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1 ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESTUDIO DE LAS TECNOLOGÍAS EPON (ETHERNET PASSIVE OPTICAL NETWORKS) / GEPON (GIGABIT ETHERNET PASSIVE OPTICAL NETWORKS) COMO TECNOLOGÍAS DE ÚLTIMA MILLA PARA EL TRANSPORTE DE VOZ, DATOS Y VIDEO, APLICADO A UNA ZONA RESIDENCIAL DEL DISTRITO METROPOLITANO DE QUITO PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES MERCEDES MARGARITA ALBUJA PAREDES [email protected] DIRECTOR: ING. ADRIÁN ZAMBRANO [email protected] Quito, enero de 2010 2 DECLARACIÓN Yo, Mercedes Margarita Albuja Paredes, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento. La Escuela Politécnica Nacional, puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley, Reglamento de Propiedad Intelectual y por la normatividad institucional vigente. ___________________________ Mercedes Albuja. 3 CERTIFICACIÓN Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Mercedes Margarita Albuja Paredes, bajo mi supervisión. ____________________________ Ing. Adrián Zambrano DIRECTOR DE PROYECTO 4 AGRADECIMIENTO A mi Dios, por brindarme salud, vida, esperanza y sabiduría. Por estar siempre en mi compañía en todo momento. A mi madre, Inés, por ser la base esencial de mi hogar, por su amor, fortaleza, fuerza, paciencia y sobre todo por sus consejos. Gracias mami por guiar mi vida por buen camino y hacer de tu hija una persona de bien. A mi hermano, Willian, por convertirse en el hombre de mi hogar estos últimos años, y por sobre todo ser un apoyo incondicional en mi vida. A mi hermana, Beatriz, por ser el ángel de mi vida, por ser el lazo de unión y luz de amor de mi familia. A mi padre, Patricio, porque a pesar de no tenerlo junto a mi estos últimos años me enseño en su momento lo esencial de la vida y hacerme pensar que nunca nos olvidará. A mis tíos, Elsa y Gonzalo, por ser mis segundos padres, y convertirse en un apoyo fundamental para mi familia. Gracias mamá y papá. A mis hermanos Jacqueline, Rocío, Gonzalo y Pedro, por ser una sola familia, por su ayuda, paciencia y consejos. A todos mis amigos por compartir conmigo gratos y malos momentos. En especial, a una persona extraordinaria, mi mejor amigo, por brindarme su apoyo incondicional desde que lo conocí y que a pesar de nuestras diferencias siempre estará en mi corazón. Mercedes Albuja. 5 DEDICATORIA Este trabajo, todo el esfuerzo y la dedicación puestos en él, quiero dedicarlo a las personas más importantes en mi vida. Mi madre, mi padre, mi hermano y mi hermana, ellos son el motor y eje principal en mi vida, porque de una u otra manera a ellos les debo todo lo que soy. 6 ÍNDICE DE CONTENIDOS. CAPÍTULO 1: PRINCIPIOS BÁSICOS Y CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS COMUNICACIONES ÓPTICAS. 1.1 Concepto, características y tipos de cables de fibra óptica……………………………………………………………………………. 1 1.1.1 Concepto de fibra óptica…………………………………………………… 1 1.1.2 Características de la fibra óptica………………………………………… 2 1.1.2.1 Ventajas y Desventajas de la Fibra Óptica respecto al cobre…………………………………………………………………………..... 3 1.1.3 Tipos de cables de fibra óptica………………………………………….. 5 1.1.3.1 Cable de estructura holgada………………………………………… 5 1.1.3.2 Cable de estructura ajustada……………………………………....... 7 1.1.3.3 Cable blindado………………………………………………………… 8 1.1.3.4 Cable autosoportado ó Figura8…………………………………….. 8 1.1.3.5 Cable submarino……………………………………………………... 9 1.1.3.6 Cable compuesto tierra-óptico (OPGW)……………………………. 9 1.1.3.7 Cable ADSS (todo dieléctrico autosoportado)…………………...... 9 1.2 Sistema de transmisión por fibra óptica……………………………………….. 10 1.2.1 Convertidor electro-óptico……………………………………………....... 11 1.2.2 Medio de transmisión…………………………………………………...... 10 1.2.3 Receptor…………………………………………………………………… 10 1.3 Componentes de la fibra óptica………………………………………………… 11 1.3.1.- Core (núcleo)………………………………………………………………. 11 1.3.2.- Cladding (cubierta)……………………………………………………...... 11 1.3.3.- Jacket (revestimiento)…………………………………………………….. 12 1.4 Ventanas de transmisión de la fibra óptica…………………………………...... 12 1.5 Principios físicos…………………………………………………………………. 14 1.5.1 Reflexión…………………………………………………………………… 14 1.5.2 Refracción………………………………………………………………….. 1.5.3 Difracción…………………………………………………………………... 15 1.5.4 Apertura Numérica (NA)………………………………………………….. 15 7 1.6 Clasificación de fibra óptica…………………………………………………….. 16 1.6.1 Fibra óptica multimodo…………………………………………………….. 16 1.6.1.1 Fibra óptica multimodo de índice escalonado……………………. 16 1.6.1.2 Fibra óptica multimodo de índice gradual………………………….. 17 1.6.2 Fibra óptica monomodo…………………………………………………… 18 1.6.2.1 Fibra óptica monomodo Standard (ITU-T G.652)………………… 18 1.6.2.2 Fibra óptica monomodo de dispersión desplazada (ITU-T G.653)………………………………………………………………………....... 18 1.6.2.3 Fibra óptica monomodo de mínima atenuación (ITU-T G.654)..………………………………………………………………………… 19 1.7 Atenuación…..……………………………………………………………………. 19 1.7.1 Pérdidas en la fibra óptica………………………………………………….. 21 1.7.1.1 Absorción debida a rayos ultravioletas e infrarrojos………………. 21 1.7.1.2 Absorción debido a impurezas……………………………………….. 21 1.7.1.3 Pérdidas por microcurvatura………………………………………… 22 1.7.1.4 Pérdidas por microcurvatura………………………………………… 23 1.7.1.5 Atenuación por tendido, ambiente y envejecimiento..................... 23 1.7.2 Scattering Rayleigh…………………………………………………........... 24 1.8 Dispersión Temporal…………………..………………………………………… 24 1.8.1 Dispersión modal………………………………………………………….. 24 1.8.2 Dispersión Cromática……….………………………………..…………… 23 1.8.2.1 Dispersión Espectral o de Material………………….……………….. 26 1.8.2.2 Dispersión de Guía de Onda…………………………….................... 26 1.8.3 Dispersión por Modo de Polarización………………………….…………. 26 1.9 Emisores y Receptores Ópticos………………………………………………… 27 1.9.1.-Emisores ópticos…………………………………………………………… 27 1.9.1.1.- Diodos LED……………………………………………………………. 27 1.9.1.2.-Diodos láser (LD)……………………………………………………… 28 1.9.2.- Receptores ópticos……………………………………………………….. 29 1.10.- Empalmes y conexión de la fibra óptica………….…………………………. 30 1.10.1.- Técnicas de empalme…………………………………………………… 31 1.10.1.1.- Empalme por fusión……………………………………………….. 32 8 32 1.10.1.2.- Empalme mecánico……………………………………................. 32 1.10.2.- Conectores……………………………………………………………….. 33 1.10.3.- Acopladores………………………………………………………........... 9 CAPÍTULO 2: ESTUDIO DE LAS TECNOLOGÍAS EPON/GEPON 2.1 Introducción sobre últimas millas alámbricas………………………………...... 36 2.2 Redes PON Redes Ópticas Pasivas (Passive Optical Network)…………….. 38 2.2.1 Tipos de redes PON……………………………………………………….. 40 2.2.1.1 APON (ATM PON)……………………………………………………... 40 2.2.1.2 BPON (Broadband PON)………………………………………........... 41 2.2.1.3 GPON (Gigabit-Capable PON)……………………………................. 42 2.3 Ethernet en Primera Milla, Ethernet in the First Mile (EFM)………………….. 43 2.3.1 Topologías Ethernet en la Primera Milla –EFM…………………………. 44 2.3.1.1 Topología Punto a Punto…………………………………………....... 44 2.3.1.1.1 Tecnología Gigabit Ethernet…………………………………… 44 2.3.1.2 Topología Punto Multipunto (P2MP) (EPON)………….................. 47 2.4 Estudio de las redes EPON……………………………………………………… 49 2.4.1 Arquitectura de las Redes Ópticas Pasivas Ethernet (Ethernet PON) ……………………………………………………………………………….. 49 2.4.1.1 Elementos activos de red………………………………………………. 50 2.4.1.1.1 OLT, Terminal de Línea Óptico (Optical Line Terminal)……………………………………………………………………… 50 2.4.1.1.2 ONU, Unidad de Red Óptica (Optical Network Unit………….. 51 2.4.2 EMS, Elemento de Administración del Sistema (Element Manager System……………………………………………...................................... 51 2.4.2.1 Características y funciones del EMS………………………………… 52 2.4.3 Trabajo de las redes EPON……………………………………………….. 52 2.4.3.1 Administración de tráfico Upstream/Downstream en 52 EPON………….……………………………………………………....... 2.4.3.2 Protocolo Control Multipunto MPCP (Multi-Point Control Protocol)……………………………………………………………...... 54 2.4.3.2.1 Operación Básica del MPCP………………………................. 55 2.4.3.2.2 Proceso Ranging………………………………......................... 57 10 2.4.3.3 Formato de una trama EPON………………………………………… 58 2.4.3.4 Sistemas de Transmisión EPON…………………………………….. 60 2.4.3.5 Calidad de Servicio (QoS)…………………………………................ 62 2.4.3.6 Comparación de ATM y EP………………………………………….. 62 2.4.3.7 Importancia de las EPON……………………………………………. 64 2.4.3.8 EPON como reemplazo de Líneas E1……………………………… 65 2.4.3.9 Fast Ethernet y Gigabit Ethernet……………………………………. 66 2.4.3.10 Beneficios de La Redes EPON…………………………………….. 66 2.4.3.10.1 Gran velocidad de transmisión………………………………. 66 2.4.3.10.2 Bajos Costos…………………………………………………… 66 2.4.3.10.3 Mayores Ingresos……………………………………………… 67 2.4.3.11 Resumiendo los Beneficios de EPON…………………………...... 68 2.4.3.12 El futuro de las EPON’s…………………………………………....... 68 2.4.3.13 Arquitecturas de EPON……………………………………………… 69 2.4.3.13.1 FTTB , Fibra hacia el edifico, Fiber To The Building………………………………………………………….. 70 2.4.3.13.2 FTTA, Fibra hacia el Departamento Fiber To The Apartment……………………………………………………….. 2.4.3.13.3 FTTH, Fibra hacia el Hogar Fiber To The Home……………………………………………………………… 70 71 11 CAPÍTULO 3 ESTUDIO DE LAS REGULACIONES EXISTENTES, DE LAS LIMITACIONES, FACILIDADES PARA IMPLEMENTAR ESTA TECNOLOGÍA EN UNA ZONA RESIDENCIAL DEL DISTRITO METROPOLITANO DE QUITO 3.1 Introducción………………………………………………………………………… 72 3.2 Senatel Secretaría Nacional de Telecomunicaciones……………………........ 72 3.2.1 Senatel en el desarrollo tecnológico……………………………………… 74 3.2.1.1 Inversión pública y privada en investigación y desarrollo…………. 74 3.2.1.2 Promoción de la investigación y el desarrollo……………………… 75 3.2.1.3 Desarrollo tecnológico y su impacto en el empleo directo e indirecto nacional………………………………………………………. 75 3.3. Consideraciones generales para el tendido de fibra óptica en la ciudad, basado en consideraciones del Municipio del Distrito de Quito………………….. 76 3.3.1 Ductería………………………………………………………………………. 76 3.3.2 Postería………………………………………………………………………. 77 3.3.3 Consideraciones en las formas de tendido……………………………….. 78 3.3.3.1 Tendido Subterráneo…………………………………………………… 78 3.3.3.1.1 Metodología Canalizada Urbano……………………………….. 78 3.3.3.1.2 Metodología Canalizada Interurbana………………………...... 80 3.3.3.2 Tendido aéreo…………………………………………………………… 82 3.4 Especificaciones técnicas para el tendido de cables de fibra óptica………… 83 3.4.1 Instalación de cables de fibra óptica……………………………………… 84 3.4.2 Pruebas que se debe realizar en un enlace de fibra óptica…………….. 84 3.5 Análisis y desarrollo de un sistema GEPON en una zona residencial………. 86 3.5.1 Estudio de la Demanda…………………………………………………...... 86 3.5.2 Selección de la Ruta………………………………………………………… 87 3.5.3 Tipo de fibra óptica a usarse en el proyecto…….……………………….. 88 3.5.4 Estudio de factibilidad técnica……………………………………………… 91 3.5.4.1 Cálculo de atenuación para el enlace más cercano………………… 93 3.5.4.1 Cálculo de atenuación para el enlace más alejado…………………. 93 3.5.5 Características técnicas mínimas que deben cumplir los equipos para 12 una futura implementación……………………………………………………………. 94 13 CAPITULO 4. ANÁLISIS DE COSTOS DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE ESTA TECNOLOGÍA 4.1 Introducción………………………………………………………………………… 97 4.2 Equipamiento EPON……………………………………………………………… 97 4.2.1 Sala de equipos/cabecera………………………………………………….. 98 4.2.2 Red óptica troncal/feeder…………………………………………………… 100 4.2.3 Centros de distribución……………………………………………………… 100 4.2.4 Red óptica de distribución………………………………………………….. 101 4.2.5 Red óptica de acometida…………………………………………………… 101 4.2.6 Red interna…………………………………………………………………… 102 4.3 Proveedores de equipos de la Oficina Central CO y de Usuario…………….. 102 4.3.1 Alloptic………………………………………………………………………… 102 4.3.1.1 Características de los equipos………………………………………… 103 4.3.1.1.1 Edge2000……………….………………………………………… 103 4.3.1.1.2 ONUH4081 home………………………………………………… 106 4.3.1.1.3 Administración del sistema……………………………………… 109 4.3.2 Tainet communication system corp……………………………………... 109 4.3.2.1 Características de los equipos………………………………………... 110 4.3.2.1.1 OLT PON 8510…………………………………………………... 110 4.3.2.1.2 ONU 853…………………………………………………………... 111 4.4 Proveedores de Splitters Ópticos………………………………………………... 112 4.4.1 Tyco………………………………………………………………………….. 112 4.4.1.1 Características de los equipos………………………………….......... 113 4.4.2 Furukawa……………………………………………………………………... 114 4.4.2.1 Características de los equipos…………………………...................... 115 4.5 Proveedores de fibra óptica……………………………………………………… 116 4.5.1 Commscope………………………………………………………………….. 116 4.5.1.1 Características de la fibra óptica Zero Water Peak ZWP de Commscope.…………………………………………………………….. 117 14 4.5.2 Furukawa……………………………………………………………………... 119 4.5.2.1 Características de la fibra óptica de Furukawa………………........... 119 4.6 Análisis de los equipos a utilizarse en una posible instalación de la red y sus costos..……………………………………………………………………….......... 120 4.6.1 Equipos de oficina central y de usuario…………………………............. 120 4.6.1.1 Elección del mejor equipo……………………………………….......... 120 4.6.1.2 Cantidad de equipos a utilizarse y costos estimados………........... 120 4.6.2 Splitters Ópticos………………………………………………………......... 122 4.6.2.1 Elección del mejor equipo……………………………………….......... 123 4.6.2.2 Cantidad de equipos a utilizarse y costos estimados………………. 123 4.6.3 Fibra óptica………………………………………………………………….. 123 4.6.3.1 Elección del mejor cable de fibra óptica……………………………... 124 4.6.3.2 Cantidad de fibra óptica a utilizarse y costos estimados…………. 124 4.6.4 Costos de instalación…………………………………………………........ 125 4.6.5 Costo estimado del proyecto...……………………………………….……. 126 4.6.6 Estudio de Campo………………………………………………….............. 127 15 CAPÍTULO 5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1 Conclusiones………………….…………………………………………………... 132 5.2 Recomendaciones………………….…………………………………………….. 133 ÍNDICE DE FIGURAS FIG. 1.1 Fibra Óptica………………………………………………………………...... 1 FIG. 1.2 Cable de tubo holgado……………………………………………...………. 6 FIG. 1.3 Cable de estructura ajustada………………………………………………. 7 FIG. 1.4 Cable de fibra óptica con armadura……………………………………….. 8 FIG. 1.5 Sistema de transmisión con fibra óptica………….………………………. 11 FIG. 1.6 Componentes de la fibra óptica……………………………………………. 12 FIG. 1.7 Primeras ventanas de Transmisión de la fibra óptica…………………… 13 FIG. 1.8 Atenuación en función de la longitud de onda…………………………… 13 FIG. 1.9 Ángulos de reflexión y de incidencia………………………………………. 14 FIG. 1.10 Refracción de la luz……………………………………………………...... 15 FIG. 1.11 Difracción de la luz………………………………………………………… 16 FIG. 1.12 Apertura Numérica……………………………………………………........ 16 FIG. 1.13 Clasificación de fibra óptica………………………………………………. 20 FIG. 1.14 Macrocurvaturas 22 …………………………………………………………… FIG. 1.15 Microcurvaturas…………………………………………………………….. 23 FIG. 1.16 Espectros de un LED y un Láser…………………………………………. 28 FIG. 1.17 Fotodetectores PIN………………………………………………………… 30 FIG 1.18. Conector FC……………………………………………………………....... 33 16 FIG 1.19. Conector ST……………………………………………………………....... 34 FIG 1.20. Conector SC……………………………………………………………....... 34 FIG 1.21. Conector LC………………………………………………………………… 34 FIG 1.22. Conector MTRJ…………………………………………………………….. 35 FIG. 2.1 Topología Árbol……………………………………………………………… 38 FIG. 2.2 Topología Anillo……………………………………………………………… 39 FIG. 2.3 Topología Bus……………………………………………………………….. 39 FIG 2.4 Topología Punto a Punto……………………………………………………. 45 FIG 2.5 Topología Punto Multipunto…………………………………………..……. 47 FIG 2.6 Distancia con EPON…………………………………………………………. 48 FIG 2.7 Flujo de tráfico en sentido downstream en una EPON………………….. 53 FIG 2.8 Flujo de tráfico en sentido Upstream en una EPON…………………….. 54 FIG 2.9 Administración de las ONU’s………………………………………….......... 55 FIG 2.10 Mensaje de Report…………………………………………………………. 56 FIG 2.11 Mensaje Grant………………………………………………………………. 57 FIG 2.12 Proceso Ranging……………………………………………………………. 57 FIG 2.13 Trabajo del Proceso Ranging……………………………………………… 58 FIG 2.14 Formato de una trama EPON……………………………………………... 59 FIG 2.15 Formato de una trama EPON en sentido upstream…………………….. 60 FIG 2.16 EPON con dos longitudes de onda……………………………………….. 60 FIG 2.17 EPON con tres longitudes de onda 61 …………………………………… FIG 2.18.Arquitecturas de las redes EPONs……………………………………….. 70 FIG. 3.1 Metodología canalizada urbana……………………………………………. 78 FIG. 3.2 Desenrollado del cable……………………………………………………… 80 FIG. 3.3 Monolito de hormigón……………………………………………………….. 80 FIG. 3.4 Tendido con máquina de Suflaje………………………………………...... 81 FIG. 3.5 Tendido Aéreo……………………………………………………………….. 83 FIG. 3.6 Clientes de Andinatel ………………………………………………............ 87 FIG. 3.7 Cliente Cercano……………………..………………………………………. 88 FIG. 3.8 Cliente Lejano……………………………………………………………...... 89 FIG. 3.9 Comparación entre las fibras normales y la fibra ZWP…………………. 90 17 FIG. 4.1 Red EPON……………………………………………………………………. 98 FIG. 4.2 Segmentos de una EPON………………………………………………….. 99 FIG. 4.3 Edge2000…………………………………………………………………….. 106 FIG. 4.4 ONUH4081 home……………………………………………………………. 106 FIG. 4.5 Pantallas del Sistema Carrier Class EMS………………………………… 109 FIG. 4.6 Splitters conectorizados……………………………………………………. 115 FIG. 4.7 Fibra óptica Zero Water Peak ZWP ……………………..……………….. 117 18 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1.1. Tipos de conectores de Fibra Óptica……………………………………. 33 Tabla 2.1 Cableado de Gigabit Ethernet……………………………………………. 46 Tabla 2.2. Comparación de servicios con soluciones ATM, SONET y 64 EPON……………………………………………………………………………………. Tabla 2.3 Resumen de las características y beneficios de las EPON………....... 68 Tabla 4.1 Equipos Ópticos Pasivos que presenta Alloptic………………………… 103 Tabla 4.2 Características del OLT Edge 2000……………………………………… 104 Tabla 4.3 Especificaciones Técnicas del OLT Edge 2000……………………….. 105 Tabla 4.4 Especificaciones del ONUH4081 home……………………………........ 107 Tabla 4.5 Equipos Ópticos Pasivos que presenta Tainet………………………… 110 Tabla 4.6 Características del OLT PON 8510……………………………………… 111 Tabla 4.7 Características del ONU853……………………………………………… 112 Tabla 4.8 Splitters Ópticos Pasivos que presenta Tyco……………………......... 113 Tabla 4.9 Características de los splitters ópticos de Tyco………………………… 113 Tabla 4.10. Splitters Ópticos Pasivos que presenta Furukawa………………….. 115 Tabla 4.11 Características Splitters conectorizados………………………………. 116 Tabla 4.12 Fibra óptica que presenta Commscope……………………………… 117 Tabla 4.13 Fibra óptica que presenta Furukawa…………………………………… 119 Tabla 4.14 Cantidad y Costos de los equipos de CO y de usuario………………. 122 Tabla 4.15 Cantidad y Costos de los Splitters Ópticos………………………........ 123 Tabla 4.16 Cantidad y Costos de la Fibra Óptica………………………………….. 125 Tabla 4.17 Costos de Instalación…………………………………………………….. 126 Tabla 4.18 Costo total del proyecto…………………………………………………. 126 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXOS 19 RESUMEN El desarrollo del presente proyecto se lo ha dividido en cinco capítulos que se detallan a continuación: En el primer capítulo, se ha realizado una introducción teórica de los componentes y características de la fibra óptica, así como también los principios físicos en los que se rige la transmisión de la información por el medio óptico. Incluye también una breve descripción de los parámetros fundamentales de la fibra óptica los cuales se deben tener en cuenta para implementar tecnologías que requieren una mayor velocidad de transmisión. En el segundo capitulo, se presenta un estudio de las tecnologías EPON/GEPON, se mencionan las características técnicas, arquitectura, elementos que incluyen en una red EPON, protocolos que utilizan estas tecnologías, la forma en la que trabajan como tecnologías de última milla, los beneficios que presentan como reemplazo de las formas de comunicación actuales y el futuro que tienen éstas tecnologías como tecnologías de última milla. En el tercer capitulo, se realiza un breve resumen de cómo la Secretaría Nacional de Telecomunicaciones (Senatel), es un apoyo frente a nuevas tecnologías, así también se presenta las formas de tendido de fibra óptica en la ciudad de Quito, y por último se muestra un ejemplo de la ruta que realiza el cable de fibra óptica desde un proveedor de servicios hasta el cliente final. En el cuarto capítulo, se mencionan a diferentes fabricantes con su línea de productos para EPON, incluyendo sus características técnicas y basándose en criterios específicos se escoge la mejor opción de equipos para una posible implementación. En el quinto y último capítulo se presenta las conclusiones y recomendaciones, las mismas que hacen referencia a los datos que se menciona en el presente proyecto de titulación. 20 PRESENTACIÓN Se ha realizado el proyecto “ESTUDIO DE LAS TECNOLOGÍAS EPON (ETHERNET PASSIVE NETWORKS) / GEPON (GIGABIT ETHERNET PASSIVE NETWORKS) COMO TECNOLOGÍAS DE ÚLTIMA MILLA PARA EL TRANSPORTE DE VOZ, DATOS Y VIDEO, APLICADO A UNA ZONA RESIDENCIAL DEL DISTRITO METROPOLITANO DE QUITO” como una guía para futuras implementaciones de esta tecnología en la ciudad de Quito. El presente proyecto realiza un estudio de las tecnologías EPON/GEPON como tecnologías de última milla. En este estudio se analizan parámetros tales como características y ventajas que presenta la fibra óptica como medio de transmisión en la redes de acceso, en el campo actual de networking la fibra óptica es más conocida como medio de trasmisión para redes de core y distribución, mas no para redes de acceso. Además, se encuentra la solución para corregir problemas como la falta de capacidad de los actuales medios de transmisión para enviar los requerimientos de usuario tales como la voz, video y datos utilizando una sola plataforma. Se realiza un estudio de las tecnologías EPON/GEPON como redes de acceso hacia los usuarios usando fibra óptica como medio de transmisión, considerando parámetros importantes para la implementación de esta tecnología Finalmente, se presentan las principales características técnicas de los equipos destinados para las mencionadas tecnologías, y basándose en criterios técnicos se escogen los mejores equipos con sus respectivos costos. 1 CAPÍTULO 1 PRINCIPIOS BÁSICOS Y CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS COMUNICACIONES ÓPTICAS 1.1 CONCEPTO, CARACTERÍSTICAS Y TIPOS DE CABLES DE FIBRA ÓPTICA 1.1.1 CONCEPTO DE FIBRA ÓPTICA [1] Las fibras ópticas (FIG 1.1) son conductos, rígidos o flexibles, de plástico o de vidrio (sílice1), que son capaces de conducir la luz que se emite en uno de sus extremos, mediante sucesivas reflexiones que lo mantienen dentro de la fibra óptica para luego salir por el otro extremo. Es decir, es una guía de onda, y en éste caso la onda es de luz. FIG 1.1 Fibra Óptica. [2] 1 SÍLICE, es óxido de silicio o dióxido de silicio (SiO2) el cual esta compuesto de silicio y oxígeno. 2 1.1.2 CARACTERÍSTICAS DE LA FIBRA ÓPTICA La fibra óptica presenta un gran ancho de banda, su atenuación es pequeña y va en el orden de las décimas de dB/Km. Teóricamente, puede transmitir hasta decenas de THz, pero en la práctica debido a diferentes factores, como la distancia y la atenuación anteriormente mencionada, la tasa de transmisión puede llegar hasta decenas de GHz. La atenuación que presenta la fibra óptica es independiente de la velocidad de transmisión a la que está trabajando, lo cual no ocurre en cables convencionales como el cobre, ya que en ellos, la atenuación es mayor mientras mayor sea la tasa de transmisión (Mbps). La fibra es inmune al ruido e interferencia por ser un medio dieléctrico2, característica positiva en muchas aplicaciones, sobre todo cuando el cable debe pasar por zonas donde hay instalaciones de alta tensión. La información que viaja por la fibra no se puede interceptar de forma fraudulenta, por que la luz no es sensible a ningún tipo de sistema inductivo por la especial configuración de su campo electromagnético3. Esto explica que cerca del 10% de la producción mundial de fibra se destine a instalaciones militares. La fibra presenta dimensiones reducidas frente a otros medios de transmisión, lo que se traduce en una economía de transporte. El peso de la fibra es inferior en comparación a otros medios de transmisión. 2 DIELÉCTRICOS son los materiales que no conducen la electricidad, por lo que pueden ser utilizados como aislantes eléctricos. Algunos ejemplos de este tipo de materiales son el vidrio la cerámica, la goma, la mica, la cera, el papel, la madera seca, la porcelana, algunas grasas para uso industrial y electrónico y la baquelita. 3 CAMPO ELECTROMAGNÉTICO Cuando se aplica corriente eléctrica directa (DC) a un conductor, el flujo de corriente o el movimiento de cargas eléctricas, crea un campo electromagnético (que es un tipo de energía como la luz solar, ultravioleta, rayos x, ondas de radio etc.) alrededor del alambre, propagando una onda en las tres dimensiones hacia el exterior de éste. Al remover la corriente, el campo colapsa, propagando de nuevo una onda que es un campo físico, que afecta a partículas con carga eléctrica. 