UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE QUITO

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE QUITO CARRERA: INGENIERÍA ELECTRÓNICA Tesis previa a la obtención del título de: INGENIERO ELECTRÓNICO TEMA: ESTUDIO COMPARATIVO Y SIMULACIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS PON TRADICIONALES Y EMERGENTES AUTOR: DAVID RICARDO RUIZ LOVATO DIRECTOR: JOSÉ LUIS AGUAYO MORALES Quito, marzo de 2015

DECLARATORIA DE RESPONSABILIDAD Y AUTORIZACIÓN DE USO DEL TRABAJO DE TITULACIÓN Yo, autorizo a la Universidad Politécnica Salesiana la publicación total o parcial de este trabajo de titulación y su reproducción sin fines de lucro. Además declaro que los conceptos, análisis desarrollados y las conclusiones del presente trabajo son de exclusiva responsabilidad del autor. Quito, marzo 2015 David Ricardo Ruiz Lovato 171824166-2

DEDICATORIA Dedico este trabajo a mi Madre Nancy Lovato que con su valor, esfuerzo, concejos y dedicación ha logrado que pueda culminar una meta más en mi vida, este trabajo también lo dedico a la memoria de mi Padre Julio Cesar Ruiz que desde el cielo me acompaña con sus bendiciones. Igualmente a todos mis hermanos Freddy, Patricia, Cristian y Juan que nunca dejaron de creer en mí y siempre pude contar con su apoyo incondicional. Como olvidarme de mi querida esposa y de mi hijo que día a día son mi fuente de energía para seguir adelante, este trabajo se los dedico con todo mi corazón. David Ruiz

AGRADECIMIENTO Agradezco a la Universidad Politécnica Salesiana por la formación profesional y a mi tutor Ing. José Luis Aguayo por todo el tiempo y dedicación para transmitirme sus conocimientos y experiencias. A todos los profesores que me formaron como ingeniero semestre tras semestre, estoy eternamente agradecido. David Ruiz

ÍNDICE INTRODUCCIÓN... 1 CAPÍTULO 1... 2 ESTUDIO DEL PROBLEMA... 2 1.1. Planteamiento del problema.... 2 1.2. Objetivo General.... 2 1.3. Objetivos Específicos.... 2 1.4. Alcance.... 3 1.5. Situación actual.... 3 CAPÍTULO 2... 5 FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA.... 5 2.1. Redes ópticas de acceso.... 5 2.2. FTTx (Fiber To The x).... 7 2.3. FTTH (Fiber To The Home)... 8 2.4. FTTB (Fiber To The Building)... 8 2.5. FTTC (Fiber To The Curb) o FTTK(Fiber To The Kerb)... 8 2.6. FTTN (Fiber To The Node)... 8 2.7. Red Óptica Pasiva (PON)... 9 2.7.1. OLT (Optical Line Terminal)... 11 2.7.2. ONT (Optical Network Terminal)... 12

2.7.3. Splitter o divisor óptico (solo en redes PON)... 12 2.8. Red óptica pasiva ATM (APON)... 13 2.9. Red Óptica Pasiva de Banda ancha (BPON)... 14 2.10. Red Óptica Pasiva Ethernet (EPON)... 15 2.11. Red Óptica Pasiva con capacidad de Gigabit (GPON)... 17 2.11.1. Arquitectura GPON... 19 2.12. Red Óptica Pasiva Ethernet 10Gbit/s (10G EPON).... 23 2.13. Estándar 10G-PON... 23 CAPÍTULO 3... 25 DEMANDA Y CONVERGENCIA DE SERVICIOS EN EL ECUADOR.... 25 3.1. Definición Triple Play.... 25 3.2. Triple Play en el Ecuador.... 25 3.3. Convergencia de servicios... 26 3.4. Nplay... 27 3.5. Tecnologías especificas para multiservicios... 27 3.5.1. IPTV... 27 3.5.2. VOIP... 27 3.5.3. Servicio de Datos... 28 3.5.4. Vídeo bajo demanda... 28 3.6. Método Comparativo... 29 3.7. Comparación de tecnologías PON tradicionales... 29 3.8. Velocidad de transmisión... 30

3.9. Sistema de Gerenciamiento... 30 3.10. Seguridad y protección... 30 3.11. Cantidad de usuarios por PON... 30 3.12. Escalabilidad y Flexibilidad... 31 3.13. Conclusión de comparativa tecnologías PON tradicionales... 31 3.14. Comparación de tecnologías PON emergentes... 31 3.15. Velocidad de transmisión... 32 3.16. Sistema de Gerenciamiento... 32 3.17. Seguridad y protección... 32 3.18. Cantidad de usuarios por PON... 32 3.19. Escalabilidad y Flexibilidad... 33 3.20. Conclusión... 33 CAPÍTULO 4... 34 SIMULACIÓN DE TECNOLOGÍAS PON... 34 4.1. Desarrollo de la simulación... 35 4.1.1. Componentes del sistema a simular.... 36 4.2. Parámetros de transmisión... 38 4.2.1 Codificación NRZ (No Return to Zero)... 38 4.2.2 Tasa de errores en los bits [BER (Bit Error Ratio)]... 39 4.2.3 Factor Q... 39 4.2.4 Relación señal ruido óptica OSNR... 40

4.2.5 Diagrama de ojo... 40 4.3. Simulación red BPON... 40 4.4. Simulación red GPON... 46 4.5. Simulación red XGPON... 50 4.6. Presupuesto... 54 CONCLUSIONES... 56 RECOMENDACIONES... 58 LISTA DE REFERENCIAS... 59

ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Algunos escenarios FTTx... 7 Figura 2. Arquitectura de red FTTx... 9 Figura 3. Topología básica de una red PON... 11 Figura 4. Red APON... 13 Figura 5. Red EPON... 17 Figura 6.Arquitectura GPON... 19 Figura 7.Funcionamiento de GPON... 22 Figura 8.Red 10G EPON... 23 Figura 9.Pagina de descarga OptiSystem... 35 Figura 10. Interfaz gráfica de usuario OptiSystem... 36 Figura 11.Componentes de un sistema óptico... 37 Figura 12. Codificación NRZ... 39 Figura 13.Simulación red BPON en OptiSystem... 42 Figura 14.Resultados red BPON a 5km... 44 Figura 15.Resultados red BPON a 10km... 45 Figura 16.Resultados red BPON a 20km... 46 Figura 17.Simulación red GPON en OptiSystem... 48 Figura 18.Diagrama de ojo red GPON a diferentes distancias... 49 Figura 19.Simulación red XGPON en OptiSystem... 51 Figura 20.Diagrama de ojo red XGPON a varias distancias... 53

Figura 21. Presupuesto referencial red XGPON... 54

ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1.Normas ITU-T para BPON... 15 Tabla 2.Velocidades de transmisión para GPON.... 22 Tabla 3.Demanda de ancho de banda.... 25 Tabla 4.Comparativa tecnologías PON tradicionales... 29 Tabla 5.Comparativa tecnologías PON emergentes... 31 Tabla 6.Resultados red BPON a 5km... 43 Tabla 7.Resultados red BPON a 10km... 44 Tabla 8.Resultados red BPON a 20km... 45 Tabla 9.Resultados red GPON... 47 Tabla 10.Resultados red XGPON... 52 Tabla 11.Presupuesto referencial Alcatel-Lucent.... 55

ÍNDICE DE ANEXOS Anexo 1. Longitudes de onda de operación de GPON y XGPON... 65 Anexo 2. Cotización de OptiSystem licencia perpetua de un solo usuario.... 66 Anexo 3. Cotización de OptiSystem licencia academica por 12 meses un usuario... 67 Anexo 4. Características técnicas de fibra óptica estardar ITU-T G.652 para redes de acceso de fibra óptica.... 68 Anexo 5. Presupuesto tecnología XDSL de Alcatel-Lucent para 95 abonados.... 69

RESUMEN Se presenta el estudio comparativo de tecnologías de Redes Ópticas Pasivas (PON), que utilizan fibra óptica como medio de transmisión en redes de acceso, ofrece anchos de banda de alta capacidad y flexibilidad con velocidades en el orden de Gbps. Estas tecnologías permiten conectar una gran cantidad de clientes con una sola fibra y supera las limitaciones actuales de distancia que tienen las redes de acceso por cobre. Se realizó una simulación y comparación de tecnologías PON, de los resultados obtenidos se concluye que la tecnología XGPON es la más adecuada para prestar servicios Nplay sin ningún inconveniente debido a que es muy superior a tecnologías como BPON, EPON y GPON comenzando por su tasa de transferencia de 10 Gbps en sentido descendente como ascendente, su alto factor de calidad, mínimo BER, y bajo jitter. Además el resultado de la simulación revelo que se puede llegar hasta 60 km entre la OLT y la ONU u ONT. Sin embargo en el Ecuador esta tecnología no ha tenido mucha penetración debido al alto costo de llegar con fibra óptica hasta el abonado, que por otro lado la penetración de la tecnología XDSL ha aumentado en los últimos años debido a la reutilización del cable de planta externa ya instalado y que llega a la mayoría de los hogares en el país.

ABSTRACT The comparative study of passive optical networks (PON) is presented, using the optical fiber as a transmission medium access networks, offers high bandwidth capacity and flexibility with speeds in the order of Gbps. These technologies allow connecting a large number of customers with a single fiber and overcomes the current limitations of distance with the copper access networks. Simulation and comparison was performed of PON technologies, on the results obtained it is concluded that XGPON technology is best suited to provide Nplay services without any problem because it is too superior to technologies such as BPON, EPON and GPON starting with its transfer rate 10 Gbps downstream and upstream, its high quality factor, minimum BER and low jitter. Moreover, the simulation result revealed that XGPON can reach 60 km between the OLT and ONU or ONT. However in Ecuador this technology has not had much penetration because of the high cost of deploying optical fiber to the home, on the other hand penetration of xdsl technology has increased in recent years for the reuse of outside plant cable already installed in most homes in the country.

