed-Solomon239/255. En el lado transmisor, secodifican 239 bytes en 255 bytesun 7% de la tasa de bits. En el ladoreceptor, el decodificador puedecorregir los errores con una efi-cacia impresionante. Como semuestra en la Figura 13, la entradaBER de 10-4 se corrige para cons-truir un BER menor de 10-12. Lacurva de la corrección es muygrande y un BER de 10-5 secorrige en un BER menor de 10-20. El número de errores conse-cutivos que pueden corregirsedepende del código y del esquemade multiplexado usado para laimplantación. En el caso delcódigo Reed–Solomon 239/255normalmente pueden corregirse512 errores consecutivos. Loscódigos FEC hacen posible eldiseño de sistemas con una menorrelación señal-ruido óptico, per-mitiendo incrementar la longitudy la extensión del sistema entre losamplificadores. El FEC reduce elBER causado por los errores hasta

12


menor de 0,5 dB/km. Normal-mente, la pérdida es de alrede-dor de 8 dB para un módulo quepuede compensar para la dis-persión cromática de 80 km defibra estándar G.652 (aproxi-madamente 1.360 ps/nm).

• La compensación de la curva dedispersión cromática de la fibrade la línea es una característicaimportante para los sistemasWDM. La DCF que compensa lacurva de la SSMF ya está dis-ponible. La compensación parala curva de la NZDSF es másdifícil de lograr ya que requiereuna relación muy grande entrela dispersión y la curva. La DCFque compensa la curva de laNZDSF está casi a punto deestar disponible.

• El PMD debe ser pequeño yaque la DCF se usa para sistemasde muy alta velocidad.

Conclusiones

La transmisión a alta velocidad delDWDM sobre redes troncales estáprogresando muy rápidamente,abriendo la posibilidad de lograr elsueño de una «red totalmenteóptica».Aunque la tecnología óptica estámejorando muy rápidamente yofreciendo interesantes productosópticos para todas las partes de lared, la rentabilidad es tambiénimportante y la gestión totalextremo-a-extremo de los canalesópticos requerirá, durante algúntiempo, algunas soluciones híbri-das eléctricas/ópticas para coe-x i s t i r. Un nuevo modelo central dealta velocidad tendrá que ponersea punto para enfrentarse a unaintegración de la red que soporteel transporte de datos.El artículo ha mostrado las posi-bles tecnologías que harán posiblecumplir los requisitos de las redes

troncales de alta velocidad delfuturo, y ha presentado los pro-ductos de Alcatel que se desarro-llarán durante los próximos 18meses. Estos incluyen un nuevosistema de 40 Gbit/s que usa la pla-taforma de DWDM Alcatel1640WM y una nueva capa ópticade transconectores. Se han des-crito también las tecnologías queestán detrás de estos productosinnovadores.

Referencias

1 . ITU-T Recommendation G.872:«Architecture of optical trans-port networks».

2 . ITU-T Recommendation G.709(Draft): «Network node inter-face for the optical transportnetwork».

3. O. Ait Sab et al: Technical Di-

gest of the OFC’2000 Confe-

r e n c e , Paper ThS5, Baltimore,EE.UU., Marzo 2000.

4 . S. Bigo et al, postdealine paper,Technical Digest of ECOC’1999

C o n f e r e n c e , Niza, Francia,Septiembre 1999.

DSF es claramente diferente delmás reciente NZDSF.Existen diferentes versiones defibra NZDSF, dependiendo de ladispersión cromática exacta, elárea eficaz y la curva de dispersióncromática. La fibra NZDSF tienenormalmente una pérdida similara la SSMF, mientras que la dis-persión cromática se encuentranormalmente dentro del rango de4 a 8 ps/nm/km. El NZDSF nor-malmente tiene una área eficazentre 50 y 72 µm2, que es máspequeña que la de la SSMF (típi-camente 80 µm2). Por ello apare-cen con la NZDSF efectos no-lineales a potencias de señalmenores que los de la SSMF.Alcatel ha desarrollado unaN Z D S F, llamada Te r a l i g h tT M, que esel resultado de perfeccionar todosestos aspectos. La fibra Te r a l i g h tT M

ofrece una dispersión cromáticamoderada de alrededor de +8ps/nm/km y un área eficaz de alre-dedor de 65 µm2. La fibra Tera-lightTM ya se ha usado en el labo-ratorio para la transmisión de 150canales a 10 Gbit/s sobre de trestramos de 100 km en las bandas Cy L [4].

DCFEl objetivo del DCF es compensarla dispersión cromática de la fibrade la línea. También es beneficiosoque el DCF compense la curva dela dispersión cromática de la fibrade la línea, de tal manera quetodas las longitudes de onda en laventana WDM experimenten lamisma dispersión cromática total.Los parámetros principales son lossiguientes:

• Una dispersión cromática muynegativa y una pérdida pequeñason beneficiosas para el DCF. Ladispersión cromática típica esmenor de –80 ps/nm/km mien-tras que la pérdida típica es


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François Xavier Ollivier esresponsable de la Optical Plat-form y del Technology Compe-tence Center del grupo SystemDesign Technology del OpticsGroup en Villarceaux, Francia.

Scott Thompson es directorde Línea de Producto paraCrossLightTM, Optics Group enPlano, EE.UU.

Claudio Zugno es Directorde Línea de Producto para el1640 WM, Optics Group enVimercate, Italia.

mientos de 1,6 Tbit/s sobre unaúnica fibra (¡160 canales a 10Gbit/s!), con trayectos mejora-dos para suministrar aún máscanales por fibra. Hasta la fecha,no obstante, el despliegue delWDM ha estado limitado funda-mentalmente por los enlacespunto-a-punto, con gestión dereconfiguración activa y congestión del ancho de banda rea-lizada en la capa Red Óptica Sín-crona/Jerarquía Digital Síncrona(SONET/ SDH).Ya que el número de canales óp-ticos transportados en unaúnica fibra ha aumentado, hasido necesario gestionar y resta-blecer estos canales ópticos deuna forma más rentable que enlos niveles STS-1/48 y STM-1.Esto ha llevado a los suministra-dores a la tecnología de la con-mutación óptica/fotónica.

Servicios ópticos basados en la interconexión y la longitud de onda

La amplia adopción del WDM enla red principal no sólo está dan-do lugar al aumento de la capa-cidad requerida, sino que tam-bién está dirigiendo la evoluciónde la red hacia una infraestruc-tura de próxima generación,

conocida como capa fotónica

(Figura 1), una red única demultiservicios diseñada paragestionar el crecimiento y ellímite de las redes superpuestasy mejorar la eficiencia del anchode banda. Además, la capa fotó-nica hará posible implementaruna nueva clase de servicios delongitud de onda de extremo aextremo de altos beneficios paraclientes que quieran una flexibi -lidad total de sus grandes nece-sidades de datos de ancho debanda.

Flexibilidad y eficienciaLos planificadores de redes es-tán estudiando usar la fotónicapara interconectar los enlacesWDM punto a punto existentesy formar una red óptica robustay escalable. El reto al que se en-frenta la industria es ofrecer fle-

xibilidad en las redes locales,con velocidad binaria y transpa-rencia de protocolo, al tiempoque potenciar al máximo la efi-

ciencia de la gestión del anchode banda en las redes de largadistancia. En las redes principa-les de larga distancia, los desa-rrollos de la tecnología fotónicase dirigirán a permitir de unamanera más eficiente reagruparlas longitudes de onda, encami-nar y proteger/restablecer la red

Interconectores ópticos: lo más novedoso de la redóptica básica

En el horizonte asoma el próximo gran avance en la escalada de la interco-nexión: la aparición del verdadero interconector óptico.

Introducción

Un espectacular crecimientoen el tráfico, alimentado

por la explosión de las comuni-caciones de datos, el acceso aInternet y la telefonía móvil, asícomo la aparición de serviciosmultimedia de nueva genera-ción, ha dado lugar a un granaumento de los requerimientosde capacidad en las redes detransporte metropolitanas y delarga distancia.La mayoría de los Inter-eXchange Carriers (IXC) delarga distancia han adoptado laMultiplexación por División deLongitud de Onda (WDM) comotecnología a usar para enfren-tarse a esta rápida y crecientedemanda de ancho de banda.Las principales razones paraseleccionarla son su compatibili-dad con la infraestructura defibra existente y su rentabilidad,si se compara con los métodosmás convencionales. El WDMofrece una enorme capacidad detransmisión al aprovecharse delmayor ancho de banda de lasfibras ópticas. Recientementevarios fabricantes de equipos(incluido Alcatel con su OPTI-NEXTM 1640) han ofrecido pro-ductos comerciales con rendi-


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>

P. Perrier S. Thompson

• Los clientes se benefician portener el control total del con-tenido y formato de la infor-mación a transmitir sobre sured sin el coste de una infraes-tructura de red dedicada.

Se espera que los Interconecto-res Ópticos (OXC) sean la pie-dra angular de la capa fotónica,dando a los operadores opcionesmás dinámicas y flexibles para laconstrucción de una topologíade red con el aumento de susupervivencia. Hoy, estos equi-pos existen básicamente en loslaboratorios de los fabricantesde equipos de telecomunicacio-nes, habiendo sido mostrados enlargas pruebas de campo, nor-malmente formando parte deprogramas nacionales. EstosOXCs están preparados, no obs-tante, para dejar etapa experi-mental y buscar su sitio en todaslas áreas de la red, primero en lared de larga distancia, despuésen los grandes emplazamientosPunto De Presencia (POP)entre los operadores y los gran-des emplazamientos centrales

dentro de las redes de operado-res, y, por último, en las redesauxiliares y las de acceso.

Aplicaciones OXC

La principal función del OXCserá reconfigurar dinámicamen-te la red, a nivel de la longitudde onda, tanto para el restable-cimiento como para la adapta-ción de los cambios en lademanda de ancho de banda.Los OXCs están previstos para:

• La gestión de la conexión y delancho de banda, para suminis-trar conexiones de canaleslibres (para servicios de longi-tud de onda de línea privada)y de «canales ópticos» (con lacapacidad de suministrar car-gas útiles no SONET/SDH), asícomo para proveer funcionesde inserción/extracción, etc.

• La reagrupación de la longitudde onda, para mejorar la utili-zación de la infraestructurainstalada.

• El gradual crecimiento de losservicios de 10 a 40 Gbit/s,reduciendo los costes de lared.

• La protección/restablecimiento,a nivel de la longitud de onda,para aumentar al máximo la efi-ciencia y fiabilidad de la infra-estructura de la red principal aun coste más bajo de la red.

• El enrutamiento e intercone-xión en el nivel de la longitudde onda, como un repartidoróptico automatizado conacceso integrado, reempla-zando así potencialmente algu-nos paneles de conmutación defibra; gestión de las longitudesde onda entre anillos conecta-dos entre sí.

• La asignación dinámica de lalongitud de onda, acoplando el

de la información de alta veloci-dad binaria.

Servicios de longitud de onda

Se espera que los servicios delongitud de onda extremo a ex-tremo sean de diferentes tipos.Por ejemplo, un servicio de lon-gitud de onda podría ser elintercambio de ancho de bandaentre dos operadores de largadistancia en dos centros princi-pales de red. También se podríavender una longitud de onda deextremo a extremo entre dosciudades en diferentes lugaresdel mundo a un cliente delFortune 500. La aparición deestos servicios beneficiaríatanto a operadores como a clien-tes:

• Al vender longitudes de ondaen lugar de fibras oscuras, eloperador se puede beneficiardel gran capital invertido en suplanta de fibra sin cesión deestos activos de fibra a losclientes.

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Interconectores ópticos: lo más novedoso de la red óptica básica

CPE: Equipo en las Instalaciones del Cliente. O-SNCP: Protección Óptica de Conexión de Subred.OADM: Multiplexor Óptico de Inserción/Extracción. SNMP: Protocolo Simple de Gestión de Red.Och-SPRING: Anillo Óptico de Protección de Canal Compartido.

Figura 1 – Vision Optinex de la red óptica.

gestión de red y de los costes.Esta evolución requeriría, noobstante, ó bien la definición deinterfaces normalizados de lon-gitud de onda múltiple (que noserá pronto) o bien un únicoentorno de vendedor.

• Conectividad total en un

modo estrictamente no blo-

queado: Se puede establecercualquier conexión desde unpuerto disponible de entradacon cualquier puerto disponiblede salida sin perturbar ni reor-ganizar las conexiones exis-tentes, y sin afectar en ningunaforma la calidad de estas cone-xiones.

• Soporte a la multidistribu-

ción: Las conexiones de mul-tidistribución (al menos 1×2)se deben soportar desde cual-quier entrada a cualquier grupode salidas, sin ninguna restric-ción. En especial, cualquiernúmero de conexiones de mul-tidistribución debería sopor-tarse simultáneamente. El OXCdebe permanecer totalmenteno bloqueado en las condicio-nes de la multidistribución.

La combinación de conectividadtotal y capacidad de multidistri-bución tiene especial interéspara insertar/extraer con la fun-cionalidad de «extraer y conti-nuar», así como para el accesode pruebas, permitiendo la asig-nación de cualquier subconjun-to de los puertos de entrada/sa-lida del OXC, a criterio del usua-rio, como puertos de inser-ción/extracción (longitud deonda única) o como puertos deacceso de pruebas. En este últi-mo caso, el operador puedeconectar cualquier puerto(s) alos puertos de acceso de prue-bas asignados mediante el esta-blecimiento de las conexionesapropiadas a través de la estruc-

tura de conmutación. De estaforma, los puertos de acceso depruebas se pueden conectardirectamente al equipo externo,permitiendo que las conexionesterminales y de paso que seprueben en el OXC:

• Escalabilidad: Para permitir elcrecimiento a grandes tama-ños.