3 La fibra óptica tiene un amplio margen de funcionamiento en lo referente a la temperatura. La fibra óptica presenta un funcionamiento uniforme desde -55 ºC a +125ºC sin que exista degradación de sus características. La materia prima para fabricarla es muy abundante en la naturaleza, lo cual lleva a que sus costos bajen a medida que crecen los procesos tecnológicos, al contrario de lo que ocurre con el cobre, cuyo precio depende fundamentalmente de las reservas. De hecho, el precio de los cables de fibra ha ido decreciendo progresivamente a través del transcurso del tiempo. Los procesos para su instalación son cada vez más fáciles. 1.1.2.1 Ventajas y Desventajas de la Fibra Óptica respecto al cobre Las principales ventajas de la fibra óptica respecto al antiguo medio de transmisión, cobre, son: • La fibra óptica hace posible navegar por Internet a velocidades mucho mayores que las actuales por medio del cobre. • Acceso ilimitado y continuo las 24 horas del día, sin congestiones. • Permite transmitir video y sonido en tiempo real y de forma simultánea. • Es inmune al ruido y a las interferencias. • Los cables de fibra óptica presentan múltiples modelos, facetas y refuerzos que ayudan a proteger a los cables ante diversos factores. • Las fibras no pierden luz, por lo que la transmisión es también segura y no puede ser perturbada y mucho menos interceptada de forma fraudulenta. 4 • Carencia de señales eléctricas en la fibra. Son convenientes para trabajar en ambientes explosivos. • Presenta dimensiones más reducidas que los medios preexistentes. • El peso del cable de fibras ópticas es muy inferior al de los cables metálicos. • La atenuación que presenta la fibra óptica es independiente de la velocidad de transmisión a la que está trabajando, lo cual no ocurre con el cobre que la atenuación es mayor mientras mayor sea la tasa de transmisión. • La materia prima para fabricarla es abundante en la naturaleza, mientras que la materia prima para los cables de cobre depende básicamente de las reservas de cada país. • La Fibra Óptica presenta mayor compatibilidad con la tecnología digital. • La Fibra Óptica evita lazos de tierra. • La Fibra Óptica presenta una baja atenuación (pérdida de datos). • Con Fibra Óptica Multimodo se puede alcanzar distancias entre 2 y 5 Km., mientras que con Fibra Óptica Monomodo se supera la barrera de los 25 Km. • La Fibra Óptica tiene un período de vida más largo que el cable de cobre ó cable coaxial. Entre las principales desventajas de la Fibra Óptica respecto al cobre se tienen: • El costo de instalación del cobre es relativamente menor que el de la fibra óptica, pero con los avances tecnológicos esa brecha cada vez es mas pequeña. 5 • Fragilidad de las fibras. • Dificultad de reparar un cable de fibra roto en el campo. 1.1.3 TIPOS DE CABLES DE FIBRA ÓPTICA Los cables de fibra por su composición se clasifican en tres tipos, los cuales están disponibles actualmente: • Núcleo de plástico y cubierta plástica • Núcleo de vidrio con cubierta de plástico • Núcleo de vidrio y cubierta de vidrio. Las fibras de plástico tienen ventajas sobre las fibras de vidrio por ser más flexibles, más fuertes, fáciles de instalar, pueden resistir mejor la presión, son menos costosas y pesan aproximadamente 60% menos que el vidrio. La desventaja es su característica de atenuación alta por que no propagan la luz tan eficientemente como el vidrio. Por tanto las fibras de plástico se limitan a distancias relativamente cortas. Las fibras con núcleos de vidrio tienen baja atenuación. Sin embargo, las fibras con núcleo de vidrio y cubierta de plástico son consideradas un poco mejores que las fibras con núcleo de vidrio y cubierta de vidrio. Además, las fibras con núcleo de vidrio y cubierta de plástico son menos afectadas por la radiación electromagnética y, por lo tanto, más atractivas a las aplicaciones militares. Desafortunadamente, las fibras con núcleo de vidrio y cubierta de vidrio son menos fuertes, y más sensibles al aumento en atenuación cuando se exponen a la radiación electromagnética. 1.1.3.1 Cable de estructura holgada 6 Este tipo de cable de fibra óptica, como podemos ver en la FIG 1.2, consta de varios tubos que contienen fibras ópticas, que a su vez están rodeadas de un miembro central que sirve de refuerzo, y además están rodeados de una cubierta protectora. Este cable tiene varios tubos que contienen fibras ópticas. Cada tubo, mide de dos a tres milímetros de diámetro, Los tubos pueden ser huecos o también pueden estar llenos de un gel resistente al agua que impide entre en la fibra. FIG. 1.2 Cable de tubo holgado [3] El centro del cable contiene un elemento de refuerzo, que puede ser acero, Kevlar4 o de un material similar. Éste proporciona al cable refuerzo y soporte durante las operaciones de tendido. Debería amarrarse siempre con seguridad a la polea de tendido durante las operaciones de tendido del cable, y a los anclajes apropiados que hay en cajas de empalmes o paneles de conexión. La cubierta ó protección exterior del cable puede ser, entre otros materiales, de polietileno, de armadura, de una coraza de acero o hilo de armadía, para aplicaciones exteriores. 4 KEVLAR es un nylon que se utiliza principalmente para hacer chalecos a prueba de balas y neumáticos de bicicleta resistentes a las pinchaduras. 7 Los cables de estructura holgada se usan en la mayoría de las instalaciones exteriores, incluyendo aplicaciones aéreas, en tubos o conductos y en instalaciones directamente enterradas. El cable de estructura holgada no es muy adecuado para instalaciones en recorridos muy verticales, porque existe la posibilidad de que el gel interno fluya o que las fibras se muevan. 1.1.3.2 Cable de estructura ajustada En la FIG 1.3 se puede observar un cable de estructura ajustada, el cual contiene varias fibras que rodean un miembro central, y todo ello, es decir, las fibras y el miembro central cubierto de una protección exterior. La protección secundaria de la fibra consiste en un recubrimiento que rodea la cubierta de la fibra óptica. FIG. 1.3 Cable de estructura ajustada. [3] Cada una de las fibras tiene una protección secundaria que proporciona a cada fibra de forma individual una protección adicional, así como un soporte físico. Esto permite a la fibra ser conectada directamente. Para algunas instalaciones esto puede reducir costos y disminuir el número de empalmes en un tendido de fibra. Debido al diseño ajustado del cable, es más sensible a las cargas de estiramiento o tracción y puede ver incrementadas las pérdidas por microcurvaturas. 8 Por una parte, un cable de estructura ajustada es más flexible y tiene un radio de curvatura más pequeño que el que tienen los cables de estructura holgada. En primer lugar, es un cable que se ha diseñado para instalaciones en el interior de los edificios. También se puede instalar en tendidos verticales más elevados que los cables de estructura holgada, debido al soporte individual de que dispone cada fibra. 1.1.3.3 Cable blindado Tienen una coraza protectora o armadura de acero debajo de la cubierta de polietileno, FIG 1.4. Esto proporciona al cable una buena resistencia al aplastamiento y propiedades de protección frente a roedores. El cable se encuentra disponible generalmente en estructura holgada aunque también hay cables de estructura ajustada. FIG. 1.4 Cable de fibra óptica con armadura. [3] 1.1.3.4 Cable autosoportado ó Figura 8 Es un cable óptico auto-sustentado formado por un tubo que contiene de 2 a 12 fibras ópticas en su interior. El núcleo óptico es reforzado por fibras dieléctricas y protegido por un revestimiento externo resistente a intemperies. Conocido 9 también como fibra con mensajero por que consta por un alambre de acero galvanizado que ofrece una resistencia superior a las fuerzas de tracción que deberá soportar el cable óptico durante toda su vida útil. También se lo conoce como figura 8. 1.1.3.5 Cable submarino Es un cable de estructura holgada diseñado para permanecer sumergido en el agua. Actualmente muchos continentes están conectados por cables submarinos de fibra óptica transoceánicos. 1.1.3.6 Cable compuesto tierra-óptico (OPGW) Es un cable de tierra que tiene fibras ópticas insertadas dentro de un tubo, en el núcleo central del cable. Las fibras ópticas están completamente protegidas y rodeadas por cables a tierra. Es utilizado por las compañías eléctricas para suministrar comunicaciones a lo largo de las rutas de las líneas de alta tensión. 1.1.3.7 Cable ADSS (todo dieléctrico autosoportado) [29] Es un cable de fibra óptica que se ha diseñado para la instalación aérea. Un cable ADSS usa hilo de aramida y una pieza de alta resistencia a la tracción central para soporte. El cable ADSS ofrece gran resistencia y flexibilidad para su instalación en postes o torres de transmisión aérea, eliminando la necesidad de un mensajero de soporte. Tiene la capacidad de resistencia a la tracción, para la instalación bajo las condiciones ambientales y eléctricas más exigentes, además, de no ser afectado de ninguna manera por los campos electromagnéticos. 10 1.2 SISTEMA DE TRANSMISIÓN POR FIBRA ÓPTICA [4] En un sistema de transmisión por fibra óptica se tiene los siguientes elementos, los cuales se ilustran en la FIG 1.5: 1.2.1 CONVERTIDOR ELECTRO-ÓPTICO Se trata de un LED o de un Diodo Láser, que suministra una portadora luminosa que transporta la información básica (analógica ó digital) a través de la fibra hacia el detector. La elección de uno u otro tipo de emisor a utilizarse, está en función de la potencia de salida necesaria y la velocidad requerida: El Láser tiene una mayor potencia de salida que el LED, y presenta mejores posibilidades de acoplamiento a la fibra, sin embargo, es más caro que el LED. 1.2.2 MEDIO DE TRANSMISIÓN Es el medio donde se propaga la información, en este caso es la fibra óptica. Las señales en su viaje a lo largo de la fibra se van debilitando debido a la dispersión, atenuación, absorción. Antes que la atenuación y la dispersión hagan que el receptor no reconozca la señal, es preciso regenerarla. Esta función corresponde a los regeneradores, los cuales no son propiamente amplificadores, ya que no sólo tienen que restituir la señal. Para regenerar una señal procedente de una fibra es preciso proceder previamente a una conversión opto-eléctrica, mediante un detector PIN o APD. 1.2.3 RECEPTOR 11 Está compuesto de un detector de luz que genera un pulso eléctrico al encontrarse con un pulso de luz, es decir es un convertidor opto-eléctrico. Como detectores se pueden utilizar diodos PIN (Positive-Intrinsic Negative) o diodos APD (Avalanche Photo Diode). La adecuación de la señal al medio de transmisión exige darle una determinada forma, lo que se consigue con los llamados Códigos de Línea. Además, en los sistemas de fibra también se incluyen señales de tráfico, control, sincronización, etc. Interfaz eléctrico/óptica Interfaz E/O óptico/eléctrica TRANSMISOR O/E FUENTE Medio de Transmisión: F.O. ÓPTICA (Láser) >>>> DETECTOR ÓPTICO (Fotodiodo PIN) Tx(modulador+transmisor) Rx (receptor+demodulador FIG. 1.5 Sistema de transmisión con fibra óptica. [4] 1.3 COMPONENTES DE LA FIBRA ÓPTICA Los componentes de la fibra óptica son: Core, Cladding, y Jacket, como podemos observar en la FIG 1.6. 1.3.1 CORE (NÚCLEO) Centro del hilo de fibra por donde se transmite la luz. Puede estar constituido de sílice, cuarzo fundido o plástico de alto índice de refracción. 1.3.2 CLADDING (CUBIERTA) 12 Capa óptica exterior de la fibra, encierra la luz en el núcleo, encaminándola incluso en las curvas. Generalmente, está constituida de los mismos materiales del núcleo pero con índice de refracción menor al mismo. 1.3.3 JACKET (REVESTIMIENTO) Por lo general está fabricado en plástico, protege al vidrio de la humedad o daño físico. FIG. 1.6 Componentes de la fibra óptica. [3] 1.4 VENTANAS DE TRANSMISIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA [2] La atenuación en la fibra óptica pasa por mínimas medidas en determinadas longitudes de onda llamadas ventanas, las cuales se ilustra en la FIG 1.7, y son las siguientes: • Primera ventana: longitud de onda = 850 nm. • Segunda ventana: longitud de onda = 1310 nm. • Tercera ventana: longitud de onda = 1550 nm. • Cuarta ventana: longitud de onda = 1625. • Quinta ventana: longitud de onda = 1470 nm. Los sistemas que trabajaban en la primera ventana de 850 nm poseen, en gran parte, una velocidad es de 45 Mbps y los regeneradores intermedios distan ente si aproximadamente 6 Km. 13 Los sistemas que trabajaban en la segunda ventana de 1310 nm, presentan una longitud de onda con baja atenuación. Los sistemas que trabajan en la tercera ventana de 1550 nm., con velocidades de 565 Mbps e incluso hasta 1200 Mbps, tienen regeneradores de señal en aproximadamente a 50 Km. Los sistemas WDM actuales trabajan en banda C y L (1530-1610 nm) (Fig. 1.7 y Fig. 1.8) pero ya se están desarrollando fibras que trabajen en cuarta ventana (1625 nm). La tendencia, forzada por la necesidad de aumentar al máximo la capacidad de transmisión, es la de utilizar cada vez mayor parte del espectro óptico. En este sentido ya se están fabricando fibras ópticas que minimizan las pérdidas debidas a la absorción de las moléculas de agua en el entorno de 1470 nm de manera que también sea posible utilizar esta banda (quinta ventana). Los sistemas que trabajan en la cuarta y quinta ventana; son mucho más directivos y eficientes, por lo que alcanzan velocidades de las decenas de Gbps. FIG. 1.7 Primeras ventanas de Transmisión de la fibra óptica. [2] 14 FIG. 1.8 Atenuación en función de la longitud de onda. [2] 1.5 PRINCIPIOS FÍSICOS DE LA FIBRA ÓPTICA [5] 1.5.1 REFLEXIÓN Cuando una onda de cualquier tipo alcanza la frontera de dos medios distintos, una parte de su energía se transmite al segundo medio, dando lugar en el segundo medio a otra onda de características semejantes a las de la onda incidente y que recibe el nombre de onda transmitida. Otra parte de la energía se emplea en generar otra onda que se propaga hacia atrás en el primer medio y que se llama onda reflejada. La fibra óptica utiliza este principio para mantener la mayor cantidad de energía de transmisión encapsulada dentro del núcleo de la fibra. Bajo este concepto, se tienen dos ángulos importantes que son: ángulo de incidencia “i”, formado por el rayo incidente y la normal; ángulo de reflexión “r”, es el formado por el rayo reflejado y la normal. En la figura 1.9 se muestran los ángulos de incidencia y de reflexión. FIG. 1.9 Ángulos de reflexión y de incidencia. [5] 15 1.5.2 REFRACCIÓN Cuando la luz pasa de un medio a otro cuyo índice de refracción es diferente, la luz no sigue la misma dirección de la onda incidente (FIG 1.10). Si el índice refracción del segundo medio es mayor, los rayos refractados se acercan a la normal. Si el índice de refracción del segundo medio es menor, como por ejemplo del núcleo al manto de la fibra, los rayos refractados se alejan de la normal y la trayectoria de los rayos tiende a ser rectilínea. FIG. 1.10 Refracción de la luz. [5] 1.5.3 DIFRACCIÓN [28] Difracción, es el fenómeno del movimiento ondulatorio en el que una onda de cualquier tipo, se extiende después de pasar junto al borde de un objeto sólido o atravesar una rendija estrecha, (FIG 1.11), en lugar de seguir avanzando en línea recta. La difracción sólo se observa si el obstáculo que encuentran las ondas es del mismo orden que la longitud de onda del movimiento ya que cuando es mayor, las ondas siguen la propagación rectilínea. 16 FIG. 1.11 Difracción de la luz. [5] 1.5.4 APERTURA NUMÉRICA (NA) La Fig. 1.12 representa el máximo ángulo de incidencia para la fibra óptica, la apertura numérica no es más que el máximo ángulo de aceptación de rayos por parte de la fibra. FIG. 1.12 Apertura Numérica. [5] • Una NA alta recoge más luz, pero reduce el ancho de banda. Una NA más baja aumenta el ancho de banda. • Una NA alta hace más fácil la inyección de la luz en una fibra, mientras una NA baja tiende a dar un ancho de banda más grande en la fibra. • Una NA alta permite una dispersión modal mayor, permitiendo más modos en los que la luz puede viajar. Una NA más baja reduce la dispersión modal limitando el número de modos. 1.6 CLASIFICACIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA 17 La fibra óptica por el número de modos en que transmite, principalmente se clasifica en dos: multimodo y monomodo. La fibra óptica multimodo es adecuada para distancias cortas, como por ejemplo redes LAN, mientras que la fibra óptica monomodo está diseñada para sistemas de comunicaciones ópticas de larga distancia. 1.6.1 FIBRA ÓPTICA MULTIMODO Esta fibra fue la primera en fabricarse y comercializarse. Es llamada así por el hecho de que transporta múltiples modos de forma simultánea, ya que este tipo de fibra se caracteriza por tener un diámetro del núcleo mucho mayor que las fibras monomodo. El número de modos que se propagan por una fibra óptica depende de su apertura numérica o cono de aceptación de rayos de luz a la entrada. Un mayor diámetro del núcleo facilita el acoplamiento de la fibra, pero su principal inconveniente es que tiene un ancho de banda reducido como consecuencia de la dispersión modal. Los diámetros de núcleo y cubierta típicos de estas fibras son 50/125 um y 62,5/125 um. Las fibras multimodo pueden ser de dos tipos (Fig. 1.13). 1.6.1.1 Fibra óptica multimodo de índice escalonado En este tipo de fibra óptica multimodo viajan varios rayos ópticos simultáneamente, y tanto el índice de refracción del núcleo y de la cubierta son constantes y diferentes entre sí. Éstos se reflejan con diferentes ángulos sobre las paredes del núcleo, por lo que recorren diferentes distancias, y se desfasan en su viaje dentro de la fibra, razón por la cual la distancia de transmisión es corta. Como ya se mencionó, hay un ángulo crítico para la inserción del rayo luminoso dentro de la fibra óptica, si este límite se sobrepasa, es decir si el ángulo es mayor que el critico, el rayo de luz no se refractará, sino que se reflejará y no continuará con el camino deseado. 18 1.6.1.2 Fibra óptica multimodo de índice gradual En este tipo de fibra óptica multimodo, el núcleo está constituido de varias capas concéntricas, las cuales son de un material óptico con diferentes índices de refracción, causando que el rayo de luz se refracte poco a poco mientras viaja por el núcleo, pareciendo que el rayo se curva. En estas fibras Ópticas el número de rayos de luz que viajan, es menor que en el caso de la fibra multimodo índice escalonado, y por lo tanto su distancia de propagación puede ser mayor. 1.6.2 FIBRA ÓPTICA MONOMODO La fibra óptica monomodo más básica se caracteriza por ser la fibra más delgada y fina que sólo permite viajar un sólo rayo de luz central. No sufre el problema de atenuación de las fibras multimodo, por lo que logra transmisiones a distancias mayores. Su inconveniente es que es difícil de construir, manipular y es más costosa. Los tipos de fibras ópticas monomodo: son: Standard (ITU-T G.652), Dispersión desplazada (DS) (ITU-T G.653), Mínima atenuación (G.654), Dispersión desplazada no nula (NZDS) (ITU-T G.655). 1.6.2.1 Fibra óptica monomodo Standard (ITU-T G.652) G.652.A: Contiene los atributos y valores recomendados necesarios para soportar aplicaciones ópticas relacionadas con SDH, para sistemas de hasta STM-16, así como 10 Gbps hasta 40 km (Ethernet) y STM-256. G.652.B: Este tipo de fibras ópticas son recomendados para soportar aplicaciones de mayor velocidad binaria hasta STM-64, sistemas con amplificadores ópticos, sistemas dentro de oficinas. 19 G.652.C: Semejante a la subcategoría G.652.A, pero permite transmisiones en partes de una gama de longitudes de onda ampliada desde 1360 nm a 1530 nm. G.652.D: Semejante G.652.B, pero permite transmisiones en partes de una gama de longitudes de onda ampliada desde 1360 nm a 1530 nm. 1.6.2.2 Fibra óptica monomodo de dispersión desplazada (ITU-T G.653) G.653.A: Categoría básica para un cable de fibra óptica monomodo con dispersión desplazada. Mantienen la especificación original "de tipo recuadro" para el coeficiente de dispersión. Esta categoría se adapta a los sistemas con una separación no uniforme entre canales en la región de longitud de onda de 1550 nm. Numerosas aplicaciones de cables submarinos. 20 G.653.B: Semejante a G.653.A, pero un requisito de PMD (PMD: Polarization Mode Dispersion, produce ensanchamientos aleatorios de los pulsos ópticos transmitidos a través de una fibra óptica y su efecto es considerable para velocidades de transmisión digital iguales ó superiores a 10 Gbps) más estricto permite el funcionamiento de los sistemas STM-64 con longitudes superiores a 400 km y el funcionamiento de aplicaciones STM-256. 1.6.2.3 Fibra óptica monomodo de mínima atenuación (ITU-T G.654) G.654.A: Constituyen la categoría básica para fibras y cables ópticos monomodo de corte desplazado. Es la categoría adecuada para sistemas STM-64 con SDH y amplificadores ópticos, sistemas multicanales. G.654.B: Constituyen una categoría apropiada para sistemas STM-64 con SDH y amplificadores ópticos de aplicaciones de largo alcance en la región de longitud de onda de 1550 nm. Esta categoría se puede utilizar para sistemas de transmisión WDM de mayor longitud y mayor capacidad, por ejemplo, sistemas submarinos sin repetidor con amplificador óptico de bombeo a distancia. G.654.C: Son similares a G.654.A, pero el requisito de PMD reducido soporta aplicaciones de largo alcance y mayor velocidad binaria. 1.7 ATENUACIÓN Existen dos fenómenos que contribuyen a degradar la información, lo que hace que en la recepción las características de la señal no son idénticas a las transmitidas en el origen. Estos fenómenos son: las pérdidas por atenuación en el interior de la Fibra Óptica y la dispersión en el material. 21 FIG. 1.13 Clasificación de fibra óptica [4] Se define la pérdida o atenuación en el interior de la fibra a la relación entre las potencias luminosas a la salida y a la entrada de la información. Son varios los mecanismos de degradación que contribuyen a la pérdida de energía, algunos de ellos son de carácter intrínseco propios de la fibra, tal como es la composición de vidrio, y otros de origen externo, causados por impurezas, defectos de cableado, geometría de fibra, etc. La atenuación que proporcionan los factores intrínsecos es muy variable y puede minimizarse en muchos casos con estudios y tratamientos adecuados al momento de la fabricación; mientras que la atenuación causada por impurezas, son producidas por fenómenos físicos que ocurren en el interior del cable de fibra. Mientras que la atenuación en los cables de cobre, dependerá del rango de frecuencia de la señal portadora, de modo que a mayor frecuencia mayor 22 atenuación; en la fibra óptica, la atenuación no depende del ancho de banda con el que trabaja. 1.7.1 PÉRDIDAS EN LA FIBRA ÓPTICA 1.7.1.1 Absorción debida a rayos ultravioletas e infrarrojos Estas pérdidas se deben a la interacción existente entre los fotones que viajan por la fibra óptica y las moléculas que componen el núcleo. La energía fotónica se cede a las moléculas de sílice que van encontrando los fotones en su camino produciendo vibraciones en las mismas. La absorción debida a la componente de radiación ultravioleta5 de la luz transmitida decrece exponencialmente con la longitud de onda, y es casi despreciable a partir de los 1000 nm. La atenuación debida a los rayos infrarrojos6 se origina por las vibraciones entre átomos de silicio y oxígeno, creciendo exponencialmente con la longitud de onda, pero no es apreciable hasta los 1400 nm. 1.7.1.2 Absorción debido a impurezas Las impurezas más usuales en la fibra óptica se encuentran en la sílice, son de tipo metálicas (hierro, cromo, cobalto y níquel) y también iones de hidroxilo (OH). Las impurezas metálicas originan una pérdida de 1 dB/Km si su concentración es de una parte por millón, pero al ser relativamente fácil su control en el proceso de fabricación, se puede reducir al mínimo. Las impurezas de tipo hidroxilo presentes por descomposición de partículas de vapor de agua durante el proceso de fabricación de la fibra, no son fácilmente 5 ULTRAVIOLETA: Banda de longitudes de onda de luz que son demasiado pequeñas para ser captadas por el ojo humano. 6 INFRARROJO: Banda de longitudes de onda de luz que son demasiado grandes para ser captadas por el ojo humano. 23 controlables, a 900 nm, 1200 nm, y 1400 nm se produce una resonancia de la estructura atómica de los iones con la sílice, transfiriendo la energía de los fotones a los iones OH − . Con las condiciones de fabricación actuales se considera que las impurezas iónicas no deben exceder de 30 partes por cada cien mil millones. La amplitud del pico de absorción OH − no excede nunca de 1 dB/Km; en la actualidad se han conseguido valores de 0,04 dB/Km. 1.7.1.3 Pérdidas por Macrocurvaturas FIG. 1.14 Macrocurvaturas[5] Los cables a menudo se “doblan” o sufren algún tipo de curvatura durante su tendido. Estas curvaturas son producidas, por ejemplo, cuando se realizan maniobras en los tendidos aéreos. Un cable más flexible requerirá menos tensión para realizar su instalación y mientras menos tensión se realice a la fibra, menos daños sufrirá la misma y menor será la atenuación presentada. Los cables de fibra óptica en la actualidad se han diseñado para una mayor flexibilidad con el fin de facilitar la instalación. No se debe exceder el radio mínimo de curvatura. Un cable demasiado doblado puede deformarse y dañar la fibra por dentro, además de causar una alta atenuación. 