CAPÍTULO II: Fundamentos Teóricos 2.1 Sistema de Telecomunicaciones [1] Un sistema de telecomunicaciones comprende el conjunto de equipos, sistemas y medios de transmisión que posibilitan que una información circule de un punto a otro. Los sistemas de telecomunicaciones presentan una estructura básica, la cual tiene como primer elemento el Transmisor, en el que se realizan las adecuaciones necesarias para que la información pueda ser enviada. El segundo elemento es el medio de transmisión o canal, que es el vínculo físico entre el origen y el destino, se encuentran medios como cables de cobre, fibra óptica, aire, etc. Finalmente el sistema de telecomunicaciones presenta un receptor, el cual reconstruye la señal transmitida realizando el proceso inverso del transmisor para entregarla al usuario final. [2] Las señales que se transmiten en un sistema pueden ser analógicas o digitales. Para la transmisión de señales digitales se recurre a la multiplexación con el fin de agrupar varios canales en un mismo vínculo. La velocidad básica utilizada en redes digitales se encuentra estandarizada en 64kb/s, pero las velocidades de los órdenes de multiplexación forman varias jerarquías. La jerarquía europea, usada también en Latinoamérica, agrupa 32 canales de 64kb/s para así obtener 2.048kb/s. Existen también la jerarquía norteamericana y la japonesa. A las jerarquías mencionadas se les denomina Plesiócronas PDH, ya que el reloj empleado en cada nivel de multiplexación es independiente de los otros niveles, en oposición se encuentra la jerarquía Sincrónica SDH que adopta un reloj para toda la red.
2.1.1 Jerarquía Digital Plesiócrona [3] La Jerarquía Digital Plesiócrona (PDH, por sus siglas en inglés), es un estándar de la ITU-T para las comunicaciones digitales. Ésta, utiliza la multiplexación TDM en varios niveles. El primer nivel, llamado E1 agrupa 32 canales: 30 canales de voz de 8 bits cada uno, además de un canal de sincronismo y uno de señalización. La principal característica de PDH es que cada enlace E1 tiene una fuente de reloj independiente, y su velocidad de transmisión puede variar ligeramente respecto a la velocidad nominal de 2.048kb/s. Es por esto que los niveles superiores de multiplexación deben incluir bits adicionales para ajustar las diferencias que aparecen. Además, los enlaces de orden superior no cuentan con la información necesaria para demultiplexar la señal sin pasar por el nivel inmediatamente inferior. 2.1.2 Jerarquía Digital Síncrona [4] Para obtener una infraestructura más sencilla, económica y flexible, basada en la creciente aplicación de las redes de fibra óptica, se desarrolló la Jerarquía Digital Síncrona (SDH, por sus siglas en inglés) que es un estándar internacional para redes de alta capacidad. SDH es considerado como protocolo de transporte de la capa física del modelo de referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI, por sus siglas en inglés). Se define como una jerarquía síncrona ya que las transiciones entre las señales se realizan a una misma tasa, esto se logra ya que la red se encuentra sincronizada bajo una misma señal de reloj, el cual se encarga de generar los tiempos para los intervalos en que serán enviados los bits, a través de un proceso donde se multiplexan diferentes señales.