• Modularidad: La facilidad paradimensionar el OXC como unafunción de la capacidad reque-rida reduciría el coste de la ins-talación inicial y del creci-miento futuro.

• Tiempos rápidos de conmu-

tación para suministro y res-

tablecimiento: Las líneas pri-vadas pueden tolerar tiemposde suministro del orden de unsegundo. Con respecto al res-tablecimiento, el objetivo delSONET/SDH es 50 ms, mien-tras que en las actuales redesmixtas se pueden emplearvarios minutos. Se espera quela mayoría de las aplicacionestengan un segundo restableci-miento.

• Supervivencia mediante re-

dundancia total (1+1) del

centro de conmutación y de

la plataforma de control: Laarquitectura dual también faci-litará una mejora en el servicioeficiente y con bajo riesgo sinafectar al servicio.

• Operación, administración,mantenimiento y suministro: ElOXC debe suministrar las faci-lidades de verificación de laconexión y de supervisión.

Posiblemente, la principal ba-rrera para la introducción de losinterconectores ópticos se en-cuentra en el área de gestión dela red. Los sistemas históricosde operaciones nunca han con-templado esta funcionalidad de

OXC con un núcleo de routerspara realizar una solución ren-table frente a los cambiantesrequisitos de ancho de bandaen una red de datos.

Estas aplicaciones se ofreceríanen un sistema unificado de ges-tión de red, permitiendo unrápido suministro de serviciosextremo a extremo así comoacuerdos del nivel de serviciosdel nivel de red.

Facilidades OXC

Aunque es importante con la ca-pacidad tecnológica actual, esprobable que a corto plazo el nú-mero de puertos de los OXCs enla red principal sea bastante pe-queño (512×512 equivalente alos puertos únicos de longitudde onda), pero en el futuro cre-cerá en varios miles.Como se dijo anteriormente, lared principal seguirá soportandotramas SONET/SDH durante lospróximos años con velocidadesde señal limitadas a 2,5 y 10Gbit/s, pero con los 40 Gbit/s a lavuelta de la esquina. Por ello, elOXC se deberá adaptar a estasvelocidades.Otros atributos obligatorios queson independientes de la posi-ción de los OXCs en la red son:

• Puerto único de longitud de

onda: En la estrategia inicial dedespliegue, los puertos OXCserán únicamente de longitudde onda. No obstante, segúnevolucione la capa fotónica,los puertos compatibles deWDM (que integran la funcio-nes de demultiplexación/mul-tiplexación de longitud de ondaen el interconector) podríandar lugar a importantes bene-ficios desde el punto de vista de


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anuncian actualmente (Ciena,Cisco Networks, Sycamore,etc.) tienen sistemas electróni-cos, y no ópticos, en su núcleo(Figura 2a) y procesan señalesen las cuales la mayor velocidadbinaria es la eléctrica de 2,5Gbit/s. La razón es que las seña-les ópticas que entran y salendel OXC van a través tanto deinterfaces ópticos como eléctri-cos (ver siguiente apartado«Opacidad o transparencia to-tal»), así ¿por qué no realizartambién electrónicamente lafunción de conmutación? Elargumento es válido, en especialdesde la perspectiva de los cos-tes. No obstante, esto empieza afallar en cuanto se aumenta lavelocidad binaria en las redes delarga distancia:

• Los puntos de conmutacióneléctricos de 10 y 40 Gbit/saún no se encuentran dispo-nibles comercialmente. Nue-vos materiales, como el Ger-maniuro de Silicio (SiGe), quepermitirían la operación a 10Gbit/s están en estudio. Losresultados iniciales, no obs-tante, indican que los disposi-tivos de conmutación basa-

dos en estas tecnologías selimitarán a tamaños bastantepequeños, quizás de 32×3 2 ,antes de que problemas talescomo la diafonía y el consumode potencia lleguen a serdemasiado complejos de resol-v e r. Así, se requeriría unaarquitectura multi-etapa paraimplementar interconectoresde muy alto número de puer-tos. Si los actuales interco-nectores de «ultra-banda»(matriz de conmutación de2,5 Gbit/s) eran usados en lared principal, donde la veloci-dad preferida de transmisiónesta evolucionando rápida-mente de 2,5 a 10 Gbit/s, ten-drían que usarse cuatro (4)puertos de 2,5 Gbit/s paramanejar cada señal de 10Gbit/s, reduciendo de hecho eltamaño del interconector porcuatro. El mismo esquema setendría que utilizar para mane-jar señales con velocidadesmayores (tal como 40 Gbit/s),reduciendo aún más el tamañode los interconectores.

• La interconexión eléctrica de losbloques funcionales electrónicosde conmutación en una arqui-tectura multi-etapa se hará cadavez más compleja (para salvarlas distancias de interconexión,para reducir las interferenciaselectromagnéticas, etc.), másincómoda (cables pesados ycon diámetros relativamentegrandes) y cara, la velocidadbinaria más alta y el tamaño deinterconector más grande. Aun-que se espera que los bloquesde conmutación eléctricos a 10Gbit/s sean más baratos quesus homólogos ópticos, losmodelos económicos nos dicenque un sistema totalmentebasado en un núcleo eléctricocon interconexiones eléctricassería más caro.

gestión de la longitud de onda.Las nuevas facilidades debendirigirse hacia los elementos dered y los gestores de elementospara mantener el control y parainterconectarse con las redesexistentes. Pocos operadorestienen experiencia para trabajarcon sistemas WDM, y menos conlos OXCs, y existen pocos están-dares que traten sobre comogestionar mejor un circuito delongitud de onda a través de lared. A corto plazo, los vendedo-res suministrarán sistemas pro-pietarios de gestión para resol-ver estos problemas. No obstan-te, deben alcanzarse acuerdosdentro de la industria sobre eltipo de información a monitori-zar, sobre la técnica a usar paracrear los canales ópticos de ser-vicios y sobre la forma en queestos canales son monitorizadosy controlados por los grandessistemas de gestión del opera-dor. Los nuevos actores de laindustria de las telecomunica-ciones deben ser capaces deimplementar estos servicios loantes posible al no estar grava-dos por los grandes sistemashistóricos de gestión.

Núcleo óptico o eléctrico

Hasta ahora, la construcción deuna estructura de conmutaciónóptica escalable ha sido difícildebido a la falta de bloques fun-cionales ópticos de conmuta-ción. Esta limitación ha tenidoun impacto directo en la posiblearquitectura del OXC, en eltamaño final y en los costes, y hallevado a algunos fabricantes deequipos a proponer un «interco-nector de capa óptica» basadoen una matriz eléctrica. Comoresultado, la mayoría de losinterconectores ópticos que se

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Figura 2 – Interconectores ópticos.(a) con núcleo eléctrico, (b) con núcleoóptico, y (c) totalmente óptico

optimiza para eficiencia d e ltransporte en volumen, lasredes de larga distancia conti-nuarán soportando cargas útilesde SONET/SDH durante variosaños más. Por ello, la transpa-rencia al protocolo no es un pro-blema inmediato en esta partede la red. Las velocidades de lacarga útil se limitarán a OC-48 ya OC-192 (con OC-768 a la vuel-ta de la esquina). En realidad, esimprobable que un operador delarga distancia que desea mane-jar sus longitudes de onda almáximo con la mayor velocidadbinaria posible, esté dispuesto aconsumir una longitud de ondapara un servicio que termina através de una red local utilizan-do sólo unos pocos Mbit/s.La transparencia de la velocidadbinaria sobre el conjunto develocidades soportadas mejora-ría mucho la flexibilidad de lared. El inconveniente de estapropuesta es que el vano sedebe diseñar para el caso peor(por ejemplo, la velocidad bina-ria más alta), haciendo subirpotencialmente el coste de lared. De esta forma la regenera-ción 3R, tanto para velocidad

única como múltiple, sigue sien-do una función clave de la redprincipal y el componente clavedel coste; este dominio crecerácon el aumento del número decanales y de la velocidad porcanal. Aunque se han obtenidoresultados prometedores en laregeneración óptica, la regene-ración optoelectrónica (O/E/O)sigue siendo la más eficiente yrentable de las instalacionesactuales.La transparencia total en estenivel de la red sería, sin duda a«prueba de futuro» de la infra-estructura frente a los incre-mentos de la velocidad binaria ya los nuevos tipos de tráfico, yreduciría el equipo en el trayec-to de la señal, dando lugar a unaimportante ventaja en el coste.No obstante, esta misma trans-parencia limita la escalabilidad(en términos de número decanales, velocidad binaria, etc.)o la extensión geográfica de lared. Estas limitaciones provie-nen de:

• La acumulación de problemasde transmisión, resultantes dela Dispersión Cromática (CD),la Dispersión en Modo Polari-zación (PMD), los Efectos NoLineales (NLE), la diafonía delcomponente, el ruido de ampli-f i c a d o r, la curvatura de ganan-cia, las Pérdidas Dependientesla Polarización (PDL), la faltade alineamiento de la longitudde onda y la falta de alinea-miento y la estrechez del filtro.

• La dificultad en la ingeniería dela red, que tendría que serdiseñada para el «caso peor».Además, la transparenciarequiere que toda la red sediseñe al mismo tiempo. Unavez diseñada, la red no sepuede extender más allá de loslímites previstos en el diseño.

Se ve la interconexión ópticacomo una alternativa atractiva (sino la única) para vencer estas li-mitaciones. No obstante, si la in-terconexión entre los circuitos in-tegrados de conmutación es ópti-ca, ¿no tendría sentido realizartambién ópticamente la funciónde conmutación, ahorrándose asílos interfaces ópticos/eléctricos/ópticos dentro de la estructura?Como consecuencia, se han pro-puesto interconectores con unverdadero centro de conmuta-ción óptico (Figuras 2b y 2c).

Aunque un interconector total-mente óptico podría ser unasolución atractiva (Figura 2c)

desde un punto de vista de costey transparencia, se espera queuna solución «opaca», basada enun núcleo óptico rodeado poruna función 3R (Reshape,Retime, Reamplify), como en laFigura 2b, sea el interconectoróptico elegido, como se explicaa continuación.

Opacidad o transparencia total

En nuestro modelo de red ópti-ca en el cual la red principal se


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DCS: Sistema de Interconector Digital. OTS: Sistema Óptico de Transmisión.OLA: Amplificador Óptico de Línea.

Figura 3 – Arquitectura de la oficina central óptica a corto plazo.

tizando el aseguramiento dela calidad de la señal de esta-blecimiento de comunicacio-nes entre los vendedores.

• Facilitan la adopción de nuevastecnologías en cuanto se en-cuentren disponibles.

Por consiguiente, a corto plazouna central de la capa fotónicaserá como la que se ve en laFigura 3.

Interconectores con un núcleoóptico

Hasta hoy se han definido trestipos generales de interconectoróptico (Figura 4) (RequisitosGenéricos de InterconectorÓptico de Telcordia, GR-3009-CORE):

• Interconector de Conmutaciónde Fibra (FXC);

• Interconector de Selección deLongitud de Onda (WSXC);

• Interconector de Intercambiode Longitud de Onda (WIXC).

Un interconector de conmuta-

ción de fibra (Figura 4a) con-muta todos los canales de longi-tud de onda desde una fibra deentrada a una fibra de salida, ac-tuando de hecho como un panelde conmutación de fibra auto-matizado. Los FXCs son menoscomplejos (y también se esperaque sean más baratos) que uninterconector de selección delongitud de onda o de intercam-bio de longitud de onda. En laspartes de la red en las que laprotección contra los cortes enla fibra es la principal preocupa-ción, los FXCs podrían ser unasolución viable. También po-drían hacer un mejor uso de lasactuales, y ya probadas, tecnolo-gías ópticas. Mientras que los

FXCs puedan suministrar lascapacidades simples de suminis-tro y restablecimiento, podríanno ofrecer la flexibilidad reque-rida para potenciar los nuevosservicios de generación de lon-gitud de onda de extremo aextremo.Un interconector de selección

de longitud de onda (Figura

4b) puede conmutar un subcon-junto de los canales de longitudde onda desde una fibra deentrada a una fibra de salida.Funcionalmente, no obstanterequieren demultiplexión (en elárea de la frecuencia) de unmúltiplex entrante de longitudde onda en sus longitudes deonda. Este tipo de interconectorofrece mucha más flexibilidadque un FXC, permitiendo elsuministro de servicios de longi-tud de onda, los cuales a su vezpueden soportar la distribuciónde vídeo, el aprendizaje a dis-tancia, o ser un host de otrosservicios. Un WSXC tambiénofrece mejor flexibilidad para elrestablecimiento de servicios;los canales de longitud de ondase pueden proteger individual-mente utilizando un esquema deprotección de mezcla, de anilloo híbrida.Un interconector de intercam-

bio de longitud de onda (Fi -gura 4c) es un WSXC con lafacilidad añadida de traducir ocambiar la frecuencia (o longi-tud de onda) del canal de unafrecuencia a otra. Esta facilidadreduce la probabilidad de queno sea capaz de encaminar unalongitud de onda desde unafibra de entrada a una fibra desalida a causa de la contenciónde la longitud de onda. El WIXCofrece mayor flexibilidad para elrestablecimiento y suministrode servicios. No obstante, cuan-do se compra un WIXC hay que

Para superar estas limitaciones,se espera que el despliegue deinterconectores con un núcleoóptico comience con interfacesO/E/O normalizados y abiertos.Estos tienen las siguientes ven-tajas:

• Facilitan el crecimiento de lacapa fotónica al prevenir losproblemas debidos a la acu-mulación y al suministrar tra-ducción de longitud de ondagratis.

• Potencian la introducción deenrutamiento/conmutaciónóptico en la capa fotónica conlos actuales sistemas WDM.

