OPTICA DE ESPACIO LIBRE

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1 OPTICA DE ESPACIO LIBRE Introducción Cuando mencionamos el término comunicación óptica la mayoría de la gente piensa en la transmisión de información por fibra óptica. La comunicación por este medio se ha vuelto muy popular debido al gran ancho de banda que proporciona este medio. Este amplio ancho de banda es fundamental hoy en día para las conexiones de última milla y para la conexión entre edificios en áreas metropolitanas. La principal desventaja de este medio es el hecho de que resulta muy costoso realizar conexiones por medio de fibra en un área metropolitana. El costo principal no reside en el sistema en sí, sino en el tendido de la fibra de un lugar a otro. La alternativa: sistemas inalámbricos de comunicación. Los enlaces de radio frecuencia y microondas están altamente desarrollados pero, como se dijo anteriormente, se requieren de grandes anchos de banda y altas tasas de transferencia, que a pesar de todo el desarrollo estos sistemas no son comparables con los que ofrece la fibra óptica. La luz además de viajar por la fibra óptica también puede viajar por el aire a un precio bastante bajo comparado con un tendido de fibra. De esta manera surgen los sistemas comunicación de fibra óptica pero sin fibra, más conocidos como sistemas F.S.O. (Free Space Optics). Estos sistemas no son nuevos, a finales de la década del ochenta ya existían pero no prosperaron debido a que tenían una baja performance en cuanto a la distancia entre receptor y transmisor y la cantidad de información que podían transmitir. Pero ya antes algunos habían incursionado en este tipo de sistemas de comunicación. Cerca del año 1794, la red de semáforos de Claude Chappe (el telégrafo óptico) consistía en una serie de torres que en ese entonces llevaban un mensaje desde Lille a Paris en dos minutos. En 1880 A. G. Bell y S. Tainter inventaron el foto teléfono (PhotoPhone), con el cual una voz humana era transmitida a través de la atmósfera modulando la luz del sol. Bell considero el foto teléfono como uno de sus mejores inventos. La idea de la comunicación óptica es enviar un haz de luz láser entre dos puntos a través del aire. Debido a que estos sistemas trabajan con frecuencias en el rango de los TeraHertz no son necesarias licencias espectrales de los entes gubernamentales, esto presenta una gran ventaja respecto a los sistemas de RF. Generalmente la distancia de conexión entre edificios ( o entre el cliente y el nodo de fibra óptica) son inferiores a un kilómetro, lo que hace muy adecuado el uso de estos sistemas. Dada sus características estos sistemas son de los denominados L.O.S. (Line Of Sigth), o sea, los nodos que se comunican necesitan verse. Esta tecnología es también conocida como fotones al aire libre (open-air photonics) o óptica inalámbrica (optical wireless) o banda ancha infrarroja (infrared broadband). A pesar de transmitir información a través de un medio como el aire está tecnología no es considerada una tecnología inalámbrica por dos razones: Primera, los sistemas F.S.O. poseen tasas de transmisión de hasta 2,5 Gbps. lo cual no es posible alcanzar con cualquiera de los sistemas inalámbricos actuales. Segundo la característica de operación de los sistemas F.S.O. hace, como ya se menciono antes, que no requieran costosas licencias de espectro; en cambio los sistemas inalámbricos si. 1

2 Funcionamiento Un sistema F.S.O. utiliza amplificadores ópticos y un telescopio que manda múltiples haces de luz (o pulsos de luz), de distintas longitudes de onda, en los que manda la información en forma de paquetes; a través de la atmósfera hacia otro telescopio que es el que espera recibir esta información. El telescopio receptor esta conectado a un receptor altamente sensible a través de una fibra óptica y un demultiplexor. El has enviado es un has infrarrojo de poca potencia en el espectro de los TeraHertz, como ya mencionamos anteriormente, por esto; no es extraño esperar tasas de transmisión de hasta 10 Gbps. Este sistema es bidireccional así que ambos telescopios pueden estar transmitiendo y recibiendo información en forma simultánea. En la siguiente figura se muestra un equipo típico. Los fotones emitidos por el láser son mucho más rápidos que los electrones moviéndose a través de un cable, por esta razón grandes cantidades de información, tales como voz sobre I.P. y video, pueden ser transmitidas por un corredor estrecho de espacio. Los equipos F.S.O. tienden a operar en dos bandas de frecuencia, una con longitudes de onda de entre 780 nm y 900nm, y la otra entre 1500 nm y 1600 nm. Cuando hablamos de una conexión F.S.O. nos referimos a dos transmisores (receptores) de 2