INTRODUCCIÓN Con la aparición de servicios de nueva generación como Video sobre Demanda (VoD), Redes Privadas Virtuales (VPN), videoconferencia, navegación por internet de alta velocidad, juegos en línea, telefonía IP y televisión de alta definición (HDTV) se ha generado la problemática de elegir la tecnología que este en plena capacidad de soportar el ancho de banda necesario para abastecer todos estos servicios. Por lo cual se realizó en el capítulo uno un estudio del problema y análisis de la situación actual de las redes de fibra óptica en el Ecuador y Latino América. En el capítulo dos se desarrolló un estudio de las tecnologías PON tradicionales y emergentes y su campo de aplicación para evaluar cuál de estas tecnologías es una solución al problema. Más adelante en el capítulo tres se efectuó una comparación entre tecnologías con la ayuda de tablas comparativas para evidenciar las ventajas y debilidades de cada tecnología y de esta manera identificar con claridad cuál de estas pueden ofrecer servicios Nplay sin ningún problema. Al identificar las mejores tecnologías PON se pasó al capítulo cuatro a efectuar la simulación por medio de un software que ayude a encontrar la más adecuada. Finalmente se realizó las conclusiones y recomendaciones del trabajo realizado. 1

CAPÍTULO 1 ESTUDIO DEL PROBLEMA 1.1. Planteamiento del problema. Con la aparición de nuevas aplicaciones y la demanda creciente de un ancho de banda más grande, ha surgido la problemática de elegir la tecnología que pueda ofrecer Nplay sin ningún inconveniente. Con el uso de tecnologías XDSL el ancho de banda que disponen los usuarios crean un cuello de botella en la última milla de la red, para evitar este problema se recurre a las tecnologías PON que gracias al uso de fibra óptica este inconveniente tiende a desaparecer. Las tecnologías como XDSL, HFC entre otras, generalmente no ofrecen más de tres servicios, por otra parte las tecnologías emergentes FTTx PON si están en capacidad de hacerlo. Por estos motivos se desea realizar un estudio comparativo de tecnologías PON para de esta manera elegir la más adecuada para este fin. 1.2. Objetivo General. Comparar y simular el rendimiento de distintas tecnologías PON en sus redes de acceso FTTX que permitan brindar servicios Nplay como Internet, datos de alta velocidad, IPTV, telefonía y otros. 1.3. Objetivos Específicos. Revisar los conceptos de las tecnologías PON tradicionales y emergentes junto a su campo de aplicación. 2

Realizar un estudio de las demandas de tráfico y calidad de servicio actual y proyectado a futuro para servicios Nplay. Simular distintos escenarios de tecnologías PON a través de un software de simulación. Comparar el rendimiento de las distintas redes simuladas en base a los datos obtenidos, y también frente al dimensionamiento de tráfico común acorde a la provisión de servicios Nplay. 1.4. Alcance. En el proyecto se realizarán: una revisión de conceptos de tecnologías PON; Un análisis comparativo en base a calidad de servicio, tasas de transferencia y eficiencia varias tecnologías PON; una búsqueda y elección de un software para simular las tecnologías escogidas que puedan soportar servicios Nplay; finalmente se desarrollarán las conclusiones y recomendaciones. El proyecto se enfoca a la elección de una sola tecnología PON, la cual se simulará por medio de software que muestre: el análisis de BER, señales ópticas en el dominio de la frecuencia, factor Q y diagrama de ojo. En la simulación nos limitaremos a simular la red PON que más se adapte a nuestro requerimiento. No se realizará una implementación con equipos reales, ni se realizará análisis de costos de ningún tipo, tampoco se medirá nada adicional a lo antes especificado. 1.5. Situación actual. En el Ecuador actualmente las redes de fibra óptica conectan el backbone del proveedor con sus nodos de comunicaciones, las redes de acceso generalmente no llegan con fibra hasta el usuario final. Sin fibra el usuario se limita a tener solo servicios triple play (telefonía, internet y televisión). 3

Según Alcatel-Lucent uno de los mayores proveedores de equipos de telecomunicaciones en el mundo La demanda de banda ancha se convierte en una necesidad cada vez mayor en América Latina. El reto fundamental para las compañías de telecomunicaciones es conectar a los más de cuatro billones de personas que aún no tienen acceso a Internet, y además contribuir con los objetivos de los gobiernos para proporcionar altas velocidades. Pronostican que a futuro las velocidades que se requerirán en los hogares para llenar las necesidades de los usuarios serán de 100 megabits, esto debido al crecimiento exponencial de servicios que requieren altas velocidades y amplia cobertura de red de banda ancha. Se espera que entre el 2011 y 2015 las conexiones de banda ancha crezcan un 30% (Alcatel-Lucent, 2014). Las soluciones de fibra óptica (FTTx) ofrecen la capacidad de llegar a velocidades en el orden de decenas de gigabits por segundo en conexión fija utilizando los estándares de tecnologías emergentes PON. En el presente trabajo se analizarán comparativamente las redes PON tradicionales y emergentes y se simulará la más adecuada para una red de acceso. 4

CAPÍTULO 2 FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA 2.1. Redes ópticas de acceso Una red óptica de acceso está conformada por todos los elementos que conectan los dispositivos de los usuarios con los equipos terminales de transporte utilizando como medio de transmisión la fibra óptica (Villacís Valencia, 2013, pág. 9). La fibra óptica es el medio de transmisión más avanzado y el único capaz de soportar los servicios de nueva generación, como televisión de alta definición. Las principales ventajas de tener un bucle de abonado de fibra óptica son: mayores anchos de banda, mayores distancias desde la central hasta el abonado, mayor resistencia a la interferencia electromagnética, mayor seguridad, menor degradación de las señales, etc. Además, la reducción de repetidores y otros dispositivos supondrán menores inversiones iniciales, menor consumo eléctrico, menor espacio, menos puntos de fallo, etc. La obra civil a realizar para el tendido de fibra puede verse reducido a partir de innovadoras alternativas; por ejemplo, NTT en Japón y Verizon en EEUU han empleado en algunos casos un tendido aéreo en vez de tendido subterráneo. También cabe destacar la solución de fibra soplada (blow fibre), mediante la cual la fibra es tendida sobre canalizaciones existentes a través de pistolas de aire comprimido. Aunque tender fibra hasta el hogar pueda suponer una fuerte inversión inicial (CAPEX) ésta puede ser rápidamente amortizada a través de la reducción de los gastos de mantenimiento (OPEX) respecto a la infraestructura actual y a los nuevos servicios que se pueden ofrecer (Millán Tejedor, 2008). Las aplicaciones multimedia emergentes han creado una demanda de ancho de banda tan grande que las tecnologías de cable de cobre han alcanzado su límite de ancho de banda. Mientras tanto, el bajo costo de componentes fotónicos y las arquitecturas de 5

las redes ópticas pasivas han hecho de la fibra óptica una solución muy atractiva. En los últimos años, varias arquitecturas y tecnologías PON han sido estudiados por la industria de las telecomunicaciones, y pocos estándares PON han sido aprobados por la ITU-T y la IEEE. FTTx se convierte en una tecnología madura para competir directamente con los cables de cobre. En efecto, el despliegue a gran escala ha empezado en Asia, Estados Unidos y Europa, y millones de usuarios están disfrutando de los beneficios de las tecnologías PON (Leonid G. Kazovsky, 2011, pág. 11). Las redes de fibra pretenden eliminar los cuellos de botella existentes en la primera milla/última milla de las redes de acceso actuales, basadas en pares de cobre o cable coaxial. Para ello, se recurre a la sustitución total o parcial del bucle local por fibra, de manera que se disponga de un medio de transmisión de alta capacidad hasta el usuario final. Esta sencilla idea, en la práctica, admite soluciones muy variadas, en función de los usuarios (residenciales o empresariales), las diversas tecnologías que pueden existir en las instalaciones de abonado (Berrocal, y otros, 2003). Marchukov afirma que una red óptica de acceso se constituye con los siguientes elementos (Marchukov, 2011, págs. 4-5): OLT (Optical Line Terminal): se trata de un dispositivo activo situado en la central telefónica. De él parten las fibras ópticas hacia los usuarios (cada OLT suele tener capacidad para dar servicio a varios miles de usuarios). ONT (Optical Network Terminal) u ONU (Optical Network Unit): es el terminal situado en casa del usuario donde termina la fibra óptica y ofrece los interfaces de usuario. ODN (Optical Distribution Nodes) u ORN (Optical Remote Node): consiste en un nodo que distribuye la señal desde la centralita hasta los hogares. Consta de splitters, tramos de fibras ópticas, empalmes y conectores. Splitter o Divisor óptico: elemento pasivo que se encarga de direccionar la señal proveniente del OLT y dividir la potencia de entrada entre cada uno de los usuarios. 6

2.2. FTTx (Fiber To The x) La aplicación de la tecnología PON para proporcionar conectividad de banda ancha en la red de acceso a las viviendas, unidades de ocupación múltiple, las pequeñas y grandes empresas comúnmente se denomina Fiber To The x. Esta aplicación es denominada FTTx. Aquí x es la letra que indica lo cerca que el punto final de la fibra llega al usuario real. La figura 1 ilustra algunos de estos escenarios (Keiser, 2006, pág. 14). Algunos escenarios FTTx Figura 1. Se observa distintos escenarios de red de acceso FTTx. Fuente: (Keiser, 2006, pág. 15) 7

2.3. FTTH (Fiber To The Home) La arquitectura fibra hasta el hogar se trata de llegar con fibra óptica hasta el hogar del abonado, directamente desde el OLT hasta la ONT que se encuentra en el hogar o la oficina del abonado (José Capmany Francoy, 2006, pág. 124). La UIT especifica una distancia máxima de 20 km del enlace entre la OLT y el punto de acceso a la red. A pesar de ser la más atractiva en cuanto a capacidad, es la más costosa ya que requiere de un gran tendido de fibra y equipos de usuario con capacidad para transmitir señales ópticas (Quishpe, Vinueza, & Jiménez, 2010). 2.4. FTTB (Fiber To The Building) Con la arquitectura fibra hasta el edificio se trata de llegar con la fibra hasta el interior o exterior de un edificio residencial o de negocios, allí existe una única ONU de forma que la red interna es de cobre. Para la transmisión por el par de cobre se emplea la tecnología VDSL (Quishpe, Vinueza, & Jiménez, 2010). 2.5. FTTC (Fiber To The Curb) o FTTK(Fiber To The Kerb) Este tipo de arquitectura se la conoce como fibra hasta la acera, se trata de compartir la ONU y el tendido de fibra para varios usuarios por lo que se ubica un equipo de acceso en una manzana o área residencial de una pequeña extensión, el nodo se encuentra a menos de 300m del usuario final (Quishpe, Vinueza, & Jiménez, 2010). 2.6. FTTN (Fiber To The Node) Este esquema se conoce como fibra hasta el nodo también llamado fibra al vecindario, dispone el equipo terminal en un punto cercano a los usuarios finales, generalmente en gabinetes o en un armario en la calle y desde aquí se distribuye a través de otras tecnologías como ADSL,VDSL, etc (Acosta Arias, 2012, pág. 55). 8