• Facilitan la localización de losfallos y la monitorización delrendimiento (como la monito-rización de la tasa de erroresbinarios; las medidas analógi-cas, como la Relación SeñalÓptica/Ruido (OSNR), soninsuficientes), simplificandode hecho la gestión de red.

• Permiten la interoperación en-tre vendedores, paliando lafalta de interfaces «transpa-rentes» normalizados y garan-

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F i g u ra 4 – Clases de interconector óptico(a) de conmutación de fibra, (b) conselección de longitud de onda (c) deintercambio de longitud de onda

de las longitudes de onda gestio-nadas ha dado lugar a algunasnuevas, y fascinantes, oportuni-dades para los operadores entodos los segmentos de la red,siempre que los fabricantes deequipo puedan entregar la tec-nología requerida. El objetivo esaprovecharse totalmente de laemergente capa fotónica parasuministrar servicios extremo-a-extremo basados en la longitudde onda de gran rentabilidad. Elinterconector óptico es una pie-dra angular de esta nueva capa.La red óptica no es un truco demarketing de los fabricantespara intentar vender más equi-pos. Es una solución real satisfa-cer las demandas de los futurosusuarios finales. No obstante,para alcanzar estos objetivos, losfabricantes tendrán que com-prometerse a hacer un ampliodesarrollo, e investigación, de latecnología, en especial en elcampo de los conmutadores

ópticos del espacio. Los opera-dores tendrán que adoptar nue-vos, y más flexibles, sistemas degestión para las tareas de opera-ción de la red y de facturacióndel servicio. Ambas tendrán queconverger en una nueva clase deestándares de interfaz de red.

leer la letra pequeña; no todoslos WIXCs son iguales. Depen-diendo de la tecnología usadapara implementar la función deconversión de la longitud deonda, es difícil a veces para uninterconector convertir un canalde un «color» determinado a esemismo «color». Recuerde quetambién se espera que un WISXmaneje canales en los cuales nohay que cambiar la longitud deonda, y así sería posible la «tra-ducción» a la misma longitud deonda.

Conclusiones

La planta de fibra, que previa-mente se planificó sin límites decapacidad, ha llegado a ser unvalioso activo. Ya que las redesestán cerca de la total utiliza-ción, el WDM ha surgido comouna solución viable para la cre-ciente congestión. La aparición


201

Philippe Perrier es directorde Optics Technology forOptical Wavelength Productsen la Transmission SystemsDivisión de Alcatel, Richard-son, EE.UU.

Scott Thompson es directorde línea de productos delCrossLight optical cross-con-nect en la Transmission Sys-tems Division de Alcatel enRichardson, EEUU.

colo de servicio extremo a extre-mo (Figura 1). Estas funcionesdependen de la madurez de lastecnologías disponibles, de laconformidad con las normas, dela combinación apropiada de losdiferentes protocolos de aplica-ciones, de la compatibilidad re-trospectiva con infraestructurasya desplegadas, y de la gestiónfácil de los servicios que la redtiene que proporcionar.En lo que concierne al operador,tal planteamiento debe ser capazde reaccionar a tiempo paracambiar formas de demanda deservicio y para proporcionar ser-

vicios extremo-a-extremo con elgrado de calidad requerido porlos servicios de clientes. La flexi-bilidad de la red de transporte,su apertura a los diferentes pro-tocolos y su capacidad para lle-varlos en la forma más conve-niente, serán los factores paraatraer el mercado hoy día alta-mente competitivo, en donde esdecisivo servir las necesidadesde los clientes en la forma másrápida y al mejor coste.Teniendo los instrumentos co-rrectos, reduciendo el capitalglobal y los costes de funciona-miento, mientras que al tiempo

SDH/SONET evolucionan hacia unap l a t a forma de servicios múltiples:nodos y puertas multiservicio

Una red de servicios múltiples permite a los operadores cubrir las necesidadescambiantes de los clientes, a través de la optimización de recursos, ladiferenciación de la calidad de servicio flexible y la ingeniería de tráfico.

Introducción

En el expansivo mundo denuevos servicios eficaces, he-

cho posible por la rápida evolu-ción en las tecnologías electróni-ca y óptica, se está poniendo bas-tante más complicado el realizaruna red eficaz a prueba de futuro.Varios planteamientos son posi-bles para satisfacer las esperadas,pero siempre cambiantes, deman-das de los usuarios. La estrategiamás conveniente para construirdicha red no siempre es evidente,y los planteamientos generalmen-te adoptados incluyen:

• Superposición: construir unared separada para cada aplica-ción del cliente: Protocolo In-ternet (IP), Modo de Transfe-rencia Asíncrono (ATM), etc.

• Migración: convergencia deservicios en una red de simpleaplicación, tal como Voz sobreProtocolo Internet (VoIP).

• Integración de las funcionesespecíficas de servicio en loselementos de red.

Sin embargo, el objetivo comúnen los diferentes planteamientoses concentrarse en qué funcio-nes de red son necesarias, sin te-ner en cuenta el requerido proto-

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D. Marazza H. Kleine-Altekamp

MS-SP : Sección Múltiple-Protección de Sección NOC: Centro de Operación de Red4FMS-SPRING : 4 Fiber Multiplex Section Shared Protected Ring

Figura 1 – Soluciones reales extremo-a-extremo para necesidades de usuarios.

miento IP y las posibilidades deconmutación ATM, evitando lasobrecarga de la red y reducien-do el costo de la introducción denuevos servicios de datos.Los operadores se enfrentan nor-malmente con un enorme au-mento del tráfico de datos en susredes, y al mismo tiempo con unadiversificación de los servicioscomo Redes Privadas Virtuales(VPN), acceso rápido a Internety líneas alquiladas ATM (Figura

3). En consecuencia, necesitanredes de transporte rentables,que sean eficientes para la tele-fonía presente y para el tráficopor líneas alquiladas, ya bastanteflexible para servir el incrementode la demanda de los tráficosATM e IP. Como resultado de suamplio despliegue, normaliza-ción y gestión avanzada y meca-nismos de protección, SDH esuna tecnología de una capa parallevar IP y ATM, especialmenteen áreas metropolitanas.La capacidad para acceder, pre-parar y encauzar celdas y paque-tes junto con Múltiplexación porDivisión de Tiempo (TDM) y cir-cuitos de longitud de onda signi-fica que todos los tipos de servi-cios pueden ser soportados ren-tablemente, proporcionando unsistema que pueda dirigir la tran-sición de los servicios que hoydía generan ingresos a los servi-cios del mañana.La arquitectura modular Opti-nexTM (Figura 4) está basada enlas tecnologías de capa óptica deMúltiplexación por División de

se optimiza la utilización de losrecursos desplegados por elcliente en las aplicaciones IP yATM, el operador será capaz deconseguir una posición óptimaen este mercado tan agresivo.La respuesta de Alcatel para lasnecesidades de los operadoresde red que desean triunfar en es-te mercado es el conjunto deproductos OptinexTM.

OPTINEXTM, familia y conceptos

Los Nodos de Servicio MúltipleO p t i n e xT M (OMSN) y las Puertasde Servicio Múltiple OptinexT M

(OMSG), que se representan enla Figura 2, están diseñados parallevar a cabo unas robustas y ren-tables plataformas de telecomu-nicación de servicio múltiple parasoportar servicios de banda an-cha y banda estrecha en redes detelecomunicación metropolita-nas, nacionales e internacionales.Igual que presenta un equipo deJerarquía Digital Síncrona (SDH)de alta calidad compacto y demagníficas características, Opti-n e xT M ofrece la plataforma deservicio múltiple, a través delmódulo conectado IP/SDH/ATM(ISA), integrando el encauza-

Figura 2 – Nodos y puertas de servicio múltiple Optinex.

CBR : Velocidad Constante de bits. UBR : Velocidad no especificada de bits.SBR : Velocidad Mantenida de bits.

Figura 3 – Conjunto de servicios Optinex.

cios especiales punto a punto, degrandes anchos de banda e inter-faces transparentes (por ejemplo,Fiber Channel, Escon and Ficonpara bases de datos remotas).La familia OMSN incluye puertosSDH de orden alto y bajo y de Je-rarquía Digital Plesiócrona (PDH),y funciones de matrices de Conte-nedor Virtual (VC) de orden altoy bajo (con capacidad de interco-nexión), entradas/salidas para ca-nales ópticos, y routers IP y fun-ciones de conmutación AT M .La familia OMSG aumenta estasposibilidades incorporando unafunción de matriz de canal ópticoy DWDM; estos productos pue-den utilizarse en puertas metro-politanas ópticas y en aplicacio-nes de núcleo.La integración de los productosestá planificada en tal forma que

Longitud de Onda Densa(DWDM), SDH/SONET, ATM eIP combinadas de forma que sedisminuya el coste total de la redpropia. El concepto OptinexT M

proporciona una plataforma deservicio múltiple para numerosasaplicaciones basadas en una va-riedad de bloques funcionales,los cuales pueden ser combina-dos para satisfacer las necesida-des reales de los operadores.El conjunto de productos incluyeplataformas de transmisión deservicio múltiple para áreas me-tropolitanas y regionales basadasen la evolución tecnológica deSDH a un transporte mayor de«datos conscientes», y la intro-ducción de DWDM en el núcleo.El WDM está también empezandoa penetrar en áreas metropolita-nas en donde se requieren servi-

ETH : Ethernet IPoA : IP sobre ATM POS : Paquete sobre SDH

Figura 4 – Arquitectura modular de OMSN/OMSG.

la OMSN podría ser utilizada co-mo bloques de «entrada/salidade la comunicación» para laOMSG en una configuración deelemento simple (Alcatel 1660SM para Alcatel 1641 SC, y Alca-tel 1670 SM para Alcatel 1664SX).

Por qué es importante elservicio múltiple

Normalmente, muchos operado-res proporcionan conmutaciónATM o interconexión de routersIP mediante contenedores vir-tuales PDH y SDH a través de lared fundamental SDH. El equipoSDH de Alcatel ofrece todos losinterfaces normalizados necesa-rios para conexión de conmuta-dores/routers tales como VC4-

perdiciada y menos tráfico renta-ble conmutado/encauzado. Conobjeto de optimizar la utilizaciónde los recursos de red disponi-bles, las celdas ATM y paquetesIP pueden ser preparadas en elnodo SDH de borde (Figura 5).Las matrices de tráfico de datos

difieren de acuerdo con la aplica-ción. Sin embargo, la conexiónde los nodos de acceso vía circui-tos SDH (VC-nc) a la puerta dedatos de la central podría condu-cir a derivaciones ineficaces deltráfico de la propia matriz y de laapropiada granularidad de los

64C para conectar a los gigarou-ters del mañana.Sin embargo, la historia no acabacon los tipos de interfaz. Las lí-neas simplemente alquiladas (oVCs) a través de la red de trans-misión pueden conducir a unagran cantidad de capacidad des-

Figura 5 – Consolidación del tráfico OMSN/OMSG y planteamiento del circuito SDH.

SOHO : Oficina Pequeña/Oficina Doméstica.

Figura 6 – Red Metropolitana para conjuntos ADSL.

de tráfico local a través de lapuerta de datos, y por ello redu-cir significativamente la duracióny tratamiento de la carga.Una aplicación de este conceptose muestra en la Figura 6, lacual muestra una red metropoli-tana típica para el conjunto deservicios de Línea Digital Asimé-trica de Abonado (ADSL) y líne-as alquiladas ATM. En este pro-cedimiento, el tráfico ATM es re-cogido a través de Multiplexoresde Acceso de Líneas Digitales deAbonado (DSLAM), los cualesactúan como concentradores detráfico ADSL en domicilios y pe-queñas oficinas de usuariosADSL y también directamente,mediante líneas de fibra STM-1SDH, de empresas. Dos plantea-mientos diferentes se conside-ran entonces para transportarlos caudales de tráfico ATM delos usuarios a los Puntos de Pre-sencia (POP) de la ciudad dondese terminan las sesiones Proto-colo Punto a Punto (PPP) y el

tráfico IP es expedido al destinoc o r r e c t o .El primer planteamiento se basaen trayectos VC-4 SDH entre ca-da nodo de acceso y el POP; losnodos de acceso de las interfacesSTM-1 se llevan a cabo en circui-tos VC-4 separados a las interfa-ces respectivas en el POP de laciudad. El segundo planteamien-to utiliza módulos conectadosISA para consolidar el tráficoATM en los nodos límites deOMSN/G.La Figura 7 muestra la demandade ancho de banda en términosde SDH VC-4s necesaria en losdos casos. La reserva de distintoSDH VC-4s para cada acceso decaudal ATM conduce a una grancantidad de anchura de bandasin utilizar en el anillo y puede li-mitar la posterior evolución de lared (ver en la figura las diferen-tes fases). La granularidad pro-pia de los contenedores de trans-porte SDH se vuelve un factor delimitación cuando no hay una

contenedores SDH. En tales ca-sos, tanto el tráfico local (porejemplo, IP-VPN) como el tráficode larga distancia, son enviados,mediante enlaces SDH VC, por lapuerta de datos que tiene la ru-ta/conmutador, todo el tráfico dedatos recogido de los nodos deacceso.El planteamiento OMSN/G, quepuede distribuir funciones de en-cauzamiento y conmutación a loselementos de red, puede reducirsignificativamente la anchura debanda SDH demandada en la red.Los paquetes IP y celdas ATMque son transportados en la par-te alta de la aplicación SDH, pue-den ser encauzados y conmuta-dos en cada nodo donde hay unmódulo ISA y preparados juntosen menos enlaces SDH VC-nc.En consecuencia, son mejor utili-zados los recursos de red dedica-dos al caudal de datos. Además,la distribución de las posibilida-des de encauzamiento y distribu-ción hacen posible evitar el bucle

Figura 7 – Comparación entre OMSN/G e ISA, y soluciones competitivas.

buena equiparación entre la de-manda de datos y la carga detransporte disponible (150Mbit/s para un VC-4). Este obs-táculo es eliminado completa-mente por la tarjeta ISA, la cualcircula en la granularidad ATM ypuede, por otra parte, llenar efi-cazmente la carga SDH con tráfi-co consolidado ATM. Tal resulta-do también podría ser obtenidoconectando dispositivos conmu-tadores/routers externos a losMultiplexores de Inserción/Ex-tracción (ADM). El coste de lascajas más los interfaces necesa-rios tanto en el ADM como en elconmutador/router aumenta elcoste conjunto, como también semuestra en la figura. El plantea-miento de conmutación/encau-zamiento distribuido basado enla utilización de módulosOMSN/G e ISA conectados mejo-ra la utilización de la infraestruc-tura de la red desplegada. Al mis-mo tiempo garantiza las mayoresdisponibilidades de servicio pro-cedentes de los mecanismos deprotección normalizados Protec-ción de la Conexión de la SubredSDH (SNCP) y Anillo de Protec-

Figura 8 – Arquitectura conectada en Optinex flexible.

ción de la Sección del Multiple-xor (MSPRING).

