diseÑo e implementaciÓn de un taller universitario en
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UNIVERSIDAD ANDRES BELLO
Facultad de Ingeniería
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN TALLER UNIVERSITARIO EN
REDES DE ACCESO ÓPTICO GPON.
Autor: GERARD ESPEJO BAS
Memoria para optar al Grado de Ingeniería en Telecomunicaciones
Profesor Guía: Sr. Ariel E. Leiva López
Profesor Co-Referente: Sr. David Ruete Zúñiga
En colaboración con la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Pontificia
Universidad Católica de Valparaíso
Santiago de Chile, 2017.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
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Agradecimientos
Primeramente, traslado un profundo y sincero agradecimiento a mi profesor
guía, el señor Ariel E. Leiva López, por darme la oportunidad de poder trabajar
en este proyecto. Seguidamente, extiendo este agradecimiento a mi profesor
co-referente, el señor David Ruete Zúñiga, por su apoyo constante durante
toda la carrera.
También, quiero agradecer a Joaquín Álvarez Fajardo, y a la institución:
Pontificia Universidad Católica de Valparaíso; por contribuir y apoyar a la
realización de esta investigación.
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Tabla de Contenidos
Resumen 7
I. Introducción 8
II. Identificación del Problema 12
2.1. Demanda de servicios de telecomunicaciones a nivel
nacional 12
2.2. Diagrama de Ishikawa 16
III. Propuesta 19
3.1. Objetivo General 19
3.2. Objetivos Específicos 19
3.3. Alcance 20
IV. Marco teórico y Discusión 21
4.1. Redes FTTx 21
4.2. Redes FTTH 23
4.2.1. Topologías de red 24
4.3. Redes PON 26
4.3.1. Arquitectura 27
4.3.2. Elementos 30
4.3.3. Alternativas de Implementación 35
4.3.4. Ventajas e Inconvenientes 37
4.4. Redes GPON 38
4.5. Diseño de enlaces monomodo 44
4.5.1. Elección de materiales 44
4.5.2. Power Budget 45
4.6. Discusión 47
V. Estado del Arte 49
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5.1. Soluciones comparables en Chile 49
5.2. Soluciones comparables en el extranjero 52
VI. Enfoque Metodológico 53
6.1. Metodología 53
6.2. Resultados de Aprendizaje 55
6.3. Planificación 55
VII. Desarrollo del taller de Redes GPON 57
7.1. Diseño del taller de Redes GPON 57
7.1.1. Conocimientos Base 57
7.1.2. Contenidos 57
7.1.3. Metodología Educativa 58
7.1.4. Actividades 59
7.1.5. Planificación 59
7.2. Implementación de la Red GPON 60
7.2.1. Diseño de la Red GPON 60
7.2.1.1. Características base de la red 60
7.2.1.2. Elección de materiales 62
7.2.1.3. Costes del Proyecto 64
7.2.1.4. Power Budget 66
7.2.2. Instalación de la Red GPON 69
7.2.2.1. Montaje de la Red GPON 69
7.2.2.2. Configuración de la Red GPON 73
7.3. Experiencias Prácticas 78
7.3.1. Experiencia 1 78
7.3.2. Experiencia 2 79
7.3.3. Experiencia 3 81
VIII. Resultados y Conclusiones 83
IX. Bibliografía 85
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Índice de Tablas
1. Tabla Métrica (Objetivos Específicos) 19
2. Tabla de Trazabilidad 20
3. Tabla de pérdida por número de salidas 33
4. Tabla comparativa de las principales tecnologías PON 35
5. Cotización de Furukawa 65
6. Tabla de Pérdidas 68
7. Tabla de Análisis Final 68
Índice de Gráficos
1. Resumen de servicios de Telecomunicaciones 12
2. Evolución de Conexiones y Penetración de Internet Fijo 13
3. Conexiones por tramo de velocidad publicitada 14
4. Conexiones a Internet Fija por tipo de conexión 14
5. Evolución de Líneas Fijas y Penetración 15
6. Suscriptores y Penetración de Tv de Pago 15
7. Inversión del Grado de Conocimiento 54
8. Diagrama de Gantt 56
Índice de Figuras
1. Diagrama de Ishikawa 17
2. Escenarios Redes FTTx 21
3. Arquitectura FTTx 22
4. Configuración punto a multipunto 25
5. Ejemplo de Red PON 26
6. Arquitectura Básica de una red PON típica 27
7. Canal Descendente 29
8. Canal Ascendente 30
9. Equipo OLT GPON FK-OLT-G4S de Furukawa 30
10. Equipo ONT GPON FK-ONT-G400R de Furukawa 31
11. Divisor Óptico Modular de Furukawa 32
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12. Cable Óptico FIBER-LAN INDOOR de Furukawa 33
13. Estructura de la fibra y Propagación de la guía de onda 34
14. Topología GPON 39
15. Red GPON con tecnología WDM 39
16. Sentido Downstream 40
17. Sentido Upstream 41
18. Ejemplo de un cuadro de formato para el sentido Upstream 41
19. Estructura del cuadro GEM de downstream, bandwidth map de cada
ONT 42
20. Asignación de banda en GPON 43
21. Canal de Upstream 43
22. Diagrama conceptual de la óptica y sus nodos 51
23. Red GPON siendo utilizada en el Laboratorio de Comunicaciones
Ópticas de la Universidad de Valladolid 52
24. Esquema Metodología 54
25. Esquema de Contenidos 58
26. Diseño inicial de la Red GPON – PUCV 61
27. Red GPON PUCV 69
28. Esquema gráfico de la red GPON PUCV 70
29. Cables Ópticos (1, 2, 3, 4), Equipo OLT y Splitters (1, 2) 71
30. Vistas exterior e interior de la Caja de Distribución (1) “DIO B48” 72
31. Vistas exterior e interior de la Caja de Distribución (2) “CDOI 12”, y
Cables Ópticos (7) 72
32. Vistas exterior e interior de la Roseta, Cables Ópticos (7, 8) 73
33. Equipos ONT 73
34. Puerto GPON 1 y Puerto Uplink 5 74
35. Resultado de las configuraciones de Red 74
36. Estructura para configuración de las funcionalidades GPON 75
37. Resultado de las configuraciones OLT y ONT 75
38. Traffic-Profile 77
39. Resultado de la configuración GPON 78
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40. Esquema de medición OTDR 79
41. Ejemplo tipo, del resultado esperado en la medición del OTDR 81
42. Esquema de medición OSA 82
43. Ejemplo tipo, del resultado esperado en la medición del OSA 82
Índice de Anexos
ANEXO I: Cotizaciones de las empresas proveedoras 87
ANEXO II: Código de Configuración de la Red GPON 89
ANEXO III: Test de Validación 93
ANEXO IV: Experiencias Prácticas 106
ANEXO V: Guías del Profesor 121
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Resumen
Se presenta un estudio sobre el impacto que produce la aplicación de un taller
universitario de laboratorio en redes GPON, en el aprendizaje de alumnos de
Ingeniería Civil Electrónica de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso
sobre aspectos técnicos de comunicaciones por fibra óptica.
