Universidad Austral de Chile

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1 Universidad Austral de Chile Facultad de Ciencias de la Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil Electrónica DISEÑO DE UNA RED FTTH CON TECNOLOGÍA G-PON PARA UN SECTOR DE PAILLACO Tesis para optar al título de: Ingeniero Civil Electrónico Profesor Patrocinante: Sr. Néstor Fierro Monrineaud Ingeniero Electrónico Licenciado en Ciencias de la Ingeniería Diplomado en Ciencias de la Ingeniería ALONSO ESTEBAN QUINCHAGUAL ROMERO NICOLÁS HERNÁN RODRÍGUEZ FORMANTEL VALDIVIA CHILE 2013

2 Comisio n Evaluadora Profesor Patrocinante: Nestor Fierro Morineaud Ingeniero Electrónico Profesores Informantes: Fredy Ríos Martínez Ingeniero Electrónico Franklin Castro Rojas Ingeniero Electrónico

3 Dedicatoria A mis padres Félix y Adriana: Gracias por todo el apoyo que me han dado durante toda mi vida y más aún importante en mi etapa universitaria, en los ires y venires de la sacrificada vida estudiantil. Por apoyarme cuando más lo necesitaba, por entenderme, por corregirme y ayudarme a ser la persona que soy hoy en día. A mis amigos y compañeros de universidad. Son pocos, pero indirectamente también fueron parte de este logro, con humor, buena onda y compañía. A mis hermanos Tatán y Natalia. Por aguantarme y ser buenos hermanos. Y finalmente a quienes no pudieron ser parte de esta felicidad: Abuelita Orfelina, Abuelito Hernán, Tata Francisco, mi tío Raul y mi primo Warner. Siempre me acuerdo de ustedes y no dudo en que me han ayudado desde arriba. Nicolás Rodríguez F. A mi Dios, el cual en todo momento de mi vida me dio la fortaleza, alegría, perseverancia entre otras muchas bendiciones a mi vida. Aun en momentos difíciles siempre fue mi ayudador, gracias mi Señor. A mis Padres y hermanos, que siempre pusieron su confianza en mis capacidades, les agradezco todo su apoyo y amor. A Carolina, mi amada compañera, que estuvo conmigo en las buenas y en las malas, siendo un apoyo fundamental en toda mi vida y en este trabajo. Jehová, roca mía y castillo mío, y mi libertador; Dios mío, fortaleza mía, en él confiaré; Mi escudo, y la fuerza de mi salvación, mi alto refugio. Salmo 18:2 Alonso Quinchagual R.

4 Agradecimientos A don Oscar Vivar, Subgerente de Planta Externa de Telefónica del Sur GTD, por darnos la posibilidad y todas las facilidades para apoyarnos en nuestra tesis. A don Juan Muñoz, Jefe área de Diseño, por ayudarnos de gran manera en el proyecto Paillaco, por ser amable y dispuesto a atender nuestras consultas. A nuestro profesor Patrocinante Néstor Fierro, por guiarnos y apoyarnos en este proyecto. Y a todos los profesores que nos hicieron clases por ser parte importante de nuestra formación como ingenieros.

5 Í ndice Capítulo 1. Planteamiento y Objetivos Motivación de la tesis Objetivos generales Capitulo 2. Conceptos fudamentales de las Comunicaciones Opticas El Sistema de Comunicaciones Ópticas Elementos de un Enlace Elementos Adicionales Repetidores Elementos Pasivos La Fibra Óptica Reflexión y Refracción Angulo crítico y reflexión total Guiado de luz Apertura Numérica Modos Frecuencia de corte Diagrama b-v Degradación de la señal Tipos de Fibras Fibras monomodo Fibras multimodo Factores que limitan la transmisión Dispersión Atenuación El Emisor El LED Respuesta eléctrica y óptica El LD Página 5

6 Respuesta eléctrica y óptica El Receptor El detector El circuito de recepción Evaluación de señal en recepción Tasa de error y relación Señal/ruido Diseño de un enlace Balance de potencia Balance de dispersión Capitulo 3. Perspectiva de negocios de una Red FTTH Porqué utilizar Fibra Modelos de negocios Planificación del Proyecto Servicios Despliegue Capitulo 4. Fibra al Hogar (FTTH) Descripción de una Red FTTH Planificación de red Equipamiento activo Compartir la infraestructura Elementos de la Infraestructura de Red Cables instalados directamente Cables directamente enterrados Cables aéreos Cables de fachada Cableado dentro de la casa Modelo de referencia de cableado en el hogar Consideraciones generales del cableado dentro de la casa Requerimientos generales en el BEP Distribuidor de suelo Salida de telecomunicaciones ópticas (OTO) Técnicas de despliegue P á g i n a

7 Cableado aéreo Capacidad de carga de la infraestructura posteada Tipos de cables aéreos Hardware de soporte para cableado en postes Cable de tensión Mufas de cable aéreo Otras consideraciones de despliegue Construcciones de red pre-terminadas Gabinetes de calle Fibra y Administración de la fibra Elección del cable de fibra óptica Selección del tipo de Fibra Fibra monomodo Fibras multimodo de índice gradual Fibra insensible a la curvatura Terminal de fibra óptica Tramos de distribución óptica Gabinetes de calle Conectores, patchcords y pigtails Tipos de conectores más comunes Pérdida de retorno Pérdida por inserción Pérdidas extrínsecas Empalmes de fibra óptica Empalme de fusión Empalmes mecánicos Splitters ópticos Cono bicónico fundido (FTB) Splitter planar Grados de calidad para conectores de fibra óptica Capitulo 5. Diseño de una Red FTTH para un sector de Paillaco Descripción de la ciudad de Paillaco Página 7

8 5.2. Alcance del proyecto Consideraciones generales de diseño Requerimientos del diseño Área de cobertura en base a demanda comercial actual y futura División geográfica de la demanda y áreas a atender Central telefónica Postación Topología de Red externa Red de planta externa Instalaciones del cliente Diseño de Red de planta externa Planificación de ubicación para la OLT Planificación para las cajas de distribución o FCP secundario Planificación para las mufas de distribución ó FCP primario Ruta del cableado de fibra óptica Planificación de splitters Equipamiento Tipo de cableado Tipo de OLT Tipo de Splitter Tipos de empalmes Software calculador óptico Planificación del cableado de acometida Futuras expansiones en la red Crecimiento de usuarios en la red Aumento del ancho de banda Conclusiones Glosario Referencias Bibliográficas Anexos P á g i n a

9 Resumen Hoy en día las redes de telecomunicaciones son cada vez más exigentes. Los usuarios están demandando servicios con mayor ancho de banda como televisión en alta definición, cloud computing, videoconferencia, videojuegos en línea, entre otros. Las redes actuales en cobre no son capaces de soportar este gran ancho de banda para estas aplicaciones. Es por esto que nace la tecnología de fibra óptica como un medio de transmisión de más capacidad cuyo mayor desafío es llevar la información al hogar de los clientes. De esta manera aparecen las redes FTTH (Fiber to the Home) como una buena solución a las exigencias de los usuarios. En el presente trabajo de titulación se muestra todo lo que respecta al diseño de una red de fibra al hogar (FTTH), desde una visión preliminar del porqué utilizar fibra óptica como solución, el proceso de diseño de Planta externa, equipos más utilizados, problemas más comunes encontrados en la implementación, y las formas de despliegue físico de la fibra. Finalmente se desarrolla un proyecto FTTH de la empresa Telefónica del Sur para la ciudad de Paillaco, Región de los Ríos. El trabajo contempló todo el diseño de Planta externa (desde la Central de telecomunicaciones hasta la caja de distribución de abonado), incluyendo demanda de usuarios, planos de diseño, cálculos de enlace, entre otros aspectos importantes. El proyecto se pudo desarrollar con todas las herramientas estudiadas en los primeros capítulos de la tesis y de la experiencia de la compañía Telsur, resultando en un diseño eficiente en costos (CAPEX) y operación (OPEX). Abstract Nowadays the telecommunication networks are increasingly demanding. Users are demanding services with higher bandwidth such as high definition television (HD), cloud computing, videoconference, online videogames, and so on. Existing copper networks are not able to support this higher bandwidth for these applications. This is why born the fiber optic technology as a transmission medium of higher capacity whose main challenge is carry information to customer s home. In this way the FTTH (Fiber To The Home) networks appear as a good solution to the needs of users. In this graduation work be show all regard of customer fiber optic design (FTTH), from an introductory vision of why use fiber optic as solution, design process of External Plant, most widely used equipment, common issues identified in the implementation, and way of physical deployment of fiber. Finally unfolds a FTTH project of Telephonic del Sur Company for the Paillaco city, De los Rios Region. This work has considered all outside plant design (from Central Office to the distribution box of user), including user demand, design plans, links calculation, among others aspects. This project was able develop with all tools studied in the early chapters of thesis and the experience of Telephonic del Sur Company, resulting in an efficient design in costs and operating. Página 9

10 Capí tulo 1 Planteamiento y Objetivos El capítulo que se muestra a continuación, analiza de forma pormenorizada la situación actual de la tecnología de las telecomunicaciones y en servicio en el último tramo de la red: el bucle de abonado. Partiendo de esta información, se desarrolla la motivación principal del proyecto, consistente en mejorar la tecnología de acceso al cliente y el ancho de banda El objetivo principal del proyecto consiste en conocer, describir, implementar y desplegar la tecnología FTTH en una zona determinada, consiguiendo homogeneizar la red bajo una misma tecnología física de acceso y permitiendo al usuario final disfrutar de servicios de ultra banda ancha más conocido como triple Play Motivación de la tesis Desde el invento del teléfono en 1876, por Alexander Graham Bell, hasta nuestros días, las redes de telecomunicaciones han evolucionado a lo largo de su historia para ofrecer servicios de telefonía, televisión e Internet en sus respectivas variantes. Los nuevos servicios de telecomunicaciones (televisión y vídeo ondemand de alta definición, en 3D, videoconferencia, juegos en red, cloudcomputing, etc.) demandan redes de telecomunicación más avanzadas que las actuales. Esta creciente demanda de servicios de comunicaciones, ha generado una revolución en el campo de las soluciones de los operadores para dar respuesta a la demanda. Dichas soluciones, se enfocan en: Incrementar la capacidad del canal disponible por el usuario, aumentando tanto la velocidad de transferencia de datos, como el volumen de información. Disminuir la tasa de errores del sistema, aumentando la fiabilidad y la calidad en las transmisiones. Así, se espera que los requerimientos de ancho de banda en la parte de acceso y troncal de las redes continúen creciendo de forma exponencial durante los próximos años. La fibra óptica es el catalizador imprescindible para mejorar no sólo el ancho de banda, también el alcance, calidad, robustez, fiabilidad, tiempo de respuesta y eficiencia operativa y energética de las redes de acceso de telecomunicaciones tradicionales basadas en el par de cobre. Hoy en día, los operadores de telecomunicaciones están lanzando ofertas residenciales de Triple Play por fibra óptica con anchos de banda con 100 Mbps y existen pilotos con 1 Gbps. Para que una tecnología tenga éxito, debe adaptarse a los requerimientos futuros. Por ejemplo, este ha sido el caso de ADSL, donde han ido apareciendo tecnologías compatibles hacia atrás pero que mejoraban las anteriores, como ADSL2, ADSL2+ o VDSL2. GPON (Gigabit-capable Pasive Optical Network), por supuesto, ofrece también este mecanismo de evolución. 10 P á g i n a

11 Capítulo 1: Planteamiento y Objetivos La necesidad de llevar a los hogares más volumen de datos, con mayor fiabilidad, en menor tiempo y a mayor distancia, supuso la búsqueda de nuevas soluciones basadas en la utilización de medios de transmisión más avanzados que los pares de cobre. El sistema de transmisión físico con mejores prestaciones existentes a día de hoy en el mercado, capaz de superar las limitaciones de ancho de banda, distancia de transmisión e interferencias entre canales, es la fibra óptica. Este tipo de soporte físico, sustituye la transmisión de señales a través de impulsos electromagnéticos por impulsos luminosos [3]. Además de conseguir un ancho de banda muy superior al ofrecido por los pares de cobre, dada la naturaleza del cable y de sus características de propagación mediante rayos de luz, es un medio insensible a las interferencias electromagnéticas. La fibra óptica es un medio de transmisión óptimo para soportar enlaces punto a punto, ya que la transmisión a través de este medio es unidireccional. Este hecho, supuso dos graves problemas para incorporarlo al bucle de abonado. Por un lado, era necesaria la incorporación de dos fibras por cada enlace (una dedicada a la transmisión de datos, y otra a la recepción), lo que supone un aumento importante del coste de despliegue de la infraestructura. Y por otra parte, al ser un medio preparado para enlaces punto a punto, impedía la transmisión de información por difusión (broadcast) a los usuarios, esencial para los servicios de este tipo, como la televisión y radio digital. De esta forma, los denominados operadores de cable tuvieron que afrontar la problemática que presentaba el desplegar la fibra óptica, ofreciendo una alternativa más económica, que permitiese la difusión o broadcast a los usuarios, y sin que el ancho de banda del sistema se viera fuertemente afectado. Por los motivos expuestos anteriormente, como alumnos de la carrera de Ingeniería Civil en Electrónica de la Universidad Austral de Chile, queremos realizar un diseño de una red FTTH con la tecnología GPON, lo cual nos ofrecerá la adquisición de nuevos conocimientos para un mejor desempeño en nuestra futura vida profesional Objetivos generales El objetivo de la presente tesis, es comprender el proceso de diseño de una red FTTH basada en la tecnología GPON, desde su teoría fundamental hasta el diseño estructural de la red. Realizar el estudio y análisis de las normas existentes de la nueva generación de tecnologías GPON. Proponer una solución a través de una arquitectura de red FTTH en una zona determinada, utilizando la tecnología GPON, como una alternativa que brinde servicios de voz, datos y televisión (Triple Play) con una gran calidad y escalabilidad. Objetivos específicos. 11 P á g i n a

12 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Estudiar las diferentes normas de la tecnología GPON que se ajusten a las necesidades de hoy en día. Establecer la factibilidad de un proyecto considerando todas las normas, estándares técnicos y de calidad. Realizar un diseño físico y lógico de la red FTTH de acuerdo al estudio. Para así determinar los volúmenes de obra, distribución de los equipos y rutas por las que debería ir el acceso FTTH. 12 P á g i n a

13 Capí tulo 2 Conceptos fundamentales de las Comunicaciones O pticas En el presente capítulo se dan a conocer las características de la fibra óptica como medio de transmisión guiado, funcionamiento físico, limitaciones físicas, tipos de fibra, entre otros aspectos importantes. El objetivo de esta sección es dar una visión física de la fibra óptica para el mejor entendimiento de este medio de transmisión. In this chapter are disclosed the characteristics of the fiber optic as the transmission medium guided, physical performance, physical limitations, fiber types, among other important issues. The aim of this section is to give a physical view of the fiber optic for a better understanding of the transmission medium El Sistema de Comunicaciones Ópticas En todo sistema de comunicaciones deseamos enviar información. La información en un sistema de Comunicaciones Ópticas se envía por medio de impulsos o de señales moduladas de luz Elementos de un Enlace Un enlace básico de Comunicaciones Ópticas consta de tres bloques funcionales fundamentales: 1. Emisor. La fuente productora de luz, generalmente un diodo láser (LD) o diodo emisor de luz (LED). El bloque emisor (Fig. 2.1) contiene además una serie de circuitos electrónicos destinados a generar las señales a transmitir, y a suministrarlas al dispositivo optoelectrónico. Las longitudes de onda más apropiadas para Comunicaciones Ópticas están en la región del infrarrojo próximo. 2. Medio. Aunque existen Comunicaciones Ópticas atmosféricas, espaciales o submarinas no guiadas, la gran mayoría de realizan a través de un medio dieléctrico (Fig. 2.2). El medio por excelencia es la fibra óptica. El material empleado más común, por su extraordinaria transparencia, es la sílice (SiO2). Este material básico va dopado con otros componentes para modificar sus propiedades, en especial su índice de refracción. En Comunicaciones Ópticas a muy corta distancia (algunos metros) están tomando auge las fibras de plástico (POF). 3. Receptor. El circuito de recepción (Fig. 2.1) es el elemento más complejo del sistema de Comunicaciones Ópticas. Consta de un detector generalmente optoelectrónico, ya sea un fotodiodo p-i-n (PIN) o un diodo de avalancha (APD) y de una serie de circuitos recuperadores de las señal: amplificador, filtro, comparador, etc. 13 P á g i n a

14 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Fig Características del Emisor y el Receptor en un Sistema de comunicaciones ópticas Elementos Adicionales. Los sistemas de Comunicaciones Ópticas, adicionalmente, contienen otros elementos, que varían según la aplicación. Se citan algunos de los más importantes en los apartados siguientes Repetidores. Cuando la distancia a cubrir por un enlace supera un cierto límite (algunas decenas de km, usualmente), la señal se degrada y se atenúa excesivamente, por lo que se hace necesaria la instalación de repetidores. Los repetidores pueden ser simples amplificadores de la señal, o incluir además regeneradores de la misma. Hasta hace poco tiempo, todos los repetidores instalados eran electrónicos: la señal óptica se detectaba, se pasaba a señal eléctrica, se manipulaba (en su caso) como tal, y se reconvertía de nuevo a señal óptica. Actualmente, los regeneradores siguen realizando estas etapas electrónicamente, pero se están sustituyendo los amplificadores electrónicos por amplificadores ópticos de fibra dopada (EDFA). Estos dispositivos amplifican directamente la señal óptica sin conversiones optoelectrónicas. 14 P á g i n a

15 Capítulo 2: Conceptos fundamentales de las comunicaciones Ópticas Fig Características del Medio en un Sistema de comunicaciones ópticas Elementos Pasivos. La manipulación de señales ópticas es más compleja que la de señales eléctricas, por el simple hecho de que, para que se transmita la señal, no basta con el contacto físico, al estilo de los cables eléctricos, sino que se necesita que las propiedades ópticas de la unión sean adecuadas para permitir el paso de la luz. Con la eclosión de las fibras ópticas como medio de transmisión, ha surgido toda una serie de dispositivos de apoyo, que se ocupan del encaminamiento de la señal óptica. Los dos tipos más importantes son los acopladores y los multiplexores en longitud de onda La Fibra Óptica La fibra óptica es el medio preferido para la transmisión guiada de luz. Se puede definir como un tubo de luz transportando pulsos de luz generados por lasers u otras fuentes ópticas hacia un sensor receptor (detector). La transmisión de luz en una fibra óptica puede lograrse sobre distancias considerables, soportando aplicaciones de alta velocidad insostenibles por las redes actuales basadas en cobre. Concebida en los 60 s, la fibra óptica tiene un mayor desarrollo experimentado, así como ahora está estandarizada, se ha convertido una base fundada y confiable de los actuales sistemas modernos de transmisión de telecomunicaciones. Se construye con materiales dieléctricos, preferentemente sílice de alta pureza. Una fibra típica tiene 125 μm de grosor, aproximadamente el doble que el cabello humano. La luz se guía por un núcleo central cuyo diámetro oscila entre 4 y 1000 μm dependiendo del tipo de fibra (típicamente entre 4 y 62,5 μm). El resto de la fibra óptica es una cubierta del mismo material, que recubre el núcleo, y que está modificado de forma que tenga un índice de refracción ligeramente inferior al del núcleo. Es precisamente este cambio de índice lo que hace que la luz se guíe por el interior de la fibra. 15 P á g i n a

16 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Reflexión y Refracción Cuando un haz de luz encuentra en su camino una superficie dieléctrica, se desdobla en dos haces (Fig 2.3), uno reflejado y otro refractado o transmitido, cuyos ángulos están relacionados con el ángulo de incidencia a través de la ley de Snell. La potencia óptica, por su parte, también se distribuye entre estos dos haces; el formulismo de Fresnel permite calcular tal distribución en función de unos coeficientes de campo, que dependen del ángulo de incidencia y de la polarización de la luz incidente. Fig 2.3. Reflexión y refracción en una interfaz dieléctrica. Los ángulos están ligados por la ley de Snell Angulo crítico y reflexión total. Si se examina la ley de Snell, se comprueba fácilmente que un haz luminoso con cualquier ángulo de incidencia puede desdoblarse en una parte reflejada y otra transmitida, siempre que el índice de refracción del medio incidente sea inferior al del medio transmitido. En caso contrario (figura 2.4), si se aumenta paulatinamente el ángulo se alcanza un valor, llamado ángulo crítico, para el cual el haz de salida es rasante ( ). Para ángulos superiores se produce un fenómeno denominado reflexión total interna. No existe componente transmitida y lo que resulta fundamental para Comunicaciones Ópticas no se producen pérdidas en la reflexión. Fig 2.4. Transmisión desde un medio de mayor índice a otro de menor. Por encima del ángulo crítico (centro) se produce reflexión total (derecha). 16 P á g i n a

17 Capítulo 2: Conceptos fundamentales de las comunicaciones Ópticas Guiado de luz. Para guiar luz por el interior de un dieléctrico sin pérdidas por reflexiones, por consiguiente, se necesita disponer de una lámina o cilindro de material dieléctrico rodeado de otro dieléctrico de menor índice de refracción. Cuando la estructura es plana (al estilo de un sandwich, con un dieléctrico de alto índice entre dos de bajo índice), se dice que se tiene una guía onda óptica plana. Se emplean preferentemente en Óptica Integrada, y también conforman la estructura de los diodos láser y los LEDs. Lo más normal, sin embargo, es que la guía tenga forma de hilo, con el dieléctrico de bajo índice rodeando al de alto índice. Se trata entonces de una fibra óptica, y los dos dieléctricos reciben el nombre de cubierta (cladding, en inglés) y núcleo (core) respectivamente. La diferencia de índices entre núcleo y cubierta suele ser muy pequeña, alrededor del 1% Apertura Numérica. Como ya hemos visto, se guía sin pérdidas únicamente la luz que incide a la interfaz con un ángulo mayor que el ángulo crítico. Esta limitación condiciona el ángulo de entrada (llamado a veces aceptancia) de la radiación por el extremo de la guía: observando la figura 2.5, se comprueba que el ángulo crítico θc determina un ángulo máximo de aceptación αm, por encima del cual la luz introducida en la guía de onda. El seno de ese ángulo recibe el nombre de apertura numérica (AN), y es un parámetro fundamental que caracteriza una fibra óptica o guíaonda plana. Fig 2.5. La luz se guía por encima del ángulo crítico. Este ángulo determina un ángulo máximo de aceptación a la entrada, cuyo seno se denomina APERTURA NUMÉRICA. De la propia definición de ángulo crítico, aplicando la ley de Snell resulta que: (1) Aplicando nuevamente Snell en la interface vertical de la figura 5, se llega a (2) Modos Cuando se pretende aplicar una teoría electromagnética rigurosa al fenómeno del guiado de luz, los planteamientos no son tan simples. Lo que sucede es que se sigue cumpliendo que existe un ángulo de aceptación máximo (la apertura numérica ya vista), pero el hecho de introducir la radiación luminosa con un ángulo menor que AN no garantiza que tal luz se guíe. Para que la luz se 17 P á g i n a

18 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile guíe se requiere además que forme en el interior de la guíaonda una distribución de campo cuya componente transversal sea estacionaria. Las distintas maneras o formas en que puede conseguirse tal condición (en último término, una serie de soluciones matemáticas de una ecuación de onda) se denominan modos. Constante de propagación e índice efectivo. Cada modo lleva asociada una constante de propagación, (3) Fig 2.6. La componente estacionaria γ determina el modo. La otra componente, β, es la constante de propagación, responsable de la transmisión de la señal por la guía. En el ejemplo se muestra una guíaonda plana, con tres índices distintos, El caso de la fibra óptica es idéntico, aunque sólo con dos índices, n 1 y n2. La constante de propagación mide, en cierta forma, la velocidad con que se propaga cada modo. Si la radiación fuese no guiada, se propagaría en el medio como k n1. Al ser guiada, se propaga según β. Comparando ambos casos surge el concepto de índice efectivo N: la radiación acoplada en cada modo se propaga "como si" el índice del núcleo de la fibra fuese (4) Frecuencia de corte. Los modos, como distribuciones de campo que permiten el guiado de la luz, no son válidos para cualquier longitud de onda de la radiación. En realidad existe para cada modo una frecuencia de corte por debajo de la cual el modo no guía (correspondiente a una λ de corte por encima de la cual no se guía. Hay una excepción: El modo fundamental de las guíaondas simétricas (incluyendo todas las fibras ópticas) carece de frecuencia de corte. Se deduce inmediatamente que, si se hace suficientemente larga la longitud de onda, cualquier fibra acaba guiando un solo modo. Éste es el fundamento de las fibras ópticas monomodo, de enorme importancia en Comunicaciones Ópticas. En la figura 2.7 se puede contemplar un diagrama β ω, en el que se distinguen tres modos. Los dos superiores se cortan a ω1 y ω2, mientras que el modo de orden 0 se hace asintótico y llega hasta ω = 0. Observe que el rango de β está comprendido entre kn1 ( ) y kn2 (θ = θc, ángulo crítico). Por encima de kn1 no puede existir, y por debajo de kn2 el modo deja de ser guiado. 18 P á g i n a

19 Capítulo 2: Conceptos fundamentales de las comunicaciones Ópticas Fig 2.7. Variación de la cte. de propagación con la frecuencia para los tres primeros modos de una FO simétrica. El modo fundamental no tiene frecuencia de corte Diagrama b-v. El diagrama β ω es muy ilustrativo del comportamiento de los modos, pero resulta poco práctico. Se prefiere emplear otra representación, llamada diagrama b-v, que amplía la zona en que se dibujan los modos, y a la vez normaliza los parámetros haciéndolos adimensionales. El parámetro V se llama frecuencia normalizada y b recibe el nombre de parámetro de guía. ( ) ( (5) ) (6) En esta representación, las líneas kn1 y kn2 pasan a ser dos líneas horizontales en ordenadas 1 y 0 respectivamente. Los modos pueden ahora representarse en este diagrama (fig. 2.8), y la frecuencia de corte de cada uno vendrá dada por el valor de V para b=0. Concretamente, cualquier fibra con V<2,405 es monomodo. 19 P á g i n a

20 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Fig 2.8. Diagrama b-v para fibras de índice abrupto. Por debajo de la frecuencia normalizada V=2,405 (corte del segundo modo), cualquier fibra es monomodo Degradación de la señal Si en una fibra óptica existen varios modos capaces de transportar luz guiada, se irán produciendo retrasos de la potencia transportada por unos modos respecto a otros. La idea fundamental para Comunicaciones Ópticas es que si la energía de un pulso luminoso se distribuye a la entrada entre varios modos, llegará al otro extremo en forma de pulso ensanchado. Este fenómeno se conoce como dispersión intermodal. Si se observa la ecuación, además, se ve que existe una dependencia con la longitud de onda. En consecuencia si la fuente que se emplea como emisor no es completamente monocromática, también se ensancharán individualmente los pulsos guiados por cada uno de los modos. Este fenómeno se conoce como dispersión intramodal. En un Apartado posterior se estudia la forma de minimizar la dispersión total del medio, que es el factor fundamental que limita el ancho de banda tolerado por una fibra Tipos de Fibras Las fibras ópticas pueden clasificarse según su perfil de índices en abruptas (el índice pasa bruscamente del valor de la cubierta al del núcleo con un escalón) y graduales (el índice pasa de forma suave desde la cubierta hasta el núcleo). Además se suelen clasificar según el número de modos que soportan. Por lo comentado en el párrafo anterior, parece claro que se puede reducir el problema de la dispersión haciendo que la fibra óptica trabaje con un solo modo. Sin embargo esta solución acarrea algunos problemas adicionales que se comentan seguidamente. Los tipos de fibras más comunes (figura 2.9) son: monomodo, multimodo de índice gradual y multimodo de índice abrupto. 20 P á g i n a

21 Capítulo 2: Conceptos fundamentales de las comunicaciones Ópticas Fig 2.9. Perfiles de índice y dimensiones típicas de los tres tipos más comunes de fibra óptica. La FO de índice abrupto multimodo suele verse sólo en plástico Fibras monomodo. La fibra monomodo tiene un pequeño tamaño de núcleo la cual soporta sólo un modo de luz (patrón de rayo). Son fibras de índice abrupto. Como ya se ha comentado, permiten eliminar la dispersión intermodal, mejorando considerablemente el ancho de banda. La condición necesaria y suficiente para que una fibra sea monomodo es que su V sea menor que 2,405. Si se observa la ecuación (6), se deduce que, para reducir el valor de V, se debe reducir la apertura numérica (reduciendo el cono de luz que se acepta) y/o el radio a del núcleo (complicando el acoplo del emisor). Se requiere una fuente de luz bien colimada, fácilmente enfocable en una pequeña área. Esas características las ofrecen los diodos láser y algunos LEDs especiales. Usualmente las fibras ópticas monomodo se utilizan en conjunción con diodos láser Fibras multimodo. Las fibras multimodo tienen un gran tamaño de núcleo (50 ó 62.5um) las que soportan muchos modos (diferentes trayectorias de luz a través del núcleo). Dependiendo de las características presentadas, la potencia del pulso de entrada se divide en todos o algunos de los modos. Las diferentes velocidades de propagación de los modos individuales (dispersión modal) puede minimizarse por una adecuado diseño de fibra. Son fibras de núcleo bastante mayor (lo cual facilita el acoplo) y con apertura numérica más alta (lo que también contribuye a aumentar la potencia acoplada). Por contra, presentan dispersión intermodal, que puede ser catastrófica en distancias largas, puesto que reduce drásticamente el ancho de banda. Se trata pues de un medio cuyo ancho de banda no es elevado y que tiene un ángulo de aceptación alto. El candidato ideal para servir de fuente a esta fibra óptica es el LED. 21 P á g i n a

22 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Para mejorar el problema de la dispersión se han creado las fibras ópticas de índice gradual. Estas fibras ofrecen a la radiación un perfil de índices tal que los posibles caminos físicos más tortuosos dentro del núcleo se encuentren con el menor índice de refracción y viceversa. De este modo se consigue "acelerar" los modos más lentos y "frenar" los más rápidos. Con ello se reduce notablemente la dispersión intermodal. Las fibras ópticas multimodo de índice abrupto fueron las primeras que se emplearon. Actualmente, sin embargo, sólo se encuentran comercialmente en vidrio y en plástico para aplicaciones especiales. Sus diámetros son mayores que los indicados en la figura, pudiendo superar 1mm Factores que limitan la transmisión Ya hemos visto anteriormente que los pulsos que se propagan por una fibra sufren ensanchamientos que eventualmente limitan el ancho de banda (en realidad, el producto ancho de banda x distancia) por solapamiento entre pulsos contiguos (ISI, intersymbol interference). Adicionalmente, la señal se atenúa por varios factores concurrentes, lo que incide en una limitación de distancia alcanzable por la señal Dispersión La dispersión puede ser descrita en general como la cantidad de distorsión o esparcimiento de un pulso durante la transmisión. Si los pulsos se propagan demasiado lejos, el detector en el otro extremo de la fibra no es capaz de distinguir un pulso del siguiente, provocando perdida de información. La dispersión cromática ocurre en todas las fibras y es causada por los variados colores de la luz (componentes de un pulso de luz) viajando a ligeramente diferentes velocidades a lo largo de la fibra. La dispersión es inversamente relacionada al ancho de banda, el cual es la capacidad de transportar información. La dispersión temporal de los pulsos tiene dos orígenes fundamentales: intermodal e intramodal. La dispersión intermodal, la más grave, puede reducirse utilizando fibras multimodo de índice gradual o evitarse sin más empleando fibras monomodo. Las fibras monomodo, por tanto, presentan sólo dispersión intramodal. Esta dispersión, a su vez, proviene de dos causas diferentes (figura 2.10), que reciben los nombres de dispersión de guíaonda y dispersión del material. Se da la afortunada circunstancia de que, en el rango de longitudes de onda de interés, los efectos de estas dos dispersiones son contrapuestos, pudiendo existir una λ con dispersión nula. En una fibra óptica de sílice sin modificar, este punto se da alrededor de los 1310 nm. 22 P á g i n a

23 Capítulo 2: Conceptos fundamentales de las comunicaciones Ópticas Fig Dispersiones intramodales Atenuación La atenuación es la reducción de la potencia óptica con la distancia. Incluso con materiales de pureza extrema usados para producir el núcleo de la fibra y el revestimiento, la potencia se pierde con la distancia por dispersión y absorción dentro de la fibra. La atenuación de la fibra limita la distancia en que los pulsos de luz pueden viajar y todavía siguen siendo detectables. La atenuación es expresada en decibeles por kilómetro (db/km) a una longitud de onda dada o un rango de longitudes de onda. Existen asimismo dos fenómenos fundamentales que atenúan la señal en fibras: la reflexión difusa o scattering, y la absorción. La primera tiene una dependencia potencial inversa con la longitud de onda, mientras que la segunda presenta máximos en la zona ultravioleta e infrarroja media del espectro. Entre una y otra (figura 2.11) configuran unas zonas o ventanas en las que se dan las mejores condiciones para transmisión por fibra óptica (de sílice; las zonas varían si se cambiase el material). Las dos ventanas al uso en la actualidad son la segunda ventana, a 1310 nm, y la tercera ventana a 1550 nm. La segunda ventana, además, coincide con la zona de mínima dispersión, mientras que la tercera ventana es la que produce mínima atenuación. La tendencia actual es emplear preferentemente la tercera ventana. Además de su mínima atenuación, es la región espectral donde pueden emplearse los amplificadores de fibra dopada. Para mejorar las características de dispersión, se han diseñado fibras ópticas de dispersión desplazada y de dispersión aplanada, que presentan mínimos de dispersión en tercera ventana. 23 P á g i n a

24 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Fig Ventanas de transmisión en comunicaciones ópticas empleando fibra óptica de sílice El Emisor El Emisor Para que un dispositivo emisor de luz pueda emplearse para transmitir información se necesita que cumpla una serie de condiciones. Las más importantes son: Que produzca un haz monocromático. Que la radiación se pueda acoplar a la fibra óptica con facilidad. Que la potencia óptica se pueda modular por medios electrónicos. Que la respuesta sea suficientemente rápida. Los emisores preferidos en Comunicaciones Ópticas son dispositivos optoelectrónicos semiconductores que operan en el infrarrojo próximo (figura 2.12), concretamente diodos emisores de luz (LED) y diodos láser (LD). Fig 2.12 Materiales III-V empleados en dispositivos optoelectrónicos. 24 P á g i n a

25 Capítulo 2: Conceptos fundamentales de las comunicaciones Ópticas El LED El LED es un dispositivo sencillo de manipular y económico, que se adapta bien a enlaces de Comunicaciones Ópticas de poco alcance y moderado ancho de banda. Tienen habitualmente un diagrama de radiación lambertiano (coseno), es decir, bastante abierto, por lo que se adaptan mejor a fibras ópticas con apertura numérica alta, como las fibras multimodo. Es común utilizar LEDs asociados a fibras multimodo de índice gradual en redes de área local Respuesta eléctrica y óptica. Desde el punto de vista eléctrico, el LED es un diodo que se polariza en directa, y necesita para su funcionamiento una fuente de corriente. La respuesta óptica del LED es lineal con la corriente que lo atraviesa, hasta llegar a saturación. La luz emitida por un LED se genera en la propia unión p-n del diodo, por recombinación de pares electrón-hueco. Los fotones generados tienen la energía del gap, por lo que podrían ser fácilmente reabsorbidos por el material, a menos que se adopten precauciones: reduciendo al mínimo el espesor de una de las caras (LEDs de emisión superficial) y/o aumentando el gap de las zonas p y n para evitar la absorción (doble heteroestructura). Simultáneamente (figura 2.13) se ajustan los índices de refracción de las capas, con el fin de guiar la luz hacia el extremo deseado. Fig Doble heteroestructura empleada en LEDs y LDs. Se consiguen simultáneamente tres efectos: evitar la reabsorción de los fotones generados, confinar la recombinación de portadores, y guiar la luz hacia la salida. 25 P á g i n a

26 El LD Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Los diodos láser son los dispositivos preferidos para Comunicaciones Ópticas de largo alcance, en combinación con fibras ópticas monomodo. Aunque su diseño se ha ido sofisticando en los últimos años, un LD es en esencia un LED al que se le ha acoplado in situ una cavidad resonante, instalándole dos espejos en caras opuestas, o simplemente tallando dichas caras. Los más elementales son dobles heteroestructuras; actualmente se emplean de forma habitual láseres de pozos cuánticos, formados por una pila de estructuras de pocos nm de espesor. Las ventajas más notables de estos láseres son su velocidad y su baja corriente umbral. Actualmente se trabaja en dispositivos aún más pequeños, como los microláseres de cavidad vertical. Fig Formas geométricas y tamaños comparativos de un láser de gas, un láser de semiconductor clásico, y un microláser de cavidad vertical Respuesta eléctrica y óptica. Los láseres se atacan en directa en corriente, como los LEDs. Su curva característica potencia óptica corriente no es lineal, sin embargo. Un LD típico muestra a bajas corrientes un comportamiento lineal, aunque con poca eficiencia de conversión. Por encima de una corriente umbral, se produce un brusco aumento de la potencia emitida. Este aumento se da cuando el dispositivo comienza a tener ganancia óptica, es decir, cuando empieza a comportarse como láser (hasta ese momento, su comportamiento era el de un LED. Simultáneamente se producen cambios en el espectro de emisión, el cual se estrecha, haciéndose mucho menor que la banda de emisión del semiconductor de procedencia (es decir, que la emisión LED). 26 P á g i n a

27 Capítulo 2: Conceptos fundamentales de las comunicaciones Ópticas Fig Característica P-I de un LD en función de la temperatura. Como láser, el LD es también lineal, con una pendiente muy superior a la anterior, hasta llegar a saturación. Suponiendo despreciable la potencia emitida hasta llegar al umbral, la potencia en la zona de trabajo láser puede expresarse simplemente como: ( ) (7) Fig Estructura interna de un diodo láser comercial adaptado a un latiguillo de fibra óptica. Observe la situación del fotodiodo en la parte trasera. Siendo η la eficiencia cuántica. Los driver para LDs deben diseñarse teniendo presente su característica. Para controlar un LD, se le inyecta constantemente una corriente ligeramente superior a la del umbral, y sobre ella se superpone la corriente de señal. El valor de la corriente umbral de un dispositivo LD depende fuertemente de la temperatura. A medida que aumenta, aumenta también el valor umbral. Este punto es de crucial importancia para la manipulación de un 27 P á g i n a

28 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile LD: cualquier pequeña variación de temperatura puede alterar significativamente la potencia de salida. Por esta razón, los LDs comerciales suelen incorporar un fotodiodo de control interno, que mide continuamente la potencia de salida. Ello permite a su vez que el dispositivo puede trabajar en modo potencia constante, inyectando la corriente necesaria en cada caso para que la potencia se mantenga. Opcionalmente, puede también trabajar en modo corriente, manteniendo constante la corriente y variando la potencia. Fig Polarización de un fotodiodo, curvas de respuesta a distintas iluminaciones, y recta de carga. En el tercer cuadrante la respuesta es lineal El Receptor El receptor de un sistema de Comunicaciones Ópticas está formado por dos bloques funcionales fundamentales: El bloque detector. Su principal componente es un detector de luz, generalmente un dispositivo optoléctrónico semiconductor, que se encarga de transformar la luz recibida en corriente eléctrica. El circuito de recepción. Se ocupa de amplificar y depurar la señal recibida. Consta de diversos módulos: amplificador, filtro, comparador, etc El detector Existen dos fotodetectores fundamentales en Comunicaciones Ópticas: el fotodiodo p-i-n (PIN) y el fotodiodo de avalancha (APD). La diferencia fundamental es que el segundo posee amplificación interna por generación secundaria de pares. Cuando no está iluminado, su respuesta característica es la típica de un diodo. Al iluminarse, aparece una fotocorriente inversa que desplaza toda la curva (figura 2.17). La parte que queda en tercer cuadrante (tensiones y corrientes negativas) muestra un comportamiento lineal, mientras que la zona del cuarto cuadrante es no lineal. Por esa 28 P á g i n a