Reducir capital y costes deoperación

Utilizando los bloques funciona-les normales de la familia Opti-nexTM, así como combinando laconmutación ATM, el encauza-miento IP y el reagrupamientoSDH en un equipo simple, se rea-lizan grandes economías en eldesembolso de capital en la red yen los costes de operación comoresultado de simplificar las ope-raciones y mantenimiento.

• Diferentes miembros de la fa-milia OptinexTM tienen el mis-mo «aspecto y disposición»para las mismas funciones.

• El número de elementos de re-serva es reducido: las placaspueden ser utilizadas tanto enconfiguraciones metropolita-nas como en configuracionesde núcleo; los mismos módu-los de tráfico son utilizados pa-ra nodos CPE a 10 Gbit/s com-pactos y grandes puertas.

• Se requiere menos formacióndel personal de operación yservicio.

• Gran reducción de los recorri-dos.

• Aumento de la capacidad y fle-xibilidad.

La funcionalidad de IP y ATM esintroducida en la red solamentecuando y donde es necesario (F i -gura 8). Para aplicaciones me-tropolitanas, las funcionalidadesde IP y ATM son ejecutadas cadauna en una simple placa, las cua-les pueden ser opcionalmenteañadidas en el OMSN solamenteen sitios donde esta funcionali-dad se requiera. Integrando di-rectamente los conmutadoresATM o los routers IP en los ele-mentos de la red de transporteno solamente se reduce el costedel equipo, sino también se elimi-na el coste adicional de la provi-sión de interfaces entre los equi-pos de datos y de transporte (F i -gura 5) tanto como el POP de laciudad se ve afectado.La gama completa de aplicacio-nes de cliente pueda ser servidapor el OMSN/G con ISA y su posi-ción en la oferta de Alcatel paraaplicaciones en el borde semuestra en la Figura 9.

Ingeniería de tráfico, MPLS ycalidad de servicio

Las poderosas facilidades deOMSN y OMSG son armonizadaspor una aplicación de gestión co-mún que da al operador las he-rramientas que son necesariaspara controlar la red de serviciomúltiple. Los elementos de redOptinexTM proporcionan facilida-des al estado del arte como laConmutación y Calificación deProtocolo Múltiple (MPLS) y losservicios diferenciales IP. Así, no

orientación del tráfico como laorientación de recursos.Los objetivos de las prestacionesorientadas al tráfico incluyen as-

pectos que aumentan la Calidadde Servicio (QoS) del caudal detráfico. En un modelo de servicioInternet de clase simple, del me-

solo optimizan la red conjunta,sino que también organizan eltráfico de la mejor forma pararesponder a la congestión y cam-bios en el modelo de tráfico. Laoptimización de la utilización delos recursos de red y desempeñodel tráfico se realiza utilizandoingeniería de tráfico, como semuestra en la Figura 10.La ingeniería de tráfico ha llega-do a ser una función indispensa-ble en varios grandes sistemas IPautónomos (campos de encauza-miento IP) a causa del alto costede los activos de la red y de la na-turaleza comercial y competitivade Internet. Estos factores po-nen de relieve la necesidad de lamáxima eficacia operacional. Lasclaves de los objetivos de lasprestaciones asociadas a la inge-niería de tráfico son tanto la Figura 10 – Ingeniería de tráfico utilizando MPLS.

ANT : Terminación de Red ADSL FOX : Extensión de Fibra Óptica OLT : Terminación de Línea ÓpticaASAM : Multiplexor de Acceso de Abonado ATM HDSL : Línea Digital de Alta Velocidad de Abonado RNC : Controlador de Red de RadioAT M F: Us ua r io de ATM cone c t a do por Fibra Óptic a L M D S: S e r v ic ios de Distribución Mu l t i p u nto Local U M T S: S i s t e ma Universal de Te l e c o mu n ic a c io nes MóvilesFDDI : Interfaz de Datos de Distribución de Fibra NT: Terminación de Red

Figura 9 – Aplicaciones en el borde para Alcatel OMSN/G con ISA.

El MPLS es significativo estraté-gicamente para la ingeniería detráfico porque puede potencial-mente proporcionar la mayoríade las funciones ofrecidas por elmodelo superpuesto, pero a uncoste más bajo. Igualmente im-portante, el MPLS ofrece la posi-bilidad de automatizar varios as-pectos de la función de ingenie-ría de tráfico controlando laasignación de calificación y re-serva de ancho de banda paracambios y trayectorias a favor dela gestión de alto nivel.

Conclusiones

La familia de servicio múltipleOptinexTM está dedicada a pro-porcionar soluciones de trans-porte rentables para todas lasaplicaciones de redes desde losaccesos a la parte central y des-de los datos al SDH. Puesto queel SDH y las tecnologías de lasaplicaciones ópticas están siendocada vez más solicitadas hastalas instalaciones de los clientes,también se facilita el acceso alusuario final por SDH. El ATMavanzado y la funcionalidad IPhan sido cuidadosamente selec-cionados para alcanzar la plenautilización de la infraestructuradesplegada, y por ello se rebajan

los costes totales de red, facili-tando una fácil migración paso apaso al futuro entorno de bandaancha e IP. ■

Bibliografía

1. M. Huterer, J. Minnis, P. O’-Connel, E. Traupman: «NextGeneration Networks»: ACost effective Combination ofTransport and Switching La-yers», Revista de Telecomu -nicaciones de Alcatel, 2º. tri-mestre de 1999, págs. 109-117.

jor esfuerzo, los objetivos clavede las prestaciones orientadas altráfico incluyen: disminución delas pérdidas de paquetes, dismi-nución de demoras, máximo delcaudal, y reforzamiento de losconvenios de nivel de servicio.Minimizar la congestión es unobjetivo de las prestacionesorientadas a los recursos y al trá-fico primario. En este caso, la im-portancia está en los problemasde congestión prolongados másbien que en la congestión detránsito resultante de ráfagas detráfico instantáneas.Las posibilidades de controlofrecidas por los existentes Pro-tocolos de Puerta Interior (IGP)no son adecuadas para la inge-niería de tráfico porque talesprotocolos están basados en al-goritmos de trayectorias máscortas (trayectoria con el costemás bajo de encauzamiento).Esto hace difícil realizar una vi-gilancia eficaz para dirigir la ac-tuación de la red puesto que to-do el tráfico ha seguido la rutaIGP «optima» a través de la red.Por otra parte, un modelo com-pletamente superpuesto que seapoya en el ATM como aplica-ción de transporte y control, noes eficaz en la red de larga dis-tancia a causa de su propia tara(o carga de celda).

Davide Marazza es directorde producto para los Nodos deServicio Múltiple Optinex conresponsabilidad para aplica-ciones IP y ATM en la divisiónde Red Terrestre del Grupo deÓptica de Alcatel en Vimerca-te, Italia.

Harry Kleine-Altekamp t r a-baja en la estrategia de pro-ducto con responsabilidad enla definición de los equipos detransmisión en la división deRed Terrestre del Grupo deÓptica de Alcatel en Stuttgart,A l e m a n i a .

plia experiencia como proveedorde redes de telecomunicación.La línea de productos 1300 delGrupo Optics, que cumple contodos los requerimientos de ges-tión de las redes de telecomuni-cación más complejas, permite alos operadores reducir el «timeto market» de los nuevos servi-cios, pudiendo, de este modo,responder rápidamente a las ne-cesidades de cambio de susclientes.La necesidad de ancho de bandaes mayor que nunca, tanto en lospaíses industrializados, como enlos que se encuentran en procesode desarrollo. Esto afecta a losoperadores tradicionales y a losnuevos. Para manejar este enor-me crecimiento del ancho de ban-da, la infraestructura de red debemigrar desde la situación de unconjunto de enlaces físicos confi-gurados manualmente con muypoca monitorización de rendi-miento extremo-a-extremo, haciauna infraestructura de red flexi-ble, gestionada centralmente ycon las funciones de Operación,Administración, Mantenimientoy Provisión (OAM&P) totalmen-te automatizadas. Escalabilidadextremo-a-extremo, flexibilidad,p e rvivencia y gestión son las pie-dras angulares del catálogo de re-des ópticas de Optics. Además, el

énfasis empieza a apuntar a laprovisión de servicios en lugar dea la provisión de facilidades, co-mo ocurría hasta hace poco. Inde-pendientemente de sí los ingre-sos provienen de la voz o los da-tos, ambos son consideradoscomo servicios de valor añadido yno como un mero transporte debits. Por esta razón, además de lacapacidad de control administra-tivo y seguimiento de las redesópticas para soportar la gestiónamplia de un servicio de longitudde onda, del balanceo de la carga,de la ingeniería de red y de la fia-bilidad de redes de alto tráfico,todo este ancho de banda podríaser mejor utilizado por los usua-rios si ellos fueran capaces decontrolar la provisión de longitu-des de onda de su Red PrivadaVirtual (VPN). La provisión diná-mica de longitudes de onda segúnlos patrones de cambio de tráficodel usuario y la monitorización delos Acuerdos de Nivel de Servicio(SLA) son funcionalidades cru-ciales de una red completamenteóptica capaz de perdurar. Esteconcepto está materializado conla implementacion de VPNs delongitud de onda, de la mismaforma que fue implementado an-teriormente para la provisión deservicios de baja velocidad enSDH/SONET y redes ATM e IP.

Gestión de red para redes detransmisión multi-tecnología

Los operadores de red están demandando redes multi-tecnología capaces deresponder rápidamente a las necesidades cambiantes de sus clientes yrespaldadas por una potente gestión de red.

Introducción

Los operadores de red se en-frentan hoy con la tarea, ca-

da vez más compleja, de gestio-nar sus redes de transmisión.Deben operar y mantener mu-chos equipos diferentes para ga-rantizar un alto grado de servicioen una extensa variedad de re-des. Al mismo tiempo, hay unanecesidad creciente de mejorade facilidades para la gestión deun gran número de serviciosavanzados, que los usuarios yproveedores de servicios deman-dan en la actualidad. Con la in-troducción de la siguiente gene-ración de los sistemas de Jerar-quía Digital Síncrona/RedesÓpticas Síncronas (SDH/SO-NET) de banda ancha y los ele-mentos ópticos en la red detransporte, incluyendo conmuta-dores en Modo de TransferenciaAsíncrono (ATM) y tecnologíasde enrutamiento de ProtocoloInternet (IP), resulta esencialuna gestión de red centralizada eintegrada para que los operado-res de red alcancen el ahorro decoste potencial y la Calidad deServicio (QoS) requerida.El Grupo Optics ofrece una ex-

tensa gama de aplicaciones degestión de red, basada en su am-

Revista de Te l e c o mu n ic c io nes de Alcatel - 3e r t r i m e s t re de 2000

211

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P. Fogliata Y. Gautier E. Malpezzi C. Spinelli M. Vandereviere

redes ópticas han sido la crea-ción de una plataforma de ges-tión a nivel óptico y su perfectaintegración con los sistemasexistentes de gestión de redesS D H .

Las aplicaciones de gestión deredes ópticas se han separado,de manera lógica, de acuerdo

con sus tareas en la red de trans-misión. Además de la clara dis-tinción lógica, este planteamien-to proporciona escalabilidad alos sistemas de gestión de red deacuerdo con el tamaño de la redgestionada, la funcionalidad re-querida, la organización delcliente y los imperativos debidosa entornos multi-fabricante.La Figura 2 muestra los produc-tos de gestión de red de AlcatelOptics y como encajan en los di-ferentes niveles de red:

• Aplicaciones de Nivel de Gestiónde Elementos:- A l c a t e l 1353 SH/GEM: G e s t o r

de Elementos para ADMs,DXCs, WDM, IP/ATM, ele-mentos de redes de microon-das y submarinas. El Alcatel1353SH gestiona todos los ele-mentos de red de AlcatelOptics en entornos multi-tec-nológicos (radio PDH/SDH;fibra SDH, SONET, WDM,equipamiento submarino,ATM, IP).El Alcatel 1353 GEM ges-tiona todo el equipamientoSONET de Alcatel Optics ypuede integrarse comple-

Desde un principio, Optics iden-tificó la importancia estratégicade soluciones óptimas de gestiónde red y desarrolló una gamacompleta de elementos de red.Durante la fase de diseño delportafolio de productos de ges-tión de red, se tomo la decisiónestratégica de gestionar todoslos elementos de red del GrupoOptics utilizando la misma fami-lia de productos. Empezandocon SDH y la Jerarquía DigitalPlesiócrona (PDH), elementosde redes de microondas y sub-marinas, la gama completa deSDH/SONET de Alcatel, multi-plexores de inserción/extracción(ADM), transconectores (DXC),multiplexores de división de lon-gitud de onda (WDM), multiple-xores digitales de longitud deonda de alta densidad (DWDM)y productos de redes ópticas(ON) se gestionan con la mismagama de aplicaciones de gestiónde red.La Figura 1 muestra la soluciónde gestión de red integrada deAlcatel, conocida como «Sistemade Gestión Global».Dos de los mayores retos de Al-catel en la implementación de

212

Gestión de red para redes de transmisión multi-tecnología

EML: Nivel de Gestión de Elementos PRC: Reloj de Referencia PrimarioINM: Gestión de Red Integrada SML: Nivel de Gestión de ServicioNEL: Nivel de Elementos de Red SSU: Unidad de Suministro de Sincronización

Figura 2 – Catálogo Alcatel Optics de productos de gestión de red.

