Efectos no lineales y su relación con los parámetros de transmisión de una red WDM

Efectos no lineales y su relación con los parámetros de transmisión de una red WDM

José Giovanny López Perafán, Alejandro Toledo Tovar, Henry Ordóñez, Juan Pablo Agredo


I. INTRODUCCIÓN

WDM es un modelo de multiplexación que combina dos o más señales ópticas mediante portadoras de diferentes longitudes de onda en una fibra óptica, explotando de esta manera el gran ancho de banda de lafibra. Para llevar a cabo la comunicación desde el transmisor, a través de la fibra y hasta el receptor, el sistema óptico utiliza diferentes elementos: moduladores, codificadores, divisores de canal, regeneradores, amplificadores, decodificadores y fotoreceptores como se muestra en la Fig. 1, donde se presenta el esquema de una red WDM.




El incremento exponencial en los últimos años delancho de banda requerido por las redes ha generado una búsqueda continua del aumento de la capacidad de los sistemas de comunicación óptica a través de técnicas de multiplexación más eficientes, como WDM [1, 2]. Estos sistemas han demostrado ser muy eficientes en la transmisión de grandes cantidades de información, pero al sobrepasar velocidades de transmisión de 10 Gb/s y trabajar con altaspotencias, el canal de comunicación ya no puede ser considerado un medio lineal, y es ahí donde comienzan a aparecer efectos no lineales, cuya interacción con los efectos lineales dificulta encontrar una solución analítica general. Este tipo de efectos ha suscitado que en la actualidad se realicen estudios acerca de este tipo de degradaciones en las redes de comunicaciones ópticas; sin embargo, losestudios y análisis realizados son limitados y no muestran una clara relación entre la variación de los parámetros de transmisión y su impacto en los efectos no lineales [3, 4].

Uno de los principales factores para mejorar el desempeño de una red WDM es identificar los parámetros de transmisión que impactan en los efectos no lineales, y, dependiendo de su variación, minimizar los efectos negativosque este tipo de degradaciones generan en el desempeño de la red. El presente artículo analiza los efectos no lineales presentes en las redes ópticas y busca determinar los principales parámetros de transmisión que impactan en cada uno de los efectos no lineales y la incidencia de estas degradaciones en el desempeño de una red WDM [5-15].

II. FORMATOS DE MODULACIÓN

En las comunicacionesópticas se buscan formatos de modulación más eficientes que permitan transmitir mayor cantidad de información y que sean más robustos frente a las limitaciones por dispersión y efectos no lineales [16-18]. Los formatos de modulación más comúnmente utilizados en las comunicaciones ópticas, entre otros, se pueden resumir en: No Retorno a Cero (NRZ –Non Return to Zero–) [16-21], RZ Retorno a Cero (RZ–Return to Zero–) [17,19], Portadora Suprimida Retorno a Cero (CS-RZ –Carrier Suppressed Return to Zero– ) [22, 23], Modulación por Desplazamiento de Fase (PSK –Phase-shift Keying–) [16, 24], Modulación por Desplazamiento Diferencial de Fase (DPSK – Differential Phase Shift Keying–) [16], Modulación por Desplazamiento de Fase en Cuadratura (QPSK –Quadrature Phase-Shift Keying–) [25, 26], Modulación porDesplazamiento Diferencial de Fase en Cuadratura (DQPSK –Differential Quadrature Phase-Shift Keying–) [16, 20] y (PSBT –Phase Shaped Binary Transmission–) [22, 27]. En la Tabla 1 se presenta una recopilación de las principales características de los formatos de modulación más utilizados para trabajar a altas velocidades de transmisión, y su robustez frente a los efectos no lineales [28, 29].III. DEGRADACIONES ÓPTICAS

En la fibra óptica se presentan efectos que perjudican la transmisión de las señales, ya que degradan la calidad de la señal óptica, limitando el desempeño de las redes. Estos efectos se clasifican, de forma general, como lineales o no lineales [30]; entre los efectos lineales se tienen: Atenuación, Ruido, Dispersión Cromática (CD) y Dispersión por Modo de...