29 Capítulo 2: Conceptos fundamentales de las comunicaciones Ópticas razón, los fotodiodos se polarizan en inversa, de modo que la recta de carga (véase figura 2.17) discurra por la zona lineal. Los fotodiodos convierten la luz en corriente eléctrica siguiendo un proceso de formación de pares e h+ opuesto al que se produce en los emisores. Esa conversión de fotones a electrones es numérica, es decir, un fotón produce un par e--h+ siempre que tenga energía suficiente para ello. Si tiene una energía superior, se sigue produciendo el mismo par, por lo que la eficiencia energética del fotodetector varía con la longitud de onda. El parámetro que se emplea para medir la eficiencia externa del fotodetector es la responsividad: (8) ( ) Tal como está formulada, se observa que la responsividad de un fotodetector ideal aumenta monótonamente con la longitud de onda mientras se mantenga constante el rendimiento cuántico η. Esto es aproximadamente cierto durante toda la banda, y deja de serlo bruscamente cuando se desciende de la energía del gap. En la figura 2.20 se observa un ejemplo para fotodetectores de Si, cuyo gap equivale a λ=1,1 μm. La responsividad de los fotodetectores reales sigue la misma tendencia, como puede observarse El circuito de recepción El circuito de recepción, en especial el amplificador, se he de estudiar conjuntamente con el detector porque incide directamente sobre el ruido del sistema, y por tanto sobre la relación señal/ruido (S/N), que determina los parámetros fundamentales de diseño del sistema. El ruido del sistema es la suma de varios términos, algunos procedentes del propio fotodetector (ruido shoty ruido térmico) y otros del amplificador (corriente y tensiones de ruido). El amplificador más común en circuitos de recepción de Comunicaciones Ópticas es el de transimpedancia (figura 2.19) Fig Amplificador de trans-impedancia. La fuente de corriente es el fotodiodo Evaluación de señal en recepción La señal recibida por el fotodiodo, una vez amplificada, pasa por una serie de circuitos cuya función es recuperar la información original con la mayor fidelidad posible. Si se trata de una transmisión digital, la señal pasa normalmente por un filtro y un circuito de decisión. 29 P á g i n a

30 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Para evaluar la calidad de la señal recibida se utiliza el diagrama de ojo (figura 2.20). Es una representación en osciloscopio de los pulsos recibidos, los cuales: No tienen todos ellos la misma amplitud, debido a la presencia de ruido Se adelantan o atrasan respecto a su reloj, por la presencia de jitter. Cuanto mayor sean estas distorsiones, más "cerrado" aparecerá el ojo, y más difícil será establecer el umbral de discriminación entre niveles altos (marca) y bajos (espacio). Fig Diagrama de ojo donde se muestra el jitter y el ruido en recepción (izda.) y selección del nivel de discriminación (derecha) Tasa de error y relación Señal/ruido. La tasa de error de bit o BER mide el promedio de errores ocurridos en la transmisión. La BER se emplea como parámetro de diseño del sistema. (9) En el receptor, si estamos detectando una señal ruidosa, habrá ceros que se puedan confundir como unos y unos que se puedan confundir como ceros, dependiendo de lo ruidosa que sea la señal y de donde coloquemos el umbral de decisión ( ). En la figura 20 se puede observar un histograma de la distribución de unos y ceros. El eje vertical representaría los niveles de tensión detectados para unos y para ceros. Las funciones representan la probabilidad de detectar un uno para una tensión y (p(y 1)) o un cero para una tensión y (p(y 0)). La probabilidad de error viene dada por: ( ) ( ) (10) 30 P á g i n a

31 Capítulo 2: Conceptos fundamentales de las comunicaciones Ópticas Es decir la probabilidad de recibir un uno a por la probabilidad de detectarlo con una tensión inferior a la umbral ( ( )) (se detectaría como un cero) mas la probabilidad de recibir un cero b por la probabilidad de detectarlo con una tensión superior a la umbral ( ( )) (se detectaría como un uno). Realizando una serie de aproximaciones y eligiendo adecuadamente el umbral de decisión, se puede demostrar que la BER está directamente relacionada con la relación S/N:, ( ) Donde, es la amplitud de la señal pico-pico y representa el valor de la tensión de ruido rms (VN). Habitualmente se representa la BER en función de Q, o bien en función de la amplitud alterna de la tensión de salida ( ) partida por el ruido rms (σ), / σ. La sensibilidad del receptor es un parámetro básico para la aplicación en sistemas, definido como la potencia óptica necesaria a la entrada del receptor para alcanzar un determinado valor de la relación señal /ruido, y por tanto un determinado valor del BER. La potencia suele especificarse en valor rms, promediando ceros y unos, y en la mayoría de los sistemas la sensibilidad se especifica a BER = Diseño de un enlace Para diseñar un enlace simple (punto a punto) de Comunicaciones Ópticas se deben cumplir simultáneamente dos condiciones, que se expresan en forma de balances: Balance de potencia. Debe llegar al circuito de recepción la potencia suficiente superar una determinada relación señal/ruido. Balance de dispersión. Las distorsiones de la señal deben estar por debajo del valor exigido para el régimen de transmisión que se establezca Balance de potencia Se parte de una BER deseada para el diseño del enlace, y a partir de ella se deduce una S/N. Se calcula el ruido en recepción, y a partir de éste, el nivel de señal necesario en el detector. A partir de ahí se procede hacia el emisor, contando las pérdidas introducidas por: La propia fibra óptica (db/km) Los conectores (entre 0,5-1 db cada uno) Los empalmes y soldaduras (alrededor de 0,2 db) Cualquier elemento adicional (acopladores, etc.) 31 P á g i n a

32 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Las penalizaciones por inclusión de otros elementos (por ejemplo, amplificadores de fibra), o por detección de ráfagas (por ejemplo, en enlaces punto-multipunto) Un margen de seguridad razonable (3-6 db) La suma de las pérdidas permite calcular la potencia que debe acoplar el emisor. Desde otro punto de vista, predice el número de km que alcanzaría el enlace en esas condiciones Balance de dispersión La distancia calculada en el apartado anterior garantiza que la potencia que llega al detector es adecuada, pero no que la información pueda transmitirse con el régimen binario deseado. En el balance de dispersión se estima la limitación del producto ancho de banda x distancia, el cual, conjugado con el dato anterior, permite establecer el ancho de banda tolerable en el canal. El tiempo de respuesta del sistema se calcula como suma cuadrática de varios términos: ( ) ( ) ( ) (11) Donde el segundo y tercer término son dispersiones del medio (multimodo y monomodo, respectivamente), y el último término corresponde al receptor. 32 P á g i n a

33 Capí tulo 3 Perspectiva de negocios de una Red FTTH En el presente capítulo se muestra la importancia de utilizar la fibra óptica como sistema de comunicaciones de forma global, integrando los beneficios a los clientes, las empresas proveedoras, organismos gubernamentales y a la comunidad local donde se implementa. El objetivo de esta sección es proveer una visión preliminar destacando las características fundamentales que le dan a la fibra óptica su uso como red FTTH. This chapter shows the importance of using optical fiber as a communication system from a global view by integrating customer benefits, supplier firms, governments agencies, and for the local community where it is deployed. The aim of this section is to give an introductory vision highlighting the key features of the fiber optic that justify its use in FTTH networks Porqué utilizar Fibra Comparación de tecnologías de banda ancha FTTH (Fibra al hogar, ver capítulo 4) tiene ventajas obvias para los consumidores, hoy en día así como en el futuro cercano, ya que este ofrece un rendimiento mejorado sobre los servicios de banda ancha que son entregados principalmente sobre redes de cobre. FTTH ofrece las más altas velocidades posibles de downstream para acceso a internet (desde la red hasta el usuario final) así como de upstream (desde el usuario hacia la red). La tabla 3.I muestra los tiempos típicos de descarga y carga para transferencia de imagen y video usando varios tipos de conexión a internet de los consumidores. Notas: 1. Todos los valores incluyen un overhead de +4% para tramas IP/Ethernet y +10% DSL para encapsulación ATM 2. Valores estándar para tarjeta memoria fotos capacidad 1 GB, DVD-R de capacidad 4.7 GB, Blu-ray de capa única capacidad 25 GB. 3. Ejemplos FTTH: Ethernet punto-a-punto ó sistema GPON/XG-PON de 1Gbps o 100Mbps. 4. Ejemplo CATV: sistema DOCSIS 2.0 con un único usuario activo (por ej. sin contención de capacidad) 5. Ejemplo DSL: sistema ADSL con un servicio ideal de hasta 8Mbps 33 P á g i n a

34 FTTH FTTH CATV DSL Tiempo tomado para: 1 Gbps descarga 1 Gbps carga 100 Mbps descarga 100 Mbps carga 50 Mbps descarga 10 Mbps carga 8 Mbps descarga 1 Mbps carga Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Álbum de fotos de 1 GB Video estándar de 4.7 GB Video HD de 25 GB 9 seg 39 seg 3 min 28 seg 1 min 23 seg 6 min 31 seg 34 min 40 seg 2 min 46 seg 13 min 52 seg 19 min 0 seg 2 hr 32 min 13 min 2 seg 1 hr 5 min 1 hr 29 min 11 hr 54 min Tabla 3.I. Tiempos de descarga de diferentes tecnologías de transmisión. 1 hr 9 min 5 hr 47 min 7 hr 55 min Algunas tecnologías de red de acceso tales como VDSL2 y DOCSIS 3.0 están llamadas a ser el acceso de nueva generación, con la promesa de incremento de velocidad. Sin embargo, incluso a pesas de que las velocidades de línea son notables, es importante considerar otros factores que impactan sobre el servicio del usuario final. La velocidad de FTTH no depende de la distancia desde el usuario final a la central telefónica, distinto a la familia de tecnologías DSL, cuya velocidad se reduce con la distancia. Las velocidades nominales de 24Mbps (ADSL2+) ó 100Mbps (VDSL2) son los máximos teóricos y solo se pueden alcanzar si el usuario final se ubica adyacente a la central o gabinete donde se ha instalado el equipamiento activo. El rendimiento de DSL también está sujeto al ruido aleatorio, otras interferencias y crosstalk durante la operación lo cual impacta sobre el throughput total. La velocidad de línea frecuentemente incluye overheads de protocolo; aproximadamente el 10% de los bits no están disponibles para el transporte de datos. El marketing afirma que la condición de hasta 8Mbps ó hasta 40Mbps puede técnicamente estar correcto, sin embargo los usuarios finales están comenzando a incrementar su insatisfacción con el rendimiento reducido que actualmente reciben, lo cual en algunos casos puede ser menor que la mitad de lo cual le afirmaron. El rendimiento de las tecnologías DSL está cercano al límite teórico dado por el Teorema de Shannon (Esta es una fórmula que determina el máximo bit rate alcanzable sobre un medio de transmisión en función de los valores de señal-a-ruido (SNR) a una frecuencia especifica). El SNR decrece con el incremento de la atenuación e incrementa el ruido desde el crosstalk. Existen nuevas técnicas tales como bonding, la cual trata múltiples pares de cobre como una línea de transmisión única; prolongando la vida útil de las tecnologías DSL. Efectivamente, la transmisión de 900Mbps sobre cuatro pares de cobre ha sido demostrada en laboratorio cubriendo distancia de varios cientos de metros. Pero no es posible evitar el suceso físico fundamental descrito por el Teorema de Shannon P á g i n a

35 Capítulo 3: Perspectiva de negocios de una red FTTH Fig.3.1. Límite de Shannon Los sistemas de TV cable enfrentan varios problemas. La tecnología DOCSIS 3.0 que utilizan los operadores de TV cable para entregar velocidades de línea de 100Mbps (o incluso 200Mbps en pruebas) es capaz de lograr estas altas velocidades por unión de canales. Este es un sistema que conecta varios canales desde un espectro fijo para incrementar la capacidad (existen canales de frecuencia sobre el espectro de cable coaxial en vez de canales físicos). Como los suscriptores comparten estos canales combinados ellos incrementan su capacidad pico individual (velocidad pico de línea), sin embargo ellos están sujetos a la contención incrementada y una reducción en el throughput a tiempos peak. Además, el diseño de sistemas de TV cable optimiza el uso de downstream, por esto la capacidad de upstream no sólo es baja, sino que también está extremadamente contenida. Estos problemas de calidad son familiares en muchos usuarios de cable. Las velocidades anunciadas para tecnologías inalámbricas y móviles basadas en 3G, LTE, también pueden ofrecer velocidades de línea comparables a banda ancha de línea fija. Sin embargo, estas tecnologías tienen un número de inconvenientes: En el caso de DSL, las tecnologías de transmisión inalámbrica solo entregan un throughput máximo cuando el usuario está ubicado adyacente a la estación base. Los sistemas inalámbricos han sido fuertemente optimizados para tener un eficiente uso del espectro (ondas aéreas) y también operan cercano al límite de Shannon. La comunicación inalámbrica se basa en el medio compartido, llamado interfaz aérea. La capacidad disponible es compartida por todos los suscriptores en una celda dada (el área direccionada por una estación base). Puesto que más suscriptores usan el sistema, el bit rate promedio por suscriptor estará reducido. En muchas circunstancias, las tecnologías inalámbricas y móviles deberían ser vistas como un complemento antes que un sustituto de la banda ancha de línea fija ya que ellas permiten un uso nómada de los servicios de banda ancha. 35 P á g i n a

36 Requerimientos de ancho de banda Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Durante los pasados 20 años, las velocidades de conexión para acceso a internet se han incrementado sostenidamente debido a una combinación del incremento del poder de procesamiento de los computadores y la complejidad del software, pantallas de alta resolución, y la tendencia de desplegar imágenes en lugar de texto, audio y video. La Ley de Nielsen del ancho de banda de internet es una observación empírica y la condición de que una velocidad de conexión de un usuario final de gama alta crece un 50% por año, o se duplica cada 21 meses. Esta ley ha sido observada desde 1984 a la presente fecha. Los puntos de datos de Nielsen para el 2010 dan una velocidad de conexión de 31Mbps; que es una velocidad ya familiar para muchos, pero no significa la más alta disponible para los consumidores. En el futuro, el aumento de la popularidad de los servicios existentes combinados con la introducción de nuevos servicios continuará con empujar los más altos requerimientos de ancho de banda. Dado que mucha información se está volviendo disponible digitalmente, se necesitará que los datos sean accesados más rápidamente. Está ya previsto que las aplicaciones requieran más de 200Mbps. El marketing de la banda ancha tiene un foco típico en el ancho de banda de bajada, sin embargo el ancho de banda de subida se volverá muy importante ya que las aplicaciones que requieren dos formas de intercambio de video se vuelven más comunes, y los servicios basados en la nube tales como Apple s icloud, proliferan. FTTH no solo ofrece las más altas tasas de datos de subida, sino también abre el camino para un ancho de banda simétrico. Ver figura 3.2. Fig Capacidad de red de acceso por aplicación y tecnología. 36 P á g i n a

37 Capítulo 3: Perspectiva de negocios de una red FTTH Estas aplicaciones han sido diseñadas con las capacidades de una conexión de banda ancha promedio en mente; los proveedores de servicios necesitan un mercado accesible para sus productos. Sin embargo, las variadas técnicas usadas para reducir el bit rate del video HD (una reducción en el número de tramas por segundo, o técnicas de compresión) no vienen sin la perdida de fidelidad. El video en HD es probable que se proyecte hacia la más alta calidad cuando las conexiones de banda ancha de los consumidores lo permitan. La calidad de video HDTV entregada por televisión terrestre, cable o satelital requiere bitrates muy altos en la región de 16-20Mbps. Se puede esperar que los futuros desarrollos de video establezcan requerimientos de ancho de banda incluso más altos. En el horizonte se vislumbra el 3D TV, o más preciso, la primera generación de TV estereoscópico. Los primeros TVs habilitados con 3D comenzaron a estar disponibles en las tiendas a mediados de 2010; y como en Hollywood, películas y estudios de TV preparados para la producción 3D, los transmisores están listos para entrar en ello. Se espera que varias tendencias vengan a multiplicar los requerimientos de ancho de banda por casa: Múltiples tareas: trabajar en actividades online múltiples o simultáneas. Por ejemplo, un suscriptor puede navegar en una página web mientras escucha música online o utiliza un servicio de video. Trabajo pasivo en red: por lo cual un número de aplicaciones online trabajan pasivamente en el fondo. Esto podría incluir actualizaciones de software, respaldos online, grabaciones de video personal por internet (PVR) así como video ambiente tal como cámaras de vigilancia para niñeras y cámaras de seguridad. Cisco estima que el número de aplicaciones generando tráfico por PC se incrementó de 11 a 18 en el Múltiples usuarios compartiendo una conexión de banda ancha en una familia. Por ejemplo, una persona podría estar realizando compras online, otra accediendo a su de trabajo sobre la VPN, un tercero haciendo trabajos escolares a través del website de su escuela y un cuarto mirando repeticiones por TV Beneficios del proveedor de servicios Las ventajas para el consumidor se traducen en beneficios para el proveedor de servicios ya que ellos ayudan a éste a atraer y retener clientes. Sin embargo, los potenciales beneficios al proveedor de servicios se extienden más allá de estos parámetros y pueden incluir: Nuevas oportunidades de ingreso, tales como IPTV. Costos de funcionamiento más bajos. Confiabilidad de la red mejorada (la fibra óptica es inmune a la interferencia electromagnética). La posibilidad de consolidar oficinas centrales. Una infraestructura de red probada para el futuro, garantizando la facilidad para futuras actualizaciones. 37 P á g i n a

38 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Para ser capaz de ofrecer nuevos servicios es esencial para el proveedor de servicios mantenerse a la vanguardia en un entorno de alta competitividad. Un argumento frecuentemente planteado por los operadores desinteresados o no dispuestos en invertir en fibra es que ellos no vislumbran la demanda. Por supuesto, los consumidores son incapaces de demostrar demanda para servicios que no están disponibles para ellos. Sin embargo, el estudio de la cartera de servicios NGA establece que los suscriptores de FTTH consumen de tres a cinco veces más ancho de banda (cargas y descargas en conjunto) que los usuarios de ADSL. El mismo estudio muestra que los suscriptores FTTH contribuyen a la red de internet, subiendo más material que sus descargas. En otras palabras, una vez que los suscriptores tienen acceso a más ancho de banda, ellos pasan más tiempo haciendo uso de los servicios existentes, así como se vuelven competentes en el uso de los nuevos servicios. Una motivación adicional para los proveedores de servicios es que las redes FTTH tienen los más bajos costos de operación (OPEX) que las redes de cobre o coaxial existentes. Las redes FTTH consumen menos electricidad, algunos reportes lo colocan como 20 veces menos que VDSL o HFC. La operación y mantención de la red se simplifica usando una completa automatización y control por software, requiriendo menos trabajadores. Los costos de mantención también son reducidos ya que no hay equipamiento activo en terreno para mantener, y los componentes ópticos son extremadamente confiables. La fibra óptica no se ve afectada por la interferencia electromagnética, la cual es una fuente de inactividad en redes de cobre. Estudios en EE.UU muestran una disminución del 80% en las tasas de reporte de fallas en la red, con los suscriptores estando más satisfechos con sus servicios los cuales ahora están más estables y el tiempo muerto es considerablemente menor. La satisfacción más alta de los clientes conduce a mejorar la lealtad del suscriptor y menor rotación de éstos, lo cual también impacta positivamente en el OPEX. El costo de servir a un suscriptor existente es menor que reclutar a nuevos clientes. FTTH es a menudo descrita como una red probada para el futuro, pero qué significa realmente esto: El tiempo de vida del cable de fibra óptica está en la zona de los 30 años. La composición del cable es de plástico y vidrio, el cual es robusto y tiene una tasa de degradación extremadamente baja. La fibra en la tierra tiene una capacidad virtualmente ilimitada con las actualizaciones de ancho de banda que sólo requieren cambios de equipamiento en los extremos del enlace. Además el equipamiento activo en los extremos del enlace tienen un corto tiempo de vida, de cinco a siete años, esto sucede en todas las tecnologías de banda ancha. 38 P á g i n a

39 Capítulo 3: Perspectiva de negocios de una red FTTH Beneficios socioeconómicos FTTH también será un facilitador, dando considerables beneficios sociales, medioambientales y económicos. Muchos países que adoptaron FTTH dentro de la década pasada están ya experimentando beneficios tangibles, como Suecia. Para los gobiernos, las autoridades locales y también las comunidades, estos beneficios pueden representar argumentos convincentes para la fibra por sí misma y las organizaciones manejadas comercialmente también podrían reconocer los beneficios financieros provenientes de estas también llamadas externalidades de red, por ejemplo mediante la adquisición de fondos públicos o trabajar para un proveedor de atención medica como suscriptor central. Las comunidades conectadas a FTTH pueden experimentar ventajas genuinas a través de la disponibilidad de un rango amplio de servicios de internet. Ejemplos de potenciales beneficios que las redes FTTH pueden generar incluyen: Propiciar el crecimiento económico e incrementar la competitividad de la base empresarial de la comunidad. Mejorar la capacidad de la comunidad para atraer y retener nuevos negocios. Aumento de la eficiencia en la entrega de servicios públicos, incluyendo educación y salud. Mejorar la calidad de vida de los ciudadanos de la comunidad mediante el incremento de oportunidades para la comunicación; y Reducir la congestión de tráfico y la contaminación. Estudios han encontrado que el impacto medioambiental a través del despliegue de una red FTTH típica será positivo en menos de 15 años comparado al escenario donde no existe una red FTTH. La energía y la materia prima usada para producir el equipamiento, transportar éste y desplegar la red se compensa fácilmente por los servicios habilitados con FTTH tales como el teletrabajo que reflejan menos distancias recorridas para el trabajo, y una reducción en el transporte de grandes distancias de los pacientes. Puede ser dificultoso para los proveedores de servicios experimentar beneficios financieros inmediatos provenientes de estas externalidades bajo la forma de servicios por honorarios, sin embargo, otras partes involucradas en el despliegue de la red pueden incluirla en su proceso de crear la decisión. Por ejemplo, los potenciales beneficios sociales y económicos para la comunidad podrían obtener apoyo local para el proyecto, por tanto pavimentando el camino para un proceso de despliegue local sin sobresaltos resultando en un incremento del número de suscriptores. El modelo de negocios debería dirigir todos los factores de motivación y métodos alternativos para financiar la implementación de la red. 39 P á g i n a

40 3.2. Modelos de negocios Capas de red Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Una red FTTH puede comprender un numero diferente de capas: la infraestructura pasiva involucra ductos, fibra, mufas y otros elementos de planta externa; la red activa utiliza equipamiento eléctrico; los servicios del retail, que proveen conectividad de internet y servicios de gestión, tales como IPTV; y no menos importante, los usuarios finales. Una capa adicional también se puede incluir: la capa de contenido, ubicada por encima de la capa de servicios del retail y los usuarios finales (Véase fig. 3.3). Esto puede ser explotado comercialmente por los también llamados proveedores de contenido por encima. Fig Capas de red FTTH. Esta estructura tecnológica tiene implicaciones en la forma de que una red FTTH se organiza y opera. Por ejemplo: La infraestructura pasiva involucra elementos físicos necesarios para construir la red de fibra. Esta incluye la fibra óptica, fosas, ductos y postes sobre los cuales ésta se despliega, mufas de fibra, tramos de distribución óptica, patch panels, cajas de empalme, etc. La organización responsable de esta capa también sería la responsable de la planificación de la ruta de red, negociaciones para derecho de paso, y trabajos civiles usados para instalar la fibra. La red activa se refiere al equipamiento de red electrónica necesario para una infraestructura pasiva viva, así como los sistemas de soporte operacional requeridos para comercializar la conectividad de la fibra. La parte responsable de esta capa diseñará, construirá y operará la parte del equipamiento activo de la red. 40 P á g i n a

41 Capítulo 3: Perspectiva de negocios de una red FTTH Los servicios de retail participan una vez los capas pasivas y activas se han establecido. Esta capa es donde la conectividad básica de internet y otros servicios gestionados, tales como IPTV, son empaquetados y presentados a los consumidores y empresas. Además de proveer soporte técnico, la compañía responsable de esta capa también se encarga de la captura de clientes, estrategias para entrar en el mercado, y servicios al cliente. Cada capa de red tiene una función correspondiente. El propietario de la red se encarga de la primera capa, aunque puede externalizar su construcción a un tercer participante. El operador de la red es propietario del equipamiento activo, mientras los servicios de retail son ofrecidos por el proveedor de servicios de internet (ISP). Estas tres funciones pueden existir como departamentos dentro de la misma compañía, o bajo el control de diferentes organizaciones. En realidad, la misma organización podría tener diferentes modelos de negocios en un número de áreas geográficas, dependiendo del mercado local y la disponibilidad de potenciales socios empresariales. El modelo tradicional de telecomunicaciones se basa en integración vertical, en el cual una entidad controla las 3 capas de la red. Este es a menudo el caso de operadores tradicionales, por ejemplo, Orange en Francia, Telefónica en España y Verizon en EE.UU. Por supuesto también Telefónica del Sur en Chile. En el otro extremo del espectro está la propiedad completamente separada de las diferentes capas, como es el caso en algunas partes de Holanda donde Reggefiber controla la infraestructura pasiva, BBNed opera y explota la red activa y provee acceso masivo, y varios proveedores de servicios de retail agrupan el acceso a la banda ancha con el servicio que ellos ofrecen y venden a los usuarios finales. Los posibles modelos de negocios FTTH incluyen: Verticalidad integrada: significa que un operador controla las 3 capas de la red, y consecuentemente, si un segundo operador está interesado en ofrecer servicios de banda ancha y telefonía en la misma área, éste tendría que construir su propia infraestructura, explotar y comercializar directamente a los usuarios finales. Esta es una forma clara de competir por la infraestructura. Compartir la infraestructura pasiva: aprovecha una única infraestructura pasiva, la cual se construye y mantiene por un propietario. Las capas activa y de servicio pertenecen a las diferentes organizaciones. Un segundo proveedor de servicios puede compartir la misma infraestructura pasiva con el primer proveedor de servicios, pero requerirá invertir en equipamiento de red activa y operaciones así como en las actividades de servicio y orientadas al suscriptor. Compartir la infraestructura activa: acá una única organización posee la infraestructura pasiva y activa y opera la red activa. Este propietario de infraestructura vertical vende al por mayor el acceso de banda ancha a varios proveedores de servicios de retail quienes entonces compiten unos con otros por los clientes. 41 P á g i n a

42 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Separación completa: como se mencionó anteriormente, las capas de propiedad están particionadas. Cada capa pertenece a una partida diferente con el propietario de la infraestructura generando ingresos mediante la provisión de acceso a la infraestructura pasiva a uno o más operadores de red, quienes a su vez venden al por mayor el acceso de banda ancha a los proveedores de servicios de retail (Véase fig. 3.4). Fig Modelos de negocios FTTH. El interés de un propietario de red FTTH podría están contenido en cualquiera de los tres niveles en la cadena de valor. Cada tipo de modelo de negocios tiene su propia oportunidad y desafíos, los cuales se resumen en la Tabla 3.II: Verticalidad integrada Operador mayorista Pros Control total de la cadena de valor y perfil de flujo de caja Margen extra de captura para una inversión incremental moderada Sólo un propietario de red Operaciones simples. Cerca del 50% de potenciales ingresos Tabla 3.II. Pro y contras de modelos de negocio FTTH. Contras Operación compleja y alto riesgo de ejecución Debería ser técnicamente factible pero flexible. Los operadores pequeños pueden luchar debido a la falta de estándares comerciales y operacionales para mayoristas. Falta de control directo sobre el flujo de ingresos y marketing a los usuarios finales. Decidir qué modelo operacional elegir es fundamental ya que éste determina el modelo de negocio de las actividades así como también el modelo financiero, y también es muy dependiente 42 P á g i n a

43 Capítulo 3: Perspectiva de negocios de una red FTTH de las regulaciones locales, entorno competitivo, y el núcleo de actividades empresariales y competencias de la organización. La existencia de los modelos de negocio diferenciados ha abierto el mercado FTTH a organizaciones distintas a los operadores tradicionales de telecomunicaciones, incluyendo proveedores de energía, asociaciones de vivienda y autoridades locales Redes de Acceso Abierto El término acceso abierto supone un recurso que crea disponibilidad a los clientes, excepto al propietario, en condiciones justas y sin discriminación; en otras palabras, el precio del acceso es el mismo para todos los clientes. En el contexto de las redes de telecomunicaciones, acceso abierto típicamente significa el acceso concedido a múltiples proveedores de servicios para vender al por mayor los servicios en la red de acceso local permitiendo a ellos alcanzar al suscriptor sin la necesidad de desplegar una nueva red de acceso por fibra. Se podría acceder a los productos mayoristas por medio de la propia fibra o a través de productos bitstream (datos) como ambos caen bajo el título del acceso abierto cuando se ofrece a todos los suscriptores en términos iguales. El modelo de negocios más obvio para una red de Acceso Abierto es la separación completa, pero también son posibles otros modelos. La separación funcional separa el propietario de la red de la provisión de servicios. El operador titular debe establecer una unidad de negocios separada responsable de vender los productos mayoristas, y crear una Muralla china entre la nueva unidad de negocios y otras partes de la compañía. Existen fuertes intereses políticos en las redes de Acceso Abierto ya que este mecanismo fomenta la competencia entre los proveedores de servicios. Es un instrumento útil en el toolbox regulador, particularmente en áreas rurales donde la provisión de FTTH está propensa a crear un monopolio en la capa de infraestructura. 43 P á g i n a

44 3.3. Planificación del Proyecto Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile La complejidad de la puesta en marcha de un proyecto FTTH a menudo no se destaca como debería ser. Un pequeño pero dedicado equipo de personas se necesitará para establecer la viabilidad del proyecto. Se debería hacer la distinción entre la construcción de la red FTTH y la operación de la red. Se requieren diferentes habilidades y por lo tanto es probable que trabajadores con diferentes competencias se empleen para la construcción y en la etapa de operación de la red Línea de tiempo del proyecto El diagrama siguiente nos muestra una línea de tiempo visual de las etapas claves que conducen a la activación de la red FTTH y destaca los eventos más importantes durante la fase de despliegue, ver fig Fig Línea de tiempo del proyecto FTTH. Las siguientes etapas están incluidas en la línea de tiempo: 1. Constitución: formación de un grupo de dirección, garantizar el financiamiento inicial, llevar a cabo un análisis demográfico, desplegar relaciones claves, y crear conciencia del proyecto. 2. Plan de negocios: la elaboración de un budget financiero detallado para la presentación de potenciales inversionistas, incluyendo un análisis de ganancias esperadas y desembolsos planificados. 3. Financiamiento y adquisiciones: garantizar el financiamiento principal requerido y completando el proceso de adquisiciones con las compañías constructoras de la red. 4. Despliegue: garantizar la planificación y permisos de construcción, instalando la fibra y otra infraestructura. 5. Activación del servicio: iluminación de la fibra y conectar a los usuarios. 44 P á g i n a

45 Capítulo 3: Perspectiva de negocios de una red FTTH Entendiendo el mercado Es importante entender el mercado: la base de potenciales clientes, la competición con proveedores de servicios, así como también la geografía e infraestructura existente en el área de despliegue propuesta. Esta información permite al jefe de proyecto de la red hacer una evaluación inicial de la situación y el plan de negocios completo. Una lista de cumplimiento de las acciones: Identificar todos las partes interesadas clave en el área objetiva de despliegue, incluyendo potenciales proveedores, colaboradores y usuarios finales. Desde fuentes oficiales, obtener información básica del mercado, incluyendo población por ciudad/región y número de viviendas. En algunos casos esta información debe ser tan detallada como para dar un desglose de la población dentro de aquellos que viven en SFU s (Unidad de familia única) y aquellos en MDU (Unidades multi-familia). Esta información es extremadamente útil cuando se estima la figura de los desembolsos de capital. Comparar información relativa a la provisión de banda ancha en la región, especialmente en cuanto a la disponibilidad, velocidad y precios de los servicios existentes. Los websites de los proveedores de servicios es una obvia primera fuente de contacto. Donde sea posible, determinar si los proveedores de servicios existentes tienen planes para mejorar sus productos ofrecidos. Esta información puede estar disponible a través de nuevas fuentes o por una aproximación directa al proveedor de servicios. El sitio web de las regulaciones nacionales también es una excelente referencia ya que los datos relacionados a los servicios de banda ancha normalmente está disponible. El ente regulador también puede registrar información más detallada tal como la penetración de distintos tipos de servicios, tal como IPTV. Preparar un mapa del área de despliegue propuesta para identificar vacíos en la provisión del servicio y oportunidades para explotar otra infraestructura, tal como carreteras, torres de electricidad, alcantarillas, explotaciones mineras en desuso, entre otros. Google Earth ofrece mapas e imágenes satelitales que dan información geográfica más detallada acerca del terreno y características del paisaje. En este punto, se recomienda hacer un estudio de potenciales clientes para averiguar: qué servicios están interesados en recibir el nivel de servicio provisto por su proveedor de comunicaciones existente servicios que ellos podrían estar interesados en contratar y a qué precio la forma en que sus necesidades pueden desplegarse en el futuro Llevar a cabo una investigación adecuada, reunir información con respecto a eventos circundantes en contextos similares en otras regiones, lecciones aprendidas en otros lugares pueden ser completamente adoptadas o adaptadas a situaciones individuales. Algunos factores claves a considerar en un análisis demográfico: Densidad de población. 45 P á g i n a

46 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Tipo de edificios, SFU o MDU. Rentas familiares. Edad promedio de la familia y número de niños viviendo en la casa. Adopción de servicios de banda ancha existentes. Densidad de pequeñas y medianas empresas. Presencia de redes complementarias existentes o de la competencia. El análisis indicará qué áreas deberán estar primeras en la lista de despliegue Si una investigación de mercado muestra una fuerte demanda para mejores servicios de banda ancha, esta información puede incentivar a un operador existente adoptar nuevas medidas. En realidad, esto podría ser el resultado deseado de una campaña de demanda. Debería notarse que la respuesta de otros operadores podría impactar negativamente un proyecto ya que los proveedores de servicios titulares trabajarán duro para retener sus clientes, a través del uso de la reducción de precios, servicios mejorados e incluso tácticas más astutas. Algunos proyectos FTTH tienen desafíos legales experimentados por otros operadores, lo cual puede causar importantes retrasos en el lanzamiento de los servicios propuestos. Tales retrasos también pueden extender el tiempo necesario para alcanzar un flujo de caja positivo y tienen un efecto perjudicial en costos de endeudamiento, así como la suma de gastos legales. A medida que estos desafíos puedan lograrse o abordarse expeditamente, el camino a un flujo de caja positivo es probable que se logre rápidamente. Un completo y detallado análisis demográfico (junto con actividades de venta basadas en el análisis) ayudarán a impulsar la penetración de suscriptores de la red. El análisis y actividades de venta deben ser la base del diseño de la red en vez de lo contrario Budget inicial. Preparar un budget inicial para el proyecto. Las áreas que son más atractivas deben ser identificadas en el análisis demográfico. Algunas variables importantes son: Elegir el modelo de negocios del propietario de la red a un operador completamente integrado. La topología punto-a-punto o punto-a-multipunto. La tecnología Ethernet o PON. Tamaño y ubicación de los POPs. Recorrido del cable pavimento, asfalto, etc. Estrategia de cableado cables enterrados, cables aéreos, o una combinación Estrategia de puesta en marcha salida de fibra en la vivienda, en la calle, ductos instalados, etc. Costo de equipamiento para iluminar la fibra. Costos de venta. 46 P á g i n a

47 Capítulo 3: Perspectiva de negocios de una red FTTH La decisión de ir o tomar la decisión. El budget inicial, junto con posibles ingresos indicados por el análisis demográfico, indicará el procedimiento realista a la próxima etapa. Asumiendo una decisión general de ir, debe establecer un plan de negocios y asegurar el financiamiento del proyecto. Es altamente recomendado asegurar un mínimo porcentaje de clientes suscritos en un área dada antes de la construcción de la red. El registro de suscripciones por adelantado del lanzamiento de la red es una estrategia frecuente entre los operadores de FTTH. Por ejemplo el operador alemán Reggefiber, pone un nivel activación para el despliegue de la red el cavado sólo comienza cuando al menos el 40% de las viviendas en el área de conexión tienen servicios pre-contratados. Una campaña de concienciación delinea las ventajas de FTTH a potenciales suscriptores y pueden ayudar a estimular la demanda e incrementar las suscripciones. Esta estrategia puede ser importante ya que los potenciales suscriptores desconocen en gran medida los beneficios de FTTH, e incluso del tipo de conexión de banda ancha que ellos comúnmente usan. Esto es en parte debido a los proveedores de servicios quienes a menudo venden los productos de banda ancha usando un nombre comercial. Surge más confusión cuando algunos productos de banda ancha basados en cable o tecnologías VDSL son calificadas como fibra óptica, incluso cuando la fibra no se extiende desde el vecindario al hogar. Un número de consideraciones claves de venta son: El modelo de negocios para reparto de los ingresos debe ser finalizado antes de comenzar el proceso de venta. El precio usado para atraer clientes; sin embargo, debe establecerse el punto límite de cualquier posible tarifa de conexión que se ofrezca. No subestimar el tiempo de instalación. Los resultados de venta deben mantener la programación de instalación. Establecer los objetivos de registro de la demanda: uno para comenzar el diseño y el segundo para introducir convenios de derecho de paso. Los servicios deben estar listos al mismo tiempo que la conectividad, ya que si no tiene un valor limitado para el usuario final. Agilizar las actividades de instalación para que el tiempo límite desde que se vende la conexión sea tan corto como sea posible Ingeniería de alto nivel. Decidir una estrategia de construcción. Deben ser considerados todos los sistemas de ductos existentes, además de una perspectiva a largo plazo de la infraestructura. Algunas consideraciones claves incluyen: Estrategia de construcción: en la casa versus una tercera solución turn-key. Fibra o sólo ducto. 47 P á g i n a

48 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Redundancia la existencia de múltiples rutas en la red en caso de fallas. Puntos de demarcación entre los clientes y el usuario final. Derechos de paso. Calidad de documentación de los contratistas. La flexibilidad en el diseño debe ser comparada con los costos iniciales Permisos. El proceso de derecho de paso debe ser considerado tempranamente en el proyecto al igual que la participación de los habitantes de la zona en el área actual de despliegue. Esta acción también es una ayuda importante al proceso de ventas y para minimizar el número de objeciones. Además es vital la ayuda y el respaldo oficial del proyecto por la comunidad y los dirigentes políticos. El proceso no sólo incluye la negociación del derecho de paso y la mantención de la red, también incluye el encontrar espacios para los POPs y puntos de cruce de conexiones. Algunas cuestiones importantes son: Los contratistas deben correlacionarse con la duración esperada de la red. Evitar gatekeepers las organizaciones o personas individuales que pueden mantener el proyecto para rescatar de la amenaza de interrumpir la red desde el mundo exterior. No tener miedo de volver a pensar el diseño Ingeniería detallada. El diseño de la red puede llevarse a cabo tanto por el propietario de la red o por el contratista, dependiendo de la estrategia elegida para adquisición de la construcción. La pregunta de dónde finalizar la conexión tiene que ser resuelta; el costo por adelantado tiene que ser comparado con el costo extra de rollos de camiones para activar al nuevo suscriptor. La red donde el punto de terminación se posiciona muy lejos al suscriptor en un intento de mantener los costos de inversión inicial bajos, podría finalizar en un espiral negativo donde las dificultades de conexión obstaculizan la atracción de nuevos clientes. Algunas consideraciones claves son: Preparar un diseño de red hecho a la medida sin la ayuda de los proveedores El diseño detallado debe ser claramente documentado Históricamente existe una tendencia de instalar muy pocas fibras La red alcanzará una penetración del 80 90% durante su tiempo de vida; planificar en consecuencia Dependiendo de la tecnología activa; considerar el problema de pérdida de puertos Utilizar áreas públicas para la distribución Obras civiles 48 P á g i n a