Se propone un taller de 3 experiencias de laboratorio, basadas en el uso de
una red GPON, implementada en el laboratorio de electrónica de la Pontificia
Universidad Católica de Valparaíso (PUCV); e instrumentos esenciales y/o
básicos que cualquier empresa proveedora de servicios de
telecomunicaciones, que posea redes de fibra óptica, debiera tener: OTDR
(Optical Time Domain Reflectometer) y OSA (Optical Spectrum Analyser).
Para medir el impacto en el aprendizaje de los estudiantes, se diseña y aplica
un test, al inicio y al final del taller, el cual consiste en preguntas de selección
múltiple donde se mide el grado de conocimiento en 4 niveles.
Finalmente, el taller y los tests son aplicados a grupos de alumnos con distintos
niveles de conocimiento previo. Los resultados obtenidos se analizan y
presentan.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
8
I. Introducción
Dada la necesidad histórica de intercambiar información, surge el fenómeno
de la comunicación. Se define el término comunicación como la acción de
transmitir señales mediante un código común entre el emisor y el receptor.
(Española, 2017)
La comunicación, el intercambio de información, es esencial tanto para la vida
social de la humanidad como para la organización de la naturaleza. Dado que
la comunicación humana se limita a un entorno espacial relativamente
pequeño, debido a las condiciones fisiológicas y físicas, los esfuerzos de la
humanidad siempre se han dirigido a la mejora de las posibilidades naturales
de comunicación logrando las telecomunicaciones. El término
telecomunicaciones fue creado por Edouard Estaunié (1862-1942) en 1904 en
su libro Traité pratique de télécommunication electrique, en donde definió
telecomunicaciones como el intercambio de información por medio de señales
eléctricas. (Huurdeman, 2003)
El inicio de las telecomunicaciones modernas en el siglo XIX está marcado por
el descubrimiento del electromagnetismo, que inició nuevos métodos eficaces
para la transmisión de información a larga distancia. Pronto se obtuvieron
nuevos avances gracias a la aplicación de la propagación de ondas
electromagnéticas en los sistemas de telecomunicaciones. En este período el
desarrollo fue estimulado por necesidades económicas, políticas y militares.
En el siglo XX, la introducción de la electrónica y la física de semiconductores,
se tradujeron en un aumento del progreso tecnológico, seguido por la difusión
generalizada de las telecomunicaciones. Hoy en día, las telecomunicaciones
gobiernan casi todos los ámbitos económicos, sociales y científicos de la vida
cotidiana con una intensidad cada vez mayor. (Huurdeman, 2003)
Actualmente, la convergencia de las comunicaciones y las computadoras, y la
necesidad de almacenamiento de datos de gran volumen, están conduciendo
a servicios multimedia basados en el intercambio de información interactiva a
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
9
nivel mundial. Una infraestructura mundial de información con satélites y
cables de fibra óptica abarca todo el mundo. A medida que esta infraestructura
se vaya completando, se podrá cumplir el objetivo postulado por la Unión
Internacional de Telecomunicaciones (ITU): "que todas las personas en este
planeta puedan obtener la respuesta correcta a sus preguntas en una cuestión
de segundos, a un costo asequible".