DCN: Red de Comunicación de Datos NMS: Sistema Gestión de RedNML: Capa Gestión de Red

Figura 1 – Sistema de gestión global Alcatel.

Catálogo de gestión de red deAlcatel Optics

torización de potencia delcable submarino y monitorizael rendimiento del canal ópticoextremo-a-extremo.

- A l c a t e l 1354 NN Gestor deRedes Multi-fabricante: Es elintegrador de subredes deAlcatel Optics, además de serel producto de gestión deredes multi-fabricante. Ofrecefunciones similares a las delAlcatel 1354RM a nivelnacional o global cuando ges-tiona servicios extremo-a-extremo que cruzan subredessuministradas por diferentesfabricantes.

• Aplicaciones de Nivel de Gestiónde Servicios:- A l c a t e l 1 3 5 5 V P N Gestor de

Redes Privadas Virtuales: Unaaplicación que permite al clientegestionar los servicios de trans-misión proporcionados por r e-des SDH/SONET/WDM/AT M / I P.Más adelante se proporcionauna descripción más detallada.

- A l c a t e l 1 3 5 N A 5 A n a l i z a d o rde red: Extrae de los sistemas

de operación de la gestión dered la información requeridapara evaluar el uso de anchode banda de los caminos detransmisión; implementa análi-sis de tendencias y previenelos cuellos de botella de losrecursos.

• Mantenimiento CentralizadoIntegrado:- A l c a t e l 1 3 5 4 S Y Gestor de Sin-

cronización: Usado para con-struir y monitorizar la red desincronización de relojes. Ponede manifiesto el aislamiento enla sincronización de un ele-mento de red, bucles de sin-cronización y los casos en losque hay demasiados saltos enla distribución de los relojes desincronización

- A l c a t e l 1354DCN Gestor deredes de Comunicación deDatos: Permite al operadorcontrolar y monitorizar el com-portamiento de las DCN, pro-porcionando información dereconocimiento, estado yrendimiento.

tamente con el Alcatel1353SH, cuando se requiera.La integración se lleva a cabocon la implementación deambas versiones de laPlataforma Común de Ges-tión de Alcatel (ALMAP) ycompartiendo los compo-nentes genéricos de soft-w a r e .

• Aplicaciones de Nivel de Gestiónde Red:- A l c a t e l 1 3 5 4 R M Gestor de

Red: Cubre todas las tareas degestión de tráfico, desde laprovisión del camino hasta lasmedidas de QoS. Está dis-eñado para soportar redesSDH, SONET y WDM, propor-cionando un único entornopara el establecimiento y mon-itorización del tráfico.

- Alcatel 1354 NP Gestor deRestablecimiento: Proporcionaal operador de red una gamacompleta de facilidades para lagestión de los núcleos de redesPDH y SDH y las redes basadasen DXC en malla. Incluye unrestablecimiento del caminorápido y completamente auto-mático, que aumenta la dispo-nibilidad general de la red conun número limitado de recur-sos compartidos.

- A l c a t e l 1 3 5 4 B M Gestor deServicios de Banda Ancha:Proporciona una amplia gamade funcionalidades para des-cubrir y configurar los nodosmulti-servicio incluyendo con-mutadores ATM y funciones deenrutamiento IP. Más adelantese proporciona una descrip-ción detallada.

- A l c a t e l 1 3 5 4 S N Gestor deRedes Submarinas: Respons-able de la configuración y mon-itorización extremo-a-extremode los caminos ópticos sub-marinos WDM. Lleva a cabo lalocalización de fallos y moni-


213

Figura 3 – Arquitectura básica de las aplicaciones de gestión de red.

capaz de albergar fácilmentenuevas aplicaciones.Los principios de la arquitecturadel software de gestión de red deAlcatel Optics se ilustran median-te un ejemplo del proceso de di-seño, comenzando con el elemen-to gestor Alcatel 1353SH/GEM.Para facilitar la gestión de un ti-po específico de equipo, unaaplicación consiste en dos par-tes: un back-end (Gestor de In-formación; IM) y un interfaz deoperador (Gestor de Servicio deUsuario; USM), como se muestraen la Figura 3. Este plantea-miento está de acuerdo con la ar-quitectura ALMAP. Cuando senecesita gestionar un nuevo tipode equipo sólo hay que añadir laspartes de la aplicación USM e IMcorrespondientes.El «bus común» juega un papelclave, que es el de interfaz inter-no de software compartido portodas las aplicaciones. En estebus lógico, funciones relevantespueden ponerse en comunica-ción de una manera estándar con

aplicaciones comunes, indepen-dientes de los equipos, que de-sempeñan importantes tareas degestión. Los IMs, que gestionandiferentes tipos de equipos, tra-ducen las alarmas entrantes alformato del bus común. Las alar-mas son entonces enviadas a (yson manejadas por) la aplicaciónde supervisión de alarmas.La aplicación de supervisión dealarmas esta diseñada con suspropios IM y USM (Figura 4) ,de acuerdo con el mismo criteriode la arquitectura ALMAP. Comoeste módulo es común a todo elsistema, los informes de controlde alarmas de los operadores, elreconocimiento, el archivo histó-rico, utilizan el mismo métodopara todos los tipos de equipogestionados (más de cien en laversión actual de Alcatel1 3 5 3 S H ) .El mismo método se aplica tam-bién a un amplio conjunto defunciones comunes:

• Supervisión de alarmas;• Gestión del mapa de la red• Seguridad de acceso al sistema

y función de gestión de red per-filadas de acuerdo con los priv-ilegios de operador.

• Control de acceso a dominio dered

• Backup/restauración de losdatos de operación del sistema;

• Sistema de control de procesosde aplicaciones;

• Gestión del software de losequipos de red

Tecnología de las

aplicaciones

También se utiliza el bus comúnpara la comunicación entre apli-caciones que implementan lafuncionalidad de productos per-tenecientes a diferentes nivelesde gestión de red. La Figura 5muestra la arquitectura para la

Cada producto utilizado en lossistemas de gestión de red (porejemplo. Alcatel 1353SH, Alcatel1354RM) agrupa varios conjun-tos de aplicaciones, de los cualesalgunos son comunes a todo elportafolio de productos, mientrasque otros son específicos de undeterminado nivel funcional.Además, aunque cada productopuede funcionar independiente-mente, debe ser posible que elmismo procesador físico alberguediferentes productos o bien, quesus interfaces de usuario esténdisponibles en un único terminalde operadorEstas necesidades requieren uncuidado especial en el diseño dela arquitectura software, que de-be compartirse tanto como seaposible por todas las aplicacio-nes. Todas las piezas deben po-der funcionar en un entorno co-mún de proceso, que debe ser

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Figura 4 – Arquitectura que comprende las aplicaciones comunes de gestión de red.

Arquitectura de las aplicacionesde gestión de red

Protocol/Internet Protocol) yCORBA (Common Object Re-quest Broker Architecture). Laarquitectura facilita la coopera-ción entre las aplicaciones, queestán implementadas con dife-rentes tecnologías de programa-ción: C y C++ para las aplicacio-nes back-end; C++/Motif y Javapara los servicios de usuario.Los módulos de aplicaciones co-munes tienen la capacidad de co-municarse con los gestores de in-formación utilizando CMISE yCORBA, permitiendo al mismotiempo compatibilidad «haciaatrás» con las aplicaciones exis-tentes y evolución tecnológicapara las más recientes.Gracias al planteamiento consis-tente de diseño, utilizado por to-das las aplicaciones para la comu-nicación a través del bus comúnde software, se han cubierto lossiguientes importantes aspectos:

• E s c a l a b i l i d a d : A p l i c a c i o n e spertenecientes a diferentes pro-

ductos pueden albergarse enuna única estación de trabajo obien, estar distribuidas en undeterminado número de servi-dores. La misma solución lógicase aplica a plataformas de pro-ceso de distintos tamaños,dependiendo del tamaño de lared gestionada, que puede estarcompuesta por un número deelementos en un rango de dece-nas a miles de unidades.

• Ahorro de inversiones: L a saplicaciones ya existentespueden estar instaladas en elmismo entorno que las nuevas.Se aplica un control estricto dela compatibilidad «hacia atrás»en la evolución del bus común ylos mecanismos de navegaciónentre aplicaciones.

Arquitectura de gestión de

redes multi-tecnología

La arquitectura (ver Figura 6)proporciona extensiones de dise-ño hacia aplicaciones más rela-cionadas con la gestión de servi-cios. Como se describe en otraparte de este artículo, los con-juntos de funciones proporciona-dos por los gestores de informa-ción se exportan para ser utiliza-dos por diferentes aplicacionesque operan la gestión de servi-cios o implementan funciones degestión multi-tecnología, en dife-rentes dominios.Es importante resaltar que losdatos se exportan frecuentemen-te de acuerdo con los requeri-mientos de aplicaciones específi-cas de usuario, que son diferen-tes para cada conjunto deservicios, ya que son gestionadaspor diferentes clientes. Sin em-bargo, aunque cambien los me-canismos/protocolos, la funcio-nalidad es bastante uniforme.Los protocolos típicos son CMI-SE (por ejemplo, Qnn), ASCIIsobre socket TCP/IP (por ejem-

gestión de dos aplicaciones dediferente nivel de red, específi-cas de topologías SDH y redesATM. En este caso, el equipogestionado pertenece a la familiade Nodo Optinex Multiservicio(OMSN).Solamente se muestra en la Fi -gura 5 una gama limitada deaplicaciones, pero todas las apli-caciones comunes están inclui-das en los productos que se en-tregan. Como se muestra en lasfiguras, los USMs están instala-dos en la misma estación de tra-bajo de operador, usando un esti-lo común de navegación de unavista a la siguiente, incluso cuan-do pertenecen a diferentes pro-cesos de aplicación.Tanto el bus común como los es-tilos de comunicación de navega-ción utilizan mecanismos queson estándares de la industria in-cluyendo protocolos CMISE(Common Management Informa-tion Services Element) sobreTCP/IP (Transmission Control


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BM: Gestor de Banda Ancha RM: Gestor Regional

Figura 5 – Arquitectura que alberga diferentes niveles de aplicaciones de gestión de red.

La serie Alcatel 1353/54NM,am-pliamente desplegada, ha sidoampliada con el Alcatel 1354BMpara proporcionar a los operado-res de telecomunicación y a losproveedores una solución cen-trada en red que recorta los gas-tos de operación, ahorrando almismo tiempo una gran cantidadde tiempo en el proceso de provi-sión/gestión de enrutamiento IPy/o servicios de conmutaciónATM sobre redes WDM/SDH/SO-NET.

Construcción e ingeniería de

redes multi-servicio

Un operador de red implementauna determinada topología parasatisfacer las necesidades de una

amplia variedad de usuarios ytiene que «hacer corresponder»los flujos de usuario en dicha to-pología física. Estas actividadesde ingeniería (por ejemplo, co-rrespondencia de flujos de tráfi-co en la topología SDH) se haconvertido en un tema funda-mental debido al crecimiento im-predecible de la demanda de re-cursos de red por parte del usua-rio, la naturaleza fundamental delos nuevos servicios que ofreceny la competitividad creciente delmercado de telecomunicaciones.Por este motivo, cuando es nece-sario, Alcatel 1354BM trabajaconjuntamente (como cliente)con las aplicaciones de gestiónde red SDH/WDM para ofrecerflujo mediante provisión y fun-ciones de supervisión, a travésde los diferentes niveles de ges-tión de red.El creador de la red puede preci-sar una ampliación o reordena-ción de la infraestructura baseSDH (por ejemplo, provisión decaminos SDH con modos de pro-tección en línea con la QoS re-querida) y errores aislados y co-rrelativos a través de los diferen-tes niveles (desde SDH a ATMy/o IP). Esta relación de inter-funcionamiento entre nivelespermite un control preciso sobrela situación de los flujos de tráfi-co en los dominios de enruta-miento.

Funciones de grado de

operador y centrales de red

El Alcatel 1354BM ofrece todaslas funciones de clase de opera-dor requeridas para construir,configurar y monitorizar líneasalquiladas IP y/o ATM o serviciosVPN. El operador de red puedeproporcionar servicios de unidi-fusión y multidifusión IP/ATM,que serán enrutados por el cami-no óptimo con diferenciación

plo, Isn) y, de interés creciente,CORBA, como por ejemplo, elTeleManagement Forum SO-NET/SDH Information Model(TMF SSIM).

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Figura 6 – Arquitectura de aplicaciones para gestión de redes multi-tecnológicas.

IDL: Lenguaje de Descripción de InterfazSNMP: Protocolo Simple de Gestión deRed

Figura 7 – Colaboración entre Alcatel1354 BM y los gestores SDH.

