fotónica de comunicaciones

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CURSO DE DOCTORADO

“SISTEMAS ELECTRÓNICOS AVANZADOS PARA COMUNICACIONES II”

Área: Fotónica de ComunicacionesFotónica de Comunicaciones

Profesor: Alejandro Carballar

Febrero de 2002

Fotónica de Comunicaciones

Alejandro Carballar 2

FOTÓNICA DE COMUNICACIONES

1.- ANTECEDENTES DE LAS COMUNICACIONES ÓPTIC AS

2.- COMPONENTES FUNDAMENTALES DE UN SISTEMA DE COMUNICACIONES ÓPTICAS

a.- Medio de transmisión: Fibra Óptica b.- Oscilador coherente a frecuencias ópticas: LASER c.- Fotodetectores

3.- SISTEMAS DE COMUNICACIONES ÓPTICAS PUNTO A PUNTO a.- Primera Generación: λ=820nm b.- Segunda Generación: λ=1300nm c.- Tercera Generación: λ=1550nm d.- Cuarta Generación: EDFA y DWDM

4.- SOCIEDAD DE LA INFORMACIÓN a.- Nuevos servicios de banda ancha b.- Mayor capacidad de red ⇒ Multiplexación c.- Procesado óptico de señal ⇒ REDES ÓPTICAS

5.- DESARROLLO DE NUEVOS COMPONENTES FOTÓNICOS a.- Componentes activos b.- Componentes pasivos

6.-TENDENCIAS EN REDES ÓPTICAS a.- Red troncal WAN b.- Red metropolitana MAN c.- Red de acceso AN

7.- CONSIDERACIONES FINALES

• REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Curso de Doctorado: “Sistemas Electrónicos Avanzados para Comunicaciones II”

Dep. de Ingeniería Electrónica – Universidad de Sevilla 3

Dentro del Curso de Doctorado “Sistemas Electrónicos Avanzados para Comunicaciones II”creemos necesario tratar en cierta medida el área de conocimiento que hemos dado en llamar FOTÓNICA DE COMUNICACIONES, ya que cada vez más las tecnologías fotónicas están teniendo un papel más relevante en los actuales y futuros sistemas de comunicaciones. En este sentido, se pretende hacer en este documento una revisión histórica de la forma en que han surgido los sistemas de comunicaciones por fibra óptica, cómo se han desarrollado los componentes fundamentales de estos sistemas (oscilador a frecuencias ópticas o láser, medio de transmisión o fibra óptica y fotodetectores), y cual ha sido la evolución de los sistemas de comunicaciones terrestres y transoceánicos a que han dado lugar. Hasta hace unos años, estos sistemas de comunicaciones ópticas por fibra se utilizaban exclusivamente como enlaces punto a punto para sustituir los cables metálicos, aprovechando la baja atenuación que presentan las fibras ópticas. En estos sistemas, la señal óptica se restringía a la capa física del sistema OSI (Open Systems Interconnection – Interconexión de Sistemas Abiertos), realizándose todo el procesado de señal en el dominio electrónico. Sin embargo, la revolución que ha supuesto el desarrollo de la Sociedad de la Información y la incesante demanda de un mayor ancho de banda a un menor precio ha conllevado a la necesidad de una mayor capacidad de red, constituyéndose las tecnologías fotónicas en el principal candidato para satisfacer esta demanda. De esta forma, se han desarrollado nuevos componentes fotónicos para el procesado de la señal de información en el dominio óptico y poder así eliminar las no deseables conversiones opto-electrónicas. Así, se han desarrollado amplificadores ópticos y compensadores de la dispersión para la regeneración de señal; filtros ópticos, multiplexores / demultiplexores y conversores de longitud de onda para el tratamiento de la señal de información óptica en el dominio espectral; y conmutadores ópticos para la provisión y conmutación de circuitos ópticos. Además, se ha comenzado a realizar en el dominio óptico funciones que tradicionalmente se han realizado en el dominio electrónico como son la multiplexación en frecuencia que ha dado lugar a los sistemas multiplexados por división en longitud de onda (DWDM – Dense Wavelength División Multiplexing); multiplexación en el dominio del tiempo óptico dando lugar a los sistemas OTDM (Optical Time División Multiplexing) o el acceso al medio por división de código (OCDMA – Optical Code División Médium Access). Por tanto, se ha pasado de utilizar el dominio óptico como mero soporte para el transporte de la señal de información, a incorporar en este dominio óptico las funciones de conmutación y encaminamiento de la red de comunicaciones, originando las denominadas nuevas REDES ÓPTICAS.



1.1.- ANTECEDENTES DE LAS COMUNICACIONES ÓPTICAS

Pensar que los sistemas de Comunicaciones Ópticas son una reciente invención de la segunda mitad del siglo XX puede llevarnos a error, sobre todo si consideramos estos sistemas en sentido amplio [HOLZMANN – 94]. Ya a lo largo de la historia pueden encontrase comunicaciones de acontecimientos importantes y desarrollos de sistemas de comunicaciones utilizando señales de fuego y humo como transmisores, el aire como medio de transmisión y el ojo humano como receptor. La primera reseña histórica de la utilización de sistemas de comunicaciones ópticas se sitúa en la Antigua Grecia alrededor del siglo VI a. C. cuando los griegos comunicaron la caída de Troya mediante una cadena de señales de fuego desde Asia Menor a Argos (unos cientos de kilometros). Sin embargo, este sistema no puede ser considerado como un sistema de comunicaciones de comunicaciones en sentido estricto ya que la información a transmitir era conocida a priori por el receptor, por lo que solamente se comunica el asentimiento de la información. Es importante destacar que en aquel tiempo ya los griegos habían demostrado el guiado de luz a través de cristales minerales. Un sistema de comunicaciones ópticas más sofisticado es el desarrollado por los indios americanos utilizando como transmisor las señales de humo. Espaciando en mayor o menor medida estas señales pueden transmitirse diferentes mensajes que no son conocidos a priori por el receptor. De forma más genérica, las señales ópticas han sido también ampliamente utilizadas en el ámbito marino. Así, en 1588 los ingleses avisaban de la llegada de la Armada Invencible mediante señales de fuego; y es bien conocida la utilización de lámparas de señales y banderas para la comunicación entre barcos. El primer sistema de comunicaciones ópticas en sentido estricto que podemos considerar se sitúa en Francia en el año 1792 cuando Claude Chappe propone su telégrafo o semáforo óptico. El telégrafo óptico constituyó una verdadera revolución en las comunicaciones de final del siglo XVIII. Izado en lo alto de un mástil, el telégrafo óptico estaba compuesto por un ingenioso sistema de brazos articulados formados por un travesaño orientable en cuyos extremos sostenía dos tablas más pequeñas en forma de indicadores. Estos brazos articulados eran controlados desde el suelo por un conjunto de poleas. Así, un observador podía, observando la posición de los brazos indicadores y siguiendo un código predeterminado, descifrar un mensaje. En un principio, cada posición de los brazos articulados se correspondía con una letra del alfabeto o cifra numérica, pero la baja tasa de transferencia de información hizo pasar a un sistema más complejo donde dos posiciones consecutivas de los brazos articulados codificaban un mensaje corto. El éxito de las demostraciones realizadas, así como la utilización del sistema en las campañas militares hizo que el telégrafo óptico se extendiese rápidamente llegando a tener un despliegue de red de unos 5000Km en el año 1805. Lógicamente, el telégrafo óptico de Chappe se vio relegado años más tarde por la invención del telégrafo eléctrico de Morse. En España también llegó a instalarse el telégrafo óptico, principalmente para uso gubernamental y fines militares. La primera línea propuesta fue Madrid - Irún en la frontera francesa. Fue encargada al militar Brigadier José María Mathé y entró en funcionamiento en Octubre de 1846. Es muy curioso destacar como Alejandro Dumas hace referencia a la línea telegráfica hacia España en su libro “El Conde de Montecristo”. La vida del telégrafo óptico en España fue muy corta debido igualmente a la posterior opción por el telégrafo eléctrico. Todavía hoy pueden observarse por algunas carreteras de la geografía española las torres que se construyeron para la telegrafía óptica. En 1870, John Tyndall demostró ante la Royal Society el guiado de luz dentro de un chorro de agua. El procedimiento fue iluminar un tonel de agua en el cual se había realizado un agujero en su lateral y por el cual salía un chorro de agua curvo iluminado, demostrando así el principio de reflexión total interna (efecto en el cual está basado el guiado de luz dentro de una fibra óptica).



En 1880, Alexander Graham Bell, ayudado por Charles Summer Tainter, proponen la idea del fotófono como sistema de comunicaciones. El emisor del sistema consistía en un espejo reflector de la luz de sol, el cual era modulado acústicamente. La señal del sol modulada utilizaba el aire como medio de transmisión y tras recorrer unos 200m incidía en un receptor constituido por una placa cuya resistencia eléctrica dependía de la intensidad luminosa incidente. De esta forma se conseguía obtener una corriente eléctrica proporcional a la señal acústica moduladora y que podía ser escuchada en un auricular. Sin embargo, el desarrollo de los sistemas de comunicaciones ópticas tal y como los conocemos hoy en día tuvo que esperar hasta la segunda mitad del siglo XX principalmente debido a dos factores [ACTS – 98]:

- el primero de ellos era la necesidad de disponer de fuentes de luz y medios de transmisión adecuados, lo cual no pudo llevarse a cabo hasta que se consiguieron algunos avances científicos. Así, en 1873, Maxwell predijo la existencia de ondas electromagnéticas y en 1888 Hertz confirmó la existencia de éstas con la velocidad de la luz; en 1897 Rayleigh estudió la propagación en guiaondas y Hondros y Debye extendieron su estudio al caso particular de guiaondas cilíndricas dieléctricas. Por otro lado, Einstein propuso la idea de la emisión estimulada en 1916; en 1927 Bird y Houssel consiguieron transmitir imágenes por un mazo de fibras mientras Lamb comenzaba a experimentar con fibras de sílice.

- el segundo de los factores que contribuyó al desarrollo de los sistemas de comunicaciones ópticas fue la necesidad de una mayor capacidad de red originada por el espectacular despliegue de la red telefónica a escala mundial. El empleo de cables coaxiales, sustituyendo los cables de pares , para proporcionar un mayor ancho de banda se generalizó a partir del año 1940. Estos sistemas basaban su funcionamiento en la transmisión analógica de canales multiplexados en frecuencia pudiendo llegar a soportar 300 canales de voz simultáneos o un canal de video. El principal problema de estos sistemas es la dependencia de la atenuación del cable con la frecuencia, aumentando en gran medida para frecuencias superiores a 10MHz. Por tanto, es necesario introducir repetidores cada vez a menor distancia. La limitación de estos sistemas estimuló el desarrollo de los sistemas de comunicaciones por microondas en los cuales se emplea una portadora electromagnética entre 1 – 10GHz modulada de forma adecuada. En 1948 entró en funcionamiento el primer sistema empleando una portadora de 4GHz. Pronto se llegó a la conclusión, que la única forma de aumentar la capacidad de la red (producto ancho de banda por separación entre repetidores, B×L) era migrar hacia valores de la frecuencia portadora mayores.

La investigación para trabajar con frecuencias portadores más altas se orientó hacia dos caminos. Por un lado se comenzó a trabajar en la propagación de señales a frecuencias milimétricas utilizando guíaondas huecas de 5cm de diámetro. Esta solución conseguía aumentar la capacidad del medio de transmisión de forma considerable pero presentaba el principal inconveniente de necesitar canalizaciones completamente rectas. La segunda opción fue trabajar con una portadora en la banda óptica, pero existían dos inconvenientes para llevar a cabo esta idea: la inexistencia de un oscilador coherente a frecuencias ópticas similar a los de microondas, y la necesidad de un medio de transmisión de características más adecuadas que el aire, el cual presenta las desventajas de ser un medio altamente variable principalmente con las condiciones atmosféricas.

1.2.- COMPONENTES FUNDAMENTALES DE UN SISTEMA DE

COMUNICACIONES ÓPTICAS

Todo sistema de comunicaciones está formado por una serie de componentes fundamentales o esenciales sin los cuales el sistema no es considerado como tal. Estos componentes fundamentales son la fuente de mensajes, el transmisor, el medio de transmisión o canal, el receptor y el



destinatario del mensaje (Figura 1.1) [CAPMANY – 98]. La fuente de mensajes es la entidad que genera la información a transmitir por el sistema de comunicaciones. Esta serie de mensajes se inyectan al transmisor que es el encargado de adaptar la señal de información al canal por el cual se va a transmitir. El medio de transmisión o canal es el encargado de soportar la comunicación y de transportar la señal de información desde el extremo transmisor al extremo receptor. El receptor es el encargado de recibir la señal que se ha enviado por el canal y de darle el formato adecuado para que el destinatario pueda entender la información transmitida.

