¿Dónde buscamos la futura capacidad de fibra óptica? Opciones y respuestas ante el “agotamiento de la fibra”

La demanda de capacidad de transporte óptico de larga distancia sigue creciendo. Mientras que la transición a la tecnología coherente hace 10 años supuso un aumento transformador de la capacidad de la fibra, el crecimiento de la demanda, alimentado por factores como el aumento de la resolución de vídeo, los teléfonos móviles con capacidades radicalmente superiores y el paso a las arquitecturas basadas en la nube, ha absorbido gran parte de esta capacidad en las rutas de red más transitadas.

¿Se están agotando los 5.000 millones de kilómetros de fibras ópticas instaladas en todo el mundo? En este artículo, intentaré ofrecer un camino de evolución con las opciones que los operadores de redes pueden elegir para alimentar al insaciable monstruo que es Internet.

La figura 1 muestra estas opciones. A la izquierda están aquellas comercialmente disponibles en la actualidad, y a la derecha las que se encuentran en diversas fases de desarrollo y que podrían convertirse en una realidad comercial en algún momento del futuro.

Soluciones comercialmente disponibles
En cuanto a las soluciones disponibles en el mercado, hay un claro orden de preferencia:

  1. Utilizar la fibra que actualmente está en el subsuelo y el sistema de líneas que se tiene instalado en ese eslabón
  2. Utilizar la fibra existente
  3. ero actualizar los terminales y amplificadores del sistema de línea
  4. Instalar una nueva fibra

La actualización ideal no debería afectar a la fibra o al sistema de líneas existentes en la red. Lo primero que debe comprobar es si está utilizando los últimos transpondedores de quinta generación con capacidad de 800 Gb/s en sus rutas más transitadas actualmente. Si no es así, éste podría ser el enfoque más rápido y sencillo para crear capacidad adicional y reducir el coste total de propiedad de su red.

Una nueva e interesante tendencia que se debatió en OFC 2021 es la de pasar a una red óptica de bajo margen. Tradicionalmente, los operadores de redes conservaban hasta 5 dB de margen operativo para ayudarles a hacer frente a los problemas operativos, el envejecimiento de la fibra, etc. La reducción de este margen podría duplicar fácilmente la capacidad de un par de fibras determinado, pero podría complicar la vida a los ingenieros de redes o exigir un mayor grado de automatización para la supervisión y el análisis continuos. Por supuesto, estas dos primeras opciones —los transpondedores de quinta generación y las redes de bajo margen— pueden implementarse conjuntamente.

Conservar la fibra existente, pero actualizar el sistema de líneas, abre algunas oportunidades adicionales.  Si todavía se utiliza un sistema de red fija, pasar a una red flexible es un paso obvio. De hecho, los sistemas de red flexible son un gran complemento para los transpondedores de quinta generación y le ayudarán a extraer la máxima capacidad o velocidad de datos.

El tipo de amplificación más popular utiliza el clásico amplificador de fibra dopada con erbio (EDFA), pero pasar a la amplificación Raman (o híbrida EDFA/Raman) puede ayudar a aumentar el alcance con una mayor eficiencia espectral porque añade menos ruido en el proceso de amplificación que el EDFA solo. Algunos operadores creen que el Raman añade sus propias complejidades, pero es una solución muy madura que se ha desplegado ampliamente durante más de una década, por lo que podría ser un buen momento para reevaluar esas opiniones.

La iluminación de la banda L duplicará la capacidad de la fibra, al tiempo que permitirá un rendimiento de larga distancia. Muchos operadores de redes ya están buscando redes preparadas para la banda L por esta misma razón y han invertido en la mejora de los emplazamientos de los amplificadores para que admitan el funcionamiento en doble banda.

Ampliar el ancho de banda de los EDFA es un tema candente. La banda C original, por ejemplo, tenía una anchura de 4 THz, pero hoy en día se despliega habitualmente la banda C extendida de 4,8 THz. El siguiente paso sería ampliar el ancho de banda utilizable aún más, hasta los 6 THz, con la misma posibilidad para la banda L. Se trata de las denominadas Superbanda C y Superbanda L. Los he incluido como disponibles en el mercado, lo que no es estrictamente cierto, ya que aún están en desarrollo, pero si está planeando actualizaciones, es posible que estén disponibles para cuando esté listo el despliegue.

Si está considerando desplegar fibra nueva, hay varias opciones disponibles. La fibra G.652 SMF-28 es una opción excelente para la transmisión coherente y ahora está disponible en una variante de pérdidas ultrabajas (ULL).

Las fibras de gran superficie efectiva tienen una penalización no lineal mucho menor que la fibra convencional y han demostrado ser un gran éxito en la última generación de cables submarinos. Existen versiones terrestres de estas fibras, como la TXF de Corning, que tiene un área efectiva de 125 micras cuadradas, aproximadamente un 50 por ciento más que la SMF-28. Una demostración reciente de Corning e Infinera mostró una transmisión de 800 Gb/s en un enlace de fibra TXF de 1600 km. Aunque se trataba de una demostración de laboratorio, el margen de transmisión era considerable, y los enlaces de red TXF reales podrían disfrutar de un rendimiento similar.