24 1.7.1.4 Pérdidas por microcurvaturas I L I FIG. 1.15 Microcurvaturas[5] Las llamadas pérdidas por microcurvaturas, FIG. 1.15, son las irregularidades entre el núcleo y el revestimiento, las fluctuaciones de diámetro y, fundamentalmente, las deformidades del eje de la fibra. Estas pérdidas pueden reducirse adoptando las siguientes medidas: • Aumentar la diferencia de los índices de refracción entre el núcleo y la cubierta. • Aumentar la sección de la fibra. • Someter a la fibra en un plástico blando y recubrirla posteriormente con un elemento no blando, que absorberá los esfuerzos con una baja elongación. Tomando estas medidas se conseguirá reducir en un 30% las pérdidas por este concepto. 1.7.1.5 Atenuación por tendido, ambiente y envejecimiento Durante la instalación de la fibra óptica se la somete a los agentes climáticos y a ciertas manipulaciones provocadas por el tendido, que contribuyen también en mayor o menor grado a incrementar las pérdidas y acortar la vida de la fibra. Para resolver estos problemas se puede optar por estas alternativas. 25 • Aplicar sobre un recubrimiento primario una sustancia rígida en forma de un segundo recubrimiento. • Colocar la Fibra Óptica, con su primer revestimiento dentro de un segundo revestimiento holgado, rellenando el espacio intermedio con un medio viscoso. Ambas alternativas presentan sus respectivas ventajas: La primera, muestra una buena estabilidad en un amplio rango de temperaturas. La segunda, presenta un incremento de pérdidas despreciable durante el cableado. El envejecimiento de la fibra óptica se produce en determinadas condiciones de tensión permanente o cuando se presentan fisuras superficiales. 1.7.2 SCATTERING RAYLEIGH Este fenómeno se produce cuando la luz encuentra en su camino partículas extrañas al medio en el que está y cuyo diámetro es mucho menor que la longitud de onda de la señal. La difracción resultante absorbe parte del espectro energético de la señal y produce una pérdida de energía que decrece exponencialmente con la cuarta potencia de la longitud de onda: Las pérdida por el efecto Rayleigh son las de mayor influencia para las longitudes de onda comprendidas entre 400 y 1100 nm. 1.8 DISPERSIÓN TEMPORAL [6] Cuando se transmite un pulso luminoso a lo largo de una fibra óptica, éste sufre un ensanchamiento en el tiempo. Este fenómeno recibe el nombre de dispersión temporal y es la causa de las principales limitaciones que tiene un sistema de comunicaciones basado en fibra óptica. 26 El ensanchamiento que se produce en el pulso transmitido es proporcional a la longitud que recorra por la fibra, lo cual va a limitar el ancho de banda de la señal a transmitir y, por tanto, la capacidad de la fibra en cuanto a transporte de información. La dispersión temporal se divide en: Dispersión Modal, Dispersión Cromática y Dispersión por modo de polarización. 1.8.1 DISPERSIÓN MODAL La dispersión modal provoca esparcimiento del pulso, es causado por la diferencia en los tiempos de propagación de los rayos de luz que toman diferentes trayectorias por una fibra. La dispersión modal puede ocurrir sólo en las fibras de multimodo. Se puede reducir considerablemente usando fibras de índice gradual y casi se elimina totalmente usando fibras monomodo. La dispersión modal puede causar que un pulso de energía de luz se disperse conforme se propaga por una fibra. Si el pulso que está esparciéndose es lo suficientemente grande, un pulso puede solaparse con el próximo pulso (esto es conocido como la interferencia de intersímbolo). En una fibra de índice escalonado multimodo, un rayo de luz que se propaga por la fibra requiere de la menor cantidad de tiempo para viajar a lo largo de la fibra. Un rayo de luz que choca a la interfaz de núcleo/cubierta en el ángulo crítico sufrirá el número más alto de reflexiones internas y, en consecuencia, tomar la mayor cantidad de tiempo para viajar a lo largo de la fibra. 1.8.2 DISPERSIÓN CROMÁTICA La dispersión intramodal o cromática se presenta en todos los tipos de fibras ópticas y tiene como origen el hecho de que las fuentes de luz disponibles no emiten una sola frecuencia, sino un cierto espectro de una determinada anchura de banda. En las fibras multimodo, el fenómeno queda enmascarado por la 27 dispersión intermodal, de mucha mayor amplitud, por lo que sólo se suele considerar este tipo de dispersión para las fibras monomodo. La dispersión cromática principalmente se divide en dos tipos: dispersión espectral o del material y dispersión de guía de onda. 1.8.2.1 Dispersión Espectral o de Material Se conoce por este nombre al efecto que produce la dependencia del índice de refracción de la fibra con la frecuencia. Efectivamente, el índice de refracción de la fibra es función de la frecuencia a la que se mida. Como la velocidad de propagación es función del índice de refracción, cada componente espectral dentro de un mismo modo se desplazará a velocidad diferente. 1.8.2.2 Dispersión de Guía de Onda Suponiendo que el índice de refracción de la fibra no varía con la frecuencia, aparecería un efecto de dispersión debido a que la constante de propagación es función de la frecuencia (aunque el índice de refracción no cambie), lo que se traduce en un camino recorrido diferente para cada componente espectral del modo que se propaga. Este parámetro de dispersión por efecto de Guía de Onda, es función de la frecuencia normalizada, dependiendo, por tanto, del radio del núcleo, de los índices de refracción del núcleo y la cubierta, y de la longitud de onda. 1.8.3 DISPERSIÓN POR MODO DE POLARIZACIÓN Un mecanismo que contribuye al ensanchamiento del pulso que se propaga por una Guía de Onda Óptica está relacionado con la birrefringencia7 de la fibra. 7 BIRREFRINGENCIA La birrefringencia o doble refracción es una propiedad de ciertos cuerpos de desdoblar un rayo de luz incidente en dos rayos linealmente polarizados de manera perpendicular entre sí como si el material tuviera dos índices de refracción distintos. La primera de las dos direcciones sigue las leyes normales de la refracción y se llama rayo ordinario; la otra tiene una velocidad y un índice de refracción variables y se llama rayo extraordinario. 28 Aunque el fenómeno viene caracterizado por magnitudes de pequeño valor frente a la dispersión cromática, presenta gran importancia cuando se trabaja con fibras monomodo que tienen el cero de dispersión cromática en las proximidades de la ventana de trabajo. En fibras monomodo, las dos componentes del modo fundamental se encuentran polarizadas perpendicularmente entre sí. Debido a las asimetrías del núcleo, es decir, a no presentar exactamente el mismo índice de refracción ni el mismo diámetro, en las dos direcciones perpendiculares de cada componente del modo, estas se propagarán con velocidades de grupo diferentes y alcanzarán el extremo en tiempos distintos. Este fenómeno se conoce como dispersión del modo polarizado (PMD) y ha sido ampliamente estudiado en los últimos años, debido a su influencia en los sistemas que trabajan con amplificación óptica en la ventana de los 1550 nm con fibras de dispersión desplazada (dispersión cromática casi nula en las longitudes de onda de trabajo). 1.9 EMISORES Y RECEPTORES ÓPTICOS [7] 1.9.1 EMISORES ÓPTICOS Entre los emisores ópticos existen los diodos LED y los diodos LASER. 1.9.1.1 Diodos LED Son fuentes de luz con emisión natural, son diodos semiconductores de unión p-n que para emitir luz se polarizan directamente. La energía luminosa emitida por el LED es proporcional al nivel de corriente de la polarización del diodo. Existen dos tipos de LED: 29 • LED de superficie, que emite la luz a través de la superficie de la zona activa. • LED de perfil, que emite a través de la sección transversal (este tipo es más direccional) 1.9.1.2 Diodos láser (LD) Son fuentes de luz con emisión estimulada por medio de espejos semireflejantes, formando una cavidad resonante, la cual sirve para realizar la retroalimentación óptica, así como el elemento de selectividad (igual fase y frecuencia). La emisión del Láser es siempre de perfil, éstos tienen una corriente de umbral. A niveles de corriente arriba del umbral, la luz emitida es coherente, y a niveles menores al umbral el Láser emite luz incoherente, como un LED. La figura 1.16 muestra una comparación de los espectros emitidos por un LED y un Láser. FIG. 1.16 Espectros de un LED y un Láser. [7] Como las características de los espejos semireflejantes son funciones tanto de la temperatura como del nivel de operación, la relación entre la potencia óptica y la corriente de polarización es función de la temperatura y sufre un cierto tipo de envejecimiento. 30 1.9.2 RECEPTORES ÓPTICOS El receptor óptico es muy importante, ya que sirve para extraer la información contenida en una portadora óptica que incide en el fotodetector. En los sistemas de transmisión analógica, el receptor debe amplificar la salida del fotodetector y después demodularla para obtener la información. En los sistemas de transmisión digital, el receptor debe producir una secuencia de pulsos (unos y ceros) que contienen la información del mensaje transmitido. Fotodetector Convierte la potencia óptica incidente en corriente eléctrica, esta corriente es muy débil por lo que debe amplificarse. Las características principales que debe tener son: • Sensibilidad alta a la longitud de onda de operación • Contribución mínima al ruido total del receptor • Ancho de banda grande Existen dos tipos de fotodetectores: Fotodetectores PIN Genera un sólo par electrón-hueco por fotón absorbido. Son los más comunes y están formados por una capa de material semiconductor ligeramente contaminado (región intrínseca), la cual se coloca entre dos capas de material semiconductor, una tipo N y otra tipo P, FIG 1.17. Cuando se le aplica una polarización inversa al fotodetector, se crea una zona desértica (libre de portadores) en la región intrínseca, en la cual se forma un campo eléctrico. Donde un fotón en la zona desértica con mayor energía o igual a la del material semiconductor, puede perder su energía y excitar a un electrón que se encuentra en la banda de valencia para que pase a la banda de conducción. Este proceso genera pares electrón – hueco que se les llama fotoportadores. 31 FIG. 1.17 Fotodetectores PIN. [7] Fotodetectores de Avalancha APD Presenta ganancia interna y genera más de un par electrón-hueco, debido al proceso de ionización llamado ganancia de avalancha. Cuando a un fotodetector se le aumenta el voltaje de polarización, llega un momento en que la corriente crece por el fenómeno de avalancha. En esta región, se controla el fenómeno de avalancha limitando la corriente. 1.10 EMPALMES Y CONEXIÓN DE LA FIBRA ÓPTICA [8] Para la instalación de sistemas de fibra óptica es necesario utilizar técnicas y dispositivos de interconexión como empalmes y conectores. Los conectores son dispositivos mecánicos utilizados para recoger la mayor cantidad de luz. Realizan la conexión del emisor y receptor óptico. En caso de que los núcleos no se empalmen perfecta y uniformemente, una parte de la luz que sale de un núcleo no incide en el otro núcleo y se pierde. Por tanto las pérdidas que se introducen por esta causa pueden constituir un factor muy importante en el diseño de sistemas de transmisión, particularmente en enlaces de telecomunicaciones de gran distancia. En las fibras monomodo los problemas de empalme se encuentran principalmente en su pequeño diámetro del núcleo, esto exige contar con equipos y mecanismos de alineamiento con mayor precisión. 32 Las pérdidas de acoplamiento se presentan en las uniones de emisor óptico a fibra, conexiones de fibra a fibra y conexiones de fibra a fotodetector. Las pérdidas de unión son causadas frecuentemente por una mala alineación lateral, mala alineación de separación, mala alineación angular, acabados de superficie imperfectos y diferencias de núcleos o diferencia de índices. 1.10.1 TÉCNICAS DE EMPALME Existen fundamentalmente dos técnicas diferentes de empalme que se emplean para unir entre sí fibras ópticas. • La primera es el empalme por fusión, que actualmente se utiliza en gran escala. • La segunda es el empalme mecánico. 1.10.1.1 Empalme por fusión Se realiza fundiendo el núcleo, siguiendo las etapas de: • preparación y corte de los extremos • alineamiento de las fibras • soldadura por fusión • protección del empalme 1.10.1.2 Empalme mecánico Este tipo de empalme se usa en el lugar de la instalación, donde el desmontaje es frecuente, es importante que las caras del núcleo de la fibra óptica coincidan exactamente. Consta de un elemento de auto alineamiento, sujeción de las fibras y de un adhesivo adaptador que fija los extremos de las fibras. Después de realizado el empalme de la fibra óptica se debe proteger con: 33 • Manguitos metálicos • Manguitos termoretráctiles. • Manguitos plásticos. En todos los casos, para el sellado del manguito se utiliza adhesivo o resina de secado rápido. 1.10.2 CONECTORES El acoplamiento óptico en la mayoría de los conectores, se produce alineando los extremos, previamente preparados, de las fibras ópticas y manteniéndolas de manera cercana. Las pérdidas en un conector se producen por varios factores: mala alineación (radial y angular), reflexión en las superficies aire-vidrio, separación entre las fibras (necesaria para que no se rayen entre si), variaciones del tamaño del núcleo, de la apertura numérica de la fibra, etc. En el caso de fibras de pequeño núcleo, se dispone de conectores ajustables, que permiten una gran precisión en el alineamiento. Su desventaja es que necesitamos tener acceso a los dos extremos del cable del sistema para medir la potencia transmitida después de acoplar cada par de conectores. Para minimizar los efectos de la suciedad que entra en los conectores y que resulta muy difícil de limpiar, se usan los conectores de haz expandido. En éstos, fijamos una microlente convergente en cada fibra a unir, de forma que los extremos de la fibra coincidan con los focos de las lentes. De esta forma, el haz de luz se expande, minimizando los efectos de las partículas de suciedad y después vuelve a converger, formando una imagen de la fibra fuente en la fibra receptora, con idéntico tamaño. En la TABLA 1.1 se muestran los tipos de conectores más utilizados con sus principales aplicaciones. 34 1.10.3 ACOPLADORES Cuando hay que distribuir la luz de una a varias fibras, se usa un acoplador. Este divide el foco luminoso en dos o más partes y las inyecta en las fibras correspondientes. Existen dos tipos de acopladores, como son los: acopladores en T y acopladores en estrella. Los acopladores en T distribuyen la señal de una a dos fibras, mientras que los acopladores en estrella la distribuyen en varias fibras. Se plantean diversos problemas, debido a que se reduce la potencia óptica, pues la potencia necesaria para llegar a los destinos mas lejanos puede ser demasiado grande comparado con la potencia requerida para los destinos más cercanos. Los acopladores en T provocan pérdidas que aumentan linealmente con el número de terminales, mientras que en un sistema con acopladores en estrella, las pérdidas son logarítmicas. TIPO DE CONECTOR APLICACIÓNES • Conector FC Redes de telecomunicaciones. • Redes de Computadoras. • CATV. • Redes con procesamiento de FIG 1.16. Conector FC. [9] datos • Sistemas de Transmisión Óptica. TIPO DE CONECTOR APLICACIÓNES 35 Conector ST y SC • Redes de telecomunicaciones. • Redes de Computadoras. • CATV. • Redes con procesamiento de FIG 1.17. Conector ST. [9] datos • Conexión de Equipos para Fibra Óptica FIG 1.18. Conector SC. [9] • Conector LC Redes de telecomunicaciones. • Sistemas Gigabit Ethernet, ATM, SONET • CATV. • Redes con procesamiento de FIG 1.19. Conector LC. [9] datos. • Sistemas de Transmisión Óptica. • TIPO DE CONECTOR FTTX. APLICACIÓNES 36 Conector MTRJ • Telecom y Datacom. • CATV multimedia. • Sistemas Gigabit Ethernet, ATM, SONET • Sistemas de Transmisión Óptica. FIG 1.20 Conector MTRJ. [9] • Conexión de Equipos para fibra Óptica. Tabla 1.1. Tipos de conectores de Fibra Óptica 37 CAPÍTULO 2 ESTUDIO DE LAS TECNOLOGÍAS EPON/GEPON 2.1 INTRODUCCIÓN SOBRE ÚLTIMAS MILLAS ALÁMBRICAS [30] [31] Actualmente, la tecnología más utilizada para transmisión de datos digitales desde el proveedor del servicio hasta la interconexión directa con el usuario (última milla), se realiza con pares de cobre (muchas veces con los mismos hilos con los cuales se entrega telefonía) y dicha tecnología es conocida como DSL (Digital Subscriber Line). Bajo el nombre xDSL, se definen una serie de tecnologías que permiten el uso de la línea de cobre (la que conecta nuestro domicilio con la central telefónica) para transmisión de datos de alta velocidad y, a la vez, para el uso normal como línea telefónica. Se llaman xDSL ya que los acrónimos de éstas tecnologías acaban en DSL, como por ejemplo: HDSL, ADSL, RADSL, VDSL. Cada una de estas tecnologías tiene distintas características en cuanto a prestaciones (velocidad de la transmisión de datos) y distancia de la central (ya que el cable de cobre no estaba pensado para eso, a cuanta más distancia peor es la calidad de los datos). Entre estas tecnologías la más adecuada para un uso domestico de Internet es la llamada ADSL. El ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) permite la transmisión de datos a mayor velocidad en un sentido que en el otro (de eso viene el "asimétrico" en el nombre). Típicamente 2 megabits/segundo hacía el usuario y 300 kilobits/segundo desde el usuario y puede alcanzar muchos kilómetros de distancia de la central. Para aprovechar la tecnología ADSL, se debe instalar un "discriminador" tanto en el domicilio del usuario como en la central, antes de que el cable entre en el área de conmutación. El discriminador tiene dos conexiones: a una se conectan los aparatos telefónicos que siguen funcionando como siempre, a la otra se conecta 38 un módem especial ADSL que a su vez se conecta al ordenador (en el domicilio del usuario) o a la red de datos (en la central telefónica). El módem ADSL típicamente se conecta a una tarjeta de red instalada en el ordenador. Se pueden mencionar las principales características del cobre (DSL), coaxial y fibra óptica como opciones de Banda Ancha. Cable coaxial • Ancho de Banda compartido entre los usuarios • Limitado a un espectro de RF de 1 GHz para el canal descendente • Típicamente limitado de 5 a 65 MHz para el tráfico compartido ascendente Cable par-trenzado de cobre • Medio de transmisión más económico. • La forma trenzada del cable permite disminuir interferencia electromagnética. • El ancho de banda depende del diámetro de sus hilos y distancia. • Hay dos tipos de cables de par trenzado: Cable STP (Shielded Twisted Pair) y el Cable UTP (UnshieldedTwisted Pair). • El Cable STP puede llegar a un ancho de banda de hasta 1200 MHz a distancias de 100 m. • El Cable UTP puede llegar a un ancho de banda de hasta 100 MHz a distancias de 100 m. Fibra óptica monomodo • Ancho de banda ilimitado. • Teóricamente, puede transmitir hasta decenas de THz pero en la práctica debido a diferentes factores, como la distancia y la atenuación, puede llegar a transmitir hasta decenas de GHz. 39 2.2 REDES PON.- REDES ÓPTICAS PASIVAS (PASSIVE OPTICAL NETWORK)[10] PON es una tecnología punto - multipunto. En las redes PON intervienen elementos que son: Terminal de Línea Óptica (OLT, Optical Line Terminal) o Central Office (CO), localizada en el Proveedor de Servicios; y, la Unidad de Red Óptica (ONU, Optical Network Unit) localizada en el domicilio del usuario. El OLT se interconecta con una red de transporte que recoge los flujos procedentes de varios OLT’s y los lleva a la cabecera de la red. Brindado así servicios llamados FTTx, ya que los acrónimos de éstas tecnologías son FTTH (Fiber To The Home), FTTB (Fiber To The Building) y FTTA (Fiber To The Apartament) conocidas como fibra hasta el hogar, Edificio y Apartamento, respectivamente. Existen varios tipos de topologías diseñadas para la red de acceso, como son topologías árbol, anillo, y bus. Las topologías árbol (FIG. 2.1) se considera para aplicaciones residenciales. FIG. 2.1 Topología Árbol [10] Las topologías anillo (FIG. 2.2) no son muy habituales, pero pueden ser usadas para aplicaciones de negocios. 40 FIG. 2.2 Topología Anillo [10] Las topologías Bus (FIG. 2.3) son usadas para ambientes de campus. FIG. 2.3 Topología Bus [10] Cabe decir que todas las arquitecturas PON utilizan fibra óptica monomodo. En el sentido downstream, una PON es una red punto multipunto, es decir el equipo OLT maneja todo el ancho de banda, el cual luego se reparte a los usuarios en intervalos temporales. En el sentido upstream, la PON es una red punto a punto, donde múltiples ONU’s transmiten a un único OLT. Cuando se utiliza fibra monomodo, la manera de optimizar las transmisiones en los dos sentidos, downstream y upstream sin mezclarse, consiste en trabajar sobre longitudes de onda diferentes, utilizando técnicas WDM8 (Wavelength 8 WDM, (Wavelenght Division Multiplexing), Multiplexación por división de longitud de onda. En la Fibra Óptica, la técnica consiste en acomodar múltiples señales de luz en un solo hilo de fibra óptica, utilizando diferentes longitudes de onda. 41 Division Multiplexing). En la mayoría de las implementaciones se usa dos longitudes de onda, una en sentido downstream (1290 nm) y otra en sentido upstream (1310 nm). El avance tecnológico ha permitido hacer cada vez más pequeños a los filtros ópticos necesarios para esta separación, hasta llegar a integrarlos en transceivers ópticos en las ONU’s. Al mismo tiempo, las arquitecturas PON utilizan técnicas de multiplexación en tiempo TDMA, para que en distintos instantes temporales determinados por el OLT, los equipos ONU puedan enviar su información en sentido upstream. De manera equivalente el OLT, también debe utilizar una técnica TDMA para enviar en diferentes slots temporales, la información en sentido downstream, que selectivamente deberán recibir las Unidades de Red Óptica (ONU). Las arquitecturas PON, también han tenido que resolver otro aspecto importante como es la dependencia de la potencia de transmisión del OLT con la distancia a la que se encuentra de la ONU, la cual puede variar hasta un máximo de 20Km. Evidentemente una ONU muy cercana al OLT necesitará una menor potencia de su ráfaga para no saturar su fotodiodo. Los equipos muy lejanos necesitarán que su ráfaga temporal se transmita con una mayor potencia. Esta característica también ha sido introducida recientemente en los transceivers ópticos PON. 2.2.1 TIPOS DE REDES PON Existen diferentes redes PON: APON, BPON, GPON, EPON/ GEPON 2.2.1.1 APON (ATM PON) En cuanto al trabajo de las redes APON (ITU-T G983) se puede mencionar que la transmisión en sentido downstream está formada por ráfagas de celdas 42 ATM9 estándar de 53 bytes a las que se le añaden un identificador de 3 bytes que identifican la ONU generadora de la ráfaga. La máxima tasa soportada en sentido upstream suponiendo que existe una única unidad de red óptica (ONU) es de 155 Mbps. Esta velocidad se reparte en función del número de usuarios. En sentido upstream la trama se construye a partir de 54 celdas ATM, donde se intercalan dos celdas PLOAM donde se introduce información de los destinatarios de cada celda e información de operación y mantenimiento de la red. La interconexión de OLT’s APON con las redes de transporte se realiza a nivel SDH10/ATM, requiriendo una infraestructura de transporte de esta naturaleza. Por otro lado, la velocidad de los equipos APON está limitado a 155 Mbps repartido entre los usuarios que componen un nodo óptico. 2.2.1.2 BPON (Broadband PON) Se especifica en la recomendación ITU-T G983. En la arquitectura BPON se define una red simétrica con un ancho de banda total de 155 Mbps, tanto en sentido downstream como en sentido upstream. Esta especificación fue modificada en el 2001 para permitir configuraciones asimétricas (622 Mbps en sentido downstream y 155 Mbps en sentido upstream) y simétricas de mayor capacidad (622 Mbps). El incremento de la demanda por un mayor ancho de banda solicitado por los usuarios unido a la inclinación por el uso de tráfico exclusivamente IP, 9 ATM (Asynchronous Transfer Mode) Modo de Transferencia Asíncrona. Sistema de transferencia de información de conmutación de paquetes de tamaño fijo con alta carga, las redes ATM sólo transmiten paquetes en forma de celdas con una longitud de 53 bytes (5 bytes de encabezado y 48 bytes de datos) e incluyen identificadores que permiten dar a conocer la calidad del servicio (QoS), 10 SDH, (Synchronous Digital Hierarchy SDH). basado en la primera parte de la norma SONET, La primera jerarquía de velocidad sincrónica fue definida como STM-1 (Synchronous Transport Module, Módulo de Transporte Sincrónico) de 155.520 Mbps. Este valor coincide con el triple de STS-1 de la red SONET (3 x 51.84 Mb/s = 155.52 Mbps).Los siguientes niveles se obtienen como N x STM-1, habiendo definido el CCITT el 4 x STM-1 = 622.08 Mb/s y 16 x STM-1 = 2488.32 Mb/s (aproximadamente 2.5 GB/s)7, encontrándose en discusión sistemas STM-8 , STM-12 y STM-64 (10 Gbits/s). 