Ejemplo 1: Gestión de red debanda ancha Alcatel 1354BM

con los procedimientos de enru-tamiento de red. Descubre y ras-trea los servicios ya proporciona-dos y permite al operador inicia-l i z a r, monitorizar y liberarnuevas conexiones para las dife-rentes clases de servicio y carac-terísticas de tráfico. A fin de pro-veer «servicios soft», las aplica-ciones Alcatel 1354BM han sidoampliadas para descubrir y confi-gurar los complejos jerarquía/pro-tocolos de enrutamiento. Estafuncionalidad permite al opera-dor de red sintonizar los paráme-tros de señalización y enruta-miento en la propia red. De estamanera, es posible garantizarque el proceso en los nodos y la

selección de rutas eficientescumple con los requerimientosde calidad y ancho de banda delservicio, como se muestra en laFigura 9.

Arquitectura de gestión de

red multiservicio escalable,

homogénea y abierta

Construido sobre la infraestruc-tura CORBA, el software Alcatel1354BM sigue una arquitecturade tres niveles:

• Interfaz gráfico de usuario deweb (basado completamente enJava), como se muestra en laFigura 10.

• Conjunto de aplicaciones back-end que proporcionan la gestiónde los servicios.

• Nivel de adaptación en el que losadaptadores son fácilmenteconectados para proporcionarun interfaz «hacia abajo» con unelemento del sistema de gestióny/o un interfaz «hacia arriba»con el sistema de nivel de ser-vicio.

Alcatel 1355 VPN es una aplica-ción que permite a los operado-res de red proporcionar serviciosVPN a grandes/medianos clien-tes como, por ejemplo, empre-

QoS (por ejemplo, ITU-TI.356/ATM Forum TM4.1 veloci-dad determinística, velocidad es-tadística, no especificada y ga-rantizada en un cierto rango).Dependiendo de los requeri-mientos y el servicio, se puedendiferenciar dos modos de provi-sionamiento (ver Figura 8):

• Conexiones Hard: El servicio seenruta explícitamente medianteel Alcatel 1354BM (con o sin laasistencia del operador de red)haciéndose entonces la pro-visión de los nodos a lo largo delcamino computado. En estemodo (ya utilizado por lainfraestructura básica de trans-porte como SDH), el admin-istrador de red puede forzaralgunos imperativos en la selec-ción de una ruta.

• Conexiones Soft: Las conex-iones se enrutan directamentepor la red, basándose en proto-colos de enrutamiento construi-dos en nodos multiservicio.

En el caso de los servicios soft(enrutados por la propia red co-mo, por ejemplo, las conexionespermanentes VP/VC ATM soft),el Alcatel 1354BM no interfiere


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Figura 10 – Interfaz de usuario basadoen Java del Alcatel 1354 BM.

CPE: Equipo de cliente NNI: Interfaz Red-RedPNNI: Interfaz Red- Red Privada PVC: Circuito Virtual Permanente

Figura 8 – Provisión de servicios de conexión ATM.

PG: Peer Group

Figura 9 – Elemento de red incluido enla jerarquía de enrutamiento.

Ejemplo 2: Gestión de redesprivadas virtuales Alcatel 1355VPN

monitoriza continuamente y elusuario es informado en tiemporeal acerca de los errores o pro-blemas de la conexión.El usuario puede también reco-lectar informes de rendimientocíclicamente (o por programa) oinformes de transición de estadodel servicio. Consecuentemente,esta información puede utilizarsepara verificar el SLA del contratoVPN.A la vista de su capacidad paramonitorizar QoS, el Alcatel 1355VPN puede utilizarse por los ope-radores de operadores para pro-porcionar circuitos con calidadgarantizada o por los operadoresde transporte de red para pro-porcionar servicios de conectivi-dad a operadores móviles o pro-veedores de servicios de datos.Por último, pero no menos im-portante, esta aplicación puedeutilizarse dentro de la organiza-ción del operador, en la que dife-

rentes divisiones gestionan dife-rentes servicios. Un departamen-to del operador puede gestionardirectamente (como cliente) losservicios que recibe de otro de-partamento. Por ejemplo, el de-partamento de conmutaciónpuede gestionar directamente laconectividad proporcionada porel departamento de transporte.La Figura 11 muestra la arqui-tectura del Alcatel 1355 VPN.Actualmente la aplicación VPNestá solamente implementada enredes de transporte (SDH/SO-NET y WDM) y, por consiguien-te, proporciona servicios de co-nexión SDH/SONET y WDM. Es-tá basada en una aplicacióncentral, un servidor web JavaVPN y terminales de usuario enlas instalaciones del cliente(clientes VPN). No es necesarioinstalar software específico enestos terminales. Lo único quehace falta es un navegador de In-ternet para conectar el terminaldel cliente al servidor VPN, ubi-cado normalmente en el centrode operación.El servidor VPN es una aplica-ción Java que corre sobre unaplataforma Unix o Windows NT.Puede instalarse en la misma má-quina que el Sistema de Gestiónde Red (NMS), por ejemplo, unAlcatel 1354 RM, o en una má-quina separada. El servidor secomunica con el NMS SDH/SO-NET a través de un interfazabierto. En la actualidad utilizaun interfaz abierto propietario,pero en futuras versiones se im-plementará un interfaz CORBATMF. A través de este interfaz, laaplicación Alcatel 1355VPN ex-trae, desde el NMS, los recursosreservados para los diferentesdominios y los presenta a los ter-minales correspondientes deusuario. El interfaz permite alNMS enviar al servidor VPN noti-

sas, universidades y bancos. Estaaplicación permite al cliente ges-tionar directamente los serviciosproporcionados por la red.En una red de transmisión losclientes pueden manejar directa-mente los servicios de conectivi-dad de sus dominios VPN. Porconsiguiente, pueden dar de alta,monitorizar y borrar circuitos en-tre puntos de acceso de su pro-pia red, en un entorno SDH.Esta aplicación está intrínseca-mente asociada con los concep-tos QoS y SLA. Alcatel 1355VPNpermite a los usuarios seleccio-nar servicios con diferentes nive-les de calidad. En el momento dela iniciación, es posible pedir uncamino que ofrezca un determi-nado nivel de protección; porejemplo, no protegido, protegidode extremo-a-extremo o protegi-do con descarte sin interrupción.Una vez que el servicio se estáproporcionando, la calidad se

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HTML: Lenguaje Markup Hipertexto RMI: Invocación de Método RemotoHTTP: Protocolo de Transferencia de Hipertexto

Figura 11 – Arquitectura del sistema Alcatel 1355 VPN.

ceso al servicio VPN (SAP) en unmapa (ver Figura 12). El usua-rio simplemente «señala y haceclick» para utilizar las funcionesque está autorizado a realizar. Enparticular, seleccionando dos lo-calizaciones en el mapa, el usua-rio puede ver la lista de SAPs decada localización y el camino de-finido previamente entre las lo-calizaciones. El usuario puedeseleccionar dos SAPs libres paracrear un nuevo camino, o bienseleccionar un camino existentepara borrarlo o modificarlo.Si el NMS notifica una alarma,queda registrada en la ventanade alarmas; el usuario es alertadomediante un cambio de color delcamino en el mapa y en la lista decaminos. Los datos de rendi-miento también se muestran enuna tabla y en una ventana gráfi-ca en forma de histogramas colo-readosLos usuarios pueden intercam-biar mensajes con los operadoresde red (el administrador VPN)para, por ejemplo, pedir cambiosen los parámetros contratados opara señalar problemas.La seguridad, que es un factor

crítico para las aplicaciones deredes de datos públicas (comolas aplicaciones web), esta basa-da en el uso de contraseñas ycortafuegos. Es posible propor-cionar soluciones a medida quetengan en cuenta los sistemas deseguridad ya configurados por eloperador y los requerimientosespecíficos de cada aplicación.Los protocolos IPsec o SecureSocket Layer (SSL) junto con eluso de claves públicas/privadas ytarjetas inteligentes pueden utili-zarse para aumentar el nivel deprotección.

La gestión de red de Optics ha si-do diseñada para gestionar, tantolos primeros sistemas de líneaSONET/SDH como los elementosde las redes ópticas de hoy(SDH, SONET, DWDM) con con-mutación ATM y funciones deenrutamiento IP integradas. Lagestión de red puede adaptarse acualquier tipo de red, incluyendoacceso, backbone y redes subma-rinas. Los sistemas de gestión dered han sido también diseñadospara gestionar servicios propie-tarios combinados con aquellosde redes en evolución basadas entecnología IP.La capacidad de integración demulti-suministradores ópticos hasido ya demostrada. Los nuevosinterfaces abiertos CORBA sehan incluido para mejorar laapertura y la integración multi-fabricante.Los servicios de valor añadido,como gestión VPN, pueden serdesplegados para proporcionaringresos directos.Las soluciones de gestión de redde Optics aseguran la continui-dad de los servicios de transmi-

ficaciones espontáneas de alar-ma o cambios en el estado delservicio, y permite al servidorVPN utilizar el Protocolo deTransferencia de Ficheros (FTP)para extraer datos de los fiche-ros ASCII del NMS.Finalmente, a través de este in-terfaz, el usuario puede pedir alNMS que cree (o elimine) servi-cios de conectividad en la red,especificando los puntos de ter-minación (que deberán estar enel dominio de la VPN del usua-rio), el tipo de servicio (unidirec-cional o bidireccional), la veloci-dad (2 Mbits/VC12, 34Mbits/VC3, 140 Mbits/VC4, VC4-4c, VC4-16C, etc.). En futurasversiones se proporcionará uncanal óptico transparente y uncircuito ATM.En cada dominio, un determina-do número de terminales deusuario pueden estar activos si-multáneamente. Los usuariospueden tener diferentes perfilesfuncionales, tales como sólo lec-tura o lectura/escrituraEl terminal de usuario disponede un interfaz gráfico amigableque representa los puntos de ac-


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Figura 12 – Interfaz de terminal de usuario Alcatel 1355 VPN. Conclusiones: Preparados parael futuro

ingresos generados por los servi-cios propietarios combinados,mediante la convergencia de tec-nologías con productos multi-servicio escalables, para el nivelóptico emergente. ■

Ettore Malpezzi es Jefe deProducto de Alcatel 1355 VPNe interfaces abiertos TMN enVimercate, Italia.

Marc Vandereviere es res-ponsable del equipo de desa-rrollo del gestor de elementosAlcatel 1353 GEM, en Raleigh,Estados Unidos.

Carlo Spinelli es Director dela línea de productos de ges-tión de red para productos delmercado ETSI en Vimercate,Italia.

sión y de la gestión de los servi-cios durante la actualización dela red y la migración. El enfoquede versión de red facilita la intro-ducción sin fisuras de nuevasfuncionalidades con la actualiza-ción de la red existente, o la adi-ción de elementos de red sin per-der las funciones y servicios es-tablecidos.La gestión de red Optics es unportafolio completo de produc-tos gestionado por una platafor-ma única con la capacidad deproporcionar soluciones «llaveen mano»- incluso a escala glo-bal. Une la visión del nuevo mun-do de redes basadas en tecnolo-gía IP con el mundo real de los

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Paolo Fogliata es responsa -ble del Alcatel Optics TMNSystem Group en Vimercate,Italia.

Yannick Gautier es Jefe deProducto de Aplicaciones degestión de red multi-servi-cio(Alcatel 1354BM) en Villar-ceaux, Francia.

doras ópticas con diferentes fre-cuencias (longitudes de onda ocolores) sobre la misma fibra óp-tica. Cada portadora se modulamediante una señal diferente,por lo general a las velocidadesestándar de la Multiplexión porDivisión en el Tiempo (TDM),como 2,5 ó 10 Gbit/s, y ahora 40Gbit/s. De esta forma la capaci-dad total de la fibra se multiplicapor el número de portadoras óp-ticas, sin necesidad de instalarun nuevo cable o fibra que tieneun coste elevado. Por otra parte,esta capacidad se puede mejorar«a petición», canal por canal, encuanto aumente la demanda detráfico, permitiendo a los opera-dores distribuir sus inversionesen el tiempo. La tecnología WDMse aplicó en un principio a latransmisión a grandes distancias,suministrando una capacidad dehasta 3,2 Tbit/s (80×40 Gbit/s).No obstante, el incremento deltráfico está yendo más allá de lasredes de larga distancia, y hanempezado a invadir los nodos dela red antes de que lleguen alusuario.Se han introducido los multiple-xores ópticos de extracción/in-serción, capaces de insertar (óextraer) tráfico nuevo en (o des-de) la red añadiendo (o quitan-do) canales ópticos (longitudes

de onda) en (desde) un flujomulticolor sin conversión ópti-ca/electrónica. En un futuro pró-ximo, los transconectores y losrouters de alta capacidad usaránla longitud de onda como granu-laridad básica, dando lugar a losrouters multi-terabit de alta ve-locidad. El equipo de enruta-miento tendrá que manejar can-tidades enormes de tráfico. Porejemplo, si consideramos un ca-ble óptico estándar con 48 fi-bras, alimentada cada una por80 canales ópticos, un nodo bási-co con cuatro rutas entrantes(norte, sur, este y oeste) tieneque gestionar más de 15.000 lon-gitudes de onda. ¡Además, con lavelocidad actual binaria básicaSTM-16 (2,5 Gbit/s) por canal, eltráfico total supera los 38 peta-bit/segundo!. Este tipo de tráficosólo se puede procesar óptica-m e n t e .La fase final será suministrar uncanal óptico en la casa del usua-rio. Arquitecturas del tipo de Fi-bra Hasta El Hogar (FTTH) pro-ponen enlaces dedicados de co-lor de abonado a 155 Mbit/s.

Dispositivos ópticos activos

Ya que los enlaces de transmisióny los nodos de conmutación in-

Componentes ópticos para elnuevo milenio

Los componentes ópticos están llevando los límites de la capacidad a la regiónde petabit/s, abiendo el camino al uso de los fotones para transportar, enrutary conmutar información.