49 Capítulo 3: Perspectiva de negocios de una red FTTH A pesar de que la infraestructura de la fibra puede ser considerada de alta tecnología, muchos de los costos están relacionados a las excavaciones. Se deberían investigar métodos y materiales para minimizar el cavado y trabajo en terreno para bajar los costos totales. Algunos asuntos claves son: Determinar el alcance de los trabajos. Si se trabaja con libros abiertos, asociarse con el contratista tempranamente y mantener un buen control de gastos. Calidad segura de la documentación contractual. Actividades en interiores y exteriores podrían requerir diferentes competencias de ingeniería. Usar la fase de construcción como una oportunidad de marketing, tomando ventaja de la ocasión y correlacionar actividades de ventas al despliegue Activación del servicio Las fases de activación no pueden compensar hasta que el enlace completo está creado desde el usuario final a las redes externas. Dependiendo del modelo de negocios, esta actividad podría ser manejada por el propietario de la red, un operador de comunicaciones o de telecomunicaciones. Es importante que la documentación sea correcta y que las actividades de venta estén consolidadas en un sistema que también soporte la puesta en marcha. La red no tiene ningún valor para el usuario final y no generará cualquier ingreso para el proveedor de servicios hasta que se active y se complete con servicios que puedan ser usados. Los servicios deberían estar disponibles al mismo tiempo que la conectividad. Una red con salidas preinstaladas crea una posible puesta en marcha remota y disminuye los costos de conectar a los usuarios. El Soporte del Cliente tiene que establecerse tan temprano como existan suscriptores de pago sobre la red. Algunas cuestiones claves son: La instalación física toma tiempo El equipamiento activo en el usuario final es necesario, pero creará gastos de soporte Deberían establecerse puntos de demarcación claros entre las diferentes partes (propietario de la red, operador y proveedor de servicios) para el beneficio del suscriptor La parte del contacto con el suscriptor debe manejar el soporte de primera línea En una red multi-servicios, una fuente única de soporte de primera línea puede separarse de los servicios. 49 P á g i n a

50 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile 3.4. Servicios Qué servicios se ofrecerán por la red? Esta es una pregunta clave para todos los tipos de organizaciones FTTH; ya sea si involucra al propietario de la red, operador mayorista, o proveedor de servicios de retail. Si la organización no planea operar en la capa de servicios de retail; necesitará establecer relaciones con las compañías que lo harán. Los servicios de retail pueden ser divididos de acuerdo a los siguientes segmentos: Residencial Negocios Carrier Sector público Residencial Los servicios residenciales típicos incluyen: Telefonía básica (utilizando VoIP) Acceso a internet IPTV Un paquete de retail que incluye estos tres elementos es llamado triple play. Los ISPs de retail también pueden elegir si ofrecer otros servicios a los suscriptores, tales como espacio web, respaldo online, asesoría técnica, entre otros. Estos servicios pueden ser incluidos juntos con el paquete básico. El propio acceso a internet es la killer app. Un número de suscriptores en incremento, están demandando fiabilidad, alta velocidad de conexión de banda ancha para acceder a un amplio rango de actividades en internet, incluyendo compras online, banco online, trabajos escolares, acceso a servicios públicos online, servicios de TV catch-up, juegos online, y muchos más. La TV catch-up es un ejemplo de una aplicación de internet over-the-top (OTT), debido a su disponibilidad para cualquier persona con acceso a internet. Esta es distinta a los servicios de difusión IPTV, los cuales están provistos por el proveedor de servicios de retail exclusivamente a sus usuarios. Muchas aplicaciones de internet también requieren excelentes tasas de datos de subida. Ejemplos son los espacios web para almacenar datos ó video llamadas online. El propietario de la red también puede desear ofrecer servicios especializados, como por ejemplo: Un alojamiento de red de asociación de propiedad podría ofrecer un sistema central para gestión de visitas de arrendadores y mantención del edificio. Una red municipal podría ofrecer difusión de TV local o vistas desde cámaras de CCTV. 50 P á g i n a

51 Capítulo 3: Perspectiva de negocios de una red FTTH Un proveedor de energía podría asociarse con el propietario de la red para ofrecer un sistema integrado para implementar una red eléctrica inteligente y/o tecnologías de automatización en la casa. La alta capacidad disponible por la red FTTH ofrece una buena plataforma para entregar nuevos servicios, pero no debería exagerarse. Las bases tienen que ser las correctas: rapidez y banda ancha fiable es una buena forma de asegurar lealtad de los suscriptores. La banda ancha por sí sola es un producto rentable; de hecho es el producto más rentable para muchos proveedores de servicios, de acuerdo a un estudio llevado a cabo por el Grupo Yankee (2009) sobre carteras de servicios de acceso de nueva generación Empresarial Muchas empresas grandes están ya involucradas en redes de fibra óptica debido al gran ancho de banda, alta fiabilidad y altos requerimientos de seguridad que exceden largamente a aquellos de sector residencial. Como un resultado de requerimientos especiales, estas grandes empresas usualmente no se vinculan directamente a la misma infraestructura que los suscriptores residenciales. Sin embargo, investigaciones han encontrado que existen considerables oportunidades de negocios en abordar a extremos inferiores insuficientemente atendidos del mercado de negocios. Pequeñas y medianas empresas (SMEs) fácilmente pueden ser atendidos por una típica red FTTH, incluso si la red está focalizada a los suscriptores, una discusión con cualquier negocio ubicado dentro del área de cobertura puede ser una ventaja. Los requerimientos técnicos de la red para atender a empresas puede que no sean sustancialmente diferentes a los de suscriptores. Los usuarios empresariales pueden estar interesados en paquetes de servicios adaptados que involucran características extras tales como garantías de tiempo de funcionamiento, baja contención, alta seguridad y servicio al cliente a nivel de empresa. También se aconseja una discusión con las empresas locales para evaluar sus necesidades. Los servicios de cloudcomputing, y externalización de aplicaciones, se están volviendo populares en las empresas. Generalmente se entiende que estos servicios sólo trabajan con conexión de fibra simétricas de alta velocidad. Además de las oportunidades de provisión de servicios pueden existir características que requieran la entrega sólo a través de la fibra, como por ejemplo: Videoconferencia y telepresencia son complementarios a los servicios empresariales Comercio de alta frecuencia donde los participantes necesitan conexiones con baja latencia para una bolsa de comercio Orquesta virtual donde los músicos necesitan conexiones de baja latencia para colegas que residen en lugares remotos. Es un posible modelo para que las empresas graben música profesional. 51 P á g i n a

52 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Carrier Estudios sugieren que las políticas de acceso abierto, que permiten una tercera parte para ofrecer sus servicios sobre la red, puedan mejorar el modelo de negocios, particularmente involucrando nuevos actores en la posición del mercado del retail. Atractivos proveedores de servicios establecidos y respetados para ofrecer productos y servicios sobre la red pueden ser una manera efectiva de incrementar la penetración global del mercado. Inclusive si el modelo de negocios es verticalmente integrado, vale la pena el considerar expandir la red para incluir suscriptores mayoristas. El despliegue de la fibra óptica dentro de la red de acceso sobre una escala mayor tiene ventajas adicionales para otras redes como las móviles. La banda ancha móvil actualmente ofrece velocidades de descarga de 10Mbps para los usuarios a través de tecnologías tales como HSPA. La nueva generación de banda ancha móvil basada en LTE o WiMAX se está desplegando actualmente, y tiene el potencial de ofrecer 100Mbps o más. Con múltiples usuarios los requerimientos de conectividad para la estación base es probable que exceda la capacidad de los sistemas actuales de red de retorno por microondas. Incorporar una red de retorno móvil dentro de la red de acceso podría dar una arquitectura de red móvil escalable y efectiva en costos, especialmente desde estaciones móviles que a menudo se localizan sobre los MFUs y edificios comerciales. Puede ser una posibilidad el retorno adicional de las inversiones para el constructor de la red quien toma en consideración esta nueva dimensión Sector público El sector público no debería ser abandonado cuando se elaboran planes de red FTTH. Escuelas, librerías, hospitales, clínicas y edificios gubernamentales todos requieren conectividad y tienen requerimientos de expansión. Con el crecimiento de ICT en los currículos escolares, las librerías se están convirtiendo en puntos de acceso digital, los doctores compartiendo resultados de exámenes electrónicamente y gobiernos ofreciendo un número en incremento de servicios públicos online, estas organizaciones pueden convertirse en arrendatarios anclas de la red Estrategias de precios El ARPU (ingresos promedio por usuario) es el término correcto para el promedio de ingresos mensuales pagados por un suscriptor. Mientras más alto el ARPU en el mercado objetivo, será más atractivo el mercado. El precio de la banda ancha está influenciado por un número de factores, incluyendo la geografía, demografía, competencia y posibles normativas. La comunidad empresarial y el sector público generalmente apoyan los diferentes niveles de precios que los clientes del retail. Muchos operadores tradicionales han llevado a cabo estudios de mercado que han tendido a sugerir que los potenciales suscriptores residenciales estarían dispuestos a pagar un sobreprecio del 10-15% para una suscripción triple-play sobre fibra. En áreas donde existen fuertes competidores ofreciendo TV satelital esta cifra puede ser menor. Sin embargo, hay que destacar que esto depende del mercado. 52 P á g i n a

53 Capítulo 3: Perspectiva de negocios de una red FTTH Utilizar esta información recopilada durante la fase de investigación del mercado para evaluar las necesidades del mercado y el nivel que los potenciales suscriptores podrían pagar, no es necesariamente la misma cosa. Esta información debe mantenerse al día y ser relevante a lo largo de la fase de planificación de negocios. Un estudio en las carteras de productos NGA comisionados por el FTTH Council Europe identificó algunas estrategias diferentes de retail. El Grupo Yankee analizó la cartera de servicios de 20 operados NGA alrededor del mundo con el fin de identificar el tipo de servicios actualmente ofrecidos; la atractividad, rentabilidad relativa, y requerimientos técnicos de estos servicios; así como también las maneras en que los proveedores de servicios están desplegando o proponen para desplegar nuevos servicios en el futuro. El estudio identificó tres estrategias diferentes participando en el mercado: La estrategia de broadband-utility se focaliza en la atracción de clientes, destinado a proveer acceso a internet asequible a más usuarios como sea posible. Esta es una estrategia típica de las redes municipales y operadores alternativos. La estrategia expand-and-cash-in consiste en un despliegue ampliado de la red con servicios de poco valor agregado que se ofrecen hasta que se logre una cantidad crítica de suscriptores. La estrategia keep-it-premium involucra proveer nuevos servicios atractivos a precios más elevados dirigidos a un más pequeño nicho de suscriptores sin la canibalización de los ingresos existentes. Este tipo de conducta es a menudo encontrada en operadores tradicionales o titulares de la red. Investigaciones han mostrado que el modelo de negocios FTTH es altamente sensible a que los suscriptores tomen servicios. La elección del paquete de servicios y la capacidad de proveer éstos y además servicios futuros ha sido uno de los criterios principales para el éxito o fracaso de muchas de las redes FTTH independientes. Cuánta cuota de mercado es razonable esperar? La experiencia indica que las tasas de penetración en el primer año en las áreas sin fibra, cable o competencia DSL pueden llegar a un 50%, pero un 20-30% es tal vez más realista. La penetración final en la misma área podría llegar a un 70%, pero nuevamente la estimación de la penetración real también dependerá de la capacidad y disposición de pago. El entorno competitivo será la mayor influencia en la cuota de mercado que se espera. La madurez de los mercados de banda ancha y triple-play varía mucho. Por ejemplo en Europa, Grecia sólo tuvo una penetración asequible de banda ancha y TV desde el 2008; por contraparte Suecia tiene un gran número de áreas donde FTTH y la competencia de cable y ADSL han sido prácticamente expulsados del mercado. En general, es más fácil ganar fuerza en un mercado creciente, aunque también es totalmente posible convertir un mercado local de velocidades bajas a altas velocidades de banda ancha. 53 P á g i n a

54 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Lugares que actualmente no están cubiertos con banda ancha claramente ofrecen las mejores perspectivas; sin embargo, banda ancha notspots, que son lugares muy lejos de la central telefónica como para recibir servicios DSL, tienden a ser diversos geográficamente, y por tanto más caros de conectar con fibra. La propuesta más riesgosa es un mercado que ya ha tenido buenas coberturas de FTTH. Todos los otros factores son iguales, la presencia de un operador FTTH existente inmediatamente reduce el mercado objetivo a un 50% - Por qué un nuevo proveedor debería esperar más de una parte equitativa del mercado? En realidad un nuevo proveedor es más probable que sea una competencia para la porción sin resolverse del mercado y consecuentemente también una venta mucho más difícil. Si la población que no contrató servicios de fibra al primer proveedor de servicios, porqué lo querrían de un segundo? 3.5. Despliegue Este capítulo examina la importantísima cuestión de los costos. Cuánta inversión se requiere para construir la red, y cuanto se requerirá para mantenerla en funcionamiento? Cuáles son las principales influencias en estos costos? Las posibles estrategias para el despliegue de la red y su impacto en el modelo de negocios serán discutidas aquí. Los gastos caen dentro de tres categorías: Gastos de capital (CAPEX): principales gastos al comienzo del proyecto, durante las reinversiones y extensiones; Gastos de operación (OPEX): el costo de mantener todo funcionando Costos de los productos vendidos (COGS): costos incurridos cuando se hace una venta Gastos de capital (CAPEX) Es de gran ayuda entender la contribución relativa de cada uno de los diferentes ítems de los gastos de capital, y por tanto el potencial ahorro de costos relativo. El grafico siguiente (figura 3.6) muestra una distribución CAPEX simplificada para despliegues FTTH para nuevas instalaciones, donde no existe infraestructura que pueda ser reutilizada. Los trabajos civiles la excavación de zanjas para enterrar ductos o cables y luego rellenar nuevamente es la cuestión más cara y por tanto ofrece el mayor potencial para la reducción de costos y también la variación más grande entre diferentes situaciones. Los demás ítems principales son: CO activos el equipamiento activo en la central telefónica. Abonados activos equipamiento instalado en las dependencias del cliente. Material cable de fibra óptica, mufas y otros hardware pasivos. 54 P á g i n a

55 Capítulo 3: Perspectiva de negocios de una red FTTH Arquitectura de red Fig Desglose de costos de un proyecto FTTH. En términos de distribución de cableado, existen dos opciones principales: topologías punto-apunto ó topologías punto-a-multipunto En una topología punto-a-punto, cada usuario final es atendido por una única fibra que opera desde la oficina central a las dependencias del suscriptor. La ruta probablemente incluirá varias secciones de fibra unidas a empalmes o conectores los cuales proveen una ruta óptica continua y sin interrupciones desde la oficina central o la casa. Esta es a veces llamada una red home run. En una topología punto-a-multipunto, todo el tráfico se lleva en una única fibra compartida desde la oficina central a un punto de ramificación, y desde éstos el tráfico es ruteado hacia fibras dedicadas individuales, una por cliente. Una tecnología de red óptica pasiva tal como GPON utiliza splitters ópticos pasivos a punto(s) de ramificación para difundir luz a través de múltiples fibras; los datos son codificados de tal manera que los usuarios sólo reciban datos destinados a ellos. Las dependencias del suscriptor puede ser un SFU (Unidad de vivienda única) o una Unidad mutivivienda (MDU) en cuyo caso el equipamiento activo puede ser instalado en el edificio con el fin de agregar todo el tráfico desde todos los suscriptores en el edificio dentro de una única fibra (ver figura 3.7) 55 P á g i n a

56 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Fig Instalación dentro de un MDU. La variación de las arquitecturas de red básicas es posible dependiendo del número de fibras, posición de los splitters y puntos de agregación. Por ejemplo, algunas redes usan dos fibras desde la oficina central hacia el suscriptor. La primera fibra entrega banda ancha, telefonía y video ondemand, mientras la segunda es utilizada para difusión de TV usando equipamiento PON localizado en la oficina central permitiendo al operador de red tomar ventaja de las capacidades de difusión de PON. Elegir la arquitectura de red correcta a menudo genera un debate considerable. No existe un ganador claro; en el mercado actual, diferentes arquitecturas se adaptan a diferentes requerimientos de los operadores, empresas y prioridades técnicas. Cualquiera sea la arquitectura de red, es importante considerar cómo el diseño de la distribución del cableado puede afectar la evolución de la red en el futuro. Una red FTTH es una inversión a largo plazo. El tiempo de vida anticipado del cable en la tierra es al menos de 25 años (este es el tiempo de vida mínimo garantizado por el fabricante), sin embargo el tiempo de vida de operación es probable que sea mucho menor. El equipamiento activo necesitará ser actualizado varias veces en este periodo de tiempo, pero la infraestructura debería ser reutilizada. Las decisiones relativas a la distribución del cableado crea el comienzo de un proyecto que tendrá consecuencias de largo plazo. Un error común en el diseño de la red es ahorrar en los costos iniciales mediante la instalación de la fibra que corresponde con los actuales requerimientos. Históricamente, la demanda para la fibra ha crecido con el paso de los años y es probable que continúe haciéndolo. Instalar un mínimo de fibras a menudo conduce a la necesidad de equipamiento de comunicación más avanzado y más caro. Las soluciones de una sola fibra podrían crear cuellos de botella técnicos y comerciales en el futuro. 56 P á g i n a

57 Capítulo 3: Perspectiva de negocios de una red FTTH Al comienzo del proyecto es valorable considerar si poner ductos adicionales en las fosas. Los sistemas de ducto pueden ser reutilizados mediante tracción o soplado en una nueva fibra o una adicional mejorando la vida de la red. Si se consideran ductos no reutilizables, cables directamente enterrados, cables acuáticos, cables aéreos o cables de fachada, el tiempo de vida de la red sería dependiente del tiempo de vida anticipado de los cables de fibra elegidos Equipamiento activo La oficina central es usualmente un pequeño edificio o pieza donde todas las conexiones de fibra finalizan y se conectan a los equipos de transmisión electrónicos el equivalente FTTH de una central telefónica. Dentro de las tramas de distribución ópticas (ODFs) usualmente se ubican juntos con patch panels para administrar las conexiones de fibra y el equipamiento de testeo de las fibras así como también el equipamiento de transmisión. El precio del equipamiento en los POPs dependerá de la tecnología elegida y del proveedor. Como se mencionó anteriormente, esta no es una simple respuesta a la interrogante: Qué tecnología es mejor? La mejor solución dependerá de un número de factores, tales como el acceso a un espacio de ducto, costos de mano de obra local, las competencias de las organizaciones, y más. El operador de la red debe evaluar cuidadosamente las circunstancias específicas de la red. En general, el modelado muestra que los costos de despliegue punto-a-punto probablemente crezcan en igual proporción con las casas conectadas después de que los hogares han sido pasados : el equipamiento no necesita ser desplegado, energizado, administrado o mantenido hasta que exista un suscriptor de pago listo para tomar servicios que generen ganancias. En contraste, los costos de despliegue por suscriptor PON pueden ser muy altos inicialmente pero decrecen con la densidad de suscriptores: como más clientes están conectados, los costos de intercambios comunes se comparten en consecuencia. Algunas otras variables a considerar incluyen: 1. Espacio las redes punto-a-punto requieren más espacio en suelo en la oficina central dado que cada fibra entrante deben ser conectadas a través en un módulo activo y además terminadas individualmente en éste, mientras un único módulo PON activo se conecta a muchos suscriptores con sólo una fibra. 2. Seguridad Existen muchos clientes empresariales usando redes PON. Sin embargo, puesto que PON es un medio compartido, algunas organizaciones con datos altamente sensibles, tales como hospitales, pueden no aceptar este tipo de conexión, prefiriendo una fibra dedicada. Mientras que los datos de downstream están encriptados en los estándares PON actuales, que son visibles en todos los puntos finales, los datos de upstream no están encriptados. 3. Consumo de energía es altamente variable dependiendo de la penetración de suscriptores, la distribución geográfica de los clientes sobre la red, y la configuración del equipamiento en la oficina central. Las tecnologías PON son eficientes en consumo de energía para altas tasas de penetración. Sin embargo, los transmisores PON de alta 57 P á g i n a

58 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile velocidad deben ser alimentados incluso cuando sólo hay unos pocos suscriptores activos en la ramificación, ya que puede resultar en un alta consumo de energía por suscriptor a bajas tasas de penetración. 4. Facilidad de troubleshooting puesto que no hay elementos ópticos en el enlace entre la oficina central y el suscriptor, las redes P2P pueden ser testeadas desde la oficina central ahorrando tiempo y dinero. El splitter en un PON lo hace más difícil, aunque no imposible. 5. Impacto de un corte de cable En el evento de un corte de cable en la parte alimentadora de la red, las arquitecturas con menos fibras tomarán menos tiempo para reparar. Independiente de la arquitectura, el tiempo para reparar podría también reducirse utilizando más cables en el diseño de la red (por ej. menos fibras por cable), permitiendo que los equipos de reparación trabajen en paralelo. 6. Separación existe la posibilidad de que en el futuro, una norma o empresa necesita permitir a otros operadores instalar su propio equipamiento en la central telefónica? La separación resulta más fácil con arquitecturas punto-a-punto Fibras alimentadoras La parte horizontal de la planta externa (OSP) lleva la fibra hasta la calle, pasando por todos los edificios. En muchos casos el OSP tiene el mayor impacto en costos, especialmente si los cables necesitan ser enterrados. Sin embargo, siempre existe una fibra entre el hub central y los clientes, la forma en que esta es ruteada tendrá un mayor impacto sobre los costos de construcción. La posibilidad de reutilizar los ductos existentes y conductos siempre debe ser considerada ya que la presencia de ductos para parte de la ruta permite que la fibra sea soplada a través de estos y podría reducir sustancialmente los costos de despliegue sobre el tramo. La solución menos costosa donde no existe un edificio es una ruta aérea. Postes de energía o similares son usados para soportar la fibra. Esto claramente es una ventaja para todos los proveedores de energía interesados en el negocio basado en fibra. Un planteamiento similar que puede ser usado es el engrapado. Aquí la fibra es literalmente pasada alrededor del exterior del edificio y grapadas en su lugar. Donde lo anterior no es posible, la fibra necesitará ser cavada. Esto se logra mediante un enfoque superficial de excavación llamado micro-zanjas (el costo por metro es el doble que la instalación aérea) o una más profunda, método de zanja completa (el costo ahora sería aproximadamente el doble que para las micro-zanjas). El estado del pavimento existente tendrá un impacto en los costos de excavación. Donde existe pavimentación ornamentada, el costo para crear el pavimento se incrementará mucho. Incluso la naturaleza particular del subsuelo tiene un impacto en los costos: la tierra blanda puede permitir una rápida construcción usando equipos tipo topo dedicados y aquí los conocimientos locales detallados son fundamentales. 58 P á g i n a

59 Capítulo 3: Perspectiva de negocios de una red FTTH El costo para los permisos de derecho de paso también debe ser tomado en consideración cuando se elige la ruta de la red. Estos costos consisten de cuotas anuales así como también cargos por permisos iniciales. Cualquiera sea el método de construcción de fibra alrededor del pueblo o ciudad, la longitud promedio de la fibra por casa pasada tendrá un serio impacto en el financiamiento. Las casas individuales claramente serán las más costosas de conectar, mientras los MDUs son los más baratos. Por supuesto la demografía no puede ser modificada, pero debería ser tomada en consideración cuando se decide dónde se desplegará la red y qué áreas primero. Potenciales mejoras: Arriendo de ductos si están disponibles La fibra aérea implica adjuntar la fibra a los postes Bajos costos, rápidas técnicas tales como micro-cavado de zanjas Reducir costos de excavación mediante el entrenamiento de los contratistas locales para llevar a cabo el trabajo Optimización de la topología de red Acometida final Además de las conexiones a lo largo de la calle, los SFU también necesitan ser conectados desde la calle. El costo por suscriptor dependerá del tipo de residencia, si es un SFU o un MDU. Sin embargo los MDUs sobre una base por suscriptor también presentan desafíos específicos. El costo de un cableado dentro de la casa en MDUs puede variar sustancialmente dependiendo de la disponibilidad de los ejes técnicos (u otros), la facilidad de acceso al sótano, y la facilidad del acceso dentro de los departamentos; esto puede tener un gran impacto en los costos finales. El costo de manejar claves y dificultad en ganar acceso a los departamentos es a menudo subestimado, particularmente en casos donde se requiere el acceso a múltiples departamentos en el mismo día. Cuando se escriben los contratos, es importante abordar el problema del acceso. Debería clarificarse quién tiene la responsabilidad si el acceso es denegado. El costo también varía de acuerdo a la estrategia. Usualmente no es deseable conectar todas las propiedades con fibra en un solo día, a menos que sea una nueva área de construcción. Sin embargo, puede ser más efectivo en costos usar micro-ductos a todos los departamentos en un MDU, permitiendo que la fibra sea soplada a través de este y cuando se requiera. Debe incluirse el costo para negociar con contratos de suscriptores individuales. El peor caso es cuando los términos deben ser acordados con residencias individuales con los problemas asociados cuando surge la necesidad de reunir a todos los arrendatarios juntos al mismo tiempo o si esto no es posible, entonces llevar a cabo varias reuniones para llegar a un acuerdo. 59 P á g i n a

60 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile El otro extremo ocurre cuando existe el potencial para negociar con una asociación de arrendatarios o propietarios quienes están autorizados para tomar decisiones en favor de decenas o cientos de arrendadores. El alcance de estas negociaciones puede ser muchísimo mejor que para una casa, pero en general el esfuerzo por casa conectada se reduce significativamente y por lo tanto los costos asociados se reducen. Las potenciales mejoras: Participación del trabajo de preparación con potenciales suscriptores. Iniciativa de conexión de preventa/masiva para un despliegue inicial. Reutilizar el cableado de cobre existente dentro de los edificios. En algunos casos, las conexiones serán pagadas por asociaciones de arrendatarios o propietarios. Los propietarios se están volviendo conscientes de que la provisión de servicios triple-play en sus propiedades les permite cobrar rentas más altas o precios de venta. Ya ha habido casos donde los propietarios hogareños están dispuestos un precio elevado por una conexión de fibra ya que ellos ven el valor adicional de sus hogares por sobre los costos de instalación. Sin embargo, estos planes solo funcionan donde un número razonable de casas que van a ser atendidas se comprometen al proyecto con antelación. Se han desplegado un número de métodos innovadores para reducir el costo de la conexión final y estos deberían ser investigados para establecer el método más apropiado y por tanto el modelo de costos asociado Equipamiento del suscriptor. Así como también hay un costo de terminar la fibra en la casa o departamento, existe un costo asociado a activar la conexión e instalación del equipamiento activo necesario en la casa: un gateway residencial, router o set-top box. A diferencia lo heredado por la conexión DSL, el equipamiento del suscriptor usualmente no está disponible por los proveedores de retail, y debe ser suministrado por el operador que provee la conexión FTTH. Al entrar en un hogar privado, idealmente el proceso de instalación debe ser planificado como una visita única. Esto significa que el equipo de instalación debe estar preparado para realizar todas las actividades dentro de la casa incluyendo la instalación de la fibra y el equipamiento del cliente. Es importante que los equipos de instalación actualicen toda la documentación cuando se va a instalar y se empalman las fibras. Si se deja una salida de fibra en el departamento, debe considerarse el riesgo de exposición al laser. Potenciales mejoras: Iniciativa de conexión masiva durante el despliegue. Permitir que el usuario final pague por el equipamiento arrendándolo o comprándolo. 60 P á g i n a

61 Capítulo 3: Perspectiva de negocios de una red FTTH Estrategias de despliegue El objetivo de pasar muchas casas tan rápido como sea posible no necesariamente es la forma más económica de desplegar una red. El modelo de negocios debería normalmente mostrar que es mejor lograr una buena penetración en un área limitada que tener una baja penetración sobre un gran área. Un alto retorno de la inversión (ROI) generalmente se logra con un enfoque cherrypicking donde FTTH se despliega en áreas especialmente seleccionadas y limitadas ofreciendo un alto potencial para la asimilación de FTTH para que se obtenga el menor costo posible por casa pasada. Esta propuesta a menudo requiere analizar un numero de áreas, clasificándolas en orden de menos atractivas y entonces seleccionar para el despliegue las áreas que aparezcan más atractivas. Estas normalmente son áreas que prometen la más alta asimilación (suscriptores vs. casas pasadas) para obtener el menor costo posible por hogar pasado. Se pueden usar varios criterios para analizar y clasificar potenciales áreas de despliegue. Generalmente, se pueden dividir en dos grupos: aquellos relacionados a tasas de asimilación y aquellos relacionados al costo de despliegue por vivienda. Es importante notar que no existe un conjunto de criterios que funcionen mejor en todas las situaciones posibles de despliegue. Teniendo esto en mente, los siguientes criterios pueden ser de utilidad: Criterios de asimilación: Penetración de banda ancha: las áreas con alta penetración de Internet por banda ancha (sea DSL, cable u otras tecnologías) entre la población existente generalmente producen una alta adopción de FTTH que las áreas con baja penetración de banda ancha; Promedio de ingresos por usuario (ARPU): las áreas con alto ARPU provenientes de servicios de telecomunicaciones y TV generalmente producen una alta adopción de FTTH que las áreas con bajo ARPU. Criterios de costos: Densidad de viviendas: las áreas que se comprenden de MDUs generalmente tienen un bajo costo de despliegue por vivienda que las áreas principalmente con SFUs; Urbano vs rural: las áreas urbanas con una gran base potencial de suscriptores generalmente implican un bajo costo de despliegue por vivienda que áreas rurales escasamente pobladas. Los efectos de estos criterios en el ROI se resumen en la figura P á g i n a

62 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Fig ROI según criterios de asimilación y costos. La situación ideal de despliegue debe ser un área con el potencial más alto de tasas de adopción y el más bajo costo de despliegue. Sin embargo, en realidad la situación rara vez se da con facilidad. Un área urbana densamente poblada que se compone de MDUs puede tener un bajo costo de despliegue por vivienda, pero también una baja tasa de adopción. Del mismo modo, un área rural o semi-rural escasamente poblada con SFUs puede tener un alto costo de despliegue por vivienda, pero también una alta tasa de adopción Costos de operación. Típicamente los tópicos de los gastos operacionales incluirán: Cuotas de licencia de comunicaciones, donde se aplique Administración (arriendo de oficinas, vehículos, etc.). Personal (reclutamiento, entrenamiento, salarios, etc.). Costos de derecho de paso (ROW). Costos de operación para los POPs (arriendo, electricidad, etc.). Conexión de la red de retorno. Adquisición de suscriptores y marketing. Mantención de la red y troubleshooting. Todas las empresas tienen costos fijos. El proveedor de servicios FTTH estará sujeto a elementos fijos sustanciales cubriendo sistemas centrales que se relacionan a la adquisición de nuevos suscriptores, facturación, soporte al cliente, etc. Por lo tanto, donde el potencial número de suscriptores es bajo, el desproporcionado alto nivel de costos fijos crea la dificultad de elaborar un modelo de negocios realista. Al contrario, al incrementar el número de potenciales suscriptores, los costos fijos centrales dejan de ser un problema. Para un operador pequeño, el mayor mensaje puede que no involucre costos del sistema central excepto los empleados. Las organizaciones de red con menos de cinco empleados son poco frecuentes pero no imposibles. 62 P á g i n a

63 Capítulo 3: Perspectiva de negocios de una red FTTH Si la red va a ser arrendada a uno o más proveedores de servicios establecidos, sus áreas de responsabilidad también podrían involucrar el marketing, la facturación y la atención al abonado, por lo tanto se debe incluir un margen deseable que cubras estos tópicos en todos los cálculos. Los proveedores de servicios establecidos generalmente no están interesados en pequeña-escala, casos especiales de costo-afectividad se encuentra en el mercado masivo Derechos de paso. Los operadores de red no siempre poseen todo el terreno sobre el cual pasa la red FTTH. Por lo tanto es necesario conseguir permisos y pagar al propietario para la correcta instalación de los cables de fibra. Si se adquiere un derecho de paso a través del pago de una suma fija será categorizado como un gasto de capital; alternativamente, si se factura como una renta periódica (mensual, trimestral, o anual) será categorizado como un gasto operacional. En otras palabras, los costos de derecho de paso pueden ser tratados como CAPEX u OPEX; la mayoría son tratados como gastos operacionales. Una planificación cuidadosa puede tener un efecto positivo en los costos de derecho de paso, por ejemplo si la renta se paga para el despliegue de la fibra en ductos de terceros, seleccionar una arquitectura que utilice pocas fibras o cables puede reducir los costos Marketing. Una actividad a menudo pasada por alto en un modelo de negocios es el costo de atraer nuevos suscriptores a la red. Donde se pueden acordar contratos con propietarios de MDUs y/o asociaciones de arrendatarios, los costos se reparten a través de 50, 100 o incluso más potenciales suscriptores. Cuando se vende a SFUs puede ser necesario usar propuestas de bajo costo (por ej. folletos) ya que el costo de publicidad de medios mayoristas no se justifica para el limitado número de potenciales suscriptores. Abrir una tienda de información temporal en un área de despliegue podría ser una excelente opción para crear conciencia y proveer información relativa al progreso de la instalación, cartera de productos y proveedores de servicios. Sin embargo, la viabilidad de hacer esto depende del tamaño de la empresa y la base de potenciales suscriptores. Una forma de evitar errores que podrían alejar a potenciales suscriptores es hacer un ensayo. Limitar el lanzamiento comercial a un grupo de prueba beta que conozca perfectamente los servicios que están siendo testeados y los posibles problemas iniciales que puedan ocurrir. La expansión de la presentación del sistema debe ser retrasado hasta que el sistema esté activo y operando apropiadamente y haya sido probado exhaustivamente. 63 P á g i n a

64 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Red de retorno La planificación y presupuesto para la red de retorno es una necesidad ya que la red FTTH necesita ser conectada a internet. El costo de esto dependerá si el propietario de la red arrienda fibra oscura desde otro operador, adquiere un producto de bitstream o si es el propietario de la red de retorno. Como los costos de la red de retorno serán una adquisición de gasto operacional, se recomienda la mínima capacidad para la red. Los costos de bitstream para un operador de fibra pueden ser sustanciales, dependiendo de la disponibilidad, precios locales, y el grado de competición. El desafío entonces es estimar y costear el uso correcto por usuario, decidir cuánta sobredemanda de red de retorno es permisible (si existe) y ya sea para colocar un tapón en uso. Esta no es una práctica poco común en regiones con altos costos de transporte IP. No se recomienda un acceso único por transporte IP en el evento de fallas. Un segundo punto de acceso debería ser capaz de hacer frente con el 80% del máximo de tráfico, incluso si esta facilidad normalmente no se utiliza. 64 P á g i n a

65 Capí tulo 4 Fibra al Hogar (FTTH) En el presente capítulo se da a conocer la red FTTH en términos de su despliegue físico, diseño de la red, elementos físicos de la infraestructura, equipamiento activo, equipamiento pasivo, así como los estándares ITU que se utilizan. El objetivo de esta sección es mostrar qué es una red FTTH, cómo se lleva a cabo el proceso de diseño, cómo se despliega en terreno y las características fundamentales para implementar la red. In this chapter is made known the FTTH network in terms of its physical deployment, network design, physical elements of infrastructure, active equipment, passive equipment, as well as the ITU standards which are used. The aim of this section is to give known how is a FTTH network, how is carried out the design process, how is deployed on site and the essential characteristics for deploying the network Descripción de una Red FTTH Una red de fibra al hogar (FTTH) constituye una red de acceso basada en fibra, conectando un gran número de usuarios finales a un punto central conocido como Nodo de acceso o Punto de presencia (POP). Cada nodo de acceso contiene el equipamiento necesario de transmisión electrónica (activo) para proveer las aplicaciones y servicios, utilizando fibra óptica hasta el suscriptor. Cada nodo de acceso, dentro de un sector residencial, se conecta a una red de fibra metropolitana o urbana más grande. Las redes de acceso pueden conectar algunos de los siguientes elementos: Antenas de red inalámbrica fija, por ejemplo, LAN inalámbrica o WiMAX Estaciones base de red móvil Suscriptores en SFUs (unidades de vivienda única) o MDUs (unidades multi-vivienda) Grandes edificios tales como escuelas, hospitales y empresas. Sistemas de seguridad y estructuras de monitoreo tales como cámaras de vigilancia, alarmas y dispositivos de control. La red FTTH puede formar parte de un área ampliada o de una Red de acceso Entorno de la red FTTH El despliegue de la fibra en la parte más cercana al suscriptor puede requerir que la infraestructura se localice en terrenos y propiedades públicos y/o privados. (Fig. 4.1). 65 P á g i n a

66 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Fig Tipo de entorno FTTH. El entorno físico puede dividirse en términos generales en: Ciudad Residencial abierto Rural Tipos de edificios, viviendas únicas ó MDUs La naturaleza del sitio será un factor clave en la decisión del diseño más apropiado de la red y su arquitectura. Los tipos incluyen: Nuevas instalaciones (Green Field) nuevas construcciones donde la red será instalada al mismo tiempo que se construye Instalaciones abandonadas (Brown Field) las construcciones están en terreno pero la infraestructura existente es de un estándar bajo. Instalaciones en operación (Overbuild) añadir la nueva red a la infraestructura existente. El último tipo de instalación mencionado es el que ocuparemos en el proyecto. Las principales influencias en el método de despliegue de la infraestructura son: Tipo de sitio FTTH Tamaño de la red FTTH Costo inicial del despliegue de la infraestructura Costos de funcionamiento para la mantención y operación de la red (OPEX) Arquitectura de red, por ejemplo PON o Ethernet Activo Condiciones locales, por ejemplo, costos laborales, restricciones de la autoridad local (control de tráfico) y otros. 66 P á g i n a

67 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) La elección del método de implementación de la fibra y la tecnología determinarán el CAPEX (gastos de capital) y OPEX (gastos de operación), así como también la fiabilidad de la red. Estos costos pueden optimizarse eligiendo la solución activa más apropiada combinada con la metodología apropiada de implementación de la infraestructura. Estos métodos incluyen Ductos y cables subterráneos convencionales Micro-ductos y cables fundidos Cables directamente enterrados Cables aéreos Otras soluciones Los requerimientos claves para la funcionalidad una red FTTH incluyen: Provisión de servicios con gran ancho de banda y contenido a cada suscriptor Un diseño de arquitectura de red flexible con capacidad para futuras expansiones Conexión directa de fibra de cada suscriptor final al equipamiento activo, asegurando máxima capacidad disponible para futuras demanda de servicios Soporte para futuras renovaciones y expansiones de la red Mínimas perturbaciones durante la implementación de la red, para promover que las redes de fibra ganen aceptación por los propietarios de la red y dar beneficios a los suscriptores de FTTH. Cuando se diseña y construye redes FTTH, es de gran ayuda entender los desafíos y desventajas frente a los potenciales propietarios de la red y operadores. Algunos desafíos pueden resultar en conflictos entre la funcionalidad y exigencias económicas. El constructor de la red FTTH debe presentar un modelo empresarial rentable, equilibrar los gastos de capital con los costos de operación y al mismo tiempo garantizar la generación de ingresos Arquitectura FTTH Con el fin de especificar cómo se relaciona la infraestructura activa y pasiva, es importante hacer un distinción clara entre las topologías utilizadas para el despliegue de la fibra (la infraestructura pasiva) y las tecnologías utilizadas para el transporte de datos sobre la fibra (el equipamiento activo). Las dos topologías comúnmente más utilizadas son punto-a-multipunto, la cual a menudo se combina con una tecnología de red óptica pasiva (PON), y punto-a-punto, la cual típicamente utiliza tecnologías de transmisión Ethernet (Fig. 4.2). 67 P á g i n a