Fuente demensajes

Destino demensajes

Transmisor Canal de Comunicaciones Receptor

Figura 1.1.- Componentes fundamentales de un sistema de comunicaciones.

Un sistema de comunicaciones ópticas no es más que un caso particular de un sistema de comunicaciones genérico y por tanto debe de estar formado por los mismos componentes constitutivos. Obviando las entidades de fuente y destinatario de mensajes, en un sistema de comunicaciones ópticas el transmisor deberá ser una fuente de luz que se corresponderá con un oscilador a frecuencias ópticas; el medio de transmisión deberá ser bien el aire o bien una guiaonda óptica; y el receptor deberá ser un detector de luz. El desarrollo de los sistemas de comunicaciones ópticas ha sido posible gracias a una serie de avances científicos y tecnológicos que han posibilitado la propuesta y posterior fabricación de cada uno de los componentes fundamentales del sistema. En particular, del oscilador óptico coherente o láser y del medio de transmisión o fibra óptica. Anteriormente se ha comentado como hacia los años 1950 se comenzó a especular con la posibilidad de utilizar una portadora óptica en los sistemas de telecomunicación ya que la cantidad de información que puede ser modulada por una onda portadora es fuertemente proporcional a su frecuencia. De ahí que se invirtiesen grandes esfuerzos en la investigación de un oscilador coherente a frecuencias ópticas similar a los utilizados en microondas; y en la investigación de una guía-onda óptica que pudiera soportar el transporte de la señal de información óptica. A continuación se revisan todos estos avances científicos y tecnológicos, haciendo especial hincapié en el paralelismo que siguen en el tiempo el desarrollo del láser y de la fibra óptica.

a.- Medio de transmisión: Fibra óptica

Para el desarrollo de los sistemas de comunicaciones ópticas de larga distancia era imprescindible disponer de una guía-onda de luz ya que el aire constituye un medio altamente dispersivo además de presentar unas características de transmisión muy variables con el tiempo (día y noche) y con las condiciones atmosféricas (lluvia, granizo, nieve, niebla, ...). Los primeros trabajos para conseguir una guía-onda de luz se centraron en la utilización de lentes y fueron llevados a cabo por Goubau hacia el año 1958. Se desarrollaron secuencias periódicas de lentes convergentes dentro de la guía-onda para poder controlar la dispersión del haz, se fabricaron lentes especiales para minimizar las pérdidas e incluso se llegó a instalar un sistema experimental de 1Km de longitud en el cual se midió una atenuación tan baja como 1dB/Km en unas condiciones prácticamente ideales [GAMBLING – 00]. Sin embargo, el llegar a una solución más comercial era muy costoso presentando el sistema los principales inconvenientes de ser muy voluminoso, frágil y poco flexible. Por otro lado, ya en 1950 se comenzó a utilizar mazos de fibras ópticas para la transmisión de imágenes en distancias cortas. Sin embargo, para la conducción de luz a lo largo de distancias kilométricas la guía-onda óptica debería cumplir tres condiciones:



- en primer lugar, que la superficie de la fibra fuese lo más lisa posible y que estuviese libre de contaminaciones,

- en segundo lugar, la fibra no debería de absorber ni difractar la luz,

- y finalmente, que el medio que envolviese a la fibra fuese menos denso que ésta (índice de refracción menor) para cumplir el principio de reflexión total interna.

En 1964 se produce un salto muy importante en el desarrollo de las fibras ópticas gracias a los trabajos de Hopkins, Kapany y Hell, los cuales proponen la idea de añadir al núcleo de la fibra una segunda capa de vidrio, de menor índice de refracción, para conseguir el guiado de luz y a la misma vez proteger al núcleo de la fibra de posibles impurezas y abrasiones. En 1966 se publica el trabajo de Kao y Hockman, quienes sugieren la posibilidad del empleo de fibras ópticas para la transmisión de información en largas distancias si se logra disminuir la atenuación del vidrio a valores por debajo de los 20dB/Km. Se estimaba la atenuación del vidrio de sílice alrededor de 1000dB/Km, pero también se apuntaba en este artículo que dicho valor de atenuación tan alto podía ser debido a la presencia de impurezas y que refinando los procesos de fabricación podían disminuirse estos valores de atenuación. A partir de este momento muchos de los grandes laboratorios de investigación (Standard Telecommunication Labs, el British Post Office, los Bell Labs y la Nipon Sheet Glass) comenzaron una carrera frenética para lograr desarrollar una fibra óptica de baja atenuación con valores de ésta por debajo del límite de los 20dB/Km. Sin embargo, fue la empresa Corning Glass Work, en 1970, quien a través de sus investigadores Kapron, Keck y Maurer, presentaron una fibra monomodo con una sorprendente atenuación de 16dB/Km [KECK – 00]. A partir de este momento todos los esfuerzos se centraron en perfeccionar los métodos de fabricación para disminuir progresivamente los niveles de atenuación y además, comenzar a analizar los mecanismos que afectan a la degradación de la señal de información cuando se propaga por la fibra. Aunque desde un principio se conocían tanto las fibras monomodo como las fibras multimodo, inicialmente todas las miras se centraron en las multimodo debido a los problemas mecánicos que se presentaban a la hora de trabajar con las fibras monomodo. Estos problemas eran principalmente el acoplo de la señal de luz al interior del núcleo de la fibra, el cortado y empalmado de las fibras, así como la conectorización de es tas [KHOE – 00]. De ahí, que los primeros sistemas de comunicaciones ópticas empleasen fibra multimodo de salto de índice. Más tarde se desarrollarían las fibras multimodo de índice gradual que solventaron en gran medida el problema de la dispersión intermodal. Solucionados los problemas del acoplo de la señal de luz al núcleo de la fibra óptica mediante lentes esféricas, y habiendo perfeccionado las técnicas de empalme y conectorización de fibras, se comienza a trabajar con fibras monomodo de salto de índice para así poder eliminar el problema de la dispersión intermodal. Más interesantes fueron los resultados de investigación, obtenidos en Southamptom, en los cuales mostraron como la dispersión del material y guiaondas tenían signos opuestos. Gracias a este descubrimiento pudieron desarrollarse las fibras de dispersión desplazada y las nuevas fibras de dispersión desplazada con valor no nulo que actualmente se utilizan en sistemas de larga distancia y sistemas DWDM.

b.- Oscilador coherente a frecuencias ópticas: LÁSER

Paralelamente al desarrollo de las fibras ópticas se produjo el desarrollo de fuentes de luz susceptibles de ser utilizadas como transmisores en los sistemas de comunicaciones ópticas, es decir, osciladores coherentes en la zona del espectro de las frecuencias ópticas. Tras la propuesta de Einstein en 1916 del fenómeno de emisión estimulada para la interacción radiación – materia y su posterior demostración en 1928 por Ladenburg, no es hasta el año 1953 cuando dos grupos de investigación, trabajando de forma independiente, presentan las



bases para la invención del MASER (Microwave Amplification by the Stimulated Emission Radiation). Por un lado, en 1953, Townes consiguió poner en marcha el primer máser, mientras que Prokhonov y Basov calcularon de forma detallada las condiciones necesarias para la existencia del máser, publicando sus resultados en 1954 [CAPMANY – 98]. A partir de la invención del máser todas las tendencias giraron hacia conseguir aumentar las frecuencias de funcionamiento del máser hasta conseguir llevarlas a frecuencias ópticas. Pronto descubrieron que las condiciones para producir emisión estimulada a estas frecuencias eran distintas de las del máser. En 1958, Townes y Schallow publicaron en un artículo las condiciones necesarias que debían darse para conseguir realizar el máser óptico, mientras que un poco antes Gordon Gould llegó a las mismas conclusiones en 1957 intentando patentar sus resultados. Por un error legal la patente de Gould no fue válida y todos los méritos cientificos fueron recibidos por Townes y Schallow, aunque merece la pena destacar que en muchos ambientes Gould es considerado el inventor del oscilador coherente a frecuencias ópticas. Baste decir que fue él quién acuñó el término LASER (Light Amplification by the Stimulated Emission Radiation) mientras que Townes lo denominó máser óptico. En 1960, Maimann obtuvo el primer láser en funcionamiento trabajando con el rubí como material base. En 1961, los laboratorios Bell ponen en funcionamiento el láser de He-Ne y ya en 1962 aparecieron por fin los primeros láseres de semiconductor. En 1963 se propone que el comportamiento del láser de semiconductor puede mejorarse si el material de la zona activa es embutido entre dos materiales semiconductores con un gap superior al material de la zona activa. Surgen así los láseres de semiconductor de heteroestructura. Sin embargo, debido al delicado proceso de fabricación necesario para realizar estas heteroestructuras, no pudieron llevarse a la práctica hasta 1969, fabricándose con GaAs y AlxGa1-xAs y funcionando en régimen pulsado. Finalmente, en 1970, se consigue fabricar el primer láser de heteroestructura funcionando en continua a temperatura ambiente. Merece la pena resaltar en este punto que es el mismo año en que Corning presenta su fibra óptica monomodo con atenuación inferior a 20dB/Km. Los dos componentes constitutivos fundamentales para el desarrollo de los sistemas de comunicaciones ópticas habían “visto la luz”. En 1971, para solucionar los problemas de los modos transversales de los láseres semiconductor de heteroestructura y el acoplo de la señal luminosa al núcleo de las fibras ópticas, se proponen los láseres de heteroestructura guiados por ganancia y al siguiente año, en 1972, se proponen los láseres de heteroestructura guiados por índice. A partir de entonces, la investigación en los láseres para sistemas de comunicaciones ópticas se centró en conseguir nuevos materiales semiconductores para poder emitir en las longitudes de onda de 1300nm y 1550nm (ahí la fibra óptica ofrecía mínimos de atenuación) obteniéndose el material InGaAsP. También se buscaron láseres monomodo con una menor anchura espectral para poder reducir el efecto de la dispersión cromática, desarrollándose los láseres de realimentación dis tribuida (DFB – Distributed Feedback) y los láseres con reflector de Bragg distribuido (DBR – Distributed Bragg Reflector). Por otro lado, se estudiaron los láseres de pozo cuántico múltiple (MQW – Multi-Quantum Well) para conseguir disminuir la corriente umbral, disminuir el consumo, disminuir el efecto del “chirp”, disminuir la anchura espectral y aumentar la frecuencia de modulación.



1950

1960

1970

1980

Fibra Óptica Láser

1958

1959

1961

1964

1966

1974

1953

1963

1962

1961

1958

1957

1976

1975

1971

1969

Tiempo(años)

Tiempo(años)

Goubau: Guia-ondas ópticas con lentes

Comienza el interés por las fibras ópticas

Kapany: Fibras ópticas con cubierta

Estudio modal de las fibras ópticas

Trabajos experimentales deguia-ondas ópticas con lentes

Kao y Hockmann: Proposición de las fibrasópticas para enlaces de larga distancia

Kapron, Keck y Maurer (Corning Glass Works):Presentación de la primera fibra óptica con

atenuación menor que 20dB/Km

Desarrollo de distintos tipos de fibras ópticas

Primer MÁSER en funcionamiento

Gould: Establece condiciones necesarias para LÁSERTownes y Schallow: Establece condicionesnecesarias para MÁSER Óptico

Primer LÁSER de rubí

Láser de He-Ne y láser de NeodiminoLáseres de semiconductor de AsGa paracomunicaciones ópticas

Se proponen los láseres de heteroestructura

Fabricación de los primeros láseres deheteroestructuraPrimer láser de heteroestructura trabajando encontinua a temperatura ambiente

Láser de heteroestructura guiado por gananca

Otros tipos de láseres para trabajar en otrasventanas: Material InGaAsP

Primeros sistemas de comunicaciones ópticaspor fibra operando a 820nm

Primeros sistemas de comunicaciones ópticaspor fibra operando a 820nm

Figura 1.2.- Evolución histórica de la fibra óptica y del láser en la segunda mitad del siglo XX.

c.- Fotodetectores

De los componentes fundamentales del sistema de comunicaciones ópticas, el que menos ha evolucionado ha sido el fotodetector. Básicamente, el fotodetector no es más que una unión p-n de



semiconductor polarizada en inversa que basa su funcionamiento en el fenómeno de absorción estimulada, es decir, el fotodetector produce una corriente eléctrica (genera un par electrón – hueco) cuando sobre la estructura incide luz (fotones). Existen dos tipos de fotodetectores para sistemas de comunicaciones ópticas, el fotodiodo p-i-n y el fotodiodo APD. El primero de ellos se caracteriza por su alta fiabilidad y facilidad de fabricación, bajo ruido y compatibilidad con los amplificadores de bajo voltaje; mientras que el fotodiodo APD presenta una sensibilidad mucho menor pero necesita altos voltajes de alimentación para su funcionamiento. Actualmente existen fotodiodos APD funcionando con voltajes bajos pero su precio se encarece mucho. Los materiales que se han empleado en su fabricación han sido el silicio (Si) para detección de señales ópticas de longitud de onda alrededor de 820nm, el germanio (Ge) para la detección en longitudes de onda de 1300nm y el InGaAsP para longitudes de onda de 1550nm.