3 rayos láser que conforman un canal de comunicación full duplex. Las conexiones operan normalmente en forma balanceada esto quiere decir que los dos transmisores (receptores) manejan el mismo ancho de banda. En la figura se muestra un esquema típico así como las interfaces de datos. Dado que F.S.O. es una tecnología de línea de visión (L.O.S.) no genera lóbulos laterales como uno podría esperar de una antena de microondas direccional. Esto se traduce en una reducción muy importante de la posible interferencia que pudiera existir y en una fácil instalación y un sencillo mantenimiento. Estos sistemas, dada su forma de operación y el medio de transmisión, poseen varios inconvenientes que mencionaremos a continuación: El movimiento de los edificios: La mayoría de estos sistemas son instalados para establecer vínculos de comunicación entre edificios, el problema que se presenta es que una vez establecido el enlace los grandes edificios (aunque no nos demos cuenta) oscilan a causa del viento o de pequeños terremotos. Estas oscilaciones cambian de lugar el transmisor y el haz de luz se dirige hacia otra parte que no es el receptor. Una solución posible es ir difundiendo el haz de luz para que estos pequeños movimientos no afecten la conexión, se utiliza típicamente una dispersión del haz de 3 a 6 mts en 1 Km. Otra solución es orientar el transmisor nuevamente para que apunte al receptor, para esto algunos fabricantes ofrecen la Opción en sus equipos de un auto ajuste. Este sistema automáticamente reajusta la dirección del láser hacia su destino original. 3

4 Las condiciones climáticas: El aire como medio de propagación cambia sus características con el clima. Los factores más importantes a tener en cuenta son el calor, viento, la nieve, la niebla y la lluvia. El calor y el viento provocan una variación tanto temporal como espacial en la intensidad de la luz en el receptor. El viento junto con los gradientes de temperaturas crean paquetes de aire en los cuales varia rápidamente la densidad del aire y por lo tanto su índice óptico de refracción. Estos paquetes actúan como prismas y lentes que tienen propiedades variantes con el tiempo, los cuales de pendiendo de su tamaño y comparado con la longitud de onda del haz producen el esparcimiento del mismo(fenómeno de Rayleigh, fenómeno de MIE, esparcimiento no selectivo). Una solución a este problema es enviar la misma información por dos haces de luz distintos en forma simultánea, estos se encuentran montados en el mismo vinculo y están separados por distancias de alrededor de 200 mm. Es improbable que en el camino hacia el receptor los rallos paralelos se encuentren con el mismo paquete de turbulencia ya que estos son muy pequeños, lo más probable es que por lo menos uno de los haces lleguen al objetivo. Esta solución se conoce como diversidad espacial. La lluvia, la nieve y la niebla causan problemas porque sus pequeñas partículas (unos cientos de micrones) de agua actúan como pequeños prismas que esparcen el haz enviado por el láser. El factor más problemático de estos tres es la niebla ya que sus partículas son extremadamente pequeñas. Existen soluciones a estos problemas: Una posible es acortar las distancias entre los nodos con lo cual la dispersión del haz del láser no es tan crítica, otra posible es tener un sistema de respaldo tal como un vinculo de RF, esto sirve para condiciones de niebla pero estas señales se ven afectadas por la lluvia; sin embargo cuando hay lluvia puede funcionar el enlace óptico. Esta última solución ha sido estudiada estadísticamente obteniendo una tasa de funcionamiento del 99,999%. La humedad. Las partículas de agua suspendidas en el aire pueden absorber un fotón disminuyendo de esta manera la intensidad del haz. Este fenómeno es conocido como: Absorción. La solución a este problema sería transmitir un haz de mayor potencia dependiendo de las condiciones de humedad en la atmósfera. Obstrucciones físicas: Las aves pueden interrumpir el haz en un vinculo, pero esto no sería un problema muy serio ya que el período de interrupción es muy corto. Los vendedores dicen que tienen este problema resuelto ya que al ocurrir esto el haz del láser reduce automáticamente su potencia al uno por ciento y cuando el vinculo deja de ser bloqueado este por sí mismo vuelve a transmitir a plena potencia. La mayoría de los problemas antes mencionados pueden resolverse disminuyendo la distancia entre los nodos. Estos problemas se compensan muy bien entre los primeros cientos de metros hasta los 500 metros. Haciendo una comparación con la fibra óptica, el medio de transmisión de esta tiene una atenuación típica de entre 2 y 3 db/km, pero para los sistemas F.S.O. la atenuación debida al medio de transmisión puede variar entre 0.2 db/km en condiciones de clima despejado hasta 350 db/km niebla muy densa. 4

