Redes totalmente ópticas

Abstract

Las redes de comunicaciones modernas están sufriendo un constante incremento de la demanda de tráfico debido a la popularización de distintos servicios tradicionales tales como el acceso telefónico, los servicios de transmisión de datos, etc.; a los que hay que alegar la explosión de nuevas aplicaciones multimedia y de la Internet. Por otro lado, la arquitectura de comunicaciones existente presenta limitaciones, que se hacen más evidentes al incrementarse la demanda. Entre dichas limitaciones, se tienen las esporádicas fallas de componentes del sistema, los retardos, pérdida de la calidad de señal, poca seguridad; lo cual no permite escalar lo suficientemente rápido en respuesta a nuevas demandas. Asimismo, cuando se supera ciertos niveles de velocidad de transmisión se muestran algunos cuellos de botella, especialmente el del procesamiento electrónico en los nodos, entre otros. Todas estas restricciones, en conjunto amenazan con saturar la capacidad de los futuros sistemas de comunicación. Una de las alternativas para solucionar este problema se encuentra en la reducción del procesamiento electrónico en las redes al mínimo posible, estructurar sistemas que sean transparentes a la velocidad de transmisión, formato de modulación, protocolos, etc. Con lo cual una red estará capacitada para aprovechar al máximo el ancho de banda de la fibra óptica. La red totalmente óptica podría ser la solución que otorgue a las redes, la transparencia necesaria para soportar las actuales y futuras demandas de ancho de banda. En este trabajo se revisan los distintos componentes del sistema de comunicaciones óptico, y se proyecta hacia las redes con procesamiento electrónico cero o prácticamente nulo. Es decir, a las redes totalmente ópticas. Se muestran las ventajas de dichas redes, su transparencia respecto a los distintos formatos de datos y modulaciones, asimismo, sus limitaciones. También se analizan sus características, los dispositivos empleados en ellas, la conmutación, técnicas de multiplexación, protocolos, tipos de enrutamiento, arquitecturas, topologías y los esquemas de protección y de restauración de este tipo de redes, lo cual otorga seguridad al sistema ante una eventual falla en cualquiera de sus elementos. Se hace hincapié especialmente en las distintas topologías de red, la topología lógica o virtual y la física con la idea de minimizar los costos y maximizar la eficiencia de la red. Se trata del mismo modo los distintos tipos de servicios A, B y C que pueden ser proveídos por las redes totalmente ópticas. Para complementa adecuadamente el tratamiento de las redes totalmente ópticas se muestran los principios de operación y mantenimiento haciendo énfasis en la diferencia con el procesamiento y de señalización de control respecto de las redes electrónicas estándares. Asimismo, se presentan las fases del diseño de estas redes, incluyendo consideraciones de enrutamiento y de seguridad del sistema ante eventuales fallas. Finalmente, se presenta algunos resultados de los distintos prototipos de implementaciones llevadas a cabo tales como Lambdanet, Starnet, Monet, entre otras; y se esboza el futuro de la tecnología de las redes totalmente ópticas, que depende fuertemente de las investigaciones sobre dispositivos ópticos incluyendo distintos tipos de fibra óptica de performance mejorada, que permitan una alta tasa de transmisión con mínima distorsión. El autor presenta en el Apéndice C como aporte un sistema experto desarrollado en EXSYS profesional que asesora en cómo elegir un tipo de red óptica apropiada. Asimismo se incluye conocimientos y resultados muy útiles en una serie de apéndices que complementan lo tratado en la Tesis. Por ejemplo, en el Apéndice A se presenta una revisión de los dispositivos empleados en los sistemas ópticos, en el Apéndice B se trata con detalle las técnicas de multiplexación WDM, OTDM y OCDM. Por otro lado, en el Apéndice C, adicionalmente a lo ya comentado se presenta un esbozo de un análisis de costos para sistemas WDM. Se incluye también ejemplos de enrutamiento de aplicación a las redes totalmente ópticas, y se ilustra el uso de un sistema experto para la selección de un tipo de red basado en sistemas prototipo de redes ópticas. Además, se anexa un glosario de términos importantes, los acrónimos empleados en este trabajo y las referencias bibliográficas.