1.3.- SISTEMAS DE COMUNICACIONES ÓPTICAS PUNTO A PUNTO

El año 1970 constituye el punto de inflexión para el desarrollo de los sistemas de comunicaciones ópticas ya que es a finales de este año cuando ya se dispone tanto de un medio de transmisión para la señal óptica como de una fuente de luz coherente o láser. En este caldo de cultivo se comienzan a vislumbrar las posibilidades de éxito de los sistemas de comunicaciones por fibra óptica realizándose un mayor esfuerzo a partir del año 1974. Aunque por estas fechas ya se habían conseguido fabricar las fibras monomodo y las fibras multimodo de calidad, los primeros ensayos de sistemas utilizaron fibras multimodo debido a los problemas ya comentados de acoplo de la señal óptica al núcleo de una fibra monomodo, problemas de cortado y empalmes de fibra y problemas de conectorización. Hacia 1978 se comienzan a instalar los primeros sistemas de comunicaciones por fibra óptica para sustituir los enlaces de cable coaxial, gracias a las ventajas que ofrece la fibra de menor tamaño y peso y mayor espaciamiento entre los repetidores optoelctrónicos. A partir de entonces el objetivo perseguido en el desarrollo de estos sistemas ha sido el conseguir progresivamente una mayor capacidad del sistema, expresado por el producto B×L (producto velocidad del sistema por espaciamiento entre repetidores), lo cual se ha ido consiguiendo conforme los avances tecnológicos han ido proporcionando componentes de mayor calidad y se han ido solucionando los problemas que han ido limitando a los sistemas. En la evolución que han sufrido los sistemas de comunicaciones ópticas hasta nuestros días podemos hacer una clasificación histórica en generaciones, cada una de las cuales está caracterizada por una serie de parámetros [AGRAWAL – 97].

a.- Primera Generación: λλ=820nm

La primera generación de sistemas de comunicaciones ópticas se ha caracterizado por utilizar una frecuencia óptica portadora en la longitud de onda del espectro igual a 820nm (denominada primera ventana de comunicaciones ópticas). En principio, utilizaban fibra multimodo de salto de índice, fuente óptica de GaAs y fotodetectores de Si. En 1980 entró en funcionamiento el sistema denominado FT3 que soportaba una velocidad de transmisión de 45Mb/s, con una distancia entre repetidores optoelectrónicos igual a 7Km. El producto B×L de este sistema se situaba alrededor de los 315Mb/s-Km. Estos primeros sistemas estaban limitados por la dispersión intermodal de la fibra multimodo de salto de índice. Para solventar este problema se comenzaron a utilizar las fibras multimodo de índice gradual que proporcionaban una ecualización del camino óptico que recorrían los diferentes modos por el núcleo de la fibra y disminuían así el efecto del ensanchamiento temporal del pulso debido a la dispersión intermodal. Utilizando este tipo de fibra, en 1983 se puso en funcionamiento el sistema FT3C que operaba a una velocidad de transmisión de 90Mb/s manteniendo la distancia



entre repetidores igual a 7Km. Este sistema se encontraba ahora limitado por la atenuación de la fibra óptica en primera ventana. La única solución posible para mejorar las prestaciones del sistema era migrar hacia longitudes de onda mayores, en particular, a 1300nm y 1550nm, donde la fibra óptica presentaba mínimos de atenuación.

Año Sistema Tipo de fibra

λλ [nm] Nº canales WDM

B (canal) B (fibra) L [Km] B××L

1980 FT3 MM 820 1 45Mb/s 45Mb/s 7 315Mb/s-Km 1983 FT3C MM 820 1 90Mb/s 90Mb/s 7 630Mb/s-Km

Tabla 1.1.- Sistemas comerciales de comunicaciones ópticas de primera generación.

El principal inconveniente para migrar a la segunda ventana de comunicaciones ópticas (longitud de onda igual a 1300nm) estaba en poder disponer de fuentes ópticas que emitiesen a 1300nm y disponer de fotodetectores sensibles a estas longitudes de onda, ya que los fotodetectores de Si empleados has ta ahora eran transparentes a las longitudes de onda de 1300nm y 1550nm.

b.- Segunda generación: λλ=1300nm

A partir de 1977 se desarrollaron los láseres Fabry-Perot de InGaAsP y los fotodetectores de Ge que ya permitían la emisión y detección de señales de luz a longitudes de onda de 1300nm (segunda ventana de comunicaciones ópticas). Alrededor de 1980 se realizaron los primeros ensayos de sistemas de comunicaciones en segunda ventana utilizando fibra multimodo de índice gradual. El sistema conseguía trabajar a regímenes binarios del orden de los 100Mb/s con una distancia entre repetidores en torno a los 20Km. El principal problema que limitaba a estos sistemas era la dispersión intermodal de las fibras multimodo de índice gradual, por lo que pronto se comenzarían a hacer intentos de utilizar fibra monomodo. La utilización de la fibra monomodo además de ofrecer un mínimo de atenuación alrededor de 0.5dB/Km y solventar el problema de la dispersión intermodal, ofrecía la ventaja de presentar una dispersión cromática prácticamente despreciable (dispersión cromática es igual a la suma de la dispersión del material más la dispersión por guiaondas). No fue sencillo trabajar con las fibras monomodo sobre todo debido a los problemas mecánicos de acoplo, conectorización y empalmes comentados anteriormente [KHOE – 00]. Una vez solucionados estos pormenores se consiguieron desarrollar sistemas muy robustos y optimizados. Un ejemplo de ellos es el sistema FTG1.7 implantado en el año 1987 que operando a una tasa binaria de 1.7Gb/s mantenía una distancia entre repetidores igual a 45Km. El éxito de este sistema hizo que se comenzase a pensar en utilizarlos en enlaces transoceánicos. Tras varios intentos, en 1988 se pone en funcionamiento el enlace transatlántico TAT-8 operando a un régimen binario de 280Mb/s y con una separación entre repetidores de 70Km. El siguiente año se instala el enlace transpacífico TPC-3 operando a la misma tasa binaria de 280Mb/s con un espaciamiento entre repetidores de 80Km.




1985 FTG SM 1300 1 417Mb/s 417Mb/s 40 16.68Gb/s-Km 1987 FTG-1.7 SM 1300 1 1.7Gb/s 1.7Gb/s 50 85Gb/s-Km 1988 TAT-8 SM 1300 1 280Mb/s 280Mb/s 70 19.6Gb/s-Km 1989 TPC -3 SM 1300 1 280Mb/s 280Mb/s 80 22.4Gb/s-Km

Tabla 1.2.- Sistemas comerciales de comunicaciones ópticas de segunda generación.

La limitación de los sistemas de segunda generación venía impuesta por la atenuación de la fibra en segunda ventana ya que la dispersión cromática es prácticamente nula. La única posibilidad de solucionar esta limitación era volver a migrar a longitudes de onda mayores, en particular, a 1550nm donde la atenuación de la fibra presentaba su mínimo absoluto con valores en torno a los 0.2dB/Km. Esta migración dio lugar a los sistemas de tercera generación, pero por el



contrario, otra serie de problemas asociados a la dispersión cromática tuvieron que comenzar a ser considerados.

c.- Tercera generación: λλ=1550nm

El paso de los sistemas de comunicaciones de la segunda ventana a la tercera ventana de comunicaciones ópticas (1550nm) se vio agravado por los efectos de la dispersión cromática que ya a estas longitudes de onda no eran despreciables como ocurría en el entorno de los 1300nm. Los primeros sistemas experimentales estuvieron limitados lógicamente por la dispersión cromática que producía un ensanchamiento temporal en los pulsos de información que se traducían en interferencia entre símbolos. Este ensanchamiento temporal, además de ser proporcional a la dispersión cromática y a la longitud del enlace, también lo es a la anchura espectral de la fuente óptica, por lo que todos los esfuerzos en investigación se orientaron a conseguir eliminar los modos longitudinales de los láseres Fabry-Perot y obtener así los denominados láseres monomodo. Este hito se consiguió con el desarrollo de los láseres de realimentación distribuida DFB y posteriormente con los láseres con reflectores de Bragg distribuidos DBR. En 1991, se ponen en funcionamiento los primeros enlaces terrestres denominados STM-16 utilizando fibra monomodo estándar (SMF – Standar Singlemode Fiber), láseres monomodo DFB, operando a una velocidad de transmisión de 2.5Gb/s y manteniendo una distancia entre repetidores igual a 85Km. El problema de la dispersión cromática se hacía más acuciante cuanto mayor era el régimen binario del sistema. Así, tuvieron que desarrollarse la fibras de dispersión desplazada DSF (Dispersión Shifted Fiber) que hacían nula la dispersión cromática en tercera ventana para que pudieran ser instalados los sistemas STM-64 operando a 10Gb/s con una distancia entre repetidores igual a 90Km. Algunos ejemplos de enlaces transoceánicos de tercera generación son el TAT-9 instalado en 1991, el TPC-4 instalado en 1992 y los TAT-10 y 11 instalados en 1993. Todos ellos utilizaban fibra monomodo estándar operando a 560Mb/s manteniendo una distancia entre repetidores igual a 80Km.




1991 STM-16 SM 1550 1 2.5Gb/s 2.5Gb/s 85 212.5Gb/s-Km 1991 TAT-9 SM 1550 1 560Mb/s 560Mb/s 80 44.8Gb/s-Km 1992 TPC -4 SM 1550 1 560Mb/s 560Mb/s 80 44.8Gb/s-Km 1993 TAT-10/11 SM 1550 1 560Mb/s 560Mb/s 80 44.8Gb/s-Km 1996 STM-64 SM 1550 1 10Gb/s 10Gb/s 90 900Gb/s-Km

Tabla 1.3.- Sistemas comerciales de comunicaciones ópticas de tercera generación.

d.- Cuarta generación: EDFA y DWDM

Todos los sitemas presentados en las secciones anteriores son usados simplemente para transportar la señal de información óptica de un punto a otro de una forma muy eficiente. Sin embargo, todo el procesado de esta información ha de ser realizado electrónicamente mediante costosos repetidores optoelectrónicos. Cuando la señal se ha degradado suficientemente después de atravesar un enlace de fibra, dicha señal ha de ser fotodetectada para convertirla en señal eléctrica y poder así amplificarla, volver a darle forma y retemporizarla para poder ser inyectada a un nuevo diodo láser y atacar la siguiente sección del enlace de fibra. Con estas condiciones de operación los sis temas están muy limitados a cualquier tipo de actualización ya que esto requeriría tener que reemplazar todos los repetidores intermedios. Esta situación cambiaría radicalmente en el año 1987 con la invención de los amplificadores ópticos de fibra dopada con Erbio (EDFA – Erbium Doped Fiber Amplifier) por la Universidad de Southampton [GAMBLING – 00]. Estos amplificadores ópticos permiten amplificar la señal de información en el dominio óptico (amplifican fotones) sin necesidad de las conversiones optoelectrónicas. Este hecho permitía que el dispositivo pudiera discernir entre



diferentes longitudes de onda y permitiese tratar de igual manera diferentes tasas binarias de la señal de información. Además, se daba la coincidencia que estos amplificadores trabajaban en la banda de 1550nm con unas excelentes propiedades de alta ganancia (50dB), baja figura de ruido (3.1dB) y enorme ancho de banda (4600GHz). Con el desarrollo de estos amplificadores ya se podían actualizar los sistemas sin necesidad de cambiar todos los regeneradores intermedios de señal. Esta nueva revolución hizo que rápidamente se instalasen en sistemas, estando disponible el primer EDFA comercial en el año 1990 fabricado por Pirelli e introducido en sistemas en el año 1993. El ámbito de aplicación más inmediato y relevante hacia el que se encaminaron los EDFA’s fueron los enlaces submarinos. En este terreno se instalaron en el año 1996 los enlaces transatlánticos TAT-12 y TAT-13, y el enlace transpacífico TPC-5 que utilizan fibra monomodo estándar, láseres monomodo DFB, operando a un régimen binario de 5.3Gb/s y manteniendo una separación entre repetidores de unos 50Km. Es importante destacar en este punto como se consiguió pasar en tan solo 10 años del primer enlace transatlántico TAT de 1986 que soportaba 8000 canales telefónicos con un coste por canal de 30000$ al enlace transpacífico TPC-5 de 1996 que soporta 600000 canales telefónicos con un coste por canal de 500$. El desarrollo de los EDFA posibilitó también el retomar una antigua idea relativa a poder aumentar la capacidad de los sistemas de comunicaciones ópticas mediante la multiplexación por longitud de onda (WDM – Wavelength División Multiplexing). En 1962, en los informes de unos estudios realizados por los Bell Labs se encuentra el siguiente comentario [KOGELNIK – 00]:

“además, la capacidad de combinar varios haces de luz de diferentes longitudes de onda por medios ópticos permitirá transmitir de forma conjunta muchos canales de banda ancha”

La idea es similar a la utilizada en la industria de los ordenadores que utilizan arquitecturas paralelo para poder soportar la creciente demanda de potencia de procesado. En los sistemas de comunicaciones ópticas la solución es análoga: utilizar varios canales paralelos de alta capacidad modulados cada uno con una portadora o longitud de onda diferente.