5 Configuración e instalación Los sistemas F.S.O. pueden ser configurados para trabajar en distintas arquitecturas de redes dependiendo de las necesidades del cliente, tales como: Punto a punto, punto a multipunto o en una arquitectura tipo malla; todas estas pueden ser combinadas fácilmente. Generalmente la conexión punto a punto se utiliza para cuando se necesita una conexión especializada con un alto ancho de banda sin embargo no es económicamente rentable. La conexión punto a multipunto es más barata pero ofrece un menor ancho de banda. En cuanto a la configuración de malla su beneficio principal es la restauración del servicio (redundancia) por medio de sus múltiples nodos en la red. La desventaja de esto es que la distancia cubierta disminuye. Debido a la necesidad de escalabilidad algunos analistas sugieren la utilización de arquitecturas tipo anillo, tipo rayos (hub). Estas alternativas permiten al proveedor del servicio agregar nodos a la red más fácilmente. En el anillo los nodos se conectan en forma circular (serie) en cambio en una malla cada nodo se conecta con todos los otros nodos de la red. En una configuración tipo rayos o tipo hub existe un nodo central que se conecta con varios nodos alrededor del, como los rayos en la rueda de una bicicleta. En la siguiente figura se muestra una configuración que podría considerarse tipo hub. En cuanto a las opciones de instalación los equipos F.S.O., que básicamente están compuestos por el cañón láser, pueden instalarse fácilmente en la azotea de un edificio montados sobre trípodes. Los inconvenientes que podrían presentarse son debidos al apuntamiento de los cañones hacia sus objetivos, el contacto de estos con personal no autorizado y generalmente los permisos que se deben pedir al propietario del edificio para utilizar la azotea. 5

6 Algunos de estos equipos transmiten en longitudes de onda de 1550 nm que operan a una potencia mayor que los sistemas en el rango de 780 a 990 nm. Estos sistemas son más versátiles al mal clima, completamente inofensivos al ojo humano y lo más importante pueden atravesar a través de la mayoría de las ventanas. Esto podría parecer trivial pero no lo es. Los proveedores del servicio pueden eliminar la necesidad de negociar el uso de la azotea colocando los equipos F.S.O. dentro del edificio. De esta forma los equipos pueden diseñarse para condiciones menos severas con la consiguiente disminución de los costos. La característica más atractiva de un sistema ventana a ventana es la rápida instalación del equipo. Algunos fabricantes dicen que los telescopios pueden ser instalados en trípodes en menos de 30 minutos utilizando su sistema dinámico de ajuste y alineación del haz del láser. Teniendo en cuenta esto según las necesidades pueden realizarse conexiones entre un nodo en una ventana y el otro en la azotea. Las distancias entre nodos varían dependiendo de la velocidad deseada y las condiciones climáticas. Una vez que el rayo ha pasado una cierta distancia (típicamente unos pocos kilómetros), este se vuelve muy ancho para ser leído correctamente por el nodo receptor. Sin embargo algunos vendedores ofrecen servicios para distancias tales como 2,5 Km, pero la mayoría de los ensayos han demostrado una óptima eficiencia y calidad de servicio por debajo de 1 Km; esto siempre condicionado por el clima. En un arreglo punto a multipunto un sistema F.S.O. puede soportar velocidades desde 155 Mbps hasta 10 Mbps entre uno y dos kilómetros. Uno de los fabricantes de sistemas F.S.O. en sus ensayos de laboratorio dice haber obtenido velocidades de 160 Gbps, pero hasta que estén disponibles para el mercado pasarán uno o dos años. Otra cosa para tener en cuenta durante la instalación son las dimensiones físicas de los transmisores, su comportamiento frente al clima (niebla, humedad, viento, etc), su consumo de energía eléctrica y su interfaz para conectarse con la red o cliente. En realidad no se puede generalizar en estos aspectos ya que cada característica dependerá de cada fabricante y el modelo de su producto. Por ejemplo un fabricante en especial tiene modelos cuyos pesos varían entre los 20 y 6 Kg, algunos de estos operan en 48 VDC manejando 255 W de potencia y otros operan a 120/240VCA y manejan un mínimo de 240W. 6