Generalmente el área que cubre es de menos de 1500 metros de radio, puede dar servicio a unos cuantos miles de clientes. Arquitectura de red FTTx Figura 2. Arquitecturas de red FTTx de acuerdo a su alcance Fuente: (Rayco Inc Blog, 2011) 2.7. Red Óptica Pasiva (PON) Una red óptica pasiva, que se describe como PON por sus siglas en inglés Passive Optical Network, que en contraste a las redes convencionales las PON no poseen elementos activos entre la central y las premisas del usuario, en lugar de éstos se usan solamente elementos ópticos pasivos durante toda la ruta de transmisión para guiar las señales de tráfico contenidas entre las longitudes de onda específicas. Reemplazando los componentes activos por pasivos se logra un 9

significativo ahorro en los costos de mantenimiento debido a la eliminación de energía en los nodos y la reducción de los equipos de administración de los equipos activos. Adicionalmente las redes ópticas pasivas son una gran solución a los problemas que presenta el cobre en el bucle de abonado, que es el sistema tradicional que se ha venido prestando en el país a través de tecnologías como ADSL, pero que presentan limitaciones de ancho de banda especialmente al momento de cubrir grandes distancias (Acosta Arias, 2012, pág. 25). Las redes PON están teniendo mucha importancia como redes de acceso porque poseen las siguientes ventajas (Boronat Seguí, García Pineda, & Lloret Mauri, 2008, pág. 157): Las redes PON permiten dar servicios a usuarios localizados a distancias de hasta 20km desde la central. Las redes PON minimizan el despliegue de la fibra en el bucle local al poder utilizar topologías árbol, en lugar de las topologías comunes punto a punto. Las redes ópticas pasivas ofrecen una mayor densidad de acho de banda por usuario debido a la mayor capacidad de la fibra. Las redes PON elevan la calidad del servicio y simplifican el mantenimiento de la red, al ser inmunes a ruidos electromagnéticos, no propagan las descargas eléctricas procedentes de rayos, etc. PON permite crecer a mayores tasas de transferencia superponiendo longitudes de onda adicionales. Aspecto muy interesante para tratar los tipos de servicios actuales, los cuales necesitan un mayor ancho de banda. PON es una tecnología punto-multipunto. Todas las transmisiones en una red PON se realizan entre la unidad Óptica Terminal de Línea(OLT), localizada en el nodo óptico o central y la Unidad Óptica de Usuario (ONU), situada en el lugar más cercano al usuario ver figura 3 (Pillajo Sambachi, 2010, pág. 60). 10

Topología básica de una red PON Figura 3. Diagrama de una topología básica de red PON Fuente: (TELNET Redes Inteligentes, 2013) Todas las topologías PON utilizan fibra monomodo. Al trabajar sobre este tipo de fibra, la manera de optimizar las transmisiones en ambos sentidos sin entremezclarse consiste en trabajar sobre longitudes de onda diferentes utilizando WDM (Wavelength Division Multiplexing) (Boronat Seguí, García Pineda, & Lloret Mauri, 2008, pág. 158). 2.7.1. OLT (Optical Line Terminal) El OLT es el elemento activo situado en la central del proveedor. De él parte el cable principal de fibra hacia los usuarios y es él mismo el que se encarga de gestionar el tráfico hacia los usuarios o proveniente de ellos, es decir, realiza funciones de router para poder ofrecer todos los servicios demandados por los usuarios. Cada OLT suele tener la suficiente capacidad para proporcionar un servicio a cientos de usuarios. Además, actúa como puente con el resto de redes externas, permitiendo el tráfico de datos con el exterior (Marchukov, 2011, pág. 11). 11

2.7.2. ONT (Optical Network Terminal) Los ONT son los elementos encargados de recibir y filtrar la información destinada a un usuario determinado procedente de un OLT. Además, de recibir la información y dársela al usuario en un formato adecuado, cumple la función inversa. Es decir, encapsula la información procedente de un usuario y la envía en dirección al OLT de cabecera, para que éste la redireccione a la red correspondiente. Normalmente se encuentran instalados en los hogares junto a la roseta óptica correspondiente (Marchukov, 2011, págs. 13-14). 2.7.3. Splitter o divisor óptico (solo en redes PON) El Splitter es un elemento pasivo situado a lo largo del tramo que se extiende entre el OLT y sus respectivos ONT a los cuales presta servicio. Sus funciones básicas son las de multiplexar y demultiplexar las señales recibidas. Por otra parte, son dispositivos de distribución óptica bidireccional, es decir, también son capaces de combinar potencia (Marchukov, 2011). Por tanto es capaz de realizar las siguientes funciones: La señal que accede por el puerto de entrada (enlace descendente), procedente del OLT y se divide entre los múltiples puertos de entrada. Las señales que acceden por las salidas (enlace ascendente), proceden de los ONT (u otros divisores) y se combinan en la entrada. Se puede considerar como el elemento más importante de la red, ya que ofrece la posibilidad tanto de juntar como de dividir las señales, abaratando el coste, tanto de despliegue como de mantenimiento de la red. Al mismo tiempo, por el hecho de ser un elemento totalmente pasivo no requiere energización externa (Marchukov, 2011, pág. 15). 12

2.8. Red óptica pasiva ATM (APON) Una red óptica pasiva ATM, se describe como A-PON o ATM-PON por sus siglas en inglés Asynchronous Transfer Mode Passive Optical Network, usa el estándar ATM como protocolo de señalización de la capa 2 (Enlace de Datos). Los sistemas APON usan el protocolo ATM como portador (Ver figura 4). A-PON se adecua a distintas arquitecturas de redes de acceso, como FTTH (Fibra hasta el hogar) FTTB/C (Fibra al edificio/ a la acometida) (Villacís Valencia, 2013, pág. 16). Para el canal de subida, la trama está compuesta por 54 celdas ATM en las cuales hay dos celdas PLOAM (Capa física operación de administración y mantenimiento) que están destinadas para tener información de los destinos de cada celda y también información para efectos de operación y mantenimiento de la red. Entre las tecnologías PON existentes, la APON es la que más características ofrece en cuanto a OAM (Operación y administración). (Guevara Henao, 2010, pág. 1) Red APON Figura 4. Topología de una red APON, usa el protocolo ATM como portador. Fuente: (Guevara Henao, 2010, pág. 1) La transmisión de datos en el canal de bajada se da por una corriente de ráfagas de celdas ATM de 53 bytes cada una con 3 bytes para la identificación del equipo generador (ONU o unidad óptica del usuario). Estas ráfagas van a una tasa de bits de 155.52 Mbps que se reparten entre el número de usuarios que estén conectados al nodo 13

óptico, es decir al número de ONU S existentes. Entre las tecnologías PON existentes, APON es la que más características tiene en cuanto a OAM (Operación y administración) (Guevara Henao, 2010) 2.9. Red Óptica Pasiva de Banda ancha (BPON) BPON (Broadband Passive Optical Network) se basa en el estudio de las redes APON pero con la diferencia que pueden dar soporte a otros estándares de banda ancha. Incrementa su tasa de transmisión simétrica a 622 Mbps. La desventaja que presenta es su coste elevado y limitaciones técnicas (Cevallos, Montalvo, & Vinueza, 2010). Esta norma fue revisada un tiempo después para lograr un aumento en las velocidades de transmisión y para permitir arquitecturas asimétricas (155 Mbps de subida y 622 Mbps de bajada). Sin embargo, Marchukov indica que a pesar de presentar mejoras respecto a las redes APON, tenían un elevado coste de implementación, así como diversas limitaciones técnicas. De esta forma, se ha ido avanzado poco a poco para solventar los problemas que suponía esta tecnología que, al día de hoy, permite de forma asimétrica alcanzar velocidades de 1,244 Gbps en canal descendente y 622Mbps en canal ascendente (Marchukov, 2011, pág. 26). 14

Otras revisiones relacionadas con el estándar son las siguientes: Tabla 1. Normas ITU-T para BPON Norma G.983.2 G.983.3 G.983.4 G.983.5 G.983.6 G.983.7 G.983.8 Descripción Para la capa de gestión y mantenimiento QoS Para la asignación de ancho de banda dinámico Para mecanismos de protección Para la capa de control de red OTN Para la capa de gestión de red para el ancho de banda dinámico Para dar soporte al protocolo IP, Video, VALN y VC Nota. Fuente: (Unión Internacional de Telecomunicaciones, 2005) Elaborado por: David Ruiz 2.10. Red Óptica Pasiva Ethernet (EPON) Especificación realizada por el grupo de trabajo EFM (Ethernet in the First Mile - Ethernet en la última milla) constituido por la IEEE para aprovechar las características de la tecnología de fibra óptica y aplicarlas a Ethernet. EPON se diferencia de las anteriores en que no transporta celdas ATM sino directamente tráfico nativo Ethernet. Usa el estándar 8b/10b (codificación de línea) y siempre que es posible, mantiene fielmente el espíritu de la recomendación 802.3, incluyendo el uso full duplex de acceso al medio (Ayala Santacruz, 2011, pág. 50). Toda la arquitectura EPON trabaja a velocidad Gigabit Ethernet. Por lo tanto, el máximo ancho de banda que se ofrecerá a los usuarios depende del número de las ONU que se conecten de cada OLT. Si un nodo óptico diera servicio a 10 usuarios, la máxima capacidad del servicio por usuario sería de 1Gbps/10 = 100Mbps. Evidentemente con 100 usuarios por nodo óptico, el ancho de banda por usuarios se reduciría hasta los 10Mbps (TELNET Redes Inteligentes, 2013). El uso de EPON permite a los operadores de transporte eliminar los complejos y costosos elementos ATM y SDH, simplificando las redes 15

y, de esta manera, abaratando el coste de implantación a los abonados. Actualmente los costes de EPON por unidad de usuario repercutidos son aproximadamente los mismos que el coste de equipamiento GPON equivalente (TELNET Redes Inteligentes, 2013). Sus principales ventajas frente a los sistemas anteriores son (Marchukov, 2011, pág. 28): Trabaja directamente a velocidades de Gigabit (que se tiene que dividir entre el número de usuarios). La interconexión de islas EPON es más simple. La reducción de los costos debido a que no utilizan elementos ATM y SDH. Ofrece QoS (Calidad de servicio) en ambos sentidos, tanto descendente como ascendente. Facilita en gran medida la llegada con fibra hasta los abonados, ya que los equipos con los que accede son más económicos al usar interfaces Ethernet. La gestión y administración de la red se basa en el protocolo SNMP, lo cual permite reducir la complejidad de los sistemas de gestión de otras tecnologías. 16