43 incidieron directamente en el desarrollo de una nueva especificación que se apoyaba en el estándar BPON, el cual es altamente ineficiente para el transporte de tráfico IP porque usa tecnología ATM. Este nuevo estándar está basado en un procedimiento de encapsulación denominado GFP-Procedimiento de Segmentación General (General Framing Procedure), el cual aumenta la eficiencia de la arquitectura, permitiendo mezclar tramas ATM de tamaño variable. Esta nueva recomendación estandarizada por ITU-T y denominada Gigabitcapable PON (GPON) fue aprobada en 2003-2004 por ITU-T en las recomendaciones G.984.1, G984.2 y G.984.3. 2.2.1.3 GPON (Gigabit-Capable PON) En la Recomendación ITU-T G984 se describen las características generales de un sistema PON capaz de transmitir en ATM, su arquitectura, velocidades binarias, alcance, retardo de transferencia de la señal, protección, velocidades independientes de protección y seguridad. En la Recomendación G.984.2 se describe una red flexible de acceso en fibra óptica capaz de soportar los requerimientos de banda ancha para prestar servicios a empresas y usuarios residenciales. De igual manera, aparte de incrementar la capacidad de la red, las nuevas normas permiten un manejo más eficiente del tráfico IP y de Ethernet. GPON es un estándar muy potente pero a la vez muy complejo de implementar, este estándar permite soporte global de multiservicio incluyendo voz (TDM11, SONET12, SDH), Ethernet 10/100BaseT, ATM, Frame Relay y muchas más. El alcance físico es de 20km. 11 TDM, (Time Division Multiplexing). Técnica de multiplexado sistemas de transmisión digitales para combinar canales de voz y datos. 12 SONET, (Synchronous Optical Network) Red óptica síncrona. Método de comunicación de información digital sobre fibra óptica. define un estándar para señales ópticas, una estructura de trama para el multiplexado de tráfico digital y un tráfico de operaciones. 44 El estándar GPON, soporta varias tasas de transferencia, incluyendo tráfico simétrico de 622 Mbps, tráfico simétrico de 1.25Gbps y asimétrico de 2.5Gbps y 1,25 Gbps, es decir en sentido downstream 2.5Gbps y en sentido upstream 1.25 Gbps. Esta tecnología permite también importantes facilidades de gestión, operación y mantenimiento, desde el OLT al equipamiento de usuario ONU. Además, se debe tener en cuenta que presenta características de seguridad a nivel de protocolo como es encriptación debido a la naturaleza multicast del protocolo. 2.3 ETHERNET EN PRIMERA MILLA, ETHERNET IN THE FIRST MILE (EFM) [11] El Grupo de trabajo IEEE 802.3ah fue establecido en 2001 para habilitar el Ethernet en redes de acceso. El estándar Ethernet en la Primera Milla, (Ethernet in the First Mile o EFM) fue aprobado en julio de 2004. En 2005 fue incluido en el Estándar IEEE 802.3. En el 2006, un grupo de trabajo empezó a estudiar lo referente a mayores velocidades como es 10 Gigabit, conocida como 10GEPON. El grupo de estudio EFM, fue formado en noviembre de 2000 por el grupo IEEE 802.3 CSMA/CD (Acceso Múltiple por Sensado de Portadora con Detección de Colisión - Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), y sesenta y nueve compañías incluyendo 3Com, Alloptic, Aura Networks, CDT/Mohawk, Cisco Systems, DomiNet Systems, Intel, MCI WorldCom, y World Wide Packets. Adicionalmente al grupo de estudio IEEE 802.3ah, los proveedores de EPON participarán en futuros estándares conducidos por organizaciones tales como: Internet Engineering Task Force (IETF), ITU–Telecommunications Standardization Sector (ITU–T), y el Standards Committee. 45 Actualmente, el tráfico de Internet empieza y termina como IP y Ethernet, por ello para desarrollar a Ethernet como una tecnología de transporte de red se escoge la primera milla. Los diseñadores pueden construir su red con IP y Ethernet de modo que se pueda evitar complejidad en la conversión del protocolo. Ethernet es una tecnología establecida, el desarrollo de Ethernet en la primera milla habilitará la administración de la red para tomar las ventajas de sus equipos instalados, herramientas de administración y análisis. Ethernet también soporta servicios de datos, voz y video, sobre cobre y fibra óptica. 2.3.1 TOPOLOGÍAS ETHERNET EN LA PRIMERA MILLA –EFM Existen dos tipos de topologías aplicables para el estándar Ethernet en la primera milla, (Ethernet in the Firts Mile o EFM), las cuales son: • Topología Punto a Punto • Topología Punto Multipunto 2.3.1.1 Topología Punto a Punto. La topología punto a punto (FIG. 2.4), entrega velocidades de hasta 1 Gbps, se caracteriza por un menor costo, mayor rendimiento y gran acceso para una familia en un hogar común y corriente. La fibra óptica es el medio de transmisión del futuro por los beneficios que ofrece para la entrega de datos, voz y video, también es usada para aplicaciones como el acceso con gran velocidad al Internet, video streaming y telefonía IP. Esta topología alcanza una distancia de hasta 100 Km y funciona con similares condiciones de potencia, como se mencionó anteriormente. Por los beneficios antes descritos, los proveedores de servicios escogen la fibra óptica como medio de transporte para sus instalaciones. 46 FIG 2.4 Topología Punto a Punto [12] Usando Ethernet en una red óptica sobre topologías punto a punto, se podrían brindar ventajas de gran capacidad con bajos costos de transceivers 1000BASEX. La fibra óptica que llega al usuario, permite proveer a los hogares o negocios un enlace con una velocidad de hasta 1 Gbps (ésta dependerá de los equipos utilizados). Además, los proveedores de servicio habilitan nuevas alternativas para utilizar funciones de capa 3, las cuales se conoce que tiene una velocidad limitada (Los proveedores de servicio pueden ofrecer nuevas alternativas usando funciones adicionales conocidas de capa 3). Con la característica de velocidad limitada en combinación con SLA (Acuerdos del Nivel de Servicio –Service Level Agreements) un enlace físico de 1000 Mbps podría ser usada para proveer servicios de 10, 100, o 200 Mbps. Como consecuencia las redes con topología punto a punto pueden ofrecer una gran flexibilidad y escalabilidad, por ejemplo, cuando existen casos en que se necesita entregar servicios a una velocidad no muy alta como un simple acceso a Internet, o cuando se necesita entregar aplicaciones como voz o video, Ethernet sobre fibra óptica con topología punto a punto es una excelente solución. Gigabit Ethernet sobre fibra óptica con topología punto a punto provee suficiente ancho de banda y asegura una larga vida a la infraestructura de la red. La infraestructura de la red con fibra óptica tiene una garantía de 20 años. Por tanto EFM con fibra óptica representa bajos costos en servicios y al mismo 47 tiempo entrega un excelente ancho de banda para garantizar múltiples servicios. 2.3.1.1.1 Tecnología Gigabit Ethernet Gigabit Ethernet soporta tanto fibra óptica como cobre. Transmitir señales aproximadamente a 1 Gbps a través de fibra, significa que la fuente de luz debe encenderse y pagarse en 1 nseg. Los LEDs simplemente no pueden funcionar con esta rapidez, por ello se usa láseres. En la TABLA 2.1 se muestran las diferentes formas de cableado para Gigabit Ethernet. NOMBRE CABLE LONGITUD ESPECIFICACIÓN MÁXIMA 1000Base-SX Fibra Óptica 550 m Fibra multimodo (50, 62.5 micras) 1000Base-LX Fibra Óptica 5000 m Fibra monomodo (10 micras) o Fibra Multimodo (50, 62.5 micras) 1000Base-CX 2 pares de STP 25 m Cable de par trenzado blindado 1000Base-T 4 pares de UTP 100 m UTP categoría 6 Tabla 2.1 Cableado de Gigabit Ethernet [27] Gigabit Ethernet utiliza nuevas reglas de codificación en las fibras. La codificación Manchester a 1 Gbps podría requerir una señal de 2 Gbaudios, lo cual era considerado muy difícil y también un desperdicio de ancho de banda. En su lugar se eligió un nuevo esquema, llamado 8B/10B, que se basa en un canal de Fibra. Cada byte de 8 bits está codificado en la fibra como 10 bits. Debido a que hay 1024 palabras codificadas posibles para cada byte de entrada, hay algo de libertad al elegir cuáles palabras codificadas permitir. Las siguientes dos reglas se utilizan al realizar las elecciones: 48 1. Ninguna palabra codificada podría tener más de 4 bits idénticos en una fila. 2. Ninguna palabra codificada podría tener más de seis bits 0 ó seis bits 1. 1 Gbps es una velocidad muy alta. Por ejemplo, si un receptor está ocupado con otra tarea por incluso 1 ms y no vacía el búfer de entrada en alguna línea, podrían haberse acumulado ahí hasta 1953 tramas en ese espacio de 1 ms. 2.3.1.2 Topología Punto Multipunto (P2MP) (EPON) Esta topología (FIG 2.5) soporta velocidades de hasta 1 Gbps (Gigabit Ethernet) con un alcance de hasta 20 km. FIG 2.5 Topología Punto Multipunto [12] Las arquitecturas EPON (Ethernet PON) se están presentando como una nueva alternativa para solucionar la problemática de la última milla, puesto que presenta varias ventajas. Las redes EPON permiten brindar servicios a usuarios localizados a distancias de hasta 20 Km (FIG 2.6), ubicados desde la central u OLT hasta la 49 ONU, las cuales están ubicadas en el usuario. Esta distancia supera con creces la máxima cobertura de las tecnologías DSL (máximo 5Km desde la central). Las redes EPON minimizan el despliegue de fibra en la última milla al poder utilizar topologías punto multipunto mucho más eficientes que las topologías punto a punto. Además, este tipo de arquitecturas simplifica el equipamiento central, de esta manera se reduce los costos. En el Capítulo I se mencionó propiedades y ventajas de la fibra óptica para entrega de datos, voz y video, y las razones por la que cada día es más popular y usada como medio de transmisión. EPON (Ethernet PON) y GEPON (Gigabit Ethernet PON) usan fibra óptica como medio de transmisión y son conocidas también como Ethernet PON, o simplemente EPON las cuales son un estándar de la IEEE/EFM que usa paquetes de datos Ethernet para la transmisión, definido en la IEEE 802.3ah. En este estándar se define la transmisión de la tecnología Ethernet sobre enlaces punto multipunto utilizando fibra óptica. FIG 2.6 Distancia con EPON [9] EPON/GEPON es básicamente fast Ethernet sobre redes ópticas pasivas, las cuales usan arquitecturas punto multipunto para ofrecer servicios como FTTP (Fiber To The Premises-fibra hacia los nodos) y FTTH (Fiber To The Home-fibra hacia el hogar) utilizando una sola fibra para múltiples servicios y usuarios. 50 Esta arquitectura es un fácil reemplazo para las tecnologías DSL o cable MODEM. EPON y GEPON han sido desarrollados principalmente en Japón y son capaces de proveer velocidades de hasta 1 Gbps en ambos sentidos upstream y downstream, así como dar múltiples servicios al mismo tiempo. EPON provee una conectividad parecida a una red IP y a otros tipos de comunicaciones basadas en paquetes, como es, Ethernet que emplea IP para transportar datos, voz, y video. También provee de una comunicación segura, ya que brinda mecanismos de encriptación en los sentidos upstream y downstream. Desde este momento se llamará a las redes EPON/GEPON, simplemente como EPON. 2.4 ESTUDIO DE LAS REDES EPON [13] IEEE802.3ah; Ethernet sobre Redes Ópticas Pasivas (Ethernet over PON). El descubrimiento de las EPON’s, ha sido el impulso para dar lugar a las dos visiones que dieron a conocer que el estándar APON es inapropiado para las soluciones de última milla: por la falta de capacidad para entregar voz y video, y el insuficiente ancho de banda, además se tiene complejidad y costo. La migración a Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, y 10-Gigabit Ethernet hace pensar que EPON eliminará la necesidad de la conversión en una conexión WAN/LAN entre ATM y protocolos IP. 2.4.1 ARQUITECTURA DE LAS REDES ÓPTICAS PASIVAS ETHERNET (ETHERNET PON) Los elementos pasivos de una EPON son localizadas en la red de distribución óptica también conocida como planta externa, estos elementos incluyen fibra óptica monomodo, splitters ópticos pasivos, conectores y empalmes. Los elementos de red activos, (Network Element - NE’s activos), tales como OLT’s (Terminal de Línea Óptico) y ONU’s (Unidad de Red Óptica), que están localizadas en los puntos finales de las redes PON. Las señales ópticas que 51 viajan a través de las PON son divididas por splitters ópticos en múltiples fibras o combinadas en una sola fibra. 2.4.1.1 ELEMENTOS ACTIVOS DE RED En una red EPON se debe tener en claro que los elementos activos, tales como OLT’s y ONU’s, se ilustra en la FIG. 2.6, están localizadas en los puntos finales de las redes EPON. El OLT (Terminal de Línea Óptica) está localizado en el proveedor de servicios, también el Módulo de interfaz de Red (NIM) y el Módulo con Tarjeta de Switch (MCS). Las EPON’s conectan una Tarjeta OLT a las ONU’s, cada una localizada en el hogar o en el lugar de negocios del usuario. Las ONU’s proveen al usuario una interfaz que brinda servicios de voz, datos y video; así también, estas interfaces transmiten tráfico a los OLT’s. 2.4.1.1.1 OLT, Terminal de Línea Óptico (Optical Line Terminal) El OLT provee la interfaz entre el sistema EPON y el proveedor de servicios de datos, video y telefonía. El OLT también enlaza el Core (Núcleo) del proveedor de servicios con un EMS, elemento de administración del sistema (Element Manager System). Las interfaces WAN en el OLT se relacionan con los siguientes tipos de equipos: • Gateways de Voz, el cual transporta tráfico de voz TDM, a la PSTN (PublicSwitched Telephone Network). • Routers IP y Switches Edge ATM, los cuales también transportan tráfico de datos directamente a la red. • Dispositivos de Red de Video que transportan el video al core de la red de Video. 52 Funciones y características del OLT. • Provee una interfaz de multiservicios al core de la WAN. • Provee una interfaz Gigabit Ethernet a la PON • Switching y Routing en Capa 2 y Capa 3. • Calidad de Servicio (QoS) y Acuerdos de nivel de Servicio (SLA). • Tráfico Agregado. 2.4.1.1.2 ONU, Unidad de Red Óptica (Optical Network Unit). La ONU provee una interfaz entre los usuarios de los servicios de datos, voz, video y la red PON, se ilustra en la FIG. 2.6. La función principal de la ONU es recibir el tráfico en un formato óptico y convertir los datos, voz, video en un formato de usuario; el cual puede ser Ethernet, IP multicast, POTS, E1, etc. Las ONU’s proveen funcionalidades de un switch de capa 2 y capa 3, los cuales permiten el ruteo (routing) del tráfico interno en la ONU. EPON también entrega servicios de video en cualquier formato de CATV analógico. Dado que en aplicaciones FTTB (Fiber To The Building-fibra hacia el edificio) y en FTTH (Fiber To The Home- fibra hacia el hogar) las ONU’s siempre están localizadas en el usuario, los costos no se comparten a través de los múltiples usuarios. El diseño y costos de las ONU’s es un factor clave para el desarrollo de las tecnologías EPON. 2.4.2 EMS, ELEMENTO DE ADMINISTRACIÓN DEL SISTEMA (ELEMENT MANAGER SYSTEM) El EMS administra los diferentes elementos de la PON y suministra una interfaz en el proveedor de servicio dentro de las operaciones del núcleo de la red. Adicionalmente, administra y controla funcionalidades como es detección de fallas, configuración, administración, rendimiento y seguridad. 53 2.4.2.1 Características y funciones del EMS • Funciones de Seguridad. Se lo hace mediante una interfaz Grafica GUI (interfaz de usuario gráfica) con funciones de configuración, administración y rendimiento. • Capacidad de administrar decenas de sistemas PON. • Soporta múltiples usuarios GUI. • Estándares de interfaces. Tienen un igual funcionamiento para todas las operaciones de la red. 2.4.3 TRABAJO DE LAS REDES EPON La principal diferencia entre las redes APON y EPON; es que las EPON transmiten los datos en paquetes de longitud variable de 1,518 bytes de acuerdo con el protocolo Ethernet IEEE 802.3, mientras que las redes APON transmiten los datos con longitud fija en celdas de 53 bytes (48 bytes de payload y 5 byte de overhead) como especifica la tecnología ATM, esta característica hace ineficiente a las APON para transmitir datos IP. Para una red APON que transmite tráfico IP, los paquetes deben ser enviados en segmentos de 48 bytes y 5 bytes de cabecera cada uno, este proceso consume tiempo y aumenta costos a los equipos OLT’s y ONU’s. Sin embargo, se debe tener en cuenta que 5 bytes de ancho de banda son desperdiciados por que cada segmento de 48 bytes crea una cabecera que se la llama ATM cell tax. 2.4.3.1 Administración de tráfico Upstream/Downstream en EPON En una EPON el proceso de trasmitir datos en sentido downstream, es decir, del OLT a múltiples ONU’s es diferente a la transmisión de datos en sentido upstream, de múltiples ONU’s al OLT. Las diferentes técnicas para lograr la transmisión en los sentidos downstream y upstream en una EPON, se muestra más adelante. 54 En la FIG 2.7 podemos observar cómo los datos son enviados en sentido downstream, de los OLT hacia múltiples ONU’s en paquetes de longitud variable de hasta 1,518 bytes, de acuerdo con el protocolo IEEE 802.3. Cada paquete lleva una cabecera que identifica de forma única a los datos correspondientes a las ONU–1, ONU–2, o ONU-3. En el splitter, el tráfico es separado en tres señales para ser llevado a sus ONU’s correspondientes, cuando el tráfico llega a las ONU’s, ésta acepta los paquetes enviados a cada ONU especifico y descarta los paquetes dirigidos a otras ONU’s, como podemos ver en la FIG 2.7, la ONU recibe los paquetes 1, 2,3, y lo que hace es tomar el paquete que le corresponde descartando los otros. FIG 2.7 Flujo de tráfico en sentido downstream en una EPON [14] En la FIG 2.8 se muestra el tráfico en sentido upstream, que es enviado utilizando la tecnología TDM, en el cual la transmisión se la hace por time slots (segmentos de tiempo) dedicados para cada ONU. Los time slots son sincronizados a fin de que los paquetes en sentido upstream de las ONU’s no interfiera con cada uno de los datos que son enviados por una sola fibra. Por ejemplo la ONU-1 transmite el paquete 1 en el primer time slot, la ONU-2 transmite el paquete 2 en el segundo time slot, la ONU-3 transmite el paquete 3 en el tercer time slot, para que no se solapen los times slot13. 13 Referencia: Información tomada del Web Forum del Consorcio Internacional de Ingenieros. 55 FIG 2.8 Flujo de tráfico en sentido Upstream en una EPON [14] 2.4.3.2 Protocolo de Control Multipunto MPCP (Multi-Point Control Protocol) [10] [15] Para el control de acceso a la red en una topología Punto-Multipunto, EPON usa el Protocolo de Control Multipunto. El protocolo MAC (control de acceso al medio) del Ethernet original no puede operar apropiadamente en el sentido upstream (no broadcast), así que el protocolo MPCP (protocolo de control multipunto) fue desarrollado por el grupo IEEE 802.3ah, para solucionar este problema. El MPCP provee: • Autodescubrimiento, registro y ranging: son operaciones para las ONU’s recientemente conectadas y descubiertas; • Una estructura de señalización completa: es decir un plan de control para la coordinación de la transmisión de datos en sentido upstream. Todos los algoritmos DBA, (asignación del ancho de banda dinámico-Dynamic bandwith Allocation), están construidos en el tope de las capas MPCP y usa mensajes de señalización que se denominan Grant o Gate y Report. El algoritmo MPCP usa dos tipos de mensajes Report y Grant o Gate para realizar una administración entre las ONU’s (FIG 2.9) conectadas a la PON; cada ONU contiene un conjunto de paquetes predefinidos para obtener priorización y políticas de paquetes de datos. 56 El mensaje Report se envía por la ONU para reportar el requerimiento del ancho de banda o un reporte del estado de encolamiento. Máximo se permiten 8 reportes encolados por cada una de las ONUs en un mensaje REPORT. FIG 2.9 Administración de las ONU’s [10] El MPCP ofrece recursos de optimización para la red, esta optimización es negociada mediante parámetros ópticos. Completando esta optimización se reduciría un mal desempeño de la red y se completaría el requerimiento de ancho de banda demandado por las ONU’s. Es decir, el MPCP (Multi Point Control Protocol) especifica un mecanismo de control entre los OLT’s y ONU’s conectadas a los enlaces Punto Multipunto P2MP, para permitir una transmisión eficiente. EL MPCP (Multi-Point Control Protocol) está definido en la capa MAC. 2.4.3.2.1 Operación Básica del MPCP a. La ONU envía un mensaje de Report al OLT. b. El OLT recibe el mensaje de Report c. El algoritmo DBA estima el tamaño del time slot para la ONU en sentido upstream. d. El organizador del OLT estima un tiempo de transmisión para la ONU. e. El mensaje Grant es creado para la ONU. f. El mensaje Grant tiene un tiempo definido con el valor del reloj del OLT. g. El mensaje Grant es transmitido hacia la ONU 57 h. El mensaje Grant es enviado en broadcast i. La ONU recibe el mensaje Grant. j. El reloj local actualiza a la ONU con el valor de sincronización en el mensaje Grant. k. La ONU transmite en su slot time l. Una vez establecido el tiempo de transmisión, la ONU crea una trama upstream y agrega un nuevo Report. m. La ONU envía una trama de datos en el enlace upstream. El mensaje Report (FIG 2.10) y el Grant (FIG 2.11) son usados para asignar requerimientos de ancho de banda. También son usados como mecanismos para la compensación del retardo. FIG 2.10 Mensaje de Report [10] . FIG 2.11 Mensaje Grant [10] 58 2.4.3.2.2 Proceso Ranging El proceso Ranging es usado para prevenir colisiones de los datos (FIG 2.12). Este proceso se encarga de medir o calcular un delay (retardo) específico por cada ONU. Existen dos tipos de Ranging: • Ranging Áspero (coarse ranging). • Ranging Fino (Ranging Fine). El Ranging áspero (coarse ranging) es usado como una secuencia inicial. El Ranging fino (Ranging Fine) es usado constantemente como retardo, que puede ser alterado debido a cambio de ambiente en la fibra. El Ranging se basa en los mensajes de Grant o Gate y Report. FIG 2.12 Proceso Ranging [15] En la FIG 2.13 se muestra cómo el Proceso Ranging trabaja para que los datos no colisionen14. 14 REFERENCIA: Datos tomados de Siemens Communications, revolución de las redes de acceso [15] 59 El OLT local especifica un tiempo de transmisión (time slot) para cada ONU, y muchas veces los datos enviados por las ONU colisionan porque se envían en diferentes tiempos. El Proceso Ranging genera retardos y asigna tiempos más largos para la transmisión de los datos de cada ONU, y de ésta manera se eliminen las colisiones. 