Para cumplir con el objetivo propuesto por la ITU, los principales operadores
de telecomunicaciones del mundo están definiendo avances hacia redes
convergentes de banda ancha basadas en IP, que permitan ofrecer más
servicios sobre la misma infraestructura, a unos precios cada vez más
competitivos. Además de reducir la inversión necesaria en equipamiento de
red, esta convergencia trae consigo para los operadores una reducción de la
complejidad de la gestión y unos costes operativos más bajos. (Huurdeman,
2003)
La actual infraestructura de transporte de telecomunicaciones se compone de
tres tipos de redes ópticas interconectadas: red núcleo, red de distribución y
las redes de acceso. Se destaca que tanto en las redes núcleo como en las de
distribución, mediante la explotación de sistemas ópticos DWDM (WDM) de
gran capacidad, se consiguen gestionar volúmenes extremadamente grandes
de paquetes IP y prácticamente no restringen el ancho de banda que podría
ser entregado a los usuarios finales. Sorprendentemente, a pesar de que el
equipamiento de transporte óptico de alta capacidad instalado es
extremadamente caro, su costo no influye mucho en el pago de los clientes
finales. La razón es que el escaso número de recursos requeridos por dichas
redes, son compartidos por un gran número de usuarios. Sin embargo, en el
caso de las redes de acceso, pasa lo contrario. En este caso, se cumple lo
siguiente: como más cerca estén los recursos de la red a los usuarios finales,
mayor es el porcentaje del coste total de la red que generan. Por ese motivo,
cada despliegue de una red de acceso que afecte a un gran grupo de usuarios
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
10
finales se convierte en una inversión a largo plazo que tiene que ser
económicamente motivada y cuidadosamente planificado. (Mycek, 2017)
Hoy en día, cada una de las soluciones expuestas por los principales
operadores de servicios de telecomunicaciones, pasa por el medio de
transmisión de la fibra óptica. Las generaciones consecutivas de DSL (ADSL,
HDLS, VDSL) requerían que la longitud del tramo de cobre fuera acortada
continuamente, ya que los nodos DSLAM (Multiplexor de Línea de Acceso de
Abonado Digital) necesitaban estar situados muy cerca de las instalaciones
del cliente final. Las soluciones contemporáneas, generalmente pasan por las
redes ópticas de tipo: fibra a la localización (FTTx). Su última evolución son
las redes ópticas de tipo: fibra a la casa (FTTH), en las cuales la parte DSL se
elimina definitivamente de la red de acceso, ya que las fibras entran
directamente en los módems ópticos (ONT) situados en las instalaciones del
cliente. (Mycek, 2017)
Las redes FTTH, son la tecnología de acceso mediante fibra óptica con
arquitectura punto a multipunto más avanzada de la actualidad, permitiendo
utilizar enlaces a varios usuarios al mismo tiempo, sin la necesidad de utilizar
elementos activos, es decir, componentes electroópticos que aumenten o
regeneren la señal de información. Dentro de las redes de tipo FTTH, se
destacan las redes de acceso GPON (Gigabit Passive Optical Network).
Dado el constante avance tecnológico presente en las redes de
telecomunicaciones, se ha generado una demanda de profesionales que
cumplan con características relacionales y cognitivas aplicadas para la
resolución de problemas de diseño, optimización o implementación de redes
acceso óptico. Tal exigencia del mercado laboral ha sido en parte suplida por
ingenieros electrónicos especialistas en telecomunicaciones que no
necesariamente conocen el trabajo que se realiza en redes de acceso óptico
y generalmente llegan a trabajos donde se aprende en la marcha.
Por ese motivo, con el fin de suplir la falta de profesionales y docentes
especializados en redes de acceso óptico GPON, este proyecto de título se
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
11
encarga del diseño, desarrollo e implementación de un taller universitario de
redes de acceso GPON en el Laboratorio de Telecomunicaciones de la
Escuela de Ingeniería Eléctrica de la PUCV. El proyecto, se basa en
herramientas teóricas y prácticas de aprendizaje, que reduzcan la brecha entre
el conocimiento meramente teórico con la capacidad de resolver problemas en
alguna situación técnica real del rubro de las telecomunicaciones. El desarrollo
del proyecto se realizará en un espacio controlado, con personal autorizado y
equipamiento, profesional y certificado. El entorno de un laboratorio permitirá
realizar pruebas de efecto físico y de red con un alto grado de seguridad y
fiabilidad.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
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II. Identificación del problema
El desarrollo de nuevos servicios de entretenimiento e innovaciones
tecnológicas que permiten aumentar la productividad del sector empresarial,
representan un desafío para las empresas operadoras de servicios de
telecomunicaciones, debido a que cada vez se hace necesario invertir en
nuevas estructuras de redes capaces de proporcionar la velocidad y la
capacidad que requerirá la avalancha de datos prevista. Esto determinará
también nuevos desafíos en conectividad y seguridad de transmisión de
información.
2.1. Demanda de servicios de telecomunicaciones a nivel nacional
A medida que avanza el desarrollo tecnológico, se ha observado un aumento
en el número de servicios que se ofrecen a los habitantes. Según datos de la
Subsecretaría de Telecomunicaciones, durante el primer trimestre de 2016 se
registraron 2,4 servicios de telecomunicaciones por habitante, obteniendo un
aumento del 380% des del año 2000. (Gráfico 1) (Telecomunicaciones), 2016)
Gráfico 1: Resumen de servicios de Telecomunicaciones.
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13
Se demuestra que existe un crecimiento en el número de servicios de
telecomunicaciones por habitante. A continuación, se analizan, por separado,
las penetraciones de los servicios que ofrece la tecnología GPON: Internet
Fijo, Telefonía Fija y Televisión.
En el Gráfico 2, encontramos la penetración y evaluación de conexiones de
Internet Fijo. Los accesos de internet fijo alcanzaron los 2,74 millones en
marzo 2016, con un crecimiento del 7,3% en los últimos 12 meses. Se destaca
que, del total de accesos de internet fijo, un 87,6% corresponde a accesos
residenciales y un 12,4% a comerciales. (Telecomunicaciones), 2016)
Gráfico 2: Evolución de Conexiones y Penetración de Internet Fijo.
Del mismo modo, es importante observar la evolución de la demanda de
velocidades para el servicio de internet fijo. En el Gráfico 3 observamos las
conexiones por tramo de velocidad publicitada. Las velocidades menores
(Hasta 10 Mbps) empiezan a perder peso en el desglose global de las
velocidades.