68 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Fig Red óptica pasiva (izquierda), Red Ethernet activa (derecha). Las tecnologías punto-a-punto proveen fibras dedicadas entre el POP y el suscriptor. Cada suscriptor tiene una conexión directa con una fibra dedicada. Muchos despliegues FTTH punto-apunto existentes utilizan Ethernet, el cual puede ser combinado con otros esquemas de transmisión para aplicaciones empresariales (por ejemplo, Canal de Fibra, SDH/SONET). Esta topología también puede incluir tecnologías PON reemplazando los splitters ópticos pasivos en el Nodo de acceso. Las topologías punto a multipunto con splitters ópticos pasivos en terreno se despliegan en conjunto con tecnologías PON estandarizadas, haciendo uso de protocolos de tiempo-compartido para controlar el acceso de múltiples suscriptores a la fibra alimentadora compartida. La tecnología Ethernet activa también puede ser utilizada para controlar el acceso de suscriptores en una topología punto a multipunto colocando switches Ethernet en terreno Diferentes puntos terminales de fibra Pueden implementarse varias arquitecturas de red de acceso (Fig. 4.3): Fibra al hogar (FTTH) cada suscriptor se conecta mediante una fibra dedicada sobre un puerto del equipamiento en el POP, o un splitter óptico pasivo, utilizando una fibra alimentadora compartida hacia el POP y transmisión 100BASE-BX10 o 1000BASE-BX10 para conectividad Ethernet ó GPON (EPON) en el caso de conectividad punto-a-multipunto. Este último caso es el implementado en nuestro proyecto. Fibra al edificio (FTTB) cada caja terminal óptica en el edificio (a menudo ubicada en el sótano) se conecta mediante una fibra dedicada a un puerto en el equipamiento del POP, o a un splitter óptico el cual utiliza una fibra alimentadora compartida hacia el POP. Las conexiones entre los suscriptores y el switch del edificio no es fibra pero puede ser basada en cobre e implicar alguna forma de transporte Ethernet adecuado al medio disponible en el cableado vertical. En algunos casos los switches de edificio no están conectados individualmente al POP pero están 68 P á g i n a

69 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) interconectados en una estructura de cadena o anillo con el fin de utilizar fibras existentes desplegadas en topologías particulares. Esto también reserva fibras y puertos en el POP. El concepto de rutear fibras directamente dentro del hogar desde el POP o a través del uso de splitters ópticos, sin implicar switches en el edificio, nos lleva de vuelta al escenario FTTH. Fibra a la acera (FTTC) cada switch / o multiplexor de acceso DSL (DSLAM), a menudo ubicado en un gabinete de calle, se conecta al POP vía una única fibra o un par de fibras, llevando el trafico agregado del vecindario vía conexión Gigabit Ethernet ó 10 Gigabit Ethernet. Los switches en el gabinete de calle no son de fibra pero pueden basarse en cobre utilizando 100BASE-BX10, 1000BASE-BX10 o VDSL2. Esta arquitectura es a veces llamada Ethernet Activo ya que este requiere de elementos de red activos en terreno. Fig Diferentes tipos de redes FTTx Planificación de red Las grandes inversiones requieren una cuidadosa planificación para minimizar el riesgo financiero. Una red bien planificada es también la clave para minimizar las inversiones y mejorar la ganancia promedio por usuario conectado. En otras palabras, una planificación adecuada puede también mejorar el modelo de negocios. 69 P á g i n a

70 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile La planificación se refiere al proceso completo de preparación para desarrollar una red FTTH. Hay tres fases distintas, comenzando con la planificación estratégica de red, seguido por la planificación de alto nivel, y finalizando con la planificación detallada de red. Estos pasos se resumen brevemente: La planificación estratégica de red tiene dos salidas principales. Primero, la decisión del modelo de negocios general; si es positiva, se decide qué extensión FTTH debe ser desplegada. Segundo, se crean las decisiones estratégicas mayores, y realizado esto, por ejemplo, se decide qué arquitectura será implementada, y qué tipo de cable y tecnología de ductos será utilizada. La planificación de alto nivel de red es la fase cuando se crean las decisiones estructurales para un área geográfica planeada. Esta incluye la ubicación de funciones de red (puntos de distribución) y decisiones de conectividad (qué ubicación atiende a qué área) y una cuenta preliminar de materiales, incluyendo las longitudes de instalación de cables y ductos así como también las cantidades para el variado tipo de hardware. El objetivo es generar el plan de red menos costoso dentro de los límites de las decisiones estratégicas creadas en la fase de planificación previa. La planificación detallada de red es el paso de planificación final cuando se genera el plano to-build. Este incluye la documentación de red que puede ser aprobada para las empresas constructoras. Además los resultados de esta fase de planificación incluyen información detallada de las conexiones tales como un plano de empalmes, esquema de etiquetado, o conexiones en micro-ducto. En general, las tres fases del proceso de planificación se siguen unos a otros de forma secuencial en el tiempo. Algunas decisiones hechas primeramente, sin embargo, pueden necesitar ser revisadas a la luz de nueva información. Por ejemplo, la ubicación asumida para un POP puede sufrir un cambio luego de que se han generado los planos detallados. En tales casos, es importante ser capaz de volver a pasos anteriores en el proceso y revisar las decisiones hechas anteriormente idealmente con herramientas de software los cuales dan un alto grado de automatización y optimización. La interrelación entre los niveles de planificación es por lo tanto importante, permitiendo un lazo de realimentación fluido y constante entre una planificación de alto-nivel y la planificación detallada de red El combustible de la planificación de red: los datos Para generar un plan de red adecuado, cada decisión debería basarse en información sólida. Por lo tanto, es crucial tener datos de entrada precisos, particularmente datos geo-referenciados acerca del área objetiva del proyecto. Las herramientas de software pueden utilizar esta información para modelar diferentes topologías de red bajo diferentes supuestos, para comparar escenarios y elegir el mejor. Existen también herramientas de software para apoyar la construcción y documentación eficiente de un plano tobuild detallado. 70 P á g i n a

71 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) El tipo y la exactitud de los datos requeridos variarán de acuerdo a la etapa de planificación. Los tipos de datos más importantes de planificación se pueden subdividir dentro de tres categorías: Datos geo-referenciados. Especificaciones de hardware. Costos Datos geo-referenciados. En todas las fases de planificación deben tomarse en cuenta las características del área geográfica. Se requieren dos tipos principales de datos geo-referenciados para un ejercicio de planificación: Información de la topología de calle, incluyendo veredas, cruces, etc.; y Ubicaciones de casas, idealmente incluyendo el número de las unidades de viviendas y/o empresas por terminal de fibra. Los proveedores típicos de datos para topologías de calle son los proveedores de bases de datos de sistemas de información geográficamente grandes (GIS) que también se usan para sistemas de navegación vehicular. Estos datos son a menudo los que se muestran en sitios web de planificación de mapas y rutas tales como ó también (Fig. 4.4). Fig Ejemplo de mapa geo-referenciado por OpenStreetMap. La información acerca de edificios y residencias es más difícil de obtener. A veces se deriva de la información de alto-nivel, tales como el rango de número de casas o densidad de población o también esta información puede obtenerse desde el proveedor de energía local. Si no hay una fuente de información fiable, la única manera es visitar todas las construcciones y contar el número de viviendas. La precisión de los resultados de la planificación puede incrementarse usando datos adicionales, tales como: 71 P á g i n a

72 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile El tipo de superficie de una calle puede ayudar a dar una mejor estimación del costo de excavación; esta información también puede ser usada para determinar si se deben utilizar uno-o dos lados de la excavación para un segmento de terreno en particular. La disponibilidad de infraestructura existente y reutilizable tales como postes (en caso de instalaciones aéreas), o ductos existentes con capacidad de sobra, son útiles para disminuir los respectivos costos de implementación. La información acerca de gasoductos existentes, electricidad e infraestructura de cobre en las calles pueden ser utilizados para determinar potenciales rutas donde es probable que los permisos de excavación sean concedidos. Ubicaciones adecuadas para un Punto de presencia (POP) o Punto de concentración de fibra (FCP). Estos datos adicionales pueden ser difíciles de obtener. Se necesita considerar si vale la pena el esfuerzo necesario para obtener tales datos, tomando en cuenta los objetivos del trabajo de planificación. Alguna información detallada puede ser omitida en una etapa temprana y puede aproximarse. En etapas de planificación posteriores se requerirán datos más precisos, y por lo tanto para el motivo de una mejor estrategia y decisiones de alto-nivel, a menudo se valora también la recopilación de datos de alto-nivel en etapas tempranas. Para una planificación de red detallada, se necesita tanta información como sea posible, y esto puede ser la comprobación de que vale la pena gastar tiempo y limpiar los datos, por ejemplo utilizando imágenes satelitales o encuestas en terreno Especificaciones de hardware. El hardware utilizado en una implementación de una red FTTH se describe más adelante. Este será tomado en cuenta y dimensionado durante todas las fases del proceso de planificación. Es importante tener una vista detallada del hardware, incluso en etapas tempranas del proceso de planificación, puesto que los detalles pueden tener un impacto significativo en la topología óptima de la red y por lo tanto sobre la planificación estratégica. El hardware no se limita al equipamiento activo (por ejemplo switches Ethernet, OLTs y terminales ópticos PON) y componentes pasivos (por ejemplo estructuras de distribución óptica, armarios de fibra, splitters PON, ductos convencionales o sistemas de micro ductos, cables y fibras, y unidades de terminales de fibra). Comenzando con las especificaciones de equipamiento, se necesita definir un conjunto de reglas como una decisión de planificación describiendo de qué manera puede ser utilizado el hardware y en qué configuración de red. Esto incluye: Qué cables y ductos pueden instalarse en las áreas de alimentación, distribución y acometida. 72 P á g i n a

73 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Qué cables (interior) y ductos se ajustan en los ductos exteriores (dependiendo del diámetro interior y exterior de los componentes de enlace asociado o reglas de diseño). Qué equipamiento, por ejemplo splitters, pueden instalarse en construcciones, puntos de distribución y POPs; Qué pruebas deben llevarse a cabo antes de una conexión directa Costos. Uno de los objetivos principales de la planificación es el control de costo dentro de un conjunto dado de restricciones y requerimientos. Para realizarlo adecuadamente, es necesario tener una vista clara de los costos variados de implementación y mantenimiento de la red FTTH. Esto incluye: Costos de trabajo y obras civiles Costos de material por tipo de hardware Instalación, pruebas y costos de servicio de medición Costos de mantención de la red El costo de energía para equipamiento activo Costos relacionados para crear y mantener POPs, FCPs Costos relacionados al derecho de paso Las áreas de costo son a menudo diferenciadas de acuerdo a si son gastos de capital (CAPEX) o gastos de operación (OPEX). Otras importantes categorías son: equipamiento activo y componentes pasivos; planta externa y cableado dentro-del edificio; casas sin conectar o casas conectadas El motor de la planificación de red: las herramientas. En los inicios, los planos de red fueron generados manualmente dibujando objetos en los mapas, primero en papel, y después con paquetes de software CAD (Computer-Aided Design). Sin embargo, la planificación misma fue completamente manual y fue por lo tanto fue consumiendo tiempo y fue propensa a errores. En consecuencia, las etapas iniciales del proceso de planificación a menudo se ignoran o solo son tratadas de una forma teórica o estadística, y el planificador se centra directamente en la fase de planificación detallada. Otro inconveniente de este planteamiento fue que el plano contenía datos poco inteligentes acerca de los componentes de la red debido a que no había una base de datos detrás de esto, lo cual crea la dificultad de utilizar los planos de manera eficiente durante las etapas posteriores de la vida útil de la red, por ejemplo, para mantención. Actualmente muchos de estos problemas están resueltos usando software basados en GIS para documentar la red. El software conecta los objetos en el mapa con objetos de la base de datos, así manteniendo el seguimiento de los tipos de datos acerca de los componentes de la red. Las herramientas de planificación FTTH crean un proceso de planeo de red mucho más eficiente, no solo en términos de tiempo (a través de la automatización), también en términos de la calidad 73 P á g i n a

74 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile de los planos de red (a través de modelos de datos dedicados), y el nivel de optimización de los planos (a través de algoritmos de optimización inteligentes). Cada una de estas tres etapas en el proceso de planificación de la red tiene requerimientos particulares en términos de velocidad versus la complejidad que las herramientas de software disponible soportan. La planificación estratégica de la red tiene el nivel más bajo de detalle requerido desde una herramienta de software. Puesto que es utilizado para analizar varios conceptos de red, el software tiene que correr fluidamente lo suficiente para permitir comparar escenarios. Debido al considerable impacto de las decisiones estratégicas en el ámbito empresarial, la calidad de los procesos computacionales necesita ser lo suficientemente precisos para extraer conclusiones válidas. La planificación de red de alto-nivel tiene requerimientos similares. Sin embargo, el nivel de detalles necesita ser lo suficientemente alto para generar una confiable cuenta de materiales, y para servir como un punto de comienzo para la planificación detallada de red. Los requerimientos en la eficiencia de costos de los diseños de red generados son mayores ya que esta etapa de planeo se utiliza para identificar los últimos puntos porcentuales de potenciales reservas de costos. La planificación detallada de red tiene pocos requerimientos de automatización. En esta etapa el planificador debe producir un plano to-build. Sin embargo las herramientas deben soportar el manejo de una gran precisión y especificaciones detalladas de la red Planificación estratégica de red. Las decisiones empresariales mayores se crean en la primera etapa de la planificación. La pregunta clave es si hacer o no la inversión en la red FTTH. Para responder esta pregunta, el planificador necesita costos precisos, no solo para el despliegue de la red, sino también para activar clientes y mantener la red durante su tiempo de vida, y algunas predicciones realistas de adopción de clientes y los ingresos asociados. Es importante basar el análisis de costos en datos reales, debido a que esto puede hacer grandes diferencias entre diferentes áreas geográficas incluso aquellas con densidades de población similares. Las extrapolaciones y comparativas deberían ser evitadas donde sea posible hacerlo. Si se toma la decisión de proceder con el proyecto, habrán preguntas adicionales tales como: Dónde se desplegará la red? (Definir el alcance geográfico del proyecto). En qué orden se desplegarán las sub-áreas de la red? (Definir el orden geográfico). Qué métodos y tecnologías serán utilizadas? (Identificar reglas de diseño, componentes, tecnologías). 74 P á g i n a

75 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Dónde se desplegará la red FTTH. Comparando diferentes regiones en términos de gastos e ingresos, una decisión puede ser dónde se va a desplegar la red FTTH. En realidad, los inversionistas en FTTH tienen diferentes perfiles. Los inversores privados pondrán más énfasis en el rendimiento financiero mientras los inversores públicos tienen que atender equitativamente a todos los clientes potenciales, algunas veces sobre enormes áreas, incluyendo infraestructura a nivel nacional. Idealmente, se toman en consideración los intereses comerciales y la disponibilidad de servicios. Fig Evolución típica del costo por casa dependiendo del porcentaje de casa pasada. Una observación general es que el costo promedio por casa pasada varía con el porcentaje de casas pasadas en un área particular, como muestra la figura 4.5. Sin embargo, la distribución geográfica de los edificios y el número de casas pueden influir fuertemente, ya que con alrededor de un 60% de penetración puede obtener el menor costo por hogar En qué orden se desplegarán las sub-áreas de la red. Cuando un proyecto FTTH cubre una gran área geográfica, la construcción puede fácilmente tomar algunos años. Cuanto mayor sea el plazo de implementación, lo más importante es determinar el orden óptimo para el despliegue de la red en una serie de sub-áreas. La selección de este orden usualmente se basa en una combinación de costos e ingresos estimados Qué métodos, componentes y tecnologías se utilizarán para construir la red. Existen muchas elecciones posibles de tecnologías y componentes para construir redes FTTH. La mejor opción costo-eficiencia sólo puede determinarse aplicando las diferentes reglas de ingeniería y restricciones para cada método a la geografía actual de la región y comparar los resultados finales. Cada proyecto tendrá diferentes maneras para seleccionar las tecnologías óptimas, dependiendo de la situación local, incluyendo la geografía local, obligaciones normativas, situación de mercado, y otros factores. 75 P á g i n a

76 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile En muchos casos, el costo no es sólo la única consideración. Para tomar las decisiones correctas en esta etapa inicial, es importante realizar una evaluación en profundidad de los diferentes escenarios. El impacto de una selección en particular sobre los costos totales del despliegue es crucial, por supuesto, pero también deben considerarse otros aspectos como calidad ancho de banda y fiabilidad. Las elecciones que se realizaron a menudo se resumen como: Vale la pena invertir esta cantidad adicional para entregar más calidad/ancho de banda/fiabilidad? Las posibles opciones a considerar son: Diferentes arquitecturas ( x en FTTx). Diferentes tecnologías activas (PON vs. P2P vs. Híbrido). Diferentes niveles de concentración de fibra. Diferentes métodos de implementación de cableado (micro-cables, cableado convencional). Diferentes arquitecturas de splitter. Diferentes métodos de cableado en la casa. Diferentes estrategias de infraestructura de distribución Planificación de red de alto nivel Teniendo ya decidido el alcance del área del proyecto, la atención ahora se centra en la creación de decisiones detalladas acerca de la estructura de la red. Las principales salidas de esta etapa de planificación son una estimación fiable de las inversiones anticipadas, decisiones acerca de la ubicación para POPs y FCPs, decisiones de conectividad acerca de qué ubicación atenderá a qué área, y una cuenta de materiales. La planificación de red de alto-nivel se fía de los resultados de la fase de planificación estratégica de red. Esta comienza con las siguientes entradas: Un área de planificación definida. Una reserva (Budget). Una arquitectura (P2P, PON, o hibrido). Un tipo de cableado. Una estrategia de conexión del edificio (número de fibras por edificio, etc.). No todas las entradas pueden estar disponibles. Por ejemplo, podría no haber claridad acerca del tipo de cable o aún no haber decidido el número de fibras terminadas en cada instalación del cliente. En tal situación, una planificación de red de alto-nivel debería ejecutarse tomando un número diferente de posibles escenarios con el fin de producir una predicción fiable de las inversiones esperadas para el proyecto. Otras preguntas a ser respondidas en la fase de planificación de alto-nivel son: 76 P á g i n a

77 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Dónde se localizarán los POPs. Para áreas complejas de planificar, el planificador debe decidir cuántas ubicaciones de POP deberían usarse, donde los ODFs y el equipamiento activo serán puestos. Si se van a utilizar varios POPs, los planificadores también deben decidir qué clientes deberían ser atendidos por cuál POP. Esta no es una regla general para estimar cuántos clientes pueden conectarse por un POP único. Generalmente, mientras más clientes se atienden por el POP, mayor las economías de escala en términos de energía, mantención y capacidad de agregación. Para áreas de planificación pequeñas, donde es posible tener solo un POP, su ubicación se decide típicamente por un pequeño set de opciones predefinidas, los cuales dependen de los edificios disponibles para el operador en tal área Cuántos puntos de concentración de fibra. Entre las tareas básicas de la planificación de red de alto nivel está el decidir dónde se ubicarán los puntos de concentración de fibra (FCPs). El planificador debe decidir qué ubicación de cliente se conectará a qué FCP, y la solución de administración de la fibra óptica en cada FCP. Estas decisiones estarán sujetas a restricciones impuestas por las especificaciones técnicas de las soluciones disponibles para administrar las fibras, y el recuento de fibras de los cables y ductos del sistema Qué rutas de cable atenderán a qué áreas de distribución y alimentación. Deben establecerse las rutas de cableado, las cuales dan la conectividad entre POPs, puntos de distribución, e instalaciones de cliente. Las excavaciones y por dónde pasarán los cables y ductos es todavía muy caro, y entonces la elección de las rutas (a veces llamados caminos ) es una de las decisiones más críticas en la empresa. Es importante maximizar la utilización de la infraestructura existente tales como ductos vacíos para las excavaciones y su costo asociado Cuál es la cuenta de materiales esperados. Teniendo tomadas las decisiones acerca de la conectividad, se debe decidir también qué instalaciones de cables y de ductos deben ser usadas y en qué rutas. Juntos con los requerimientos de hardware (tales como splitters, switches activos, etc.), esta información puede ser utilizada para generar una cuenta de materiales de alto nivel, y ser usada para dar una indicación de la cantidad para los proveedores del hardware. La cuenta final de materiales, la cual incluye todos los ítems detallados, se genera durante la fase de planificación detallada. 77 P á g i n a

78 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Fig Resultado de una planificación de alto nivel puesta en colores las ubicaciones y áreas de distribución Las decisiones anteriores han sido descritas como si fuesen decisiones individuales, pero en la práctica estas son de un alto nivel de interdependencia. Por ejemplo, las decisiones de qué clientes serán atendidos por un POP tiene un impacto directo en el número de cables instalados en una ruta en particular, y consecuentemente en las cuestiones de si los ductos existentes tienen suficiente capacidad para acomodarlos o si se requieren excavaciones. El uso de una herramienta automática de planificación de alto-nivel es altamente recomendable debido a que esta puede manejar todas las decisiones en un único paso de planificación y optimización integrado. En tal escenario, el planificador es el controlador para crear decisiones acerca de los parámetros de planificación y restricciones. La herramienta automática de planificación de alto nivel ayuda al planificador en el diseño de una red de bajo costo que cumpla con todas las restricciones técnicas y la cual crea un uso óptimo de la infraestructura existente Planificación detallada de red En esta etapa del proceso de planificación, los resultados provenientes de la planificación de alto nivel se convierten en planos to-build. Este es uno de los mayores cambios conceptuales entre la planificación de alto nivel y detallada. El primero crea un plan de red (sin las configuraciones decididas en la planificación detallada) la cual debería ser realizable, además de menores cambios estructurales. En contraste, la planificación de red de alto nivel crea un plan de red el cual debe ser preciso y detallado lo suficiente para asegurar que todos los permisos oficiales se puedan garantizar y que las instrucciones de trabajo pueden ser generadas sin inconvenientes. Los cambios conceptuales implican que: 78 P á g i n a

79 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Exista incluso más énfasis en la calidad de los datos georeferenciados. La herramienta de software es indispensable para la manipulación gráfica y chequeo de la consistencia de la red planificada. Se requiere el soporte de la base de datos para la documentación, operación de red, administración de modificaciones, chequeo de fallas, atención al cliente, marketing y registro de red el registro oficial de la posición de los cables/ductos para prevenir daños por otras obras civiles Datos detallados. Todos los datos utilizados en las etapas previas de la planificación deberían ser reutilizados en la planificación detallada de red, por ejemplo los datos geo-referenciados de las calles, construcciones, direcciones de vivienda, y otras características geográficas importantes, así como también las tablas de base de datos de los componentes instalables, compras y costos de instalación. También las decisiones estructurales realizadas en la planificación de alto nivel deberían ser usadas como un punto de comienzo, incluyendo: El número y la ubicación geográfica de los POPs y FCPs. Las áreas de servicio de cada POP y FCP (coloreadas en la figura 4.6). Las rutas usadas incluyendo instalaciones de cable y ductos. Idealmente, las herramientas de software deberían soportar funcionalidades apropiadas de exportar e importar para facilitar la re-utilización de los resultados provenientes de la planificación de red de alto nivel. Mientras se planifica, es de utilidad saber si la información de planificación está directamente georeferenciada y puede ser enlazada a herramientas a Google Street View para realizar un estudio de escritorio. Esto hace que sea más fácil chequear detalles de la superficie como árboles, tipos de calle y así sucesivamente. Sin embargo, como estos datos no siempre están actualizados a la fecha, se hace indispensable un estudio en terreno. Para evitar colisiones con la infraestructura existente en la tierra, las herramientas de software deben soportar el importar las posiciones de cableado de telecomunicaciones de energía y cobre así como también tuberías de gas y de agua. Adicionalmente, es importante conocer las especificaciones exactas de ductos, cables, fibras y conectores de fibra para evitar incompatibilidades entre diferentes componentes durante la planificación. Esas incluyen, por ejemplo: Código de colores de los sistemas de micro-ductos. Restricciones de compatibilidad para los conectores, por ejemplo un conector APC no puede acoplarse a un conector PC. Restricciones de compatibilidad para empalmes de fibra, por ejemplo empalmar una fibra G.652D con una G.657B. 79 P á g i n a

80 Generando los planos to-build. Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile La fase de planificación detallada de la red genera planos to-build y debe añadir detalles y exactitud al resultado de la planificación de red de alto nivel. Esta comprende las siguientes tareas: Etiquetado: cada instalación de un componente recibe una etiqueta única según su consistencia, esquema de usuario-definido el cual permite una fácil referencia e identificación para el componente en el plano. Cable/ducto en configuración de ducto: para cada cable no directamente enterrado y cada ducto interior debe especificarse dentro de qué ducto exterior es soplado o tirado, por ejemplo especificando el color y etiqueta del sistema de microducto. Conexión detallada de acometida: cada conexión de acometida (desde la calle al punto dirección de la casa) debe ser exactamente posicionada y trazada. Ubicación de conectores: para cada sistema de ducto se debe especificar a qué posición geográfica uno o más de estos ductos (en particular para sistemas de microducto) se conectan, con qué tipo de conector y a qué ducto de otro sistema de ducto. Fibra y planificación de empalmes: en los ODFs, puntos de concentración de fibra y - si se utiliza cableado convencional en cualquier otro punto de conexión de cables, es necesario definir precisamente qué pares o fibras se empalmarán. Los empalmes pueden ser marcados como nuevos, en uso por un servicio o existentes. Como se trata de información masiva, es necesaria una representación gráfica apropiada de todas las conexiones entre fibras dentro de un socket de fibras, como muestra la figura 4.7. Fig Un plano de empalmes para un socket de fibras. En la fase de planificación detallada de la red es particularmente importante que las herramientas soporten modificaciones manuales de cada configuración individual y para automatización para el caso de operaciones con datos masivos los cuales deberían ser consistentes sobre el plano tobuild completo (por ejemplo, etiquetando). La documentación resultante de la red to-build comprende la información exacta y completa para actualizaciones, chequeo de fallas o restablecer una red: 80 P á g i n a

81 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Documentación de la red to-build (todos los detalles de configuración descritas hasta ahora, pero también información derivada como el puerto de la tarjeta de línea a la cual una casa se conecta). Documentación de POPs incluyendo espacio del rack y colocación de equipamiento activo y pasivo. Generación de planos de cómo se va a construir para objetos complejos como un ODF (con cientos de empalmes). Informes adaptables de los resúmenes generales, lista de materiales, listas de costos y listas de soplado de fibras. Generación de una lista de ofertas Documentación. La red as-built no siempre es idéntica a la red planeada. Si se hace cualquier cambio durante la construcción, es importante que el plano original to-build se actualice. Idealmente el plan actualizado llamado el plan as-built debería ser usado como base para la documentación completa de la red. Otros ajustes son causados por el trabajo civil y situaciones que surgen en terreno. Los topógrafos en terreno pueden enviar la información de ruta geográfica a medida que esta se crea. Es importante grabar todos los ajustes, y actualizar el software para que la información exacta se tenga para futuras intervenciones. La documentación de la red as-built también contiene información para cada sección y cables: Nombre y dirección de las instalaciones de la empresa. Documentación del sistema. Permisos escaneados bajo las leyes de construcción. Empresa manufacturera y fecha del cable utilizado. Documentos de aceptación escaneados. Eventualmente, los documentos escaneados para cada edificio conectado deberían incluirse en la documentación: Permisos de los propietarios. Protocolos de acceso ( walk in ). Acabado de la información. Pruebas y datos medidos Gestión del flujo de trabajo. Después de que todas las fases de planificación están completadas, el flujo de trabajo básico para conectar un cliente a una red FTTH es: Ingeniería civil. Soplado en/o tirando el cable. Empalme de fibra. 81 P á g i n a

82 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Pruebas y mediciones. Activación. Estos pasos necesitan ser integrados con la documentación de las redes to-build y as-built. Idealmente, el sistema de software para las interfaces de planificación detallada de red con un sistema basado en web muestra todos los pasos en el flujo de trabajo. Un sistema de flujo de trabajo debería estar accesible sobre conexiones inalámbricas en terreno, permitiendo a las compañías de ingeniería reportar el estado de su trabajo fácilmente. Este debería incluir la carga de reportes de mediciones al sistema de documentación. La información de empalmes también puede enviarse a terreno a medida que se requiera (justo a tiempo), separado por cajas de empalmes o tramos de distribución de fibra Equipamiento activo Las soluciones de red óptica pasiva (PON) y Ethernet punto-a-punto se han desarrollado por todo el mundo. La elección del equipamiento depende de muchas variables incluyendo la segmentación demográfica y geográfica, parámetros específicos de implementación, cálculos financieros, etc. En particular, la solución elegida depende mucho de la facilidad con que la infraestructura pasiva se despliegue. Es evidente que en el mercado actual ambas soluciones son aceptables. En una unidad de múltiple-residencia (MDU), las conexiones entre los usuarios finales y el switch del edificio pueden comprometer tanto cobre como fibra, sin embargo, la fibra es la única alternativa que garantizará el soporte para futuros requerimientos de ancho de banda. En algunos desarrollos una segunda fibra provee los sistemas de superposición de video RF; en otros casos múltiples fibras (2 a 4 por casa) son instaladas para garantizar competitividad así como futuras aplicaciones (Fig. 4.8). Fig Diferentes arquitecturas de red FTTH. 82 P á g i n a

83 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Red óptica pasiva (PON) El equipamiento PON se compone de un terminal de línea óptica (OLT) en el punto de presencia (POP) o la oficina central. Una fibra se despliega hacia el splitter óptico pasivo y un fan-out conecta un máximo de 64 usuarios finales donde cada uno tiene una unidad de red óptica (ONU) hacia el punto donde la fibra termina. Las ventajas de PON incluyen el uso reducido de la fibra (entre el POP y los splitters), ausencia de equipamiento activo entre la OLT y la ONU, capacidades de asignación dinámica de ancho de banda y la posibilidad de ráfagas de gran ancho de banda, lo cual podría conducir a reducir costos de capital y operación. Es importante notar que la última parte de la red, entre el ultimo splitter y el usuario final, es la misma para una solución PON o una punto-a-punto: cualquier casa pasada se conectará con una (o más) fibras hasta el punto donde el ultimo splitter se va a instalar, esto también se conoce como un Punto de concentración de fibra (FCP) o Punto de flexibilidad de fibra (FFP). Una de las diferencias de PON es que el número de fibras entre los FFPs y el POP puede reducirse significativamente (la tasa de splitting en combinación con la tasa de aceptación de un suscriptor en una reducción necesaria de fibra de 1:100). Esto es especialmente cierto en áreas abandonadas donde algunos recursos (limitados) están disponibles, tanto fibra oscura y/o espacio de ducto, los cuales podrían traducirse en una reducción de tiempo de despliegue y costos Soluciones PON Han existido varias generaciones de la tecnología PON a la fecha. El grupo de Red de Acceso de Servicios Completos (FSAN) desarrolla las especificaciones técnicas, las cuales son entonces ratificadas como estándares por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU). Estos estándares incluyen APON, BPON, GPON y XG-PON. GPON provee 2,5Gbps de ancho de banda de bajada y 1,25Gbps de subida compartido con un máximo de 64 usuarios. XG-PON ofrece 10Gbps de bajada y 2,5Gbps de subida para hasta 128 usuarios. En 2004 el Instituto de Electricidad e Ingenieros Electrónicos (IEEE) introdujo un estándar alternativo llamado EPON con una capacidad de 1Gbps en ambas direcciones. Los productos de propiedad EPON están también disponibles con una tasa de datos de 2Gbit/s de bajada. En septiembre de 2009 el IEEE ratifica un nuevo estándar, 10G-EPON, ofreciendo una tasa de datos simétrica de 10Gbps. Las tendencias para las tecnologías de acceso en los próximos 10 años irán hacia anchos de banda más simétricos. Compartir archivos multimedia, aplicaciones peer-to-peer y más aplicaciones de uso intensivo de datos utilizadas por usuarios hogareños conducirán a los suscriptores hacia un ancho de banda de subida. Sin embargo, es difícil imaginar una completa simetría en aplicaciones residenciales debido a la enorme cantidad de ancho de banda requerido para HDTV y servicios de entretenimiento en general aunque los pequeños negocios podrían verse beneficiados por la 83 P á g i n a

84 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile simetría. Sin embargo, PON ofrece una alta tasa de datos de subida a los operadores de FTTH como una ventaja competitiva clave sobre DSL o los proveedores de cable. GPON provee un alcance de 20km con un Budget óptico de 28dB utilizando ópticos de clase B+ con una tasa de división de 1:32. El alcance puede extenderse a 30km limitando el factor de splitting a un máximo de 1:16, o introduciendo ópticos C+, el cual añade hasta 4dB al Budget del enlace óptico y puede incrementar el alcance óptico a 60km. 10G-EPON también puede proveer un alcance de 20km con un Budget óptico de 29dB. Fig Diagrama esquemático de una red GPON. Como una opción, una superposición de video RF puede añadirse a través del uso de una longitud de onda adicional (1550 nm) compatible con aplicaciones de TV digital. Los estándares han sido definidos para permitir que GPON y XG-PON coexistan en la misma fibra usando diferentes longitudes de onda para ambas soluciones. Fig Enfoque FSAN hacia XG-PON 84 P á g i n a

85 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Equipamiento activo PON. El equipamiento estándar PON consiste de un terminal de línea óptica (OLT) y una unidad de red óptica (ONU). El OLT usualmente es situado en el punto de presencia (POP) o punto de concentración. Las tarjetas OLT pueden manejar hasta suscriptores por estante (basados en 64 usuarios por conexión GPON). Existen distintos tipos de ONUs disponibles para adecuarse a la ubicación (Fig. 4.11): Aplicaciones indoor (I-series). Aplicaciones outdoor (O-series). Aplicaciones empresariales (B-series). Aplicaciones FTTB. Dependiendo de la aplicación, el ONU puede proveer conexiones de telefonía análoga (POTS), conexiones Ethernet, conexiones RF para superposición de video y, en el caso de FTTB, un número de conexiones VDSL2 o Ethernet. En el mundo de la IEEE, el equipamiento del suscriptor siempre se refiere como la ONU, sin embargo, en el contexto de GPON y XG-PON fue acordado que el termino ONU debería ser utilizado en general; ONT fue mantenido solo para describir una ONU soportando un único suscriptor. Por lo tanto, el termino ONU es más general y siempre más apropiado. Fig Diferentes tipos de ONT Estas definiciones no siempre se cumplen por parte de todos y en otros casos (distintos de PON) cualquier dispositivo que termina la red óptica también se refiere como un terminal de red óptica (ONT). 85 P á g i n a

86 Gestión del ancho de banda. Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile El ancho de banda de GPON, EPON, XG-PON y 10G-EPON se asigna mediante esquemas basados en TDM (multiplexacion por división de tiempo). En downstream, todos los datos son transmitidos a todos los ONUs; los datos entrantes se filtran basados en el ID del puerto. En la dirección upstream, el OLT controla el canal de upstream asignando un slot de tiempo distinto a cada ONU. El OLT provee asignación de ancho de banda dinámico y priorización entre servicios usando un protocolo MAC (control de acceso al medio). Fig Administración de ancho de banda en sistemas PON Optimización del despliegue PON Cuando se despliegan redes PON, la infraestructura activa y pasiva trabajan juntas. Es evidente que la inversión oportuna en equipamiento activo (principalmente asociado al lado de red) puede ser optimizada una vez que el splitting pasivo correcto se ha elegido. Algunas consideraciones necesarias a tomar en cuenta cuando se diseña la red: El óptimo uso del equipamiento activo asegurando una tasa de uso (promedio) por puerto PON superior al 50%. Planta externa flexible que fácilmente se adapte a las distribuciones de un suscriptor presente y futuro. Requerimientos normativos para las redes de acceso de próxima generación desagregados (NGA). Optimización de los costos operacionales debido a las intervenciones en terreno. Estas consideraciones se traducirán en un número de reglas de diseño. Para hacer uso de las ventajas de la fibra en PON, debería optimizarse la ubicación de los splitters. En áreas típicas de las ciudades europeas, el tamaño óptimo del nodo es en algunas partes entre 500 y 2000 casas pasadas. Asumiendo splitting de un solo nivel, también conocido como splitting centralizado, el tamaño del nodo debería estar definido, es decir el número de casas pasadas, donde los splitters serán instalados. Existe un equilibrio entre el costo de los gabinetes y la necesidad de fibra adicional si los gabinetes son altamente movibles en la red y están más cercanos a los POP. Uno de los 86 P á g i n a

87 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) factores críticos en este proceso de optimización involucra la densidad del área; típicamente el costo variará como muestra la figura Fig Optimización del tamaño del nodo en un PON con splitting de un nivel. Las ciudades forman parte de muchas MDUs, algunas contienen unos pocos apartamentos y otras cientos de estos. Esto es también un factor importante cuando diseñamos la red, por ejemplo para saber cuántos splitters se necesitan ser instalados en el sótano de los edificios. Algunas redes emplean una estrategia de splitting de dos niveles, también conocido como splitting distribuido, donde por ejemplo splitters 1:8 son ubicados en los edificios y un segundo splitter 1:8 se instala a nivel de nodo. En áreas donde existe una combinación de MDUs y SFUs (unidades de única vivienda), el tamaño óptimo del nodo podría aumentar (una fibra proveniente de un edificio ahora representa hasta 8 casas pasadas). En algunos casos pueden desplegarse incluso altos niveles de splitting, también conocidos como splitting multi-nivel. Fig Splitting centralizado y distribuido en un PON 87 P á g i n a

88 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile En el caso de multi-fibras por casa desplegada, algunas de las fibras deben estar dedicadas a un proveedor de servicios y, por lo tanto, no están disponibles para una separación (las fibras dedicadas pueden ser empalmadas/cableadas en lugar de ser conectadas). Cuando una planta externa punto-a-punto se despliega a nivel de POP, un proveedor de servicios PON instalará todos sus splitters en el POP. Esto dará como resultado una reducción en el uso de fibra alimentadora en la planta externa. Un inconveniente adicional podría ser la ubicación del POP el cual podría estar cercano al usuario final (menos casas pasadas) ya que cada casa tendrá una (o más) fibras conectadas dentro del POP. El proveedor de servicios PON incluso podría decidir agregar un número de POP punto-a-punto y solo instalar su equipamiento activo (OLT) en uno de estos POPs y convertir los otros a POPs pasivos (splitters). Véase fig Equipamiento del suscriptor En los primeros tiempos de la banda ancha, la conectividad hogareña de internet fue entregada a los PC por una simple causa: el bajo costo de los módems de datos. Estos fueron seguidos por routers y por la conectividad inalámbrica (Wi-Fi). Hoy en día, la proliferación de dispositivos digitales dentro de la casa, no limitados a computadoras, sino incluyendo cámaras digitales, DVD players, consolas de videojuegos y PDA, exigen una alta demanda en equipamiento de usuario hogareño. Existen dos opciones distintas disponibles en el ambiente hogareño: el terminal de red óptica (ONT), donde la fibra finaliza; y el equipamiento local de suscriptor (CPE) que provee la conexión necesaria y el soporte de servicio. Estas opciones pueden estar integradas o separadas, dependiendo del punto de demarcación entre el proveedor de servicio y el usuario final. Fig Posibles configuraciones de la ONT y CPE. Con la creación de tecnologías y dispositivos más avanzados, emerge el concepto del Gateway residencial (RG). El CPE combina una amplia variedad de capacidades de networking incluyendo opciones y servicios, tales como un terminal de red óptico, ruteo, LAN inalámbrico (Wi-Fi), Traducción de Dirección de Red (NAT), seguridad y cortafuegos, incorporando las capacidades necesarias para soportar servicios VoIP e IPTV, y requerimientos de calidad de servicio. 88 P á g i n a