Red EPON Figura 5. Topología de equipos de una red EPON. Fuente: (Adnetwork Company, 2006) 2.11. Red Óptica Pasiva con capacidad de Gigabit (GPON) GPON es estandarizada por la ITU-T, fue aprobada en 2003-2004 y ha sido normalizada en las recomendaciones G.984.1, G.984.2 y G.984.3. En la Recomendación G.984.1 se describen las características generales de un sistema PON: su arquitectura, velocidades binarias, alcance, retardo de transferencia de la señal, protección, velocidades independientes de protección y seguridad. En la Recomendación G.984.2 se describe una red flexible de acceso en fibra óptica capaz de soportar los requisitos de banda ancha de los servicios a empresas y usuarios residenciales. Las técnicas GPON permiten mantener la red de distribución óptica, el plano de longitud de onda y los principios de diseño de la red de servicio integral consignados en las Recomendaciones G.984.3. Asimismo, aparte de acrecentar la capacidad de la red, las nuevas normas permiten 17

un manejo más eficiente de IP y de Ethernet (TELNET Redes Inteligentes, 2013). Cabe destacar que GPON es una evolución de las redes BPON, por lo cual, al igual que este, se basa en el protocolo ATM. Fue creado con el principal objetivo de poder ofrecer un ancho de banda mucho más alto que sus predecesores, y por tanto lograr una mayor eficiencia para el transporte se servicios de hoy en día (Marchukov, 2011, pág. 30). GPON es un estándar muy poderoso pero a la vez muy complicado de implementar que brinda las siguientes características (TELNET Redes Inteligentes, 2013): Soporte global multiservicio: incluyendo voz (TDM, SONET, SDH), Ethernet 10/100 Base T, ATM, Frame Relay, etc. Alcance físico máximo de 60km. Soporte para varias tasas de transferencia, incluyendo tráfico simétrico de 622Mbps, 1.24416Gbps y asimétrico de 2.48832 Gbps de bajada y 1.24416 Gbps de subida. Tiene importantes facilidades de gestión, operación y mantenimiento, desde la cabecera OLT al equipo del usuario ONU. Seguridad a nivel de protocolo (encriptación) debido a la naturaleza multicast del protocolo. GPON brinda un amplio soporte de servicios, incluyendo voz, Ethernet, ATM, líneas arrendadas, extensiones wireless, etc., mediante el uso de diferentes métodos de encapsulación como GEM (GPON Encapsulation Method) (Cevallos, Montalvo, & Vinueza, 2010, pág. 52). GEM es un método que encapsula datos sobre GPON y permite transportar cualquier tipo de servicio basado en paquetes. Con GEM, las tramas Ethernet son fragmentadas permitiendo el uso de entramado periódico constante, lo que posibilita que ciertos servicios con requerimientos estrictos sean transportados en el momento correcto. 18

Además las tramas Ethernet pueden ser reensambladas después de la recepción (Universidad Católica de Cuenca, 2012, pág. 25). 2.11.1. Arquitectura GPON Una red GPON consta de un OLT (Optical Line Terminal), ubicado en las dependencias del operador, y las ONT (Optical Networking terminal) en las dependencias de los abonados, para FTTH. La OLT consta de varios puertos de línea GPON, donde cada uno soporta hasta 64 ONT. En las arquitecturas FTTN las ONT son sustituidas por MDU (Multi-Dwelling Units), que ofrecen habitualmente VDSL2 hasta las casas de los abonados (ver figura 6), reutilizando así el par de cobre instalado pero a su vez, consiguiendo las cortas distancias necesarias para conseguir velocidades simétricas de hasta 100Mbps por abonado (Millán Tejedor, 2008). Arquitectura GPON Figura 6.Topología de una red GPON. Fuente: (Millán Tejedor, 2008) 19

Para conectar la OLT con la ONT con datos, se usa un cable de fibra óptica para transportar una longitud de onda downstream. Mediante un pequeño divisor pasivo, que divide la señal de luz que tiene a su entrada en varias salidas, el tráfico downstream originado en la OLT puede ser distribuido. Puede haber una serie divisores pasivos 1 x n (donde n = 2, 4, 8, 16, 32, o 64) en distintos emplazamientos hasta alcanzar los clientes. Esto es una arquitectura punto a multipunto, algunas veces llamada una topología en árbol (Millán Tejedor, 2008). Los datos upstream desde la ONT hasta la OLT que son distribuidos en una longitud de onda distinta para evitar colisiones en la transmisión downstream son agregados por la misma unidad divisora pasiva, que hace las funciones de combinador en la otra dirección del tráfico, lo que permite que el tráfico sea recolectado desde la OLT sobre la misma fibra óptica que envía el tráfico downstream (ver figura 7) (Millán Tejedor, 2008). Para el tráfico downstream se realiza un broadcast óptico, aunque cada ONT sólo será capaz de procesar el tráfico que le corresponde o para el que tiene acceso por parte del operador, gracias a las técnicas de seguridad AES (Advanced Encryption Standard). Para el tráfico upstream los protocolos basados en TDMA (Time Division Multiple Access) aseguran la transmisión sin colisiones desde la ONT hasta la OLT. Además, mediante TDMA sólo se transmite cuando sea necesario, por lo cual, no sufre de la ineficiencia de las tecnologías TDM donde el período temporal para transmitir es fijo e independiente de que se tenga datos o no disponibles (Millán Tejedor, 2008). Una de las características clave de GPON es la capacidad de sobresuscripción. Esto permite a los operadores ofrecer a los abonados más tráfico cuando lo necesiten y la red esté con capacidad ociosa, es decir, cuando no haya otros abonados en el mismo PON que están empleando todo su ancho de banda disponible. Esta funcionalidad es 20

denominada Ubicación Dinámica del Ancho de Banda o DBA (Dynamic Bandwidth Allocation) (Millán Tejedor, 2008). En una red GPON, se asigna una longitud de onda para el tráfico de datos y telefónico downstream (1.490 nm) y otra para el tráfico upstream (1.310 nm). Además, a través del uso de WDM, se asigna una tercera longitud de onda (1.550 nm) que está dedicada para el broadcast de vídeo RF. De este modo, el vídeo/tv puede ser ofrecido mediante dos métodos distintos simultáneamente: RF (radio frecuencia) e IPTV. Mediante RF las operadoras de cable pueden hacer una migración gradual hacia IPTV. En este caso, las ONT dispondrán de una salida para vídeo RF coaxial que irá conectada al STB tradicional. Con IPTV la señal de vídeo, que es transformada por la cabecera en una cadena de datos IP, se transmite sobre el mismo enlace IP como datos para acceso a Internet de banda ancha. El STB conectado mediante Gigabit Ethernet al ONT, convertirá de nuevo la cadena de datos en una señal de vídeo. Mediante IPTV y GPON, cuyos equipos incorporan capacidades de QoS y multicast IP avanzadas, los operadores pueden ofrecer varios canales de alta calidad de imagen y sonido, incluidos HDTV, así como proporcionar servicios interactivos y personalizados, lo cual no es factible con vídeo RF. (Millán Tejedor, 2008) 21

Funcionamiento de GPON Figura 7.Funcionamiento de transmisión downstream y upstream de GPON. Fuente: (Millán Tejedor, 2008) Existen siete combinaciones de velocidades de transmisión para GPON: Tabla 2. Velocidades de transmisión para GPON. Sentido ascendente 22 Sentido descendente 155 Mbit/s 1,2 Gbit/s 622 Mbit/s 622 Mbit/s 1,2 Gbit/s 1,2 Gbit/s 155 Mbit/s 2,4 Gbit/s 622 Mbit/s 2,4 Gbit/s 1,25 Gbit/s 2,4 Gbit/s 2,4 Gbit/s 2,4 Gbit/s Nota. Fuente: (International Telecommunication Union, 2008) Elaborado por: David Ruiz

2.12. Red Óptica Pasiva Ethernet 10Gbit/s (10G EPON). Es estandarizada en la IEEE 802.3av mejorando la velocidad de transmisión de EPON. EPON y 10G EPON comparten varios protocolos, asimismo utilizan CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) y TDM (Time Division Multiplexing) como técnicas de multiplexación para coexistir en la misma infraestructura de red óptica pasiva (Villacís Valencia, 2013, pág. 23). 10G EPON define dos formas de transmisión: Simétrica, a una velocidad de 10Gbps. Asimétrica, con velocidades de 1Gbps para el canal de subida y 10Gbps para el canal de bajada. Red 10G EPON Figura 8. Topología de una red 10GEPON. Fuente: (Villacís Valencia, 2013) 2.13. Estándar 10G-PON 10G-PON (10-GIGABIT-CAPABLE PASSIVE OPTICAL NETWORK (XG-PON)) es un estándar para transmisiones de banda ancha capaz de entregar una velocidad de internet de 10 Gbps sobre redes PON y con cualquier tipo de arquitectura FTTx. Una de las características 23

importantes del estándar 10G-PON es el de poder coexistir con redes G-PON, además del hecho de beneficiar el desarrollo de servicios de nueva generación como televisión en alta definición (HDTV), televisión IP (IPTV), videoconferencias, etc. (Villacís Valencia, 2013, pág. 25) 24