7 Sobre seguridad En cuanto a la seguridad del enlace en lo que a intercambio de información se refiere los enlaces F.S.O. son muy seguros ya que al ser una tecnología L.O.S., como mencionamos anteriormente, la única forma de interceptar una transmisión sería interrumpir el enlace (esto implica colocarse en la línea de visión, camino, del telescopio transmisor) y en ese caso el usuario se daría cuenta enseguida interrumpiendo la transmisión de información. Además para interceptar la transmisión habría que conocer como recibir la señal y luego como decodificarla, porque a pesar de todo lo seguro que se diga a un cliente que es el enlace, cada usuario tiene generalmente la información en forma encriptada. En cuanto a seguridad para las personas debido a los laceres, como ya dijimos antes, existen normas y organismos que regulan este tipo de transmisores. Los organismos relevantes de normas que tratan el tema son: IEC - International Electrotechnical Commission. Agencia asesora. Adoptada por agencias reguladoras en varios países. ANSI - American National Standards Institute Agencia asesora. Será probablemente actualizada en forma consistente con la I.E.C. US CDRH US -Center for Devices and Radiological Health Forma parte de la administración de comidas y drogas. Es la agencia reguladora para Estados Unidos. Las normas no han sido actualizadas desde La norma más reconocida es la IEC , cuyos aspectos más salientes son: Enmienda 2. Establece una nueva clasificación para los transmisores láser. Clase 1,2 (visible) No dañino a los ojos para visión con ayuda óptica (binoculares, telescopios). Clase 1M, 2M No dañino a los ojos para visión normal. Clase 3R 5X AEL (Accessible Emission Limits) de la clase 1 o 2. Clase 3B Normalmente arriesgado para una exposición directa. Clase 4 Capaces de niveles de emisión con riesgosas reflexiones difusas. Los cambios en esta enmienda fueron publicados en el 2 cuatrimestre del La situación interina de la C.D.R.H. es la siguiente: La C.D.R.H. ha anunciado su intención de armonizar los rasgos salientes de la IEC sobre la clasificación de los transmisores, los límites accesibles de emisión, y las medidas de clasificación en una nueva norma de la C.D.R.H. Noticia sobre láser de la C.D.R.H. (27/5/2001): Se adopta la norma IEC como base interina hasta que la norma de la C.D.R.H. sea actualizada. Se provee un burdo acercamiento en la industria para cumplir con los requerimientos científicos y legales provisionalmente. La norma IEC tiene partes adicionales que nos interesan, a saber: 7

8 Parte Aplica los requerimientos de la norma específicamente a las aplicaciones de fibra óptica. Dado que la radiación está inherentemente contenida dentro de la fibra, la operación normal del sistema es clase 1. Virtualmente toda la parte 2 trata con los problemas de mantenimiento y posible rotura de la fibra. La parte 12 está específicamente bosquejada para atender las aplicaciones de la óptica de espacio libre y se convertirá en la IEC Al contrario de la fibra óptica los sistemas de transmisión F.S.O. son de radiación 24/7. La parte 12 se ha vuelto más compleja que la parte 2. Se esperaba que se votará el documento en septiembre del Probablemente no será una norma hasta el invierno del Está última parte define la NHZ (Nominal Hazard Zone). Volumen dentro del cual los niveles de radiación pueden ser arriesgados para la visión normal solamente. También se define la NHZ extendida. Volumen dentro del cual los niveles de radiación pueden ser arriesgados para la visión utilizando ayuda óptica. Se definen también diferentes tipos de lugares: Sin restricción. Accesible al cualquier persona en general. Restringida. Acceso limitado pero las personas pueden no tener capacitación sobre seguridad láser. Controlada. Inaccesible, solo personas con capacitación sobre seguridad láser. Espacio Inaccesible. Volumen dentro del cual una persona no puede estar normalmente. En esta parte se trata el APR (automatic power reduction system). DEBE ser usado por el fabricante para establecer la clasificación del transmisor. También se trata el IPS (installation protection system). Usado por el instalador para evitar acceso a niveles en exceso de 1M, 2M. Se define también Evento bastante previsible. Evento que puede ser previsto mucho antes de que ocurra y cuya probabilidad de ocurrencia no es baja. Esta parte establece que la organización que opera el sistema tiene toda la responsabilidad de asegurar la seguridad láser del sistema sobre todo el camino de propagación. 8