El desarrollo de los sistemas WDM pasaba por poder disponer de componentes ópticos para la multiplexación / demultiplexación de canales y para la selección y filtrado de cada uno de ellos. El interés en todos estos dispositivos estaba sustentado principalmente por el incremento en la demanda de una mayor capacidad en los enlaces de larga distancia. Así, en el año 1995 entra en servicio el enlace NGLN utilizando fibra monomodo en tercera ventana de comunicaciones ópticas (1550nm) que soportaba la transmisión de 8 canales operando a 2.5Gb/s cada uno; mientras que en el año 1999 el sistema WaveStar TM400G logra soportar o bien 80 canales a 2.5 Gb/s cada uno o bien 40 canales a 10Gb/s cada uno. En el segundo caso (40 canales a 10Gb/s) cada fibra en el enlace soporta una capacidad de transmisión de hasta 400Gb/s con una separación entre repetidores de 640Km.




1995 NGLN SM 1550 8 2.5Gb/s 20Gb/s 360 7.2Tb/s-Km 1996 TAT-12/13 SM 1550 1 5.3Gb/s 5.3Gb/s 50 26.5Gb/s-Km 1996 TPC -5 SM 1550 1 5.3Gb/s 5.3Gb/s 50 26.5Gb/s-Km

80 2.5Gb/s 200Gb/s 640 128Tb/s-Km 1999 WaveStar TM400G

SM 1550 1550 40 10Gb/s 400Gb/s 640 256Tb/s-Km

Tabla 1.4.- Sistemas comerciales de comunicaciones ópticas de cuarta generación.

La tendencia actual de los sistemas de comunicaciones ópticas es conseguir transparencia óptica entre el origen y el destino de la señal intentando eliminar el cuello de botella que supone todo paso al dominio electrónico, siendo las principales limitaciones de estos sistemas: la dispersión cromática de la fibra monomodo estándar ya tendida, el limitado y no plano espectro de ganancia de los EDFA, los efectos relacionados con la polarización y los efectos no lineales que presentan las fibras ópticas cuando se trabajan con potencias de señal óptica elevadas como por ejemplo en los sistemas DWDM.



Figura 1.3.- Evolución del producto B××L en los sistemas de comunicaciones ópticas.

1.4.- LA SOCIEDAD DE LA INFORMACIÓN

En la última década, el mercado y la industria de las telecomunicaciones han sufrido profundos cambios debido a dos factores principalmente [ACTS – 98]:

- por un lado, la desregularización del mercado de las telecomunicaciones y su posterior liberalización han creado un marco de libre competencia en el cual han surgido gran cantidad de nuevos operadores, nuevos suministradores de equipos y nuevos proveedores de servicios, que han acabado con la antigua situación de monopolios que existía en cada país. Este escenario de libre competencia ha posibilitado que los distintos operadores y proveedores de equipos y servicios tengan que diferenciarse para acaparar una cuota de mercado y por tanto ofrecer algo más, buscando algún tipo de liderazgo en costes o bien encaminándose hacia algún nicho de mercado específico.

- por otro lado, la oferta y la demanda de nuevos servicios avanzados de banda ancha, junto con el nacimiento y posterior explosión de Internet ha originado la necesidad de disponer de más y mejores redes de comunicaciones que permitan cursar todo el tráfico generado. La transmisión de imágenes y vídeo a través de Internet, el desarrollo de intranets y extranets por parte de todas las empresas para mantener las operaciones al día y disponer de una información actualizada en todas sus sedes, y, la visión futura de disponer de una fuente ilimitada de información distribuida accesible desde cualquier parte ha conllevado a la necesidad de un mayor ancho de banda en las redes de comunicaciones, o lo que es equivalente, ha conllevado a la necesidad de una mayor capacidad de red.

La demanda de la sociedad de estos nuevos servicios de comunicaciones, junto con el crecimiento exponencial del trafico cursado por Internet ha hecho que a la sociedad de nuestros días se la denomine la Sociedad de la Información, la cual demanda continuamente mayor capacidad de red. Además, gracias al marco de libre competencia creado en el mercado de las telecomunicaciones, los diferentes operadores y proveedores de servicios se ven en la obligación de ofrecer esta mayor capacidad de red a un menor precio. Para poder atender esta demanda de mayor ancho de banda a un menor precio, las redes de telecomunicaciones han tenido que actualizarse e incorporar nuevas tecnologías de la información. En este sentido, las tecnologías fotónicas se han revelado como el principal candidato para poder absorber este tráfico ya que constituyen la opción más efectiva en coste, ofrece el

� - Sistemas 1ª generación � - Sistemas 2ª generación ◊ - Sistemas 3ª generación ∇ - Sistemas 4ª generación



mayor ancho de banda, es la opción más interesante técnicamente y constituye la mejor apuesta de futuro frente a posibles actualizaciones y mejoras.

a.- Nuevos servicios de banda ancha

La revolución de la Sociedad de la Información ha traído consigo la demanda, por parte de los usuarios, de nuevos servicios de telecomunicaciones. Hace una década, el servicio prioritario de telecomunicaciones era el servicio telefónico casi exclusivamente, pero hoy, sin embargo, basta mirar a nuestro alrededor para identificar otra gran cantidad de servicios como son la telefonía móvil, la transmisión de datos y la transmisión de imágenes y video, es decir, frente al servicio tradicional de voz, hoy en día existe una diversidad de servicios que lógicamente ha afectado al diseño y dimensionamiento de las redes de telecomunicaciones. Las redes existentes habían sido diseñadas para cursar tráfico telefónico y sin embargo, hoy en día han tenido que actualizarse para poder cursar nuevos servicios de banda ancha asegurando una cierta calidad de servicio (QoS – Quality of Service). Por tanto, las redes de telecomunicaciones han tenido que flexibilizarse para poder sostener la integración de servicios, es decir, poder cursar tráfico de voz, video y datos de forma indistinta y cada uno de ellos con una calidad de servicio específica. Además de los servicios ya tradicionales de telefonía fija y telefonía móvil hemos de listar una serie de nuevos servicios telemáticos que cada vez toman más peso en el volumen global. Aunque el mayor peso en los servicios de telecomunicaciones lo sigue teniendo el servicio telefónico, su crecimiento anual es más sostenido que el de los servicios telemáticos, cuyo crecimiento es prácticamente exponencial desde el nacimiento de Internet. Algunas estimaciones muestran que antes del año 2010 el servicio dominante será la transmisión de datos [MONTGOMERY – 01]. Algunos de estos servicios telemáticos y servicios de banda ancha son la videoconferencia de baja y alta calidad, el teletrabajo, la teleenseñanza, la telemedicina, la telecompra, el video interactivo y video bajo demanda, los juegos y entretenimiento, y el comercio y correo electrónico. En la Tabla 1.5 se muestran algunos de ellos realizándose una comparativa en cuanto a sus requerimientos de ancho de banda, necesidad de canal de retorno, calidad de servicio y seguridad.

Requisitos de Ancho de Banda

Canal de Retorno Requisitos de Calidad de Servicio

Requisitos de Seguridad

Video interactivo y video bajo demanda

Alto Pequeño Alto Bajo

Telecompra Medio Medio Medio Alto Banca electrónica Bajo Pequeño Bajo Alto

Juegos y entretenimiento

Medio Grande Alto Bajo

Videoconferencia Alto Grande Alto Medio Teletrabajo Alto Grande Medio Alto

Telemedicina Alto Grande Alto Alto Correo multimedia Medio Medio Medio Alto

Tabla 1.5.- Comparativa de los requerimientos para los nuevos servicios de banda ancha.

La calidad de servicio específica para cada tipo de servicio condicionará su tratamiento en la red de comunicaciones. El usuario simplemente quiere recibir la cantidad de información solicitada dentro de un tiempo de retardo compatible con el tipo de aplicación que esté utilizando. Así, para definir la QoS de un servicio determinado han de especificarse el ancho de banda o tasa binaria necesaria para cursar el tráfico generado por dicho servicio y el retardo máximo admisible para que esta información llegue a su destino. A modo de ejemplo pueden compararse el servicio telefónico que teniendo unos requerimientos de bajo ancho de banda necesita retardos máximos del orden de milisegundos mientras que servicios de banda ancha como el video bajo demanda admiten retardos máximos mucho mayores. Finalmente, también es importante identificar para cada tipo de servicio si necesita de canal de retorno o no (es decir, si el servicio es unidireccional o bidireccional) y cuales son sus requisitos de seguridad como en el caso de comercio electrónico o banca electrónica donde estos requisitos son muy altos.



El nacimiento y demanda de toda esta serie de nuevos servicios de banda ancha ha originado la necesidad de una capacidad de red cada vez mayor. Para poder dimensionar las redes de comunicaciones de forma adecuada es necesario estimar cual va a ser el crecimiento del tráfico que deberán cursar estas redes [ACTS – 98]. Así, para la red de acceso se estima que un usuario necesitará un acceso a 10Mb/s en el año 2002 y un acceso de 100Mb/s en el año 2010. Por otro lado, se estima que los requerimientos de capacidad de red deberán crecer entre un 35% y un 60% por año, y en consecuencia, se necesitarán capacidades para los enlaces de comunicaciones de 1Tb/s hacía el año 2010 y de 10Tb/s hacia el año 2015.

b.- Mayor capacidad de red ⇒⇒ Multiplexación

Anteriormente ya se ha comentado que para poder cursar todo el tráfico generado por la demanda de los nuevos servicios de banda ancha y obtener las capacidades de red necesarias, las redes de telecomunicaciones han tenido que actualizare utilizando las más modernas tecnologías para la información. En este sentido, las tecnologías fotónicas, y en particular las comunicaciones por fibra óptica, se han erigido como la opción más atractiva para todos los operadores ya que representa la solución más efectiva en coste, la solución superior técnicamente, además de representar la mejor opción de futuro. De esta forma, los sistemas de comunicaciones por fibra óptica punto a punto, revisados en apartados anteriores, han sido actualizados para poder sacar un mayor rendimiento de ellos y así poder obtener una mayor capacidad de red. Es importante destacar que la actualización de estos sistemas es menos costosa que la instalación de una red de comunicaciones totalmente nueva y de ahí, que gran parte del interés de los operadores haya sido el reutilizar las infraestructuras ya existentes. Tecnológicamente, la forma de obtener una mayor capacidad de un canal de comunicaciones ha sido la multiplexación [IST_TT2 – 01]. Al igual que en el dominio electrónico donde la multiplexación ha evolucionado desde una multiplexación en el espacio SDM (Space División Multiplexing), pasando por una multiplexación en frecuencia FDM (Frequency División Multiplexing) y finalmente una multiplexación en el tiempo TDM (Time División Multiplexing); puede esperarse que en dominio de la señal óptica la evolución de la multiplexación siga los mismos pasos (Figura 1.4):

- en primer lugar una multiplexación en el espacio SDM disponiendo un mayor número de fibras para poder obtener una mayor capacidad de red,

- a continuación, una multiplexación por división en frecuencia óptica OFDM o multiplexación por longitud de onda, dando lugar a los ya conocidos sistemas DWDM, y,

- finalmente, una multiplexación en el dominio del tiempo óptico, dando lugar a los sistemas OTDM que hacen uso de la transmisión de pulsos ultracortos.

Frecuencia

EspacioTiempo

Nº de fibras ópticas

Nº de cables de pares

EFDM

OFDM - WDM

ETDM

OTDM

Figura 1.4.- Evolución de la multiplexación en los dominios electrónicos y óptico de la señal.



