Diseño de red DWDM: sistemas de línea, ROADM, OTN, módulos

Una red DWDM está formada por capas: la luz de color sobre la fibra (el sistema de línea), una envoltura digital que transporta a los clientes y corrige errores (OTN), y los propios clientes (Ethernet, FC, SDH). Dónde se conecta un transceptor —un chasis de transpondedores o directamente en un enrutador como módulo 400ZR— decide quién es dueño de cada capa. Esta página traza las capas, los bloques constructivos y las decisiones de diseño, para situar un módulo conectable de color en su contexto.

Capas

Capa	Elementos	Aspectos a considerar
Cliente	Ethernet 10/100/400G, FC, SDH/SONET, vídeo	óptica gris entre el dispositivo cliente y el transpondedor, o ninguna si el cliente usa un módulo coherente conectable
OTN (ITU-T G.709)	tramas OTU que envuelven contenedores ODU, FEC, monitorización en tándem	multiplexación, monitorización de rendimiento, conmutación de protección
Canal óptico	transpondedores/muxpondedores o módulos coherentes conectables que generan longitudes de onda de la rejilla ITU	formato de modulación, OSNR, dispersión
Sistema de línea / OMS	multiplexor/demultiplexor, amplificadores, ROADM, OSC, DCM	ingeniería de tramo (Amplificación y OSNR)
Fibra / OTS	pares de fibra, conectores, empalmes	pérdida, dispersión, PMD, OTDR

Bloques constructivos del sistema de línea

Bloque	Función	Notas
Multiplexor/demultiplexor (AWG o TFF)	combina/separa 40–96 canales	plan de canales fijo; rejilla ITU
ROADM (OADM reconfigurable)	añade/extrae o deja pasar cualquier canal bajo control por software; los grados = número de direcciones de línea (2 en un nodo de anillo, 4–8 en un concentrador de malla)	basado en WSS (conmutador selectivo de longitud de onda); variantes sin color/sin dirección/sin contención (CDC)
Amplificadores	refuerzo, en línea, preamplificador	Amplificación y OSNR
OSC — canal de supervisión óptica	gestión fuera de banda a 1510 o 1625 nm	transporta DCN, control de amplificadores, monitorización de pérdida de tramo
DCM	compensación de dispersión (sistemas de detección directa)	ausente en diseños totalmente coherentes
OCM / OPM	monitor de potencia por canal	puesta en servicio y alarmas
OLP — protección óptica de línea	splitter/conmutador 1+1 entre dos rutas de fibra	conmutación en ~50 ms

Rejilla y capacidad

Rejilla	Canales en banda C	Por canal	Total	Notas
100 GHz fija	40–48	10G / 100G	0,4–4,8 Tb/s	heredado y metro simple
50 GHz fija	80–96	10G / 100G / 200G	hasta 19 Tb/s	corriente principal
75 GHz	~64	400G (60 GBd)	25 Tb/s	ancho de canal 400ZR/ZR+
Flexgrid (ranuras de 12,5 GHz)	variable	100G–800G+	30–40+ Tb/s	supercanales; requiere ROADM flexgrid
Banda C + L	×2	—	60–80 Tb/s	amplificadores de banda L

Los transpondedores coherentes intercambian capacidad por alcance en cada longitud de onda —400G 16QAM para metro, 300G 8QAM regional, 200G QPSK de larga distancia sobre el mismo hardware—, así que el diseño elige un formato por trayecto (Coherente y larga distancia).

OTN en resumen

Contenedor	Velocidad	Cliente típico
ODU0 / ODU1 / ODU2 / ODU2e	1,25 / 2,5 / 10,04 / 10,4 Gb/s	GbE / STM-16 / STM-64 / 10GbE
ODU3 / ODU4	40 / 104 Gb/s	40GbE / 100GbE
ODUflex	n × 1,25 Gb/s	FC, arbitrario
OTU2 / OTU4	10,7 / 112 Gb/s	tramas de línea con FEC
OTUCn / FlexO	n × 100G	línea coherente de 200G–800G

OTN añade: FEC (GFEC RS(255,239) ≈ 6,2 dB de ganancia; SD-FEC de fabricante ≈ 10–11 dB en tarjetas de línea coherentes), monitorización de rendimiento por sección y por trayecto (BIP-8, monitorización de conexión en tándem), multiplexación de muchos clientes en una sola longitud de onda (muxpondedores), y protección (SNCP, ~50 ms). Los clientes ven un canal transparente; la capa OTN ve cada error de bit.

Dónde se sitúa el módulo conectable

Arquitectura	Quién termina OTN/FEC	Óptica	Compromisos
Chasis de transpondedor/muxpondedor	la tarjeta de línea del fabricante DWDM	óptica gris de cliente + lado de línea coherente integrado o CFP2-DCO	mejor alcance y monitorización; dos equipos, gestión de dos fabricantes
Coherente conectable en el enrutador (400ZR / ZR+ en QSFP-DD/OSFP)	el módulo (CFEC/oFEC), con el enrutador como host	un solo módulo, sin óptica de cliente	menos equipos y vatios; alcance limitado a metro/regional; monitorización mediante CMIS VDM; el sistema de línea debe ser abierto
Longitud de onda ajena (alien)	cualquier transpondedor sobre un sistema de línea de terceros	igual que arriba	requiere un sistema de línea abierto que acepte canales ajenos y un acuerdo de gestión de potencia
DWDM pasivo con SFP+ de 10G fijo/sintonizable	ninguno (solo FEC de cliente)	SFP+ DWDM sintonizable directo en conmutadores, multiplexor pasivo, quizá un EDFA	lo más económico para 10G × 40 en ≤ 80 km; sin monitorización OTN (Transceptores sintonizables)

Protección y resiliencia

Mecanismo	Capa	Tiempo de conmutación	Notas
OLP 1+1	óptica	~50 ms	ruta de fibra duplicada; reduce la capacidad a la mitad
OTN SNCP	OTN	~50 ms	por ODU; necesita terminación OTN
Restauración ROADM	plano de control óptico	segundos–minutos	reencamina las longitudes de onda tras fallos
Capa de cliente (LAG, IP FRR, multirruta FC)	cliente	ms–s	a menudo suficiente con coherente conectable

Lista de comprobación de decisiones de diseño

Matriz de tráfico y crecimiento → número de canales, rejilla, C o C+L.
Topología: punto a punto, anillo, malla → grados de ROADM por nodo.
Presupuesto de OSNR y no lineal por trayecto → formato y clase de alcance por longitud de onda.
Coherente conectable frente a transpondedores por sitio, y requisitos de sistema de línea abierto.
OTN: ¿se necesita para multiplexación por debajo de la longitud de onda, SLA estrictos, monitorización en tándem? Si no, la protección de capa de cliente puede bastar.
Monitorización: OSC, OCM, BER previo a FEC por canal, umbrales de alarma (Monitorización).
Línea base de puesta en servicio: potencia por canal, OSNR, BER; guardarla junto con las identidades de los módulos.

En CodingBox

Los módulos coherentes y DWDM conectables entran en esta red como módulos con una identidad, un ajuste de canal y VDM/DDM. CodingBox lee y codifica su identidad (mapas de sintonización, rejillas de canal), y muestra los monitores del lado del módulo que el sistema de línea no puede ver —error de frecuencia del láser, potencia Tx/Rx, BER previo a FEC— en DDM y Check transceiver.

La visión de planta de fibra de estas redes — punto a punto, anillos, mallas, cableado estructurado, planificación del recuento de fibras, protección y latencia: Topologías de red de fibra.

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