Si el operador necesita un llenado más eficaz de los conductos de fibra, hoy en día existen fibras comerciales con un diámetro de revestimiento reducido. Una reducción del 20 por ciento en el diámetro del revestimiento puede dar como resultado hasta un 50% más de pares de fibras en el mismo diámetro de conducto.

Futuras tecnologías
Transmisión Multibanda
La banda C y la banda L se encuentran en el mínimo de atenuación para la fibra óptica basada en sílice. Pero hay otras bandas de ondas que podrían utilizarse: las bandas O, E, S y U están ahí para ser utilizadas, suponiendo que podamos desarrollar tecnologías de amplificación eficientes.  Si bien es cierto que el alcance se limita a las distancias regionales de la red, el uso de estas bandas podría multiplicar por cuatro o por cinco la capacidad actual de la fibra. La mayoría de los observadores opinan que la banda S será la primera en alcanzar el estado comercial.

Tipos de fibra exótica
Puede parecer extraño hablar de la utilización de la fibra multimodo, ya que se abandonó en favor de la fibra monomodo a principios de la década de 1980.  Pero la futura potencia del procesamiento digital de señales puede permitir que vuelvan a aparecer las fibras multimodo y de pocos modos. Esto podría multiplicar la capacidad de la fibra de forma significativa.

La fibra multimodo lleva la idea de reducir el diámetro del entramado a la siguiente fase, diseñando la fibra para que contenga múltiples núcleos dentro del mismo entramado. Si tiene éxito, podría multiplicar la capacidad de la fibra entre cuatro y doce veces.  Hay una serie de retos técnicos, comerciales y prácticos para el funcionamiento exitoso de los núcleos múltiples, y se han demostrado dos tipos de fibra multinúcleo: núcleos no acoplados y núcleos acoplados. Los núcleos desacoplados simplemente funcionan en paralelo sin interacción entre ellos. Los núcleos acoplados implican interacciones que crean una importante diafonía entre las señales, que habría que compensar utilizando una potencia de procesamiento de señales que aún no existe. Cada tipo de fibra multinúcleo tiene sus pros y sus contras, y es prematuro decir cuál será el enfoque preferido.

Por último, las fibras de núcleo hueco (HC) son quizá las más exóticas de todas.  Tienen una estructura interna enormemente compleja que presenta importantes retos de producción, pero la clave de estos tipos de fibra es que la luz se propaga a través del aire en lugar del vidrio.  El resultado es una menor latencia debido al reducción del  índice de refracción de la guía de ondas. En el futuro también será posible operar en longitudes de onda multibanda, pero no es el caso de los tipos actuales de fibras huecas. Hay dos tipos principales de fibra hueca: la banda ancha fotónica (PBG) y la fibra antirresonante (ARF). Ambas se refieren al mecanismo por el que la luz queda contenida dentro de la fibra para permitirle actuar como guía de ondas. Sea cual sea la variedad utilizada, la fibra hueca no está enfocada actualmente a capacidades más altas o a un mayor alcance porque los niveles de atenuación en estas fibras son realmente muy altos. Al menos dos proveedores de servicios han anunciado los primeros despliegues de HC basados en HC-ARF para servicios de muy corto alcance, dirigidos a la comunidad de operadores de alta frecuencia. Esto es posible porque la fibra HC tiene una latencia aproximadamente un 30 por ciento menor que la fibra convencional.

Conclusión
No hay una respuesta clara a la pregunta “¿se nos está acabando el aire?” por la sencilla razón de que depende de dónde se encuentre el operador de red en la actualidad dentro de la secuencia de soluciones que he esbozado. Está claro que lo mejor es utilizar la fibra existente en el subsuelo con los sistemas de líneas existentes. Pero si la necesidad de capacidad es lo suficientemente grande como para justificar la actualización de los sistemas de líneas o el despliegue de nueva fibra, hay muchas opciones tecnológicas para mantener el flujo de capacidad en el futuro previsible.

Geoff Bennett

Geoff Bennett es el Director de Soluciones y Tecnología de Infinera, un fabricante líder de soluciones de Red de Transporte Inteligente. Tiene más de 25 años de experiencia en la industria de las comunicaciones de datos, incluido el enrutamiento IP con Proteon y Wellfleet; Experiencia en ATM y MPLS con FORE Systems; y experiencia en transmisión óptica y conmutación con Marconi, donde ocupó el cargo de Ingeniero Distinguido en la Oficina de CTO. Geoff es un orador frecuente de conferencias y es el autor de “Designing TCP / IP Internetworks”, publicado por VNR.
Original post here.

Leave a Reply