El desarrollo de los sistemas WDM es hoy día ya una realidad y ha sido posible gracias al desarrollo de nuevos componentes fotónicos como son los EDFA, los multiplexores / demultiplexores en longitud de onda, los filtros ópticos y las fuentes ópticas de longitud de onda múltiple. El desarrollo de los sistemas OTDM está sin embargo en un estadio más primitivo necesitando mejorar y consolidar la tecnología de transmisión de solitones por fibra y de módulos de inserción/extracción de tramas, recuperadores de reloj ópticos y puertas ópticas [KNOX – 00].

c.- Procesado Óptico de Señal ⇒⇒ REDES ÓPTICAS

La invención y desarrollo de los EDFA en los años 1990 posibilitó el poder comenzar a realizar algún tipo de procesado sobre la señal de información directamente en el dominio óptico. Hasta entonces, todos los sistemas de comunicaciones ópticas utilizaban la fibra como el soporte para llevar la señal de información de un punto a otro de una forma muy eficiente, pero todo el procesado de la señal se realizaba en el dominio electrónico. El principal ejemplo de procesado de señal es la regeneración de la misma cuando dicha señal se ha degradado tras recorrer una cierta distancia por la fibra. Para recuperar la señal, ésta ha de ser fotodetectada para pasarla al dominio electrónico y así poderla amplificar, volver a darle forma y finamente retemporizarla. Una vez la señal regenerada en el dominio electrónico se vuelve a inyectar a una fuente de luz láser para poder atacar el siguiente vano de fibra. Estos repetidores electrónicos presentan dos inconvenientes principalmente: el primero de ellos es su alto coste debido a que la electrónica necesaria para su implementación es una electrónica de alta velocidad que requiere de diseños y componentes específicos (tecnologías de Si-SiGe HBT, III-V P-HEMT y HBT de InP y GaAs) y en segundo lugar, que el proceso de fotodetección o conversión de la señal del dominio óptico al dominio electrónico no distingue entre las posibles longitudes de onda diferentes, por lo que estos repetidores electrónicos constituyen una seria limitación para el desarrollo de los sistemas DWDM. Además, los repetidores electrónicos trabajan a un determinado régimen binario y formato y codificación de señal, por lo que cualquier actualización del sistema requiere la sustitución de todos los repetidores intermedios. De esta forma, se llega a la conclusión que en un sistema de comunicaciones ópticas la electrónica constituye el cuello de botella, por lo que la tendencia actual de los diseñadores es mantener la señal de información en el dominio óptico y evitar las no deseadas conversiones opto-electrónicas. Esta tendencia ha dado lugar al término de transparencia óptica, en el cual se intenta mantener la señal en el dominio óptico desde su punto de origen hasta su destino. Para lograr este propósito, las funciones de conmutación y encaminamiento de señal que hasta ahora se realizaban en el dominio electrónico, han de llevarse a cabo en el dominio óptico. En consecuencia, estamos pasando de los antiguos sistemas de comunicaciones ópticas punto a punto a nuevos sistemas de comunicaciones ópticas que ya contemplan las funciones de conmutación y encaminamiento de señal, es decir, las funciones asociadas a los niveles de enlace (nivel 2) y red (nivel 3) de la estructura de capas de interconexión de sistemas abiertos OSI (OSI – Open System Interconnection). Este hecho ha llevado a denominar a estos nuevos sistemas de comunicaciones ópticas como Redes Ópticas (ON – Optical Networks) o Redes totalmente Ópticas (AON – All-Optical Networks).



-

-

-

1.- Físico

2.- Enlace

3.- Red

4.- Transporte

-

-

-

1.- Físico

2.- Enlace

3.- Red

4.- Transporte

EVOLUCIÓN

Domi

nio

Ópti

coDo

mini

oEl

ectr

ónic

oDominioÓptico

DominioElectrónico

Sistemas de Comunicaciones Ópticas

punto a puntoREDES ÓPTICAS

E/O O/E

E/O O/E

Figura 1.5.- Evolución de los Sistemas de Comunicaciones Ópticas punto a punto hacia las emergentes Redes Ópticas.

Los servicios que ofrecen estas redes ópticas actualmente, y la evolución en la oferta futura de servicios que puede preverse son los siguientes:

- Hoy en día, estas redes ópticas ofrecen un servicio de circuito óptico dedicado , donde el usuario dispone de un canal óptico transparente desde el origen hasta el destino. Este servicio deberá de ser compatible con todos los estándares de comunicaciones ya existentes y deberá de soportar cualquier régimen binario y formato de señal. La tecnología necesaria para ofrecer este servicio es hoy día ya una realidad con los sistemas con multiplexación densa por longitud de onda DWDM, donde un canal óptico se corresponde con una portadora óptica o longitud de onda.

- En segundo lugar, el servicio que se espera que puedan ofrecer estas redes ópticas será el servicio de circuito óptico conmutado , análogo al servicio telefónico conmutado actual, y que se establecerá bajo demanda. La principal diferencia con el servicio telefónico será lógicamente el mayor ancho de banda del circuito óptico y la naturaleza óptica de la señal. La tecnología fotónica necesaria para poder ofrecer estos servicios está basada en los sistemas DWDM pero en un estadio más avanzado que dé lugar a las denominadas Redes Ópticas conmutadas por longitud de onda [RAMASWAMI – 98]. Varios componentes fotónicos nuevos han tenido que ser desarrollados para realizar los primeros ensayos de estas redes y son los multiplexores / demultiplexores de inserción – extracción de una longitud de onda en una señal DWDM (OADM – Optical Add & Drop Multiplexer); los conmutadores ópticos (OXC – Optical Cross Connect) y los conversores de longitud de onda (WC – Wavelength Converter). Por otro lado, el desarrollo de los sistemas OTDM ayudaría en gran medida a poder soportar este servicio de una forma más eficiente.

- Finalmente, se espera que las redes ópticas puedan ofrecer el servicio de conmutación de paquetes ópticos, análogo al servicio de conmutación de paquetes que utiliza Internet, pero con la señal totalmente en el dominio óptico. Para poder ofrecer este servicio, las redes ópticas deberán de trabajar de forma complementaria con los sistemas DWDM y los sistemas OTDM, además de necesitar un alto grado de procesado óptico de señal. Dos tecnologías son necesarias para poder llevar a cado estas redes: en primer lugar perfeccionar la transmisión de pulsos cortos o solitones a través de la fibra, y por otro lado, la necesidad de disponer de memorias ópticas para la implementación de los nodos de red.

De todo lo expuesto hasta ahora, hemos de concluir que la tendencia actual en los sistemas de comunicaciones es mantener la señal en el dominio óptico y evitar así las conversiones opto-electrónicas. Para conseguir este objetivo y poder construir las nuevas Redes Ópticas han



tenido que desarrollarse, y se sigue trabajando, nuevos componentes fotónicos que realicen el procesado de la señal óptica para poder realizar así las funciones de regeneración, conmutación, encaminamiento y almacenamiento de señal.

1.5.- DESARROLLO DE NUEVOS COMPONENTES FOTÓNICOS

La propuesta y posterior desarrollo de nuevos componentes fotónicos en los últimos años ha constituido toda una revolución dentro de las tecnologías fotónicas. La necesidad de nuevos componentes fotónicos para la construcción de las Redes Ópticas , y poder atender así la creciente demanda de mayor ancho de banda, ha hecho que se inviertan grandes esfuerzos en investigación, que han dado sus frutos con la propuesta de nuevos dispositivos. Por otro lado, la fuerte competencia en el sector de las telecomunicaciones hace que los sistemas desarrollados en investigación pasen rápidamente al dominio comercial ya que ofrecen mejores prestaciones. Baste decir que para los últimos sistemas de comunicaciones ópticas solamente han transcurrido cuatro años desde su demostración en el laboratorio hasta sus puesta en servicio [KOGELNIK – 00]. Los componentes utilizados en los sistemas de comunicaciones están sufriendo un vertiginoso cambio, con la tendencia principal de conseguir transparencia óptica entre el origen y el destino de la señal, es decir, conseguir mantener la señal de información en el dominio óptico evitando las no deseadas y costosas conversiones opto-electrónicas. La propuesta de nuevos componentes se ha encaminado hacia cubrir las necesidades de los nuevos sistemas DWDM y sistemas OTDM, y a mejorar las prestaciones de los componentes ya existentes para solventar los posibles problemas de diafonías e interferencias entre canales, ruidos asociados a la señal óptica, efectos relacionados con la polarización y problemas asociados a la estabilidad. A continuación se revisan algunos de los nuevos componentes que ya están siendo utilizados en las emergentes Redes Ópticas y se da una visión de otros componentes de interés que pueden resolver las actuales limitaciones de los sistemas [ACTS – 98],[IST_TT1 – 01].

a.- Componentes Activos

Se entiende por componentes activos fotónicos aquellos que, o bien generan o detectan señal óptica, bien amplifican la señal óptica o bien convierten alguna característica de la señal óptica. Así podemos clasificar los componentes activos fotónicos en fuentes láseres, fotodetectores, amplificadores ópticos y conversores de longitud de onda. Los fotodetectores de semiconductor prácticamente no han evolucionado ya que los existentes fotodiodos p-i-n y fotodiodos APD proporcionan las prestaciones necesarias para los actuales sistemas de comunicaciones ópticas. Sin embargo, los otros componentes activos si han sufrido algunas modificaciones.

Láseres

Para la implantación de los sistemas DWDM ha sido necesario desarrollar fuentes de luz de longitud de onda múltiple con los principales requerimientos de precisión y estabilidad en longitud de onda, posibilidad de sintonizabilidad y velocidad de sintonización acorde con la aplicación del sistema. El desarrollo de estas fuentes para los sistemas DWDM se ha encaminado hacia dos vertientes: por un lado, conseguir fuentes sintonizables con un margen de sintonía amplio y por otro lado, conseguir matrices de láseres operando cada uno de ellos a una longitud de onda fija. Con respecto a los primeros (láseres sintonizables) los más importantes están siendo los láseres DBR de semiconductor, mientras que para los segundos (matrices de láseres) además del láser DBR se han utilizado distintas configuraciones haciendo uso de los láseres DFB y de los láseres de cavidad vertical (VCL – Vertical Cavity Laser). Es importante destacar que han tomado especial importancia los los láseres de pozo cuántico múltiple y más recientemente, los láseres de fibra, los cuales han entrado en dura competencia con la tradicional fabricación de láseres de semiconductor. En cuanto a los sistemas OTDM, se han necesitado fuentes ópticas de pulsos ultracortos. Los principales ensayos llevados a cabo se han realizado con láseres de materiales dieléctricos dopados con tierras raras y láseres de cavidad externa “mode-locking”.



Amplificadores Ópticos

Aunque los EDFA han constituido toda una revolución para el desarrollo de los sistemas DWDM, hoy en día, comienzan a presentar una serie de inconvenientes que limitan la capacidad de los sistemas. Estos inconvenientes son su longitud de onda de trabajo fija alrededor de 1550nm, su limitado ancho de banda en torno a los 30nm y su espectro de ganancia no plano. Por tanto, otra serie de tecnologías han ido surgiendo para los amplificadores ópticos. Los amplificadores ópticos de semiconductor (SOA’s – Semiconductor Optical Amplifier) son una de las tecnologías que más interés despierta gracias a su reducido coste, mayor ancho de banda, longitudes de onda de operación disponibles en todo el espectro de comunicaciones ópticas (disponibilidad de materiales semiconductores que emiten en todo el espectro utilizado), además de presentar una tecnología de fabricación muy consolidada. Como principales inconvenientes presentan que son más ruidosos y que su funcionamiento es dependiente del estado de polarización de la luz. Algunos amplificadores de semiconductor están ya siendo utilizados en pruebas de campo, trabajando en segunda ventana de comunicaciones ópticas, para la implementación de amplificadores bidireccionales. También, el éxito de los EDFA operando en tercera ventana de comunicaciones ha llevado a la búsqueda de otras tierras raras para dopar la fibra óptica que permita la realización de amplificadores de fibra operando en la segunda ventana de comunicaciones ópticas, es decir, en 1300nm. Se han propuesto los amplificadores de fibra óptica dopada con Praseodimio (PDFA – Praseodimium Doped Fiber Amplifier), pero aún no existen comercialmente. Otros intentos de aumentar el ancho de banda de los EDFA, para tener un mayor ancho de banda efectivo para los sistemas DWDM, o cambiar su longitud de onda de trabajo han consistido en codopar la fibra dopada con Erbio con otros materiales y poder trabajar así en las bandas S (1490nm – 1530nm) y L (1570nm – 1610nm) del espectro. Actualmente, los amplificadores Raman están cobrando mucha importancia ya que pueden llegar a ofrecer un ancho de banda en torno a los 350nm cuando se utiliza bombeo múltiple.