Por el contrario, las velocidades medias (Superiores a 10 Mbps hasta 50 Mbps)
dominan el gráfico. Sin embargo, se observa una clara evolución al alza de las
velocidades altas (Más de 50 Mbps hasta 100 Mbps), este es un indicativo
clave de la tendencia de los consumidores hacia la contratación de
velocidades más altas. (Telecomunicaciones), 2016)
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
14
Gráfico 3: Conexiones por tramo de velocidad publicitada.
Gráfico 4: Conexiones a Internet Fija por tipo de conexión.
También es importante clasificar el tipo de conexiones a internet fija por tipo
de tecnología. En este caso, en el Gráfico 4 se muestra un gráfico compilado
a través de los datos que ofrece la Subsecretaría de Telecomunicaciones del
Gobierno de Chile, en el documento público “Estadísticas Servicio de Acceso
a Internet Fija”, sub-apartado “Conexiones Fijas por Tipo de Tecnología”.
El documento informa que las conexiones mediante tecnología FTTH (Fibra
Óptica), en el último año (diciembre 2015 - diciembre 2016), han aumentado
un 32,6%. Además, las conexiones por ADSL decrecen un 6,9%, también en
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15
el último año. Se destaca la clara tendencia en el aumento de las conexiones
por fibra óptica. (Chile, 2017)
Siguiendo con el análisis de los servicios que ofrece GPON, en el Gráfico 5
observamos la penetración de Telefonía Fija. La penetración del servicio se
ha mantenido estable, registrando una disminución del 1,0% en los últimos 12
meses. En marzo de 2016 se llegó a la cifra de 18,8 líneas por cada 100
habitantes. Se entiende que este es un servicio muy establecido en el sector,
y el hecho que la tecnología GPON lo incorpore es positivo.
(Telecomunicaciones), 2016)
Gráfico 5: Evolución de Líneas Fijas y Penetración.
Gráfico 6: Suscriptores y Penetración de Tv de Pago.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
16
Finalmente, se analiza el servicio de Televisión por pago. En el Gráfico 6,
observamos los suscriptores y la penetración de TV de pago. Los suscriptores
de TV de pago han aumentado un 4,5% en los últimos 12 meses, en su
mayoría por acceso satelital, alcanzando una penetración para este servicio
de 16,4 suscriptores por cada 100 habitantes a marzo 2016.
(Telecomunicaciones), 2016)
En base a los gráficos expuestos, se concluye que el crecimiento registrado
en los servicios de telecomunicaciones ha tenido consecuencias claras en las
redes actuales. La evolución histórica muestra una demanda creciente de
mayor ancho de banda, en el aumento de suscripciones a servicios que
necesitan de rangos mayores de velocidades de transmisión. Se estima que
esta tendencia va a seguir en progresión geométrica durante los próximos
años en Chile.
Ante tal fenómeno, la tecnología GPON va a ser clave para el desarrollo futuro
de las redes de acceso por fibra óptica, con topología FTTH, en Chile.
2.2. Diagrama de Ishikawa
Siendo las redes GPON una tecnología clave para el despliegue de las redes
por fibra óptica en Chile, parece evidente considerar que la demanda de
ingenieros capacitados crecerá en un futuro próximo.
El diagrama de Ishikawa nos ayuda a clarificar cuales son las causas y las sub-
causas, de la falta de ingenieros capacitados en redes de acceso óptico
GPON, el problema principal.
El diagrama de Ishikawa es una herramienta que permite agrupar, de manera
gráfica, causas y efectos en un mapa, para facilitar su entendimiento.
Se plantean las ideas en forma de causa, las cuales se traducirán en los
problemas a solucionar dando origen al objetivo general, y los objetivos
específicos del proyecto.
En el caso de este proyecto, se formula el siguiente Diagrama de Ishikawa:
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
17
A continuación, se formaliza el diagrama de Ishikawa expuesto en la Figura 1,
de la siguiente manera:
1. Se identifica el problema principal como la falta de ingenieros
capacitados en redes de acceso óptico GPON. Se definen dos causas
principales: las universidades y las empresas proveedoras de servicios
de telecomunicaciones; ambas originadas a partir de varias sub-causas.
2. Causas y sub-causas:
a. Causa Universidades: tiene relación con el global de
universidades chilenas y el nivel de conocimiento en GPON de
los ingenieros en la actualidad.
i. Sub-causa: Baja Tasa de Conocimiento Teórico-Práctico en
tecnología GPON (P01: problema 01), tiene relación con el
Figura 1: Diagrama de Ishikawa.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
18
grado de conocimiento teórico-práctico en tecnología GPON
de los ingenieros en la actualidad, el cual es bajo.
ii. Sub-causa: Baja Tasa de Oferta Universitaria en tecnología
GPON (P02: problema 02), tiene relación con el número de
universidades chilenas que imparten materia en tecnología
GPON. La tasa actual es de un 2%.
b. Causa Empresas Proveedoras: tiene relación con la
infraestructura actual de telecomunicaciones, a nivel de
operadores; y las tendencias del consumidor.
i. Sub-causa: Baja Tasa de Conexiones por tramo de
velocidades superiores a 100Mbps (P03: problema 03), tiene
relación con el número de miles de accesos por tramo de
velocidad publicitada superior a 100Mbps, el cual es marginal.
(Gráfico 3)
ii. Sub-causa: Bajas Velocidades de transmisión en las redes
actuales (Redes xDSL + HFC) (P04: problema 04), tiene
relación con las velocidades upstream y downstream de tales
redes.