2.4.3.3 Formato de una trama EPON. En la FIG 2.14 se representa un ejemplo de tráfico en sentido downstream que es transmitido por el OLT hacia la ONU en paquetes de longitud variable. El tráfico downstream es segmentado en tramas, cada una de las cuales son múltiples paquetes de longitud variable. Se incluye información de reloj al inicio de trama para sincronización. La sincronización es un código de un byte que se trasmite cada 2 ms para sincronizar la ONU con los OLT. FIG 2.13 Trabajo del Proceso Ranging [15] Cada paquete de longitud variable es direccionado a una ONU específica, como se indica con los números 1 hasta N (FIG 2.14). Los paquetes formados están de 60 acuerdo al estándar IEEE 802.3 que son trasmitidos en sentido downstream a 1 Gbps. En la FIG 2.14 se muestra un paquete de longitud variable, que representa la cabecera, el payload y el campo de detección de errores. FIG 2.14 Formato de una trama EPON [14] En la FIG 2.15 se representa un ejemplo del formato de la trama del tráfico en sentido upstream, el cual usa TDM para evitar colisiones entre el tráfico upstream de cada ONU, ya que es enviado por una misma fibra. El tráfico upstream es segmentado en tramas y adicionalmente cada trama es segmentada dentro de la ONU en time slots específicos. Las tramas upstream están formadas por intervalos de transmisiones continuas de 2 ms. La cabecera de la trama indica el inicio de una trama upstream. Los times slots destinados a cada ONU son intervalos de transmisión específicos, están dentro de cada trama upstream que transmite paquetes de longitud variable a las ONU’s. Cada ONU tiene un time slot dedicado dentro de la trama upstream. Cada time slot corresponde a su respectivo ONU que empieza desde 1 hasta N. El control que se hace con TDM por cada ONU, en conjunto con el tiempo de información del OLT, controla el tiempo de transmisión del tráfico upstream dentro de los time slots dedicados. En la FIG 2.15 se muestra un time slot de una ONU que incluye dos paquetes de longitud variable con un time slots de cabecera. Este time slot de cabecera incluye una banda de guarda, indicadores 61 de tiempo e indicadores de señal. Cuando no se transmite tráfico de la ONU a un time slot, el time slot puede ser llenado por otra señal. FIG 2.15 Formato de una trama EPON en sentido upstream [14] 2.4.3.4 Sistemas de transmisión con EPON Las redes EPON pueden ser implementadas usando arquitecturas con dos o con tres longitudes de onda. La arquitectura con dos longitudes de onda es aconsejable para transmisión de datos, voz y video IP. Una arquitectura con tres longitudes de onda se utiliza para señales de RF, servicios de video como TV CABLE, o sistemas con multiplexación de onda densa (DWDM). La FIG 2.16 muestra el esquema óptico para un sistema EPON con dos longitudes de onda. En esta arquitectura, la longitud de onda de 1510 nm transporta datos, video y voz en la dirección downstream, mientras que la longitud de onda de 1310 nm es usada para transportar video bajo demanda, así como también voz y datos, en el sentido upstream. Usando una red PON bidireccional de 1.25 Gbps, las pérdidas ópticas con esta arquitectura nos limitan a una distancia de 20 km con un splitter 1:32. FIG 2.16 EPON con dos longitudes de onda. [32] 62 La FIG 2.17 muestra el esquema óptico para un sistema EPON con tres longitudes de onda. En esta arquitectura, las longitudes de 1510 nm y de 1310 nm son usadas en las direcciones downstream y upstream, respectivamente; mientras que la longitud de onda de 1550 nm, se reserva para la transmisión de video en el sentido downstream. El video es codificado con MPEG2 y es transmitido mediante modulación QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Usando esta arquitectura, la red PON tiene un rango efectivo de 18 km con un splitter de 1:32. FIG 2.17 EPON con tres longitudes de onda [32] La arquitectura con tres longitudes de onda puede también ser usado para proveer una sobrecarga DWDM para una red EPON. Esta solución basada en DWDM 15 , usa una fibra monomodo con longitud de onda de 1510 nm en el sentido downstream y 1310 nm en el sentido upstream. La ventana en 1530–1565 nm no se la utiliza, y los transceivers son diseñados para que permitan que canales DWDM se transmitan de manera transparente mediante la tecnología PON. Las redes PON pueden ser desarrolladas sin componentes DWDM, mientras permite futuras actualizaciones de DWDM para proveer servicios de longitud de onda, video analógico, aumento del ancho de banda. 15 DWDM (Dense wavelength Division Multiplexing) es un método de multiplexación muy similar a la multiplexación por división de frecuencia. Varias señales portadoras ópticas se transmiten por una única fibra óptica utilizando distintas longitudes de onda. Cada portadora forma un canal óptico que podrá ser tratado independientemente del resto de canales y contener diferente tipo de tráfico. 63 2.4.3.5 Calidad de Servicio (QoS) Las redes EPON ofrecen algunas ventajas en costo y rendimiento, lo que habilita a los proveedores de servicios entregar y generar servicios en una plataforma económica. Sin embargo, el principal desafío de los proveedores de servicio de EPON es mejorar las capacidades del Ethernet para asegurar la voz sobre IP, VoIP, y vídeo en tiempo real que pueden ser entregados a través de una única plataforma con el mismo QoS y con la facilidad de administración que presta ATM o SONET. Los proveedores de EPON atacan este problema desde varios ángulos. Los cuales consisten en diferenciar servicios 802.1p16, el cual prioriza el tráfico por niveles de servicio. Una técnica es TOS Field; el cual presenta ocho capas de prioridades para asegurarse que los paquetes pasen por orden de importancia. Otra técnica es llamada Reserva de ancho de banda (reserve bandwidth), el cual provee una reserva del ancho de banda con garantía de latencia para tráfico POTS que no tienen que lidiar con los datos. 2.4.3.6 Comparación de ATM y EPON Para ilustrar algunos enfoques de los servicios ATM/SONET acopladas en las EPON, se destaca los objetivos claves que ATM y SONET proveen eficazmente. • La calidad y rentabilidad para servicios en tiempo Real. • Multiplexación estadística para administrar efectivamente los recursos de la red. • Entrega de múltiples servicios asignando ancho de banda equitativos a los usuarios 16 IEEE 802.1p es un estándar que proporciona priorización de tráfico y filtrado multicast dinámico. Esencialmente, proporciona un mecanismo para implementar Calidad de Servicio (QoS) a nivel de MAC (Media Access Control). 64 • Herramientas para proveer administración, operación y servicios en la red. • Sistema con Redundancia. • En la Tabla 1 se encuentra la comparación de los servicios usando soluciones ATM/SONET y EPON. Las siguientes técnicas permiten a las EPON la misma rentabilidad, seguridad y QoS, con la diferencia de ser más barato que la soluciones ATM y SONET. • Garantiza QoS usando TOS Field y diferenciación de Servicio DiffServ • Sistema con redundancia para mejorar la rentabilidad • Arquitectura con diversos anillos redundantes y caminos de protección. • Seguridad en multicapas, tal como VLAN, soporta VPN, IPSec y túneles. Objetivo Servicios tiempo real en Solución ATM/SONET Solución Ethernet PON La arquitectura del servicio ATM y Un switch o router que ofrece la el diseño orientado a conexión clasificación IP/Ethernet clásico aseguran la exactitud y la calidad con necesarias para un servicio en avanzado, tiempo real. garantizado, tráfico uniforme y control de ancho admisión de banda administración de los recursos de la red que se extiende incluso hasta las soluciones Ethernet encontradas en los ambientes LAN tradicionales. Multiplexación Tráfico uniforme y administración La estadística de los recursos de la red asignan administración del tráfico a través el ancho de banda de una manera de la arquitectura interna y la adecuada entre los usuarios de interfaz los servicios que no son en (Elemento de administración de tiempo real. sistema) La implementación de una funcionalidad externa coherentes con de el provee la EMS políticas basadas en asignación del ancho de banda de administración de tráfico en los una manera dinámica puede ser OLT’s y ONU’s. El flujo de tráfico necesaria. IP conserva el ancho de banda. 65 Objetivo Solución ATM/SONET Solución Ethernet PON Entrega de Estas trabajan Las prioridades de servicios y los multiservicios juntas para asegurar que una SLA’s aseguran que los recursos buena asignación de ancho de de la red siempre se encuentren banda se mantenga entre los disponibles diferentes servicios coexistentes servicio en una red común. usuario. Esto brinda al proveedor características para asumir un para el específico del servicio un control de los servicios tales como CATV y video interactivo IP. Capacidades Una estructura sistemática y la Integración administrativas funcionalidad de administración proveedores de servicios emulan avanzada aumentan los herramientas disponibles las para administrar la red. de EMS beneficios orientadas a de con las conexión los redes y las facilidades de la provisión final, desarrollo y administración de los servicios IP. Protección Anillo conmutado de línea La arquitectura con anillos provee una bidireccional y el anillo conmutado redundantes de camino unidireccional proveen conmutación protegida. al sistema una completa redundancia y restauración. Tabla 2.2 Comparación de las soluciones ATM, SONET y EPON 2.4.3.7 Importancia de las EPON EPON genera varios beneficios para carriers, operadores de sistemas múltiples de cable y operadores de servicios con tecnologías emergentes. Estos beneficios pueden ser clasificados en tres categorías. 1. Reducción de costos: permite reducir costos de instalación, administración y entrega de Servicios Existentes. 2. Genera nuevas oportunidades: da la oportunidad de crear nuevos servicios 3. Características de competitividad: Incrementa la competitividad del Carrier, habilita repuesta rápida a nuevas oportunidades 66 2.4.3.8 EPON como reemplazo de Líneas E1 Las líneas E1 son básicamente la conexión para los negocios de los clientes, pero son muy costosos para su desarrollo y mantenimiento, especialmente si tienen repetidores. Las redes EPON proveen una perfecta solución para los proveedores de servicios donde la demanda del ancho de banda excede las capacidades de las líneas E1, por las siguientes razones. • Consolidación de múltiples líneas E1, sobre la estructura de una misma fibra óptica. • Eliminación de componentes electrónicos en la planta externa. • Reducción de costos, con respecto al mantenimiento de las Líneas E1. • La migración de las líneas E1 tradicionales a la fibra óptica, permiten la reducción de costos a los proveedores de Servicios en un 40%, lo cual permite una mayor competitividad en el mercado. 2.4.3.9 Fast Ethernet y Gigabit Ethernet La industria de las Telecomunicaciones se ha planteado incrementar la velocidad para servicios Ethernet, de una Orientación TDM a una solución Ethernet. Fast Ethernet ha experimentado un crecimiento del 25% en los años 1999-2004, de igual manera Gigabit Ethernet experimentó un crecimiento en un 128%. Con soluciones basadas en redes Metro-Ethernet, los carries podrían habilitar Ethernet en las redes de acceso, para que exista compatibilidad de las transmisiones entre el suscriptor y la Metro-Ethernet sin imponer un protocolo de cabecera adicional como impone las tecnologías ATM o GPON. EPON es actualmente la mejor plataforma para los proveedores de servicios en la entrega de servicios Fast y Gigabit Ethernet para los usuarios, es decir 67 escalabilidad entre velocidades de 1 Mbps hasta 1 Gbps, y nuevos equipos pueden ser instalados a medida que crece la demanda de servicios. 2.4.3.10 Beneficios de La Redes EPON Las EPON son simplemente más eficientes y más baratas para una solución de acceso a múltiples servicios. Las características importantes son: • Gran velocidad, 1,25 Gbps • Bajos Costos, menor inversión en capital con equipos y menores costos de operación • Más ingresos: amplia gama de ofertas de servicios flexibles significa mayores ingresos 2.4.3.10.1 Gran velocidad de transmisión EPON ofrece gran velocidad para los usuarios, el tráfico downstream tiene una velocidad de 1,25 Gbps en IP, y el tráfico upstream por ejemplo para 64 ONUs puede ser 800 Mbps. Los beneficios de gran velocidad que provee EPON son: • Mayor número de suscriptores • Mayor ancho de banda por suscriptor • Capacidades de Video • Mayor QoS 2.4.3.10.2 Bajos Costos Los sistemas EPON reducen la inversión de capital en equipamiento y costos de operación, lo que hace un equilibrio perfecto con respecto al precio/rendimiento. Como resultado de que las EPON’s ofrecen características y funcionalidades del equipamiento de fibra óptica, los precios son comparables con la tecnología DSL. 68 Las EPON’s proporcionan reducción de costos por las siguientes razones: • Elimina complejidad y elementos caros como existen en tecnologías ATM y SONET, y así simplificar la red. • Larga vida, los componentes ópticos pasivos, minimizan costos de mantenimiento. • El estándar Ethernet elimina la necesidad de adicionar ADSL o cable MODÉM. • El no usar elementos electrónicos reduce costos en energía, e incluso reduce el espacio físico. 2.4.3.10.3 Mayores Ingresos EPON puede soportar servicios completos como son voz, datos y video, lo cual permite a los carriers aumentar sus ingresos, explotando la gran flexibilidad de servicios que se ofrece EPON, adicional a POTS, T1, 10/100BASE-T, y DS–3, las EPON’s poseen características avanzadas como es switching en capa 2 y 3, ruteo (routing), voz sobre IP VoIP, multicast, VPN 802.1Q, ancho de banda uniforme. Soporta TDM, ATM, y servicios SONET • Entrega gigabit Ethernet, fast Ethernet, IP multicast, y servicios con ancho de banda dedicado. • Adaptación de los servicios a las necesidades del cliente con la garantía de SLA • Rápida respuesta al cliente 69 2.4.3.11 Resumiendo los Beneficios de EPON Características Las ONU’s proveen una Beneficios traslación de Los usuarios pueden hacer cambios de direcciones IP, el cual reduce el número de configuración, direcciones IP e interfaces con la PC y los direccionamiento de ATM que son menos equipos flexibles. de datos que usan interfaces sin la coordinación del Ethernet La ONU ofrece similares características a los Consolida funciones en una sola estructura, routers, switches con ello reduce costos. y hubs, sin costos adicionales Utiliza VLANs Permite a los proveedores de servicios, generar nuevos servicios. Implementación de Firewall en las ONU sin Permite a los proveedores de servicios, necesidad de separar de la PC. generar nuevos servicios Sistema de redundancia a las ONU lo que Permite a los proveedores de servicios provee alta rentabilidad y confiabilidad. garantizar los niveles de servicio, y evitar costosas interrupciones Arquitectura de red completa, con sistemas Permite rápida restauración de servicios en de back-up caso de fallas Sistema automática de identificación. Facilita rápida restauración de servicios o de equipos Administración remota y actualizaciones de Simplifica la administración de red, reduce Software. tiempo y costos Brinda el estatus de los servicios de voz Facilita los servicios del usuario y reduce el datos y video para uno o un grupo de manejo de consulta de usuario usuarios que se pueden monitorear simultáneamente Las ONU’s están sujetas a estándares. Elimina la necesidad de DSL y/o cable MODEM a los usuarios Tabla 2.3 Resumen de las características y beneficios de las EPON[32] 2.4.3.12 El futuro de las EPON’s EPON se encuentra en las primeras fases de desarrollo comercial, aunque las APON’s tienen una ligera ventaja en el mercado las tendencias actuales de la 70 industria son un rápido crecimiento del tráfico de datos y la creciente importancia de servicios fast Ethernet y gigabit Ethernet. La etapa de cambio en la industria de las comunicaciones estaría relacionada con la adopción de la fibra óptica en las tecnologías Ethernet. La arquitectura de una red óptica IP Ethernet promete ser dominante, ya que se puede entregar voz, datos y video sobre una misma red, adicionalmente con esta arquitectura de red habilitará una nueva generación de negocios con esfuerzos conjuntos, con lo cual llevaría a los proveedores de contenido, proveedores de servicio y operadores de red eliminar rivalidades. La demanda de un mayor ancho de banda por parte de los usuarios para la satisfacción en sus requerimientos de servicios, hace que las redes EPON se vuelvan bastante interesantes y completas para ser una red se acceso. Además, teniendo en cuenta que con el encaje de soluciones de QoS en las EPON, es decir con diferenciación de tráfico, mecanismos de priorización, diferenciación de servicios y 802.1p, hace mucha más atractivas a las EPON para el transporte de voz, esto es un punto muy importante para su desarrollo en el futuro. 2.4.3.13 Arquitecturas de EPON Las principales arquitecturas aplicadas actualmente son las siguientes: • FTTB, Fibra hacia el edifico, Fiber to the-Building • FTTA, Fibra hacia el Departamento, Fiber to the-Apartment • FTTH, Fibra hacia el hogar, Fiber-to-the-Home 71 FIG 2.18.Arquitecturas de las redes EPONs[32] 2.4.3.13.1 FTTB , Fibra hacia el edifico, Fiber To The Building Es una arquitectura de red de transmisión óptica que se muestra en la FIG 2.18, donde la red termina en la entrada de un edificio (comercial o residencial). A partir de esto, el acceso interno a los usuarios es normalmente hecho a través de una red metálica de cableado estructurado. 2.4.3.13.2 FTTA, Fibra hacia el Departamento, Fiber To The Apartment Es una arquitectura de red de transmisión óptica que se muestra en la FIG 2.18, donde la red entra el edificio (comercial o residencial) llegando a una sala de equipos. A partir de esta sala, la señal óptica puede sufrir una división de la señal a través del uso de divisores ópticos, posteriormente encaminándolos individualmente a cada habitación u oficina. Otras alternativas de división interna del edificio pueden ser implementadas pero siempre cada habitación u oficina será atendido por una única y exclusiva fibra óptica, el punto terminal de acceso interno a los usuarios es llevado adentro de cada habitación u oficina. 72 2.4.3.13.3 FTTH, Fibra hacia el Hogar, Fiber To The Home Es una arquitectura de red de transmisión óptica que se muestra en la FIG 2.18, donde la red entra en la residencia del abonado y es suministrado por una fibra óptica exclusiva para este acceso. 73 CAPÍTULO 3 ESTUDIO DE LAS REGULACIONES EXISTENTES, DE LAS LIMITACIONES, FACILIDADES PARA IMPLEMENTAR ESTA TECNOLOGÍA EN UNA ZONA RESIDENCIAL DEL DISTRITO METROPOLITANO DE QUITO 3.1 INTRODUCCIÓN En este capítulo se analizarán los diferentes aspectos que se deben tener en cuenta para la implementación de las tecnologías de última milla (EPON/GEPON), considerando parámetros importantes que rige en la Senatel como administrador, regulador, consultor y promotor de nuevas tecnologías en el campo de las telecomunicaciones y en el Municipio del Distrito Metropolitano de Quito para el tendido de cables de fibra óptica en la ciudad de Quito. 3.2 SENATEL (SECRETARÍA NACIONAL DE TELECOMUNICACIONES) [40] Creada por la Ley Reformatoria a la Ley Especial de Telecomunicaciones, del 4 de agosto de 1995, está a cargo del Secretario Nacional de Telecomunicaciones, nombrado por el Presidente de la Republica para un periodo de 4 años. La misión de la SNT es liderar la gestión de las telecomunicaciones en todo el territorio ecuatoriano, convirtiéndose en un ente administrador, regulador, consultor y promotor de nuevas tecnologías en el campo de las telecomunicaciones en el Ecuador, garantizando el desarrollo planificado, armónico, contemporáneo y con visión de futuro de las telecomunicaciones a través de procesos sistematizados flexibles, eficientes y eficaces, que permitan la 74 aplicación de las políticas del estado, la administración y regulación del Espectro Radioeléctrico y de la Prestación de Servicios. Compete al Secretario Nacional de Telecomunicaciones. a. Ejercer la representación legal de la Secretaria Nacional de Telecomunicaciones. b. Cumplir y hacer cumplir las regulaciones del CONATEL. c. Ejercer la gestión y administración del Espectro Radioeléctrico. d. Elaborar el Plan Nacional de Desarrollo de las Telecomunicaciones y someterlas a consideración y aprobación del CONATEL. e. Elaborar el Plan de Frecuencias y del uso del Espectro Radioeléctrico y someterlo a consideración y aprobación del CONATEL. f. Elaborar las normas de homologación, regulación y control de equipos y servicios de telecomunicaciones, que serán conocidos y aprobados por el CONATEL. g. Conocer los pliegos tarifarios de los servicios de telecomunicaciones abiertos a la correspondencia pública propuestos por los operadores, y presentar el correspondiente informe final al CONATEL. h. Suscribir los contratos de concesión para la explotación de servicios de telecomunicaciones, autorizados por el CONATEL. i. Suscribir los contratos de autorización y/o concesión para el uso del espectro radioeléctrico, autorizados por el CONATEL. j. Otorgar la autorización necesaria para la interconexión de las redes. k. Presentar la aprobación del CONATEL, el plan de trabajo y la proforma presupuestaria de la Secretaria Nacional de Telecomunicaciones. l. Presentar para aprobación del CONATEL, el informe de labores de la Secretaria Nacional de Telecomunicaciones, así como de sus estados financieros auditados. m. Resolver los asuntos relativos a la administración de general de la Secretaria Nacional de Telecomunicaciones. 75 n. Promover la investigación científica y tecnológica en el campo de las telecomunicaciones. o. Delegar una o más atribuciones especificadas a los funcionarios de la Secretaria Nacional de Telecomunicaciones. 3.2.1 SENATEL EN EL DESARROLLO TECNOLÓGICO A este proyecto de titulación compete mencionar como la Senatel es consultora y promotora de nuevas tecnologías que surgen en el país. La Senatel basa su apoyo al desarrollo tecnológico con los siguientes parámetros. 3.2.1.1 Inversión pública y privada en investigación y desarrollo17 El organismo del Estado con competencia en telecomunicaciones, Senatel, podría asistir a aquellas entidades encargadas de generar políticas públicas, que promuevan las actividades científicas y de conocimiento aplicado, para realizar lo siguiente: • Brindar condiciones de acceso sin discriminación a todos los sectores, facilitando la transferencia de tecnología y la protección de la propiedad intelectual de origen local. • Tener una evaluación permanente de las nuevas tecnologías, considerando desde el Estado las posibilidades que su aplicación ofrezca para el desarrollo de la comunidad. 17 REFERENCIA: Datos tomados del Libro Azul Edición 2005. 76 • Promover asociaciones públicas y/o privadas, en colaboración con universidades y otras instituciones públicas, para formar una red de coordinación de los esfuerzos y recursos. 3.2.1.2 Promoción de la investigación y el desarrollo La Senatel está encargada de coordinar entre el sector público, privado y el sector académico, los contenidos y objetivos de las carreras ligadas al sector, dictadas por instituciones nacionales, de manera de satisfacer las demandas futuras. Estas políticas de coordinación del sector público y el sector privado permitirían una evaluación de la incidencia de las nuevas tecnologías y su beneficio para la comunidad en su conjunto, los intereses nacionales y la inversión del sector privado. 3.2.1.3 Desarrollo tecnológico y su impacto en el empleo directo e indirecto nacional Las telecomunicaciones y las tecnologías de la información convergen rápidamente. La integración de tecnologías e infraestructuras nuevas y ya implantadas, contribuyen a la democratización del conocimiento, liberando la capacidad creativa y productiva de las personas y abriendo nuevas oportunidades para las empresas. Hoy, como en el pasado, tecnología es sinónimo de inversión con alta liquidez y gran potencial. Un país no puede descuidar su desarrollo tecnológico, ya que estaría descuidando su propio futuro. La Senatel, en el libre ejercicio de sus funciones, podría colaborar con los demás actores involucrados, a fin de orientar las opciones tecnológicas, teniendo en cuenta los siguientes parámetros: 77 • El impacto positivo en el nivel de empleo. • La capacitación y el desarrollo constante que estimule la formación continua, de manera que no se deteriore la calidad de los puestos de trabajo. • La extensión de los beneficios al conjunto de la sociedad, no discriminando según poder adquisitivo, sino incluyendo aún a los sectores con mayores necesidades 3.3. CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL TENDIDO DE FIBRA ÓPTICA EN LA CIUDAD, BASADO EN CONSIDERACIONES DEL MUNICIPIO DEL DISTRITO DE QUITO 3.3.1 DUCTERÍA El contratista debe solicitar al Supervisor de obras (representante del municipio de la ciudad), la aprobación de cada una de las siguientes labores previas a la ejecución: • Localización o replanteo para dar inicio a las labores de excavación, de acuerdo con los detalles indicados en los planos aprobados por el municipio. • Excavación y subsuelo, nivelación del piso. • Canalizaciones listas para rellenar, reponer o repavimentar. • Materiales de rellenos y compactación antes de repavimentación. El Supervisor solo recibirá las repavimentaciones que tengan el visto bueno de la dependencia Municipal. Si la calle estaba pavimentada ó adoquinada, se reconstruirá utilizando elementos iguales a los del pavimento original, con idéntica forma y dimensiones. 78 La reparación de pavimentos debe ser de la mejor calidad y soportar el tráfico sin que se produzcan roturas ni hundimientos posteriores. Consideraciones para la localización de los ductos: • Para la localización de los ductos se consultarán las características topográficas de la localidad. • Bajo ninguna circunstancia las canalizaciones se deben instalar sobre los mismos ejes de tuberías de: • Semaforización. • Cables directamente enterrados de otros servicios • Alcantarillado. • Otros operadores de telecomunicaciones. • Energía. • Gas. • La canalización deberá hacerse en forma paralela a las demás redes de servicios públicos existentes tales como: alcantarillado, gas, energía. Evitando, en lo posible los cruces entre las mismas 3.3.2 POSTERÍA El contratista, conjuntamente con el supervisor recorrerá el terreno para adecuar el proyecto, verificando costados para la postería. Se realizará un diagrama del recorrido del cable para ser aprobado por el dueño de la postería. 79 Las distancias que se considerar para el tendido de cable son18: • Alta tensión 1,5 metros. • Baja tensión 0,6 metros. 3.3.3 CONSIDERACIONES EN LAS FORMAS DE TENDIDO Para tendidos aéreos, se debe considerar el método manual para tramos urbanos. Para tramos interurbanos, se deberá especificar la alternativa de utilizar grúas o brazos hidráulicos a fin de ejecutar el tendido con mayor rendimiento y seguridad19. 