Atenuación Fibra

dB/Km

λ1250 15701530149014501350 16501610

(nm)

Banda XS Banda S+ Banda C Banda L Banda L+Banda S

Ra

ng

o e

sp

ec

tra

l d

e f

un

cio

na

mie

nto

EDFA's

EDFA's con ecualización de ganancia

EDFA con Telurio

Amplifación RAMAN con multi-bombeo

PDFA'sAnchura espectral disponible paraamplificación RAMAN

Anchura espectral disponiblepara amplificación SOA's

30nm 40nm

47nm

52nm

22nm

52nm

52nm

Figura 1.6.- Tecnologías aplicadas a Amplificadores Ópticos para trabajar a diferentes longitudes de onda y

cubrir mayores rangos espectrales.



Conversores de Longitud de Onda

Otro de los componentes fotónicos muy importantes para el desarrollo de las redes conmutadas por longitud de onda son los conversores de longitud de onda. Un conversor de longitud de onda (WC – Wavelength Converter) es un dispositivo fotónico al que entra una señal óptica de información modulada por una determinada portadora óptica o longitud de onda, y a su salida presenta la misma señal de información pero modulada a una longitud de onda distinta. Un requerimiento muy importante para estos conversores de longitud de onda es que sean totalmente transparentes a la naturaleza, formato y régimen binario de la señal. De aquí, que los antiguos conversores de longitud de onda basados en conversiones opto-electrónicas hayan sido desechados y se haya comenzado a trabajar en tecnologías todo-ópticas. La implementación de estos componentes está basada en la utilización de elementos no lineales, amplificadores ópticos de semiconductor y estructuras interferométricas. Existen varias configuraciones siendo las más comunes los conversores de longitud de onda basados en la modulación cruzada de ganancia, los conversores basados en el mezclado de cuatro ondas (FWM – Four Wave Mixing) y los conversores basados en SOA’s y estructuras interferométricas de Mach-Zehnder y Michelson.

1 1 10 0 000

t

Señal1 1 10 0 000

t

Conversor deLongitud de Onda

Entrada Salida

Portadora Óptica:λ1Portadora Óptica:λ2

Figura 1.7.- Esquema de funcionamiento de un Conversor de Longitud de Onda.

b.- Componentes pasivos

En general, se entiende por componentes pasivos aquellos que no generan, detectan o amplifican señal óptica. Para poder llevar a cabo el desarrollo de las actuales redes ópticas son necesarios otra serie de componentes, además de los componentes activos, para realizar el procesado de la señal de información. Así, son necesarios acopladores ópticos para la distribución de la señal óptica a varios usuarios, son necesarios filtros ópticos, multiplexores y demultiplexores para seleccionar y combinar diferentes señales en longitud de onda, son necesarios componentes para compensar la dispersión y son necesarios nuevas fibras ópticas que sigan aportando más y mejores prestaciones a los sistemas.

Acopladores Ópticos

Los acopladores ópticos son dispositivos fotónicos pasivos que se utilizan para la distribución de la señal de información óptica entre varios usuarios, es decir, son equivalentes a los repartidores de señal que se utilizan en el dominio electrónico como por ejemplo en la distribución de señal de televisión por cable. Estos componentes son especialmente importantes para el desarrollo de las redes de difusión de múltiples longitudes de onda a todos los usuarios y selección de cada una de ellas en recepción. Actualmente han cobrado mucho interés por el desarrollo de las denominadas Redes Ópticas Pasivas (PON – Passive Optical Network) que parecen ofrecer una solución bastante efectiva técnicamente y en coste para llevar la fibra óptica hasta el abonado. Las tecnologías más utilizadas para su fabricación son los acopladores direccionales de campo evanescente y los acopladores fusionados. Mientras que los primeros presentan la ventaja de ser más precisos y permiten fabricar acopladores con constante de acoplo variable, los segundos son mucho más fáciles de fabricar y por tanto llevan asociado una interesante reducción en costes.



Entrada 1

Entrada 2

Salida 1

Salida 2

Cubierta

Núcleo

(a)

Calor

(b)

Figura 1.8.- Esquema de funcionamiento de diferentes Acopladores Ópticos: (a) Acoplador de Campo Evanescente 2××2 (dos entradas y dos salidas); y (b) Acoplador Fusionado 3××4.

Filtros Ópticos

Con la aparición y desarrollo de los sistemas DWDM se creó la necesidad de disponer de filtros que operasen sobre la señal óptica directamente, para poder seleccionar entre los diferentes canales de la señal DWDM y poder realizar algún tipo de procesado de señal. Entre las tecnologías más relevantes para la implementación de filtros ópticos están las configuraciones interferométricas (como la conocida cavidad Fabry-Perot o etalon u otras como las estructuras interferométricas Mach-Zehnder y Michelson), las tecnologías basadas en filtros dieléctricos de capa delgada múltiple, y las tecnologías basadas en redes de difracción de Bragg en fibra óptica. De todas estas, la que ha supuesto una mayor contribución a los actuales sistemas de comunicaciones ópticas han sido las redes de difracción de Bragg en fibra óptica (FBG – Fiber Bragg Gratings) gracias a sus ventajosas propiedades de alta selectividad en longitud de onda, bajas pérdidas de inserción por ser dispositivos en fibra, y tener un funcionamiento que no es dependiente del estado de la polarización de la luz. Estas redes de difracción en fibra han encontrado multitud de aplicaciones en las nuevas redes ópticas, y así se están utilizando para el filtrado y selección de canales DWDM, para estabilizar la salida de los láseres de semiconductor, para aplanar la curva de ganancia de los EDFA, para compensación de la dispersión cromática en enlaces de fibra de larga distancia, para monitorización de red y para procesado de señal óptica en general.

n

zΛ

λ

Popt

λ

Reflectividadλ

TransmitividadFibra Óptica fotorefractiva

Índice de refracción del núcleo

Figura 1.9.- Esquema gráfico y de funcionamiento de una Red de difracción de Bragg en fibra óptica.



Multiplexores / Demultiplexores en longitud de onda

En los sistemas de comunicaciones ópticas con multiplexación por longitud de onda son necesarios los multiplexores para introducir en una única fibra óptica los diferentes canales cada uno modulado por su portadora óptica, y en el extremo receptor es necesario un demultiplexor en longitud de onda para llevar a una guía-onda óptica cada uno de los canales que viajaba por la fibra. El esquema de funcionamiento más general que puede mostrar un multiplexor / demultiplexor en longitud de onda se representa en la Figura 1.10, donde puede observarse como cada una de las cuatro longitudes de onda que entran por una determinada guía-onda óptica a la entrada se colocan en una guía-onda óptica distinta a la salida. De esta forma, de izquierda a derecha el dispositivo funciona como demultiplexor, mientras que de derecha a izquierda el dispositivo funciona como multiplexor. El dispositivo fotónico que proporciona esta funcionalidad es el denominado Matriz de guía-ondas para encaminamiento de longitudes de onda (AWG – Arrayed Waveguide Grating o WGR – Waveguide Grating Router), cuyo funcionamiento está basado en la generalización del interferómetro de Mach-Zehnder. Es importante hacer notar que como su propio nombre indica, el AWG o WGR no solamente se utiliza como multiplexor / demultiplexor sino que además puede utilizarse como un encaminador de longitudes de onda, proporcionando así funcionalidad a nivel de red. La tecnología utilizada para la fabricación de estos dispositivos es la óptica integrada debido a la precisión necesaria en el diseño de la matriz de guía-ondas.

Mux/Demuxen λ

λ11,λ2

1,λ31,λ4

1

λ12,λ2

2,λ32,λ4

2

λ13,λ2

3,λ33,λ4

3

λ14,λ2

4,λ34,λ4

4

λ11,λ4

2,λ33,λ2

4

λ41,λ3

2,λ23,λ1

4

λ31,λ2

2,λ13,λ4

4

λ21,λ1

2,λ43,λ3

4

(a)(b)

Figura 1.10.- (a) Esquema general de funcionamiento de un multiplexor / demultiplexor en longitud de onda.

(b) Dispositivo AWG o WGR que proporciona esta funcionalidad.

Otro componente de vital importancia para el desarrollo de las redes ópticas ha sido el multiplexor / demultiplexor para inserción / extracción de longitudes de onda (OADM – Optical Add & Drop Multiplexer). Estos dispositivos operan directamente sobre la señal DWDM, extrayendo un determinado canal caracterizado por su longitud de onda (puerto “drop”) e insertando en su lugar otra señal de información en la misma longitud de onda (puerto “add”), dejando inalterados todos los demás canales de la señal DWDM. Estos dispositivos son especialmente importantes en las configuraciones de red óptica en anillo donde cada uno de los nodos de la red accede al medio mediante una longitud de onda. La tecnología de fabricación de estos dispositivos está basada en la utilización de redes de difracción de Bragg en fibra óptica junto con montajes interferométricos o bien con circuladores ópticos.



λ1

λ2λ4

λ3

λ1,λ

2,λ

3,λ

4

Red de difracción λ2

Entrada λλ1, λλ2, λλ3, λλ4

Salida λλ1, λλ2', λλ3, λλ4

Extracción λλ2

Inserción λλ2'

(a)

(b)

Figura 1.11.- (a) Red Óptica con topología en anillo y multiplexación DWDM que incorpora multiplexores

Add&Drop en sus nodos para implementar el acceso al medio. (b) Diagrama de bloques de un multiplexor Add&Drop basado en Redes de difracción en fibra óptica.

Compensadores de la dispersión

Como ya hemos visto, uno de los factores que más afecta a la degradación de la señal óptica cuando ésta viaja por la fibra es la dispersión. Conforme se han ido solucionando algunos problemas relativos a la dispersión han ido apareciendo otros nuevos que han limitado la velocidad de transmisión de los sistemas de comunicaciones ópticas. Así, ya hemos visto como el factor limitativo de los sistemas en cuanto a dispersión ha sido progresivamente la dispersión intermodal, luego la dispersión cromática, y hoy en día, la dispersión por modo polarización y los procesos de ensanchamiento temporal de los pulsos asociados a los efectos no lineales que la fibra óptica presenta en los sistemas DWDM. Por tanto, para poder operar a regímenes binarios altos de 2.5Gb/s, 10Gb/s y 40Gb/s es necesario disponer de componentes fotónicos que permitan realizar una gestión de la dispersión del sistema completo (“dispersion management”). Los efectos asociados a la dispersión intermodal fueron solucionados con el desarrollo de las fibras monomodo, los efectos asociados a la dispersión cromática han sido solucionados con la propuesta y fabricación de las fibras de dispersión desplazada, fibras de dispersión aplanada, fibras de dispersión opuesta y últimamente, por redes de difracción de Bragg en fibra óptica con variación lineal del periodo de red. Hoy en día, el fenómeno dispersivo que más limita a los sistemas es la dispersión por modo polarización (PMD – Polarization Mode Dispersión) invirtiéndose muchos esfuerzos de investigación en obtener mecanismos para su compensación.

8.5Km DCF-100ps/(nm·Km)

17Km DCF-100ps/(nm·Km)

8.5Km DCF-100ps/(nm·Km)

Transmisor Receptor

DispersiónAcumulada (ps/nm)

Longitud (Km)Pre-Compensado

Compensación en línea

Post-Compensado

100Km SMF17ps/(nm·Km)

100Km SMF17ps/(nm·Km)

Figura 1.12.- Gestión de la dispersión en varios enlaces de fibra óptica.

Es importante hacer notar que los efectos dispersivos pueden utilizarse también de forma beneficiosa en los sistemas de comunicaciones ópticas, y éste es el caso de la transmisión de solitones por fibra óptica. Estos solitones son pulsos ultracortos que mantienen su forma de manera indefinida cuando viajan por la fibra óptica gracias a la compensación de dos efectos



dispersivos de signos opuestos: la dispersión cromática de la fibra óptica se compensa con la dispersión introducida por el efecto no lineal de auto-modulación de fase (SPM – Self Phase Modulation). La transmisión de solitones constituye la tecnología básica para el desarrollo y puesta en funcionamiento de los sistemas OTDM.