Del análisis realizado, mediante el Diagrama de Ishikawa (Figura 1), se
concluye que la falta de Ingenieros Capacitados en redes GPON, se debe,
básicamente, a un déficit de conocimiento teórico-práctico, en redes de acceso
GPON, impartido en las Universidades Chilenas; y a una falta de presencia de
redes de acceso GPON, en el conjunto de la infraestructura de las empresas
proveedoras de servicios de telecomunicaciones en Chile.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
19
III. Propuesta
En este capítulo, se determinan los objetivos y alcance del proyecto.
3.1. Objetivo General
Diseñar e implementar un taller universitario de laboratorio, basado en 3
experiencias teórico-prácticas, usando una metodología de enseñanza activa,
que contribuya a la capacitación de profesionales en redes de acceso óptico
GPON, mediante el uso de una red de acceso óptico GPON, de fines docentes,
factible de implementar en el Laboratorio de Telecomunicaciones de la
Escuela de Ingeniería Eléctrica de la PUCV.
3.2. Objetivos Específicos
OE01: Aumentar la Tasa de Conocimiento Teórico-Práctico en
tecnología GPON.
OE02: Aumentar la Tasa de Oferta Universitaria en tecnología
GPON.
OE03: Aumentar la Tasa de Conexiones por tramo de velocidades
superiores a 100Mbps.
OE04: Aumentar las Velocidades de transmisión en las redes
actuales.
Con el fin de poder realizar una evaluación cuantitativa de los objetivos
específicos, se presenta la siguiente tabla métrica (Tabla 1):
Objetivos Específicos Métrica / Unidad VAM CEM
OE01: Aumentar la Tasa de Conocimiento Teórico-Práctico
en tecnología GPON.
Tasa de Conocimiento Teórico-Práctico: TC (%)
Nivel de Aumento Conocimiento "Delta Δ": (%)
Test Inicial: TI / Test Final: TF
Nº Total de Respuestas: R / Nº Respuestas Correctas: RC
En el Test Final:
Respuestas Totalmente Correctas: [75%, 100%]
Respuestas Medianamente Correctas: [0%, 10%]
Respuestas Erradas: 0%
Respuestas Desconocidas: [0%, 5%]
OE02: Aumentar la Tasa de Oferta Universitaria en
tecnología GPON (Tasa Actual = 2%).
Tasa de Oferta Universitaria: TOU (%)
Nº Universidades con Oferta en GPON: UO
Nº Total Universidades Comprendidas: TU
TOU = 75%
OE03: Aumentar la Tasa de Conexiones por tramo de
velocidades superiores a 100Mbps.
Nº Conexiones por tramo de velocidad superior a 100
Mbps: Nº C / (Miles de Accesos)
Total Conexiones por tramo a todas las velocidades: Nº T
/ (Miles de Accesos)
Tasa de Conexiones de velocidades (+100Mbps): TC (%)
Nº Conexiones por tramo de velocidad superior a
100 Mbps: 1400 (Miles de accesos)
OE04: Aumentar las Velocidades de transmisión en las
redes actuales.
Velocidad / (Gbps) No se especifica Upstream: 1,25Gbps
Downstream: 2,5 Gbps
Tabla 1: Tabla Métrica (Objetivos Específicos).
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
20
Además, para completar tal evaluación se agrega una tabla de trazabilidad
(Tabla 2). En la tabla de trazabilidad, se contrastan los objetivos específicos
con el problema y sus causas.
Tabla 2: Tabla de Trazabilidad.
3.3. Alcance
En este apartado se mencionan los límites y el alcance de este proyecto de
título. En otras palabras, lo que se realizará, y no realizará, con el fin de lograr
el objetivo principal.
El alcance de este proyecto se circunscribe específicamente a la consecución
del primer objetivo específico: “Aumentar la Tasa de Conocimiento Teórico-
Práctico en tecnología GPON” (OE01).
Los otros objetivos específicos se consideran limitaciones al alcance. En
consecuencia, no se tratan en el desarrollo del proyecto.
Problema
Objetivo
OE01 X No Aplica No Aplica No Aplica
OE02 No Aplica X No Aplica No Aplica
OE03 No Aplica No Aplica X No Aplica
OE04 No Aplica No Aplica No Aplica X
C1 C2 C3 C4
Comentarios:
C1: Baja tasa de conocimiento teórico-práctico en tecnología GPON
C2: Baja tasa de oferta Universitaria en tecnología GPON
C3: Baja Tasa de Conexiones por tramo de velocidades superiores a 100Mbps.
C4: Bajas Velocidades de transmisión (Redes xDSL + HFC)
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
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IV. Marco teórico y Discusión
En este capítulo se da una introducción teórica a los conceptos base para la
correcta comprensión del Proyecto Título.
4.1. Redes FTTx
En este apartado se proveen los conceptos básicos y el principio de
funcionamiento de una red FTTx. Después de leer este apartado el lector será
capaz de, comprender la arquitectura básica de una red FTTx e identificar sus
tipos.
El acceso de alta velocidad a la red de Internet se considera una condición
necesaria que permite el crecimiento económico de las regiones. En áreas
densamente pobladas, donde se espera un alto retorno de la inversión, las
soluciones de FTTx son desplegadas. En contraposición, en áreas de baja
población y especialmente remotas, los incentivos empresariales parecen no
funcionar. (Mycek, 2017)
Las redes FTTx, son la aplicación de la tecnología PON para proporcionar
conectividad de banda ancha mediante las redes de acceso a: hogares,
unidades de ocupación múltiple, y pequeñas empresas. En este caso, la letra
“x” indica el grado de proximidad del punto final de la fibra al usuario real. La
Figura 2 ilustra algunos de estos escenarios.