89 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Para la implementación de los CPEs los proveedores de servicios pueden elegir dos escenarios: CPE como delimitación con el suscriptor. El CPE se convierte en parte integral del rango de productos del proveedor de servicios, terminando en la línea entrante y entregando servicios al suscriptor. El proveedor de servicios es propietario y mantiene el CPE de esta manera controlando la entrega de servicio end-to-end, el cual incluye el terminal (ONT), e integridad de la transmisión así como entregar el servicio. El suscriptor conecta su red de hogar y dispositivos directamente a las interfaces de abonado orientado al CPE. Interfaz de red como una línea de demarcación entre el suscriptor y el proveedor de servicios. El ONT es provisto por el proveedor de servicios y los puertos Ethernet de los ONTs son la línea de demarcación con el suscriptor conectando su red doméstica o dispositivos de servicio específico (adaptador de video, sep-top box de video, etc.) al ONT. Una situación común donde este escenario es utilizado es la red de acceso abierta que involucra diferentes proveedores de servicios para conectividad y servicios. El proveedor de conectividad es el responsable del acceso y del terminal de línea óptica, pero no de la entrega/terminación de servicios como voz (telefonía) o video. Los CPEs de servicio específico son provistos por los proveedores de servicios respectivos. Los dispositivos pueden ser enviados y entregados a los suscriptores para su auto-instalación o distribución a través de canales de retail Futuros desarrollos tecnológicos Tendencias de ancho de banda residencial. Se espera que los requerimientos de acceso y ancho de banda del backbone continúen creciendo exponencialmente lo cual significa que los peaks globales y los anchos de banda promedio inexorablemente se incrementarán y los requerimientos de tasas de datos de acceso pronto excederán los 100Mbps (Véase fig. 4.16). Fig Evolución de las tasas para líneas de acceso. 89 P á g i n a

90 Redes ópticas pasivas. Acerca de los estándares ITU. Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile El Budget óptico de 28dB con tecnología GPON que utiliza ópticos de clase B+ permite un alcance de 30km cuando el factor de splitting se limita a 1:16. Los nuevos ópticos de clase C+ añaden 4dB de Budget de enlace dando la opción de más capacidades de splitting de distribución o más alcance. Los extensores GPON incrementan las capacidades más de 60km o 128 usuarios finales. Sin bien GPON es percibido como poseedor de un ancho de banda suficiente para los años venideros, XG-PON está ya estandarizado. Con el resultado que el límite no ha llegado todavía y los parámetros PON serán empujados a valores altos. XG-PON es una continuación natural en la evolución de las tecnologías PON, incrementando el ancho de banda cuatro veces a 10Gbps, con un alcance extendido desde 20 a 60km y un Split de 64 a 128. Debería notarse que el Split y el área máxima de alcance no son obtenibles simultáneamente. Más importante todavía, estas tecnologías evolucionarias evitarán la necesidad de grandes actualizaciones a la planta externa existente. Acerca de los estándares de la IEEE. Fig Evolución de los estándares PON de la ITU El estándar 10G-EPON (10-Gigabit Ethernet PON) fue ratificado en septiembre de 2009 bajo el título de 802.3av. Este último estándar ofrece 10Gbps simétrico, y su backward es compatible con 802.3ah EPON. 10G-EPON utiliza longitudes de onda separadas para 10Gbps y 1Gbps de downstream, y continuará utilizando una longitud de onda para 10Gbps y 1 Gbps en upstream con separación por TDMA de los datos del suscriptor. El grupo de trabajo 802.3av ha concluido su trabajo con el estándar 802.3av y este será incluido en el set de estándares IEEE P á g i n a

91 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Tecnologías PON de próxima generación. El siguiente paso después de XG-PON podría involucrar el incremento de la velocidad de línea de la fibra a 40 o incluso 100Gbps. Fig Planeo de longitudes de onda para TDM-PON. Una alternativa ya vista en los primeros despliegues es el uso de técnicas de multiplexacion por longitud de onda (WDM) para enviar múltiples longitudes de onda sobre la misma fibra. Los WDM- PONs prometen combinar lo mejor de cada uno una red física PON (compartiendo fibra alimentadoras) con conectividad punto-a-punto lógica (una longitud de onda por usuario). Esta arquitectura provee conectividad transparente y dedicada sobre una longitud de onda por base de suscriptor. El resultado es la entrega de tasas de datos muy altas sin contención para cada suscriptor conectado, ofreciendo la misma seguridad intrínseca como la fibra dedicada. Estas arquitecturas hacen uso de filtros de longitud de onda en lugar de splitters en terreno para asignar cada longitud de onda desde la fibra alimentadora sobre una fibra dedicada de acometida. Como resultado, existe un camino de actualización lógica desde los despliegues TDM-PON actuales hasta WDM-PON a nivel de infraestructura lógica. El desafío clave para WDM-PON es proveer diversas longitudes de onda de upstream mientras se tiene un único tipo de ONU. Los proveedores de comunicaciones consideran inmanejable tener una ONU diferente por longitud de onda, y los láseres sintonizables no son asequibles. Las tecnologías requeridas para WDM-PON están disponibles hoy en día, pero se hace necesaria la reducción en costos si va a ser considerada adecuada para desarrollos masivos. 91 P á g i n a

92 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Fig Planeo de longitud de onda para WDM-PON. Una tercera posibilidad es apilar algunas señales TDM-PON en una fibra, típicamente una combinación de cuatro sistema XG-PON corriendo a 10Gbps cada uno. Esto se llama TDM-WDM- PON híbrido. Fig Planeo de longitud de onda para TDM-WDM-PON hibrido Compartir la infraestructura Debido a los altos costos del despliegue FTTH, la colaboración de las redes de fibra e infraestructura ha sido discutida de gran manera por las partes interesadas. Además, los organismos reguladores están observando de muy cerca las actividades en terreno con el objetivo de fomentar un ambiente de competitividad, por lo tanto evitando situaciones de monopolio. 92 P á g i n a

93 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Existen varias capas de modelos de negocio FTTH operando en el mercado hoy en día; esto ha facilitado la manera en que los operadores de telecomunicaciones no tradicionales participen en este sector; estos incluyen proveedores de servicios básicos, municipalidades, desarrolladores de bienes raíces, gobiernos, etc. todos los cuales están viendo cómo encontrar el camino óptimo para llevar acceso de fibra hasta la casa. Más detalles puede verse en el capítulo Modelos de negocio La lista a continuación muestra los cuatro modelos de negocios operando en el mercado actualmente: I. Verticalidad integrada un importante operador, tal como un propietario de infraestructura, operador de red, proveedor de servicios así como el proveedor de contenidos con capas activas, pasivas y de servicios, provee servicios directamente al suscriptor. El tráfico es transportado sobre su propia red y los otros proveedores de comunicaciones pueden operar sobre la infraestructura pasiva (exclusivamente o masivamente). II. Distribución pasiva permite al propietario de infraestructura desplegar un acceso pasivo a la infraestructura pasiva permitiendo así proveer capas activas y capas de servicios al suscriptor. III. Distribución activa permite el acceso a otros proveedores de servicio, quienes son responsables de mantener la base del suscriptor. IV. Completamente separada algunas ciudades operan con un modelo completamente separado, donde participa un propietario de infraestructura, operador de red y un número de proveedores de servicios Compartir la infraestructura Para cada uno de estos modelos, la infraestructura tiene que ser compartida. Existen cuatro métodos de distribución de infraestructura, que van desde componentes pasivos a activos de la red: I. Ducto - múltiples proveedores de servicios minoristas o masivos pueden compartir el uso de una red de ductos dentro de una región substancial trazando o soplando sus cables de fibra. Ellos entonces compiten unos con otros sobre los servicios disponibles. II. Fibra múltiples proveedores de servicios minoristas o masivos pueden usar la red FTTH conectándose a la interfaz de capa física (fibra oscura ), y competir unos con otros sobre los servicios disponibles. El acceso a la fibra puede ser garantizado a varios puntos en la red: a la oficina central o POP o a algunos lugares entre los edificios y la oficina central o en el sótano de un MDU. Este punto es conocido como el punto de flexibilidad de fibra (FFP) y es el punto de ubicación donde los proveedores de servicios obtienen el acceso a los suscriptores. Un proveedor de servicios PON puede instalar splitters a estos FFPs y retornar el tráfico sobre un número reducido de fibras alimentadoras hacia el POP. 93 P á g i n a

94 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Un proveedor de servicios P2P puede instalar switches Ethernet a estos FFPs y retornar el tráfico sobre un número reducido de fibras hacia el POP, o alternativamente instalar un cruce de conexiones y conectar sus suscriptores al POP usando un numero de fibras equivalente al número de suscriptores. III. IV. Longitud de onda múltiples proveedores de servicios minoristas o masivos pueden usar la red FTTH conectándose a una interfaz de capa de longitud de onda y competir unos con otros sobre los servicios disponibles. Paquete - múltiples proveedores de servicios minoristas o masivos pueden usar la red FTTH conectándose a una interfaz de capa de paquete y competir unos con otros sobre los servicios disponibles Elementos de la Infraestructura de Red Expandiendo la red hacia el exterior, desde el Nodo de Acceso hacia el suscriptor, los elementos claves de la infraestructura FTTH son: Elementos de infraestructura Nodo de Acceso ó POP (punto de presencia) Cableado de alimentación Punto primario de concentración de fibra (FCP) Cableado de distribución Punto secundario de concentración de fibra (FCP) Forma física típica Edificio de espacio de comunicaciones ó un edificio separado Cables ópticos de gran tamaño y la infraestructura que los soporta como ductos o postación Mufas ó gabinetes de fibra externos (pasivo, equipamiento no activo) de fácil acceso para cableado subterráneo ó montados sobre postes con gran capacidad de distribución de fibra Cables ópticos de tamaño medio y la infraestructura que los soporta como ductos o postación Mufas ó gabinetes de pedestal externo (pasivo, equipamiento no activo) de fácil y pequeño acceso para cableado subterráneo ó montados sobre postes con capacidad media/baja de fibra y gran capacidad de cableado drop Cableado de acometida Cables de baja cantidad de fibras o unidades / ductos o tubos de fibra soplados para conectar las dependencias del suscriptor Cableado interno Tabla 4.I. Elementos físicos de la infraestructura FTTH Incluye dispositivos de entrada de fibra para exterior del edificio, y cableado interno de fibra y unidad terminal de fibra, los cuales pueden ser parte del ONU 94 P á g i n a

95 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Nodo de Acceso Fig Elementos principales en una infraestructura de red FTTH. El nodo de acceso, a menudo mencionado como el punto de presencia (POP), actúa como el punto de comienzo de la ruta de la fibra óptica hacia el suscriptor. La función del nodo de acceso es activar todos los equipamientos de transmisión en la casa desde el proveedor de telecomunicaciones, administrar todos los terminales de fibra y facilitar la interconexión entre las fibras ópticas y el equipamiento activo. El tamaño físico del nodo de acceso está determinado por el tamaño y capacidad del área FTTH en términos de los suscriptores y las actualizaciones futuras. Fig Indicación de tamaño de nodo acceso para P2P. El nodo de acceso puede formar parte de una estructura de construcción nueva o existente. Los cables de red principales entrando al nodo terminarán y operarán hacia el equipamiento activo. Los cables alimentadores también se conectarán al equipamiento activo y operan fuera del edificio y dentro del área de red FTTH. Todos los otros ítems físicos se utilizan para administrar las fibras ópticas dentro del nodo. Los gabinetes separados y los estantes terminales pueden ser considerados para el equipamiento y la gestión de fibras individuales para simplificar la mantención de circuitos de fibra así como para evitar interferencias accidentales a los circuitos de fibra sensibles. 95 P á g i n a

96 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile El nodo de acceso debería ser clasificado como un área segura. La provisión de alarmas de incendio y robos, acceso/entrada administrada y protección mecánica contra el vandalismo deben ser consideradas Cableado de alimentación Los cables de alimentación operan desde el nodo de acceso hacia el punto primario de concentración de fibra (FCP) y pueden cubrir una distancia de hasta algunos kilómetros antes de finalizar. El número de fibras en el cable dependerá del tipo de construcción. Para despliegues punto-a-punto, se necesitan cables de un alto número de fibras que contienen cientos de fibras para dar la capacidad necesaria con el fin de dar servicio al área FTTH. Para despliegues PON, el uso de splitters ópticos pasivos ubicados más adentro de la red externa puede permitir cables de un reducido número de fibras para ser usados en la parte alimentadora de la red. Es aconsejable seleccionar una infraestructura pasiva capaz de manejar un número diferente de arquitecturas de red debido a las necesidades planteadas en el futuro. Además, se debe considerar que es necesaria la modularidad dentro del número de fibras en los cables alimentadores. Fig Cableado de alimentación. Cable de alto número de fibras (arriba), cable modular en sistema de ducto (abajo). En cuanto a redes subterráneas, se requieren ductos de tamaño adecuado para que coincidan con el diseño del cable, y deberían considerarse ductos adicionales para el crecimiento de la red y el mantenimiento. Si se utilizan ductos más pequeños o sub-ductos rígidos, entonces la capacidad de alimentación se provee a través del uso de varios cables más pequeños, por ejemplo, cables de fibras (diámetro de 6.0mm) o hasta 216 fibras (diámetro de 8.4mm). Si se utilizan subductos de tejido flexible, no se necesitan cables más pequeños. Un subducto flexible sólo ocupa el espacio de 96 P á g i n a

97 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) los cables por lo tanto pueden ser instalados cables más grandes y/o más cables lo cual maximiza la tasa de relleno o la capacidad del ducto. Para despliegues de cableado aéreo, se requerirán estructuras de postes con suficiente capacidad de cableado. La infraestructura existente puede ser incorporada para ayudar a balancear los costos Punto primario de concentración de fibra El cable alimentador eventualmente necesitará ser convertido a cables de distribución más pequeños. Esto se logra en el primer punto de flexibilidad dentro de la red FTTH y generalmente se conoce como el primer punto de concentración (FCP). En esta etapa las fibras del cable alimentador son separadas y empalmadas dentro de grupos más pequeños además para rutear mediante los cables de distribución salientes. Nota: todos los puntos terminales de fibra dentro de la red FTTH deberían ser tratados como puntos de flexibilidad en términos de que proveen opciones de ruteo de fibras. El término FCP es usado en este proyecto como un nombre genérico para todos estos puntos, y clasificados como primario y secundario dependiendo de su posición dentro de la red. Idealmente, si es posible, el FCP primario debería ser posicionado cercano a los suscriptores, reduciendo la distribución posterior de los cables por lo tanto minimizando costos adicionales de construcción. En principio, la ubicación del FCP primario debería determinarse por otros factores tales como la ubicación de ductos y puntos de acceso. La unidad FCP puede tomar la forma de una mufa de cable subterráneo o montado sobre postes diseñado para manejar un alto número de fibras y conectar empalmes. Alternativamente se puede usar una estructura de gabinete de calle. Las mufas de cables subterráneos y montados en postes son relativamente seguras y no visibles, sin embargo el acceso inmediato puede ser difícil ya que se necesita equipamiento especial. Debería considerarse la seguridad y la protección contra el vandalismo para FCPs basados en gabinetes de calle Cableado de distribución El cableado de distribución que conecta el FCP al suscriptor usualmente no excede distancias de 1km. Los cables tienen un número de fibras de tamaño medio dirigido a servir un número específico de edificios o un área definida. Los cables pueden ser canalizados, directamente enterrados o agrupados dentro de un paquete de microductos común. Este último permite añadir otros cables de manera de crecer sobre la marcha. Para grandes MDUs, el cableado de distribución puede formar la última acometida hacia el edificio y convertirlo a cableado interno para completar el enlace de fibra. 97 P á g i n a

98 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Para redes aéreas la disposición es similar a la de los cables alimentadores. Los cables de distribución son de menor tamaño que los cables de alimentación y tienen un número total de fibras de 48 a 216. Los cables de tubo holgado pueden ser instalados por soplado o tirando dentro de ductos convencionales y subductos, directamente enterrados o por suspensión desde los postes. La canalización puede variar. En una aplicación de instalaciones abandonadas (instalación de ductos nuevos) los ductos pueden variar desde un diámetro interno estándar de 40mm HDPE a microductos. Con las infraestructura de ductos existentes, todos los tipos de ductos pueden utilizarse (PVC, HDPE, concreto) subcanalizado con subductos rígidos o flexibles. Los cables instalados en microductos pueden ser soplados a distancias de más de 1km. Los microductos, tales como subductos flexibles, ofrecen una manera de aplazar el despliegue de cables. Fig Cableado de distribución. Cable de alto número de fibras (arriba), cable modular en sistema de ducto (abajo) y tubos directamente enterrados con microcables (abajo) Punto secundario de concentración de fibra En algunas situaciones se puede necesitar que las fibras sean separadas dentro de la red antes de ser conectadas al suscriptor. Como en el caso del FCP primario, este segundo punto requiere flexibilidad para permitir una conexión rápida y reconfiguración de los circuitos de fibra. Este se llama el punto FCP secundario. En el FCP secundario, los cables de distribución son empalmados a las fibras individuales o pares de fibra (circuitos) de los cables de acometida. El FCP secundario es posicionado en un punto óptimo o estratégico dentro de la red, permitiendo al cableado de acometida ser dividido por 98 P á g i n a

99 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) splitters lo más cercano posible a la mayoría de los suscriptores. La ubicación del FCP secundario será determinada por factores tales como la posición de los ductos, tuberías y puntos de acceso y, en el caso de PON, la ubicación para los splitters. El FCP secundario es típicamente una mufa subterránea o montada en postes diseñada para manejar un pequeño número de fibras y empalmes. Alternativamente, puede utilizarse una pequeña estructura pedestal de calle. En cualquier caso, la entrada y más aún la re-entrada en un FCP requerirá configurar o reconfigurar fibras o llevar a cabo mantenciones y testeo de fibras. En el caso de fibra soplada-en aire, el FCP secundario puede tomar la forma de un dispositivo de ruptura entubado diseñado para permitir a los cables de microductos o unidades de fibra ser sopladas directamente a las instalaciones del suscriptor. Esto reduce el número de operaciones de empalme. Mientras las mufas de cable FCP secundario montados en postes son relativamente seguras y están fuera de la vista, el acceso puede ser impedido y se requiere equipamiento especial para el acceso. Las mufas de FCP secundario subterráneos son también relativamente seguras y están fuera de la vista. Los FCPs secundarios basados en gabinetes de calle pueden requerir seguridad y protección contra el vandalismo; sin embargo, el acceso inmediato a los circuitos de fibra debería ser relativamente sencillo Cableado de acometida El cableado de acometida o también llamado cableado drop forma el enlace externo final al suscriptor y opera desde el último FCP hacia el edificio del suscriptor para una distancia no más allá de 500m la cual se reduce considerablemente en áreas de alta densidad. Los cables de acometida usados para conexiones del suscriptor usualmente contienen un número estándar de fibras pero pueden incluir fibras adicionales para respaldo o por otras razones. El cable drop normalmente involucra sólo el enlace hacia el suscriptor careciendo de diversidad de red. Para redes subterráneas el cableado de acometida puede ser desplegado dentro de ductos pequeños, dentro de microductos o mediante entierro directo para lograr un cavado simple y solucionar la instalación. Los cables drop superiores alimentarán la red desde un poste cercano y finalizarán en un punto elegido del edificio para rutearlos hacia la unidad terminal. En cualquier caso, el ensamble del cable puede ser pre-terminado ó pre-conectorizado para un rápido despliegue y conexión, así como para minimizar rupturas durante la instalación. Los cables de drop son de cuatro tipos principales: instalación directa, directamente enterrados, de fachada, y aéreos Cables instalados directamente. Los cables instalados de forma directa se instalan en ductos, usualmente tirados, empujados o soplados. 99 P á g i n a

100 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile La estructura puede ser no-metálica con una cubierta externa/interna, o doble cubierta: una interna de LSZH (low-smoke zero-halogen) y una PE externa. Los cables están disponibles desde 1 a 36 fibras (típicamente 12 fibras). Los elementos de fibra pueden ser de tubo holgado, micro cubierta, o unidades de fibra sopladas Cables directamente enterrados. Los cables están disponibles en dos construcciones: no metálicos, o con protección metálica (de acero corrugado) Las ventajas de los cables protegidos por metal son que su alta resistencia a los golpes y cargas de alta tensión. Se han desarrollado nuevas cubiertas protectoras contra tensión no metálicas para dotar a los cables directamente enterrados no-metálicos de capacidades de rendimiento similares a los cables protegidos por metal. En promedio, los cables no-metálicos tienen un bajo costo. Los cables drop directamente enterrados están disponibles en número de fibras de 1 a 12 (típicamente de 2 4) Cables aéreos. Los cables están disponibles de esta manera: Como una continuación de redes de alimentación o distribución, por ejemplo cables de tierra ópticos (OPGW) o auto soportados completamente dieléctricos (ADSS). Cables de acometida de corto-tramo, por ejemplo en forma de 8, horizontal o circular. Los cables aéreos están diseñados para una carga de tensión específica, la cual está determinada por la longitud del tramo y las condiciones medioambientales. El cable en forma de 8 consiste de un tubo central fijado a un cable de acero. Típicamente los números de fibras son de 2-48 y la carga de tensión de alrededor 6000N. Los cables OPGW son usados principalmente en conexiones de línea de potencia. Todos los cables anteriormente mencionados pueden ser pre-conectorizados. Esta es una ventaja para la reducción del tiempo empleado durante la instalación en la casa y también para facilitar la planificación. Los elementos de fibra pueden ser de tubo holgado, micro cubierta, o unidades de fibra fundidos. 100 P á g i n a

101 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Fig Cable ADSS (arriba), cable de corto-tramo (abajo) Cables de fachada. La instalación de la fachada es adecuada para edificios tales como grandes MDUs o propiedades adosadas. Este método también puede ser empleado en despliegues de instalaciones abandonadas donde los cables operativos no son convenientes. Los cables están grapados a lo largo de la parte de afuera de los edificios con cierres, ramas o puntos de conexión robustecidos creando la acometida hacia el suscriptor. Sin embargo, la apariencia puede ser un problema con los propietarios y autoridades, particularmente en áreas de conservación. Los cables de fachada tienen una estructura similar a los cables instalados directamente y también requieren de resistencia UV y además como estos cables normalmente son usados en edificios pequeños, los números de fibra son bajos, entre 1 a 12 fibras (típicamente sólo 1-2 o 4 fibras). Los elementos de fibra pueden ser de tubo holgado, micro cubierta, o unidades de fibra sopladas Cableado dentro de la casa Se espera que los hogares actualmente sean compatibles en multimedia en todas sus habitaciones, estando listos para condiciones de trabajo ideal con acceso directo a todas las posibilidades técnicas y para actividades de recreación ilimitadas. Los servicios que hoy en día son inalcanzables a gran escala, incluyendo sistemas de calefacción, iluminación y alarma, CCTV y casas completamente automatizadas, se esperan que estén disponibles en línea muy pronto. Las máquinas de lavado y refrigeradores con conexión a internet, televisores interactivos, todos son ya una realidad. Las instalaciones en la casa se extienden desde una instalación de entrada normalmente ubicada en el sótano de un edificio hacia una salida de telecomunicaciones ópticas (socket) en las dependencias del suscriptor. Desafortunadamente las soluciones cableadas en las residencias son pocas veces consideradas cuando se construye una red pero es probablemente el enlace más débil en la entrega del servicio. 101 P á g i n a

102 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Por qué son necesarias las redes cableadas en el hogar, cuando las soluciones inalámbricas satisfacen todas las necesidades? Algunos argumentos para este debate en curso son: Las redes cableadas son más estables y confiables que las inalámbricas y las interferencias de canal en una red cableada desde otros dispositivos no existe (u otros puntos de acceso operando en el mismo canal). Las redes cableadas son más rápidas que su contraparte inalámbrica con aplicaciones multimedia, voz, video, juegos en red y otras aplicaciones en tiempo real operando mejor en una red cableada. Las redes cableadas son más seguras a pesar de la existencia de encriptación en redes inalámbricas. Sigue siendo posible para un hacker acceder a la red con las herramientas adecuadas o conocimiento de vulnerabilidades en la red, en contraparte las redes cableadas solo pueden ser conectadas dentro de la casa de esta manera haciendo difícil tomar el acceso para el hacker. El objetivo de esta sección es dar las mejores prácticas, desde lineamientos técnicos, para el medio físico de capa 1 de la sección fibra para las redes hogareñas. Generalmente los objetivos de los lineamientos técnicos son asegurar que la instalación dentro de la casa pueda ser compartida por dos o más redes de fibra atendiendo a la misma ubicación. Además estos lineamientos también destacan el beneficio de que la instalación dentro de la casa en cualquier edificio es una actividad de una sola vez. La instalación dentro del hogar se extiende desde una instalación de entrada del edificio típicamente ubicada en el sótano de un edificio MDU hacia una salida de telecomunicaciones ópticas (socket) en las dependencias del suscriptor. Para especificar los elementos de la infraestructura física y describir los procesos, se utiliza un modelo de referencia, basado en estándares internacionales, Mientras los lineamientos técnicos describen un número de aspectos importantes de la instalación en la casa, esto no representa una solución completa. Cada desarrollador de FTTH planea e implementa una red FTTH de acuerdo a su propio modelo de negocios, planos y métodos de despliegue Modelo de referencia de cableado en el hogar. Fig Modelo de referencia para infraestructura FTTH. 102 P á g i n a

103 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Los elementos de infraestructura del modelo de referencia contienen: BEP Punto de entrada del edificio CPE Equipamiento en dependencias del cliente FD Distribuidor de suelo ONT Terminal de red óptica OTO Salida de telecomunicaciones ópticas FCP Punto de concentración de fibra POP Punto de presencia Las arquitecturas típicas que utilizan los elementos de red básicos mencionados anteriormente están basadas en estas dos estructuras de red: Arquitectura de acometida directa (Punto-a-Punto). Arquitectura vertical con o sin cajas de distribución de piso. La interconexión entre el BEP y el distribuidor de suelo y/o la unidad terminal óptica es conocida como el cableado vertical o ascendente. Esta es una típica arquitectura de red usada en MDUs. Fig Ejemplo de una arquitectura vertical. Los cables de fibra verticales o ductos alimentados con fibras normalmente se instalan en conductos de cable existentes como por ejemplo en instalaciones eléctricas o conductos de cable instalados individualmente para la red FTTH. Es común instalar un tubo vertical desde el sótano o la planta superior del edificio. El tubo vertical representa la parte de instalación que más tiempo consume del cableado en la casa, especialmente en la sección donde deben tomarse en consideración las normas locales de incendio ya que a menudo pasan escaleras usadas como rutas de evacuación. 103 P á g i n a

104 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Dependiendo de la arquitectura, el número de fibras por suscriptor y el número de apartamentos en el edificio, los cables verticales tienen varias estructuras: mono fibras, paquetes de mono fibra, o paquetes de múltiples fibras. Como estos cables son instalados en condiciones dificultosas (por ejemplo con un bajo radio de curvatura en los bordes), se considera el uso de nuevas fibras insensibles a las curvaturas Punto de entrada al edificio (BEP). El BEP permite la transición desde el cableado externo al interno. El tipo de transición puede ser un empalme o una conexión desmontable Distribuidor de suelo (FD). El distribuidor de suelo es un elemento opcional el cual permite la transición desde el cableado vertical al cableado horizontal dentro del edificio Cableado dentro de la casa. El cableado dentro de la casa enlaza el BEP hacia el OTO. Los componentes principales son un cable óptico interno o un similar, basado en soplado, y la instalación de elementos de fibra Salida de telecomunicaciones ópticas. El OTO es un dispositivo de conexión fija donde el termina el cableado interno de fibra óptica. La salida de telecomunicaciones ópticas provee una interfaz óptica hacia el cable del equipamiento ONT/CPE Terminal de red óptica (ONT). El ONT finaliza la red óptica FTTH en las dependencias del suscriptor e incluye un conversor electro-óptico. El ONT y CPE pueden estar integrados Equipamiento en las dependencias del cliente (CPE) (SPE). El equipamiento en las dependencias del cliente o del suscriptor (CPE/SPE) es cualquier dispositivo activo, por ejemplo un set-top box el cual provee al suscriptor de servicios FTTH (datos de alta velocidad, TV, telefonía, etc.). El ONT y SPE/CPE pueden ser integrados Cableado en el hogar. El cableado en el hogar soporta la distribución de un amplio rango de aplicaciones dentro de las dependencias: TV, telefonía, acceso a internet, etc. El hardware de aplicación específica no es parte del cableado en el hogar Equipamiento de usuario. El equipamiento de usuario tales como TV, teléfono, o computadoras personales, permiten al suscriptor acceder a los servicios. 104 P á g i n a

105 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Consideraciones generales del cableado dentro de la casa Características de la fibra. Las fibras desde el cableado de acometida (cableado externo) y las fibras desde el cableado dentro de la casa (cableado interno) tienen que ser conectadas al BEP. Las especificaciones de estas fibras son descritas en las diferentes categorías de estándares de fibra y deben cumplir determinados requerimientos como se describe en la tabla 4.II. Tipo de fibra Código ITU Código IEC Cables externos G.652 D IEC B1.3 Cables externos G.657 A IEC B6a Cables internos G.657 A IEC B6a Tabla 4.II. Características de los cables de fibra. El cableado drop y dentro de la casa puede realizarse usando técnicas de soplado en microductos Requerimientos de radio curvatura. El radio de curvatura en el BEP y las secciones de cable interno para fibras G.657A deberán ser de 15mm y por encima. La expectativa de confiabilidad mecánica relativas al estrés mecánico de las fibras ópticas deberán ser de al menos de 20 años. Tipo de cable Tipo de fibra Código IEC Cables externos G.652 D IEC B1.3 R 30 Cables externos G.657 A IEC B6_a R 30 Cables internos G.657 A IEC B6_a R 15 Tabla 4.III. Requerimientos de radio curvatura Tipos de cable. Los cables de fibra de tubo holgado óptico son típicamente utilizados para la instalación en el BEP y están normados de acuerdo a IEC ó el cableado de microducto para instalación mediante técnicas de soplado de acuerdo a la norma IEC Se considera la compatibilidad de otras construcciones de cable con los cables estándar en las interfaces especificadas Cable externo. Los cables externos están normados por IEC La temperatura de operación es entre - 30ºC y +70ºC Cable interno. Los cables internos están normados por IEC y deberán proveer 4 fibras entre el BEP y cada OTO. 105 P á g i n a

106 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile La temperatura de operación es entre -20ºC y +60ºC Código de color de las fibras. Las fibras dentro de tubos amortiguadores, así como fibras amortiguadas, son codificadas por color para diferenciar las fibras dentro del cable. Este código de color permite a los instaladores identificar fácilmente las fibras a ambos extremos del enlace de fibra y también indica la posición apropiada de cada fibra en el cable. Los colores corresponden a los colores estándares en IEC Para números de fibra por encima de 12, deberían identificarse grupos adicionales de 12 fibras por una combinación de la secuencia anterior con una identificación adicional (por ejemplo, marcando un círculo, una marca punteada o un indicador) Cables que contienen materiales inflamables. El comportamiento para incendios de los cables internos y externos debería cumplir con los requerimientos de las series IEC 60332, IEC y IEC Requerimientos generales en el BEP Las recomendaciones de los fabricantes de cable tienen que ser respetadas (carga de tensión del cable, radio de curvatura) para las instalaciones dentro de la casa que no excedan las prácticas normales. La instalación de un cable de fibra óptica y elementos de conexión al BEP pueden ser influenciados significativamente por una planificación cuidadosa y la preparación de una especificación para las instalaciones Empalmes de fusión en el BEP. Se utilizan empalmes de fusión en el BEP. Los requerimientos para que los empalmes de fusión y protectores de empalmes sean utilizados en el BEP se especifican la tabla 4.IV. Los tipos de protectores de empalme son termocontraíbles o prensados. Características Requerimiento Max. atenuación de los 0.15 db empalmes Pérdida de retorno > 60 db Rango de temperatura de -25ºC a 70ºC operación Tabla 4.IV. Especificaciones de empalmes de fusión en el BEP Caja de conexión en el BEP. El tamaño del sistema administrador de fibras en el BEP depende del tamaño de la construcción y la complejidad total de la instalación. 106 P á g i n a

107 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) En el BEP, el administrador de fibras típicamente usa cajas diseñadas especiales que permiten el correcto número de cables in/out, un numero requerido de empalmes, reservas de fibra y administrador correcta de circuitos. Además se deben considerar importantes características para la identificación de la fibra, un espacio de fibras sin conectar, sistemas de bloqueo y extensiones futuras de las cajas del BEP. La protección de la entrada es importante y depende de las condiciones dentro del espacio dedicado al BEP. Típicamente en una instalación dentro de la casa sería IP20 y para exterior IP44. Las longitudes sobrantes en la caja de conexión y la bandeja de empalmes son normalmente de 1.5m Fig Ejemplo de un panel IP20 montado en BEP (izquierda), ejemplo de IP44 BEP (derecha) Bandeja de empalmes. Como el principal objetivo de los BEPs es contener la administración de las fibras y los empalmes entre el OSP y el cableado interno, son necesarias las bandejas de empalmes y fijaciones adicionales, contenedoras de empalmes y accesorios asociados. La protección contra tirones, espacios y reglas para ahorrar más longitud de fibras se diseñan principalmente para futuros reempalmes. La protección del radio curvatura siempre debe recibir la más alta atención. Están disponibles diferentes tipos de cassettes de empalmes, permitiendo el manejo de fibras individuales o en grupo, dependiendo de las decisiones tomadas en la fase de diseño. Las bandejas tienen que cumplir las necesidades de fijación o apilamiento. Fig Ejemplo de una pila de bandeja de empalmes. 107 P á g i n a

108 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Fig Ejemplo de bandejas de empalme apiladas con administrador individual de fibras. Fig Vista detallada de un cassette de empalme equipado con sostenedores de empalme y protección contra tirones de fibra individual Posicionamiento del BEP. Este siempre es un detalle cuestionado, influenciado por las condiciones de terreno, los propietarios de los edificios y las condiciones físicas, los cuales preferentemente involucran bajos niveles de humedad, polvo y vibraciones. Como se mencionó previamente, el nivel de Protección del Ingreso tiene que responder a estas condiciones. Es importante que el BEP se posicione cerca de la ruta de cableado vertical para permitir la óptima transición para los cables Distribuidor de suelo La conexión a la Salida del Terminal Óptico para grandes instalaciones (donde por ejemplo hay una alta densidad de instalaciones de suscriptores en un solo piso en un MDU) puede lograrse usando 108 P á g i n a

109 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) un punto de distribución de suelo, considerado un punto de transición y administrador de fibra, entre el cableado vertical y las conexiones horizontales. El distribuidor de suelo utiliza los mismos tipos de caja y tiene funciones similares del BEP con tamaños correspondientes al número de fibras entrantes y salientes. El nivel de Protección de Ingreso es típicamente IP20. Cuando se utilizan los distribuidores de suelo, una opción para conectar el OTO a este punto es el extremo único, solución de fibra pre-conectorizada. En este caso el extremo conectorizado del cable opera hacia el OTO y el extremo no-conectorizado puede ser empalmado en la caja de distribución de piso. El enlace entre el distribuidor de suelo y el OTO es denominado drop horizontal. En las topologías de red el drop horizontal enlaza el cable de tubo horizontal desde la distribución de suelo hacia la interfaz de suscriptor con el número requerido de fibras. Típicamente el número de fibras para cable de acometida horizontal son entre una y cuatro fibras dependiendo de las normativas locales y aplicaciones planeadas en el futuro del propietario de la red. La conexión entre el tubo vertical y la acometida horizontal en la caja de suelo puede lograrse por: Ensambles de cable drop pre-terminados a uno o ambos extremos. Empalmes. Instalación de conectores montables en terreno. Los típicos problemas que se encuentran con el cableado incluyen la falta de espacio disponible para ductos o cables para pasar a través de las paredes Salida de telecomunicaciones ópticas (OTO) Las Salidas de Telecomunicaciones Ópticas son diseñadas para manejar diferentes números de fibras típicamente hasta 4 con una protección de radio de curvatura mínimo de 15mm. Los diseños de salida de fibra óptica deberían permitir el alojamiento de ciertas longitudes sobre fibra y dar espacio para los empalmes. La placa frontal de las salidas deberían tener recortes (cutouts) correspondientes a la elección del tipo de adaptador para sostener los conectores simplex o dúplex de acuerdo al diseño de red. Es importante que los detalles de identificación sean marcados en una posición visible en el OTO. El marcado es importante principalmente para la mantención y troubleshooting de la red así como en el testeo de la red. El OTO consta, en muchos de los casos, de material PC/ABS y tiene una Protección de Ingreso nivel 20 (IP20). A menudo la primera salida dentro de las dependencias del suscriptor es llamada la Salida de Telecomunicaciones Ópticas (OTO), con una elección de sockets para el terminal que depende del cableado residencial respectivo: 109 P á g i n a

110 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Sockets con adaptadores fijos de fibra óptica. Sockets con adaptadores intercambiables de fibra óptica. Sockets híbridos con adaptadores basados en fibra y en cobre. Los diferentes sockets tienen diferentes características. Algunos tienen interfaces protegidas de láser y contra polvo, así como características de bloqueo a pruebas de niños. Algunos de estos sockets están diseñados para superficie y algunos para montaje empotrado Tipo de fibra y características de conexión en el OTO. Las fibra más comúnmente utilizada en el OTO es la G.657 A, que permite un pequeño radio de curvatura. El tipo de conexión de fibra hacía el OTO puede ser: Ensambles de cable pre-terminados. Pigtails. Conectores montados en terreno Conectores ópticos. El tipo de conector óptico usado es usualmente definido en la fase de diseño. La principal recomendación con respecto a la cara final de los conectores es para APC con una especificación clara de la atenuación y pérdida de retorno (por ejemplo, grado B para IL y grado 1 para el RL). Los requerimientos mecánicos y climáticos típicamente usados son definidos en IEC para la categoría C (medioambiente controlado) con una temperatura de operación entre -10ºC y +60ºC. Fig Vista detallada de un OTO: bandeja de empalme, guía radio curvatura, desde el plato frontal con tipo LC de adaptador de recorte. 110 P á g i n a

111 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) El camino más rápido, simple y confiable para instalar dicho OTO es utilizar una solución preensamblada, por ejemplo un cable ya empalmado como muestra la figura Fig Ejemplo de un terminal de fibra óptica pre-ensamblado Empalmes. Los requerimientos para empalmes en el OTO están generalmente en un rango más alto ya que es posible utilizar ambas tecnologías, fusión y mecánica, típicamente estimadas en la fase de diseño a un máximo de 0.25 db y un RL >60dB principalmente cuando se considera superposición de RF. Es posible utilizar empalmes mecánicos y de fusión en el OTO y por lo tanto frecuentemente se especifica en la etapa de diseño que el máximo OL es 0.25dB y el RL es >60dB especialmente cuando se considera superposición de RF Posicionamiento del OTO. Las cajas de distribución en la casa están a menudo disponibles en los nuevos edificios construidos y, si están disponibles, son frecuentemente usadas para la instalación del OTO. Es importante que un socket de energía esté disponible para el ONT/CPE los cuales también requieren suficiente espacio y una adecuada ventilación. La conexión entre el OTO y el CPE o ONT/CPE respectivamente, tiene que ser optimizada para un uso residencial y debe ofrecer lo siguiente: Sistema plug and play. Protección laser integrada y contra polvo. Sellado contra el polvo. Mecanismo de auto-liberación para proteger el OTO en caso de tirado no-intencional del cableado conectado. El más bajo radio curvatura para prevenir daños a los cables. Fácil instalación o remoción por los suscriptores. En muchos casos el OTO es instalado en livings u otros espacios dedicados para trabajo y/o entretenimiento. 111 P á g i n a

112 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Fig OTO integrado en un gabinete de distribución de hogar. Un OTO puede ser instalado en el panel de distribución eléctrica del hogar como se muestra en la figura Fig OTO integrado en el panel de distribución eléctrica del hogar Pruebas del cableado en el hogar, el enlace BEP-OTO. El tipo de pruebas y mediciones son definidas en la fase de diseño, ver el capítulo de Planificación de Red para más detalles. 112 P á g i n a