Fibra Óptica

Aunque pueda parecer que la tecnología de fabricación y tipología de fibras ópticas ya está madura, siguen apareciendo nuevos tipos de fibra que mejoran las prestaciones de las ya existentes e intentan solucionar los nuevos problemas surgidos en los nuevos sistemas como pueden ser los originados por los efectos no lineales o la necesidad de mayor ancho de banda en los sistemas DWDM. Los últimos tipos de fibras presentados por los principales fabricantes son las fibras de dispersión desplazada pero con dispersión no nula NZ-DSF (Non-Zero Dispersión Shifted Fiber) para la utilización en sistemas DWDM debido a los problemas que aparecen en las fibras de dispersión desplazada con el efecto no lineal de mezclado de cuatro ondas; y las fibras de espectro ensanchado que eliminan el pico de absorción de los iones OH- y que por tanto ofrecen una atenuación de unos 0.3dB/Km en el rango del espectro entre 1280nm y 1625nm, lo que proporciona un enorme ancho de banda para los sistemas DWDM. Es importante hacer notar que todos estos nuevos tipos de fibra deben mantener la compatibilidad con los tipos anteriores de fibra en cuanto a pérdidas en los empalmes y conectores.

Longitud de Onda (nm)

Ate

nuac

ión

(dB

/Km

)

Dis

pers

ión

(ps/

(nm

·Km

))

20

0

10

1300

0.9

0.6

0.3

160015501500145014001350

Figura 1.13.- Fibras de espectro ensanchado: Gráfica de atenuación en función de la longitud de onda.

Conmutadores Ópticos

Finalmente, otro de los componentes fundamentales para el desarrollo de las redes ópticas son los conmutadores ópticos (OXC – Optical Cross Connet) que han de proporcionar las funciones de conmutación y encaminamiento en el dominio óptico. Las funciones principales que deberán realizar los conmutadores ópticos serán la provisión de nuevos enlaces, la conmutación para protección frente a fallos, como moduladores externos y en último lugar, como conmutadores para paquetes ópticos. Aunque existen varias tecnologías para la fabricación de conmutadores ópticos (conmutadores mecánicos, conmutadores termo-ópticos y conmutadores electro-ópticos), el principal inconveniente que presentan es su difícil integración y poder conseguir conmutadores con un mayor número de entradas y salidas. Con estas tecnologías se han conseguido conmutadores 2×2 (dos entradas y dos salidas) y conmutadores 4×4, pero a costa de encarecer mucho el dispositivo. La tecnología de sistemas de micro-mecanismos (MEMS – Micro Electromechanical Systems) ha venido a solventar este problema ya que dicha tecnología está basada en la



conmutación de micro-espejos, realizados con la tecnología del silicio de los circuitos integrados, por lo que las técnicas de fabricación e integración están muy conseguidas. Actualmente existen ya productos comerciales de matrices de 256×256, que en tan solo quince meses han pasado de su demostración en el laboratorio a su lanzamiento al mercado. Se estima que conmutadores ópticos de matrices de 1024×1024 estarán disponibles a finales del año 2002, matrices 4096×4096 en el año 2005 y matrices 8192×8192 antes del 2010 [MONTGOMERY – 01].

Fibra Óptica

Fibra Óptica

Fibra ÓpticaMicroespejo

Figura 1.14.- Conmutador Óptico basado en sistemas micro-electro-mecánicos.

1.6.- TENDENCIAS EN REDES ÓPTICAS

La evolución que van a sufrir las Redes Ópticas en los próximos años dependerá en gran medida del tráfico que deban cursar, es decir, de la demanda de capacidad de red que requieran los usuarios. Ya hemos citado anteriormente que las expectativas de crecimiento de tráfico serán del orden del 35% al 60%. También se han revisado las diferentes tecnologías fotónicas emergentes que pueden proporcionar y soportar esta necesidad de ancho de banda, pero es importante hacer notar que la implantación de estas nuevas tecnologías han de ser efectivas en coste. Los operadores ahora realizan sus inversiones con el objetivo de recuperarlas a un medio plazo, no como ocurría en los antiguos monopolios de operadores de telecomunicaciones donde las inversiones se realizaban a muy largo plazo. La arquitectura general de una red de comunicaciones ópticas puede dividirse en tres subredes: la red troncal o de área extensa (WAN – Wide Area Network), la red metropolitana (MAN – Metropolitan Area Network) y la red de acceso (AN – Access Network) [IST_TT3 – 01].

- Red Troncal WAN:

Es la red de más alta jerarquía y está compuesta por la práctica totalidad de los enlaces de larga distancia, operando a altos regímenes binarios. Esta red es la encargada de interconectar los grandes núcleos urbanos. El estado actual de estas redes es muy bueno ya que han podido ser actualizadas recientemente con las nuevas infraestructuras ópticas basadas en DWDM, y por tanto, han podido soportar la creciente demanda de ancho de banda.

-Red Metropolitana MAN:

Es el tramo de red de comunicaciones intermedio entre la red troncal y la red de acceso al usuario. Es la encargada de la distribución y concentración de la señal de información en los núcleos de población, con un rango de distancias entre 10Km y 100Km. La tecnología actual de estas redes está basada en la Jerarquía Digital Síncrona (SDH – Syncronous Digital Hierarchy o SONET – Syncronous Optical Network) operando a 155Mb/s, lo cual es insuficiente para cursar el tráfico generado por los nuevos usuarios de la Sociedad de la



Información. Una situación más ventajosa es la que ofrecen algunos operadores de cable que si han desplegado redes de fibra en las grandes ciudades operando a regímenes binarios de 2.5Gb/s.

- Red de Acceso

Es el tramo de red que lleva y recoge la señal de información al usuario. Constituye la parte de red más costosa debido a la necesidad de obra civil en la instalación de cables. El estado actual de esta red está basado principalmente en el par trenzado de cobre, en el cual no se pueden conseguir tasas binarias por encima de los 50Mb/s y restringidos a distancias cortas. Algunos operadores de cable han desplegado redes de acceso basadas en cable coaxial que ofrecen un mayor ancho de banda, pero que presentan el problema de tener un canal de retorno muy limitado.

HECT

BS

BS

HE

Red Troncal WAN

Red Metropolitana MAN

Red de Acceso - AN

Figura 1.14.- Esquema general de una Red de Comunicaciones.

La actualización, mejora e implantación de estas redes de comunicaciones vendrá condicionada por los servicios que vayan a ofrecerse sobre ella. Es importante destacar que estas redes deberán soportar, de forma integrada, los diferentes servicios de voz, video y datos y como ya hemos descrito anteriormente, la evolución de los servicios que deberá ofrecer la red óptica pasará por las siguientes fases:

- Circuito óptico dedicado o conmutación de circuitos ópticos estático, donde el servicio se establece de forma manual mediante intervención del operador.

- Circuito óptico conmutado o conmutación de circuitos ópticos dinámico , donde el servicio se establece bajo demanda del usuario y la conmutación de circuitos se realiza de forma automática. Para poder llegar a dar este servicio es necesario introducir en la red óptica información de señalización para que pueda establecerse la conexión.

- Conmutación de paquetes ópticos, donde el servicio que se ofrece no es un circuito óptico sino que la señal óptica viaja por la red en forma de paquetes de información. A diferencia de los dos anteriores, este servicio es no orientado a conexión por lo que los paquetes deben llevar asociado una cabecera o etiqueta que indique cual es su destino.

Para poder ofrecer estos servicios se ha de introducir paulatinamente inteligencia en la red óptica, dando lugar así a distinguir en la red de comunicaciones entre el plano de datos, encargado de la transmisión física de la señal óptica, y el plano de control , que será el encargado de la gestión de red y ofrecer así los diferentes servicios bajo demanda [JAIN – 01]. A continuación se revisarán cuales son las tendencias o evolución que es previsible que ocurra en cada uno de los tramos de la red.



Plano de Datos

Plano de Control

Figura 1.16.- Red Óptica: planos de datos y control.

a.- Red Troncal WAN

Los requerimientos que se le van a exigir a la red troncal o de área extensa van a ser flexibilidad y que soporte los diferentes estándares de regímenes binarios (2.5Gb/s, 10Gb/s y 40Gb/s) para que puedan ser agregados y extraídos de forma eficiente. En cuanto a la topología de la red, ésta se verá afectada por la evolución que sufran los servicios a ofrecer. Así, la topología actual dominante es el anillo con el cual puede ofrecerse el servicio de circuito óptico dedicado. Para ofrecer el servicio de circuito óptico conmutado la topología de red deberá evolucionar a anillos interconectados o bien a una topología mallada que permita rutas alternativas. Finalmente, para poder dar servicios de conmutación de paquetes ópticos se necesita una topología mallada que incorpore conmutadores ópticos para poder realizar un encaminamiento más eficiente y una mayor flexibilidad en la gestión de la demanda. También es importante destacar los requisitos de protección contra fallos necesarios en estas redes debido al alto tráfico que cursan. Por tanto, deberán tenerse en cuenta las topologías malladas frente a las topologías en anillo, el camino óptico frente al enlace, un plano de control distribuido frente al centralizado, recursos compartidos frente a recursos dedicados y tablas de encaminamiento en tiempo real frente a tablas de encaminamiento preestablecidas. Con estos requisitos, las tecnologías fotónicas que van a utilizarse para la implementación de estas redes serán principalmente los sistemas DWDM, los cuales mejorarán sus prestaciones conforme los dispositivos ópticos ofrezcan un mayor ancho de banda que permita multiplexar un mayor número de canales. Es predecible que el régimen binario de cada uno de los canales DWDM aumentará de 2.5Gb/s a 10 Gb/s y posteriormente a 40Gb/s, que se dispondrá de amplificadores ópticos que cubran todo el ancho de banda de la fibra, y que se desarrollarán componentes específicos para procesado óptico de señal. Más tarde, el desarrollo de los sistemas OTDM proporcionará una mayor funcionalidad a las redes ópticas gracias a su multiplexación en el tiempo [KNOX – 00]. Una vez consolidada la transmisión de solitones por fibra, disponer de fuentes láser de pulsos ultracortos para comunicaciones, y desarrollados los regeneradores de señal todo-ópticos, podrán compatibilizarse las ventajas de los sistemas OTDM con las ventajas de los sistemas DWDM y obtener el máximo rendimiento del canal. Es predecible que vuelva el interés por los sistemas de comunicaciones ópticas coherentes gracias al mejor rendimiento del ancho de banda que proporcionan. En cuanto a la evolución que sufrirá la interconexión de capas del sistema de interconexión de sistemas abiertos OSI parece claro que se pasará de la situación actual en la que el protocolo IP (Internet Protocol) de nivel tres de red se sitúa sobre los protocolos ATM (Modo de Transferencia Asíncrono – Asyncronous Transfer Mode) y SDH-SONET del nivel dos de enlace, que a su vez se sitúa sobre el nivel físico que constituye la fibra óptica a la situación en la cual el protocolo IP de nivel de red se sitúa directamente sobre el nivel físico constituido por los sistemas



DWDM. De esta forma se llegará a ofrecer el servicio de conmutación de paquetes ópticos soportado por el protocolo de red IP sobre el nivel físico DWDM (lo que ha denominado en llamar “IP over DWDM”).

Servicios de Conmutación de Circuitos Ópticos y Conmutación de Paquetes Ópticos

Funcionalidad hasta el nivel 3 (Red) del sistema OSI Topología de Red parcialmente mallada

Nivel de Red:

Funciones de Operación y Mantenimiento: Monitorización, Configuración, Dimensionamiento y Control

Transmisión a muy alta velocidad basada en sistemas DWDM y OTDM Utilización de Conmutación Óptica en los Nodos de red para encaminamiento.

Utilización de Procesado Óptico de Señal Longitud del vano de regeneración hasta 3000Km o 10000Km

Sistemas con 128 canales espaciados 100GHz ó hasta 1000 canales espaciados 50GHz

Subsistemas:

Capacidad de 10Gb/s por canal y de 2.5T -40Tb/s por fibra

Matrices de Conmutadores Ópticos MEMS > 5000×5000, Tiempo de conmutación<10ms, Pérdidas<1dB Matrices de Conmutadores Ópticos espaciales >64×64, Tiempos de conmutación<10ns

Conversores de longitud de onda de alta velocidad; Transmisores / Receptores sontonizables Amplificadores / Regeneradores Ópticos y Memorias / Buffers Ópticos

Componentes:

Nuevos tipos de fibra óptica

TABLA 1.6.- Expectativas de futuro para la Red Troncal en el año 2005.

b.- Red Metropolitana MAN

La red metropolitana será la encargada de distribuir los diferentes tipos de tráfico de voz, video y datos en un área comprendida entre 10Km y 100Km, y concentrar el tráfico generado por los diferentes usuarios. La actualización y evolución que puede preveerse que sufra este tramo de red es similar al descrito en la red troncal pero haciendo un mayor hincapié en utilizar tecnologías más efectivas en coste. Las tecnologías fotónicas que deberá ir incorporando la red metropolitana serán: los sistemas DWDM para poder dar servicio de circuito óptico dedicado, los multiplexores ópticos de inserción / extracción de longitudes de onda (multiplexores add & drop - OADM) para ofrecer el servicio de circuito óptico conmutado, y los conmutadores ópticos para soportar la conmutación de paquetes ópticos.