CAPÍTULO 3 DEMANDA Y CONVERGENCIA DE SERVICIOS EN EL ECUADOR. Actualmente la demanda de ancho de banda por parte de los usuarios de las redes cada vez es mayor, debido al surgimiento de nuevos servicios ofrecidos por las operadoras, entre los cuales destacamos; redes privadas virtuales, telefonía sobre IP, videoconferencia, televisión de alta definición, video sobre demanda, juegos en línea. Tabla 3. Demanda de ancho de banda. DEMANDA DE ANCHO DE BANDA (Mbps) Video sobre Demanda (VoD) 15 Redes Privadas Virtuales 2 Videoconferencia 1 Navegación en Internet 1,5 Juegos en línea 1 Dos conversaciones telefónicas IP 0,128 Televisión de alta definición (HDTV) 19,2 TOTAL 39.82 Nota. Fuente: (López Bonilla, Moschim, & Rudge Barbosa, 2009) Elaborado por: David Ruiz 3.1. Definición Triple Play El servicio Triple Play es la convergencia o unificación de los servicios de Televisión, Voz y Datos (Internet) a través de un mismo medio o un solo proveedor, nace gracias a la necesidad insaciable por obtener la mayor cantidad de información en el menor tiempo posible y ha provocado que las personas requieran una mejor calidad en la transmisión de datos además de obtener la mayor cantidad de servicios (Añazco Aguilar, 2013, pág. 14). 3.2. Triple Play en el Ecuador En el Ecuador, actualmente se brindan servicios Triple Play pero utilizando diferentes medios de comunicación, lo que más bien es conocido como un combo comercial que como un servicio Triple Play (Añazco Aguilar, 2013). Brindar el servicio Triple Play no es algo sencillo, depende del medio de transmisión que se va utilizar, las redes de telefonía actuales de cobre no 25

soportarían una tecnología como esta, ya que tienen un pobre ancho de banda y cubren distancias relativamente pequeñas. Se ha demostrado que la forma óptima de ofrecer servicios de banda ancha es a través de fibra óptica, la cual garantiza una transmisión de datos más veloz, seguro y de excelente calidad. (Añazco Aguilar, 2013, pág. 14) Por tal motivo, las redes de acceso que se utilizan hoy en día en países desarrollados son redes de fibra óptica de última generación como el estándar llamado GPON (Gigabit-Capable Passive Optical Network), tecnología que permite llegar con fibra óptica hasta el usuario final para la comercialización de servicios de banda ancha como el Triple Play (Telefonía, Internet y Televisión). (Añazco Aguilar, 2013, pág. 15) 3.3. Convergencia de servicios Esta revolución tecnológica en las telecomunicaciones ha provocado hoy en día que los servicios básicos de comunicación (telefonía, televisión e internet) se unifiquen y puedan ser brindados al usuario a través de un medio único de forma simultánea, esta convergencia de servicios a través de un solo medio es llamada Triple Play y permite al usuario unificar recursos comunicacionales utilizando una única infraestructura de acceso, independientemente de la tecnología o proveedor. El servicio Triple Play es el futuro cercano para el desarrollo integral de los servicios de telecomunicaciones para usuarios masivos y corporativos (Añazco Aguilar, 2013, pág. 21). El servicio Triple Play es el presente y futuro cercano para el desarrollo integral de las Telecomunicaciones, las empresas proveedoras de servicios relacionadas a cualquier tipo de envío de información o transmisión de datos (empresas de telecomunicaciones, televisión por cable, televisión satelital, eléctricas, etc.) han buscado la manera de unificar los diferentes servicios que brindan de tal forma que el servicio telefónico, televisión interactiva y acceso a Internet se presentan como todo en un mismo servicio. La diferencia que distingue a esta nueva categorización de 26

tecnología consiste en que todos los servicios se sirven por un único soporte físico, ya sea cable coaxial, fibra óptica, cable de par trenzado, red eléctrica o bien medios inalámbricos (Añazco Aguilar, 2013, pág. 22). 3.4. Nplay Los avances tecnológicos y la competencia en el mercado de las telecomunicaciones han creado una oportunidad para los proveedores de telecomunicaciones para ofrecer múltiples servicios en un solo paquete. La idea de la agrupación de la telefonía fija y el internet es llamado doble play que se convirtió popular entre los clientes, después la adición de la TV ha creado el concepto de triple play. Ahora el número de servicios que pueden ser agrupados parecen no tener límites, así aparece el nuevo concepto Nplay donde N indica un número no especificado de servicios que pueden ser administrados a una cuenta de cliente y con una única factura (Open Intenational Systems, 2012). 3.5. Tecnologías especificas para multiservicios 3.5.1. IPTV IPTV es una solución para la transmisión de TV Digital sobre redes de datos. Los servicios de IPTV incluyen multicast y servicio de vídeo bajo demanda (VoD) (Albentia Systems, 2014). La codificación de video se realiza en formato de compresión MPEG-2, MPEG-4 o H.264. Dependiendo del tipo de formato de compresión que se utilice MPEG-4 o H264 cada canal ocupará 1,5 Mb o 4,5 Mb en modo de alta definición (Albentia Systems, 2014). 3.5.2. VOIP La Voz sobre IP (VoIP, Voice over IP) es una tecnología que permite la transmisión de la voz a través de redes IP en forma de paquetes de datos. La Telefonía IP es una aplicación inmediata de esta tecnología, de forma que permita la realización de llamadas telefónicas ordinarias sobre redes IP u otras redes de paquetes utilizando un 27

PC, gateways y teléfonos estándares. En general, servicios de comunicación (voz, fax, aplicaciones de mensajes de voz) que son transportados vía redes IP, internet normalmente, en lugar de ser transportados vía la red telefónica convencional (Andean Trade, 2015). 3.5.3. Servicio de Datos El acceso a las redes de ordenadores como Internet, redes corporativas para tele-trabajo, o la propia red del proveedor de servicios. A través de estas redes se puede supervisar y tele-controlar una instalación domótica. La descarga de vídeos o programas cada día más voluminosos por una creciente complejidad de los sistemas operativos que se hacen más manejables para el usuario, se vería reducida en el tiempo haciendo casi transparente para nosotros este incremento de tamaño (D10Net Comunicaciones S.L., 2013). Se caracteriza por requerir unos anchos de banda bastante elevados. La pérdida de paquetes le afecta, pero es capaz de recuperarse ante estos efectos, y es totalmente inmune ante retardos. Si alguien se conecta a una página Web (típico servicio de datos), si esa página tarde en cargarse 5 o 6 segundos, aunque es algo que puede desesperar al usuario, en realidad la información se va a poder recibir correctamente, se va a poder interactuar con ella (Soto & Millán Tejedor, 2006). 3.5.4. Vídeo bajo demanda La televisión a la carta o video bajo demanda (en inglés: video on demand (VoD)) es un sistema de televisión que permite al usuario el acceso a contenidos multimedia de forma personalizada ofreciéndole, de este modo, la posibilidad de solicitar y visualizar una película o programa concreto en el momento exacto que el telespectador lo desee. Existe, por tanto, la posibilidad de visualización en tiempo real o bien descargándolo en un dispositivo como puede ser un computador, una grabadora de video digital (también llamada grabadora de video 28

personal) o un reproductor portátil para verlo en cualquier momento (Punto informático, 2014). 3.6. Método Comparativo La comparación es una herramienta fundamental de análisis. Agudiza nuestro poder de descripción, y juega un papel fundamental en la formación de conceptos, enfocando similitudes sugestivas y contrastes entre casos. La comparación se utiliza de manera rutinaria en la evaluación de hipótesis y puede contribuir al descubrimiento inductivo de nuevas hipótesis y a la formación de teorías (Collier, 1993, pág. 21). 3.7. Comparación de tecnologías PON tradicionales Dentro de las tecnologías PON tradicionales a ser comparadas tenemos a APON, BPON y EPON. En la tabla 4 se muestra las características de cada tecnología para realizar un cotejo usando el método comparativo. Tabla 4. Comparativa tecnologías PON tradicionales Características *APON *BPON **EPON Estándar ITU-T G.983 IEEE 802.3ah TX Simétrica Downstream 155.52 Mbps 155/622 Mbps 1250 Mbps Upstream 155.52 Mbps 155/622 Mbps 1250 Mbps TX Asimétrica Downstream No tiene Upstream transmisión asimétrica 29 622/1244/1244 Mbps 155/155/622 Mbps No tiene transmisión asimétrica Codificación de Línea NRZ+ NRZ+ 8b/10b Relación de división 1:16 o 1:32 1:16 y 1:32 Alcance máximo 20 km 20 km Transmisión ATM ATM Ethernet Soporta Video RF NO NO NO Gestión y mantenimiento OAM PL OAM + OMCI PL OAM + OMCI Ethernet OAM, SNMP Soporta Triple Play No No Si

Características *APON *BPON **EPON Soporta Nplay No No No Seguridad (Downstream) AES AES No definida Nota. (Unión Internacional de Telecomunicaciones, 2005) (IEEE Standards, 2004) Elaborado por: David Ruiz 3.8. Velocidad de transmisión En cuanto al ancho de banda la tecnología EPON es superior a APON y BPON; EPON ofrece una tasa de transferencia simétrica de 1,25 Gbps para downstream y upstream con una eficiencia superior a la de APON/BPON. 3.9. Sistema de Gerenciamiento EPON utiliza un simple sistema de gerenciamiento (Simple Network Management Protocol [SNMP]), mientras que APON y BPON requiere dos para la capa física. Por este motivo para EPON significa un menor coste de Operación y Mantenimiento (OAM) en la red. 3.10. Seguridad y protección APON y BPON usan el estándar de encriptación avanzada (Advanced Encryption Standar [AES]) que realiza la encriptación únicamente para el canal de retorno, se trata de un cifrado en bloque que funciona sobre bloques de datos de 16bytes (128 bits) que acepta claves de 128, 192 y 256 bits, mientras que EPON el mecanismo de encriptación no está definido en el estándar, esto depende de cada proveedor, algunos vendedores de EPON utilizan (Data Encryption Standard[DES]) de este modo la ventaja la tiene EPON ya que para este caso la encriptación se la realiza en ambos sentidos tanto para el canal de bajada como para el de subida. 3.11. Cantidad de usuarios por PON EPON con su estándar IEEE 802.3ah, soporta solamente dos tipos de ODN: tipo A (5dB hasta 20dB de pérdidas) y tipo B (10dB hasta 25dB de pérdidas) tiene la capacidad de atender hasta 32 usuarios. De igual manera BPON está en capacidad de atender hasta 32 ONTs. 30