9 Proveedores, servicios y costos Como dijimos anteriormente los sistemas F.S.O. no requieren licencia de espectro lo cual disminuye los costos de uso de este sistema. Estos sistemas han demostrado repetidamente tener un menor tiempo de instalación así como un bajo costo por bit comparados con los otros sistemas inalámbricos, descartando la fibra óptica convencional. Sobre pequeñas distancias los ahorros producidos colocando uno de estos sistemas en vez de otro sistema inalámbrico llegan ha ser de más del 40% en algunos casos. Sobre los proveedores podemos decir que hay algunos como fsona y LightPointe que ofrecen productos de transmisión para la capa uno. Estos productos reemplazan el enlace por fibra por uno óptico que termina en ambos extremos con interfaces de fibra conectadas a los conmutadores de una Ethernet. Los productos fsona SONAbeam actualmente operan a 155 Mbps. La compañía LightPointe FSO provee soluciones, en donde sea, desde 20 Mbps hasta 1,25 Gbps; desde 300m hasta 4 Km. Los productos de esta compañía pueden instalarse rápidamente para clientes que no son alcanzados por la fibra, es más, un proveedor de servicios puede continuar utilizando las mismas premisas para el cliente y el mismo equipo para la red metropolitana así como la misma dirección. Otras compañías ofrecen soluciones de equipamiento integrados, el sistema completo F.S.O con sus respectivos conmutadores. Optical Acces vende una combinación de conmutador óptico con equipamiento F.S.O en topologías punto a punto o malla. Los rangos de operación de los equipos de TereScope y OmniSwitch FSO van desde 1,5 Mbps hasta 1,25 Gbps. La empresa Optical Acces también ofrece una combinación de láser infrarrojo con un sistema de RF, el cual opera en una banda de frecuencia, sin licencia, de 2,4 Ghz; este sistema es usado como respaldo del sistema F.S.O. El sistema para azotea de AirFiber's Optimes soporta una topología de malla de 622 Mbps, usando enlaces ópticos en compañía de nodos conmutadores ATM. Hablando un poco acerca de los costos, conectar un edificio con fibra óptica cuesta entre $ y $ (en áreas metropolitanas solo el tendido cuesta estas cantidades por cada kilómetro), y a menudo involucra un retardo de 4 a 12 meses, de los cuales el 85 % se debe al tendido y la instalación de la misma. En contraste AirFiber, uno de los mayores vendedores de productos F.S.O., dice que puede tener el enlace conectado y funcionando entre 2 y 3 días a un costo de entre un tercio hasta un décimo del costo de la fibra convencional (esto es aproximadamente $ por edificio). Esta empresa ha preparado un modelo de costos basados en una topología tipo malla en la ciudad de Boston. De acuerdo con su estudio el enlace de cada edificio costaría $ con una distancia promedio del enlace de 55 metros hasta un máximo de 200 metros. La malla además proveería redundancia completa. La óptica de espacio libre ofrece para los proveedores de este servicio los siguientes beneficios: Rápida adquisición de clientes. Los proveedores para áreas metropolitanas pueden adquirir clientes muy rápidamente en comparación con los proveedores de fibra óptica. La sencilla actualización del sistema permitirá retener al cliente conforme este aumente el ancho de banda. Aumento en el alcance de la red. Los sistemas F.S.O pueden ser usados para atraer múltiples edificios fuera de la red a la red, y por lo tanto incrementando el alcance del proveedor con 9