20002005 2010

Año

Demanda de Ancho de Banda por UsuarioNecesidad de mayor funcionalidad

Anillos DWDM basados en transmisión punto-punto

Velocidad de transmisión típica: 2.5Gb/s por canal

Soporta calidad de servicio completa: QoS

Anillos DWDM multi-protocolo (ATM, IP,...)

Conmutación de circuitos ópticos dinámico

Velocidad de transmisión típica: 10Gb/s por canal

Funcionalidad hasta nivel 3 de capa OSI

Anillos ultra-rápidos de inserción / extracción depaquetes (40Gb/s)

Conmutación de paquetes ópticos

Conmutación Óptica de tráfico de ráfagas

Fuentes DWDMEncaminadores DWDM

Amplificadores ÓpticosASIC's alta velocidad

Conmutadores ÓpticosCircuitos Ópticos integrados

Tratamiento de paquetesASIC's ultra-rápidos

Figura 1.17.- Evolución que previsiblemente sufrirán las Redes Metropolitanas MAN.



c.- Red de Acceso

El tramo de red más costoso para los operadores de telecomunicaciones es el tramo de la red de acceso ya que ha de ser prácticamente dedicado para cada usuario. Actualmente es el tramo que constituye el cuello de botella de la red de comunicaciones, lo que ha dado en llamarse el problema de la última milla o problema del “last-mile”, ya que dicho tramo de red está constituido en su mayor parte por el par trenzado de cobre correspondiente al servicio telefónico conmutado tradicional. Hoy en día, este tramo de red, que originalmente fue diseñado para soportar un circuito de voz, ha de soportar toda la diversidad de nuevos servicios que integran voz, video y datos, y tecnológicamente no está preparado para ello. Para poder dimensionar de forma correcta la red de acceso hemos de ver cuales son las previsiones de demanda de tráfico por usuario. Actualmente, un usuario residencial necesita más de 1Mb/s para su acceso a Internet, se prevé que necesite unos 10Mb/s antes de finales del año 2002 y la demanda esperada para el año 2010 es de 100Mb/s por usuario [ACTS – 98]. Hoy en día, Fast Ethernet a 100Mb/s es utilizado normalmente por las pequeñas y medianas empresas, mientras que las grandes empresas solicitan Gigabit Ethernet. Por tanto, la solución tecnológica final para poder ofrecer esta capacidad de red será la fibra óptica, es decir, llegar hasta el hogar del abonado con la fibra. Las previsiones estiman que en el año 2010 el 90% de la red de acceso será de fibra mientras que solamente el 10% restante será de par trenzado de cobre [MONTGOMERY – 01]. La migración hacia este escenario futuro de fibra hasta el hogar FTTH (Fiber to the Home) será progresivo pasando por diferentes etapas que cada vez acercarán más la fibra a la casa del abonado. Progresivamente se pasará por etapas de fibra hasta el armario o distribuidor FTTCab (Fiber to the Cabinet), fibra hasta el barrio FTTC (Fiber to the Curb), fibra hasta el edificio FTTB (Fiber to the Building) y finalmente fibra hasta el abonado FTTH. Tecnológicamente, mientras que el tramo de fibra no llegue hasta el usuario final, se utilizarán tecnologías alternativas de cable como puede ser el bucle de abonado digital asíncrono ADSL (Asyncronous Digital Suscriber Line) con todas sus variantes xDSL y tecnologías inalámbricas (LMDS, MMDS, …). Otro de los problemas que se han encontrado en la red de acceso es la diversidad de servicios que debe distribuir (servicios de voz, video y datos) cada uno con una tasa binaria y requerimiento de capacidad diferente y con la necesidad de asegurar para cada uno una determinada calidad de servicio QoS. Esta es la razón que hasta que se consiga llegar a un servicio de conmutación de paquetes ópticos implementado con el protocolo IP sobre la tecnologia de sistemas DWDM, el protocolo de transporte preferido sea ATM (Asyncronous Transfer Mode - Modo de transferencia asíncrono) frente a SDH / SONET, ya que ATM permite el tratamiento de la señal óptica en tramas de información que pueden llevar asociada un nivel de prioridad que permite definir una calidad de servicio específica. Las arquitecturas que pueden barajarse para la red de acceso se muestran en la Figura 1.18, donde pueden distinguirse tanto soluciones totalmente ópticas para usuarios que requieran una capacidad de red alta, como soluciones híbridas óptico-electrónicas que combinan la posibilidad de llegar al usuario tanto con fibra óptica como con par trenzado en función de la demanda de ancho de banda del abonado.



Centra

l Óptic

a

Usuar

io

Mux

Acc

eso

Mux

Acc

eso

xDSL

NT

NT

NT

ONT

ONT

ONT

OADM OADM

OADM

OADM

Mux

Acc

eso

xDSL

NT

NT

NT

ONT

ONT

ONT

Transmisión Óptica de unpunto a un acceso remoto

Red Óptica Pasiva

Anillo Óptico con Multiplexoresde Inserción / Extracción

Red de fibra en estrella

NT - Terminación de RedONT - Terminación de Red Óptica

Figura 1.18.- Diferentes arquitecturas que pueden ser utilizadas en la Red de Acceso Óptica - OAN.

De todas estas alternativas, la que se perfila como más atractiva es la Red Óptica Pasiva (PON – Passive Optical Network) en la cual una única fibra de alimentación va desde la Central Óptica hasta el armario de distribución donde la señal óptica es dividida mediante acopladores ópticos entre un determinado número de salidas que son direccionadas a una Terminación de Red Óptica (ONT – Optical Network Termination) cada una. Esta terminación de red óptica puede ser instalada en el hogar del usuario para proporcionar un acceso FTTH o puede utilizarse como nodo para dar un servicio xDSL a varios usarios finales que requieran un menor ancho de banda. Esta Red Óptica Pasiva ha suscitado gran interés entre todos los operadores y suministradores de equipos de telecomunicaciones y han formado un consorcio para desarrollar unas especificaciones de Red de Acceso para dar servicios de Banda Ancha (Consorcio FSAN – Full Service Access Network). Los resultados de los estudios llevados a cabo por este consorcio han demostrado que la Red PON trabajando con el protocolo de transporte ATM constituye la opción de futuro más interesante y efectiva en coste para la red de acceso óptica. Estos resultados han sido adoptados por la Unión Internacional de Telecomunicaciones ITU (International Telecommunication Union) en su estándar ITU-T 983.1, cuyas principales características son:

- Trasmisión en el sentido descendente de Central Óptica a Usuario (downstream): · Régimen binario: 155Mb/s ó 622Mb/s

· Transmisión en tercera ventana de comunicaciones ópticas: 1550nm · Difusión de la señal de información a todos los usuarios. · Señal de información con etiquetas para poder identificar el destino.

- Transmisión en el sentido ascendente de Usuario a Central Óptica (upstream): · Régimen binario: 155Mb/s

· Transmisión en segunda ventana de comunicaciones ópticas: 1300nm · Protocolo de acceso al medio por división en el tiempo TDMA. - Longitud máxima para la distribución de señal: 20Km - Número máximo de usuarios: 32 ó 64, principalmente por limitaciones en potencia - Protocolo de transporte o enlace: Modo de transferencia asíncrono ATM.

Las principales ventajas que ofrece la red PON son que representa una solución tecnológica para la red de acceso que da un servicio de muy alta calidad y que además es susceptible de futuras mejoras y actualizaciones, por lo que su instalación se convierte para los operadores en una apuesta de futuro. La red PON puede actualizarse para conseguir mayores rangos de distribución de señal, tanto en distancia como en número de usuarios, utilizando amplificadores ópticos bidireccionales (Red SuperPON), y puede obtenerse un mayor aprovechamiento de la red utilizando sistemas DWDM (Red WDMPON). Las previsiones de implantación para la red PON con protocolo de transporte ATM se esquematizan en la Figura 1.19.



20002005 2010

Año

Demanda de Ancho de Banda por UsuarioNecesidad de mayor funcionalidad

155/155, 622/155Mb/s (descendente / ascendente)

Sistemas basados en ITU G.983.1 (ATM sobre PON)

Redes PON's de alta velocidad (622/622, 2488/622Mb/s)

Formato de paquetes flexible (ATM, IP,...)

Funcionalidad hasta nivel 3 del sistema OSI

Protolos de acceso al medio avanzados

Redes PON's de muy alta velocidad (2.5/2.5, 10/2.5Gb/s)

DWDM con longitudes de onda fijas

Amplificadores Ópticos

Transmisores /Receptores para tráfico

de ráfagas

Transmisores /Receptores para tráfico

de ráfagas de altavelocidad

Transmisores / Receptoresde muy alta velocidadASIC's ultra rápidos

Fuentes DWDMEncaminadores DWDM

PON's con DWDM de muy alta velocidad por canalTransmisores / Receptores de muy alta

velocidad sintonizables

Figura 1.19.- Evolución que previsiblemente sufrirá la Red de Acceso Óptica Pasiva - PON.

1.7.- CONSIDERACIONES FINALES

Como se ha podido ver a lo largo de los apartados anteriores, el área de las telecomunicaciones ha sufrido una profunda revolución fruto del éxito conjunto de la industria de los ordenadores, la industria del software, la industria de la microelectrónica y de la industria de la información. Esta revolución ha desembocado en la actual Sociedad de la Información que demanda de forma creciente una mayor capacidad de red que pueda soportar las nuevas necesidades de servicios de banda ancha. La tecnología de comunicaciones que mejor puede ofrecer este enorme ancho de banda son las tecnologías fotónicas y en particular, las comunicaciones por fibra óptica. Es importante destacar, y se ha pretendido reflejarlo a lo largo de los puntos anteriores, el impresionante desarrollo que han sufrido los sistemas de comunicaciones ópticas en tan solo 30 años, desde sus primeros ensayos sobre el año 1970 hasta nuestros días. Se ha pasado de simples sistemas punto a punto a la propuesta de auténticas Redes Ópticas que ofrecen el servicio de conmutación de paquetes ópticos, y donde todo el procesado de señal se realiza en el dominio óptico de la señal y no en el dominio electrónico. Para este propósito se han desarrollado gran cantidad de componentes fotónicos además de los tradicionales fuente láser, medio de transmisión fibra óptica y fotodiodo detector. Todos estos componentes constituyen un porcentaje muy importante dentro del volumen total del mercado de las telecomunicaciones, y más importante aún, el crecimiento de este volumen de negocio es exponencial. La demanda de personal cualificado, por parte de las empresas del sector, para llevar a cabo el desarrollo de todos estos componentes fotónicos y la implantación de las nuevas redes ópticas es previsible que vaya en aumento. Es importante para el futuro ingeniero de comunicaciones que tenga una visión completa de los fundamentos básicos de los sistemas de comunicaciones ópticas, de los nuevos componentes fotónicos desarrollados para procesado óptico de señal y finalmente, de las nuevas tecnologías aplicadas en las emergentes Redes Ópticas. Además de la formación técnica necesaria, y debido al continuo entorno cambiante en el área de la Fotónica de Comunicaciones, es importante inculcar en estos profesionales otra serie de actitudes que serán de vital importancia en su futuro profesional. Como M. Chang expone en su artículo “Engineers in the 21st Century” [CHANG – 00] el ingeniero del siglo XXI debe demostrar un temprano interés por la ciencia y la ingeniería, teniendo una insaciable curiosidad por todo lo que se desarrolla a su alrededor. Además, deben ser personas que se integren bien en la sociedad ya que también han de demostrar gran interés por la dinámica de la interacción humana. En consecuencia, las actitudes que debe emprender el ingeniero del siglo XXI son:

- desarrollar un gran interés por un aprendizaje continuo,



- construirse una sólida base científica en un amplio campo de la tecnología que le permita aportar soluciones creativas e ingeniosas a los diferentes problemas que le han de surgir a lo largo de su vida profesional,

- especializarse en un área determinada, ya que es muy difícil ser un experto en varias áreas de conocimiento,

- dar un alto valor al tiempo y tomar parte en aquellos proyectos que resulten más atractivos ya que será ahí donde se rendirá a un mayor nivel,

- realizar de forma explicita planes a largo plazo que se revisarán periódicamente, y,

- establecer relaciones con otros profesionales con los que poder tratar y discutir los posibles problemas que surjan en la realización de los proyectos.



•• REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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