Figura 2: Escenarios Redes FTTx.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
22
Entre las siglas utilizadas en la literatura técnica y comercial se encuentran las
siguientes:
FTTB (Fiber To The Business): se refiere al despliegue de fibra óptica
desde un switch, situado en la oficina central, directamente hasta las
oficinas de una empresa.
FTTC (Fiber To The Curb): se describe un tramo de fibra óptica desde
los equipos de la oficina central, hasta un switch de comunicaciones
situado a 300 metros de una casa o empresa. Cable coaxial, cables de
cobre de par trenzado, o algún otro medio de transmisión; se utilizan
para finalizar la conexión hasta el usuario final.
FTTH (Fiber To The Home): se informa al lector que en el apartado 4.3,
se encuentra una explicación extensa de las redes FTTH. En el
presenta apartado se da una pequeña introducción.
La fibra llega al interior o a la fachada de la vivienda. Dependiendo de
la tecnología usada, la distancia desde las casas hasta la oficina central
puede llegar a ser desde 20 Km hasta 100 Km.
FTTN (Fiber To The Node/Neighborhood): el tramo de fibra óptica
termina al comienzo del vecindario o nodo situado en la calle entre 1.5
a 3 Km del usuario, utilizando cobre en la parte final de la conexión.
Figura 3: Arquitectura FTTx.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
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4.2. Redes FTTH
En este apartado se incluyen los conceptos básicos y el principio de
funcionamiento de una red FTTH. Tras leer este apartado el lector será capaz
de comprender la arquitectura básica de una red FTTH y los mecanismos de
tráficos upstream y downstream de la red.
A fin de posibilitar el acceso a servicios de gran ancho de banda a usuarios
localizados a distancias tales que no es posible brindarlos con tecnologías
xDSL por sus limitaciones técnicas en cuantos a sus condiciones de
funcionamiento, o que para ello se deben acercar los nodos xDSL a la zona a
servir (es decir un modelo FTTC), en este caso se tornan atractivas las
tecnologías de acceso mediante fibra óptica hasta el domicilio del cliente, es
decir FTTH. (Abreu, y otros, 2009)
En este sentido existen diversas tecnologías disponibles y topologías
implementables a fin de realizar un despliegue de acceso mediante fibra hasta
el hogar. Estas tecnologías pueden clasificarse en dos grupos: redes activas
y redes pasivas. Sin embargo, el presente documento se centra en el análisis
de una red pasiva PON, en particular con tecnología GPON según descrito
anteriormente. Se destaca, que la implementación de redes FTTH mediante
tecnología PON se considera una de las mejores opciones para el futuro
debido al inmejorable rendimiento que ofrece la fibra óptica para las redes
FTTH: gran capacidad, pocas perdidas, etc. (Marchukov, 2011)
Dado que FTTH tiene su origen en las redes FTTx, una aplicación de las redes
PON, los elementos que constituyen una red FTTH son los expuestos en el
apartado 4.3.2. Además, la tecnología FTTH comparte la arquitectura genérica
de las redes PON. Sin embargo, tiene la particularidad de llegar directamente
a la casa del usuario.
Este hecho, se caracteriza en la arquitectura de la siguiente manera: los
terminales de abonado (ONT o ONU) son los encargados de dialogar con el
equipo PON de la central terminando dicho enlace, y ofreciendo hacia el
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usuario generalmente una interfaz Ethernet para los servicios de datos
mediante un conector RJ45 para cable UTP (en algún caso presentan puertos
USB además) y una interfaz telefónica con conector RJ11. La interfaz
telefónica mencionada es brindada gracias a la funcionalidad de gateway de
VoIP (o IAD) embebida en el propio equipo ONT u ONU. Para ello la ONT
soporta el protocolo SIP y en algún caso H.248 para dialogar con la red NGN.
(Abreu, y otros, 2009)
4.2.1. Topologías de red
Para conseguir una red eficiente y proporcionar un buen servicio a los
usuarios, la arquitectura de la red debe ser lo más sencilla posible, con el fin
de minimizar los costes de su despliegue y mantenimiento. Esto quiere decir
que siempre trataremos de utilizar los sistemas pasivos, ya que no es
necesario invertir tanto dinero en estos. (Marchukov, 2011)
Las instalaciones FTTH se basan principalmente en dos arquitecturas. Una de
una línea directa desde la oficina central CO hasta las residencias o empresas,
en una configuración Punto a Punto P2P y otra de arquitectura Punto a
Multipunto P2MP, utilizando básicamente splitters en una red óptica pasiva, la
cual puede utilizar básicamente Gigabit Ethernet o un Modo de Transferencia
Asíncrona ATM.
Configuración punto a punto
Estos tipos de arquitecturas consisten, básicamente, en un enlace entre el OLT
y las ONT’s mediante cable de fibra óptica. No se trata de un sistema
demasiado utilizado en las arquitecturas de fibra hasta el hogar debido a su
elevado coste. El precio de la implantación de estas redes aumenta con el
número de usuario abonados (ONTs) debido a que se debe llevar un tramo de
fibra directamente al hogar y mantenerlo. Este servicio es contratado,
normalmente por empresas que necesitan un enlace entre distintas sucursales
y requieren un servicio de telecomunicaciones, ya sea voz o datos, con una
determinada capacidad. (Prat, Balaguer, Gené, Díaz, & Figuerola, 2002)
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25
En el tramo entre el OLT y el ONT suele utilizarse un sistema bidireccional.