10 un bajo costo y en una fracción de tiempo. Acceso a nuevos mercados. Ahora los proveedores de servicios pueden acceder y adquirir clientes que de otra manera no podrían. Incremento en las ganancias con el capital existente. Estos sistemas permiten a los proveedores extender las redes existentes sin entrenamiento adicional, equipo o costos de licencias. La influencia de los presupuestos existentes. Los proveedores pueden ganar una influencia significativa en su capital reduciendo los costos del cableado de los edificios con acceso de banda ancha. Esto les permite ganar una aceptable reembolso del capital invertido en bajo tiempo. Complemento para la fibra. En promedio se tarda 14 meses en colocar la fibra y 6 meses en conseguir los permisos de construcción, si es permitida por la ciudad. El tiempo de colocación de fibra en la ciudad ha ido aumentando. Los sistemas F.S.O eliminan la espera para adquirir las ventajas ofrecidas por la fibra. Eliminación del capital estancado. La fácil instalación y su flexible uso o reinstalación elimina el riesgo de tener capital parado para una instalación de fibra para un edificio en particular. Una vez que el cliente deja el edifico, el mismo equipo puede ser usado para brindar servicio a otro cliente. Siguiendo con el tema de los costos, tomemos como ejemplo un C.L.E.C.(Competitive Local Exchange Carrier) que tiene un acuerdo con una gran firma para proveer acceso óptico a Internet a 100 Mbps para algunos (tres) edificios ubicados en un parque de oficinas. El proveedor esta construyendo la red mediante un anillo de fibra conectado a una gran proveedor de fibra óptica (anillo metropolitano). El C.L.E.C. ha identificado un potencial hub, a menos de un kilómetro del nodo del anillo metropolitano y dentro de la vista de la oficina donde esta el nodo. El C.L.E.C. actualmente no tiene desplegada la fibra para los edificios de los clientes. Cuando la fibra fue comparada con un sistema de óptica de libre espacio, los costos de instalación para dar servicio a los tres edificios para dar servicio a los tres edificios, fueron de $ contra $ respectivamente. El costo de la fibra fue calculado en la necesidad de mts: 530 mts desde el nodo de fibra hasta el hub en el parque de oficinas, más en promedio 230 mts entre el hub y los otros tres edificios; todo esto a $230 por metro. El sistema F.S.O. esta calculado a $ el equipo más $5.000 de instalación. Suponiendo un incremento de 15% anual en el rédito para futuras ventas y nuevos clientes, la tasa interna de retorno para la fibra en cinco años es del 22% contra 196% para F.S.O. 10

11 Mercado y aplicaciones El rápido crecimiento de Internet, alto contenido de multimedia, y la creciente utilización de los servicios de banda ancha por parte de los negocios y los consumidores residenciales están llevando a los accesos existentes de las redes a niveles de velocidades y capacidades por encima de lo que provee esta estructura existente. El futuro crecimiento de la demanda de ancho de banda ocurrirá en el entorno del acceso a la red. Debido a esto y a la desregulación del mercado han surgido una nueva clase de proveedores de banda ancha. En paralelo con los cambios en las tecnologías de acceso y servicios han aparecido múltiples aplicaciones nuevas de Internet, que solo incrementan el consumo del ancho de banda en los accesos existentes a las redes produciendo el problema conocido como el cuello de botella de la última milla. Se ha querido resolver este problema con servicios tales como D.S.L. (Digital Subscriber Line) y el CABLE MODEM cuya filosofía es aprovechar hasta el último bit de capacidad de la antigua infraestructura de cobre, en vez de concentrarse en el problema del cuello de botella con una nueva alternativa. En el mercado de servicios, donde los competidores están siendo diferenciados por el tipo de servicio y el contenido que proveen, los sistemas F.S.O. están ganando una creciente atención por los equipos de comunicación y las compañías de servicio que están compitiendo para proveer rédito a las soluciones y servicios de acceso de banda ancha. Los sistemas F.S.O., cada vez más, están siendo considerados como un competitivo medio de transporte para la interconexión de accesos metropolitanos mientras, al mismo tiempo, complementa las estructuras existentes como fibra, D.S.L., L.M.D.S. (Local multipoint distribution system), y otras tecnologías inalámbricas fijas (Sistemas de RF con capacidades de transmisión de 622 Mbps ). Las aplicaciones de las tecnologías F.S.O. son muchas y variadas. Por citar algunas tenemos: Extensiones de redes metropolitanas. Los proveedores pueden desplegar sistemas F.S.O. para extender el área existente de los anillos metropolitanos de fibra, para conectar nuevas redes, y, en su infraestructura central, para completar anillos Sonet. Acceso de última milla. Los sistemas F.S.O. pueden ser usados en enlaces de alta velocidad que conectan a los usuarios finales con los proveedores de servicios de Internet o otras redes. Pueden también ser usadas para saltear sistemas de lazos locales para proveer enlaces de negocios con conexiones de alta velocidad. Conectividad entre empresas. La facilidad con que los enlaces F.S.O. pueden ser instalados hacen de ellos segmentos naturales para conectar redes de área local que son alojadas en cientos de edificios separados por calles públicas o otra propiedad. Respaldo de fibra. Los sistemas F.S.O. pueden también ser instalados en enlaces redundantes para respaldar a la fibra en lugar de un segundo enlace de fibra Los sistemas F.S.O. pueden ser usados para llevar tráfico de teléfonos celulares desde las torres de antena de regreso al conmutador de la red pública cableada. Aceleración del servicio. Los sistemas F.S.O. pueden también ser usados para proveer servicio instantáneo para los clientes de fibra óptica mientras su infraestructura de fibra esta siendo tendida. 11