[5] Uno de los principales objetivos que se debía contemplar en esta jerarquía era transportar las señales PDH sobre las SDH ya que el nuevo sistema sería implementado paulatinamente y por lo tanto debían coexistir los dos juntos, es por ello que se define una estructura de multiplexación en donde son acomodadas un número de señales de menor velocidad de transmisión, con el objetivo de transportar las antiguas tramas PDH en las nuevas tramas. 2.2 Sistemas de Comunicaciones Ópticos [6] Los sistemas de comunicaciones ópticos pueden ser clasificados de acuerdo a diferentes características. Si se clasifican de acuerdo al modo de multiplexación de las señales transmitidas, podrían ser: Multiplexación por División de Frecuencia (FDM, por sus siglas en inglés), Multiplexación por División de Tiempo (TDM), Multiplexación por División de Longitudes de Onda (WDM) y Multiplexación por División de Espacio (SDM). FDM, TDM, WDM y SDM se refieren a sistemas de comunicaciones ópticos clasificados de acuerdo a la frecuencia, tiempo, longitud de onda y espacio. Se puede decir que la frecuencia y la longitud de onda están relacionadas, pero en los sistemas de comunicaciones ópticos, WDM adopta componentes del espectro óptico que no son adoptados en una comunicación común, por lo que son clasificados como dos sistemas diferentes. 2.2.1 Multiplexación por división en longitudes de onda densas (DWDM) [7] Con el fin de ampliar el ancho de banda efectivo de la fibra óptica y facilitar las comunicaciones bidireccionales, se crea una técnica de transmisión muy atractiva para las operadoras de telecomunicaciones llamada Multiplexación por división de longitudes de onda densas (DWDM, por sus siglas en inglés) es un método de
multiplexación muy similar a la Multiplexación por División de Frecuencia (FDM, por sus siglas en inglés) que se utiliza en medios de transmisión electromagnéticos. Varias señales son transmitidas simultáneamente utilizando distintas longitudes de onda por una misma fibra óptica como se observa en la figura 2. El nombre DWDM viene de WDM con la diferencia de que el primero se refiere a la multiplexación de 16, 40, 80 o más longitudes de onda con espacios pequeños entre ellas lo que indica que la capacidad global de un sistema DWDM es mayor que la de un sistema WDM. Figura 1. Como funciona WDM. Fuente: Huawei Technologies Co.Ldt 2.3 Optical Switch Network 6800 [8] El OSN 6800 es un equipo perteneciente a la nueva generación de equipos Huawei que opera en el sistema de transmisión óptico inteligente, está provisto de una arquitectura de nueva marca alcanzando una capa óptica dinámica y una capa eléctrica flexible. Así mismo presenta características como alta integración, confiabilidad y múltiples servicios. Por otra parte, el OSN 6800 es utilizado para transmisiones de larga distancia,
área de backbone, redes de área local, capa de convergencia metropolitana y capas del núcleo metropolitano. Utiliza DWDM y CWDM para lograr una transmisión transparente con servicios múltiples y alta capacidad. En cuanto a los modos de red soportados por el OSN 6800 se tienen: Red punto a punto (Point to Point Network) Red en cadena (Chain Network) Red en anillo (Ring Network) Red en malla (Mesh Network) El equipo puede trabajar también con otros equipos de tecnología WDM y SDH/SONET para ofrecer una completa solución Metro WDM. En la figura 3 se observa la posición del OSN 6800 dentro de la jerarquía de red. Capa de Acceso Capa de Redes de área local y área metropolitana Capa de convergencia de área metropolitana y capa de acceso de área metropolitana Fuente: Huawei Technologies Co.Ldt Figura 2. Posición del OSN 6800 dentro de la estructura de la red Donde: OptiX OSN 6800 OptiX OSN 3800 Empresa
Edificio Banco Área residencial Central de Procesamiento de datos de internet 2.3.1 Red Punto a Punto Es la red básica, utilizada para un servicio de transmisión de final a final. Los otros modos de red se basan en la red punto a punto, que es la interconexión más básica. Está constituida por dos equipos terminales unidos por uno o dos enlaces, cada uno de los equipos multiplexa y demultiplexa la trama completa. En la figura 4 se observa la conexión de una red punto a punto. Figura 3. Red Punto a Punto Fuente: Huawei Technologies Co.Ldt Donde: : Lado Cliente : Modulo de Transporte óptico 2.3.2 Red en Cadena La red en cadena con Multiplexores Ópticos Add/Drop (OADM, de sus siglas en inglés), son dispositivos constituidos por dos puertos de fibra y líneas de señales tributarias, que permiten multiplexar o demultiplexar señales tributarias o simplemente dejan pasar la señal STM sin ser demultiplexada, es la topología apropiada cuando se requiere la multiplexación Add/Drop de ciertas longitudes de onda y solo el paso de otras.