Para transmitir se utilizan diferentes longitudes de onda para cada dirección
para evitar las reflexiones indeseadas dentro de la propia fibra. (Prat, Balaguer,
Gené, Díaz, & Figuerola, 2002)
Configuración punto a multipunto
Las redes FTTH pretenden ser estructuras sencillas y de bajo costo, pero como
se ha visto previamente, las configuraciones punto a punto no cumplen estos
requisitos. Es por ello, que en la tecnología FTTH se utiliza principalmente la
configuración punto a multipunto, la cual reduce el precio de la red mediante
la utilización de elementos pasivos, repartiendo los costos de mantenimiento
entre varios segmentos de la red. Así pues, los usuarios comparten un mismo
cable de fibra que llega hasta el divisor óptico, donde la señal es distribuida
hacia sus respectivos destinos.
Este tipo de topología es atractiva debido a la facilidad con la que se puede
modificar la red. Es decir, si aumenta el número de usuarios, este tipo de
topología puede dividirse en varias subredes, demostrando la gran
escalabilidad de la red. No obstante, este tipo de arquitectura presenta muchas
debilidades en cuanto a la redundancia del sistema, dado que la rotura del
tramo principal de fibra o un fallo en el divisor óptico supondría la caída
completa de todo el sistema.
Figura 4: Configuración punto a multipunto.
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26
4.3. Redes PON
En este apartado se proveen los conceptos básicos y el principio de
funcionamiento de una red PON. Tras leer este apartado, el lector será capaz
de: comprender la arquitectura básica de una red PON y su funcionamiento, e
identificar los diferentes tipos de alternativas de implementación PON.
Actualmente, los proveedores de redes y servicios de telecomunicaciones
están tratando de reducir sus costes operativos. En consecuencia, el concepto
de utilizar una red óptica pasiva (PON) se hace una opción muy atractiva para
el presente y el futuro.
En una red PON (Passive Optical Network) no hay componentes activos entre
la oficina central y las instalaciones del cliente. Por el contrario, sólo se colocan
componentes ópticos pasivos en el trayecto de transmisión de red para guiar
las señales de tráfico contenidas dentro de longitudes de onda ópticas
específicas hasta los puntos finales del usuario, y de vuelta a la oficina central.
Figura 5: Ejemplo de Red PON.
El reemplazo de dispositivos activos por componentes pasivos proporciona un
ahorro de costos para el proveedor de servicios, al eliminar la necesidad de
alimentar y administrar componentes activos en el sistema de cable de la red
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de acceso. Además, dado que los dispositivos pasivos no tienen requisitos de
potencia eléctrica o procesamiento de señal, tienen virtualmente un tiempo
medio ilimitado entre fallos (MTBF). Esto, obviamente, reduce los costos de
mantenimiento global significativamente para el proveedor de servicios.
(Keiser, 2006)
4.3.1. Arquitectura
En la Figura 6, se ilustra la arquitectura típica de una red PON, en la que una
red de fibra óptica conecta los equipos de la oficina central de un operador,
con un número determinado de abonados.
Figura 6: Arquitectura Básica de una red PON típica.
En la oficina central, los datos y la voz digitalizada se combinan y se envían a
los clientes a través de un enlace óptico utilizando una longitud de onda de
1490 nm. La vía de retorno ascendente (cliente a central) (upstream) para los
datos y la voz se realiza vía una longitud de onda de 1310nm. Los servicios de
vídeo se envían hacia abajo (downstream) con una longitud de onda de
1550nm. No hay servicio de video en la dirección ascendente. El equipo de
transmisión en la red consiste en un terminal de línea óptica (OLT) situado en
la oficina central, y un terminal de red óptica (ONT) en cada establecimiento
del cliente. Se destaca que el Splitter óptico está situado entre la OLT y la
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ONT, y tiene la función principal de dividir la potencia óptica incidente en N
caminos hasta los subscriptores. (Keiser, 2006)
Se destaca, como información complementaria, que se requiere una ONT para
cada abonado. Sin embargo, desde la OLT salen cables de fibra, y cada uno
de dichos cables, es capaz de transportar el tráfico de hasta 64 abonados.
Además, dependiendo de las necesidades del usuario se pueden realizar
enlaces de distintas capacidades de transmisión y diferentes etapas de
splitters. En la actualidad se ofrecen conexiones, tanto simétricas como
asimétricas desde 50 Mbps hasta 2.5 Gbps.
Canal descendente (Oficina Central a Abonado)
En este punto se va a ver el funcionamiento de la red en el sentido
descendente, es decir, el sentido de la información transmitida es hacia el
usuario.
En este caso la red se comporta como una red punto a multipunto, ya que el
OLT se encarga de enviar la información recopilada mediante broadcast. El
OLT recoge todas las tramas de voz y datos, y se usa WDM (Multiplexación
por División de Longitud de Onda) para juntar dichas tramas con las tramas de
video, que tienen una longitud de onda distinta. Para la transmisión de voz y
de los datos se utiliza la longitud de onda de 1490 nm, mientras que para el
envío de video se usa una longitud de onda de 1550 nm. (Prat, Balaguer,
Gené, Díaz, & Figuerola, 2002)
Las tramas, como ya se ha visto en apartados anteriores, llevan información
con la dirección de destino, para saber a qué usuario van dirigidos. El splitter
se encarga de repartir la señal de forma adecuada, enviando cada paquete a
su correspondiente destino. La red óptica es totalmente transparente al envió
de datos.
A parte de la información transmitida de voz, datos y video, el OLT determina
usando la Multiplexación por División de Tiempo (TDM) y le notifica a los ONT
los Time Slots para el envío de datos en el sentido ascendente. (Lin, 2006)
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29
Figura 7: Canal Descendente.