113 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Sin embargo, el instalador es el responsable de instalar el cableado dentro del hogar (BEP-OTO) conforme a la calidad definida en la fase de planificación detallada y se compone de valores descritos primeramente en esta sección. Las mediciones pueden llevarse a cabo de esta manera: I. Método de test de referencia: mediciones de OTDR bidireccional entre el POP y OTO. II. Método de test alternativo: mediciones de OTDR unidireccional desde el OTO Para más detalles ver el Anexo 2, Lineamientos de pruebas FTTH Requerimientos generales. Las instalaciones deberían ser realizadas solo por técnicos certificados. Los requerimientos de seguridad laser están en concordancia con la serie IEC y otros estándares locales. Los diseñadores e instaladores son responsables de la correcta interpretación e implementación de los requerimientos de seguridad Seguridad laser. Conforme a la serie IEC el tipo de dependencias del suscriptor es irrestricto. Mientas los despliegues FTTH respetan el nivel 1 de peligro (series IEC 60825) en las dependencias del suscriptor, así como también clase laser 1 ó 1M de las fuentes láseres, no es necesario ningún requerimiento especial con relación al marcado o seguridad laser en las dependencias del suscriptor (desde el punto de entrada del cable óptico dentro del edificio a través del conversor óptico-eléctrico, incluyendo el BEP y el OTO). El cableado de fibra óptica en la casa no es peligroso con el tiempo para los suscriptores: las nuevas generaciones de cables de conexión de CPE prestan protección de laser automática lo cual previene daño a los suscriptores (ver figura 4.36). Fig Ejemplo de un cable de conexión que ofrece protección laser y contra el polvo y auto-liberación automática. 113 P á g i n a

114 4.7. Técnicas de despliegue Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile A continuación se da una descripción de las técnicas disponibles de despliegue de la infraestructura FTTH. Se puede utilizar más de una técnica en la misma red, dependiendo de las circunstancias específicas de la construcción de la red. Como nuestro proyecto se enfoca en un despliegue de cableado aéreo, solo se describirá esta técnica, sin dejar de mencionar que la red FTTH se puede implementar además por infraestructura de ductos, microductos soplados, y cables directamente enterrados Cableado aéreo Los cables aéreos están soportados en postes u otras infraestructuras tipo torre y representan uno de los métodos más efectivos en costos de despliegue de cables de acometida en el enlace final hacia el suscriptor. Los principales beneficios son el uso de la infraestructura de postación existente hacia el enlace de los suscriptores, evitando la necesidad de cavar en las carreteras para cables enterrados o nuevos ductos. Los cables aéreos son relativamente rápidos y fáciles de instalar, usando hardware y prácticas ya familiares para los instaladores locales (Véase fig. 4.37). Fig Mapa de productos para cableado aéreo Capacidad de carga de la infraestructura posteada. Los postes a los que el cable óptico se va a unir pueden ya cargar otros cables unidos a ellos. De hecho, la pre-existencia de rutas de postes podría ser una razón clave para la elección de este tipo de infraestructura. Añadir más cables incrementará la carga soportada por los postes, por lo tanto es importante verificar las condiciones de los postes y su capacidad de carga total. En algunos países, como en Reino Unido, los cables usados en cableado aéreos tienen que ser diseñados para quiebres si van a estar en contacto con alto tráfico vehicular para evitar daños a los postes. 114 P á g i n a

115 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Tipos de cables aéreos. Los tipos de cables aéreos incluyen auto-soportados circular (ADSS o similar), en forma de 8, envueltos o atados. El tipo ADSS es útil donde el aislamiento eléctrico es importante, por ejemplo, en un poste compartido con cables energía o cables de datos que requieren un alto grado de protección mecánica. Este tipo de cable favorece también a las compañías que manejan cables de cobre, pues se pueden utilizar hardware y técnicas de instalación similares. Fig Cable aéreo envuelto. El diseño en forma de 8 permite una fácil separación del paquete óptico evitando el contacto con el elemento de fuerza. Sin embargo, con el diseño de cable ADSS, el soporte del elemento de fuerza es parte del cable. Los cables ADSS tienen la ventaja de ser independientes de los conductores de energía pues juntos con los cables de envoltura-de fase ellos usan materiales de cubierta anti-tracking cuando son usados en campos de alta potencia. Los cables azotados o envueltos se crean mediante el atado del cableado convencional a un elemento de cadena separada usando equipamiento especial; esto puede simplificar la elección del cable. Los cables envueltos usan maquinas especializadas para desplegar los cables alrededor de los conductores de fase o tierra. Si la fibra se despliega directamente en una línea de energía esta puede incluir OPGW (cable de tierra óptica) en la tierra. El OPWG protege las fibras dentro de una capa única o doble de los cables blindados de acero. El grado del cable blindado y los diámetros de cable se seleccionan normalmente para ser compatibles con la infraestructura de línea de energía existente. El OPWG ofrece excelente fiabilidad pero normalmente sólo es una opción cuando los cables de tierra también necesitan ser instalados o reformados. Los cables aéreos pueden tener elementos de cable y construcción similares y como los de cables de fibra óptica de ducto o enterrados. Los diseños circulares, ya sea auto-soportado, envueltos o 115 P á g i n a

116 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile azotados, pueden incluir elementos de fuerza periféricos adicionales más una cubierta de polietileno o material especial anti-tracking (cuando se usan en campos de alta electricidad). Los diseños en forma de 8 combinan un cableado circular con un elemento de fuerza de cadena de modulo alto. Si el cable alimentador es alimentado con una ruta aérea entonces el número de fibras del cable será similar a la versión subterránea. Debería notarse que todas las consideraciones anteriores son válidas para sistemas de fibra soplados desplegados en postes u otras infraestructuras superiores. Desde el aspecto medioambiental, se necesitan ver otras consideraciones extras ya que los cables aéreos pueden estar afectos a incluir hielo y cargas de viento. El material de cubierta del cable también debería estar adecuadamente estabilizado contra la radiación solar. Los medios de instalación también necesitan ser considerados seriamente (por ejemplo, postes, líneas de energía, tramos cortos o largos, capacidades de carga). La figura muestra los tipos de cables aéreos que pueden ser utilizados en el despliegue. Fig Elección del cableado aéreo. Además los cables están disponibles también con una estructura unitubo Hardware de soporte para cableado en postes. El hardware de soporte puede incluir abrazaderas de tensión para fijar un cable a un poste o para controlar un cambio de dirección de poste. Las abrazaderas de suspensión intermedia son usadas para soportar el cable entre los puntos de tensión. El cable puede ser fijado con pernos o con accesorios de espiral pre-formados, lo cual da una fuerza de sujete uniforme y radial. Ambos tipos de soluciones deberían ser seleccionadas cuidadosamente para el diámetro particular y construcción del cable. El cable puede necesitar protección si este es ruteado por debajo del poste, por ejemplo, cubriéndolo con una placa metálica estrecha. 116 P á g i n a

117 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Donde existen tramos muy largos y cuando la nieve o el acumulamiento de hielo han modificado el contorno del conductor, algunos vientos de moderada o alta velocidad pueden causar condiciones de elevamiento aerodinámico lo cual puede conducir a una oscilación de baja frecuencia de algunos metros de amplitud llamado galopante. Los amortiguadores de vibraciones montados en la línea, ya sea cerca o incorporados a la estructura de soporte en los bundle spacers, son utilizados para reducir el peligro de fatiga del metal en los accesorios de suspensión y de tensión Cable de tensión. Los cables aéreos son instalados tirando de ellos sobre poleas pre-conectadas y asegurándolos con abrazaderas de tensión y suspensión o conjuntos de dead-ends helicoidales preformados y conjuntos de suspensión hacia los postes. La instalación usualmente se lleva a cabo en razonables condiciones climáticas con la carga de instalación referida al estrés diario (EDS). Los cambios climáticos, temperaturas extremas, hielo y viento pueden afectar el estrés sobre el cable. El cable necesita ser lo suficientemente fuerte como para resistir la carga extra. También se necesita tomar en consideración cuidadosamente que la instalación y el hundimiento adicional posterior, debido a la carga de hielo por ejemplo, no compromete el espacio de tierra de los cables (deben tomarse en cuenta las regulaciones de la autoridad local de espacio en carretera) o conducir a interferencia con otros cables montados en postes con diferentes coeficientes de expansión térmica Mufas de cable aéreo. Las mufas pueden ser montadas en el poste o torre o puestos en una caja de vereda en la base. Además, se debe considerar dotar de protección de rayos UV y contra posibles prácticas ilegales de tiro, particularmente para mufas montadas en postes. La mufa puede requerir una función para la distribución de pequeños cables de acometida. Fig Instalación de cableado aéreo. 117 P á g i n a

118 Otras consideraciones de despliegue. Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile El equipamiento aéreo puede ser más susceptible al vandalismo que los enterrados o en ductos. Los cables pueden por ejemplo ser usados para prácticas de tiro ilegal, aunque es más probable que sean de bajo impacto, debido a la gran distancia desde el tirador hacia el objetivo. Si esta es una preocupación, entonces existen blindajes de cinta de acero corrugado dentro de una construcción en forma de 8 y han mostrado ser muy efectiva. Para diseños no-metálicos, revestimientos gruesos de hilo de aramida, también puede ser efectiva preferentemente en una forma de cinta. El cable OPGW probablemente tiene la mejor protección, dado que tiene blindaje de acero Construcciones de red pre-terminadas Los cables y el hardware pueden ser terminados con conectores de fibra óptica en la fábrica. Esto facilita las pruebas en la fábrica y mejora la fiabilidad, mientras reduce el tiempo y las habilidades necesarias en terreno. Los productos pre-terminados se utilizan comúnmente desde el Punto primario de concentración de fibra en gabinetes a través del drop del suscriptor final permitiendo a la red ser rápidamente construida, pasando las casas. Cuando un suscriptor solicita servicios, el drop final requiere solo un simple cable plug-and-play ensamblado. Existen varios métodos con soluciones pre-conectorizadas que permiten la terminación tanto dentro o fuera de los cierres de producto, algunos ejemplos se muestran en la figura Gabinetes de calle Una red FTTH enterrada contiene equipamiento de comunicación que puede residir debajo o por encima del nivel de la tierra. Los gabinetes de calle pueden ser instalados tanto por encima como por debajo de la tierra aunque la ubicación reconocida es por encima de la tierra. Los gabinetes callejeros modernos vienen un una variedad de tamaños, tienen bajos perfiles y pequeñas huellas por encima del suelo, así como también son menos visibles que los grandes gabinetes requeridos para una red de cobre o VDSL. Si bien la visibilidad es una consideración importante, no es la única. Otras consideraciones incluyen: Costo Los costos laborales de instalación de despliegues FTTH a menudo aminoran el costo de material de los componentes de red. Los gabinetes pueden ser un método de aprovisionamiento de un punto de acceso de red efectivo en costos, si cumplen con la especificación de construcción y metodología. Una solución de gabinete escalable o modular puede ayudar a moderar los costos de proyecto así como los gabinetes pueden ser extendidos fácilmente siempre cuando surja una necesidad. Accesibilidad de red Dependiendo de la ubicación geográfica, la instalación de la mufa de empalme tendrá mejores resultados y se mantendrá razonablemente libre de polvo si se monta por encima de la tierra. Condiciones húmedas crean mini posas de barro, 118 P á g i n a

119 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) prolongando tiempos de instalación y los fríos inviernos pueden hacer que el acceso a las instalaciones subterráneas sea dificultosa o imposible debido al hielo. Fig Primera fila: conectores sellados medioambientalmente, completamente robustos. Segunda fila: cables ensamblados con cubiertas robustas, conector convencional con cubierta robusta, conectores estándar en un cierre delgado. Tercera fila: Mufas robustas que toman conectores convencionales. Se puede requerir el acceso regular a un gabinete, sin embargo los problemas de ubicación permanecen. La solución es una instalación subterránea que permita levantar el gabinete fuera de la tierra para el acceso y retornarlo a su ubicación subterránea original cuando ya no se necesite. La única indicación visible de su ubicación es una cubierta de boca. La preocupación más grande relativa a la instalación por encima del suelo es la relativa vulnerabilidad de los gabinetes hacia los daños no-controlados, por ejemplo accidentes vehiculares y vandalismo. Deberían tomarse en consideración las distancias desde el pavimento y la ubicación en las calles con alto tráfico. El posicionamiento también puede verse restringido por las regulaciones de la autoridad local, por ejemplo, en centros históricos o lugares públicos seguros. Un gabinete de calle típicamente tiene tres funciones: 119 P á g i n a

120 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile I. El administrador de ducto se ubica en el compartimento raíz para conectar, separar y almacenar ductos y cables. La misma área puede ser usada como punto de acceso para facilitar el soplado (también soplado de punto-medio) o unidades de fibra, ductos o cables. II. El administrador base es donde los ductos, cables modulares y cables de fibra óptica pueden ser fijados y administrados, usualmente en un riel de montaje. III. Administrador de fibra es donde las fibras de los diferentes tipos de cables pueden ser empalmadas. Esta construcción facilita una conexión fácil y libre de fallos de los distintos tipos de fibra. Fig Administrador de ducto, administrador base, y administrador de fibra. Para componentes activos que son sensibles a condiciones extremas de temperatura y/o humedad, es necesario un ambiente controlado, el cual puede ser provisto por gabinetes exteriores con control climático. Fig Ejemplos de gabinetes de calle de varios tamaños. Los gabinetes de calle pueden también estar equipados pre-stubbed o terminados. Estos gabinetes son ensamblados en la fábrica y testeados antes de liberarlos. 120 P á g i n a

121 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Los pedestales compactos y gabinetes diseñados como el último punto terminal/distribución pueden ser ubicados directamente en el frente de las residencias o a lo largo de la calle. Estos gabinetes también son usados como un punto de acceso y fácil reparación en la red de fibra óptica Fibra y Administración de la fibra Elección del cable de fibra óptica Diversos tipos de fibra óptica están disponibles hoy en día. Los esquemas FTTH están comúnmente basados en fibra monomodo; sin embargo las fibras multimodo pueden ser usadas en situaciones específicas. La elección de la fibra dependerá de un número de consideraciones. Las indicaciones enumeradas a continuación no son exhaustivas; se pueden considerar otros factores caso por caso. Arquitectura de red La elección de una arquitectura de red afecta la tasa de datos que debe ser entregada por la fibra y el Budget de potencia óptica disponible de la red. Ambos factores inducen en la elección de la fibra. Tamaño de la red El tamaño de la red puede referirse al número de dependencias servidas por la red. Sin embargo, en este contexto se refiere a la distancia física a través de la red. El Budget de potencia disponible determinará cuán lejos el POP puede ser ubicado desde el suscriptor. Los budgets de potencia son influenciados por todos los componentes en la ruta óptica incluyendo la fibra. El tipo de fibra existente en la red Si una red existente se expande, la fibra óptica en los segmentos de la nueva red debe ser compatible con la fibra en la red existente. Tiempo de vida estimado Las redes FTTH son diseñadas con una duración de al menos 30 años. Por lo tanto, es imperativo que las inversiones en la infraestructura FTTH sea adecuada para necesidades futuras. Los cambios para la elección de la fibra durante la duración esperada de la red FTTH no representan una real opción Selección del tipo de Fibra. Las fibras son empaquetadas en varias configuraciones de cable antes de la instalación. Si bien existen muchos tipos diferentes de fibras, este proyecto se concentra en fibras para aplicaciones FTTH Fibra monomodo. La mayoría de los sistemas de fibra están basados en este tipo de fibra. La fibra monomodo provee la más baja pérdida de atenuación óptica y la más alta capacidad de ancho de banda de transmisión de todos los tipos de fibra. La fibra monomodo incurre en altos costos de equipamientos comparada a los sistemas de fibra multimodo. 121 P á g i n a

122 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Para aplicaciones FTTH, las recomendaciones ITU G.652 para fibra monomodo son suficientes para cubrir las necesidades de más redes. Más recientemente, un nuevo tipo de fibra monomodo fue introducida en el mercado, que reduce las pérdidas ópticas en curvas estrechas. Esta fibra esta estandarizada en la ITU-T G Fibras multimodo de índice gradual. Las fibras multimodo pueden operar con fuentes de luz y conectores más baratos; sin embargo la propia fibra es más cara que la monomodo. La fibra multimodo es usada ampliamente en centros de datos y algunas veces usadas en redes de campus así como también para aplicaciones en edificios. Esta tiene baja capacidad de ancho de banda y distancia de transmisión restringida. La norma ISO/IEC11801 describe la tasa de datos y alcance de los grados de fibra multimodo, referidos como OM1, OM2, OM3, y OM Fibra insensible a la curvatura. Cuando el cableado dentro de los edificios de muchas áreas demuestran dificultad para las fibras convencionales con el resultado de que éstas podrían tener un pobre rendimiento óptico o debería tratarse con mucho cuidado y por expertos en las prácticas de instalación, se requiere protección especial de fibra. Sin embargo ahora están disponibles nuevos tipos de fibra descritos por el estándar ITU-T G.657, lo cual permite que los cables de fibra óptica se instalen con la misma facilidad que los cables de cobre convencionales. Las fibras dentro de estos cables, lo cuales son denominadas no-sensibles a las curvaturas, son capaces de operar a un radio de curvatura bajo los 7.5mm, con algunas fibras totalmente compatibles bajo los 5mm. La recomendación G.657 define dos sub-categorías de fibra que cumplen los objetivos de esta recomendación: Categoría A: contiene los atributos de la recomendación y valores necesarios para soportar instalación de red de acceso optimizada con respecto a la pérdida de macroflexiones, mientras los valores recomendados para los otros atributos todavía se mantienen dentro del rango recomendado en G.652D. Esta categoría tiene dos sub-categorías con diferentes requerimientos de macroflexión: fibra G.657.A1 (previamente G.657.A (12/2006)) y fibra G.657.A2. Categoría B: contiene los atributos de la recomendación y valores necesarios para soportar instalación de red de acceso optimizada con muy corto radio de curvatura en sistemas de administración de fibra y particularmente para instalaciones dentro y fuera restringidas por las distancias de instalación. Para el diámetro modo-de campo y coeficientes de dispersión cromática, el rango recomendado de valores puede estar fuera del rango de valores recomendados en la ITU- T G.652. Esta categoría tiene dos sub-categorías con diferentes requerimientos de macroflexiones: fibra G.657.B2 (previamente G.657.B (12/2006)) y fibra G.657.B P á g i n a

123 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Terminal de fibra óptica Todos los cables OPS usados en cualquier despliegue de red de fibra óptica terminan en ambos extremos. Esta sección cubre los problemas relativos a la gestión y terminación de los grandes números de fibras en los POPs, Nodos de acceso y gabinetes de calle donde los desafíos de gestión del gran número de fibras se cumplan Tramos de distribución óptica. Un tramo de distribución óptica (ODF) es el punto donde todas las fibras desde los cables OSP quedan disponibles para interactuar con el equipamiento de transmisión activo. Los ODFs están usualmente situados en los POPs, reuniendo muchos cientos de varios miles de fibras. Un gabinete ODF único puede conectar hasta 1400 fibras; grandes POPs usarán múltiples gabinetes ODF. Típicamente los cables OSP terminan antes de los ODFs y se utilizan cables de transferencia, aunque en algunos casos, el ODF se usa también para terminación OSP. Los POPs y los Nodos de acceso deben clasificarse como áreas seguras. Por lo tanto se debe considerar provisión contra incendios, alarmas antirrobo, entrada/acceso gestionado y protección mecánica contra el vandalismo. Fig POP activo, Ductos cerca del POP, Pequeño POP. En muchos casos, el ODF ofrece conexión flexible entre los puertos del equipamiento activo y las fibras OSP. Las fibras son identificadas y almacenadas en carcasas o estanterías separadas físicamente para simplificar la mantención del circuito de fibra y prevenir interferencias accidentales. Los gabinetes de calle con control climático pueden dar una solución flexible para sistemas ODF compactos. Estos gabinetes pueden ser equipados con las mismas medidas de seguridad y fuente de energía ininterrumpida como en nodos de acceso de gran escala. Los cables ópticos internos operan entre los ODFs y el equipamiento activo. Una plataforma de guiado de fibras se construye entre el equipamiento activo y los gabinetes ODF lo cual provee una ruta protegida para que los cables internos operen entre las dos ubicaciones. 123 P á g i n a

124 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile POP/ODF combinado con control climático. Fig Ejemplos de sistemas de guiado de cables en overhead. Una fuente de alimentación interrumpible (UPS) provee un respaldo de energía de emergencia si una fuente de alimentación externa falla. El Nodo de acceso también puede requerir una segunda fuente de alimentación diversa, la cual puede formar parte de requerimientos locales y legales (provisión de servicios de emergencia). Los módulos UPS están disponibles en varios tamaños dependiendo del requerimiento de energía a ser respaldado. Un equipo de aire acondicionado adecuado se necesita para mantener la temperatura del equipamiento activo dentro de los límites de operación medioambiental. El tamaño y capacidad de la unidad dependerá del tamaño de la habitación a ser servida Gabinetes de calle. Los gabinetes de calle están en armarios metálicos o plásticos, el cual sirve como puntos de acceso/distribución entre la fibra de distribución y la fibra de acometida hacia el suscriptor. Estos son usualmente puestos para permitir un fácil y rápido acceso a los circuitos de fibra y son capaces de manejar más capacidades que las mufas de fibra. Los puntos de acceso/distribución a menudo sirven desde 24 a 96 suscriptores, mientras que gabinetes de pedestal compacto alternativo típicamente sirve de 1 a 24 suscriptores. 124 P á g i n a

125 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Fig Fuente de energía interrumpible y unidad de aire acondicionado. Los gabinetes también pueden ser usados como puntos de acceso por encima de la tierra para mufas de fibra. Cuando estos son montados dentro del gabinete de calle, se necesita un método fácil de remover para permitir la limpieza y dar un acceso eficiente. Los gabinetes de calle son usados a menudo para almacenar splitters PON, los cuales también requieren conectividad flexible hacia las fibras dedicadas al suscriptor. Los gabinetes de calle también se utilizan en arquitecturas de red punto-a-punto. Un factor importante en la puesta en marcha de nuevas redes es la velocidad. Los gabinetes ahora están siendo provistos como pre-stubbed y terminados. Estos gabinetes son ensamblados en la fábrica y probados antes de liberarlos al mercado. Estos tienen una línea derivada que opera volviendo hacia la próxima mufa ofreciendo un panel de conexiones para una conectividad simple plug-and-play. Este provee rápida instalación y reduce la incidencia de fallas en la instalación. Los gabinetes pre-stubbed y terminados pueden combinarse con splitters PON plug-and-play los cuales pueden ser instalados cuando se requieran sin la necesidad de empalmes adicionales en terreno. Fig Típico gabinete de calle y gabinete pre-stubbed y terminado. 125 P á g i n a

126 Conectores, patchcords y pigtails Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Después de la terminación de los cables OSP, las fibras individuales necesitan estar accesibles para distribución y/o conexión al equipamiento activo. La transformación de paquetes de cables en circuitos manejables individualmente se logra empalmando cada fibra individual desde el OSP a un cable final flexible terminado llamado Pigtail. La distribución adicional y/o conexión entre estas fibras hacia/desde el equipamiento activo requiere dos conectores finales de cables de conexión terminados. Estos cables están generalmente disponibles en dos construcciones diferentes: Pigtails son de buffer semi-ajustado de 900µm con capacidad de tira 1.5m y una longitud típica de 2.5m. Patchcords son de forro de cable jumper LSHZ de mm que tiene hilos de aramida como elementos de fuerza. En contraste a su contraparte electromecánica, no existe diferencia entre plug y jack con los conectores de fibra óptica. Los conectores de fibra óptica contienen una férula para acomodar y para el posicionamiento exacto del final de la fibra, y están unidos a otros vía una copla con un manguito. Una completa conexión plug-in consiste de la combinación conector/copla/conector. Las dos férulas, con los extremos de la fibra, deben conectarse con la mayor precisión posible dentro de la conexión para obstaculizar la pérdida de energía lumínica o su reflexión (pérdida de retorno). Factores determinantes son la orientación geométrica y la ejecución del trabajo de la fibra en el conector. Los diámetros del núcleo extremadamente pequeños de las fibras ópticas demandan la más alta precisión mecánica y óptica. Con tolerancias de 0.5 a 0.10μm (muchos más pequeños que un grano de arena), los fabricantes operan en los límites de la precisión ingenieril, accediendo por medio de sus procesos el campo de la tecnología de microsistemas. Los compromisos no son una opción. Los diámetros de núcleo de 8.3μm para fibras monomodo ó 50/62.5μm para fibras multimodo y férulas con 2.5mm ó 1.25mm de diámetro hace que una inspección visual del conector sea imposible. Naturalmente es posible determinar si un conector está correctamente quebrado o bloqueado, sin embargo para todas las otras características los valores intrínsecos por ejemplo la pérdida por inserción, pérdida de retorno, o estabilidad mecánica, los usuarios deben ser capaces de confiar en los datos del fabricante Tipos de conectores más comunes. Conector ST (también conocido como BFOC, IEC ) Los conectores con cierre de bayoneta fueron los primeros conectores de PC (1996) con un diseño extremadamente robusto, pueden encontrarse todavía en todo el mundo en redes LAN (principalmente industrial). ST (straight type) es la designación para el tipo recto o directo. 126 P á g i n a

127 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Fig Conector ST y adaptador/copla ST. DIN/LSA ([conector de cable fibra óptica alemán], versión A, IEC , DIN 47256) Estos conectores compactos con coplas de rosca predominan comúnmente en países de habla alemana. Conector SC (IEC ) Este tipo de conector con un diseño cuadrado y un sistema push/pull, se recomienda para instalaciones nuevas (SC representa Square Connector o Suscriber Connector). El diseño compacto del SC permite una alta densidad de empaquetado y puede ser combinado con conexiones dúplex y multiplex. Si bien es uno de los conectores más antiguos, debido a sus excelentes propiedades el SC continúa ganando popularidad hasta estos días. El SC todavía es el conector WAN más popular en el mundo, principalmente debido a sus excelentes propiedades ópticas. El SC también se utiliza ampliamente en la versión dúplex, particularmente en redes de área local. Conector MU (IEC ) Fig Conector SC y adaptador/copla SC. Podría decirse que es el primer conector de pequeño tamaño, está basado en una férula de 1.25mm y su apariencia y funcionalidad es similar al SC pero es de la mitad de tamaño. MPO (IEC ) El MPO (multi-patch push-on) está basado en una férula plástica capaz de sostener hasta 24 fibras en un conector y bajo desarrollo son conectores capaces de sostener hasta 72 fibras. El conector es característico debido a su diseño compacto y simple manejo, pero existen problemas sobre su rendimiento óptico y fiabilidad. 127 P á g i n a

128 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile FC (Fiber Connector, IEC ) Fig Conector MPO. Es la primera generación de conectores que es robusto y probado. Es el primer conector WAN auténtico todavía en uso en millones de aplicaciones. Sin embargo, debido a su acoplamiento roscado no es óptimo en circunstancias de estrechamiento, y por lo tanto no es popular en racks modernos con alta densidad de empaquetamiento. E-2000 TM (LSH, IEC ) Fig Conector FC y adaptador/copla FC. El LSH tiene una tapa protectora integrada que protege contra polvo y rayones así como rayos laser. El conector está equipado con un mecanismo de retención de seguro de bloqueo que es codificado a color y mecánicamente, y es el primer conector en lograr rendimiento Grado A. Fig Conector E-2000 y adaptador/copla E P á g i n a

129 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) MT-RJ (IEC ) El conector MT-RJ se usa comúnmente en LANs y tiene una apariencia similar a la del conector RJ45 encontrado en redes de cobre. Se utiliza como un conector dúplex. Conector LC (IEC ) Desarrollado por la compañía Lucent (LC representa Lucent Connector), es parte de la nueva generación de conectores compactos. Su construcción está basada en una férula con un diámetro de 1.25mm. El acoplador dúplex es del mismo tamaño que una copla SC (huella SC) que permite por lo tanto una muy alta densidad de empaquetado y lo hace atractivo para su uso en centros de datos. F-3000 (IEC ) Fig Conector dúplex LC y adaptador/copla dúplex LC. Conector LC compatible con tapa de arena y laser. F-SMA (Sub-miniature Assembly, IEC ) Conector compacto sin contacto físico entre las férulas. Este fue el primer conector de fibra óptica estandarizado, pero hoy en día solo se utiliza en PFC/HCS o POF. LX.5 (IEC ) Es similar en tamaño y diseño al LC y F-3000 pero su compatibilidad con estos es limitada debido a las variaciones en el espaciado de férula como dúplex. SC-RJ (IEC ) Como el nombre ya lo indica, este producto está basado en el formato RJ45. Dos SCs forman una unidad del tamaño de un RJ45. Este es equivalente al SFF (Small Form Factor). Se utiliza la tecnología de manguito con férula de 2.5mm debido a que éste es más robusto y fiable que la férula de 1.25mm. El SC-RJ no solo convence con su diseño compacto, también su rendimiento óptico y mecánico. Visto como un multifacético, su versatilidad significa que puede ser usado en muchas áreas, desde Grado A hasta M, desde monomodo a POF, desde WAN a LAN, desde laboratorios hasta exteriores. 129 P á g i n a

130 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Fig Conector SC-RJ y adaptador SC-RJ Pérdida de retorno La pérdida de retorno, RL (Return Loss), mide la porción de luz que es reflejada de vuelta hacia la fuente en la unión, expresada en decibeles (db). Mientras más alto el RL, más baja la reflexión. Valores típicos de RL fluctúan entre 35 y 50 db para PC, 60 a 90 db para APC y 20 a 40 db para fibras multimodo. En los comienzos de la aparición de los conectores plug-in de fibra óptica, los extremos finales colindantes se pulieron a un Angulo de 90º en relación al eje de la fibra, mientras los estándares actuales requieren pulido PC (Physical Contact) o pulido APC (Angled Physical Contact). Se utiliza frecuentemente el termino HRL (High Return Loss), pero tiene el mismo significado que el APC. Fig Contacto físico y Contacto Físico Angulado. En el pulido PC, la férula se pule hacia un extremo convexo para garantizar que los núcleos de la fibra toquen en su punto más alto. Esto reduce la ocurrencia de reflexiones en la unión. Una mejora adicional en la pérdida de retorno se logra usando la técnica de pulido APC. Aquí, las superficies del extremo convexo de las férulas son pulidas a un Angulo de 8º relativo al eje de la fibra. Los conectores SC también se venden con un Angulo de 9º. Estos tienen valores de IL y RL idénticos a las versiones e 8º, y por esta razón no se han establecido en todo el mundo. Pérdida de retorno debido a la reflexión Como resultado de la unión entre las dos fibras, excentricidades, arañazos y contaminantes, las porciones de luz o modos son difusas en el punto de acoplado (flecha roja en la figura 4.57). Un conector PC bien pulido y limpiado exhibe aproximadamente 14.7 db de RL contra el aire y db cuando se conecta. 130 P á g i n a

131 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Fig RL debido a la reflexión. Con el conector APC, a pesar de que los modos son reflejados, debido al Angulo de 8º o 9º estos se producen a un Angulo mayor que el Angulo de aceptancia para la reflexión interna total. La ventaja es que estos modos no se transportan de nuevo en la fibra. Un buen conector APC muestra al menos 55 db de RL contra el aire y db cuando se conecta. En comparación, la propia fibra tiene una pérdida de retorno intrínseca de 79.4dB a 1310nm, 81.7dB a 1550nm, y 82.2dB a 1625nm (todos los valores a un tamaño de pulso de 1ns) Pérdida por inserción. Para las pérdidas en la conexión de dos fibras ópticas, se distingue generalmente entre pérdidas intrínseca debido a la fibra y pérdidas extrínsecas resultante de la conexión. Las pérdidas debido a la fibra ocurren, por ejemplo, cuando se utilizan diferentes radios de núcleo, con diferentes índices de refracción o excentricidades del núcleo. Las pérdidas resultantes por la conexión ocurren debido a varias razones incluyendo reflexiones y rugosidades sobre las caras de los extremos, errores de apuntamiento ó desalineamientos radiales. En este capítulo no se considera la influencia de las tolerancias de fibra y calidad del cable de fibra óptica. El grado de transmisión técnica de un conector plug-in de fibra óptica se determina primeramente por dos características: la pérdida de inserción IL y la pérdida de retorno RL. Mientras más pequeño el IL, más grande el valor de RL por lo tanto mejor será la transmisión de señal en una conexión plug-in. La pérdida de inserción es una medida de las pérdidas que ocurren en el punto de conexión. Se calcula desde la relación de la potencia lumínica en los núcleos de la fibra antes (P IN ) y después (P OUT ) de la conexión y es expresada en decibeles. Cuanto menor sea el valor, más baja las pérdidas de señal. Los valores típicos de IL fluctúan entre 0.1 a 0.5dB. 131 P á g i n a

132 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile En el mercado también se utilizan las especificaciones con la designación db y +db; por ejemplo, un cable patch podría ser especificado con -0.1dB ó 0.1dB. En ambos casos, la pérdida física es idéntica Pérdidas extrínsecas. Se pierde menos energía lumínica si los núcleos de la fibra se cumplen con mayor precisión. Por esta razón, las fibras de alta precisión son pegadas en férulas cerámicas precisas. Las pérdidas extrínsecas dependientes de la conexión resultan de las reflexiones, rugosidades sobre las caras de los extremos, errores angulares (error de apuntamiento angular) o desalineamiento radial (concentricidad). Las reflexiones y rugosidades juegan un rol secundario en la pérdida. Las causas primarias son los desalineamientos y errores de apuntamiento. El orificio de la férula debe ser más grande que la fibra para permitir a la fibra ser insertada. Como resultado, la fibra siempre tiene una cierta tolerancia en el núcleo. Esto causa concentricidad adicional, pero también un error de apuntamiento. Error de apuntamiento angular: El también llamado error de apuntamiento angular debería ser <0.3º. Los errores más grandes de apuntamiento provocan estrés en la fibra que pueden conducir a la rotura de la fibra. Concentricidad: De acuerdo a la norma IEC , la máxima concentricidad puede ser, dependiendo del grado, entre 1.0μm y 1.6μm (medido desde el eje de la fibra hacia el diámetro exterior de la férula). Fig Concentricidad. Si dos férulas o conectores plug-in están conectados juntos sin tomar pasos adicionales, existe un riesgo que la concentricidad y error de apuntamiento angular juntos incrementan la pérdida. Fig Error de apuntamiento angular. 132 P á g i n a

133 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Para minimizar la pérdida por inserción de las conexiones plug-in, el desalineamiento radial de dos fibras conectadas debe ser lo más pequeño sea posible. Esto se logra definiendo un cuadrante de la férula en el cual el núcleo debe estar. Los conectores que se pueden sintonizar hacen posible girar la férula en pasos de 60º o 90º. Si dos conectores sintonizados se conectan uno a otro, la desviación de la posición del núcleo se reduce en la férula, lo cual conduce a mejorar significativamente el rendimiento comparado con conectores sin sintonización. Debería evitarse un error de apuntamiento angular <0.3º para prevenir estrés en la fibra. Las cargas por estrés reducen la vida de servicio y las propiedades ópticas de la fibra particularmente el BER (Bit Error Rate), ruido modal y tolerancia a alta potencia. El trabajo de precisión, materiales de primera clase y el control de calidad total se requieren para el fabricante de conectores fiables de fibra óptica de alto rendimiento. Las tensiones en diminutos componentes de un conector de fibra son altamente exigentes. Los productos deberían ser construidos para una vida de servicio de hasta horas, ó 25 años. Los conectores también deberían soportar 500 a 1000 ciclos de conexión Empalmes de fibra óptica Dos tecnologías son las más comunes para empalmar fibra a fibra: fusiones y mecánicas Empalme de fusión. Los empalmes de fusión requieren la creación de un arco eléctrico entre dos electrodos. Las dos fibras cortadas son puestas juntas en el arco, de manera que ambos extremos se fundan juntos. Fig En el arco de fusión y el empalme completado. Las pérdidas ópticas del empalme pueden variar entre empalmadores, dependiendo del mecanismo de alineamiento. Las máquinas de empalmes con alineamiento de núcleo coinciden 133 P á g i n a

134 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile entre sí con el canal de guiado de luz de la fibra (núcleo de 9μm). Estas máquinas crean empalmes con pérdidas típicas en la región de <0.05dB. Fig Máquinas de empalme por fusión. Algunas máquinas empalmadoras (por ejemplo versiones portátiles más pequeñas) alinean el revestimiento (125μm) de una fibra en lugar de los núcleos que transportan la luz. Esta es una tecnología más barata, pero puede incrementar la ocurrencia de errores ya que las tolerancias dimensionales del revestimiento son más grandes. Los valores típicos de pérdida por inserción para estas máquinas de empalme son mejores que 0.1dB Empalmes mecánicos. Los empalmes mecánicos se basan en el alineamiento mecánico de dos extremos de fibras cortadas para permitir un flujo libre de la luz. Esta también se aplica a la terminación de la fibra en los conectores. Para facilitar el acoplamiento de la luz entre las fibras, se utiliza comúnmente un gel de índice coincidente. Los fabricantes tienen diferentes métodos para terminar las fibras en el empalme mecánico. Los empalmes mecánicos pueden ser cortados en Angulo o Sin Angulo, pero la primera opción tiene la más alta pérdida de retorno. La pérdida por inserción de un empalme mecánico es típicamente <0.5 db. Fig Empalmadores mecánicos. 134 P á g i n a

135 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Splitters ópticos Dos tecnologías son las más comunes en el mundo de los splitters pasivos: cono bicónico fundido y splitters guía de onda plana Cono bicónico fundido (FTB). Fig Cono bicónico fundido. Los splitters FTB son creados fusionando juntos dos fibras envueltas. Proceso de producción comun. Tecnología probada para ambientes OSP. Están disponibles dispositivos monolíticos para hasta un radio de Split 1x4. Las relaciones de Split más grandes que 1x4 se construyen en cascada de splitters 1x2, 1x3 o 1x4. Relaciones de Split desde 1x2 hasta 1x32 y mayores (también entrada dual posible). Relaciones de Split más altas tienen típicamente mayores IL (Insertion Loss) y más baja uniformidad comparada con la tecnología planar Splitter planar. Fig Splitter planar. Las rutas ópticas están enterradas dentro del chip de sílice. Relaciones de Split disponibles desde 1x4 hasta 1x32 y mayores, entrada dual también posible. Solo splitters simétricos disponibles como dispositivos estándar. 135 P á g i n a

136 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Compacto comparado con FBT a radios de Split mayores (no existe cascada). Mejor pérdida por inserción y uniformidad a longitudes de onda mayor comparada con FBT sobre todas las bandas. Mejor para longitud de onda más grande, espectro más amplio Grados de calidad para conectores de fibra óptica Aprobado en marzo de 2007, el estándar IEC describe los grados de aplicación orientada para elementos de conexión en redes de fibra óptica (ver tabla 4.V). La identificación del grado y método de testeo IEC necesario ayuda a los planificadores así como aquellos responsables para las redes durante la selección de los conectores plug-in, cables patch, y pigtails. Los operadores de centros de datos y compañías de telecomunicaciones pueden determinar la gama de fibra óptica de acuerdo al uso y además crear más rapidez y decisiones de compras informadas. Esto también evita la adquisición de productos sobre-especificados los cuales no entregan los valores de pérdida solicitados. La lista actual de requerimientos se basa en parte sobre el IEC y define valores de pérdida. Adicionalmente, los estándares IEC e IEC juegan un rol ya que definen parámetros geométricos para conectores plug-in de fibra óptica. La interacción de estos tres estándares forma la base para la compatibilidad de conectores plug-in de fibra óptica desde los diferentes fabricantes y para la determinación de valores de pérdida de fabricantes neutrales. Grado de Atenuación Atenuación aleatoria IEC acoplada Grado A* 0.07 db promedio 0.15 db máximo para >97% de muestras Grado B 0.12 db promedio 0.25 db máximo para >97% de muestras Grado C 0.25 db promedio 0.50 db máximo para >97% de muestras Grado D 0.50 db promedio 1.00 db máximo para >97% de muestras Grado de pérdida de Pérdida de retorno aleatorio IEC acoplada retorno Grado 1 60 db (acoplada) y 55 db (sin acoplar) Grado 2 45 db Grado 3 35 db Grado 4 26 db Tabla 4.V. Resumen de los criterios de rendimiento de los nuevos grados de rendimiento para transmisión de datos en conexiones de fibra óptica acorde a IEC La definición del Grado A* aún no se ha finalizado. Los criterios para fibras multimodo todavía están bajo discusión. Teóricamente, los grados de atenuación (A* al D) pueden combinarse a voluntad con los grados de pérdida de retorno. Sin embargo, un Grado A*/4 no tendría sentido, y por esta razón las siguientes combinaciones comunes han sido establecidas: 136 P á g i n a