Fuente: Huawei Technologies Co.Ldt Figura 4. Red en Cadena Donde: : Lado Cliente : Modulo de Transporte óptico : OADM 2.3.3 Red en Anillo Está constituida por un conjunto de OADM, donde cada uno se encuentra conectado con sus dos destinos mas próximos; el último de los terminales se conecta con el primero formando un anillo físico a través del cual fluye la información. Para que la información pueda circular, cada nodo debe transferir la información al nodo adyacente. Gracias a su alta seguridad y confiabilidad, la topología de anillo es la más utilizada en la planificación de redes de área metropolitana DWDM. En la figura 5 se puede observar la estructura de la red. Fuente: Huawei Technologies Co.Ldt
Figura 5. Red en Anillo Donde: : OADM 2.3.4 Red en malla Esta estructura posee un nodo principal y provee servicios desbloqueados a través de rutas alternativas durante la falla de alguno de los equipos. Un largo número de nodos es conectado por rutas directas en esta topología y existe más de una ruta válida entre dos nodos, así que el servicio de transmisión es altamente fiable. Como consecuencia de su fiabilidad, esta red es la mas utilizada en los sistemas de transmisión ópticos inteligentes. La topología es flexible y expandible y su estructura se puede observar en la figura 6. Figura 6. Red en Malla Fuente: Huawei Technologies Co.Ldt
Donde: : OADM 2.3.5 Especificaciones Técnicas El OSN 6800 tiene las siguientes especificaciones WDM: El sistema DWDM puede incluir sistemas de 40 longitudes de onda y 80 longitudes de onda: - Un sistema de 40 longitudes de onda con un canal de espaciamiento de 100GHz. Se aplica para servicios de 2.5Gbit/s, 5Gbit/s, 10Gbit/s y 40Gbit/s. - Un sistema de 80 longitudes de onda con un canal de espaciamiento de 50GHz. Es aplicado en servicios de 10Gbit/s y 40Gbit/s. El sistema CWDM con un canal de espaciamiento de 20nm solo se aplica en servicios con velocidades entre 2.5Gbit/s y 5Gbit/s. 2.3.6 Capacidad de Transmisión Sistema DWDM: - Un sistema de 40 longitudes de onda puede acceder arriba de esta cantidad. Cada longitud de onda soporta una velocidad máxima de 40Gbit/s. - Un sistema de 80 longitudes de onda puede acceder arriba de esta cantidad. Cada longitud de onda soporta una velocidad máxima de 40Gbit/s. Un sistema CWDM accede arriba de 18 longitudes de onda y cada longitud de onda soporta una velocidad máxima de 5Gbit/s.
2.3.7 Distancia de Transmisión Para una velocidad de 40Gbit/s en un sistema de 40 longitudes de onda, soporta un máximo de 15x22dB de transmisión sin amplificador óptico. Para una velocidad de 40Gbit/s en un sistema de 80 longitudes de onda, soporta un máximo de 8x22dB de transmisión sin amplificador óptico. Para una velocidad de 10Gbit/s en un sistema de 40 longitudes de onda, soporta un máximo de 32x22dB de transmisión sin amplificador óptico. Para una velocidad de 10Gbit/s en un sistema de 80 longitudes de onda, soporta un máximo de 25x22dB de transmisión sin amplificador óptico. Para una velocidad de 2.5Gbit/s soporta un máximo de 25x22dB de transmisión sin amplificador óptico. Un sistema de 10 longitudes de onda, soporta 1x63dB y se considera Ultra Larga Distancia de Transmisión. Un sistema de 40 longitudes de onda soporta 1x52dB y es también considerado Ultra Larga Distancia de Transmisión. Un sistema CWDM, soporta una distancia máxima de 80Km de transmisión. 2.3.8 Compatibilidad de Sistema Integrado y Sistema Abierto Existen dos tipos de sistemas DWDM: Sistema DWDM abierto: es configurado con Unidades Ópticas Transponder (OTU por sus siglas en inglés), que convierten longitudes de onda no estándar en longitudes de onda que obedecen al estándar ITU-T G.694.1. Sistema DWDM integrado: no es necesario incluir OTUs en su configuración cuando el equipo del lado cliente tiene una interfaz de transmisión óptica compatible con el estándar ITU-T G.694.1. 2.3.9 Servicios Ofrecidos
