Esquemas de modulación óptica para tecnologías de transporte de alta velocidad

Esquemas de modulación óptica para tecnologías de transporte de alta velocidad

(Traducción del artículo “Optical Modulation for High Bit Rate Transport Technologies” de Ildefonso M. Polo I October, 2009 de SUNRISE TELECOM)




Hay un montón de artículos publicados altamente técnicos y matemáticamente complejos acerca de los formatos de modulación óptica, mostrando fórmulas complejas,esquemas espectrales y diagramas de ojo casi ilegibles, que puede considerarse normales en todas las tecnologías emergentes. El objetivo principal de este artículo es desmitificar la modulación óptica de una manera que todos podamos entenderla y visualizarla. Sin embargo, algunas de estas modulaciones son tan complejos que no pueden ser representadas adecuadamente
en un simple gráfico en eldominio del tiempo, de modo que a menudo se utilizan coordenadas polares (constelación) o esféricas para representar los diferentes estados de la señal. Dentro de este documento algunos de estos diagramas polares se han mejorado con el diagrama estado (azul) para indicar las posibles transiciones y la lógica.

INTRODUCCIÓN

Ya en los años 90, y para líneas de cobre se pasó de la codificación delínea en banda base digital (por ejemplo, 2B1Q, 4B3T, AMI, HDB3 entre otros) a los sistemas de modulación compleja para aumentar la velocidad, el alcance y la fiabilidad. Todos éramos escépticos de que una tecnología como DSL fuese capaz de transmitir 256 señales simultáneas QAM16 y alcanzar 8 Mbit/s. Hoy en día el cobre está llegando ya a 155 Mbit/s. Esta es sin duda un punto de partida. Nospasamos de la transmisión analógica a la digital para aumentar la velocidad y fiabilidad, y luego se recurrió de nuevo a las señales analógicas (a través de la modulación) para llevar la información digital más lejos, más rápido y de forma fiable. En aquel entonces, se 155 Mbit/s era una velocidad pensada para transmisión por fibra óptica.

También es interesante señalar que hace sólo unos añosdaba la impresión de que la fibra óptica ofrecía una cantidad casi infinita de ancho de banda, o más de lo que sería necesario. Hemos oído a menudo "pero", hay demasiada fibra oscura por ahí ", todos éramos felices encendiendo y apagando la luz (OOK - On-Off Keying), y el reto principal era acerca cómo hacerlo con mayor rapidez. Funcionó bien hasta 10 Gbit / s, pero en retrospectiva la OOK parecebastante primitiva. Por supuesto que ha habido enormes despliegues de DWDM en todo el mundo para 10, 10,7 y 11 Gbit / s (STM-64, OC-192, OTU2, OTU2e), que puede ser considerado una forma sencilla de modulación de una portadora.

Una vez más, a principios del siglo 21 hubo un gran despliegue publicitario en torno a la capacidad de ancho de banda casi infinita de la redes de fibra óptica, y eracomún hablar de la separación entre canales 12,5 GHz, y cientos de canales de DWDM, pero al final la industria se posicionó en torno a los espaciamientos mas prácticos de 100 y 50 GHz, y relativamente pocas longitudes de onda.

Hoy en día, parece que de nuevo se han quedado sin ancho de banda. Los despliegues de 40, 43, 44, y ahora 100 Gbit/s, han provocado la necesidad de innovar más, para permitirencajonar más bits por canal y de manera mas fiable. Esto estimuló el desarrollo de la nueva línea de codificación o esquemas de modulación de alta velocidad para redes digitales de transporte. Al igual que ocurrió con las líneas de cobre en los 90, la transmisión de fibra óptica ha comenzado a alejarse de la OOK NRZ, y aplicar esquemas de modulación más complejos.

La demanda de ancho de bandaestá presionando a actualizaciones de red a 40, 43, 44, y 100 Gbit/s, pero una cuestión importante es que las compañías y proveedores de servicios que hicieron grandes inversiones en su red de fibra óptica (DWDM, ROADM, repetidores ,...) basadas en las necesidades a 10/10.7 Gbit / s, desean reutilizar la mayor parte de su inversión original como sea posible, y evitar la interrupción de sus...