3.3.3.1 Tendido Subterráneo • 3.3.3.1.1 Metodología Canalizada Urbana FIG. 3.1 Metodología canalizada urbana [18] La Metodología Canalizada Urbana (FIG. 3.1), consiste en instalar cable de fibra óptica en la canalización telefónica convencional, conformada por ductos de PVC o cemento de 4 pulgadas, pozos de bloques curvos, loza y tapa a nivel de la acera o calzada. 18 REFERENCIA: Datos tomados de las normas del Municipio de Quito para el uso de espacios municipales en la ciudad. 19 REFERENCIA: Normas para el tendido de fibra óptica en la ciudad de Quito, consideradas por el Municipio de Quito. 80 Previamente, a fin de optimizar el uso de los ductos, se procede a instalar dentro de éstos, subductos de menor diámetro (40 mm) en un número de hasta tres. A este procedimiento se lo denomina “subductado”. El subductado permite disponer de un ducto de 4” para instalar hasta tres cables de fibra óptica independientes en la instalación, y durante las actividades de mantenimiento. Es factible instalar un número menor de subductos (uno o dos), dentro de una vía de 4” semiocupada con cables de pequeña capacidad. Con el objeto de facilitar el tendido de fibra óptica, se realiza la instalación de un hilo guía de nylon en todos los subductos instalados. El tendido de fibra óptica se realiza de manera manual, evitando que el cable sufra curvaturas pronunciadas y presiones transversales. El proceso de tendido considera varios aspectos: • Ubicación estratégica de la bobina: Dependiendo de la longitud de la misma, se ubica en el punto medio del trayecto en el cual quedará instalada. • Se realiza el desenrollado del cable formando una configuración en forma de 8, como se observa en la FIG. 3.2. Esto permite liberar el otro extremo del cable y proceder a instalarlo. 81 FIG. 3.2 Desenrollado del cable [19] • 3.3.3.1.2 Metodología Canalizada Interurbana Consiste en instalar el cable de fibra óptica en uno de los ductos de un triducto enterrado a una profundidad de entre 0.80 y 1.20 metros, dependiendo del tipo de suelo. Este tipo de infraestructura, considera tramos contínuos de triducto en longitudes de hasta 500 metros, enlazados mediante cámaras premoldeadas de hormigón, instaladas a 0.5 metros bajo el nivel natural del terreno. La identificación de las cámaras se realiza mediante un señalizador de hormigón denominado monolito, FIG. 3.3, el cual se encuentra instalado en las cercanías de la cámara que identifica. Éste contiene los datos de numeración de cámara, coordenadas de ubicación y progresiva del cable desde la central de inicio de enlace. FIG. 3.3 Monolito de hormigón [18] 82 Adicionalmente, y a fin de localizar la ubicación exacta de la cámara, se instala sobre la misma, un dispositivo magnético, que permite ser detectado con un equipo diseñado para el efecto. Con el objeto de facilitar el tendido de fibra óptica, se realiza la instalación de hilo guía de nylon en el triducto, mediante el paso de un cilindro denominado mandril, mismo que es empujado, dentro del ducto, por un flujo de aire comprimido verificando la continuidad, hermeticidad y uniformidad del ducto. A este procedimiento se lo denomina mandrilado. Debido a las longitudes de los tramos de triducto, el tendido de fibra óptica se realiza de manera mecánica, utilizando un dispositivo llamado máquina de suflaje, FIG. 3.4. FIG. 3.4 Tendido con máquina de Suflaje [18] Esta máquina, conjuntamente con un compresor industrial, permite generar un flujo de aire de alta velocidad dentro del ducto, haciendo que el cable “flote” y sea empujado facilitando la instalación. Se deben considerar las medidas pertinentes para evitar que el cable sufra curvaturas pronunciadas y presiones transversales. El proceso de tendido considera varios aspectos: 83 • De la misma manera que para la metodología canalizada urbana, se debe considerar aspectos como la ubicación de la bobina y la forma adecuada para desenrollar el cable. • En cada cámara, debe considerarse una longitud de reserva de cable adecuada (alrededor de 5 metros), a fin de recuperarla en caso de reparaciones posteriores. • En la cámara, donde se encuentren las puntas de los cables instalados, se deben considerar las reservas suficientes para la ejecución del empalme de fibra óptica en la parte exterior. 3.3.3.2 Tendido aéreo20 El tendido aéreo, FIG. 3.5, se realiza por la postería existente de propiedad de las empresas de distribución eléctrica EEQ. Para el caso de proyectar postería, se deben ubicar los postes cada 120 metros máximo, por lo que el cable de fibra óptica deberá soportar estas distancias de instalación. Los empalmes de fibra óptica se proyectarán para ejecutarlos cada 2.500 metros mínimo, y serán fijados en los postes con los herrajes y aditamentos adecuados, a fin de que sean técnica y estéticamente bien instalados. Se deben colocar identificadores sobre el cable de fibra óptica junto a cada poste. Estos identificadores serán metálicos, galvanizados, con el texto grabado en bajo relieve, mismo que será definido por cada proveedor de servicios. 20 REFERENCIA Normas para el tendido de fibra óptica en la ciudad de Quito, consideradas por el Municipio de Quito. 84 FIG. 3.5 Tendido Aéreo [18] El tipo de cable aéreo a utilizar puede ser: • Figura 8 • ADSS Dependiendo de la topografía del terreno y del tipo de cable a utilizar, los postes se instalan a distancias que oscilan entre los 50 y mayores a 100 metros. El cable figura 8, soporta vanos de hasta 80 metros, mientras que el cable ADSS puede ser instalado en vanos superiores a 200 metros, incluidas aplicaciones sobre torres de distribución eléctrica. Los procedimientos para la instalación del cable figura 8, son similares a los aplicados para instalar cable aéreo de cobre. Para el cable ADSS, se utilizan otros tipos de herrajes y dispositivos adicionales, para evitar oscilaciones del cable. Debido a que las aplicaciones ADSS son comunes en distancias largas, y a fin de evitar oscilaciones del cable provocadas por el viento, se instalan dispositivos reductores que consisten en preformados en forma de espiral, en los extremos del tramo. 85 3.4 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS PARA EL TENDIDO DE CABLES DE FIBRA ÓPTICA La fibra óptica es un medio de gran capacidad de transmisión de señales, con calidades y características que pueden degradarse cuando se somete a excesiva tensión de halado, doblados forzados y fuerzas de compresión. El número de empalmes en una ruta de cable de fibra óptica debe ser minimizado, para disminuir las pérdidas de transmisión. Según el Municipio del Distrito Metropolitano de Quito, las especificaciones técnicas para el tendido de fibra óptica son basadas en las especificaciones que brinda cada fabricante y estimaciones de cada proveedor21. 3.4.1 INSTALACIÓN DE CABLES DE FIBRA ÓPTICA Los cables de fibra óptica pueden ser instalados, en canalizaciones, en forma aérea, en interiores o submarinos. En todos los casos la instalación puede ser manual o mecanizada. Las bobinas, deben manipularse técnicamente y con mucho cuidado. Antes de iniciar el tendido del cable, se debe hacer la inspección de las bobinas, en busca de defectos, tales como astillas y roturas, que puedan causar daño a los operarios o al cable durante su desenrollado. El carrete debe estar en una porta carretes de tamaño tal que permita su giro libremente. 21 REFERENCIA: Datos tomados de las normas que usa Andinatel para el tendido de fibra óptica. 86 3.4.2 PRUEBAS QUE SE DEBE REALIZAR EN UN ENLACE DE FIBRA ÓPTICA Para la recepción de las redes de fibra óptica, se realizarán las siguientes pruebas: • Prueba de hermeticidad de las cajas de empalme • Prueba de verificación de ductos (mandrilado) • Revisión de postes • Medición de la longitud óptica • Medición de la pérdida total del trayecto • Conexiones y terminaciones en distribuidores de fibra óptica El control se efectuará según el siguiente detalle: • Medida de la longitud óptica verificada en dos fibras. • Pérdida total del trayecto que se obtiene al 100% de la eficiencia del enlace. • Pérdida de los empalmes medidos al 100% de la eficiencia del enlace. • Pérdida de conexión a nivel del distribuidor de fibra óptica. • Inspección visual de la instalación en áreas de acceso directo en toda la red de fibra óptica. Para el cálculo de la atenuación total de la red de fibra se debe considerar lo siguiente: • Pérdida máxima por empalme. • Pérdida máxima por conector. • Atenuación máxima en cable de fibra. 87 3.5 ANÁLISIS Y DESARROLLO DE UN SISTEMA GEPON EN UNA ZONA RESIDENCIAL Con todo lo desarrollado anteriormente, a continuación se va a delinear los parámetros básicos para el correcto y eficiente funcionamiento de un sistema GEPON en una zona residencial de la ciudad de Quito. La zona residencial en estudio está limitada por las calles: Av. Portugal al Norte, la Av. República del Salvador al Sur, la Av. Shyris al Este y la Av. República del Salvador al Oeste; dicha zona, se encuentra 100% dentro de la cobertura de Andinatel. Nuestra red GEPON se interconectará con la red de Andinatel por medio de un switch de core MPLS que se dispone en el sector. Para empezar con este desarrollo, se debería iniciar con un estudio de la demanda para concluir si el proyecto es rentable económicamente. Se va a considerar que la demanda en el sector es positivo para proceder con el desarrollo técnico de este sistema. 3.5.1 ESTUDIO DE DEMANDA Los clientes siempre serán el punto más importante a tener en cuenta en el futuro desempeño de un proyecto. Es por ello, que a continuación se detalla un resumen de la proporción de clientes de ANDINATEL con respecto al total de personas moradoras en el sector de la Carolina. En el ANEXO D se detalla la información otorgada por ANDINATEL sobre los patrones de introducción en los sectores más importantes con ANDINATEL como Proveedor de Servicios. 88 LA CAROLINA SERVICIO TELEFONÍA INTERNET ENLACES DE DATOS PORCENTAJE DE ACEPTACIÓN 100% 92% 89% FIG. 3.6 Clientes de Andinatel 22 3.5.2 SELECCIÓN DE LA RUTA Se debe tener en cuenta que nuestro enlace comprende desde el nodo de La Carolina perteneciente a ANDINATEL, hasta cada uno de los usuarios finales pertenecientes a la zona antes mencionada. Todo el trayecto se lo va a realizar por enlaces aéreos entre los postes de nuestra ciudad. A continuación se describe el trayecto de la fibra a realizarse, tanto descrita como gráfica para una mejor comprensión. 22 REFERENCIA: Datos tomados por Andinatel, de la densidad de cientes. 89 Para el punto más cercano se tiene que la fibra óptica sale directo desde la central de ANDINATEL, por medio de tres postes, hasta la intersección con la Av. de los Shyris. De allí, cruza dicha avenida mediante dos postes más, y finalmente, cruza la intersección de la Av. República del Salvador mediante un poste. En la FIG. 3.7 se muestra dicha ruta descrita de manera gráfica. FIG. 3.7 Cliente Cercano Para el punto más lejano, se presenta el mismo recorrido anterior para alcanzar la esquina entre las avenidas de los Shyris y República del Salvador; luego, mediante 12 postes más se alcanza la intersección entre las avenidas de los Shyris y Portugal; para finalmente, y mediante 8 postes más, alcanzar el destino final localizado entre las avenidas Portugal y República del Salvador (EX AGD – ACTUAL SENAMI). A continuación, en la FIG. 3.8 se muestra la ruta explicada mediante un gráfico. 90 FIG. 3.8 Cliente Lejano 3.5.3 TIPO DE FIBRA A UTILIZAR EN EL PROYECTO En el presente proyecto, debido a que el enlace es aéreo, presenta distancias considerables de interconexión y se requieren bajos niveles de atenuación; se disponen de dos estándares de fibra óptica que se pueden utilizar, y son: • G.652: Características de cables de fibra óptica monomodo. • G.654: Características de un cable de fibra óptica monomodo de mínima atenuación. Cada una de estas recomendaciones, tienen subcategorías para especificar aún más la utilización de cada tipo de fibra. En el Capítulo I se analizaron todas ellas y se resumió las características. Debido a las características propias de cada uno de los estándares, se puede concluir que el tipo de fibra que se va a utilizar es la que cumple el estándar 91 G.652.D, ya que es la más recomendada para las aplicaciones FTTX y además soporta aplicaciones de mayor velocidad binaria, sistemas con amplificadores ópticos, sistemas dentro de oficinas; permitiendo transmisiones en partes de una gama de longitudes de onda ampliada desde 1360 nm a 1530 nm. Cumpliendo este estándar y con características adicionales perfectas para nuestra aplicación, tenemos a la fibra monomodo pico de agua cero (Zero Water Peak - ZWP). Todas las fibras presentan una atenuación bastante pronunciada en la zona extendida (E Zone) que comprende la ventana de 1370 nm a 1450 nm, a esta atenuación elevada se la conoce como pico de agua. Este tipo de fibra en específico que se está recomendando, reduce al mínimo la atenuación generada en esta zona, originando que la atenuación total cumpla un patrón de referencia más constante a través de las diferentes ventanas. Esta comparación se la puede observar en la FIG. 3.9. FIG. 3.9 Comparación entre las fibras normales y la fibra ZWP [2] 92 3.5.4 ESTUDIO DE FACTIBILIDAD TÉCNICA Además de las atenuaciones mínimas que presenta la fibra óptica, también se debe tomar en cuenta las atenuaciones que presentan los equipos intermedios y comparar con los niveles de potencia transmisión / recepción de nuestros equipos finales. Para ello, a continuación se realizarán varios cálculos matemáticos para concluir con las atenuaciones más críticas, es decir, del usuario más cercano y del más lejano. En el caso del usuario más cercano y al existir muy poca atenuación, el equipo ONU puede recibir una potencia mayor a la que puede recibir; mientras que en el caso del usuario más lejano, existiendo demasiada atenuación, los niveles de potencia pueden ser menores a los que el ONU puede percibir. Para nuestro posterior análisis, vamos a asumir que el proyecto asignará para cada usuario: • Dos canales de telefonía IP, a razón de 11kbps/canal. • Un canal de acceso a Internet, con downstream máximo de 1.5 Mbps • Un canal de video bajo demanda - VoD, con codificación MPEG-2 a razón de 3.5 Mbps Considerando una disponibilidad del 99.999%, una concurrencia para todos los servicios del 35%, conociendo que la capacidad de la red GEPON es de 1 Gbps, la atenuación de una unión óptica es de 0.08dB y, la atenuación de cada splitter es de 3dB, se tienen los siguientes cálculos: Cada usuario requiere un ancho de banda total (la suma de los tres servicios) de: (2 x 11kbps) + (1.5 Mbps) + (3.5 Mbps) = 5.022 Mbps ≈ 5 Mbps. Con una capacidad de 1 Gbps y una disponibilidad del 100% se tiene que cada OLT nos alcanzaría para: (1 Gbps / 5 Mbps) = 200 usuarios. 93 Pero, debido a la concurrencia del 35%, a éste valor se lo debe multiplicar por 2.85, es decir, (200 x 2.85) = 570 usuarios. En EPON, se contemplan splitters con razón de 1:32. Para conseguir la relación de 1:570, se necesitarían de dos etapas: la primera con un splitter de 1:32, y la segunda con splitters de 1:32 en cada salida del splitter anterior. Con esto obtendremos: (32 x 32) = 1024 > 570 usuarios necesarios y 512 usuarios reales a los cuales se va a ofrecer el servicio. Para cálculos posteriores, el número de splitters real sería: (512 usuarios / 32 usuarios por splitter) = 16 splitters en la segunda etapa, más 1 splitter en la primera, se tendría un total de 17 splitters con razón de 1:32. Las pérdidas de la señal vendrán dadas por: • En los SPLITTERS: o En los splitters de 1:32, la atenuación viene dada por: 10.log(Pin / Pout) = 10.log(32) = 10.log(32) = 15,05 dB. o TOTAL DE PERDIDAS EN LOS SPLITTERS: (2 x 15,05 dB) = 30,1 dB • En la Fibra Óptica: o Se tiene una atenuación promedio de la fibra es de 0,01*K; donde K es la longitud de la fibra en kilómetros. 94 3.5.4.1 Cálculo de Atenuación para el enlace más cercano. Para los cálculos de atenuación se considerarán las atenuaciones en los splitters, en la fibra óptica y en las uniones ópticas a realizarse en cada poste. Estas últimas, por manual del proveedor, se las fijará en 0.08 dB por cada unión. En la FIG. 3.6 se muestra que para el enlace más cercano, se tiene la intervención de 6 postes, es decir, la atenuación debido a las uniones ópticas es de: (6 x 0.08dB) = 0.48dB. Con estas premisas, el cálculo de atenuación que se obtiene para el enlace más cercano es el que se presenta a continuación: Atenuación por splitters: 30.1 dB Atenuación debido a la fibra óptica: 0.01K, donde K es la longitud de la fibra en kilómetros. En el caso del enlace más cercano, la distancia total es de 500 metros, es decir, 0.5 km. La atenuación sería: (0.01 x 0.5) = 0.005 dB. Atenuación por uniones ópticas: 0.48 dB ATENUACIÓN TOTAL PARA EL ENLACE MAS CERCANO: (30.1dB + 0.005dB + 0.48dB) = 30.5dB. 3.5.4.2 Cálculo de Atenuación para el enlace más alejado. El cálculo de la atenuación para el enlace más alejado se la va a realizar de la misma manera y con las mismas características que para el enlace más cercano. 95 En la FIG. 3.7 se muestra que para el enlace más alejado, se tiene la intervención de 23 postes, es decir, la atenuación debido a las uniones ópticas es de: (23 x 0.08dB) = 1.84dB. Con estas premisas, el cálculo de atenuación que se obtiene para el enlace más alejado es el que se presenta a continuación: Atenuación por splitters: 30.1 dB Atenuación debido a la fibra óptica: 0.01*K, donde K es la longitud de la fibra en kilómetros. En el caso del enlace más alejado, la distancia total es de 1.200 metros, es decir, 1.2 km. La atenuación sería: (0.01x 1.2) = 0.012 dB. Atenuación por uniones ópticas: 1.84 dB ATENUACIÓN TOTAL PARA EL ENLACE MAS ALEJADO: (30.1dB + 0.012dB + 1.84dB) = 31.9dB. 3.5.5 CARACTERÍSTICAS TECNICAS MINIMAS QUE DEBEN CUMPLIR LOS EQUIPOS PARA UNA FUTURA IMPLEMENTACION Para determinar las características técnicas de los equipos a ser utilizados en una futura implementación eficiente del sistema GEPON, se deben tener en cuenta varios e importantes factores que se han analizado en los puntos anteriores. Principalmente, la diferencia entre los niveles de transmisión y recepción de los equipos de central y de usuario final deben estar dentro del rango permitido. Si los equipos no soportan una atenuación descrita, podría llegar demasiada potencia al equipo receptor y podría sufrir averías; ó también, podría llegar demasiada poca potencia hasta el equipo receptor y la información se perdería o no se la interpretaría de manera correcta. En función de las características técnicas otorgadas por los proveedores para cada uno de los equipos involucrados en el sistema GEPON, que se analizará en el siguiente capítulo, se deberán tener en cuenta los márgenes determinados en la factibilidad técnica anteriormente analizada. Con estos parámetros de los 96 equipos, que varían de proveedor a proveedor, se pueden presentar dos principales escenarios: • El primer escenario, es el que, la diferencia entre los márgenes de transmisión y recepción de los equipos es menor a la atenuación del enlace. En este caso, la señal llegará más débil de lo que el receptor puede detectar y comprender. Si se presenta este caso, se debe añadir al enlace unos regeneradores de señal para que llegue en los niveles adecuados para el receptor. Los regeneradores de señal en un enlace óptico son más complejos y costosos que en un enlace eléctrico, ya que se debe transformar la señal óptica a eléctrica, amplificarla para después volver a transformarla de eléctrica en óptica antes de ser reenviada. • El segundo escenario, es en el que, la diferencia entre los márgenes de transmisión y recepción de los equipos es mayor a la atenuación del enlace. En este caso, la señal llegará más potente de lo que el receptor puede detectar y comprender. Si se presenta este caso, se debe añadir al enlace unas resistencias adicionales (conectores, uniones ópticas, más distancia de fibra, etc.) y de esta manera conseguir que la señal obtenida por el receptor sea aceptable y no ocasione averías en el equipo. A continuación, en el siguiente capítulo, se despliega toda la información técnica de los equipos mencionados en éste análisis con varias propuestas de fabricantes para cada uno de ellos. Al final se concluirán los más idóneos y se determinará si se requieren o no, resistencias o regeneradores. El siguiente párrafo se lo realizó en base a datos del capítulo 4. PT – Atenuación del enlace ≥ PR 97 Donde: PT Potencia del equipo OLT PR Potencia del equipo Receptor Para el enlace más cercano tenemos PT – Atenuación del enlace ≥ PR +3 dBm - 30,5 dB ≥ - 29dBm ’-27.5≥ - 29dBm Para el enlace más alejado tenemos PT – Atenuación del enlace ≥ PR +3 dBm - 31,9 ≥ - 29dBm -28.9≥ - 29dBm Se puede observar que los datos tomados para este caso funcionan y el enlace de fibra óptica es tendrá señal efectiva. 98 CAPÍTULO 4 ANÁLISIS DE COSTOS DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE ESTA TECNOLOGÍA. 4.1 INTRODUCCIÓN En este Capítulo se realizará un análisis de los equipos necesarios para la implementación de las tecnologías EPON/GEPON23 y una estimación aproximada de su costo. Existen diferentes arquitecturas para conectar suscriptores a la PON. La más simple es usar un único splitter, pero también existe alternativa de ubicar varios splitters. El uso de una determinada arquitectura va a depender de la densidad y localización de los usuarios, mientras más se divida la señal se introducirá más pérdidas. Como este tipo de análisis corresponde a un diseño de una red EPON, lo cual no es el objetivo de este proyecto, se asumirá una red EPON simple, es decir, con el mínimo equipamiento necesario para brindar servicios Triple Play para una zona residencial del Distrito Metropolitano de Quito. Se presentará un análisis de alternativas del equipamiento para la EPON, además se presentarán los precios aproximados de los equipos, lo cual se realizará en base a costos obtenidos por los fabricantes y/o de empresas localizadas en el 23 EPON/GEPON Ethernet Passive Network/ Gigabit Ethernet Passive Network. 99 país con la debida licencia de ser Distribuidores Autorizados de dichos fabricantes. 4.2 EQUIPAMIENTO EPON. Una EPON involucra equipos ubicados en la Oficina Central (Central Office CO), en la red de Distribución Óptica y en el usuario. • En la Oficina Central tenemos el OLT (Optical Line Terminal) • En la Red de Distribución Óptica encontramos la fibra óptica, splitters, acopladores, etc. • En el equipamiento de usuario tenemos las ONU’s. En la Fig. 4.1 se muestra que el OLT, ubicado en la Oficina Central, es interconectado con la fibra óptica la cual es el medio de Transmisión para voz, datos, y video conectada al Splitter donde la señal es divida y llevada hacia el equipo de usuario ONU. FIG. 4.1 Red EPON 100 En la Fig. 4.2 se muestra de forma detallada cómo está compuesta una red PON, sobre todo la Red de Distribución Óptica, ya que se debe tomar en cuenta, que la Red de Distribución Óptica no está compuesta únicamente de fibra óptica y del Splitter, como se muestra en la Fig. 4.1, y también se debe considerar que en una instalación de fibra óptica y elementos ópticos pasivos intervienen materiales que si bien no son mencionados, son importantes para la parte práctica. La cantidad de materiales y la forma de utilizarlos se basan en la densidad, localización de los usuarios y decisión del personal de instalación, el objetivo de mencionar dichos materiales en este capítulo es por la importancia de estos elementos en la instalación de una red EPON. Estos materiales son: armarios de distribución, cajas de empalme, etc. Los fabricantes y distribuidores de los Splitter ópticos también distribuyen este tipo de materiales; así que los materiales a usarse en la red, serán del mismo fabricante de los Splitters ópticos. FIG. 4.2 Segmentos de una EPON 101 A continuación se describen cada uno de los segmentos. 4.2.1 SALA DE EQUIPOS/CABECERA La sala de equipos, Fig. 4.2, es el lugar donde están instalados el equipo de transmisión óptica (OLT - Terminal de Línea Óptica) y el Distribuidor Óptico General (DGO) ó conocida como bandeja de fibra óptica, el cual es el responsable para la transición entre el equipo de transmisión y los cables ópticos de transmisión. 4.2.2 RED ÓPTICA TRONCAL/FEEDER Red óptica troncal, Fig. 4.2, está compuesta básicamente por cables ópticos que llevan la señal de la sala de equipos hasta los centros de distribución. Estos cables ópticos, son utilizados para instalaciones subterráneas en el interior de ductos y en instalaciones aéreas que usan mensajero. Para redes PON, las fibras ópticas utilizadas son del tipo monomodo. 