El OSN 6800 presta servicios SDH, SONET, Ethernet, Servicios de almacenamiento (SAN, por sus siglas en inglés), Servicios de Transmisión Óptica (OTN, por sus siglas en inglés), servicios de video entre otros. 2.3.9.1 Tipos de Servicio En la tabla a continuación se observan detalladamente los tipos de servicio a los cuales se puede acceder mediante el OSN 6800. Tabla 1. Tipos de Servicio Categoría de Servicio Tipo de Servicio Estándar de Referencia ITU-T G.707 SDH/POS/ATM STM-1, STM-4, STM-16, STM- ITU-T G.691 64, STM-256 ITU-T G.957 ITU-T G.693 SONET GR-253-CORE OC-3, OC-12, OC-48, OC-192, GR-1377-CORE OC-768 ANSI T1.105 SERVICIO ETHERNET FE GE 10GE WAN, 10GELAN IEEE 802.3u IEEE 802.3z IEEE 802.3ae SERVICIO SAN ESCON ANSI X3.296 FICON, FICON EXPRESS ANSI X3.303 FC100, FC200, FC400, FC1200 SERVICIO OTN OTU1, OTU2 ITU-T G.709 ITU-T G.959.1 EN 50083-9 SERVICIO DE VIDEO Y HDTV, DVB-ASI, DVB-SDI, SMPTE 292M OTROS SDI, FDDI SMPTE 259M
2.3.10 Descripción Física del Equipo 2.3.10.1 Bastidor El OSN 6800 es un bastidor ETSI 300mm (Según sus siglas en inglés European Telecommunication Standards Institute), posee una puerta fija en el frente, otra puerta en la parte posterior, ventanillas en ambas puertas que permiten el flujo de aire. Su altura es de 2.2 metros, 60 centímetros de ancho y su profundidad es de 30 centímetros. En la figura 7 se puede observar la apariencia del rack. Por otra parte, su consumo depende de la cantidad de subracks que se encuentren instalados y se pueden instalar un máximo de 5 en este tipo de bastidor. El rack vacío pesa 69 Kilogramos, su voltaje normal de trabajo es -48V/-60V DC y posee una caja de distribución de poder. 2.3.10.2 Caja de Distribución de Poder La caja de distribución de poder se instala en la parte superior del bastidor. Esta interfaz está dividida en dos partes para lograr un soporte conjunto, cada una con dos terminales de entrada y dos terminales de tierra. Cada parte accede a -48V DC. La apariencia física de la caja de distribución se observa en la figura 8.
Fuente: Huawei Technologies Co.Ldt Figura 7. Apariencia del Rack Fuente: Huawei Technologies Co.Ldt Figura 8. Apariencia de la Caja de Distribución de Poder 2.3.10.3 Subrack El OSN 6800 toma al subrack como la unidad básica de trabajo y éste tiene una fuente de alimentación independiente. Cada Subrack mide 48,7 centímetros de ancho, 29,5 centímetros de profundidad y 40 centímetros de alto, su peso es de 13 kilogramos. Por otra parte, su voltaje nominal de trabajo es de -48V/-60V DC y el consumo máximo depende de las tarjetas que sean instaladas.
1 7 2 3 6 4 5 Fuente: Huawei Technologies Co.Ldt Figura 9. Subrack del OSN 6800 Donde: 1. Indicador 2. Área de Tarjetas 3. Área de Cableado de Fibra 4. Bandeja de Ventiladores 5. Filtro de aire 6. Bobina de Fibra 7. Oreja de Ensamblado 2.3.10.4 Tipos de Tarjeta El equipo posee 13 tipos de tarjeta: Optical Transponder Unit (OTU): Puede acceder a uno o múltiples canales. Ayuda a la unidad de multiplexación y es transmisora y receptora. Los tipos de transponder utilizadas en el proyecto son el LSX (Unidad conversora de longitud
de onda 10Gbit/s), el LSXR (Tarjeta regeneradora 10Gbit/s) y el TMX (4 canales STM-16). Tributary Unit. Line Unit. Cross-Connect and Clock Unit. Optical Multiplexer and Demultiplexer Unit: Esta tarjeta multiplexa y demultiplexa señales ópticas de diferentes longitudes de onda. Las tarjetas de este tipo utilizadas en el proyecto desarrollado en el presente son D40-V (Demultiplexa un máximo de 40 señales e incluye un atenuador óptico variable), M40 (Multiplexa un máximo de 40 señales) y FIU (Realiza procesos de multiplexación y demultiplexación de señales). Fixed Optical Add/Drop Multiplexer Unit: La unidad multiplexora Add/Drop filtra señales de acuerdo a una frecuencia específica. La tarjeta de este tipo utilizada en el proyecto es MR2 que filtra 2 señales específicas. Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexing Unit. Optical Amplifier Unit: Esta unidad amplifica señales ópticas para extender la distancia de transmisión. Las tarjetas de este tipo utilizadas fueron OAU y OBU. System Control and Communication Unit: Esta tarjeta es el control central del equipo, se encarga de administrar el resto de las tarjetas y permite comunicar el equipo con otros equipos. Sus funciones implican que cada subrack las debe contener. Estas tarjetas son AUX (Provee servicios de interfases auxiliares y control de interfases) y SCC (Realiza servicios de configuración y administra la salida de alarmas del subrack). OSC Unit: Extrae información, la procesa y luego la envía a la SCC. Las tarjetas de este tipo son SC1 (Recibe, procesa y transmite una señal supervisora) y SC2 (Recibe, procesa y transmite dos señales supervisoras). Optical Protection Unit. Spectrum Analyzer Unit. Variable Optical Attenuator Unit: Esta tarjeta es un atenuador variable óptico y
existen dos tipos VA1 (Ajusta la variable óptica de un canal de acuerdo a la señal de control enviada por la SCC) y VA4 (Ajusta la variable óptica de un canal de acuerdo a la señal de control enviada por la SCC). 2.4 Ingeniería de Detalle [9] La Ingeniería de Detalle es un proceso mediante el cual se genera todos los documentos requeridos para poder aplicar la materialización de un trabajo, producto o servicio técnico. Todas las empresas que fabrican equipos o prestan servicios técnicos utilizan la Ingeniería de Detalle para cumplir con los requerimientos establecidos por el cliente. La estructura de la misma depende del tipo de servicio para el que ésta sea diseñada y puede ocurrir que distintas empresas empleen estructuras diferentes para sus ingenierías aun cuando se refieran a productos equivalentes. En pocas palabras, la ingeniería de detalle comprende un conjunto determinado de documentos que concentran la información necesaria para llevar a cabo la instalación, operación y mantenimiento de los equipos que conforman la solución provista al cliente. El objetivo fundamental del diseño de la Ingeniería de Detalle se basa en la creación de un estándar de procesos y documentación que permita llevar al cliente, de forma detallada y concreta, todo lo concerniente a la implementación de los equipos adquiridos para disminuir los tiempos de ejecución y permitir al cliente aprobar o rechazar el diseño de la solución ofrecida, sin tener necesidad de disponer de un equipo de trabajo. En la figura 9 se presenta un diagrama donde se observan los procesos que se ejecutan para crear un documento de Ingeniería de Detalle.
Fuente: Inédito Figura 10. Procesos que involucra la Ingeniería de Detalle 2.4.1 Negociación En esta etapa del proceso es donde Huawei propone la solución que satisface las necesidades expuestas por Telefónica Movistar. Luego de que el departamento de ventas llega a un acuerdo con el cliente todos los documentos necesarios son entregados al EDD para comenzar el proceso de diseño de la Ingeniería de Detalle. 2.4.2 Inspección Esta fase consiste en realizar un levantamiento de información en cada uno de los nodos involucrados en el proyecto. En esta inspección se levantan los planos de las salas, se reservan espacios, se proponen rutas de cableado y se definen las adecuaciones necesarias para la instalación de los equipos. Al finalizar el proceso de inspección se posee toda la información necesaria para emitir un reporte dirigido a la casa matriz de Huawei para solicitar los equipos y sus respectivos cableados, conectores y accesorios de instalación. Toda la información recabada permitirá generar el documento de Ingeniería Preliminar, el cual es un documento modelo de la Ingeniería Detalle, se realiza para uno de los nodos y es enviado al cliente para su revisión. Si es rechazada, debe
revisarse y corregirse para una nueva revisión. 2.4.3 Ingeniería de Detalle Luego de recibirse la aprobación por parte del cliente del documento de Ingeniería Preliminar, se procede a aplicar este modelo estándar a cada una de las estaciones. Se elaboran entonces, todos los documentos con la información recabada en la inspección para cada nodo. Los documentos de Ingeniería de Detalle son enviados al cliente para su respectiva aprobación y de esta manera quedan sentadas las bases para el proceso de instalación de los equipos al momento de su llegada.