3.12. Escalabilidad y Flexibilidad En cuanto a escalabilidad EPON tiene la ventaja debido a que con FEC la relación de división puede aumentar a 1:64, 1:128 y hasta 1:256. Los estándares APON y BPON son más flexibles debido a que su tasa de transferencia puede ser simétrica como asimétrica. APON/BPON tienen como desventaja su ancho de banda limitado frente a EPON. 3.13. Conclusión de comparativa tecnologías PON tradicionales Como resultado de la comparación se observa que EPON es superior a los estándares APON y BPON principalmente por su tasa de transmisión simétrica de 1,25Gbps, además de que es capaz de ofrecer servicios triple play. 3.14. Comparación de tecnologías PON emergentes Del mismo modo que en el apartado anterior se procederá a realizar la comparación de tecnologías PON por medio del método comparativo utilizando una tabla de tecnologías PON emergentes, así mismo se analizarán los parámetros más importantes. Tabla 5. Comparativa tecnologías PON emergentes Características *GPON **10G-PON ***10GEPON Estándar ITU-T G.984 ITU-T G.987 IEEE 802.3av TX Simétrica Downstream 2488 Mbps 10 Gbps 10 Gbps Upstream 2488 Mbps 10 Gbps 10 Gbps TX Asimétrica Downstream 2488 Mbps 10 Gbps 10 Gbps Upstream 1244 Mbps 2,5 Gbps 1Gbps Codificación de Línea NRZ+ NRZ+ Down: 64B/66B Up: 31 8B/10B (1Gbit/s) o 64B/66B (10 Gbit/s) Relación de división 1:128(1:64 en la práctica) 1:64 1:16 y 1:32 Alcance máximo 60 km 60 km 20 km Transmisión ATM ATM Ethernet Soporta Video RF Si Si Si Gestión y mantenimiento OAM PL OAM + OMCI PL OAM + OMCI Ethernet OAM, SNMP

Características *GPON **10G-PON ***10GEPON Soporta Triple Play Si Si Si Soporta Nplay Si Si Si Seguridad (Downstream) AES AES No definida Nota. (International Telecommunication Union, 2008) (International Telecommunication Union, 2010) (IEEE, 2009) Elaborado por: David Ruiz 3.15. Velocidad de transmisión La velocidad de transmisión de 10GPON, como se observa en la Tabla 5, promete para transmisión simétrica 10Gbps y asimétrica de 10Gbps en downstream y 2,5Gbps en upstream, por lo que 10GPON es superior en este aspecto a 10GEPON y GPON. 3.16. Sistema de Gerenciamiento La gestión, operación y mantenimiento en GPON y 10GPON están estandarizadas y emplean los protocolos PLOAM & OMCI. En EPON se emplea Ethernet OAM, por lo cual, las capacidades en cuanto a operación y mantenimiento son muy inferiores. 3.17. Seguridad y protección La seguridad en GPON se consigue mediante AES, mientras que en 10GEPON el propietario de la red puede escoger el protocolo de autenticación, encriptación y gestión dinámica del ancho de banda que prefiera. 3.18. Cantidad de usuarios por PON GPON tiene un ratio de split mayor, soportando todos los tipos de ODN. GPON soporta un split de hasta 128, frente a los 64 de 10GPON y los 32 de 10GEPON. Es decir, la densidad de usuarios por nodo de acceso es mayor en GPON que en EPON y 10GPON. GPON y 10GPON, además, soporta interfaces Clase A, B, B+ y C, frente a los Clase A y B de EPON. Esto hace que el alcance lógico de GPON pueda ser de hasta 60 km (con una diferencia máxima de 20 km entre los usuarios más lejanos y más cercanos), frente a los 20 km de EPON. Por lo tanto, GPON se adapta mejor a zonas rurales o ciudades con poca densidad de abonados. 32

3.19. Escalabilidad y Flexibilidad Hay muchos más miembros importantes de la industria en el FSAN, el organismo encargado de desarrollar las especificaciones de GPON en colaboración con la ITU-T (series G.984), que los del IEEE EFMA, el organismo equivalente que colabora en la especificación del EPON junto al IEEE (series 802.3ah). Es decir, hay mucho más respaldo de la industria de fabricantes de componentes y sistemas y de operadores, lo cual augura un mayor éxito de la tecnología. El IEEE no ha definido oficialmente un estándar para interoperabilidad ni ha dirigido eventos de interoperabilidad, por lo cual, su grado de interoperabilidad es muy bajo. Por la influencia del FSAN GPON tiene mayor grado de interoperabilidad. 3.20. Conclusión Como resultado de la comparación se observa que las tecnologías GPON y 10GPON también llamada XGPON son las ganadoras tomando en cuenta que en primer lugar tenemos a 10GPON por su velocidad de transmisión, en segundo lugar a GPON por su flexibilidad al poder coexistir con EPON y tener facilidades al momento de migración a 10GPON y en tercer lugar a 10GEPON el cual únicamente muestra una mejora en cuanto al ancho de banda a su predecesor EPON. 33

CAPÍTULO 4 SIMULACIÓN DE TECNOLOGÍAS PON En este capítulo se desarrollara la simulación de tecnologías PON en la cual pretendemos poner a prueba los beneficios y cualidades de esta tecnología para definir cuál de ellas está en capacidad de ofrecer servicios Nplay sin ningún problema. Después de realizar una profunda búsqueda de simuladores de redes ópticas, se decidió utilizar OptiSystem 12.0 en su versión de evaluación debido a las siguientes ventajas: (Optiwave, 2014) Este simulador tiene una biblioteca que incluye cientos de componentes a los que se les permite introducir los parámetros que pueden ser medidos en los dispositivos reales. Los usuarios pueden incorporar nuevos componentes e incluso interactuar con otras herramientas de simulación como el MATLAB o SPICE. Calcula señales utilizando algoritmos apropiados teniendo en cuenta la exactitud requerida de la simulación y la eficiencia. Permite predecir el rendimiento del sistema calculando parámetros como el BER y el Q-Factor. Posee herramientas de visualización avanzada como el diagrama de ojo. Utiliza el lenguaje Visual Basic Script. OptiSystem de la empresa canadiense Optiwave. Es una completa suite de diseño de software, su entorno de diseño profesional permite simular tecnologías PON emergentes. La simulación permite a los usuarios planificar, probar y simular los enlaces ópticos en la capa física de una variedad de redes ópticas pasivas: BPON, EPON, GPON. 34

Página de descarga OptiSystem Figura 9. Captura de pantalla del sitio web en OptiSystem. Fuente: (Optiwave, 2014) El software se lo puede descargar directamente desde la página oficial de Optiwave como versión de prueba por 7 días. La versión completa de la herramienta OptiSystem tiene un costo de USD 6000 para un usuario con licencia perpetua, USD 1500 por usuario adicional, y la versión académica de USD 2400 con licencia para 12 meses (ver anexos 2 y 3). 4.1. Desarrollo de la simulación Para desarrollar la simulación se tiene que familiarizar con la interfaz y sus componentes de usuario del software de simulación en la figura 10 podemos observar todos los elementos que tiene la interfaz de OptiSystem. 35

Interfaz gráfica de usuario OptiSystem Barra Estándar Biblioteca de componentes Ventana de diseño del proyecto Barra de estado Figura 10. Captura de pantalla de la interfaz gráfica de OptiSystem Fuente: (Optiwave, 2014) 4.1.1. Componentes del sistema a simular Un sistema de comunicación óptica se compone de (Optiwave, 2013): Transmisor Medio de transmisión Receptor (ver figura 11) 36

Componentes de un sistema óptico Figura 11. Elementos que componen un sistema de comunicación óptica. Fuente: (Optiwave, 2013) Transmisor óptico La función del transmisor óptico es: Convertir la señal eléctrica en forma óptica. Enviar la señal óptica resultante en la fibra óptica. El transmisor óptico consta de los siguientes componentes: Fuente óptica. Generador de impulsos eléctricos. Modulador óptico. La potencia emitida es un importante parámetro de diseño, que indica la cantidad de pérdida que puede ser tolerada en la fibra. Frecuentemente se expresa en dbm. 37

Medio de transmisión La función del medio de transmisión es transportar la señal óptica desde el transmisor al receptor sin distorsionarla. Muchos sistemas de comunicación óptica utilizan la fibra óptica como medio de transmisión porque la fibra puede transmitir luz con una pérdida de potencia relativamente pequeña. Receptor óptico Un receptor óptico convierte la señal óptica recibida en el extremo de salida de la fibra óptica de nuevo en la señal eléctrica inicial. El receptor consta de los siguientes componentes: Fotodetector. Filtro. Demodulador. 4.2. Parámetros de transmisión 4.2.1 Codificación NRZ (No Return to Zero) NRZ es una codificación de dos niveles, sin retorno a cero, usada para transmitir datos y señales de control del estado del enlace por el medio. Usando la codificación NRZ se transmite un bit de datos por ciclo de reloj, esta señal se ha representado gráficamente asignando polaridad positiva a los unos y negativa a los ceros como se muestra en la figura 11.Los códigos en línea son frecuentemente usados para el transporte digital de datos, estos códigos consisten en representar la amplitud de la señal digital transportada respecto al tiempo. La representación de la onda se suele realizar mediante un número determinado de impulsos que representan los unos y los ceros digitales. (Castro Lechtaler & Fusario, 2006, pág. 102) 38

Codificación NRZ Figura 12. Ejemplo codificación NRZ. Fuente: (Castro Lechtaler & Fusario, 2006, pág. 102) 4.2.2 Tasa de errores en los bits [BER (Bit Error Ratio)] Es una medida cuantitativa de extremo a extremo, que evalúa la calidad de la información recibida y se refiere a la relación entre el número de bits erróneos recibidos y el número total de bits transmitidos en determinado periodo de tiempo, si aumenta el número de bits en error la calidad de la señal se reducirá hasta llegar a un punto en que no es posible descifrar el mensaje transmitido. (Cabezas Pozo, 2007, pág. 94) El rango de calidad para el parámetro BER dentro de la norma ITU G-984.2 para redes GPON es BER = 1 x10-10. 4.2.3 Factor Q El uso del factor Q proporciona una estimación del comportamiento del sistema, la distorsión de la señal se debe a diversos efectos durante la transmisión (dispersión, efectos no lineales, ruido de amplificación). La técnica más utilizada es la medida del factor de calidad del enlace o factor Q, ya que bajo ciertas condiciones, se puede encontrar una relación sencilla entre el factor Q y la tasa de error (BER) (Carmona Giraldo & Montes Torres, 2009, pág. 69). 39