4.2.3 CENTROS DE DISTRIBUCIÓN Los centros de distribución, Fig. 4.2, son utilizados para optimizar el aprovechamiento de la fibra óptica. Las redes PON normalmente se presentan en topología Estrella. En esta configuración, los centros de distribución hacen la división de la señal óptica en áreas más distantes de la central, disminuyendo el número de fibras ópticas para atender a estos accesos. En este lugar, son instalados pequeños armarios ópticos de distribución asociados a divisores ópticos. También estos armarios pueden ser cambiados por cajas de empalme asociados a divisores ópticos para uso específico en cajas de empalme 102 4.2.4 RED ÓPTICA DE DISTRIBUCIÓN La Red óptica de distribución, Fig. 4.2, está compuesta por cables ópticos, llevan la señal de los centros de distribución hacia las áreas de atención. Estos cables normalmente son autosoportados para facilitar la instalación. Asociados a estos cables, son utilizados cajas de empalme para derivación de las fibras para una distribución mejorada de la señal. Las cajas de empalme también son nombradas como NAP (Punto de acceso a la red -Network Access Point) (Fig. 4.2), las cuales son puestas para la distribución de la señal, realizando la transición de la red óptica de alimentación a la red terminal, también conocida como red de bajada. 4.2.5 RED ÓPTICA DE ACOMETIDA La red óptica de acometida, Fig. 4.2, está compuesta por cables ópticos autosoportados de baja cantidad de fibras, a partir de la caja de empalme terminal, llevan la señal óptica hasta el abonado. Pueden terminar en pequeños DIOs (Distribuidor Interno Óptico) ó bloqueos ópticos (FOB; Fiber Optic block) para la transición por cable óptico (Fig. 4.2) en el interior de la casa / edificio. Debido a las grandes restricciones de espacio y utilización de conductos ya existentes, normalmente son utilizadas fibras ópticas de características especiales para evitar la pérdida de señal por curvaturas acentuadas. 4.2.6 RED INTERNA A partir del bloqueo óptico (FOB) o del distribuidor interno óptico (DIO), son utilizadas extensiones, cordones ópticos o patch cord de fibra óptica para realizar la transición de la señal óptica de la fibra al receptor interno del abonado. Por las mismas razones de restricción de espacio y utilización de conductos existentes internamente a la casa del abonado, las extensiones y cordones ópticos son hechos de fibra óptica especial. 103 Para determinar el costo aproximado de la implementación de una EPON en un sector del Distrito Metropolitano de Quito, usamos como referencia un enlace el cual fue desarrollado en el capitulo 3. Además el análisis se separa de la siguiente manera: • Costos de equipos en la oficina central CO y los correspondientes equipos del usuario. • Costos para la Distribución de la Red Óptica, es decir, costos de fibra óptica, splitters ópticos, (aquí se tomara en cuenta los costos de materiales para la red de distribución óptica) etc. • Costos de instalación. En el mercado de las redes ópticas, se puede encontrar gran variedad de fabricantes de equipos enfocados para redes de acceso. 4.3 PROVEEDORES DE EQUIPOS DE LA OFICINA CENTRAL CO Y DE USUARIO. 4.3.1 ALLOPTIC Alloptic es líder en soluciones PON, fundada en 1999, es la primera compañía en desarrollar productos basados en EPON. Las soluciones de Alloptic suministran a la industria protocolos y arquitecturas basadas en Gigabit Ethernet para los servicios de voz, datos y video a usuarios residenciales o comerciales. Alloptic desarrolla y entrega soluciones para CATV y redes privadas, ofreciendo convergencia, comunicación y seguridad, automatizando servicios para usuarios residenciales y comerciales. Tiene una patente en Japón, en Redes Ópticas 104 Pasivas punto multipunto que usa una transmisión con longitud de paquete variable, Fiber-to-the-Home y Fiber-to-the-Business. En la tabla 4.1 se muestran los principales equipos que Alloptic presenta en el mercado para equipos de CO y de usuario. EQUIPO Edge 2000 DESCRIPCIÓN OLT (Optical Line UBICACIÓN EN LA RED Oficina Central Terminal), servicios entrega voz, datos y video, con características de TDM, VoIP y video IP. ONU Home 4000 ONU Optical Network Unit, Usuario provee acceso de banda ancha para servicios de voz, datos y video a usuarios residenciales. Tabla 4.1 Equipos Ópticos Pasivos que presenta Alloptic [22] 4.3.1.1 Características de los equipos. 4.3.1.1.1 Edge2000. En la tabla 4.2 se muestran las principales características para el Edge2000, el cual se muestra en la FIG 4.3. 105 OLT Edge 2000 Características Seguridad, y capacidad para Switch interno adicional de 16Gbps que permite que todas servicios de datos las PONs sean soportadas en una interfaz de red. Permite VLANs y QoS 24 basados en prioridades. Garantiza la VoIP y el Video Streaming. 25 Estándar de Telefonía TDM para Estándar industrias. de telefonía DS3 26 con para 27 conexiones Entrega interfaces TDM/POTS . sincrónica de 28 T1/E1 . Servicios punto a punto de T1/E1. Distribución de video Universal Soporta video RF 29 utilizando medios ópticos. Controla servicios de video remoto, video IP usando IGMP 30 multicast y funcionalidades de Proxy (soporta HDTV, MPEG2 y MPEG4 ) Configuración, Control Administración Centralizada 31 y Administración de configuración basada en web, SNMP , Descarga y distribución de Software actualizado, con comprobación y lazos de circuitos para telefonía. Datos estadísticos para los puertos de datos, Controles y alarmas remotas. Tabla 4.2 Características del OLT Edge 2000 [20] 24 QoS o CALIDAD DE SERVICIO (Quality of Service) proporciona los medios necesarios para garantizar un cierto nivel de un recurso especificado para el tráfico seleccionado en una red. La calidad se puede definir, por ejemplo, como un nivel sostenido de ancho de banda, latencia baja, ausencia de pérdida de paquetes, etc. 25 TDM (Time Division Multiplexation) es una técnica de multipexación en la que los distintos canales se transmiten en distintos instantes de tiempo (slot) utilizando todo el ancho de banda asignado. 26 INTERFAZ DS-3 Digital Signal 3. Señal Digital Jerarquía 3 (45 Mbps para un T3). 27 POTS (Plain Old Telephone Service - Servicio telefónico Ordinario Antiguo), conocido también como Servicio Telefónico Tradicional o Telefonía Básica, que se refiere a la manera en como se ofrece el servicio telefónico analógico por medio de cableado de cobre. 28 29 E1 transmite a 2,048 Mbps puede llevar 32 canales de 64 Kbps. VIDEO RF Radio Frecuencia sobre fibra óptica ó cable híbrido fibra-coaxial, es un tipo de conexión PON que transporta RF. 30 IP MULTICAST es un método para transmitir datagramas IP a un grupo de receptores. 31 SNMP Simple Network Management Protocol, Sirve para supervisar y administrar la red y apareció cuando ARPANET se convirtió en la Internet mundial y dejó de ser una solución adecuada, por lo que se necesitaba mejores herramientas de administración. 106 En la tabla 4.3 se muestran las especificaciones técnicas Edge2000. OLT Edge 2000 Especificaciones Capacidad de servicio de 16 EPONs de 1Gbps (32 ONUs en cada enlace ) sistema 4,032 VLANs 5 servicios de alta prioridad. 8 interfaces 1000BaseFX (2 estándar y 6 opcionales) 32 4 interfaces DS3 TDM (hasta 2,688-conexiones estáticas DS0 ). Alarmas e Indicadores Indicadores de LED en el case para alarmas criticas, mayores y menores; y para las tarjetas conectadas Alarmas Audibles. Alarmas visuales Administración de Red. Puertos de administración Ethernet 10/100BaseT con direcciones IP configurables. Acceso de Administración Local o Remota Configuración local vía Web Configuración Remota vía SNMP. Capacidades para Pruebas y Herramientas para analizar los paquetes. mantenimiento. Monitoreo del rendimiento TDM Patrones de validación Digital Controles de lazo para los puertos TDM. Descripción de las Tarjetas conectadas al Edge2000 SCMA003.- Controlador Universal del sistema con dos sockets para SFP. OLTB002.- Terminal de Línea Óptica que soporta switching con 2 enlaces PONs con longitudes de onda de 1490 nm downstream, 1310 nm upstream Interfaces PON Downstream PON optics(transmitter) ■ Optical output power level: >+3dBm ■ Laser wavelength: 1490nm +/-2nm Upstream PON optics (receiver) ■ Optical receive wavelength:1310nm +/-50nm ■ Optical receiver dynamic range:-8 to -29dBm Tabla 4.3 Especificaciones Técnicas del OLT Edge 2000 [20] 32 INTERFAZ DS-0 Digital signal level "zero." opera a 64 kbit/s correspondiente a la capacidad de un canal de voz. . 107 FIG. 4.3 Edge2000 [20] 4.3.1.1.2 ONUH4081 home. En la tabla 4.4 se muestran las principales características y especificaciones del ONUH4081 home, el cual se muestra en la FIG 4.4. FIG. 4.4 ONUH4081 home [21] 108 ONUH4081 home Características ONUH4081 home ONU con 4 puertos fast Ethernet, 2 líneas POTS VoIP, 2 líneas POTS TDM, 1 puerto de video RF. Soporta video con IGMP 33 multicast o VoD sobre todos los puertos de datos (incluyendo HDTV y Video IP a 20Mbps) Administración Remota Detallada Características para Administración Remota completa Activación de servicio, Monitoreo y diagnostico para todos los puertos. Asignación simétrica del Ancho de Banda, para así proveer prioridades. Interfaz Físico PON. Puerto GEPON de 1.25 Gbps. Downstream Broadcast 1Gbps Upstream TDM en modo ráfaga 400Mbps Capacidad Simétrica de ONU a 400Mbps. PON Downstream (Receptor) Rango Dinámico: 0 a -24 dBm Longitud de Onda de Recepción: 1490nm ±10nm Rango Configurable para RSSI (Receive Signal Strength indicator – Indicador de Potencia de señal recibida): -15 a -25dBm PON Upstream (Transmisor) Clase 1: Láser 34 Nivel de potencia óptica de salida: 1dBm ±1dB Longitud de Onda óptica de salida: 1310nm Receptor RF Rango dinámico para el receptor RF: 0 a -6 dBm Longitud de onda para el receptor RF: 1550nm 33 34 IGMP se utiliza para intercambiar información acerca del estado de pertenencia entre enrutadores IP. LÁSER CLASE 1: en condiciones normales de operación esta clase de láser no produce niveles radiación dañina. 109 ONUH4081 home Características Puertos de datos Ethernet 4 puertos Ethernet 10/100BaseT Conectores RJ45 con estado del enlace e indicadores de actividad. Detección automática de velocidad. Full o half dúplex (ajuste automático o manual) Ancho de banda del mejor esfuerzo. Cada Puerto soporta 100Mbps full dúplex Características de switcheo de datos Puertos puenteados Trunking de VLANs 1 VLAN + 3 “servicios especiales” por cada Puerto Soporta IGMP V2 Estadísticas de puertos Paquetes / bytes de transmisión Paquetes / bytes de recepción Errores de recepción Colisiones Puertos de telefonía Interfaces 2 o 4 líneas con conectores RJ11 Configurable entre POTS TDM / VoIP POTS VoIP: configurable entre SIP. Códecs para VoIP: G.711 y G.729 35 Tabla 4.4 Especificaciones del ONUH4081 home [21] 35 G.711 es un estándar que representa la modulación de códigos de pulsos comprimidos de 8 bit (PCM), muestras para señales de frecuencias de voz, grabadas a una velocidad de 8000 muestras/segundo. G.729 es un algoritmo de compresión de datos para voz que comprime el audio de la voz en tramas de 10 millisegundos. Música o tonos tales como DTMF o tonos de fax no pueden ser transportados con seguridad con este códec, como resultado, se debe usar G.711 ó otros métodos fuera de esta banda para transportar las mismas señales. . 110 4.3.1.1.3 Administración del sistema. Alloptic presenta un software de administración llamado Gigabit Element Management System (GEMS), el cual administra, habilita e integra los servicios brindados por medio de las PONs, esto brinda a la red eficiencia, estabilidad porque integra todos los elementos en una sola plataforma., en la Fig. 4.5 Se muestran las pantallas principales de ese software. FIG. 4.5 Pantallas del Sistema Carrier Class EMS [22] 4.3.2 TAINET COMMUNICATION SYSTEM CORP La serie de productos de TAINET para redes EPON son simples, permiten gran escalabilidad y son capaces de habilitar servicios para el usuario final como son voz, video y datos sobre una red simple, por ello se considera como uno de los mejores candidatos para las redes de nueva generación. Cada OLT permite conectar máximo hasta 32 ONU’s, lo cual permite dar servicio para 256 usuarios. 111 En la tabla 4.5 se muestran los principales equipos que Tainet presenta en el mercado para equipos de CO y de usuario. EQUIPO DESCRIPCIÓN PON 8510 – Optical OLT (Optical Line Line Terminal, OLT Terminal), provee 8 UBICACIÓN EN LA RED Oficina Central enlaces PON, en conjunto con la ONU da servicio para 256 usuarios. ONU 853 Optical Soporta 4FE interfaces, Network Unit ONU con capacidad de Usuario transmisión de voz, datos y video Tabla 4.5 Equipos Ópticos Pasivos que presenta Tainet [23] 4.3.2.1 Características de los equipos. 4.3.2.1.1 OLT PON 8510 En la tabla 4.6 se muestra las principales características para el OLT PON 8510. 112 OLT PON 8510 Características Arquitectura 2 Tarjetas OLT por chasis 2 Fuentes de poder, incluye redundancia. Puertos del OLT 8 puertos por cada chasis, es decir 4 puertos por tarjeta OLT. Velocidad de datos. 1Gbps para los sentidos upstream y downstream. Administración, funciones de capa 2 Soporta administración remota vía Telnet. y QoS Administración por consola y vía web. Soporta VLANs. Soporta QoS QoS soporta. Políticas de Seguridad y priorización. Suscriptores Cada enlace EPON soporta 32 ONUs, por ello en total son 256 abonados. Sistema de registro y configuración OLT/ONU se registran mediante servidores en la oficina central. Administración y mantenimiento Soporta administración remota vía telnet. Soporta administración local mediante consola. Soporta web SNMP v1v2. 36 Soporta actualización de software mediante FTP . Funciones de capa 2 Soporta vlan y listas de acceso. Soporta vlan de administración y 802.1q. Administración de QoS y tráfico. Soporta QoS con IEEE 802.1p. Clasificación de tráfico. Tabla 4.6 Características del OLT PON 8510 [24] 4.3.2.1.2 ONU 853 En la tabla 4.7 se muestra las principales características para el ONU 853. 36 FTP Protocolo de transferencia de archivos 113 ONU 853 Características Puertos de datos Soporta 4 interfaces Fast Ethernet Arquitectura Compatibilidad con 802.3ah. Velocidad del enlace PON de 1 Gbps. Velocidad de datos. 1Gbps para los sentidos upstream y downstream. Administración Soporta administración remota vía Telnet. Administración vía web Funciones de capa 2 y QoS Puertos que soportan VLANs Soporta QoS y 802.1q37. Soporta IEEE 802.1x38. Soporta cliente DHCP. Firmware (Software) Soporta actualizaciones de firmware vía TFTP. Tabla 4.7 Características del ONU 853 [25] 4.4 PROVEEDORES DE SPLITTERS ÓPTICOS Los splitters ópticos en las redes PON juegan un papel importante, la razón de división para un splitter en una red PON puede ser de 1:32 ó 1:64, ésto se lo usa en base a los equipos que se utiliza ó en base al diseño propuesto. 4.4.1 TYCO Tyco tiene 50 años de historia en el mercado, es proveedor de componentes electrónicos para cientos de proveedores y usuarios del mercado industrial en cuanto a soluciones de red y sistemas de Telecomunicaciones. Se ha dedicado a las comunicaciones tanto alámbricas como inalámbricas. 37 38 802.1q Protocolo de Trunking que permite pasar todas las VLANs e un solo puerto 802.1x es una norma del IEEE para el control de admisión de red basada en puertos 114 Tyco tiene una línea dedicada para todos los elementos que intervienen en un tendido de fibra óptica, estos materiales poseen gran variedad de modelos a excelentes costos. Dentro de esos elementos Tyco tiene gran jerarquía dentro del mercado en splitters ópticos. En la tabla 4.8 se muestran los principales elementos ópticos que Tyco presenta en el mercado. EQUIPO DESCRIPCIÓN UBICACIÓN EN LA RED FIST-FSASA2 • Splitters Ópticos – FTB Planta Externa FIST-FSASA2 - Splitters Ópticos – Planar. Planta Externa Tabla 4.8 Splitters Ópticos Pasivos que presenta Tyco [26] 4.4.1.1 Características de los equipos. En la tabla 4.9 se muestran las principales características y especificaciones de los splitters elegidos, los cuales se muestran en la FIG 4.6. SPLITTERS ÓPTICOS Características FIST-FSASA2 – Splitters • 1x2, 1x3 y 1x4 versiones Ópticos – FTB disponibles; Tecnología “Fused BiconicTapered” 39 (FBT ) Valores Simétrico y Asimétrico. 39 FUSED BICONIC TAPERED (FBT) Los conectores con tecnología FBT (Fused Biconic Tapered), son aquellos que se someten a una modificación para poder adaptarse al gran número de canales. FBT consiste en dos fibras cuyos revestimientos se fusionan. 115 SPLITTERS ÓPTICOS Características FIST-FSASA2 – Splitters Fabricado utilizando tecnologías de Ópticos – Planar bajas pérdidas de inserción Tamaño reducido; Combinaciones disponibles: • 1x4,1x8,1x16,1x32 Tabla 4.9 Características de los splitters ópticos de Tyco [26] 4.4.2 FURUKAWA Con amplia experiencia mundial en implantación de sistemas FTTx, Furukawa desarrolló una variada línea de Splitters ópticos con las siguientes características: • Compactos • Confeccionados en tecnología PLC40 para baja pérdida de inserción, térmicamente estables y sellados • Se suministran en diversas formas de encapsulado para aplicaciones más severas. • Suministrados con conectores SC, FC, LC. En la tabla 4.10 se muestran los principales elementos ópticos que Furukawa presenta en el mercado. 40 PLC (Power Line Communications) comunicaciones utilizando las líneas eléctricas. 116 EQUIPO DESCRIPCIÓN Splitters Ópticos Divisores ópticos para Conectorizados aplicación en proyectos UBICACIÓN EN LA RED Planta Externa FTTx, existen 1x2, 1x4, 1x8, 1x16 y 1x32 Divisores Ópticos Divisores ópticos para para Cajas/bandejas aplicación en proyectos de Empalme: FTTx, existen 1x2, 1x4, Planta Externa 1x8, 1x16 y 1x32 Tabla 4.10. Splitters Ópticos Pasivos que presenta Furukawa [9] 4.4.2.1 Características de los equipos. En la tabla 4.11 se muestran las principales características y especificaciones de los splitters elegidos, los cuales se muestran en la FIG 4.6. FIG. 4.6 Splitters conectorizados [9] 117 Divisores Ópticos Modulares: Razón de división hasta 1x32, conectorizados : Aplicación Divisores ópticos para aplicación en proyectos FTTx que necesiten banda pasante para aplicaciones PON (full spectrum 1260~1650nm) y bajas pérdidas de inserción. Instalación en chasis o en armario óptico. Dimensiones reducidas para fácil instalación y gerencia. Suministrado en razones de 1x2, 1x4, 1x8, 1x16 y 1x32 para el cálculo correcto de potencia necesaria. Características Splitter modular 1x16 Splitter modular 1x32 Tabla 4.11 Características Splitters conectorizados [9] 4.5 PROVEEDORES DE FIBRA ÓPTICA 4.5.1 COMMSCOPE. Commscope ha desarrollado cables de fibra óptica para ser usados en condiciones de todo tipo. La última línea de cables de Commscope ofrece fibras de formas tubulares, de diámetros reducidos y ofrecen bajos rangos de pérdidas. Las fibras ópticas de Commscope cumplen con varios requerimientos internacionales. En la tabla 4.12 se muestran los principales tipos de fibra óptica que Commscope presenta en el mercado. 118 CABLE DROP Figura 8 DESCRIPCIÓN Cable óptico auto- UBICACIÓN EN LA RED Planta Externa soportado formado por un tubo, es usado para aplicaciones aéreas. Fibra ADSS Fibras monomodo, con Planta Externa características dieléctricas. Fibra OPGW Cable de fibra óptica que Planta Externa consta de un elemento que le sirve de tierra, característica importante para instalaciones con ambientes eléctricos Tabla 4.12 Fibra óptica que presenta Commscope Este fabricante recomienda para aplicaciones FTTX usar la fibra óptica Zero Water Peak ZWP, por ello se detallará las características de ésta fibra. 4.5.1.1 Características de la fibra óptica Zero Water Peak ZWP de Commscope. FIG. 4.7 Fibra óptica Zero Water Peak ZWP [2] 119 • La fibra óptica pico de agua FIG. 4.7 habilita la transmisión sobre el rango de longitud de onda previamente no utilizada de 1360 nm a 1460 nm conocida como “La Banda Extendida” o Banda E. • Habilita la transmisión de espectro completo desde 1260 nm a 1625 nm, aumentando un 30% del Ancho de Banda. • Utilizando la transmisión de espectro completo ayuda a aumentar la capacidad para nuevos avances tecnológicos tales como: Video bajo Demanda – VoD. Servicios con longitud de onda dedicada para negocios u otras aplicaciones. • Totalmente compatible con las antiguas redes estándar de fibra óptica monomodo. • Provee flexibilidad y actualizaciones para anchos de banda futuros. • Posibilita 16 canales con multiplexación con división fija de longitud de onda (CWDM) como alternativa mas barata para la multiplexación con densa división de longitud de onda (DWDM) en pequeñas partes de redes hibridas (fibra-coaxial). La fibra LightScope ZWP provee un rendimiento de atenuación superior en la Banda E, incluyendo más bajo rendimiento de atenuación en 1383 nm que en 1310 nm. El rendimiento de la fibra es estable todo el tiempo. Este rendimiento se logra con un ultra purificado proceso de fabricación. El decrecimiento de la atenuación en la región de pico de agua y relativamente en la banda de dispersión bajo los 1400 nm, se logra en una fibra monomodo incrementando el espectro de transmisión. 120 4.5.2 FURUKAWA En la tabla 4.13 se muestran los principales tipos de fibra óptica que Furukawa presenta en el mercado. CABLE DROP Figura 8 Cable formado DESCRIPCION UBICACIÓN EN LA RED óptico Planta Externa por auto-soportado un tubo tipo loose que contiene de 2 a 12 fibras ópticas. Optic-Lan Instalaciones externas infraestructura de en Planta Externa conductos eléctricos y cajas de pasaje subterráneas, susceptibles a inundaciones o en instalaciones externas en postes. Fis-Optic Instalaciones auto aéreas soportadas externas con Planta Externa vanos máximos entre postes de 120m que no necesitan de cordajes de acero. CFOT Cables ópticos totalmente Planta Externa dieléctricos, con características que permiten su utilización tanto en entornos externos como internos, formados por unidades básicas de tubos. Tabla 4.13 Fibra óptica que presenta Furukawa [9] 4.5.2.1 Características de las fibras ópticas de Furukawa. La fibra óptica que presenta furukawa presenta las siguientes características: Son diseñados para ser instalados en ductos o aéreo atado a mensajero, con fibras ópticas tipo standard monomodo o monomodo Pico de Agua Zero. Presenta cables con número de fibras: 4, 6, 8, 10, 12, 18, 24, 30, 36, 48, 60, 72, 96, 120, 144, 216 e 288 fibras; 121 Su construcción tipo "Loose" y los materiales utilizados en la fabricación del cable, garantizan una total protección contra las intemperies. Indicado para instalaciones externas, como cable para red de transportes en conexiones troncales urbanas o de acceso en redes de abonados. Puede ser instalado en ductos o en líneas aéreas, atado a mensajero. Son cables ópticos totalmente dieléctrico, con alta resistencia a la tracción. Núcleo protegido contra la penetración de la humedad. Cubierta externa de termoplástico. 4.6 ANÁLISIS DE LOS EQUIPOS A UTILIZARSE EN UNA POSIBLE INSTALACIÓN DE LA RED Y SUS COSTOS Los datasheet de cada uno de estos equipos se localizan en el anexo A. 4.6.1 EQUIPOS DE OFICINA CENTRAL Y DE USUARIO Los equipos que están ubicados en la CO – Central Office son: Terminal de línea óptica, (OLT), Optical Line Terminal, y el EMS, elemento de administración del sistema (Element Manager System). El equipo ubicado en el usuario es: Unidad de red Óptica, Optical Network Unit, (ONU). 4.6.1.1 Elección del mejor equipo. Los equipos que presenta Alloptic se los considera como la mejor opción, por las características y especificaciones antes mencionadas. Tanto el OLT y la ONU de Alloptic presenta mejores beneficios para el transporte de voz, datos y video, en base al análisis que se realizó en el capítulo 3 con respecto a la relación de potencias y necesidades en un enlace EPON, se llega a esta afirmación. Los equipos de ALLOPTIC para esta aplicación son diseñados para proveer conectividad eficiente entre el núcleo de la red y la red de acceso óptico. 122 El Edge 2000, equipo de central office; integra voz, datos y servicios de video para la entrega a sus clientes finales con la flexibilidad de soportar TDM41 o voz IP, video IP y datos a ultra alta velocidad. Con excelentes características de pruebas y administración, el Edge 2000 provee ancho de banda, funcionalidad y confiabilidad dedicado para cada usuario. El Home 4000 ONUH4081, equipo de usuario ONU, posee características de administración 100% remotas y alta integración con RF. En el capítulo 3 se observó la factibilidad de usar estos equipos en bases a las características técnicas que poseen y los datos obtenidos en el campo. Además, el sistema de monitoreo de Alloptic llamado Gigabit Element Management System (GEMS), es un software completo que integra los servicios de las PONs. 4.6.1.2 Cantidad de equipos a utilizarse y costos En la TABLA 4.14 se muestra la cantidad de equipos a utilizarse con sus respectivos costos, éstos costos fueron otorgados por ALLOPTIC y se debe tener en cuenta que no se encuentran incluidos ni el IVA ni los gastos de importación. El número referencial de usuarios para cuestión de costos es 64 usuarios. 123 EQUIPO CANTIDAD V. UNITARIO V. TOTAL 1 $ 110.873,00 $ 110.873,00 • 1 chassis con 2 ventiladores y controladoras, 2 controladoras de calidad de fuente de poder y backplane. 1 - - • 8 tarjetas PON de 2 puertas 1Gbps simétrico cada una. 1 - - • 8 licencias de uso de software (one-time fee). 