Redes ópticas elásticas: un nuevo paradigma en las futuras redes de telecomunicaciones

Abstract

ResumenEl tráfico en las redes de datos por fibra óptica ha tenido un crecimiento exponencial debido a la creciente demanda de información por parte de los usuarios finales, llevando a una saturación en la capacidad de las redes actuales. Proyectando los sistemas de transmisiones ópticos a tasas superiores a los 400 Gbps para redes de largo alcance, no será posible mantener la tecnología WDM de rejilla espectral fija de 50 GHz, la cual permite transmitir en la actualidad tasas hasta los 100 Gbps. Teniendo como limitación además del ancho espectral que ocuparía la información, la conmutación de los dispositivos para trabajar a altas frecuencias. En este contexto, surge el concepto de las redes ópticas elásticas, donde se emplea una rejilla de espectro flexible (flexi-grid) o sin rejilla (grid-less), con ancho espectral variable por canal según la demanda de ancho de banda, permitiendo una separación espectral flexible entre canales con el propósito de optimizar la eficiencia en el uso del espectro. Este artículo hace una revisión de los nuevos conceptos tecnológicos que conllevan el escenario de redes elásticas, y los posibles retos y limitaciones para el desarrollo de estas tecnologías. Recientes pruebas experimentales incorporan nuevos conceptos tecnológicos con relación a los ya comerciales sistemas de 100-G como: el diseño de transmisores multicanales, el uso de tecnologías como Nyquist-WDM y OFDM óptico flexible, receptores digitales coherentes reconfigurables, formatos de modulación m-arios e híbridos y asignación dinámica del espectro. No obstante, grandes limitantes como los efectos no lineales de la fibra óptica deben ser foco de investigación en este nuevo escenario, debido a sus efectos en la degradación de la señal. Finalmente, se muestra como las técnicas de procesamiento digital de señales desempeñarán un papel importante para lograr la reconfigurabilidad y elasticidad de las redes de alta capacidad.AbstractIn the last years, traffic on data optical networks has had an exponential growth due to the increasing demand of information by end users. This had lead to saturation of the current deployed networks in terms of capacity. Planning the optical transmission systems of long-reach to work with capacities above 400 Gbps, it will not be possible to keep the spectral fixed-grid of the WDM technology, which currently allows transmitting up to 100 Gbps. The principal limitation is due to the greater spectral bandwidth occupied by the data information and also due to the switching of electronics devices at high frequencies. In this context a new concept known as elastic optical network emerges, which proposes a flexible-grid or gridless, where the spectral width changes according to the bandwidth demand and allows optimizing the spectral efficiency with a minimum separation between adjacent channels. In this paper, we present a comprehensive survey of elastic optical networks, introducing new concepts and describing the challenges and the limitations in these networks. Recent experimental reports show new technological concepts related to the commercials 100-G systems such as: design of multichannels transmitters, gridless Nyquist-WDM and Optical-OFDM, reconfigurable digital coherent receivers, optical dynamic spectrum allocation and advanced modulation formats. Nevertheless, the nonlinearity effects of the optical fiber are a significant limitation that must be researched in detail in this new elastic scenario. Hence, it is shown how the digital signal processing techniques are going to play an important role in order to get high capacity in elastic and reconfigurable networksPalabras clave: Comunicaciones por Fibra Óptica, Enrutamiento, Interferencia Intercanal (ICI), Multiplexación por División de Longitud de Onda, Óptica No-Lineal, Procesamiento Digital de Señales (DSP), Redes Ópticas.

Redes ópticas modernas

“…-2008 -presente Se introduce en los ambientes comerciales y de investigación los sistemas coherentes amplificados, que fueron posibles gracias al descubrimiento de la pre-compensación de la dispersión en el medio óptico. Esto propició la llegada de las redes ópticas elásticas EON, que al utilizar equipos de recepción/transmisión coherentes permitieron herramientas para conocer el estado físico de extremo a extremo de un enlace óptico mediante el cálculo de la taza de error de bits en el medio (BER, Bit Error Rate) y de la relación entre el ruido presente en el medio y la señal en el mismo, conocido como la relación señal/ruido OSRN (Optical Signal to Noise Ratio) [7].…”

“…Sin embargo, con la adopción del protocolo GMPLS para el cálculo de rutas dinámicas, las redes ópticas WSON ganaron en eficiencia y rapidez. El uso de etiquetado generalizado para rutas conmutadas (Generalized Label Switched Paths: G-LSP) permitió el control tanto de redes ASON como de otras tecnologías en nivel de transporte de datos, apuntalando el desarrollo de las primeras redes WSON [7]. Con el tiempo las interfaces Ethernet se convirtieron en el estándar dominante para los equipos receptores en redes WSON, con velocidades de manejo de datos ya estandarizadas entre 1 y 100 Gb/s (1, 10, 40 y 100 Gb/s), con longitud de onda fija de 50 GHz por canal.…”

“…Esto se logró con el empleo de conmutadores selectivos de longitud de onda (Wavelength Selective Switches, WSS) de ancho de banda variable (Bandwidth-Variable Wavelength Selective Switches BV-WSS) y del transpondedor de ancho de banda variable, que es un transpondedor que puede generar y detectar señales con requisitos de ancho de banda diferentes. Esto se debe a que puede soportar distintos tipos de modulación y diferentes tasas de código [7].…”

Beacon Control System within a body of water

“…Radio frequency is used in various fields, in the field of aesthetics it is used as a skin care treatment, in mobile communications; It has different uses although the operation is the same, in what differs is in the results it generates. Currently the use of radio frequency communication systems has become widespread and its applications include air traffic control, sea and river navigation, voice, data and video transmission, among other applications [2][3][4].…”