El factor Q es una función que depende de la medida y la varianza de las intensidades de corrientes en el receptor correspondiente a los 1 y los 0 lógicos. El rango de calidad para el parámetro Factor Q dentro de la norma ITU G-984.2 para redes GPON es alrededor de 6. 4.2.4 Relación señal ruido óptica OSNR Otro indicador de la calidad del enlace es la relación señal a ruido óptica. La OSNR se define como la relación de la potencia óptica por canal antes del receptor y la potencia de ruido, su medida resulta más sencilla que la del factor q. Sin embargo, la relación entre estos dos indicadores no es directa, al depender de las características del receptor así como de las formas de los pulsos ópticos (Carmona Giraldo & Montes Torres, 2009, pág. 69). 4.2.5 Diagrama de ojo El diagrama de ojo es básicamente un diagrama que muestra la superposición de las distintas combinaciones posibles de unos y ceros en un rango de tiempo o cantidad de bits determinados. Dichas señales transmitidas por el enlace, permiten obtener las características de los pulsos que se propagan por el medio de comunicación, sean estos por medio de fibra óptica, coaxial, par trenzado, enlaces satelitales, etc (Dinamarca Ossa, 2006). 4.3. Simulación red BPON El rendimiento de la red BPON se analizó por medio de: el jitter, Máximo factor Q, Mínimo BER y el diagrama de ojo a longitudes de fibra óptica de 5, 10 y 20 kilómetros. La red simulada empieza con un transmisor óptico que trabaja a una frecuencia de 1550 nm, con una potencia de -3 dbm y a una tasa de transmisión de 622 Mbps este elemento es el transmisor de datos de la red. Posteriormente se incluye un circulador 40

bidireccional que se encarga de dar acceso tanto a la fibra óptica como al circuito de recepción. La fibra óptica se configura con parámetros de la norma ITU-T G.652 para redes de acceso de fibra óptica y se conecta al splitter bidireccional que es el encargado de enviar la señal de la OLT a todas las ONU. Las ONU se representan como subsistemas que lleva un circuito de recepción y un circuito de transmisión, al circuito de recepción lo conectamos a un regenerador de señal 3R que regenera la señal en amplitud, forma y en tiempo con referencia a la señal original, ya con la señal regenerada se procede a visualizar la señal enviada con el BER ANALYZER herramienta de OptiSystem que permite observar varias características de las señal transmitida. 41

Simulación red BPON en OptiSystem Fuente: (Optiwave, 2014) Figura 13. Captura de pantalla de la simulación de red BPON en OptiSystem. 42

La propuesta de modelo de simulación BPON se presenta en la figura 13 mostrando un escenario de transmisión a 622 Mbit/s, tanto en sentido descendente downstream como en sentido ascendente upstream. CASO 1: En este caso la fibra óptica tendrá una distancia de 5km. Tabla 6. Resultados red BPON a 5km ONU MAX. FACTOR Q MIN. BER JITTER 1 14,5963 1.4824e-048 0,0854469 2 15,1075 7,22969e-052 0,0859644 3 14,4427 1,39243e-047 0,0798367 4 14,4427 1,39243e-047 0,0827692 5 14,4427 1,39243e-047 0,080943 6 14,4427 1,39243e-047 0,0787642 7 14,4427 1,39243e-047 0,0800992 8 14,4427 1,39243e-047 0,0854392 Nota. Se muestran los valores obtenidos en el BER ANALYZER para una red BPON a 5km. Elaborado por: David Ruiz Los datos recogidos en tabla 6 se observan en el visualizador grafico BER ANALYZER herramienta que dispone OptiSystem. 43

Resultados red BPON a 5km Factor Q Min BER Diagrama de ojo Figura 13. Captura de pantalla del BER ANALYZER Fuente: (Optiwave, 2014) En la figura 14 constan las imágenes del visualizador gráfico BER ANALYZER de la ONU número 1 que representa aproximadamente en promedio al resto de las ONU de la red BPON. CASO 2: En este caso la fibra óptica tendrá una distancia de 10km desplegando los resultados de las 8 ONU y anotándolos en la tabla 7. Tabla 7. Resultados red BPON a 10km ONU MAX. FACTOR Q MIN. BER JITTER 1 11,6035 1.97801e-031 0,106338 2 11,5128 5.67199e-031 0,113869 3 11,4603 1.04434e-030 0,131582 4 11,4603 1.04434e-030 0,128833 5 11,4603 1.04434e-030 0,126788 6 11,4603 1.04434e-030 0,129051 7 11,4603 1.04434e-030 0,130878 8 11,4603 1.04434e-030 0,122698 Nota. Se muestran los valores obtenidos en el BER ANALYZER para una red BPON a 10km. Elaborado por: David Ruiz 44

Resultados red BPON a 10km Factor Q Min BER Diagrama de ojo Figura 14. Captura de pantalla del BER ANALYZER Fuente: (Optiwave, 2014) En la figura 15 constan las imágenes del visualizador gráfico BER ANALYZER de la ONU número 8 que representa aproximadamente en promedio al resto de las ONU de la red BPON. CASO 3: Para este caso la fibra óptica tendrá una distancia de 20km desplegando los resultados de la tabla 8. Tabla 8. Resultados red BPON a 20km ONU MAX. FACTOR Q MIN. BER JITTER 1 7,2765 1.71006e-013 0,17093 2 7,2765 1.71006e-013 0,159435 3 7,2765 1.71006e-013 0,15693 4 7,2765 1.71006e-013 0,15693 5 7,2765 1.71006e-013 0,157391 6 7,2765 1.71006e-013 0,157391 7 7,2765 1.71006e-013 0,153627 8 7,2765 1.71006e-013 0,157528 Nota. Se muestran los valores obtenidos en el BER ANALYZER para una red BPON a 20km. Elaborado por: David Ruiz 45

Resultados red BPON a 20km Factor Q Min BER Diagrama de ojo Figura 15. Captura de pantalla del BER ANALYZER Fuente: (Optiwave, 2014) En la figura 16 constan las imágenes de la ONU número 2 del visualizador gráfico BER ANALYZER que representa aproximadamente en promedio al resto de las ONU de la red BPON. 4.4. Simulación red GPON El rendimiento de la red GPON se analizó por medio de: el jitter, Máximo factor Q, Mínimo BER y el diagrama de ojo. Además se realizaron variaciones en la distancia de la fibra óptica desde 5 hasta 60 kilómetros. La red GPON simulada consta de la OLT, la fibra óptica, un splitter 1:64 y una ONU. La OLT está conformada por un transmisor óptico y dos láser de bombeo uno de downstream y otro de upstream que sirven para amplificar la señal y sea capaz de llegar hasta los 60km Amplificador Raman, además tiene su circuito de recepción. A la OLT se conecta la fibra óptica bidireccional que está configurada con parámetros de la norma ITU-T G.652 para redes de acceso de fibra óptica y se conecta al splitter 1:64 bidireccional que es el encargado de enviar la señal de la OLT a la ONU. 46

Las ONU tiene un circuito de recepción y un circuito de transmisión, al circuito de recepción lo conectamos a un regenerador de señal 3R que regenera la señal en amplitud, forma y en tiempo con referencia a la señal original, ya con la señal regenerada se procede a visualizar la señal enviada con el BER ANALYZER herramienta de OptiSystem que permite observar varias características de las señal transmitida. El modelo de simulación GPON se exhibe en la figura 17 para un escenario de transmisión a 2,5 Gbit/s, tanto en sentido descendente downstream como en sentido ascendente upstream. En el cual se observa la OLT, la fibra óptica, el splitter 1:64 y una ONU. Tabla 9. Resultados red GPON Distancia (km) MAX. FACTOR Q MIN. BER JITTER 5 8,22916 9.42493e-017 0,151102 10 11,1874 2,34945e-029 0,111338 20 15,2601 7,04768e-053 0,0809522 30 14,5141 4,9171e-048 0,0925956 40 11,0098 1,71452e-028 0.117021 50 8,28238 6,03476e-017 0.178217 60 5,77121 3,93415e-09 0,247832 Nota. Se muestran los valores obtenidos en el BER ANALYZER para una red GPON. Elaborado por: David Ruiz El mejor escenario para la transmisión es a 20 km de distancia entre la OLT y la ONU en la red GPON debido al que el factor de calidad es el más alto, el mínimo BER y el jitter son menores como muestra la tabla 9. 47

Simulación red GPON en OptiSystem 48 Figura 16. Captura de pantalla de la simulación red GPON en OptiSystem. Fuente: (Optiwave, 2014)

Diagrama de ojo red GPON a diferentes distancias Distancia 5km Distancia 10 km Distancia 20km Distancia 30km Distancia 40 km Distancia 50km Distancia 60 km Figura 17. Captura de pantalla del BER ANALYZER. Fuente: (Optiwave, 2014) En la figura 18 se observa el comportamiento del diagrama del ojo conforme se varía la distancia entre la OLT y la ONU. 49

4.5. Simulación red XGPON El rendimiento de la red se analizó por medio de: el jitter, Máximo factor Q, Mínimo BER y el diagrama de ojo. Se evaluó realizando variaciones en la distancia de la fibra óptica desde 5 hasta 60 kilómetros. El modelo de red XGPON propuesto es capaz de coexistir con GPON, lo que quiere decir que la misma OLT puede trabajar con el estándar GPON y también con la tecnología XGPON. Este modelo de red inicia con la OLT que contiene el circuito de transmisión y recepción tanto para XGPON como para GPON, para la trasmisión se utiliza láseres de bombeo para usarlos como amplificador Raman, también se utiliza amplificadores SOA que significa amplificador óptico de semiconductor. La OLT se conecta a una fibra bidireccional que está configurada con el estándar ITU-T G.652 para redes de acceso de fibra óptica. Posteriormente la fibra se conecta a un WDM mux/demux que cumple con la función de unir la señal XGPON y GPON para luego de la misma forma proceder a separarla y enviarlo a su respectivo splitter 1:64 para GPON y 1:32 para XGPON. Después los splitter se conectan a su respectiva ONU donde se encuentra su respectivo circuito de transmisión y recepción, en el circuito de recepción de la ONU correspondiente a XGPON es donde tomaremos los datos con el BER ANALYZER. 50