12 Conectividad entre Lan s. Los sistemas F.S.O. pueden ser utilizados para conectar redes Lan dentro de instituciones tales como universidades, empresas (ya mencionadas), centros deportivos (Juegos olímpicos), etc. En un principio, el desarrollo de los sistemas F.S.O. ha comenzado en el ámbito del mercado comercial y luego posiblemente migre hacia aplicaciones de bajo costo en el ámbito residencial como la fibra en el ámbito de un vecindario para llevar aplicaciones interactivas multimedia. 12

13 Conclusiones En conclusión, la aparición de los sistemas F.S.O. presenta una poderosa herramienta a los proveedores de servicio para agregar a su portafolio de tecnologías de acceso. La tecnología F.S.O. rápidamente ayudará a llenar los huecos, durante la provisión del servicio de la red, entre los clientes y el nodo sin esperar la instalación de la fibra óptica. La tecnología F.S.O. ofrece una manera efectiva y económicamente viable para atender el problema de cuello de botella en la última milla y la conexión a la infraestructura metropolitana de fibra. Esta permite transmitir y recibir tráfico de red entre edificios apartados hasta 4 Km, a una velocidad como la fibra, que es mucho más rápida y barata que los medios convencionales incluyendo las líneas arrendadas de alta velocidad, y mientras tanto evitando el costo y la disponibilidad (retardos) de un enlace de fibra especializado. Queda claro que los sistemas F.S.O. no son la solución ideal para todas las aplicaciones de comunicación. Igualmente claro, es que tiene importantes roles que cumplir tanto como un acceso primario al medio y como una tecnología de respaldo. La llave de su éxito será un análisis real de la historia del clima donde será colocado el equipo en combinación con las necesidades del cliente para la disponibilidad de su red. Teniendo en cuenta estos factores así como también a los lavadores de ventanas y los trabajadores de mantenimiento de la azotea esta tecnología estará posibilitada para demostrar su gran potencial. Algunos estudios hechos por empresas especializadas han proyectado que los réditos de los equipos globales en el mercado F.S.O. alcanzarán los $2 billones en el 2005, desde menos de $100 millones en año En el 2005 las dos terceras partes del equipamiento F.S.O. en el mercado estarán dedicadas a acceso de última milla. 13

14 Fuentes de información utilizadas Revista IEE Spectrum Agosto del Fiber Optics Without Fiber - FSO - Free Space Optical: Extending Optical Networks Where No Fiber Has Gone Before Network Magazine - The Second Coming Of Free Space Optics - Boosting Bandwidth Via Free Space Optics 44&instanceid=5199&pageid=1117&magazineid=7&siteid= - Attacking the connectivity bottleneck - Free Space Optics Cover The Last Mile - Hybrid free space optical/microwave communication networks:a unique solution for ultra high-speed local loop connectivity. - Fixed Wireless - Free Space Optics (or "How I got the glass out of my fiber connection") - Fso Alliance.General - Normas IEC y ANSI cdrh - Sitio de la CDRH Direcciones de algunos fabricantes y proveedores de servicio 14