1 - - • 1 tarjeta controladora del sistema con 2 puertas de 1Gbps de uplink. • 1 tarjeta expansión de uplink con 6 puertas de 1Gbps. 1 - - 1 - - ONUH 4081 ONUs Home4000 modelo ONUH4081, con 4 puertas 10/100 Mbps 64 $ 422,10 $ 27.014,40 Software de administración y Monitoreo Gigabit Element Management System (GEMS) 1 $ 5.000,00 $ 5.000,00 OLT Edge 2000 Incluye: TOTAL SIN IVA $ 142.887,40 Tabla 4.14 Cantidad y Costos de los equipos de CO y de usuario42 4.6.2 SPLITTERS ÓPTICOS Los splitters son los equipos intermedios entre el OLT y cada uno de los ONU´s de los usuarios. 42 Ver ANEXO C 124 4.6.2.1 Elección del mejor equipo. Los splitters que presenta Furukawa son considerados como los mejores, ya que presenta grandes ventajas ante otros fabricantes como es Tyco, ventajas como: mayor flexibilidad, fáciles de instalar y por que sus procesos de fabricación son especializados para aplicaciones PON. En el desarrollo del capítulo 3 se determinó una atenuación de los splitters estándar, el cual Tyco cumple a cabalidad. 4.6.2.2 Cantidad de equipos a utilizarse y costos En la TABLA 4.15 se muestra la cantidad y los costos para los splitters, se debe tener en cuenta que estos costos no incluyen el IVA y se tratan de precios locales. EQUIPO CANTIDAD V. UNITARIO V. TOTAL 2 $ 900,00 $ 1.800,00 1 $ 2.000,00 $ 2.000,00 Splitter modular 1x32 LGX OFS S1-1X32FULL-MPO-SBAL-F Código 36100208. Materiales para la red de distribución, cajas de empalme, bandeja de FO TOTAL SIN IVA Tabla 4.15 Cantidad y Costos de los Splitters Ópticos43 43 Ver ANEXO C $ 3.800,00 125 4.6.3 FIBRA ÓPTICA La fibra óptica es el medio de transmisión usada para toda la tecnología EPON/GEPON, las bondades que nos brinda la fibra óptica permite que se puedan entregar servicios de voz, datos y video a los usuarios. 4.6.3.1 Elección del mejor fabricante de fibra óptica. Commscope es el fabricante de fibra óptica elegido para esta aplicación, se determinó a este fabricante como el más idóneo ya que Commscope realiza procesos de fabricación especiales, que dan como resultado un producto con las mejores características técnicas. Dichos procesos de fabricación son exclusivos de Commscope y altamente eficientes, es por ello que todos sus productos son de alta calidad. 4.6.3.2 Cantidad de fibra óptica a utilizarse y costos Para determinar un costo de la fibra óptica a utilizarse en un enlace, se tomará como referencia las distancias analizadas en el Capítulo 3. En la TABLA 4.16 se muestra la cantidad y el precio total para la fibra óptica, teniendo en cuenta que esos precios se encuentran sin el IVA y pertenecen al mercado local. Considerando que el trayecto es de aproximadamente 1200m como se vio en el capítulo 3, y asumiendo que los metros de fibra para ingresar con los servicios a cada uno de los usuarios es de 10m. 126 FIBRA ÓPTICA CANTIDAD (m) V. UNITARIO (m) V. TOTAL Marca: COMMSCOPE Modelo: O-006-DF-8W-M06NS Cable de Acometida tipo loose tube, chaqueta simple, de 6 Fibras Fibra ZWP (Zero Water Peak) permite usar un 30% más de ancho de banda de una fibra normal 6.400 $ 1,20 $ 7.680,00 FIBRA ÓPTICA CANTIDAD (m) V. UNITARIO (m) V. TOTAL 1200 $ 1,20 $ 1.440,00 Enlace CO-Splitter a c/usuario Enlace en la postería Marca: COMMSCOPE Modelo: O-006-DF-8W-M06NS Cable de Acometida tipo loose tube, chaqueta simple, de 6 Fibras ZWP (Zero Water Peak) permite usar un 30% más de ancho de banda de una fibra normal TOTAL SIN IVA $ 9.120,00 Tabla 4.16 Cantidad y Costos de la Fibra Óptica44 4.6.4 COSTOS DE INSTALACIÓN. Para los costos de la instalación se debe tomar en cuenta dos aspectos importantes, los cuales son los precios por la instalación y tendido de la fibra óptica y por la instalación de los equipos pasivos. La empresa contratada para este tipo de instalación debe cumplir con los requerimientos del contratista y además con todas las normas de instalación que dictan los fabricantes. En la TABLA 4.17 se muestra los costos aproximados para la instalación de este proyecto. 44 Ver ANEXO C 127 FIBRA ÓPTICA CANTIDAD (m) V. UNITARIO (m) V. TOTAL 7.600 $ 1,50 $ 11.400,00 1 $ 1.500,00 $ 1.500,00 Instalación, tendido, fusión de fibra óptica. Instalación y configuración de equipos pasivos, Edge 2000 y 64 ONU´s TOTAL $ 12.900,00 Tabla 4.17 Costos de Instalación45 4.6.5 COSTO ESTIMADO DEL PROYECTO. En la TABLA 4.18 se muestra el costo estimado del proyecto, se debe tomar en cuenta que para determinar la cantidad de equipos necesarios se consideró que el equipo principal OLT trabajará únicamente para brindar el servicio a 64 usuarios. Total de costos Costos de equipos OLT y ONU´s Costos de splitters Costos de fibra óptica Costos de instalación CANTIDAD 1 V. UNITARIO $ 142.887,40 1 $ 3.800,00 1 $ 9.120,00 1 $ 12.900,00 TOTAL Tabla 4.18 Costo total del proyecto V. TOTAL $ 142.887,40 $ 3.800,00 $ 9.120,00 $ 12.900,00 $ 168.707,40 4.6.6 ESTUDIO DE CAMPO En el anexo B se presenta el modelo de encuesta realizada a 100 personas sobre los servicios actuales y la introducción de la nueva propuesta, así como también los resultados completos de la misma. 45 Ver ANEXO C, costos de equipos y materiales 128 A continuación, se realiza un resumen de los resultados obtenidos. PREGUNTA 1. Cuáles son los servicios de Telecomunicaciones que dispone en su hogar? PREGUNTA 2. Cuál de los siguientes servicios utiliza con mayor frecuencia en su hogar? Para esta pregunta responda con la escala de 1 a 5. 1. Muy Frecuente, 2. Frecuente, 3. Poco Frecuente, 4. Usualmente, PREGUNTA 3. Que realiza en sus momentos libres? a. Ver la TV [] b. Navegar en Internet. [] c. Hablar por teléfono. [] d. Salir de paseo. [] 5. Nada 129 e. Salir de compras [ ]. PREGUNTA 4. De los servicios que se presentan a continuación, elija aquel que para usted es el de máxima importancia y prioridad en su hogar. a. Internet [ ] b. Videoconferencia. [ ] c. Teléfono sobre internet. [ ] d. Teléfono. [ ] e. Televisión por Cable. [ ] PREGUNTA 5. Considera usted que los servicios de Telecomunicaciones que tiene en su hogar justifican el costo que paga por ellos? 130 PREGUNTA 6. Conoce usted que son los servicios Triple Play? PREGUNTA 7. Los servicios Triple Play es transportar voz, datos y video. Es decir tener Teléfono, Internet y Televisión en su hogar. Le gustaría tener los servicios antes mencionados utilizando un solo proveedor? PREGUNTA 8. Implementaría usted los servicios Triple Play con un proveedor de servicios que garantice las prestaciones a un costo razonable? PREGUNTA 9. Conoce usted las bondades de la fibra óptica como medio de Transmisión? PREGUNTA 10. 131 La implementación de fibra óptica en redes de acceso permite servicios Triple Play, es decir transportar voz, datos y video con mayor velocidad, lo que garantiza un excelente servicio. ¿Elegiría usted utilizar un sistema de ultima milla con fibra óptica para tener servicios Triple Play en su hogar? 4.6.6.1 Comentarios acerca del estudio de campo La encuesta realizada genera resultados que dan a entender la aceptación de los posibles usuarios a este tipo de servicios, pero para una posible implementación de ésta tecnología se debería tomar en cuenta a parte de las necesidades de los clientes y su aceptación, la posibilidades del proveedor de servicios para brindar este tipo de prestaciones a los usuarios, como es su infraestructura y economía. 132 CAPÍTULO 5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1 CONCLUSIONES • En este proyecto, se analizó las características y propiedades de la fibra óptica, concluyendo que este es el medio de transmisión más idóneo para la transmisión de voz, datos y video, ya que en la actualidad los requerimientos para las comunicaciones exigen más recursos de las redes de datos. • Las tecnologías EPON/GEPON serán utilizadas en el futuro como redes de acceso, integrando varios servicios en una sola plataforma, debido a todos los beneficios que presentan estas tecnologías. Definitivamente, el problema que tienen los proveedores de servicios es la transmisión de voz en sus redes de datos, EPON/GEPON utiliza varias técnicas para realizar un tratamiento especial a la voz brindado calidad de servicio. • Las redes que utilizan el cobre como medio de transmisión se convertirán en pasado, con el transcurso del tiempo los requerimientos de servicios por parte de los usuarios, hace que las arquitecturas de las redes actuales sean ineficientes. • La migración a una nueva tecnología, conlleva cambios en equipos activos y pasivos, pero se debe tomar en cuenta que utilizar las tecnologías EPON/GEPON no produce cambios bruscos en la red, ya que dichas tecnologías usan como plataforma base el Ethernet, el cual actualmente está implementado en todas las redes de los proveedores de servicios. 133 • Las regulaciones y normas para el tendido de fibra óptica que utilizan los instaladores de cable, se rigen básicamente a las normas dadas por los fabricantes. • Se realizó un estudio de las regulaciones dadas por el Senatel y el Municipio del Distrito Metropolitano de Quito, para la implementación de estas tecnologías como redes de acceso, concluyendo básicamente en: - La Senatel regula servicios y somete a los proveedores de servicios a distintos reglamentos, para la prestación de servicios finales. - El Municipio del Distrito Metropolitano de Quito rige y direcciona los permisos para el uso del espacio público para el tendido de fibra óptica. 134 5.2 RECOMENDACIONES Básicamente, para futuras implementaciones de las tecnologías EPON/GEPON, se recomienda realizar normas sobre el tendido de fibra óptica en la ciudad de Quito, ya que no existe un reglamento fijo para el tendido de cables en la ciudad. Los cables son tendidos usando la postería de la Empresa Eléctrica Quito y existen sectores donde la excesiva presencia de cables causan un aspecto de desorden en la ciudad. Una de las posibles soluciones a la problemática, sobre el tendido de fibra óptica en la ciudad de Quito, es utilizar la ductería de la ciudad, de esta manera se protegería la integridad del cable y la fachada de la ciudad. Existen sectores en la ciudad de Quito, como la Mariscal, en la que se está usando el método de la ductería, la razón por la que se implementa esta norma es por que la Mariscal es un sector turístico, pero este tipo de reglamento debería existir para varias zonas de la ciudad de Quito, en donde los postes de la Empresa Eléctrica de Quito están abarrotados de cables. 135 BIBLIOGRAFÍA REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ESPECÍFICAS [1] http://www.dei.uc.edu.py/tai98/Fibras_Opticas.htm [2] Data Sheet Zero Water Peak Enhanced Singlemode Fiber de Commscope [3] www.textoscientificos.com/redes/fibraoptica/tiposfibra [4] http://www.yio.com.ar/fo/index.html [5] http://acacia.pntic.mec.es/jruiz27/light/refracciones.html [6] http://agamenon.tsc.uah.es/Asignaturas/ittst/mt/apuntes/fibra.pdf [7] http://www.textoscientificos.com/redes/fibraoptica/emisores-receptores [8] http://www.textoscientificos.com/redes/fibraoptica/empalmesconexiones [9] Guía de Aplicación FTTX de furukawa [10] Tutorial EPONs- Revolution in Access Network de Siemens Communications [11] http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns341/ns525/ns537/ ns547/net_implementation_white_paper0900aecd807259b7_ns577_Net working_Solutions_White_Paper.html [12] Teledata Networks, Ethernet en la Primera Milla.Pdf [13] www.iec.org/online/tutorials/epon/topic03.html [14] www.iec.org/online/tutorials/epon/topic05.html [15] Multi- -Point Control Protocol (MPCP), Common Framework.PDF [16] MAHLKE / GOSSING. “Conductores de fibras ópticas”. 1987. [17] SANZ, José Martín. “Comunicaciones ópticas”. 1996. [18] Datos de las formas de tendido de fibra óptica por Andinatel ahora CNT (Corporación Nacional de Telecomunicaciones). [19] Manual de construcción y aplicaciones de banda ancha, Cable de fibra óptica, Commscope [20] Data Sheet OLT Egde 2000 Alloptic [21] Data Sheet ONU 4081 Alloptic 136 [22] http://www.alloptic.com/products/co.php [23] http://www.tainet.net/Product/gepon.htm [24] Data Sheet OLT PON 8510,Tainet [25] Data Sheet ONU 853, Tainet [26] Guía de materiales para planta externa fibra óptica de TYCO [27] Redes de Computadoras, Andrew S. Tanenbaum, Tercera Edición. [28] Comunicaciones Ópticas, José Martín Sanz, 1996. [29] Conductores de Fibras Ópticas, Mahlke/Gossing, 1987 [30] Comunicaciones y redes de computadoras - William Stallings [31] www.internautas.org/NOTICIAS/DIC98/ADSL.htm [32] www.iec.org/online/tutorials/epon/topic06.html [33] http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/ondas/snell/snell.htm [34] http://library.thinkquest.org/C003776/espanol/book/reflexion_refracci on.htm [35] Data Sheet Tarjeta Controladora OLT EPON de Telnet Redes Inteligentes [36] http://metroethernetforum.org/PDFs/EFMA/EFM%20PON%20Tutoria l%20v2.pdf [37] Data Sheet OLT y ONU Series for Passive Optical Network [38] http://www.iec.org/online/tutorials/epon/index.asp [39] http://www.telnet-ri.es/index.php?id=19 [40] Libro Azul de las Telecomunicaciones, Edición 2005. [41] Informe para brindar servicios de Telecomunicaciones por la empresa COMTEK [42] http://www.alloptic.com/products/datasheets/edge2000.pdf [43] Broadband Applications & Construction Manual FTTH Solution COMMSC [44] OPE [45] http://www.mikrokom.eu/cz/pdf/home4000.pdf [46] http://www.alloptic.com/products/fttp.php [47] http://www.telnet- ri.es/fileadmin/user_upload/hojas_producto/BANDA_ANCHA/ONU%20R ev%2002-06.pdf 137 [48] Las Comunicaciones Ópticas, Oscar Santacruz [49] Proyecto de Titulación “Diseño de una red de acceso utilizando tecnología APON (ATM Passive Optical Network) para ANDINATEL S.A en la ciudad de Quito” por Guijarro Cueva Cristian Gerardo. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS GENERALES [50] http://www.textoscientificos.com/redes/fibraoptica [51] www.furukawa.com.br [52] http://www.ieee802.org/3/efm/public/nov01/kramer_1_1101.pdf [53] http://ezinearticles.com/gepon [54] www.tainet.net 138 ANEXO A DATASHEETS DE EQUIPOS DE OFICINA CENTRAL Y DE USUARIO DE ALLOPTIC DATASHEETS DE LOS SPLITTERS ÓPTICOS DE FURUKAWA DATASHEETS DE LA FIBRA ÓPTICA DE COMMSCOPE 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 ANEXO B RESULTADOS DEL ESTUDIO DE CAMPO REALIZADO A TRAVÉS DE ENCUESTAS 157 ENCUESTA SOBRE NUEVAS TECNOLOGIAS PARA BRINDAR SERVICIOS TRIPLE PLAY A ZONAS RESIDENCIALES DEL DISTRITO METROPOLITANO DE QUITO. Información General. Nombre del Encuestado…………………………………………………………… Actividad…………………………………………………………………………….. Sector de su domicilio……………………………………………………………… CUESTIONARIO. 1. Cuáles son los servicios de Telecomunicaciones que dispone en su hogar? a. b. c. d. e. Internet Videoconferencia. Teléfono sobre internet. Teléfono. Televisión por Cable. [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] 2. Cual de los siguientes servicios utiliza con mayor frecuencia en su hogar? Para esta pregunta responda con la escala de 1 a 5 1. Muy Frecuente, 2. Frecuente, 3. Poco Frecuente, 4. Usualmente, a. b. c. d. e. Internet Videoconferencia. Teléfono sobre internet. Teléfono. Televisión por Cable. [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] 3. Que realiza en sus momentos libres? f. Ver la TV g. Navegar en Internet. h. Hablar por teléfono. [] [] [] 5. Nada 158 i. j. Salir de paseo. Salir de compras [] [ ]. 4. De los servicios que se presentan a continuación, elija aquel que para usted es el de máxima importancia y prioridad en su hogar. f. g. h. i. j. Internet Videoconferencia. Teléfono sobre internet. Teléfono. Televisión por Cable. [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] 5. Considera usted que los servicios de Telecomunicaciones que tiene en su hogar justifican el costo que paga por ellos? SI [ ] NO [ ] 6. Conoce usted que son los servicios Triple Play? SI [ ] NO [ ] 7. Los servicios Triple Play es transportar voz, datos y video. Es decir tener Teléfono, Internet y Televisión en su hogar. Le gustaría tener los servicios antes mencionados utilizando un solo proveedor? 159 SI [ ] NO [ ] 8. Implementaría usted los servicios Triple Play con un proveedor de servicios que garantice las prestaciones a un costo razonable? SI [ ] NO [ ] 9. Conoce usted las bondades de la Fibra Óptica como medio de Transmisión? SI [ ] NO [ ] 10. La implementación de fibra óptica en redes de acceso permite servicios Triple Play, es decir transportar voz, datos y video con mayor velocidad, lo que garantiza un excelente servicio. ¿Elegiría usted utilizar un sistema de ultima milla con fibra óptica para tener servicios Triple Play en su hogar? SI [ ] NO [ ] 160 RESULTADOS DE LA ENCUENTA REALIZADA PREGUNTA 1. Cuáles son los servicios de Telecomunicaciones que dispone en su hogar? PREGUNTA 2. Cuál de los siguientes servicios utiliza con mayor frecuencia en su hogar? Para esta pregunta responda con la escala de 1 a 5. 161 1. Muy Frecuente, 2. Frecuente, 3. Poco Frecuente, 4. Usualmente, Nada PREGUNTA 3. Que realiza en sus momentos libres? k. Ver la TV [] l. [] Navegar en Internet. m. Hablar por teléfono. [] n. Salir de paseo. [] o. Salir de compras [ ]. 5. 162 PREGUNTA 4. De los servicios que se presentan a continuación, elija aquel que para usted es el de máxima importancia y prioridad en su hogar. k. Internet [ ] l. [ ] Videoconferencia. m. Teléfono sobre internet. [ ] n. Teléfono. [ ] o. Televisión por Cable. [ ] 163 PREGUNTA 5. Considera usted que los servicios de Telecomunicaciones que tiene en su hogar justifican el costo que paga por ellos? 164 PREGUNTA 6. Conoce usted que son los servicios Triple Play? 165 PREGUNTA 7. Los servicios Triple Play es transportar voz, datos y video. Es decir tener Teléfono, Internet y Televisión en su hogar. Le gustaría tener los servicios antes mencionados utilizando un solo proveedor? 166 PREGUNTA 8. Implementaría usted los servicios Triple Play con un proveedor de servicios que garantice las prestaciones a un costo razonable? 167 PREGUNTA 9. Conoce usted las bondades de la fibra óptica como medio de Transmisión? 168 PREGUNTA 10. La implementación de fibra óptica en redes de acceso permite servicios Triple Play, es decir transportar voz, datos y video con mayor velocidad, lo que garantiza un excelente servicio. ¿Elegiría usted utilizar un sistema de ultima milla con fibra óptica para tener servicios Triple Play en su hogar? 169 170 ANEXO C COSTOS DE LOS EQUIPOS A UTILIZARSE EN UNA POSIBLE INSTALACIÓN DE LA RED 171 COSTOS DE ALLOPTIC Estimada Mercedes, Es un gusto saludarte una vez más. Sigue abajo algunos precios de referencia (condición FOB ex-works Livermore, California, USA): 1. Un Edge2000 para 512 ONUs: U$ 110,873.00 Incluye: 1 chassis con 2 ventiladores y controladoras, 2 controladoras de calidad de fuente de poder y backplane; 8 tarjetas PON de 2 puertas 1Gbps simetrico cada una; 8 licencias de uso de software (one-time fee); 1 tarjeta controladora del sistema con 2 puertas de 1Gbps de uplink; 1 tarjeta expansión de uplink con 6 puertas de 1Gbps. 2. 512 ONUs: U$ 216,115.20 Incluye: 512 ONUs Home4000 modelo ONUH4081, con 4 puertas 10/100 Mbps; 512 fuentes de poder 12Vdc para Home4000 modelo PSB1005. 3. Software de administración y Monitoreo Gigabit Element Management System (GEMS): U$ 5,000.00 Como te dije, son precios de referencia. Cualquiera inquietud o dudas, por favor me contactes que con gusto te contestaré todo lo que sea posible. Una vez más, gracias por tu contacto. Saludos Cordiales, Marcello Giacaglia Alloptic, Inc. -----Mensagem original----De: Mercedes Albuja [mailto:[email protected]] Enviada: qui 13/11/2008 19:07 Para: Giacaglia, Marcello Cc: 'Mercedes Albuja' Assunto: RE: Prices Estimado Marcelo. Es un gusto dirigirme a ti, como te comente vía telefonía, nosotros somos una empresa de Telecomunicaciones en Ecuador. No somos una empresa de servicios es decir no somos carrier, somos una empresa que nos dedicamos a vender, instalar equipos de Telecomunicaciones, además todo lo que es Fibra Óptica. Andinatel es una empresa de servicios, nosotros queremos entrar a los proyectos de Andinatel para FTTH, es por eso que te pido ayuda. Básicamente Quería q me ayudes con los equipos necesarios para implementar esto con su 172 costo, por el momento quería un diseño para 500 usuarios con servicios de voz, datos y video IP. Saludos Mercedes Albuja AndeanTrade -----Mensaje original----De: Giacaglia, Marcello [mailto:[email protected]] Enviado el: Jueves, 13 de Noviembre de 2008 15:34 Para: [email protected] Asunto: ENC: Prices Importancia: Alta Estimada Mercedes, Sigue mis informaciones de cotacto. Saludos, Marcello Giacaglia Director of Business Development, CALA Alloptic, Inc. Phone: +55-16-3374-6902 Mobile Brazil: +55-16-9716-1374 Mobile USA: +1-678-231-7692 Email: [email protected] ________________________________ From: Mercedes Albuja [mailto:[email protected]] Sent: Friday, November 07, 2008 12:14 PM To: Info Cc: 'Mercedes Albuja' Subject: Prices Importance: High Hi. My name is Mercedes Albuja, I'm from Ecuador, Please help me, I need a quote the next devices: OLT Edge 2000. ONUH4081 home. Or may give a further alternative?? This equipament is for FTTH project, Waiting for your prompt response best regards 173 Saludos cordiales, Mercedes Albuja. Teléfono: 2443868 AndeanTrade S.A <http://www.andean-trade.com/> . Manuela Sáenz No. 415 y Abelardo Moncayo PBX: (593-2) 2443868 Fax: ext. 119 Casilla 17-22-20254 Quito - Ecuador AndeanTrade S.A <http://www.andean-trade.com/> . Luque 408 y García Aviles Edif. Finec 7mo piso Ofic. 723 AndeanTrade Inc. <http://www.andean-trade.com/> 10850 NW 21ST Suite #100 AndeanTrade Group S.A <http://www.andean-trade.com/> . Calle 114 Nro 9-01 Torre A Of. 1101 PBX: (593-4) 6011860 Miami, FL ,33172, USA Teleport Business Park Ph#: 305-468-0200 PBX: (57-1) 6386312 Fax: (57-1) 6211565 174 OFERTA ECONÓMICA - EQUIPOS CLIENTE: ITEM Mercedes Albuja CANT. File: COT-09-1290 Fecha: 15-Ene-2009 Páginas: 1 PRECIO UNITARIO US$ PRECIO TOTAL US$ SERVICIOS N/A N/A Instalación, tendido, fusión de 16000 fibra óptica. Instalación y configuración de equipos pasivos, Edge 2000 y 1 64 ONU´s. $1,50 $24.000,00 $1.500,00 $1.500,00 TOTAL SIN IVA Atentamente, Ing. Gerardo Trujillo Responsable ANDEANTRADE $ 25.500,00 175 OFERTA ECONÓMICA - EQUIPOS CLIENTE: Mercedes Albuja ITEM CANT. File: COT-09-1289 Fecha: 15-Ene-2009 Páginas: 1 PRECIO UNITARIO US$ PRECIO TOTAL US$ SPLITTERS ÓPTICOS Y ACCESORIOS Código 36100208 N/A Splitter modular 1x32 LGX OFS S1-1X32-FULL-MPO-SBAL-F. Materiales para la red de distribución, 2 caja de empalme, 2 bandeja de FO. 2 $900,00 $1.800,00 1 $2.000,00 $2.000,00 $1,20 $19.200,00 FIBRA ÓPTICA metros O-006-DF-8WM06NS Cable de Acometida tipo loose tube, chaqueta simple, de 6 Fibras Monomodo G.652; Fibra ZWP (Zero Water Peak) permite usar un 30% más de ancho de banda de una fibra normal, Marca Commscope 16000 TOTAL SIN IVA Atentamente, Ing. Gerardo Trujillo Responsable ANDEANTRADE $ 23.000,00 176 ANEXO D MÁRGENES DE INTRODUCCIÓN. CNT 177 MÁRGENES DE INTRODUCCIÓN. CNT - 2009 Realizado por: Gerencia de Negocios – CNT Nro. 0 2 1 0 9 4 Registro: CAPACIDAD DE CLIENTES EN FUNCIÓN DE LA POBLACIÓN TOTAL – DIVIDA POR SECTORES PRINCIPALES DE LA CIUDAD DE QUITO. MARISCAL SERVICIO PORCENTAJE DE ACEPTACIÓN TELEFONÍA 100% INTERNET 80% ENLACES DE DATOS 65% QUITO CENTRO SERVICIO PORCENTAJE DE ACEPTACIÓN TELEFONÍA 95% 178 INTERNET 60% ENLACES DE DATOS 75% IÑAQUITO SERVICIO PORCENTAJE DE ACEPTACIÓN TELEFONÍA 100% INTERNET 90% ENLACES DE DATOS 85% 179 VILLAFLORA SERVICIO PORCENTAJE DE ACEPTACIÓN TELEFONÍA 92% INTERNET 68% ENLACES DE DATOS 54% 180 GUAJALO SERVICIO PORCENTAJE DE ACEPTACIÓN TELEFONÍA 98% INTERNET 60% ENLACES DE DATOS 20% EL PINTADO SERVICIO PORCENTAJE DE ACEPTACIÓN TELEFONÍA 99% INTERNET 76% ENLACES DE DATOS 42% 181 GUAMANI SERVICIO PORCENTAJE DE ACEPTACIÓN TELEFONÍA 100% INTERNET 24% ENLACES DE DATOS 39% 182 MONJAS SERVICIO PORCENTAJE DE ACEPTACIÓN TELEFONÍA 90% INTERNET 78% ENLACES DE DATOS 15% CUMBAYA SERVICIO PORCENTAJE DE ACEPTACIÓN TELEFONÍA 100% INTERNET 76% ENLACES DE DATOS 69% 183 CARCELEN SERVICIO PORCENTAJE DE ACEPTACIÓN TELEFONÍA 99% INTERNET 68% ENLACES DE DATOS 47% 184 CALDERON SERVICIO PORCENTAJE DE ACEPTACIÓN TELEFONÍA 97% INTERNET 50% ENLACES DE DATOS 67% LA FLORIDA SERVICIO PORCENTAJE DE ACEPTACIÓN TELEFONÍA 100% INTERNET 86% ENLACES DE DATOS 89% 185 MONTESERRÍN SERVICIO PORCENTAJE DE ACEPTACIÓN TELEFONÍA 96% INTERNET 76% ENLACES DE DATOS 66% 186 LA CAROLINA SERVICIO PORCENTAJE DE ACEPTACIÓN TELEFONÍA 100% INTERNET 92% ENLACES DE DATOS 89% LAS CASAS SERVICIO PORCENTAJE DE ACEPTACIÓN TELEFONÍA 98% INTERNET 86% ENLACES DE DATOS 45% 187 LA PAZ SERVICIO PORCENTAJE DE ACEPTACIÓN TELEFONÍA 100% INTERNET 90% ENLACES DE DATOS 82% 188 LA FLORESTA SERVICIO PORCENTAJE DE ACEPTACIÓN TELEFONÍA 100% INTERNET 68% ENLACES DE DATOS 29% SAN CARLOS SERVICIO PORCENTAJE DE ACEPTACIÓN TELEFONÍA 100% INTERNET 98% ENLACES DE DATOS 86% 189 MÁRGENES DE INTRODUCCIÓN. CNT - 2009 Realizado por: Gerencia de Negocios – CNT Nro. 0 2 1 0 9 4 Registro: SAN ISIDRO DEL INCA SERVICIO PORCENTAJE DE ACEPTACIÓN TELEFONÍA 92% INTERNET 54% ENLACES DE DATOS 18% 190