137 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Grado A* Grado B Grado C Grado D Grado 1 x Grado 2 ( ) Grado 3 x x x Grado 4 x x x ( ) Tabla 4.VI. Combinaciones de grados atenuación. Valores each-to-each Los valores de pérdida especificados en IEC también están referidos como each-to-each (o compañero aleatorio). Each-to-each significa que la pérdida de un conector a un conector de referencia no está medida, pero usada en situaciones de testeo con cada conector en un lote siendo conectado a todos los otros conectores y la pérdida de la combinación conector/manguito/conector está medida. Lo lógico para este modelo es: los valores de pérdida generados acordes a la especificación IEC para pares de conectores aleatorios está muy cerca a las condiciones actuales de operación que los valores de pérdida especificados por el fabricante que, en muchos casos, están basados en un mejor caso bajo condiciones de laboratorio. En mejores casos de medición, el conector está medido contra un cable de referencia. Aquí, el cable de referencia se selecciona para que la medición en la fábrica resulte en el menor valor posible (más bajo que el que se puede lograr después en la práctica). Valores medios Un nuevo desarrollo resultante de los grados es la demanda para valores medios. Esta es una base óptima para el cálculo de atenuación de enlace y es particularmente relevante en grandes redes. Previamente fue necesario calcular la atenuación usando el máximo valor, que ya se ha señalado como teniendo baja fiabilidad para conexiones each-to-each. Ahora los valores medios indicados pueden ser usados para calcular y en este camino, cada planificador utiliza la clase adecuada para satisfacer las necesidades existentes, por lo tanto garantizando una óptima relación costo/beneficio. Por ejemplo: Especificación Valores each-to-each Budget para 10 conexiones Conector de 0.1dB Aprox. 0.2 db (posiblemente más alto si diferentes Aprox. 2 db, rango de tolerancia poco claro fabricantes se combinan o se usan conectores sin ajuste) Grado C Media 0.25 db, Max db db Grado B Media 0.12 db, Max 1.2 db 0.25dB Grado A* Media 0.07 db, Max db db Tabla 4.VII.Atenuación media según el grado de conector. 137 P á g i n a

138 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Las causas de las pérdidas son conocidas por los comités de estandarización IEC. Por esta razón ellos definen los parámetros H, F, y G presentados en la figura Fig Parámetros H, F, y G. Tabla 4.VIII. Parámetros geométricos para conectores de fibra óptica según IEC y Especificaciones del fabricante y condiciones reales de uso Lo siguiente es tomado desde la vida real y demuestra porqué el uso de grados es tan importante: Un operador de red usa patch cable con una pérdida de inserción especificada por el fabricante a 0.1dB. Durante las mediciones sobre la tierra, los patch cables de pronto exhiben valores entre 0.2 y 0.3 db. De dónde se originan estas serias discrepancias con lo ocurrido en la vida real? El fabricante ha determinado el valor encontrado en la especificación del producto en un entorno ideal. Usado en este escenario los cables de referencia son de baja pérdida para lograr el menor valor posible durante la pérdida de inserción medida. Sin embargo, si los patch cables son conectados each-to-each, este valor ya no puede ser reproducido y por lo tanto éste se encuentra significativamente más arriba de los resultados medidos en el caso ideal. 138 P á g i n a

139 Capítulo 4: Fibra al Hogar (FTTH) Esta situación es poco realista, pero desafortunadamente todavía muy común, los métodos de mediciones tienen consecuencias: por el desconocimiento de las condiciones de medición precisas para las especificaciones del fabricante, los planificadores de red a menudo adquieren costosos y sobre-especificados productos solamente para descubrir que el Budget por pérdida de inserción calculada no se puede cumplir. Los retrasos en la puesta en marcha inicial y los costosos reemplazos son inevitables. En este contexto, es importante notar lo siguiente: La instalación de las fibras ópticas y el manejo de los conectores en la práctica diaria requiere una especial expertiz y un entrenamiento extensivo. Por lo tanto, se recomienda considerar la certificación apropiada de empresas o personal especialista. 139 P á g i n a

140 Capí tulo 5 Disen o de una red FTTH para un sector de Paillaco El presente capitulo describirá el diseño real de una red FTTH en la ciudad de Paillaco, comuna de Valdivia. Se aplicaran todos los métodos y recomendaciones para un diseño de red FTTH detallados en capítulos anteriores. Para esto, se propone un modelo de operador neutro (ficticio), el cual será Telefónica del Sur, quien revisará nuestro diseño y aportará información de la infraestructura física actual de la red, para poder trabajar así con su red existente, bajo su modelo de Servicio 3P (Triple play). Para el diseño de la parte activa de la red, se dependerá de la red MPLS de Telefónica del Sur, enfocándonos en el diseño exclusivo de la Red Optica Pasiva (PON) Descripción de la ciudad de Paillaco La ciudad de Paillaco se ubica en la Región XIV de los Ríos, tiene una población de habitantes (fuente: Censo 2002). Las principales actividades económicas que se desarrollan en la Comuna de Paillaco están vinculadas al sector silvoagropecuario, con un 32% de absorción de la población económicamente activa; otro sector que se está desarrollando es el comercio al por menor y mayor, sector donde se desempeña el 18% de la población local. La industria manufacturera (11%) y el transporte, almacenamiento y comunicación (0,6%), son otras áreas productivas a menor escala (fuente: Censo 2002, INE). Fig. 5.1 Actividades económicas en Paillaco. 140 P á g i n a

141 Capítulo 5: Diseño de una red FTTH para un sector de Paillaco Paillaco tiene la mayor superficie agrícola de la provincia de Valdivia, los rubros más importantes de este sector son el trigo, raps, avena, cebada, papas y remolacha. La producción agropecuaria y forestal en su mayor proporción, está destinada al mercado y en una pequeña parte al autoconsumo. Puede ver más detalles en el documento. 1 Los operadores que ofrecen servicios actualmente en Paillaco son los siguientes: Competencia Red alámbrica TV satelital Internet Inalámbrico Movistar Telmex Entel Directv Tabla 5.I. Competencia en Paillaco. Los segmentos socioeconómicos que podemos distinguir en esta comunidad son los siguientes: Sector Socioeconómico ABC1 C2 C3 D y E NP - NM Tabla 5.II. Sectores socioeconómicos 5.2. Alcance del proyecto Se plantea un modelo de operador neutro (TELSUR) de infraestructura óptica pasiva y parte de la infraestructura activa, que pone su red de fibra óptica a disposición de Telefónica del Sur. Este diseño consiste en desplegar una red FTTH desde una central de telecomunicaciones hasta una zona residencial de viviendas que comprende varios sectores socioeconómicos. El proyecto contemplará los siguientes objetivos: Diseño de la arquitectura de red escogida para el despliegue de la red FTTH a partir de redes GPON, según lo requerido por el área Comercial de la empresa, todo a nivel de Planta externa Discriminar el despliegue de Planta interna, Planta externa e Instalaciones para un mejor entendimiento del proyecto en su totalidad. Recomendación de la mejor solución técnica para el despliegue del proyecto en terreno. Esto implica equipamiento de Planta Externa. 1 Plan desarrollo comunal Paillaco disponible en P á g i n a

142 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile El suministro e instalación del equipamiento activo correrá a cargo de Telsur, al igual que la explotación, servicio y mantenimiento activo de la red Consideraciones generales de diseño Para realizar un diseño, se debe cumplir con una serie de requisitos fundamentales a cumplir para el funcionamiento de la red en la empresa Telefónica del Sur, que se describen a continuación: Atendiendo a las recomendaciones de los capítulos anteriores sobre el modelo de despliegue de redes FTTH/X-PON, el cual considera las normas actuales (estándares ITU y otros ), donde es necesario dar cobertura pasiva a los requerimientos exigidos por el operador (Telsur), para su viabilidad a la hora de implantar un sistema FTTH. El ancho de banda máximo del enlace disponible para un usuario FTTH está acorde a la norma GPON ITU-T G.984.x el cual señala un BW de 1Gbps dividido por la división del splitting (máximo 1:64). La red deberá estar preparada para soportar al menos una etapa de división (Splitter), pero lo suficientemente bien distribuida como para no sobrepasar el nivel de pérdida de potencia de la señal óptica. El índice de penetración de usuarios con servicio, dependerá de los estudios realizados por el área Comercial de Telsur en la zona, y determinará directamente la división geográfica de la demanda. El operador se encargara de facilitar sus recursos en la central de Paillaco. El diseño se realizará desde la OLT hasta el cliente final, el cual debe soportar todos los servicios que presta (Triple play). La red final deberá cubrir el porcentaje solicitado de viviendas que Telsur defina. Independientemente de si optan o no a los servicios prestados por el operador. En la medida de lo posible, se aprovechará las infraestructura existente (Postación, canalizaciones, etc.), minimizando el impacto que supone la realización de obras civiles a nivel de costos Requerimientos del diseño Área de cobertura en base a demanda comercial actual y futura El primer paso para realizar un despliegue FTTH es conocer el escenario o lugar donde se quiere desplegar la red, como la infraestructura de red existente en el área, particularidades del terreno, infraestructura de calle, etc. Estos aspectos se han de tomar como referencia y punto de partida para el diseño del proyecto de la comuna de Paillaco. Una vez valorados y estudiados estos datos, se procederá a plantear la solución óptima que permitirá establecer una red FTTH en el lugar óptimo para la empresa. 142 P á g i n a

143 Capítulo 5: Diseño de una red FTTH para un sector de Paillaco Estudio de viabilidad. Para poder realizar un estudio de viabilidad de la red FTTH, es necesario conocer el estado en el cuál se encuentra la zona objeto de despliegue, más allá de las consideraciones iniciales. Realización de un estudio del lugar, en la que se comprueban los datos de partida respecto a la cartografía, número de viviendas, ubicación de las casas, posible infraestructura existente en la zona, situación de la central, etc. Realización de un levantamiento de clientes, para evaluar el índice de penetración de servicios, con el cual se buscará dimensionar la red en relación a su utilización a corto plazo, y en vistas de ampliación para medio y largo plazo. Cabe señalar que existen muchas otras formas de ver la viabilidad de un proyecto FTTH, en este caso se describirán los utilizados en Telsur y posibles mejoras Estudio de terreno. La toma de datos es imprescindible (véase capítulo 4.2) a la hora de elaborar un proyecto. En nuestro caso estos datos se obtienen con el trabajo de varias áreas implicadas, con ayuda de empresas externas, y al terminar estos datos se certifican en un acta de replanteo. Una vez obtenido el estudio completo del lugar, dicha información es repartida en el área Comercial de Telsur y el área de diseño. En el caso de nuestro proyecto, se destacan los siguientes datos respecto a la comuna de Paillaco: Se certifica la existencia de red de cobre la cual soporta los servicios de telefonía e internet de la empresa Telsur. Esta red servirá como apoyo para el despliegue de la fibra (postación, contactos en postes, etc.) Se comprueba la existencia de una Oficina central de telecomunicaciones de Telsur en las s inmediaciones, mostrada más adelante en este capítulo. Tras una inspección visual se certifica espacio libre disponible para instalaciones del equipo activo de la red y de terminación de la red pasiva Estudio de clientes y servicios. Se debe determinar el número de clientes y de servicios a atender. Para tal fin, la empresa (Telsur) dispone de varias corrientes de entradas de información, como el número de atención de servicios nuevos e instalaciones (107), el fono 104 (Servicio de reclamos), y el levantamiento de terreno que mide la calidad del servicio a través de encuestas. Todo ello redunda en la generación de bases de información. Estas bases se generan en función del foco donde atacar o índice de penetración. Con toda esta información, el área comercial señala dónde existe un foco importante de requerimiento en un sector determinado. De ahí nace cómo se focaliza un sector dónde se hará el diseño. Ya teniendo esto en consideración, el diseño se hará en base a la demanda de usuarios que se quiere obtener con el proyecto, dado por al Área comercial de la empresa. La tabla 3 muestra la 143 P á g i n a

144 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile demanda establecida por el Area comercial de a empresa, donde se muestra la demanda de clientes y de servicios para el proyecto. Viviendas actuales + proyecto Viviendas habitadas Viviendas con servicio Telsur Cantidad servicios de VOZ Cantidad servicios de BA Cantidad servicios de TV STD Cantidad servicios TV HD Total servicios Tabla 5.III. Demanda establecida para el proyecto. Situación Actual Venta Pérdida Venta Situación Futura bruta según Unidades % real zona Neta Unidades % % % % % % % % % % 0 0% % 0 0% % Se deben recalcar los aspectos más importantes de la tabla anterior: El parque total del área a atacar son 3313 viviendas Del parque total de viviendas, un 35% tiene contratado servicios de Telsur, esto se debe a las condiciones socioeconómicas de la población y alta deserción por servicios. No existen servicios de televisión Telsur, ni tampoco televisión en alta definición. El total de clientes aumenta a 43% con el proyecto. La cantidad de servicios nuevos con el proyecto se estima en 785 RGU. La venta bruta real se refiere a los clientes estimados que contratarán los nuevos servicios, apenas iniciada la puesta en marcha. Pero para efectos de ventas sostenidas en el tiempo, se establece la Venta neta. La compañía establece que un 18% de clientes (al cabo de 3 meses) dejarán de contratar servicios (por morosidad, disgusto con el servicio, entre otros). Los clientes netos a atender con fibra serán 360 según requerimiento del área comercial División geográfica de la demanda y áreas a atender Como ya habíamos señalado, el área es un polígono que atenderá a 360 clientes dentro de la ciudad de Paillaco. La zona a atender comprende la mayor densidad de casas y se ubica alrededor del centro de la ciudad. El área geográfica a atender se muestra en la figura 5.2: 144 P á g i n a

145 Capítulo 5: Diseño de una red FTTH para un sector de Paillaco 5.5. Recursos de Planta externa Fig.5.2. División geográfica a atender. En la ciudad de Paillaco, Telefónica del Sur ofrece servicios de telefonía e internet dentro de la zona a atender. Por lo tanto, existe una red de cobre que soporta estos servicios. Estas instalaciones se deberían aprovechar para el despliegue de la fibra desde la central hacia el abonado Central telefónica Dentro del área donde se focalizará la red, existe una Centra telefónica de la compañía Telsur que soporta los servicios de internet y telefonía de la ciudad de Paillaco. Este espacio físico podría convertirse en un POP ó Nodo de acceso para la red FTTH, ya que existe la disponibilidad para ocupar las instalaciones e instalar equipamiento activo de fibra óptica para el despliegue de la red. La central de acceso es uno de los emplazamientos claves de diseño. Fig Central telefónica en Paillaco. 145 P á g i n a

146 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Postación En la zona atender, existen 350 postes distribuidos en toda el área. La mayoría de los postes tienen red existente, por lo tanto tienen apoyos. Otros pocos no tienen apoyos. Se distribuyen a lo largo de las calles principales lo que ayuda a las labores de despliegue de la red. La distribución de los postes puede verla en el Anexo 5 postes Topología de Red externa Teniendo en consideración lo señalado en los puntos anteriores; recursos de red presentes, existencia de una central de comunicaciones en el centro de la ciudad, polígono de clientes a atender homogéneo, número de viviendas, etc., además de utilizar la tecnología GPON como base de la estructura de red pasiva, se decide emplear una topología punto-a-multipunto ó también llamada topología en estrella-distribuida con la distribución que se muestra en la Figura 4.21 del capítulo 4.5 ( Elementos principales de una infraestructura FTTH ). Para una mejor descripción, en la Figura 5.4 se muestra la topología de red, separando Red externa, Red interna e instalaciones del cliente Red de planta externa Fig. 5.4 Topología de red utilizada Comprende como vemos en la figura 4 desde la Central telefónica hasta la caja de conexión del FCP secundario. Más específicamente, dentro de la Central el área de Red externa está encargada del diseño hasta el ODF (ordenador de fibra). Del conexionado de la OLT se encarga la Red interna de la empresa. El diseño de Planta externa debe seguir los siguientes pasos: Planificación de ubicación para las OLTs. En esta etapa se debe decidir dónde se instalarán los equipos OLT y si se serán necesarios gabinetes externos para albergarlos o si sólo se necesita ubicarlos dentro de la Central telefónica. 146 P á g i n a

147 Capítulo 5: Diseño de una red FTTH para un sector de Paillaco Planificación de la ubicación del FCP secundario ó cajas de distribución. En esta etapa se planifica en qué lugares estratégicos del área a abordar se instalarán las cajas o mufas donde se conectará al abonado con cableado de acometida. Planificación de la ubicación del FCP primario ó mufas de distribución. En esta etapa se planifica la ubicación idónea donde se instalarán las mufas que distribuyen el cableado de alimentación proveniente de la Central telefónica por medio de cables más pequeños (de distribución). Ruta óptima y tamaño del cableado de fibra óptica, comprende cableado de alimentación y distribución. Observación: Esta no es una guía a seguir de cómo diseñar la red de Planta externa. No existe tal guía. Cada compañía lo realiza como estime conveniente según su experiencia, requerimientos técnicos, comerciales, y otros. La forma de diseñar la red en este proyecto se basa en la estructura de planificación de una Red FTTH y de la experiencia vista con la empresa Telefónica del Sur Instalaciones del cliente Comprende desde el cableado de acometida hasta el ONT final del cliente, incluyendo el cableado interno y equipos intermedios. Aquí en este punto finaliza la red GPON Diseño de Red de planta externa Planificación de ubicación para la OLT El terminal de línea óptica (OLT) corresponde al equipamiento activo generalmente ubicado en el POP o Nodo de acceso el cual marca el punto de inicio de la Red FTTH. Desde allí se desplegará la red hacia el abonado, con fibras de alimentación, distribución y acometida según sea el caso específico. La cantidad de OLTs depende del número de clientes a atender. El diseño puede ser centralizado ó disperso. La diferencia radica en la ubicación de las OLTs y los gabinetes. En las líneas siguientes se analiza qué diseño se utilizará desde la OLT. Del análisis de clientes, podemos concluir que: Se necesitan al menos 360 filamentos de fibra óptica para atender la demanda estimada o foco de penetración. El equipo OLT deberá ser capaz de soportar al menos 360 servicios. Se podrían dar 2 escenarios para proveer servicios con Planta externa: 1. Instalar el equipo OLT en la Central telefónica y desde allí desplegar todo el cableado de alimentación. Esto es equivalente a un diseño centralizado. 2. Instalar varios gabinetes exteriores para distribuir la fibra hacia los abonados. Esto equivale a un diseño disperso. Teniendo en consideración que: 147 P á g i n a

148 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Se desea en lo posible bajar los costos de asociados al despliegue de la red. Reutilizar la red existente La ubicación de la OLT lo más cercana al centro de demanda comercial de clientes / área de cobertura. Para cubrir los servicios en función de la demanda de clientes, es suficiente con un equipo OLT. La mejor solución técnica es desplegar la fibra desde la Central telefónica, POP o Nodo de acceso, instalando el equipo OLT en las mismas dependencias de la empresa de telecomunicaciones Planificación para las cajas de distribución o FCP secundario Como segundo paso del diseño de la red de Planta externa debemos tener en cuenta dónde finalizará la fibra. Esto quiere decir, en qué puntos de la topología de red seleccionada se conectará al abonado. Para ello se debe elegir dónde se ubicarán las cajas de distribución, las cuales son los puntos finales donde se finalizará el tendido de fibra de distribución y sirven como elemento de conexión al cliente. La ubicación exacta de caja de distribución (FCP secundario), viene dada por aspectos propios de cada sector de viviendas: La distribución de las cajas principalmente se realiza en base a la densidad de clientes en un área determinada. Debe localizarse lo más centralizada y cercana posible en una zona poblada de clientes. Deben ser capaces de conectar al menos 8 abonados, que es el 50% del total de viviendas, definido así por el área comercial. El radio de cobertura máximo de una caja se establece en 200mts reales. Ninguna vivienda debe quedar sin la posibilidad de conectarse a la red. Para tal tarea utilizamos el software de diseño AutoCAD para ubicar la caja se ubica de tal manera que su radio de cobertura se traslape con el de su caja más cercana y ningún cliente dentro del polígono de demanda quede sin posibilidad de conectarse a la red. Las cajas de distribución deben tener las dimensiones necesarias para contener todas las fibras de acceso, fibras del tendido de acometida y los divisores o bandejas de empalmes. La caja de distribución es la parte terminal de la red de acceso. Es por eso que debe albergar de forma segura las fibras de la red FTTH. En función de los filamentos o servicios que se pretender atacar del apartado anterior, es necesario ubicar 45 CDA o cajas para 360 filamentos distribuidos. Esta distribución se muestra en la Figura 5.5, donde los círculos color magenta indican la posición de las cajas. 148 P á g i n a

149 Capítulo 5: Diseño de una red FTTH para un sector de Paillaco Fig. 5.5 Distribución de los FCP secundarios o cajas de distribución Planificación para las mufas de distribución ó FCP primario. Ya tenemos en cuenta que la red se desplegará desde la Central telefónica y desde allí se alimentarán puntos primario de concentración de fibra (FCP primario) los cuales distribuirán cableado de fibra óptica hacia cajas de distribución (FCP secundario) en las que finalmente se conectará al abonado por cableado drop. Por lo tanto el siguiente paso es planificar la ubicación óptima de estas mufas de distribución que llevarán el cableado de distribución hacia las cajas de distribución de abonado. La forma de realizar esta tarea se basa en la topología en estrella-distribuida: Cada FCP primario es una punta de la estrella donde el centro de ésta es la Central telefónica, de manera que estos puntos deben ser ubicados lo más homogéneamente posible dentro del polígono ya que como habíamos señalado el área de demanda es homogénea en términos de ubicación de las viviendas. Para ello, nos apoyamos en el plano de demanda (ver Anexo 4) donde tal área se divide en cuadrantes donde el centro de cada cuadrante se considera como un punto de FCP primario. Sin embargo, si analizamos bien la distribución de las cajas podemos observar que donde existe mayor densidad de éstas se deben ubicar más mufas de distribución, por razones obvias de distancias. Por lo tanto estas mufas se concentran mayormente donde existe una alta densidad de cajas, que es el centro de la ciudad de Paillaco. En la figura 5.6 vemos la ubicación. 149 P á g i n a

150 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Fig Distribución de los FCP primarios o mufas de distribución. Son en total 19 mufas de distribución que abarcan toda el área de demanda Ruta del cableado de fibra óptica El siguiente paso es planificar la ruta o camino óptimo del cableado de fibra óptica hasta la caja de distribución. Este cableado se irá diluyendo en cables de menor tamaño (cableado de distribución) a medida que se expanda la red hacia las cajas de distribución (FCP secundario) por medio de mufas de empalmes de fibra óptica (FCP primario). Por lo tanto en esta etapa se deben planificar 2 ítems: Ruta optima del cableado de alimentación y tamaño del cable Ruta optima del cableado de distribución y tamaño del cable Consideraciones de despliegue: La ruta óptima se establece en base a costos de instalación y operación. Se elige la mejor ruta con el menor costo asociado. En la práctica se traduce en desplegar menos cableado, y fijar menos empalmes en la red. Aquí es importante manejar el plano to-build con todas las características posibles del terreno (ver capítulo 4.2). La ruta del cableado de alimentación y distribución será aérea aprovechando la infraestructura existente de la empresa eléctrica (postación) y de la empresa Telsur (red existente). Se necesitan distribuir a lo largo de la infraestructura FTTH al menos 360 filamentos de fibra óptica. Por lo tanto, desde la Central se necesita salir con cables de alimentación de gran tamaño que sumen esta cantidad de filamentos a distribuir. Se decide alimentar los puntos FCP primario con 4 cables de 144 filamentos. 150 P á g i n a

151 Capítulo 5: Diseño de una red FTTH para un sector de Paillaco Entonces, la ruta idónea se planificó en base a los criterios anteriormente mencionados y se muestra en la figura 5.7. Fig Ruta del cableado de fibra óptica. Desde la Central telefónica se saldrá con 4 cables de 144 filamentos hacia la calle considerando futuras expansiones (ver subcapítulo 5.11). Los cables de distribución serán de 12, 24 y 48 filamentos Planificación de splitters En la mayoría de los diseños de redes FTTH que se realizan como modelos pilotos en la empresa Telsur, es muy común instalar los divisores ópticos (Splitter) de primera etapa en la central telefónica. De esta forma, queda organizado en cabecera tanto el equipamiento activo, como la red terminal pasiva incluyendo la etapa de división. Además de este motivo, la instalación de splitter de primera etapa en la central optimiza teóricamente la utilización de los puertos OLT del operador, dado que los árboles PON se van constituyendo gradualmente con las fibras que llegan a los lugares donde aparecen los primeros clientes. Como en este caso, la central telefónica de Telsur se encuentra cerca del polígono de cobertura de servicios, se ha optado por la instalación de los splitter en las mismas dependencias de Telsur, aprovechando el lugar. Las principales ventajas de la solución escogida son las que se enumeran a continuación: Ahorro de gabinetes fueras de las dependencias de Telsur, lo cual es un ahorro de materiales, equipos y mano de obra. 151 P á g i n a

152 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Mayor reserva de las fibras para futuros servicios y ampliaciones, tanto para FTTH como otros servicios en la red. Mayor facilidad de manipulación dado que todos los filamentos que proporcionarán servicios se encuentran en la central. Reducción del costo total de la instalación Equipamiento Tipo de cableado El tipo de cableado apropiado para el despliegue en terreno del proyecto es el mencionado y argumentado: Cable ADSS (Autosoportado completamente dieléctrico): Construcción robusta: PKP, de larga vida útil y de alto rendimiento frente a esfuerzos mecánicos y en ambiente climáticos hostiles. Paillaco es una zona muy lluviosa y de vientos moderados-a-intensos en época invernal. Excelente respuesta mecánica y ambiental durante la instalación y operación: es súper liviano, permite una buena tracción, tolera mts de vano (alrededor de 10 postes dentro de una ciudad). Una ventaja en cuanto a ahorre de costos. Fácil de instalar, mediante herrajes y ferretería adecuada debido a su buen nivel de adaptación a los tipos de postación: se instala con unos elementos de sujeción llamados preformados que miden entre 4 a 6 mts con un anillo especial al poste, el cual soporta y mantiene el cable. Excelente respuesta a la curvatura Bajo nivel de atenuación y dispersión cromática Debido a que no lleva mensajero, no se tendrá el problema del peso inapropiado para los minitubos dentro del cable y para la fatiga del poste Tipo de OLT Fig Cable ADSS El equipo terminal de línea óptica (OLT) apropiado para el proyecto es el mencionado y argumentado: 152 P á g i n a

153 Capítulo 5: Diseño de una red FTTH para un sector de Paillaco MxK chasis 819 Zhone: Apropiado para chasis de 8U y 19 pulgadas. La empresa Telsur utiliza este tamaño y tipo de chasis para todos sus proyectos. Además utiliza tecnología GPON normalizada por la ITU-T G.984.x Tipo de Splitter Fig Mxk 819 Zhone. El tipo de Splitter apropiado para el proyecto es el mencionado y argumentado: Splitter 1:32 preconectorizado PLC: La elección es de Splitter 1:32. La ventaja de utilizar Split 1:32: Menor atenuación que un Split 1:64. Aprox. -3dB lo cual puede ser considerable en un despliegue GPON. En un rack de 19 pulgadas es posible conectar hasta 12 splitters 1:32 lo cual da la posibilidad de conectar hasta 384 usuarios. Además los Splitters de tecnología planar PLC 1xN tienen unas altas prestaciones, unas muy bajas pérdidas de inserción, una excelente uniformidad, bajas PLD y puede trabajar entres las longitudes de onda de 1260 a 1650 nm. Todos los Splitters son compatibles con los estándares de fibra monomodo G.652 B y D, G.655, G.656 y G.657 A y B. Al ser preconectorizado se evita el instalar un conector aparte. En este caso es un sistema plug-and-play. 153 P á g i n a

154 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Tipos de empalmes Fig Splitter PLC 1:32 preconectorizado. El tipo de empalme más apropiado es Empalme por Fusión debido a lo siguiente: En las mufas de distribución o FCP primario se requiere que los empalmes sean definitivos. Por este motivo un empalme de fusión es la solución óptima. En la acometida, la fusión se puede realizar sin inconvenientes por el técnico a cargo con las máquinas fusionadoras portátiles. Tiene menor pérdida por reflexión e inserción que un empalme mecánico (0.1 db en comparación a 0.5dB), es más fiable y duradero Software calculador óptico Para cerciorarse de que el enlace de fibra óptica desde la Central telefónica hasta el FCP secundario tenga la suficiente potencia óptica para transportar los servicios triple-play, se utiliza un Calculador óptico diseñado por el área de Diseño de Telefónica del Sur. El software se basa en la plataforma Microsoft Excel, donde éste permite ingresar distintos valores de atenuación óptica de los componentes pasivos de la red para calcular el Budget óptico final del enlace. El software permite ingresar valores de pérdidas (en db) de los siguientes elementos: Enfrentador tarjeta OLT Enfrentador OC lado ODF Cable de fibra óptica Empalmes de red Acometida Splitting Conectorizado gabinete Empalme en CDA Enfrentador cliente drop interior Enfrentador cliente ONT 154 P á g i n a

155 Capítulo 5: Diseño de una red FTTH para un sector de Paillaco Estos valores están acordes al tipo de equipamiento adecuado mencionado en la sección anterior. La figura 5.11 muestra una imagen de la atenuación calculada para nuestro proyecto. Este valor es de db, el cual está dentro del rango aceptado para el enlace (-28dB). Fig Budget óptico del proyecto Planificación del cableado de acometida Se debe diseñar el despliegue de la fibra desde la caja de distribución hasta la vivienda. En este caso particular del diseño, se tomará en consideración lo siguiente: Como sabemos anteriormente, los cables aéreos están diseñados para una carga de tensión específica, la cual está determinada por la longitud del tramo y las condiciones medioambientales (normas ITU-T Rec. Y IEC ). En los despliegues de la empresa Telsur, la longitud máxima del tramo entre las dependencias del suscriptor y el FCP secundario, ósea la longitud del cable de acometida, debe ser de 200mts como máximo. De esta forma se asegura al usuario con un alto porcentaje de conectividad en condiciones normales del lugar (cargas de vientos, lluvia, etc.). El dimensionado del cableado drop de las viviendas ha de realizarse sobre el 50% de los usuarios finales, y como no se sabe que casas serán las potenciales solo se hará un procedimiento a seguir. 155 P á g i n a

156 Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile El procedimiento general de diseño utilizado en Telsur en estos proyectos, consiste en tender cables desde la caja de distribución elegido hasta la vivienda del cliente que solicita algún servicio de la empresa de telecomunicaciones. Esto se realiza de forma área a través de la postación existente. El cable de acometida utilizado en Telefónica del Sur es el Furukawa DROP FIG8 FTTH SM 2F COG G-652D. Véase fig Fig Cable de acometida. Si algún usuario decide contratar algún servicio de Telefónica del Sur, es necesario realizar las siguientes operaciones: Instalar la ONU o ONT correspondiente, en un punto terminal de red óptico. Tender un cable de fibra óptica monofibra entre la caja de distribución y la roseta óptica ADC, denominada cable de acometida, véase fig. 5.13(a). Realizar un empalme de fusión entre el cable de acometida y el nuevo cable dedicado a la vivienda (pigtail). Conectar el conectar SC al puerto óptico de la ONT. Para más información se recomienda revisar el documento oficial Normas técnicas de PLANTA EXTERNA de Telsur año En el proyecto de Paillaco se conoce que todos los usuarios son casas y que el cableado será aéreo, por lo que no se realizarán ductos. La ONT que se instala actualmente en las viviendas del Usuario final es la Zhone modelo 2427 como se observa en la fig. 5.13(b). Ver anexo P á g i n a

157 Capítulo 5: Diseño de una red FTTH para un sector de Paillaco Fig (a) Instalación y conexión de roseta óptica. (b) Instalación y conexión tipo de ONT. Dicha ONT cumple, entre otras, la función de conversor Óptico Eléctrico diferenciando distintos tipos de tráfico según los tipos de servicio que se ofrecen, los cuales se pueden observar en el siguiente bosquejo Networking de un Servicio tipo de telefónica del Sur, el cual se muestra de manera informativa ya que no se considera en el diseño de nuestra red FTTH. Fig Ejemplo Home Networking con acceso FTTH GPON. 157 P á g i n a

158 5.11. Futuras expansiones de la red Crecimiento de usuarios en la red Diseño de una red FTTH con tecnología G-PON para un sector de Paillaco Universidad Austral de Chile Una red FTTH debe aprovecharse al máximo, dado que su gran ancho de banda (combinado con tecnología GPON) y sus posibilidades de expansión tienen un gran potencial. Para el proyecto se consideró la salida de 4 cables de 144 FO como se dijo para futuras expansiones de la red, para un total potencial de clientes cubierto con Planta Externa de 576 usuarios. En etapa inicial, como se mencionó también, se instalarán 45 CDA que conectan a 8 usuarios cada uno para un total de 360 clientes. Por lo tanto se dejarán en reserva 216 filamentos de fibra óptica. Las mufas que se dejarán con reservas representan dónde podrían conectarse más usuarios según consideraciones del área comercial de la empresa. Para ello, se dejan reservas de cables de fibra óptica dentro de las mufas de distribución (FCP primario). La idea detrás de esto es que permite expandir la red permitiendo a más usuarios conectarse a la red sin necesidad de planificar otro proyecto ó instalar gabinetes de calle en terreno. La figura 5.15 muestra las reservas consideradas en este proyecto. El número marcado en rojo indica cuántas reservas guarda una mufa de distribución. Fig 5.15 Reservas de filamentos en proyecto 158 P á g i n a

159 Capítulo 5: Diseño de una red FTTH para un sector de Paillaco Aumento del ancho de banda Este aspecto es considerado por el área de Red interna de la empresa Telsur, sin embargo se señala como aspecto complementario. Una de las mayores ventajas de utilizar tecnología pasiva PON es que evolución de esta tecnología permite operar sobre la misma red existente, sin modificar la Red externa. Es decir, en el proyecto Paillaco podríamos cambiar el equipamiento activo OLT en la Central telefónica y el ONT en la casa del cliente por una tecnología compatible XG-PON (estandarizada por la ITU G.987 y G.988) para aumentar el ancho de banda del enlace, según la norma de hasta 10Gbps de bajada y 10 Gbps de subida para un ancho de banda simétrico). Ver capítulo Actualmente XG-PON está ya estandarizado, sin embargo su despliegue físico en una aplicación real aún está en fase de pruebas. Actualmente en la ciudad de Paillaco se debe esperar la percepción del cliente por los nuevos servicios para iniciar una puesta en marcha de la nueva tecnología XG-PON. 159 P á g i n a

160 6. Conclusiones En esta última etapa de Universidad, el haber realizado un proyecto con ayuda de la empresa Telefónica del Sur, una de las pioneras en llevar la fibra óptica hasta el hogar, fue una experiencia a todas luces muy enriquecedora. Tuvimos la posibilidad de entrar de lleno en un proyecto FTTH lo que conlleva todo un proceso de aprendizaje y aplicación de conocimiento puesto en práctica. Podemos decir que como Ingeniero civil electrónicos ya tenemos las herramientas básicas para diseñar un proyecto FTTH en un área determinada de clientes, siempre con la ayuda y colaboración del aspecto comercial donde se establece la cantidad de usuarios y la zona a atender con fibra. Antes de llevar el proyecto a terreno se debe aproximar con alguna herramienta de diseño si el enlace será fiable o no en cuanto a las pérdidas por atenuación de la señal. Utilizar el software propietario de la empresa Telefónica del Sur nos permitió entender y aplicar la importancia de calcular la atenuación de un enlace de fibra. El valor de pérdida resultante de -26,26 db estuvo dentro del rango esperado (-28 db), aunque el diseñador sabe que tiene una holgura de aproximadamente -4dB. Las Redes Ópticas Pasivas (PON) permiten realizar un despliegue totalmente con equipamiento pasivo desde la Central de comunicaciones (OLT) hasta la casa del abonado (ONT). La ventaja de esto es una instalación definitiva de la infraestructura evitando mantenimiento en terreno de los equipos. El despliegue aéreo de fibra fue la mejor solución para el proyecto ya que existía la infraestructura de postación de la empresa eléctrica y red existente por los servicios de telefonía e internet que ofrece Telefónica del Sur en Paillaco. Para comenzar con un el diseño de Planta externa de un proyecto FTTH es necesario comenzar con un modelo de referencia como una herramienta de apoyo al trabajo del diseñador. Fue de gran ayuda estudiar aspectos preliminares al despliegue en terreno, como los vistos en varios documentos y experiencias del círculo de las mayores empresas FTTH a nivel Europeo (FTTH Council) además del apoyo en la etapa inicial del proyecto por parte del Pre-sales Manager de ZTE Chile sr. Rafael Estrada. La fibra óptica es el medio de transmisión que desde hace varios años viene reemplazando al cobre en servicios de gran ancho de banda. Sus ventajas principales son su ancho de banda prácticamente ilimitado, inmunidad a las interferencias electromagnéticas, poca mantención en terreno, tiempo de vida estimado en aproximadamente 30 años; todos estos aspectos hacen que la fibra óptica sea la mejor elección para los operadores de telecomunicaciones. 160 P á g i n a

161 Conclusiones El usuario es cada vez más exigente en cuanto a los servicios que demanda (hoy en día HDTV, TV3D, videoconferencia, etc.), avalado por de la Ley de Nielsen que nos dice que la velocidad de conexión de un usuario de gama alta aumenta en un 50% por año. Trabajar con planos de diseño georeferenciados es de gran ayuda tanto para el diseñador de la red como para el operador. El poder modelar el radio de cobertura de una caja de distribución hace más eficiente el trabajo en términos de tiempo y facilita el trabajo en terreno. Con todo esto, vemos que el medio de acceso a seguir a futura es la fibra óptica, no solo para grandes empresas sino que para los usuarios de hogares, aplicaciones de domótica y casas inteligentes, entre otras muchas utilidades para sacarle provecho al gran BW que se puede transmitir en fibra óptica. 161 P á g i n a

162 7. Glosario ADSL: línea de abonado digital asimétrica (asymmetric digital suscriber line). APON: red óptica pasiva ATM (ATM passive optical network). ATM: modo de transmisión asíncrono (asynchronous transfer mode). BER: tasa de error de bit (bit error ratio). BIP: bit de paridad (bt interleaved parity). BPON: red óptica pasiva de banda ancha (broadband passive optical network). BW: Ancho de banda. CAPEX: Gastos de capital. CLP: celda de menor prioridad (cell loss priority). CWDM/DWDM: multiplexación por longitud de onda corta/densa o larga (coarse wavelength division multiplexing/dense wavelength division multiplexing). DD: dirección de destino (destination address). DFA: amplificador de fibra dopada (doped fiber amplifier). DFB: láser con realimentación distribuida o DFB (distributed feedback). DGD: diferencia de dispersión de grupo (differential group delay). DPD: fotodiodo digital. DSF: fibras ópticas monomodo de dispersión desplazada (dispersion shifted fiber). EDFA: amplificador de fibra dopada con erbio (erbium doped fiber amplifier). EPON: red óptica pasiva de Ethernet (Ehternet passive optical network). FBG: dispersión de bragg de la fibra (fiber bragg grating). FBT: golpeado por fusión bicónica (fused biconical taped). FC: conector FC (ferrule connector). FCS: secuencia de verificación de trama. FDDI: interfaz de datos de distribución de fibra (fiber distributed data interface). FEC: corrección de errores en retransmisión (forward error correction). FO: fibra óptica. FP: Fabry-Perot. FSAN: red de acceso de servicio completo (full service access network). FTTH: fibra hasta el hogar (Fiber To The Home). FTB: Cono bicónico fundido FWM: Modulación de cuarta onda (fourth wave modulation) GEM: modo de encapsulación GPON (GPON encapsulation mode). GFC: Control de flujo genérico (generic flow control). GFP: procedimiento de estructuración genérico (generic framing procedure). GPON: red óptica pasiva gigabit. GVD: dispersión de la velocidad de grupo (group velocity delay). HDPE: polietileno de alta densidad. HDTV: video alta definición sobre IPTV (high definition TV). HEC: corrección de error de cabecera (header error correction). 162 P á g i n a

