En los inicios de las redes ópticas, todas las señales ópticas se basaban en un sencillo mecanismo conocido como on-off keying (OOK). En términos sencillos, este mecanismo funciona encendiendo y apagando una luz para transmitir datos. La OOK es una definición más amplia para representar la presencia o ausencia de datos. Este mecanismo se utiliza a menudo en combinación con códigos de no retorno a cero o de retorno a cero.

Sin embargo, la OOK casi ha alcanzado su límite de frecuencia, lo que hace necesario encontrar nuevos métodos para enviar más datos sin necesidad de tender más hilos de fibra. Aquí es donde brilla la óptica coherente.

A diferencia de otros dispositivos que aumentan la frecuencia de los datos, como el PAM4, la óptica coherente está equipada con chips de procesamiento digital de señales (DSP), así como con compensación electrónica de la dispersión (EDC). El uso de chips DSP y EDC permite a la óptica coherente transmitir datos a más de 1.000 km, según la modulación.

¿Qué es la óptica coherente?

La óptica coherente puede resolver los problemas de capacidad modulando la amplitud, la frecuencia y la polarización, lo que permite que viaje más información por la misma fibra óptica.

Para facilitar las cosas, imagine una ola de mar a través de la cual se puede enviar información. En los sistemas de comunicaciones basados en OOK, sólo podríamos decidir si la ola es visible o no. Supongamos que la amplitud se refiere a la altura de la ola, y que conseguimos manipularla. Si pudiéramos distinguir cuatro alturas diferentes, podríamos enviar mucha más información en el mismo período de tiempo.

Del mismo modo, imaginemos que la frecuencia se refiere al momento en que la cresta de la ola llega a la orilla, y que ésta se produce en un intervalo de 60 segundos. Modificando este parámetro y haciendo que las crestas lleguen a la orilla con más frecuencia, podríamos enviar muchos más datos. (Figura 1)

Ahora, imagina que la misma onda pudiera ondularse no sólo verticalmente, sino también horizontalmente, y que los dos movimientos pudieran combinarse: serías capaz de transportar el doble de información. (Figura 2) Esto es lo que ocurre cuando complicamos la transmisión utilizando la modulación de amplitud, la modulación de fase y modificando la polarización.

La combinación de estas tres técnicas complica simultáneamente la señal y consigue un rendimiento muy alto. Por ejemplo, la óptica QSFP-DD de 400G que se modula utilizando 16QAM y 64Gbaud tiene capacidad para 64 mil millones de cambios de luz por segundo.

Tecnología DWDM

Con la óptica coherente llegan varias tecnologías nuevas, como la tecnología DWDM, que multiplica la capacidad de una sola fibra utilizando muchas longitudes de onda transmitidas en una sola fibra. La DWDM multiplexa muchas señales con diferentes longitudes de onda en una sola fibra. La DWDM varía de la tecnología WDM original, ya que se presenta en dos tipos: rejilla fija y rejilla flexible. La rejilla fija tiene capacidad para 48 canales con una separación de 100 GHz, 64 canales con una separación de 75 GHz o 96 canales con una separación de 50 GHz. La DWDM de rejilla flexible, en cambio, no tiene ningún número de canal, ya que el espaciado es dinámico, lo que permite que cada canal tenga una banda de paso diferente.

La tecnología WDM no es nueva, pero sí su aplicación a la transmisión coherente. En la actualidad, sólo la tecnología DWDM puede soportar tanto la transmisión OOK como la coherente. Esto y la capacidad de amplificación de la tecnología, que la hace ampliamente universal, es probablemente la razón por la que es la tecnología WDM más popular.

QSFP-DD para aumentar la capacidad

La interfaz QSFP-DD (Quad Small Form Factor Pluggable Double Density) se diferencia de los estándares anteriores en que es más larga que las QSFP+ y QSFP28 porque tiene filas adicionales de PINs. (Figura 3) Esto significa que, en lugar de las cuatro rutas de datos anteriores, la QSFP-DD tiene ocho, y cada ruta tiene un rendimiento de 56 Gb/seg, lo que significa un total combinado de 400G para un solo transceptor. Esto aumenta enormemente la cantidad de información que puede manejar la interfaz.

La tecnología QSFP-DD se diferencia de sus predecesoras en que tiene más del doble del consumo máximo de energía que la QSFP28. Esto permite disponer de suficiente energía para hacer funcionar un DSP coherente. Esto es útil, ya que los planificadores de redes pueden prescindir del uso de transpondedores o muxpondedores para su red DWDM. Esta tecnología puede ahorrar a las empresas hasta un 50% en inversiones iniciales y hasta un 90% en consumo de energía.