MULTIPLEXACION POR DIVISIÓN DE ONDA (WDM)

El fundamento de la multiplexación por división en longitud de onda (WDM, wavelength división multiplexing) es análogo a la multiplexación por división en frecuencia (FDM, frequency división multiplexing). La técnica WDM consiste en transmitir por una misma fibra varias señales cada una en una longitud de onda diferente y con la misma tasa binaria, sin que interfieran entre sí ya que están lo suficientemente separadas. De este modo la capacidad del enlace se multiplica por el número de canales. 

 

 Multiplexor WDM

En la siguiente figura se muestra un esquema de un sistema WDM.

 

Sistema WDM

Los transmisores están constituidos con láser mono modos (SLM) con modulación externa para reducir el chip. Las señales de cada canal se combinan mediante un multiplexor WDM antes de ser introducidas en la fibra óptica. A lo largo del enlace se emplean EDFAs para contrarrestar la atenuación. En el receptor los canales son separados mediante un demultiplexor WDM y conducidos a un recetor. Además se puede extraer un canal específico en un punto intermedio del trayecto mediante multiplexadores ópticos de inserción/extracción (OADM, Optical Add-Drop Multiplexer).

Dentro de los sistemas WDM existen dos subtipos:

• Los sistemas SWDM (WDM simple), en los cuales las longitudes de onda de las portadoras se encuentran distanciadas ampliamente; por ejemplo, utilizando una portadora a 1550 nm y otra a 1310nm.
• Sistemas DWDM (WDM denso), en estos sistemas el espaciado entre las longitudes de onda de los canales es muy reducido, dando lugar a una gran densidad de canales. Estos sistemas consiguen la máxima eficiencia en el uso de la fibra. Cuando se habla de sistema WDM sin indicar la categoría se hace referencia a este segundo grupo de sistemas.

Para garantizar la compatibilidad de los productos de distintos fabricantes y diseñadores de equipos se estableció un estándar por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT). Éste establece una malla o rejilla de longitudes de onda para la ubicación de los canales WDM. Esta rejilla está situada en la tercera ventana (bandas L, C y S), ya que es la región de mínima atenuación para las fibras y porque los amplificadores ópticos adecuados operan en esta región.

La rejilla de la UIT esta especificada en términos de frecuencias. La frecuencia de referencia es 193.1 THz (1552.524 nm) y las restantes se sitúan separadas unas de otras una distancia de 100 ó 50 GHz (0.8 y 0.4 nm, respectivamente). Actualmente se está desarrollando sistemas donde la separación entre canales se reduce a 25 GHz. Esta separación ha de ser tal que se evite la interferencia entre canales adyacentes y la distorsión de las señales. Esto depende de la estabilidad y selectividad en frecuencia de los filtros y demultiplexores, y de la estabilidad y la anchura espectral de las fuentes ópticas.

Como ejemplo la siguiente tabla muestra los canales de la rejilla de la UIT para un espaciado de 100GHz,

Código de canal	Longitud de onda (μm)	Frecuencia (THz)
29	1554.13	193.2
30	1553.33	193.1
31	1552.53	193.0
32	1551.72	192.9
33	1550.92	192.8

Las principales ventajas de WDM sobre TDM son:

1. Con esta técnica se aprovecha mejor el ancho de banda de la fibra óptica.
2. Las tasas de transmisión binaria de cada canal son más bajas que la de la señal multiplexada TDM, por lo que la distancia de transmisión límite impuesta por la dispersión cromática es mucho mayor que en un sistema TDM. De la misma manera la limitación que impone la PDM no es tan grave. Además, la distancia entre repetidores y amplificadores es mucho mayor al poder empelarse EDFAs por operar en la tercera ventana.
3. El sistema es más escalable. Es decir, la capacidad de transmisión se puede incrementar de forma modular añadiendo nuevas longitudes de onda.
4. El diseño de los sistemas WDM es transparente al formato y velocidad de transmisión de los datos. Lo cual es la principal ventaja de esta técnica.
5. En redes complejas es más sencillo emplear WDM frente a TDM porque la extracción y la inserción de canales es más sencilla gracias a los elementos ópticos como los AODM.

Los inconvenientes de WDM son:

1. Los sistemas WDM no son apropiados en fibras DSF debido a las consecuencias del efecto no líneas de FWM (four-wave mixing).
2. Los amplificadores ópticos empleados en WDM requieren un perfil de la ganancia plano, además de proporcionar una ganancia independiente del número de longitudes de onda.
3. WDM requiere disponer de un receptor y un láser para cada longitud de onda, lo cual incrementa su coste. Aunque en TDM basta con un único láser y receptor, la electrónica asociada a la multiplexación y demultiplexación es más cara.
4. La transparencia de los sistemas WDM es también un inconveniente a la hora de monitorizar las señales pues no se desconoce el formato y la tasa binaria de cada canal. Lo que dificulta el monitoreo de la tasa de error de bit (BER, bit error rate).
5. Los efectos no lineales y las diafonías aumentan, pues se están enviando muchas señales muy próximas en diferentes longitudes de onda y con elevada potencia. Así como la dispersión, ya que se transmiten señales a una elevada tasa de transmisión.