15 Apéndice A: Una aplicación de los sistemas F.S.O. Recuperación de una conexión entre dos redes LAN Problema: Una compañía de biotecnología ocupa dos edificios en el área de negocios de Los Angeles (USA). Unos años atrás para transportar grandes cantidades de datos la compañía instaló un enlace punto a punto entre los dos edificios utilizando fibra óptica. La infraestructura funcionaba bien hasta que fue golpeada por un terremoto. Las calles fuera de los edificios fueron rotas y la fibra se estiro hasta romperse. La habilidad para comunicarse entre los edificios se perdió inmediatamente. Sin conexión el personal en el edificio lejano quedo obsoleto. Solución: El grupo IT abordó el problema de restaurar la conexión. Debajo se describen los pasos propuestos para lograr la conexión nuevamente. Meta: Restaurar la conectividad. Prioridad 1: Tan pronto como sea posible. Prioridad 2: Con un ancho de banda comparable al anterior. Prioridad 3: Al mejor costo posible. Reparar la fibra La velocidad? Debido a los múltiples problemas traídos por el terremoto el tiempo mínimo que le llevaría al contratista excavar para encontrar la rotura sería de 4 semanas. El ancho de banda? Si la fibra es reparada el mismo que se tenía anteriormente. El costo? El estimado es de $150 por pie de tendido. La compañía estimo que al menos se requerían 200 pies, entonces el total es de $ Alquilar líneas de un proveedor La velocidad? La compañía consultó a algunos proveedores y el que menos tiempo tardaría serían 3 semanas. El ancho de banda? Como el proveedor no ofrece servicios de fibra óptica el ancho de banda sería convencional. El costo? Los márgenes estimados fueron entre $3.000 y $7.000 por mes, con una línea DS3. Sistema F.S.O. de LigthPointe La velocidad? Una semana. El ancho de banda? Un sistema de 1,25 Gbps ideal para el uso que se le daba a la fibra. El costo? El costo estimado por la empresa LigthPointe fue de $ para el sistema FligthPath de 1,25 Gbps $ para el equipo F.S.O. y $ para la instalación y la puesta en marcha del sistema. Sistemas de radio o microondas La velocidad? Una semana. El ancho de banda? El ancho de banda más grande, sin licencia, con un canal full duplex disponible en el mercado era de 480 Mbps. Por lo tanto no cumple con el requisito requerido. El costo? El costo estimado para un sistema de RF de 480 Mbps fue de $ en equipos y costos de instalación. 15

16 Decisión: La compañía de biotecnología decidió colocar el sistema FligthPath de 1,25 Gbps de la empresa LigthPointe. Estuvo colocado y funcionando en menos de 7 días. Adicionalmente la compañía decidió reparar la fibra óptica ya existente. Aproximadamente 9 semanas después la fibra fue reparada pero el sistema F.S.O. no se quitó. La necesidad de diversidad espacial entre sus edificios se volvió clara durante el desastre y el grupo IT quiso seguridad adicional para posibles problemas en el futuro. Apéndice B: Algunos términos asociados a los sistemas F.S.O. DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing). Es una tecnología destinada a incrementar el ancho de banda el los sistemas de fibra óptica existentes. Esta trabaja combinando y transmitiendo múltiples señales simultáneamente a diferentes longitudes de onda. Las redes basadas en esta tecnología pueden transmitir información en IP, ATM, SONET/SDH, y Ethernet; y manejar tasas de transmisión entre 100 Mbps y 2,5 Gbps. OC. Abreviatura de Optical Carrier, usado para especificar la velocidad de la red de fibra óptica conforme la norma SONET. La siguiente tabla muestra las velocidades. OC-1 = Mbps OC-3 = Mbps OC-12 = Mbps OC-24 = Gbps OC-48 = Gbps SONET. Abreviatura de Synchronous Optical Network, es una norma para la conexión de sistemas de fibra óptica. Esta norma define la jerarquía de las tasas de las interfaces que son admitidas para el multiplexado. Conmutador (Switch). En una red, un aparato que filtra y dirige los paquetes de información entre dos redes LAN. Estos funcionan en la capa dos del modelo OSI. 16

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Top-Down Network Design Top-Down Network Design Tema 10 Selección de Tecnologías y Dispositivos para Red Campus Copyright 2010 Cisco Press & Priscilla Oppenheimer Traducción: Emilio Hernández Adaptado para ISI: Enrique Ostúa.

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