Introducción

Los componentes ópticos son,como los microprocesadores

y la electrónica de alta velocidad,los factores clave de la revolu-ción de las comunicaciones queempezó a finales del siglo XX conInternet. Hoy podemos conectarnuestro ordenador con la oficinadesde cualquier parte del mundoa través de superautopistas ópti-cas. Para ilustrar la explosión delancho de banda, basta con consi-derar que sólo en 1999, ¡el «e-bu-siness» generó un flujo de datosequivalente al tráfico telefónicode los pasados 30 años!. No obs-tante, esto es sólo el comienzo.Todos sabemos que las páginasweb tardan un tiempo en apare-cer en la pantalla del ordenador,y lo difícil que es tener una línealibre para nuestro móvil durantela conferencia del Supercom …¡y que nuestras cafeteras aún nose comunican con nuestro coche!El tráfico de datos seguirá cre-ciendo. Los componentes ópti-cos asociados a la tecnología deMultiplexión por División deLongitud de Onda Densa(DWDM) son la respuesta al dile-ma de la capacidad de transpor-te, conmutación y enrutamiento.El DWDM combina varias porta-

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>

G. Chrétien

(MBE), que permite la sedimen-tación átomo a átomo de formaque las capas de nanómetro secontrolan con precisión. El domi-nio de estas técnicas permite alos fabricantes de componentespredecir la longitud de ondaexacta de los chips finales del lá-ser cuando arranca el proceso defabricación.Hoy es posible fabricar emisoresláser con un espaciado de 0,4 nmentre dos longitudes de onda ad-yacentes en la rejilla estándar dela UIT-T. Esto se correspondecon un espaciado de frecuenciade 50 GHz. Ahora se pueden tra-tar obleas de longitud de ondamúltiple, ofreciendo hasta ochocanales al mismo tiempo, lo cualproduce la capacidad más altadel chip del láser.Se han desarrollado láseres dealto rendimiento para reducir elcoste total del sistema al com-pensar las pérdidas en los multi-plexores pasivos WDM (paracombinar todos los canales en lafibra). Estos ofrecen una poten-cia de salida que va de 2 a 40mW.Hasta hace poco, los sistemasWDM usaban longitudes de ondaque iban desde 1.530 hasta 1.570nm en la banda C. Ahora, unasimple modificación en la com-posición de las capas activas per-mite fabricar láseres que utilizan

una nueva ventana de transmi-sión llamada banda L (desde1.570 hasta 1.610 nm). En con-secuencia, los diseñadores desistemas pueden utilizar un totalde doscientas longitudes de ondaen las bandas C y L entre 1.530 y1.610 nm (80 nm divididos por0,4 nm).No obstante cuando aumente ladensidad de la longitud de onda,alcanzando en el futuro espacia-dos de 25 GHz (0,2 nm), la bajavariación de las longitudes de on-da del láser BRS debido a la edadserá demasiado grande compara-da con las necesidades del siste-ma. Por tanto, se requerirán bu-cles ópticos para ajustar el lásercon precisión al canal deseado.Esta función de ajuste se puedeintegrar en el mismo encapsula-do en mariposa tal como lo hacenlos módulos estándar usados enla industria. Un filtro Fabry Pe-rot, localizado en el láser y en losdos fotodiodos enfrentados, libe-ra una señal eléctrica periódicaque es proporcional al desplaza-miento de la longitud de ondaprecisa, permitiendo una fácil re-alimentación eléctrica para al-canzar una precisión final de 20picómetros (10–12 m).No obstante, el aumento en elnúmero de canales ópticos re-quiere tener un stock grande deláseres por parte del fabricantedel sistema o un stock de placaslibres por parte del operador. Pa-ra aliviar este problema se em-pieza ahora a disponer de nuevosdispositivos, tales como los láse-res sintonizables, capaces deajustarse en un rango de longitu-des de onda. Los láseres sintoni-zables de banda estrecha (ochocanales con espaciado de 50GHz) usan chips DFB de alta po-tencia; se aprovechan de la varia-ción natural de la longitud de on-da de emisión con temperatura

cluyen funciones de transmisióny recepción, al igual que los re-petidores ópticos intermedios,analizaremos primero los compo-nentes ópticos usados en las cua-tro áreas siguientes:

• emisión;• amplificación;• detección;• enrutamiento.

Emisión

En la parte transmisora, los láse-res multicolor (Figura 1) ofre-cen longitudes de onda precisasy estables, permitiendo que setransmitan simultáneamentehasta doscientos canales de altavelocidad sobre la misma fibra.La estabilidad de la longitud deonda es de ±0,1 nm durante 15años y con variaciones de tempe-ratura estándar para telecomuni-caciones (de –5 a +70°C). Estosláseres multicolor requieren es-tructuras verticales del tipo PozoCuántico Múltiple (MQW) paraalcanzar la precisión de la longi-tud de onda, y estructuras hori-zontales adaptadas, como la Es-tructura Acanalada Enterrada(BRS), para proporcionar un altorendimiento (Figura 1).El proceso de sedimentación, oepitaxia, se basa en las nuevastécnicas del cristal, tal como laEpitaxia por Haz Molecular

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DFB: Realimentación distribuida

Figura 1 – Estructura del láser de estructura acanalada enterrada y del módulo del láserde 1550 nm de WDM

200 Km, y a 10 Gbit/s para unatransmisión a corta distancia (10km). En distancias más largas, ladispersión cromática limita el an-cho de banda, por lo que se nece-sita un modulador externo. (Eneste caso, el espectro del láser esmuy pequeño y estable; la modu-lación se aplica al modulador).Se pueden alcanzar distancias demiles de kilómetros con velocida-des tan altas como 10 Gbit/s, o decientos de kilómetros a 40 Gbit/s.Hasta ahora, se usaban costososmoduladores externos, basados

en Litio Niobate, los cuales inclu-so se utilizaban en las redes me-tropolitanas. Desde finales del1998, se encuentra disponibleuna solución muy mejorada ba-sada en un chip de modulaciónde Indium Phosphide (InP) inte-grado monolíticamente con elchip InP del láser WDM. El Mo-dulador de Láser Integrado(ILM) resultante, que se almace-na en un encapsulado en semi-mariposa (Figura 3), incluyeuna latiguillo de fibra que se co-necta internamente al chip delláser.La siguiente evolución es la in-troducción de un modulador deabsorción eléctrica de InP de 40Gbit/s (Figura 4).Para alcanzar un rendimientoóptimo de la transmisión, loscomponentes ópticos tienen quetener una integración máximacon las funciones controladaselectrónicamente, acortando laslíneas eléctricas con su capaci-tancia e inductancia parásitas in-trínsecas. Esto ha sido verdadhasta muy al comienzo de latransmisión óptica para recepto-res ópticos, en los cuales la inte-gración con los preamplificado-

(0,1 nm/°C). Los láseres sintoni-zables de banda ancha (40 cana-les con espaciado de 50 GHz) sebasan en la estructura de Reflec-tor de Bragg Distribuido (DBR).El ajuste de la longitud de ondase alcanza variando la actualDBR, tal como se muestra en laFigura 2.Los láseres DFB se pueden mo-dular directamente (la señaleléctrica se aplica a la corrientedel láser, creando una onda ópti-ca de amplitud modulada) hasta2,5 Gbit/s para una transmisión a

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Figura 3 – Módulo de láser digital de 10 Gbit/s WDM con modulador integrado de absorción eléctrica.

Figura 2 – Ajuste de un láser DBR.

Los componentes electrónicosde alta velocidad para 10 Gbit/s yvelocidades superiores se estándesarrollando en material GaAs oSiGe y se integran en una plata-forma híbrida con dispositivosópticos InP. En la próxima déca-da, la integración monolítica detodos los dispositivos ópticos InPy de las funciones electrónicasdará lugar a verdaderos disposi-tivos opto-electrónicos, dandocomo resultado una reducciónmayor de los costes y mejorasgrandes del rendimiento.La evolución de la tecnología ha-cia velocidades binarias cada vezmayores y hacia mayores nivelesde integración también está diri-gida por otro importante factor:la reducción de costes. Tambiénestá asociada a la ampliación dela red óptica hasta las instalacio-nes de los usuarios y a la necesi-dad de routers compactos y dealta capacidad.

La mejora de los costes se basaen las nuevas técnicas de ensam-blaje y empaquetado, tal como latecnología «planar». La Figura 5muestra un láser alineado pasi-vamente (sin micromanejo delláser delante de la fibra) con ellatiguillo de la fibra en una sub-montura de silicio. La precisiónde la alineación es de más de unamicra, dando una pérdida deacoplamiento (entre láser y fi-bra) de alrededor de 3 dB. Re-cientemente se han introducidonuevos láseres, con una óptimaconfiguración mecánica y conuna lente integrada (láseres es-trechos). Estos láseres son ade-cuados para aplicaciones de ve-locidades binarias bajas, tales co-mo 622 Mbit/s y 2,5 Gbit/s, asícomo para la interconexión a 10Gbit/s.

Amplificación

En los sistemas de transporte delargo trayecto, la clave que per-mite la tecnología en estacionesintermedias es la amplificaciónóptica basada en fibra dopada deerbio. Hasta que apareció estasolución, cada estación interme-dia contenía tantas funciones derepetidor como señales transmi-tidas había. Hoy, los avances enla amplificación óptica han he-cho posible amplificar todas lasseñales transmitidas con los Am-plificadores de Fibra Dopada deErbio (EDFA).Un importante reto a cumplir porlos ingenieros de componentesha sido la falta de uniformidad dela respuesta de la ganancia es-pectral en los amplificadores óp-ticos. Se amplificaban diferenteslongitudes de onda con diferen-tes ganancias, mientras que elsistema requiere la misma ampli-ficación para todas las longitudesde onda. Este problema se ha re-suelto mediante el desarrollo de

res eléctricos daba lugar a la sen-sibilidad más alta y a la mejor in-munidad contra el ruido. No obs-tante, al crecer las velocidadesbinarias, también se convirtió enel procedimiento más fácil a se-guir con los emisores. Los dispo-sitivos ópticos están progresan-do desde simples chips ópticospuros (con los necesarios mediosopto-mecánicos para emitir la luzen la fibra de transmisión) hastaun montaje de sofisticados com-ponentes electrónicos con chipsópticos que incluyen las funcio-nes básicas de control. La próxi-ma generación de láseres inte-grará, en el mismo encapsulado,los componentes electrónicos dealta velocidad que se requierenpara manejar los chips ópticoscon las mejores características, ytambién funciones más comple-jas tal como la multiplexión eléc-trica, suministrando al usuario fi-nal un dispositivo «fácil de usar».

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Figura 5 – Láser sin refrigeración de 2,5 Gbit/s de tecnología planar.

Figura 4 – Modulador de absorción eléctrica de 40 Gbit/s.

componentes electrónicos pasi-vos para desarrollar amplificado-res «inteligentes», con rendi-miento óptimo independiente-mente del número de canalesque pasan a través de ellos, o delnúmero de canales añadidos oquitados en el nodo. Los atenua-dores ópticos variables y losecualizadores de ganancia diná-mica se encuentran entre los pri-meros dispositivos pasivos a in-troducir en estos módulos.No se deben olvidar las fuentesde potencia que requiere la tec-nología EDFA. La amplificaciónse produce cuando un fotón deseñal en la ventana de 1.550 nmpasa en las proximidades de union de erbio en un estado «exci-tado». Cuando pasa a un estadono excitado, el erbio genera foto-nes gemelos de 1.550 nm poremisión estimulada. Los láseresde alta potencia a 980 ó 1.480 nmse usan para «bombear» el erbiohacia estados de salida, de ahí eltérmino láseres de bombeo. Po-tencias que van desde 60 mWhasta 1 W se usan para bombearlos EDFAs, dependiendo de laaplicación y del número de cana-les a amplificar. Generalmente seusa bombeo de 980 nm para am-plificadores de ruido bajo, mien-tras que se usan esquemas debombeo de 1.480 para etapas depotencias altas.Se puede comprender fácilmen-te que la calidad de la amplifica-ción requerida aumenta con lacapacidad, creando una búsque-da de la solución perfecta de am-plificación. La última mejora enamplificación óptica de alto trá-fico se alcanzó con la llegada delos amplificadores Raman en loscuales el medio amplificador esla misma fibra de transporte. Elefecto Raman es un fenómenono lineal que ocurre en altasconcentraciones de potencia en

la fibra. Por ejemplo, un bombeode 1 W a 1.450 nm emitido enuna fibra estándar monomodoproducirá ganancia en la bandade 1550 nm. La combinación dela amplificación Raman con losE D FAs estándar puede ofrecervirtualmente amplificadores «sinr u i d o » .El material GaAs se utiliza paracrecer los chips del láser de bom-beo de 980 nm los cuales tieneneficiencias cercanas a 1 W/A. Losactuales dispositivos suministranpotencias de hasta 200 mW enuna fibra monomodo, mientrasque los productos futuros seráncapaces de proporcionar 500mW. Como la ventana de absor-ción del erbio es menor de 10 nma 980 nm, los módulos de bom-beo se diseñan con cuidado paraasegurar una longitud de ondade bombeo muy estable. Los fil-tros FBG se usan para bloquearla emisión a la longitud de ondadeseada. Las fuentes de mayorpotencia suministran por encimade 1 W, pero con una salida mul-timodo. Estos dispositivos sepueden usar con fibra dopada deerbio y de doble revestimiento.Las bombas de 1.480 nm usan elmismo material básico InP quelos láseres de transmisión parasuministrar una eficiencia de al-rededor 0,3 W/A y potencias dehasta 250 mW. Al utilizar diferen-te concentraciones dopantes ytécnicas de estabilización de reji-lla Bragg, se pueden suministrarfuentes de bombeo en cualquierventana desde 1.410 a 1.495 nmpara aplicaciones Raman.Las fuentes de potencia de 500mW y superiores se construyencombinando varias bombas queusan mezcladores de polariza-ción y de longitud de onda. Unasolución para alcanzar alrededorde 1 W a 1480 nm con un únicochip es el Master Oscillator Po-

la fibra dopada de erbio con unalto contenido de aluminio y porla realización de nuevos filtros deecualización basados en tecnolo-gías tales como la Rejilla de Fibrade Bragg (FBG).Los amplificadores de gananciaplana basados en estos elemen-tos claves actualmente son deuso muy extendido (Figura 6).Ofrecen una uniformidad de ga-nancia mayor de 1,5 dB. Comosólo se usa un elemento paraamplificar todas las señalestransmitidas, el coste total de laamplificación de enlace por ca-nal ha bajado considerablemen-te, llevando al gran uso de latransmisión WDM en todas lasredes submarinas y terrestres delargo trayecto.Los actuales EDFAs cubren unaventana de 35 nm en las bandasC o L. La próxima generación deamplificadores, basada en fibradopada modificada, será capazde proporcionar amplificaciónsobre un ancho de banda mayorde 50 nm, y a la larga sobre todala banda C+L.Se han optimizado algunas es-tructuras específicas para permi-tir la capacidad de extracción/in-serción en las estaciones inter-medias, conocidas ahora comoamplificadores de «acceso demedia etapa ».Los EDFAs se están haciendo ca-da vez más complejos. Se aplicala integración de funciones y