Simulación red XGPON en OptiSystem Fuente: (Optiwave, 2014) Figura 18. Captura de pantalla de la simulación red XGPON en OptiSystem 51

El modelo de simulación XGPON de la figura 19 muestra un escenario de transmisión a 10 Gbit/s, en sentido descendente downstream y en sentido ascendente upstream. En el cual se observa la OLT, la fibra óptica, el splitter 1:32 y una ONU. Tabla 10. Resultados red XGPON Distancia (km) MAX. FACTOR Q MIN. BER JITTER 5 19,4431 1.62886e-084 0,0302222 10 19,828 8,32181e-088 0,0454101 20 16,2891 5,89224e-060 0,0964789 30 13,9507 1,55403e-044 0,134381 40 12,8969 2,32876e-038 0,15161 50 9,46392 1,44997e-021 0,161947 60 5,77121 3,93415e-09 0,247832 Nota. Se muestran los valores obtenidos en el BER ANALYZER para una red XGPON. Elaborado por: David Ruiz En la tabla 10 se identifica que para una distancia de 10 km se tiene el mejor escenario de transmisión debido a su alto valor de factor de calidad y a su bajo valor de BER, mientras que el valor de jitter no es el mejor de los datos obtenidos pero es aceptable, observando que mejor valor de jitter para la transmisión se la obtiene a 5 km. 52

Diagrama de ojo red XGPON a varias distancias Distancia 5km Distancia 10 km Distancia 20km Distancia 30km Distancia 40 km Distancia 50km Distancia 60km Figura 19. Captura de pantalla del BER ANALYZER. Fuente: (Optiwave, 2014) La figura 20 representa el diagrama de ojo para varias distancias entre la OLT y la ONU correspondiente a la red XGPON. 53

4.6. Presupuesto Para tener una referencia del costo de implementación de una red XGPON en comparación de una red XDSL de cobre se muestra el costo de un diseño de red XGPON para el sector de Carcelén alto en Pichincha Ecuador que según (Villacís Valencia, 2013) indica que el valor total para la implementación es de 10,204,097 dólares para dar servicio a 95 viviendas. Presupuesto referencial red XGPON Figura 20. Detalle del presupuesto referencial de una red XGPON para el sector de Carcelén Alto Fuente: (Villacís Valencia, 2013, pág. 128) La figura 21 muestra el presupuesto realizado para la implementación de una red GPON para dar servicio a 95 viviendas cabe anotar que este presupuesto incluye la implementación de planta externa de fibra óptica hasta el hogar. Se observa que el valor del equipamiento pasivo (fibra óptica y splitters) suma 32,794.16 dólares. Por otra parte, el presupuesto para atender a los mismos 95 abonados pero con tecnología XDSL costaría 17880,09 dólares, cabe destacar que para implementar esta tecnología ya se dispone de la planta externa que la empresa CNT EP ya la tiene instalada con tecnología TDM. 54

Tabla 11. Presupuesto referencial Alcatel-Lucent. PRESUPUESTO REFERENCIAL ALCATEL-LUCENT EQUIPAMIENTO $ 5,487.26 DSLAM EQUIPAMIENTO $ 9,900.66 MSAN MATERIALES $ 2,492.17 TOTAL $ 17,880.09 Nota. Se muestra un presupuesto referencial de implementación de tecnología XDSL. Elaborado por: David Ruiz En la tabla 11 se presupuestaron los equipos de acceso un MSAN modelo Litespan 1540 marca Alcatel-Lucent para el acceso a telefonía por par de cobre para 95 abonados, también un DSLAM modelo ISAM 7302 para el acceso a XDSL por el mismo par de cobre con capacidad para 96 suscriptores. La capacidad de ancho de banda por usuario depende de la distancia y la tecnología DSL a más distancia menos ancho de banda y a menos distancia más ancho de banda (Max 50Mbps). 55

CONCLUSIONES Las tecnologías PON de nueva generación como GPON y XGPON hoy en día se han convertido en una solución para eliminar los inconvenientes de distancia y ancho de banda en redes de acceso que presentan las redes de cobre (BW xdsl max= 50 Mbps) que actualmente en el país desean soportar servicios de N-play (BW Tv digital HD=19.2 Mbps por cada canal HD, video por demanda= 15 Mbps, Juegos on line = 1 Mbps). Actualmente por lo general las conexiones de internet fijo llegan por el par telefónico y ofrecen un paquete de internet básico de 3 Mbps que no son suficientes para servicios Nplay según el análisis de demanda de tráfico común para servicios Nplay que mínimo debe tener 50 Mbps. Para realizar la simulación se eligió el software de simulación OptiSystem debido a que es una herramienta muy versátil, fue desarrollado para simular redes de fibra óptica ya que trabaja muy bien en la capa física. Se trabajó con la versión de evaluación 12.0 que proporcionó una visión global del rendimiento de las redes simuladas gracias a sus visualizadores principalmente al BER ANALYZER que despliegan el diagrama de ojo, Mínimo BER y el factor Q. Se realizó la simulación de las tecnologías PON en particular a la mayor capacidad de ancho de banda que permite cada estándar. Se determinó entre las tecnologías simuladas que las mejores redes de acceso para ofrecer servicios Nplay son GPON y XGPON por su alta capacidad de ancho de banda. Pero la mejor es la XGPON debido a que el factor de calidad de XGPON es 0.19% mejor respecto a GPON. El costo de implementación en el Ecuador de un Nodo XGPON en comparación a la tecnología XDSL es relativamente alto, por el costo adicional 56

de la red de planta externa, ya que para implementar XDSL se hace uso de la red de planta externa de cobre existente, mientras que para FTTH se requiere nueva canalización de fibra óptica hasta el hogar. Hasta que se realice la migración del cobre por fibra óptica en la planta externa desde las OLT hasta el hogar el despliegue de XGPON será alto en comparación al XDSL. En base a las lo anterior expuesto se concluyó que la tecnología capaz de soportar los nuevos servicios Nplay como Video sobre Demanda (VoD), Redes Privadas Virtuales (VPN), videoconferencia, navegación por internet, juegos en línea, telemedicina, telefonía IP y televisión de alta definición (HDTV) es la XGPON. 57

RECOMENDACIONES Terminado este trabajo de titulación, se cree importante investigar sobre otros aspectos afines con las redes ópticas pasivas y se propone: Como una excelente fuente bibliográfica sobre tecnologías de acceso de fibra óptica se recomienda recurrir a los estándares ITU-T donde se puede encontrar los datos exactos sin cometer errores al momento de encontrar fuentes de dudosa procedencia ya que en el desarrollo del trabajo se pudo evidenciar varias fuentes con diferentes datos equivocados. Para futuros trabajos de comparación de tecnologías PON se recomienda realizar análisis de factibilidad que tome en cuenta los costos de equipos activos, pasivos, soporte técnico y de implementación de la infraestructura para redes de acceso FTTx. En el análisis de redes de acceso de fibra óptica se recomienda estudiar más a profundidad el funcionamiento de OptiSystem debido a que es una gran suite de software de diseño integral que permite a los usuarios planificar, probar y simular los enlaces ópticos en la capa de transmisión de las redes ópticas modernas. Además de realizar un estudio de red de acceso por medios guiado o cable, se recomienda extender este análisis en redes de acceso inalámbrica que hoy en día también son una excelente solución para los operadores de telecomunicaciones en cuanto a ofrecer servicios Nplay. Como un tema de investigación a futuro se recomienda realizar un estudio de amplificadores en fibra óptica, ya que los amplificadores SOA y Raman han logrado extender significativamente las distancias de estas redes. 58

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GLOSARIO DE TÉRMINOS AES: Estándar de encriptación avanzada (Advanced Encryption Standard) APD: Fotodiodo de avalancha (avalanche photodiode) ATM: Modo de transferencia asíncrono (asynchronous transfer mode) BER: Tasa de errores en los bits (bit error ratio) DSL: Línea de abonado digital (digital subscriber line) E/O: Eléctrico/óptico (electrical/optical) FEC: Corrección de errores en recepción (forward error correction) FSAN: Grupo es un foro para proveedores mundiales líderes de servicios de telecomunicaciones (The Full Service Access Network) FTTH: Fibra a la vivienda (fibre to the home) GPON: Red óptica pasiva con capacidad de gigabits (gigabit-capable passive optical network) NRZ: Sin retorno a cero (non return to zero) OAN: Red de acceso óptico (optical access network) ODF: Repartidor óptico (optical distribution frame) ODN: Red de distribución óptica (optical distribution network) OLT: Terminación de línea óptica (optical line termination) ONT: Terminación de red óptica (optical network termination) ONU: Unidad de red óptica (optical network unit) PIN: Fotodiodo sin ganancia por avalancha interna (photodiode without internal avalanche gain) PRBS: Secuencia seudoaleatoria de bits (pseudo-random bit sequence) RDSI: Red digital de servicios integrados SDH: Jerarquía digital síncrona (synchronous digital hierarchy) SOA: Amplificador óptico de semiconductores (semiconductor optical amplifier) TDM: Multiplexación por división en el tiempo (time division multiplexing) TDMA: Acceso múltiple por división en el tiempo (time division multiple access) WDM: Multiplexación por división de longitud de onda (wavelength division multiplexing) 64

ANEXOS Anexo 1.Longitudes de onda de operación de GPON y XGPON recomendación general ITU-T G.987.1, 2010 65

Anexo 2. Cotización formal para el software OptiSystem licencia perpetua de un solo usuario. 66

Anexo 3. Cotización formal para software OptiSystem licencia académica por 12 meses un usuario. 67

Anexo 4. Características técnicas de fibra óptica según estardar ITU-T G.652 para redes de acceso de fibra óptica. 68