Diseño de enlaces de fibra óptica de larga distancia y alta capacidad

Aldali Atfeh, Nur (2020). Diseño de enlaces de fibra óptica de larga distancia y alta capacidad. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM), Madrid.

Description

Title: Diseño de enlaces de fibra óptica de larga distancia y alta capacidad
Author/s:
  • Aldali Atfeh, Nur
Contributor/s:
  • González García, José Enrique
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería de Sistemas de Telecomunicación
Date: 9 March 2020
Subjects:
Freetext Keywords: Fibra óptica
Faculty: E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM)
Department: Ingeniería Audiovisual y Comunicaciones [hasta 2014]
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

El propósito de este proyecto es el diseño de un enlace de fibra óptica que alcance la máxima distancia y tenga la mayor capacidad posible, utilizando las tecnologías y equipos más novedosos del mercado. La elección de este tema se ve motivada por la creciente demanda de contenido por parte de los usuarios con acceso a Internet, al mismo tiempo que su uso no deja de aumentar en todo el mundo. Las redes primitivas de fibra óptica tienen su origen en la década de 1980, si bien su aplicación estaba reducida a la telefonía. Desde sus inicios esta tecnología contaba con ventajas frente al par trenzado y el cable coaxial, tales como una menor atenuación y una mayor resistencia a interferencias externas; son estos motivos los que propiciaron su expansión y el desarrollo de dispositivos ópticos, tales como los láseres de transmisión o las fibras de baja atenuación. Con el paso de los años se han desarrollado técnicas para mejorar las prestaciones de los sistemas de fibra óptica, tales como la multiplexación por longitud de onda (WDM), amplificadores ópticos (EDFA) y compensadores de dispersión (DCU), que permiten aumentar en gran medida la capacidad y la longitud de cada sección de fibra óptica. Se comienza con el cálculo básico de un enlace punto a punto en tercera ventana (1550 nm) con una potencia transmitida de 14,77 dBm y un régimen binario de 10Gbps, obteniendo una longitud máxima de 16 km. En fibra óptica la longitud queda limitada por el balance de potencias (atenuación) y de tiempos (dispersión), por lo que se puede aumentar la distancia alcanzable con el uso de amplificadores ópticos y de compensadores de dispersión, si bien son dispositivos que limitan la relación señal a ruido óptica (OSNR) e introducen pérdidas, respectivamente. Así, se introducen estos dispositivos y se considera una BER objetivo de 10-10, lo que resulta en una sección de regeneración de aproximadamente 1560 km y una dispersión total de unos 21 ps. Esta longitud se ha obtenido multiplexando tres longitudes de onda (WDM de 3 canales), lo que permite triplicar el régimen binario a costa de instalar más equipamiento. Por último, junto con el diseño del sistema de fibra óptica se ha realizado una aplicación en Matlab destinada a automatizar este proceso, y que también se ha utilizado para corroborar los cálculos teóricos anteriormente descritos. Abstract: The aim of this project is the design of a fiber optic link that reaches the maximum distance and has the highest capacity possible, using the latest technologies and equipment on the market. The choice of this subject matter is motivated by the growing demand for content by users with Internet access, while its use is increasing worldwide. Early optical fibre networks have their origin in the 1980s, even though their application was limited to telephony. From its early years this technology had advantages over twisted pair and coaxial cable, such as lower attenuation and higher resistance to external interference; these are some of the reasons that led to its expansion and the development of optical devices, such as transmission lasers and low-attenuation fibers. Over the years, some techniques have been developed to improve the performance of optical fibre systems, such as wavelength division multiplexing (WDM), optical amplifiers (EDFA) and dispersion compensators (DCU), which increase to a large extent the capacity and length of each optical fibre section. Starting with a basic calculation of a point-to-point link working in the third window (1550 nm), a transmitted power of 14.77 dBm and a bit rate of 10 Gbps, the result is a maximun length of 16 km. In fiber optics the maximum length is limited by the power (attenuation) and time balance (dispersion), so it is possible to increase the maximum attainable distance with the use of optical amplifiers and dispersion compensators, even though they restrict the OSNR and introduce losses, respectively. Thus, these devices are introduced and a target BER of 10-10 is considered, resulting in a regeneration section of approximately 1560 km and a total dispersion of 21 ps. This length is obtained by multiplexing three wavelengths (3-channel WDM), which allows tripling the binary regime at the expense of installing more equipment. Finally, with the design of the fibre optic system, an application has been created in Matlab to automate this process, which has also been used to corroborate the theoretical calculations described before.

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Item ID: 67355
DC Identifier: http://oa.upm.es/67355/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:67355
Deposited by: Biblioteca Universitaria Campus Sur
Deposited on: 09 Jun 2021 12:09
Last Modified: 09 Jun 2021 12:09
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