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Figura 6 – Amplificador de fibra dopa-da de erbio D-WDM.

factores críticos: la vida del ope-rador y la homogeneidad y los pa-rásitos de las líneas eléctricas.Los fotodiodos de superficie ilu-minada (la luz llega ortogonal-mente con respecto al área sen-sible) también se optimizan paravelocidades binarias de hasta 10Gbit/s. Los dispositivos de bordeiluminado (la luz y la región acti-va son colineales) tienen un ren-dimiento mejor del de la veloci-dad a 40 Gbit/s.Como ya se mencionó, la integra-ción de la sección de entrada delamplificador eléctrico mejora elrendimiento total, y es el únicométodo con éxito para el incre-mento de la velocidad. Los ac-tuales dispositivos receptores in-cluyen el fotodiodo con la sec-ción de entrada del amplificador(por lo general un amplificadorde transimpedancia) seguido porun limitador o etapa de ControlAutomático de Ganancia (AGC)(Figura 7).

Enrutamiento

Las redes actuales se basan en eluso de señales ópticas para eltransporte de información entrenodos, junto con el uso de seña-les eléctricas para el enrutamien-to dentro de los nodos. Los trans-conectores digitales usan compo-

nentes ópticos sólo como interfa-ces de la red, mientras que lacentral se sigue manejando eléc-tricamente. Se requieren nume-rosas conversiones eléctricas/óp-ticas con todas las restriccionesasociadas de coste y tiempo.El enrutamiento y la protecciónen el nivel óptico son vitales parasoportar las redes IP previstasactualmente por los operadoreslideres. Los elementos claves deestos dispositivos totalmente óp-ticos son las unidades ópticas deañadir y quitar, las cuales pue-den insertar y/o extraer una o va-rias longitudes de onda y lostransconectores ópticos. Estosdispositivos usarán la conmuta-ción óptica para ofrecer transpa-rencia de velocidad binaria y deprotocolo. Una nueva gama decomponentes de marca, conoci-dos como módulos ópticos de en-rutamiento, permitirá a estos sis-temas ir hacia una nueva etapapara el despliegue futuro y totalde la red.

Amplificadores ópticos de

semiconductores

Los chips del Amplificador Ópti-co de Semiconductores InP (InPSOA) con ganancias de alrede-dor de 10 dB se encuentran dis-ponibles desde hace varios años.

wer Amplifier (MOPA). Un ele-mento láser seguido por una sec-ción de amplificación y un reduc-tor progresivo, todo en un únicochip de InP, suministra una señalmonomodo alta con una eficien-cia cercana a 0,2 W/A.

Detección

En general se usan dos tipos defotodetectores en la parte recep-tora de un enlace. Dependiendode la sensibilidad requerida porel sistema, una estructura sim-ple, como la de un fotodiodo PIN,suministra una sensibilidad de 1A/W en la ventana de 1.550 nm.Está formada por tres capas InP,una dopada con p, la segunda sindopar (también llamada intrínse-ca) y la tercera dopada con n.Los Fotodiodos de Av a l a n c h a(APD) tienen una estructuramás compleja con ganancia eléc-trica interna suministrada por elefecto avalancha en la región in-trínseca de alto voltaje. Se pue-den alcanzar sensibilidades de 5a 10 A/W con poca degradacióndel nivel interno de ruido.Los fotodiodos basados en InPson receptores de banda anchaque se usan para cubrir la segun-da (1.310 nm) y tercera (1.550nm) ventana de transmisión. Lageometría del fotodiodo es un pa-rámetro clave del dispositivo conrespecto al ancho de banda eléc-trico; a medida que aumente lavelocidad, también llegarán a ser

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Figura 8 – Estructura SOA.Figura 7 – Preamplificador 2.5 APD.

óptica 2R (Receive, Reshape), su-ministrando una función de remo-delado y una mejora de la relaciónseñal óptica/ruido similar a la con-versión eléctrica que usa un foto-receptor óptico tradicional. Usan-do este dispositivo, una señal óp-tica se puede tratar cientos deveces en nodos diferentes en todauna red óptica sin necesidad deconversión al formato eléctrico.El siguiente paso será la realiza-ción de un componente óptico 3R(Receive, Reshape, Retime),abriendo el camino al tratamientode la señal óptica.

Selector de Longitud de

Onda

Se han propuesto varias solucio-nes para la función de selección

de la longitud de onda. Actual-mente se usan filtros selecciona-bles en los receptores WDM, yversiones sintonizables de estosfiltros en la fase previa de utiliza-ción. Una solución (Figura 10),basada en la asociación de arraysSOA con guías onda en array,ofrece tiempos de respuesta denanosegundos y selección delongitud de onda sin pérdidas.Este dispositivo al estado-del-ar-te es capaz de seleccionar uno omás de 16 canales, espaciados100 GHz, con pérdidas de 0 dB.En estas estructuras, el múlti-plex entrante WDM se divide se-lectivamente en las 16 seccionessalientes de la primera Guía On-da En Array (AWG), siendo se-leccionado cada canal por unSOA (una puerta se usa para altavelocidad), antes de volverse acombinar sobre el único puertode salida por una segunda AWG.

Dispositivos pasivos

La familia de dispositivos pasivosno requiere potencia externa pa-ra realizar las funciones para laque fue diseñada. Los más im-portantes son los filtros ópticos,los cuales son elementos clave

No obstante, los recientes avan-ces hacen ahora posible cons-truir arrays de chips InP SOA pa-ra realizar las funciones ópticasde puerta. Estos arrays, queofrecen conmutación sin pérdi-das a alta velocidad (típicamentenanosegundos), serán escalablesy relativamente baratos cuandose asocien a las técnicas de em-balaje planar.Los arrays de cuatro SOAs ya seencuentran disponibles (Figura8). Aunque recientemente sehan introducido arrays de ochoSOAs, todavía no constituyenuna tecnología madura.

Convertidor de Longitud de

Onda

Dos chips SOA en una estructurainterferométrica Mach-Zehnder(Figura 9) integrada en un en-capsulado en mariposa puedenrealizar la función de conversiónde longitud de onda. Una señalóptica modulada a una determi-nada longitud de onda en la en-trada se convierte en la misma se-ñal modulada a una nueva longi-tud de onda en la salida. Algunosde estos convertidores de longi-tud de onda (Figura 9) funcio-nando a 10 Gbit/s ya se encuen-tran disponibles comercialmente.Más que un «simple» convertidorde longitud de onda, este disposi-tivo óptico consigue una función

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Figura 10 – Selector de longitud de onda totalmente InP.

F i g u ra 9 – Estructura Interferométrica Mach-Zehnder de un convertidor de longitud de onda.

• Guías onda en array (F i g u r a1 1) en las que diferentes lon-gitudes de onda hacen refrac-ción sobre arrays de fibra co-locados en ranuras en formade V.

• Cavidades micro-ópticas Fa-bry-Perot en las que la longi-tud de cada cavidad se ajustade acuerdo a la frecuencia re-q u e r i d a .

Una gran ventaja de la soluciónAWG es que se puede fabricarusando la tecnología de los semi-conductores, lo cual da lugar auna reproducción fácil, junto aun alto rendimiento y rentabili-dad de la fabricación. Antes vi-mos que las AWGs se pueden fa-bricar con InP. Este material tie-ne un índice alto por lo que sepuede utilizar para hacer dispo-sitivos pequeños (el selector delongitud de onda es menor de3×4 mm y la pérdida intrínsecase compensa con la ganancia delSOA). Para actividades puras deselección, el silicio ofrece mejorrendimiento de pérdidas con unacoplamiento más fácil a las líne-as de fibra. Los productos co-merciales están creciendo con eluso de silicio sobre un substratode silicio, ofreciendo densidadesaltas de hasta 40 canales espa-ciados 50 GHz en un único chip,con alta selectividad (o baja in-terferencia) y con pérdidas tanbajas como 5 dB.Además, esta tecnología permitela integración con dispositivosactivos, tal como los láseres y losdetectores, lo cual es útil en laconstrucción de dispositivos pa-ra monitorizar la longitud de on-da para control de la calidad óp-tica, o de fuentes multi-canal se-leccionables para enrutamiento aalta velocidad.La Figura 12 muestra un ejem-plo de esta integración. El dispo-

sitivo integra un láser de 1.310nm con su controlador, un pre-amplificador PIN de 1.550 nm yun acoplador selectivo (1.310nm/1.550 nm) en un único chip,lo cual da lugar a un único com-ponente de fibra para la Full Ser-vice Access Network (FSAN).Los filtros FBG se usan en mu-chas aplicaciones, tales como elbloqueo del láser a una longitudde onda exacta, la selección decanal (para extracción/inserciónóptica, o el filtrado del ruido enla parte receptora) y el aplana-miento de la ganancia del EDFA.

Alcatel Optronics

En abril de 1994, Alcatel Optro-nics empezó a cumplir las necesi-dades de Alcatel en el área de loscomponentes ópticos activosWDM. Ahora, con sus nuevas fa-cilidades al estado-del-arte, Al-catel Optronics es conocida entodo el mundo como actor claveen el área óptica, desafiando ybatiendo a los suministradorestradicionales en muchas áreas.Por ejemplo, Alcatel Optronicsfue la primera en entregar láse-res WDM en volumen. Con tresplantas industriales (Nozay, cer-ca de París, Francia; Lannion, enBretaña, Francia; y Plano, en Te-xas, EE.UU.), un total de más de33 000 m2 se usan para fabricaruna amplia variedad de compo-nentes ópticos. Se usa equipo defabricación de lámina de tecnolo-gía avanzada, incluyendo las he-rramientas epitaxiales: Epitaxiapor Haz Molecular (MBE), Epita-xia en Fase Vapor Metal Orgáni-co (MOVPE) y Epitaxia en FaseLíquida (LPE) para el tratamien-to de InP o GaAs; hornos de Fla-me Hydrolysis Deposition (FHD)para silicio en dispositivos de sili-cio; y láseres Excimer dedicados

para la transmisión y el enruta-miento de señales WDM. Porejemplo, en la parte receptora deun enlace WDM, es necesario re-cuperar todas las señales trans-mitidas en diferentes longitudesde onda. Como el fotodetector esintrínsecamente un dispositivode banda ancha, es esencial utili-zar técnicas ópticas de demulti-plexación antes del fotoreceptor.Se han probado, y utilizado, va-rias soluciones para realizar estafunción de filtrado óptico. Lasmás frecuentes son:

• Filtros dieléctricos formadospor capas en las cuales cadalongitud de onda se filtra me-diante un pila de capas diferen-tes. La organización de las ca-pas permite al filtro trabajar auna longitud de onda especifica.

• Rejillas Bragg en las cuales lamodulación periódica del índi-ce de refracción se alcanzausando rejillas producidas enla fibra de sílice.

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Figura 11 – Guás onda en array WDM.

Figura 12 – Transmisor FSAN que inte-gra dispositivos activos y pasivos.

cada año gracias a la estrecha re-lación existente entre investiga-dores y los equipos industriales.

Conclusiones

Las innovaciones en el campo delos componentes ópticos conti-nuará ofreciendo a los diseñado-res de sistemas la oportunidadde crear nuevas soluciones queestimulará más la suave evolu-ción de las redes de telecomuni-caciones. De la misma forma enque los transistores y los circui-

tos integrados llevaron al sigloveinte a ser el «siglo electróni-co», los láseres y los módulos óp-ticos harán del próximo milenio«el milenio fotónico».Todas las estrategias ganadorasdeben basarse en los nuevoscomponentes ópticos: un área enla que las innovaciones van a lavelocidad de la luz.

a la escritura FBG (cambiando elíndice de reflexión de la fibra alcrear una rejilla).Al menos, mil técnicos cualifica-dos e ingenieros están dedicadosa esta actividad. Alcatel está in-vestigando continuamente en elcampo de los componentes ópti-cos. En el año 2000 el centro deNozay se ha duplicado, mientrasque en Lannion se ha multiplica-do por tres, y se ha abierto unnuevo centro en Texas. Las nue-vas tecnologías y componentesse están transfiriendo con éxitodesde el Alcatel Research Center

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Gérald Chrétien es jefe delProduct Marketing Group enAlcatel Optronics en Nozay,Francia.

I Revista de Telecomunicaciones de Alcatel

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