163 Glosario HFC: cables híbridos de fibra y coaxial (hibrid fiber-coaxial). HHT: alto voltaje de trigger. ICT: instalación común de telecomunicaciones. IEEE: Instituto de ingenieros eléctricos y electrónicos (The Institute of Electrical and Electronics Engineers). ILD: diodo de inyección laser (injection laser diode). IPTV: televisión sobre IP. ITU: Unión internacional de telecomunicaciones (Internacional Telecomunication Union). Laser: Light Amplification by Stimulated Emisión of Radiation. LED: diodos de emisión de luz (light-emitting diode). MM: multimodo. NRZ: sin retorno a cero (non return to zero). NZDSF: fibras ópticas monomodo de dispersión desplazada no nula (non zero dispersion shifted fiber). OAF: filtro óptico analógico (optical analogic filter). ODF: filtro digital óptico (optical digital filter). ODN: red de distribución óptica (optical distribution network). OLED: LED orgánico (organic LED). OLT: terminación óptica de línea (optical line termination). OMCI: interfaz de control y mantenimiento ONT (ONT management and control interface). ONT: terminación óptica de red (optical network termination). OPEX: cálculo de gastos operativos. PCBd: bloque de control físico del canal descendente (physical control block downstream). PC: pulido de contacto físico (physical contact). PE: polietileno PEM: método de encapsulado PON (PON encapsulation method). PIN: fotodiodo P-I-N. PLC: circuito planar de onda ligera (planar lightwave circuit). PMD: Dispersión por polarización del modo (polarization mode delay). POF: fibras ópticas de plástico (plastic optical fiber). PU: poliuretano. PON: red óptica pasiva (passive optical network). POTS: servicio de voz tradicional (plain old telephone services). PPV: servicios de pago por visión o pago por evento (pay per view). PT: tipo de información de usuario (payload type). PTRO: punto terminal de red óptica. PVC: plicloruro de vinilo. RITI: recinto de instalación de telecomunicaciones inferior. RTA: aplicaciones en tiempo real (real time applications). SAM: estructura de fotodiodo APD (separate absortion multiplication). 163 P á g i n a

164 SBS: dispersión estimulada de Brillouni (stimulate brillouni scattering). SC: conector (standard connector). SDTV: video de definición estándar sobre IPTV (standard definition TV). SIN: interfaz de red de servicios (services network interfece). SM: monomodo. SMF: fibras ópticas monomodo estándar (standard single mode fiber). SOA: amplificadores ópticos de semiconductor (semiconductor optical amplifier). SOF: bit más significativo del campo dirección MAC de destino. SPM: modulación de autofase (simple phase modulation). SRS: dispersión estimulada de Raman (stimulate raman scattering). ST: conector ST (straight tip). TDM: multiplexación por división temporal (time division multiplexing). TDMA: acceso múltiple por división en el tiempo (time division multiple access). TWSLA: amplificador SLA de onda viajera (travelling wave SLA). TROUBLESHOOTING: Una forma de buscar la solución a un problema técnico. UNI: interfaz de red de usuario (user network interface). VoD: video bajo demanda o video a la carta (video on demand). VoIP: servicio de voz IP. VPI: identificador de ruta virtual (virtual path identifier). WDM: multiplexación por división en longitud de onda (wavelength divison multiplexing). 3P o Tripleplay: Es un conjunto de servicios, telefonía, datos y televisión. 164 P á g i n a

165 8. Referencias bibliogra ficas [1] Fundamentos de las Comunicaciones Ópticas. Departamento de Tecnología Fotonica y Bioingeniería. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación. Universidad Politécnica de Madrid [2] FTTH Business Guide. 3ra edición. Business Committee. FTTH Council Europe Febrero de 2012 [3] FTTH Handbook. 5ta edición. D&O Committee. FTTH Council Europe Febrero de 2012 [4] Fiber Architecture for Rural FTTx Deployments. White Paper. CommScope [5] H. Acurio, J. Sangurima. Diseño de una Red GPON para la empresa eléctrica Regional Centro Sur C.A. Universidad Politécnica Sede Cuenca. Facultad de Ingeniería [6] A. García. Mercado, modelos de negocio y tecnologías. Congreso FTTH Barcelona. Febrero 2007 [7] Fundamentos de Diseño de fibra óptica. Departamento de Electrónica. Facultad Regional Córdoba. Universidad Tecnológica Nacional. Junio 2007 [8] Recomendaciones ITU G.984.x 165 P á g i n a

166 9. Anexos Anexo 1: Operaciones y mantención de la red FTTH Esta sección provee una breve vista general de los aspectos operacionales y de mantención de una infraestructura de red FTTH. Mientras cada diseño de red FTTH difiere y opera en diferentes entornos y condiciones, las consideraciones sobre mejores prácticas de operación y mantención se mantiene en un requerimiento común. Durante la construcción de la red, un requerimiento probable del contrato de construcción es asegurar que no ocurran perturbaciones o sean pequeñas dentro del área FTTH lo cual afecta a la gente en general y el ambiente circundante. Esto se logra solo a través de una cuidadosa planificación y ejecución y en última instancia fomentará el desarrollo de métodos de construcción eficientes para el beneficio del modelo de negocios FTTH. Una planificación ineficiente resultará en lo contrario y potencialmente conducirá a un pobre rendimiento de red y de construcción. Si bien la fibra ha estado en servicio durante un número de décadas y es un medio probado y confiable, es todavía susceptible a fallas inesperadas que requieren movilización y una rápida y eficiente reparación. Durante esos momentos el acceso inmediato a los registros de la red es esencial. Toda la documentación y registros relativos a la construcción de la red deberían ser cotejados y centralizados para ayudar a todo el análisis subsecuente de la red. 1. Lineamientos de planificación del despliegue 1.1 Control de sitio y planificación de instalación El trabajo con sistemas de ductos bajo tierra o instalaciones en postes requieren planificación cuidadosa y frecuentemente causan perturbaciones al tráfico, por lo tanto es necesaria la coordinación con las autoridades locales y debería haber controles. Las líneas siguientes listan brevemente las consideraciones principales de instalación que se necesitan tomar en cuenta cuando se construye un tipo de instalación de ducto. 1.2 Consideraciones generales relacionadas a la seguridad Deben organizarse zonas adecuadas de seguridad utilizando conos y señales de tráfico. La posible interrupción del tráfico debería ser coordinado con las autoridades locales. Todas las alcantarillas y cámaras de cables deberían ser identificadas y aquellos destinados para acceso deberían estar probados para condiciones toxicas de gases e inflamación antes de la entrada. En casos donde se detecte gas inflamable, el servicio de bomberos local debería ser contactado inmediatamente. Todo el cableado eléctrico existente debería ser inspeccionado por posibles daños y conductores expuestos. 166 P á g i n a

167 1.3 Consideraciones generales acerca de las construcciones y equipamiento Un estudio completo del sistema de ducto subterráneo o de plana aérea debería llevarse a cabo previo a la instalación. Altos niveles de agua inaceptables en cámaras de cable y túneles de alcantarillado deben bombearse. Los ductos deberían ser chequeados por posibles daños y obstrucciones. Radios para comunicación, teléfonos móviles o similares deberían estar disponibles en todas las ubicaciones de la operación. 1.4 Consideraciones generales acerca de los métodos del cableado aéreo Se debe hacer referencia a la especificación IEC Anexo C.3.5 Instalación de cables ópticos aéreos Los cables utilizados en instalaciones aéreas son diferentes en construcción a los de aplicaciones subterráneas, y están diseñados para manejar cargas de viento y nieve/hielo. Los requerimientos pueden diferir acorde al área geográfica, por ejemplo, una región huracanada experimentará grandes vientos. Los cables necesitan una cantidad definida de holgura entre postes para reducir la carga del cable debido a su propio peso. La holgura sobre los postes necesita ser mantenida para el acceso al cable o instalación de mufas. El compartir postes entre operadores o proveedores de servicios (CATV, electricidad, POTS, etc.) es una práctica común y requerirá una organización específica. Lineamientos de operación y mantención Se debe considerar lo siguiente: Mediciones Registros de cable de fibra y ductos Marcado clave de ítems de la infraestructura Documentación completa Identificación de los elementos de infraestructura sujetos a operaciones de mantención Listas de mantención Plan para fallas de red catastróficas por factores externos, tales como cavado accidental de cables o ductos Elementos de infraestructura de recambio para tener a mano en caso de accidente Ubicación y disponibilidad de registros de red Anexo 2: Lineamientos de Pruebas FTTH 167 P á g i n a

168 2. Cuidados de conector 2.1 Porqué es importante limpiar los conectores Uno de las primeras tareas para llevar a cabo cuando se diseñan redes de fibra óptica es evaluar la pérdida aceptable de budget con el fin de crear una instalación que reunirá los requerimientos de diseño. Para la adecuada caracterización de la perdida de budget, los siguientes parámetros clave generalmente se consideran: Transmisor potencia de lanzamiento, temperatura y envejecimiento. Conectores de fibra conectores y calidad de los empalmes. Perdida cable fibra y efectos de temperatura. Receptor sensibilidad del detector. Otros margen de seguridad y reparación. Cuando una de las variables anteriores falla para satisfacer las especificaciones, el rendimiento de la red puede verse afectado; en un escenario pesimista, la degradación puede conducir a la falla de la red. Desafortunadamente, no todas las variables pueden ser controladas con facilidad durante el despliegue de la red o la etapa de mantención; sin embargo, un componente que es frecuentemente pasado en alto es el conector, algunas veces usado en exceso (jumpers de testeo). Esto puede ser controlado usando el procedimiento adecuado. La contaminación del conector es la primera fuente del troubleshooting en redes ópticas Una simple partícula acoplada dentro del núcleo de una fibra puede causar un significante retorno de la reflexión (también conocida como pérdida de retorno), pérdida de inserción, y daño al equipamiento. Una inspección visual es sólo la forma para determinar si los conectores de fibra están verdaderamente limpios. Mediante el seguimiento de una simple práctica de inspección visual proactiva y de limpieza, puede evitarse el pobre rendimiento óptico y el potencial daño al equipamiento. Puesto que muchos de los contaminantes son muy pequeños para ser vistos a simple vista, es importante que todos los conectores de fibra se inspeccionen con un microscopio antes de hacer una conexión. Estas inspecciones de fibra se diseñan para aumentar y mostrar la parte fundamental de la férula donde la conexión se producirá. 2.2 Cuáles son los posibles contaminantes El diseño del conector y las técnicas de producción han eliminado muchas de las dificultades en lograr el alineamiento del núcleo y contacto físico. La suciedad está en todos lados; una típica partícula de arena tan pequeña como 2-15μm de diámetro puede afectar significativamente el rendimiento de la señal y causar daño permanente al extremo final de la fibra. Muchas fallas de testeo en terreno pueden ser atribuidas a conectores 168 P á g i n a

169 sucios; la mayoría no son inspeccionados hasta que fallan, cuando el daño permanente ya ha ocurrido. Si las partículas sucias se apegan a la superficie del núcleo la luz se bloquea, creando una pérdida de inserción inaceptable y retorno de reflexión (pérdida de retorno). Además, estas partículas pueden dañar permanentemente la interfaz de cristal, cavando dentro del cristal y dejando hoyos que crean retorno de reflexión si se apegan. También, las grandes partículas de suciedad en la capa de revestimiento y/o la férula pueden introducir una barrera física que previene el contacto físico y crea un vacío de aire entre las fibras. Para complicar aún más las cosas, las partículas sueltas tienen una tendencia a moverse dentro del vacío de aire. Fig.1 Pérdida de inserción aumentada y retorno de reflexión debido a la sucia conexión de fibra Una partícula de polvo de 1μm en el núcleo de una fibra monomodo puede bloquear hasta el 1% de la luz (perdida de 0.05dB), una partícula de polvo del tamaño de 9μm puede implicar un daño considerable. Un factor adicional para mantener libre de contaminantes los extremos finales es el efecto de alta intensidad de luz que el extremo final del conector tiene: algunos componentes de telecomunicaciones pueden producir señales ópticas con una potencia de hasta +30dBm (1W), lo cual puede tener resultados catastróficos cuando se combina con un extremo final del conector sucio o dañado. Las zonas de inspección son una serie de círculos concéntricos que identifican áreas de interés en el extremo final del conector (ver figura 2). Las fibras más internas son más sensibles a la contaminación que las zonas exteriores. Fig.2. Zonas de inspección del extremo final del conector. 169 P á g i n a

170 Arena, alcohol isopropílico, aceite de manos, aceites minerales, gel de índice coincidente, rexina exposídica, tinta negra basada en petróleo y yeso están entre los contaminantes que pueden afectar un extremo final del conector. Estos contaminantes pueden actuar solos o combinados. Notar que cada contaminante tiene un aspecto diferente e independiente de la apariencia, las áreas más críticas de inspeccionar son el núcleo y las regiones de revestimiento donde la contaminación en estas regiones puede afectar mucho la calidad de la señal. La figura 3 ilustra el extremo final de diferentes conectores que han sido inspeccionados con una sonda de inspección por video. Fig.3. Apariencia de varios contaminantes en un extremo final del conector. 2.3 Qué componentes necesitan ser inspeccionados y limpiados. Los siguientes componentes de red deberían ser revisados y limpiados Todos los paneles equipados con adaptadores donde los conectores son insertados en una o ambos lados. Patchcords de testeo. Todos los conectores montados en patch cables o Pigtails. 2.4 Cuándo un conector debería ser revisado y limpiado. Los conectores deberían ser chequeados como parte de una rutina de inspección para prevenir altos costos y consumo de tiempo en la localización de fallas más tarde. Estas etapas incluyen: Después de la instalación. Antes de las pruebas. Antes de conectar. 170 P á g i n a

171 2.5 Cómo chequear los conectores. Para chequear apropiadamente el extremo final de los conectores, se recomienda utilizar un microscopio diseñado para el extremo final del conector. Los muchos tipos de herramientas de inspección en el mercado caen dentro de dos categorías principales: sondas de inspección de fibra (también llamado fibroscopio de video) y microscópicos ópticos. La tabla siguiente lista las principales características de estas herramientas de inspección: Herramientas de inspección Sondas de inspección de fibra / fibroscopio de video Microscopios ópticos Tabla 1. Herramientas de inspección Principales características La imagen se despliega en una pantalla de video externa, PC o instrumento de testeo. Protección para los ojos del contacto directo con una señal operando. Capacidad de captura de imagen para documentación de reporte. Fácil de usar en patchpanels concurridos Ideal para chequeo de conectores individuales montados en patchcords o pigtails y conectores de fibra multimodo. Diferentes grados de aumento están disponibles (100X/200X/400X). Están disponibles adaptadores para los distintos conectores Filtros de seguridad protegen los ojos del contacto directo con una fibra en operación. Se necesitan dos tipos diferentes de microscopios: uno para inspeccionar los patch cords y otro para inspeccionar los conectores en patch panels mamparos. Una sonda de inspección de fibra viene con puntas diferentes para que coincida con el tipo de conector: conectores de ángulo pulido (APC) o conectores de plano pulido (PC). 2.6 Instrucciones de inspección. La inspección visual de la interconexión de la fibra es la única forma de determinar la limpieza de los conectores antes de conectarla. Un microscopio de video aumenta una imagen de un extremo final de los conectores para visualizarlo en un laptop o display portátil, dependiendo del producto utilizado. 171 P á g i n a

172 2.7 Herramientas necesarias para la inspección Fig.4 Algoritmo de inspección Existen dos métodos para inspección del extremo final de la fibra. Si el montaje del cable está accesible, insertar la férula del conector en el microscopio para llevar a cabo la inspección; esto generalmente se conoce como inspección de patch cord. Si el conector está dentro de un adaptador de acoplamiento en el dispositivo o patch panel, insertar una sonda de microscopio en el extremo abierto del adaptador y visualizar el interior del conector; esto se conoce como bulkhead o inspección del conector a través del adaptador. Inspección del patch cord Seleccionar la punta apropiada que corresponda al tipo de conector bajo inspección y ajustar este en el microscopio. Insertar el conector dentro de la punta y ajustar el focus para inspeccionar. Fig.5. Inspección del patch cord Inspección de conector tipo mamparo ó de conector a través del adaptador Seleccionar la sonda/punta apropiada que corresponda al tipo de conector bajo inspección y ajustar este en el microscopio de sonda. 172 P á g i n a

173 Insertar la sonda dentro del conector tipo mamparo y ajustar el focus para inspeccionar. Fig. 6. Inspección del conector tipo mamparo ó de conector a través del adaptador Paños y herramientas limpiadoras Limpieza seca Los paños limpiadores en seco, incluyendo un número de paños sin pelusas y otros paños multipropósito, sirven para la limpieza. Esta categoría también incluye cassettes y carretes limpiadores de conector de fibra óptica. Tener cuidado con no exponer los paños a suciedades en terreno. Los materiales limpiadores deben ser protegidos de contaminaciones. Se recomienda no abrirlos antes de usarlos. Los paños deberían ser usados a mano o fijados a una superficie suave o almohadilla elástica. Aplicar usando una superficie áspera puede dañar la fibra. Si se aplica a mano, no usar la superficie sostenida por los dedos ya que este puede contener residuos de grasa en los dedos. Fig.7. Ejemplos de paños limpiadores en seco, herramientas y líquidos limpiadores de conectores de fibra óptica. Limpieza húmeda Los líquidos limpiadores o solventes se usan generalmente en combinación con paños para proveer una mezcla de una acción química y mecánica para limpiar el extremo final de la fibra. También están disponibles paños pre-empapados que vienen en bolsas selladas. El líquido limpiador es solo efectivo cuando se usa con la acción mecánica dada por un paño 173 P á g i n a

174 El solvente debe ser de secado rápido. No derrochar ya que éste sobre-humedece el extremo final. Humedecer ligeramente el paño. La férula debe ser limpiada inmediatamente con un paño limpiador seco. No dejar solvente en las paredes laterales de la férula. Los paños deben ser usados a mano o sobre una superficie suave o una almohadilla resistente. Aplicar el producto usando una superficie áspera puede causas daño a la fibra. Herramientas de limpieza de conector tipo mamparo ó de conector a través del adaptador No todos los conectores pueden ser removidos fácilmente desde un bulkhead /o a través del adaptador, y son por lo tanto más difíciles de acceder para su limpieza. Esta categoría incluye la interfaz de la férula (o talones de fibra) y lentes de contacto físicos dentro de un transceptor óptico. Los palillos y limpiadores de conector tipo mamparo son diseñados para llegar a alinear los manguitos y otras cavidades para alcanzar el extremo final o lente, y ayudar en remover los residuos. Estas herramientas hacen posible limpiar el extremo final o lente in-situ, dentro del adaptador o sin remover el conector tipo mamparo. Cuando se limpian transceivers o recipientes, se debe tener cuidado de identificar el contenido del puerto antes de limpiar. Tener cuidado también de evitar dañar cuando se limpian los lentes planos del transceiver. Fig. 8. Ejemplos de herramientas limpiadoras de conector mamparo o a través del adaptador. Estas son las recomendaciones cuando se manipulan cables de fibra óptica: Cuando se prueban en un patch panel, solo el puerto correspondiente a la fibra siendo testeada debe ser destapado las tapas protectoras deben ser reemplazadas inmediatamente después de las pruebas. La tapas destapadas deben ser mantenidas en una pequeña bolsa plástica 174 P á g i n a

175 La vida útil de un conector es típicamente nominal en 500 conexiones. Los jumpers de testeo usados en conjunto con los instrumentos de prueba deben ser reemplazados después de un máximo de 500 conexiones (consultar en EIA A) Si se utiliza un launch cord para testeo en OTDR, no usar un jumper de testeo entre el OTDR y el launch cord ó entre el launch cord y el patch panel. Los launch cords deben ser reemplazados o devueltos a los fabricantes para el re-pulido después de 500 conexiones. No permitir que conectores desacoplados toquen cualquier superficie. Las férulas del conector nunca deben ser tocados excepto para su limpieza. Limpiar y revisar cada conector usando un fibroscopio o preferentemente un videoscopio, después de limpiar o antes de conectar. Los conectores del equipamiento de testeo deben ser limpiados e inspeccionados (preferentemente con un videoscopio) todo las veces que el instrumento se utilice El testeo de redes FTTH durante la construcción. Durante la construcción de la red, algunos testeos se producen en la planta externa. Cuando en la fibra se establecen nuevos empalmes tienen que ser hechos y testeados usando un OTDR. Para medidas precisas, mediciones bidireccionales de OTDR deben ser realizadas. Para pruebas de aceptación, es importante testear cada segmento de la construcción. Existen algunos métodos de testeo, algunos de los cuales se presentan aquí. Cada uno tiene ventajas y desventajas específicas. Elegir el método más apropiado depende de las limitaciones enfrentadas: costos laborales, perdida de budget, tiempo de testeo combinado con tiempo de activación de servicio, máxima incerteza aceptable en las mediciones, etc. Un factor adicional que debe ser considerado cuando se determina la medida del testeo son los niveles de habilidad de los técnicos. Emplear técnicos de fibra óptica no hábiles durante la fase de construcción es muy costoso si los errores necesitan ser rectificados antes y después que el servicio se agrega. Método 1: Uso de conjuntos de testeo de perdida óptica El primer método involucra el uso de un set de testeo de perdida óptica (OLTS), comprende dos sets de testeo que comparten datos a la medida de perdida de inserción (IL) y perdida de retorno óptica (ORL). Primero, las unidades deberían estar referenciadas antes de medir el IL. Fig.9. Los conjuntos de testeo deben estar referenciados antes de las mediciones 175 P á g i n a

176 Después, la sensibilidad del ORL se establece calibrando el OLR mínimo que las unidades pueden medir. La limitación viene desde la parte más débil de la configuración del test, lo cual es más probable que sea el conector entre las unidades y el jumper de referencia del test. Seguir las instrucciones del fabricante para establecer la sensibilidad del ORL en ambas unidades y a la referencia la fuente y el medidor de potencia. Las mediciones ahora pueden ser tomadas sobre la red de extremo a extremo y cualquier segmento individual instalado, tal como las fibras entre el FCP y el terminal drop. El propósito del test es identificar algunas fibras transpuestas y medir el IL y ORL para garantizar que el budget perdido ha sido reunido. Fig.10. Midiendo el IL y ORL de las fibras de distribución usando dos OLTs. Estos valores solo toman en cuenta dos conexiones. Las redes FTTH a menudo se componen de múltiples puntos de conexión y, como los valores de reflexión son muy sensibles a la arena y arañazos, estos valores pueden fácilmente ser influenciados por malas conexiones. Por ejemplo, un conector single puede generar un ORL de 40dB, lo cual haría exceder el valor esperado para la red completa. Para una red punto-a-multipunto, la contribución del ORL de cada fibra es atenuada por 30 a 32 db debido a la perdida bidireccional de los splitters. Ventaja del Método 1:OLTS Mediciones precisas de IL y ORL Valores bidireccionales de IL y ORL Posibilidad para testear cada fibra de distribución Identificación de macrocurvaturas durante las pruebas se realiza a 1550 y 1310 nm u otra combinación de longitudes de onda Desventajas del Método 1:OLTS Se requieren dos técnicos (sin embargo con una red punto-a-multipunto, un OLTS single cercano a la OLT pueden ser usado por todos los suscriptores dentro de la misma red Se requiere la comunicación entre técnicos (cuando las fibras conmutan) Una red punto-a-multipunto requiere a un técnico moverse desde el terminal drop hasta el terminal drop En el evento de un corte de fibra o macrocurvatura, se requiere un OTDR para localizar la falla 176 P á g i n a

177 incluyendo la de 1625 nm. Identificación de fibra traspuestas sobre redes punto-a-punto Rápido testeo Tabla 2. Ventajas de método OLTS Imposible detectar fibras traspuestas sobre una red punto-a-multipunto Método 2: Uso de un OTDR Fig.11. Medición con un OTDR Este método utiliza un reflectómetro óptico en dominio del tiempo (OTDR). A diferencia de OLTS, el OTDR puede identificar y localizar la posición de cada componente en la red. El OTDR puede revelar perdida de empalmes, perdida de conector y reflectancia, y la pérdida total de extremo a extremo y el ORL. Todas las fibras entre el OLT y antes del primer splitter (lado de transporte) pueden ser probadas para caracterizar la perdida de cada empalme y localizar macrocurvaturas. El test puede realizarse para cubrir ambas direcciones. El post-procesamiento de los resultados requiere calcular la pérdida real de cada empalme (promedio entre cada dirección) 177 P á g i n a

178 Fig.12. Usar una fibra de lanzamiento hace posible caracterizar el primer conector sobre algún segmento de la red. Un ancho de pulso de m será suficiente para esta prueba. Fig.13. Testeo de OTDR de PON optimizado desde el ONT al OLT 178 P á g i n a

179 Ventaja del Método 2: OTDR Mediciones de valores IL y ORL Posible probar cada fibra de distribución Identificación de macrocurvaturas durante las pruebas se realiza a 1550 y 1310 nm u otra combinación de longitudes de onda incluyendo la de 1625 nm. En caso de un corte de fibra o macrocurvatura, la falla puede ser localizada Se requiere sólo un técnico Testeo rápido Tabla 3. Ventajas método OTDR Desventajas del Método 2: OTDR Cuando se testea después el splitter sobre el lado ONT, el ORL no es medido en la dirección correcta (contrario a la señal de video) Los técnicos se necesitan mover desde el terminal drop al terminal drop Se requiere un técnico con habilidad para interpretar el trazo En el evento de un corte de fibra o macrocurvatura, se requiere un OTDR para localizar la falla 2.3 Activación del servicio La fase de activación del servicio puede parecer muy sencilla en un comienzo, sin embargo esta tarea no debe ser subestimada ya que este es el momento en el cual el suscriptor comienza la experiencia. El esquema de activación del servicio puede ser diferente dependiendo de la topología de la red de fibra. La tendencia es componentes plug-and-play prediseñados con múltiples puntos de conexión, en lugar de un enfoque todo-empalmado, particularmente para despliegues en MDUs. En términos de manejo de datos relacionados a las mediciones y las pruebas en PON, la activación del servicio trae dos nuevas dimensiones: Los resultados deberían ser enlazados a los suscriptores u ONUs en lugar de las fibras. Puede requerirse más de una ubicación para el test, típicamente dos ó tres. Fig.14. Testeo de activación usando un medidor de potencia PON. 179 P á g i n a

180 Puesto que la fase de activación del servicio a menudo se realiza por subcontratistas, el reporte y la protección de la autenticidad de los datos son importantes, especialmente en despliegues PON donde cientos de resultados pueden ser generados por una activación de PON única. Siguiendo los pasos correctos en las actividades diarias asegura un flujo de trabajo tranquilo y una alta productividad. Múltiples ubicaciones de testeo Verificar los niveles ópticos en varias ubicaciones a lo largo de la misma ruta de la fibra ayuda a los ingenieros de pruebas identificando problemas y/o componentes defectuosos antes de activar el servicio a un suscriptor. Puesto que los problemas en la red FTTH a menudo son causados por conectores dañados o sucios, la inspección de componentes reduce notablemente la necesidad de troubleshooting, ya que los niveles de potencia son verificados para cada sección de la red. También se recomienda que la inspección de cada punto de conexión se lleve a cabo usando una sonda de inspección de fibra antes de cada medición de potencia. Fig.15. Punto de testeo en PON Puntos de prueba 1. Realizando una certificación del nivel de potencia en el splitter, o más específicamente en la salida, permite a los usuarios verificar si la rama del splitter está trabajando correctamente. Esta simple evaluación hace posible confirmar si todos los componentes de la red desde el CO (incluyendo la fibra alimentadora) hacia la salida del splitter están en buenas condiciones. Típicamente, el FDH incluye conectores SC/APC o LC/APC pero también pueden incluir empalmes de fusión. 2. Con la realización de una certificación del nivel de potencia en el terminal drop, los ingenieros pueden caracterizar la fibra de distribución y los puertos de terminal drop. Usualmente, una bandeja de empalmes se incluye dentro del terminal drop, lo cual puede causar problemas de macrocurvatura. 180 P á g i n a

181 3. La fibra que conecta los terminales drop y las dependencias del suscriptor generalmente es instalada durante la activación del servicio. Para asegurar la fiabilidad del servicio hacia el suscriptor, la red y el ONU del suscriptor deben satisfacer sus especificaciones. El mejor método para garantizar esto es realizar una conexión pass-through para caracterizar completamente todas las longitudes de onda operando (upstream y downstream) en el PON. Esto solo puede lograrse en la fase de activación del servicio usando un medidor de potencia PON de doble puerto con una conexión pass-through; un medidor de potencia normal solo puede garantizar señales de downstream desde el CO. Reporte de activación de servicio Fig.16. Testeo de pass-through de todas las longitudes de onda Desde la oficina, los ingenieros tendrán que generar reportes para tener el seguimiento de los resultados de las pruebas desde la fase de activación del servicio. Estos resultados pueden ser usados después para localizar problemas con precisión como la degradación de potencia. Los operadores que tratan con subcontratistas también pueden usar esta información para tener seguimiento de los suscriptores activados. Un reporte de activación de servicio típicamente incluye: Nombre del cliente y/o número de teléfono. Nivel de potencia por cada longitud de onda y cada ubicación. Sello de tiempo por cada medición. Estatus de aprobado/alerta/fallo que cumple con los estándares tales como BPON, GPON, o EPON. Umbrales utilizados para realizar la evaluación de aprobado/alerta/fallo. 181 P á g i n a

182 Anexo 3: Troubleshooting de la red FTTH El troubleshooting en una red fuera de servicio (por ejemplo en una red punto-a-punto o cuando la red PON completa se cae) puede llevarse a cabo fácilmente con el uso de un medidor de potencia ó OTDR. Una red PON activa requiere el uso de un medidor de potencia PON para investigar cuando las señales están fuera de tolerancia. Para identificar con precisión cualquier rotura de fibra, macrocurvatura, empalmes o conectores defectuosos, un OTDR con un puerto de testeo activo debe ser usado desde las dependencias del suscriptor. Fig.17. Troubleshooting de una red PON El ingeniero conectará un OTDR en la salida del cable drop y realiza un testeo de upstream usando un ancho de pulso pequeño (por ejemplo 3/5ns). Debido al alto costo observado en la ubicación del splitter el relativamente bajo rango dinámico de medición dado por el pequeño pulso, el extremo del enlace de fibra será identificado en la ubicación del splitter. Asegurar la correspondiente longitud de la fibra la longitud entre la salida del cable drop y la ubicación del spllitter. Si no es así, esto índice un problema presente en esta ubicación (rotura o macrocurvatura). Si la medición de longitud es la correcta, todos los puntos de empalme deberían ser chequeados para ver si no exceden los valores nominales de empalme. Cualquier punto que exhiba valores de perdida indicará la presencia de una macrocurvatura, torcedura en la fibra o un mal empalme. La fibra termina en la casa mediante un ONU que provee las interfaces para servir video análogo y digital sobre cable coaxial; video, VoIP, o datos sobre Ethernet; así como servicios de telefonía sobre cable de par trenzado. Los proveedores de servicios pueden desear el aprovisionamiento de video digital a través de modulación por amplitud de cuadratura (QAM) o IPTV ó una combinación. En la arquitectura de las dependencias incorporando QAM para difusión de video e IPTV para ondemand, el video de IPTV comparte el cable coaxial con el video digital QAM y es típicamente entregado usando el estándar Multimedia over Coax Alliance (MoCA). El protocolo HPNAv3 182 P á g i n a

183 también puede ser usado para entregar IPTV y datos ya que éste puede operar sobre líneas de teléfono de par trenzado ó cable coaxial. 3.1 Problemas del cableado dentro de la casa Además de la perdida, latencia, y fluctuaciones emanantes desde la red de fibra, un numero de problemas en la casa puede combinarse para degradar la calidad de experiencia de los suscriptores, incluyendo problemas con las líneas telefónicas, errores configuración o terminaciones defectuosas en el cableado Ethernet, pobre integridad del cableado coaxial, y alteraciones de ruido. Problemas en la línea telefónica Las líneas telefónicas (par trenzado) en las instalaciones a menudo transportan servicios de voz y datos usando estándares HomePNA (HPNA). El ONU emula la red POTS entregando todos los voltajes de batería, tonos de llamada, y tonos de marcado que fueron previamente provistas por la oficina central. Consecuentemente, el troubleshooting de VoIP cubriendo cableado telefónico es muy similar al troubleshooting de POTS. Los errores más comunes que afectan las instalaciones de cable dentro de la casa incluyen: Aberturas. Cortes. Cables cruzados. Cables rotos. Identificar problemas en el cableado Ethernet Muchas casas están ahora pre-cableadas con cableado de par trenzado adecuado para servicios de datos Ethernet. La verificación de la terminación apropiada es muy importante. Entre el 75% y 85% del tiempo, los técnicos lo dedican al troubleshooting que puede ser atribuido a terminaciones inadecuadas. Las fallas de terminación más comunes pueden ser localizadas usando un verificador de cableado. Los test de continuidad incluyen: Verificación de las conexiones pin-a-pin. Capacidad del cableado de transportar una señal. Blindajes. Voltaje en la línea. Este es un test básico de conectividad, no un test detallado. Localizar y resolver problemas de cable coaxial El cableado coaxial existente en las redes hogareñas presenta una variedad de desafíos. Construidos por las constructoras de casas, el propietario, o tal vez un proveedor de servicios previo, la calidad y ruteo de la red es pocas veces conocido. Una instalación de coaxial de alta 183 P á g i n a

184 calidad debería proveer al menos 30dB de aislamiento de ruido hacia el ambiente exterior (inmunidad al ruido). Sin embargo, estas redes a menudo contienen: Splitters Pinches Roturas Extremos sin terminar Malas conexiones Amplificadores La preparación apropiada para reparar o reemplazar partes de la red para satisfacer los estándares de aprovisionamiento de servicios triple-play es crítica para proveer servicios confiables. 3.2 Resumen de las herramientas de testeo óptico Equip. De Prueba Función Uso Sonda de inspección Inspección visual de los conectores Chequeo y troubleshooting del conector de fibra ensamblado VFL (localizador de falla visual) Set de charla óptico Medidor de potencia / fuente de luz ó set de testeo de perdida bidireccional Sólo medidor de potencia Medidor de potencia con dispositivo clip-on Identificador de fibra clip-on Medidor de potencia selectivo 1310/1490/1550 con modo through Medidor de ORL OTDR Chequeo continuo de hasta 5km, identificador visual de rotura/curvatura para fibra a lo largo de las áreas de patch panel / hub Permite la comunicación entre los ingenieros usando un enlace cableado Mediciones de perdida por inserción en el enlace de fibra y testeo continuo Medición de potencia de salida del equipamiento Estimación de la potencia óptica en el enlace Identificación y seguimiento de tráfico en la fibra, también puede estimar la salida de potencia a lo largo del enlace Medición de niveles de potencia del equipamiento y enlace de fibra cuando la OLT/ONT está conectada Medición de la perdida de retorno óptica total Mediciones de características del enlace de fibra Tabla 4. Resumen de herramientas de testeo Construcción y troubleshooting del enlace de fibra en las ubicaciones donde las fibras están accesibles Cuando se requieren dos ingenieros para pruebas de extremo a extremo Construcción del enlace de fibra, testeo de aceptación y troubleshooting Equipamiento y enlace de fibra y troubleshooting Troubleshooting del equipamiento y de la fibra en cualquier ubicación donde las fibras estén accesibles, incluso cuando no se puede acceder a los conectores Troubleshooting del equipamiento y de la fibra en cualquier ubicación donde las fibras estén accesibles, incluso cuando no se puede acceder a los conectores Enlace de fibra y equipamiento (ONT/OLT) y troubleshooting Construcción del enlace de fibra y troubleshooting Construcción del enlace de fibra, aceptación, troubleshooting 184 P á g i n a

185 Anexo 4: Plano de demanda Plano de demanda: Los planos de demanda son varios. Dado que el formato de este documento no permite visualizar de forma global y completa un plano de demanda detallado con el número de casa y sector socioeconómico al que pertenece dicha vivienda, se mostrará un extracto de este plano. Fig. 18. Plano de demanda. Un zoom al plano nos permite distinguir el nombre de la calle, el número de la vivienda y el sector socioeconómico al que pertenece. Fig. 19. Ejemplo de vivienda en plano de demanda. 185 P á g i n a

186 Anexo 5: Distribución de los postes. Parte 1 Fig. 20. Distribución de postes 186 P á g i n a

187 Parte 2 Fig. 21. Distribución de postes 187 P á g i n a

188 Anexo 6: Equipamiento utilizado Cable óptico Furukawa ADSS PT Descripción: Cable óptico totalmente dieléctrico, con núcleo resistente a la penetración de humedad y revestimiento externo de material termoplástico. Aplicación: 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 acceso de abonados y recomendado para instalaciones aéreas autosoportadas. Fig.22 Características cable FO furukawa Tabla 5. Características cable FO furukawa 188 P á g i n a

189 Fig. 23. Cable FO furukawa PLC Splitter Module and Rack Type 1:32 preconectorizado SC APC Algarrobo Aplicaciones: Fig.24. Splitter 1:32 Algarrobo. Fibra a la dependencias (FTTP) Fibra al Hogar (FTTH) Redes Opticas Pasivas (PON) Red de Area local (LAN) Televisión por cable (CATV) Equipamiento de testeo Características: Buena uniformidad y Baja perdida por inserción Baja perdida dependiente de la polarización Excelente estabilidad medioambiental 189 P á g i n a

190 Mecánica excelente Tabla 6. Características Splitter algarrobo 190 P á g i n a

191 CDA Caja FCA Mufa FOSC (Fiber Optic Splice Closure) 400 A8 Tyco Electronics Descripción: Fig.25. Mufa FOSC 400A8 La mufa FOSC 400 A8 provee una solución compacta para el mercado emergente de Fibra al Hogar. La base de 8 puertos redondos da una excelente plataforma para acometidas singles o de multi-fibra mientras se mantiene la confiabilidad de los empalmes. La mufa FOSC 400 A8 ofrece la misma tecnología probada termo contraíble comúnmente usada con otras mufas FOSC 400. El puerto individual de acometida simplifica el provisionamiento, reparación, y restauración de los suscriptores. La capacidad de Splitters preconfigurados en la casa así como hasta 4 adaptadores en una canasta especialmente modificada hace que esta mufa sea una solución ideal en Redes PON. Características: Diseño de un solo extremo de fácil acceso Disponible en 4 tamaños Máximo 96 empalmes 8 puertos de cables redondos Las bandejas de empalmes están con bisagras para el acceso de cualquier empalme sin molestar de otras bandejas Compatible con los cables más comunes: tubo holgado, núcleo central, núcleo ranurado. Puede ser usado en despliegues aéreos, pedestal y bajo tierra (hasta 2 mts). 191 P á g i n a

192 Tabla 7. Dimensiones y capacidad en mufa FOSC 400A8 Mufa de distribución 24 FO FOSC GPJ09L5-BR Tyco electronics Descripción: Fig.26. Mufa FOSC GPJ09L5-BR. De aplicación tanto en empalmes aéreos como enterrados, y construido con material plástico de alta calidad. La base y la cubierta cierran mediante un sistema de presión por aro. Apropiado para sangrado de cables, con alojamiento de tubos. 192 P á g i n a