Canal ascendente (Abonado a Oficina Central)
El canal ascendente es el sentido de información precedente del ONT del
usuario final, hasta el OLT del operador. En este canal, la red PON se
comporta como una red punto a punto. Cada ONT recoge las tramas de voz y
datos agregadas de cada usuario y que se dirigen hacia el OLT. En este punto,
el ONT realiza la misma operación que el OLT en el canal descendente, es
decir, convierte las tramas en señales inyectables a través de la fibra óptica
dedicada al usuario. Es decir, el ONT toma el tráfico del puerto del usuario y
lo mapea en tramas PEM. (Marchukov, 2011)
Para poder transmitir la información de los diferentes ONT sobre el mismo
canal, es necesario, al igual que en el canal descendente, la utilización de
TDMA, de tal forma que cada ONT envía la información en diferentes intervalos
de tiempo, controlados por la unidad OLT. Se requiere un estado de
sincronismo muy preciso para evitar colisiones.
El divisor de cada etapa es el encargado de recoger la información procedente
de todos sus ONT’s correspondientes y multiplexarla en una única salida de
fibra, en dirección al OLT del operador.
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En cuanto a las longitudes de onda de trabajo, cabe destacar que la
información enviada por el usuario (tanto voz como datos) viaja siempre a una
longitud de onda de 1310 nm.
Figura 8: Canal Ascendente.
4.3.2. Elementos
OLT (Optical Line Terminal)
La OLT (Optical Line Terminal) es un equipo utilizado en Redes Ópticas
Pasivas como de agregación y distribución del tráfico. Su función es distribuir
el acceso a cada dispositivo terminal de la red óptica y realizar tareas de
gestión, tales como control de acceso, gestión de banda, configuración de
servicios, etc. (Furukawa, ESPECIFICACIÓN TÉCNICA: OLT GPON FK-OLT-
G4S , 2017)
Figura 9: Equipo OLT GPON FK-OLT-G4S de Furukawa.
Se añade que es un elemento activo situado en la central de la empresa
proveedora del servicio. De él parte el cable principal de fibra óptica hacia los
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31
usuarios o preveniente de ellos, es decir, realiza las 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 de puente con el resto de redes externas,
permitiendo el tráfico de datos con el exterior. (Prat, Balaguer, Gené, Díaz, &
Figuerola, 2002) (Lin, 2006)
ONT (Optical Network Terminal)
La ONT (Optical Network Terminal) es el elemento encargado 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. (Lin, 2006)
Figura 10: Equipo ONT GPON FK-ONT-G400R de Furukawa.
ODN (Optical Distribution Network)
El equipo de red de distribución óptica pasiva ODN, consiste en todos los
componentes ubicados en el tramo entre el OLT y ONT, este incluye
componentes tanto ópticos (empalmes, divisores, conectores, cables de fibra
óptica, entre otros), como no ópticos (pedestales, armarios, paneles de
conexión, cajas de empalmes, hardware, etc) de la red.
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32
Splitter (Divisor Óptico)
Splitters Ópticos son componentes pasivos que realizan la división de la señal
óptica en una red PON. Se constituyen de una fibra de entrada y N fibras de
salida, las cuales dividen la potencia de la señal óptica en proporción entre
ellas, caracterizándolos como splitters equilibrados. Existen aún los splitters
desequilibrados que son constituidos por una hebra de entrada y 2 hebras de
salida, las cuales dividen la potencia de la señal óptica asimétricamente entre
ellas. O sea, la potencia de la señal óptica puede ser divida en proporciones
diferentes de acuerdo con la necesidad de cada aplicación. Operan en las tres
ventanas de comunicación para los estándares de redes ópticas pasivas:
1310nm, 1490nm y 1550nm. (Furukawa, ESPECIFICACIÓN TÉCNICA Divisor
Óptico Modular, 2017)
Figura 11: Divisor Óptico Modular de Furukawa.
Se sitúa 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 (Abreu, et al., 2009)
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33
Tabla 3: Tabla de pérdida por número de salidas.
Fibra Óptica (Cables Ópticos)
La fibra óptica constituye el medio de transmisión por antonomasia para los
sistemas de comunicaciones ópticas. Desde sus primeras instalaciones, en las
líneas que enlazaban las grandes centrales de conmutación, la fibra se está
trasladando hoy en día hasta los mismos hogares, extendiéndose su uso a un
mayor abanico de aplicaciones. Este hecho es debido a las muchas
propiedades favorables, entre las que se destacan:
Gran capacidad de transmisión (por su posibilidad de emplear pulsos
cortos y bandas de frecuencias elevadas).
Reducida atenuación de la señal óptica.
Inmunidad frente a interferencias electromagnéticas.
Cables ópticos de pequeño diámetro, ligeros, flexibles y de vida media
superior a los cables de conductores.
Figura 12: Cable Óptico FIBER-LAN INDOOR de Furukawa.
Número de
Salidas
Perdida de Inserción
Máxima
1:2 3.7dB
1:4 7.1dB
1:8 10.5dB
1:16 13.7dB
1:32 17.1dB
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34
Una fibra óptica se comporta como una guía de onda dieléctrica, con la
particularidad de poseer una geometría cilíndrica. Como se observa en la
Figura 13, se haya formada por un núcleo cilíndrico de material dieléctrico
rodeado por otro material dieléctrico con un índice de refracción ligeramente
inferior (cubierta de la fibra). La guía de onda así establecida facilita que las
señales se propaguen de manera confinada en su interior. (Boquera)
Del análisis electromagnético de la propagación de las señales en las fibras se
desprenden los posibles modos del campo que esta es capaz de guiar. La
propiedad de guiar o bien uno o bien múltiples de estos modos permite
establecer una clasificación básica de las fibras: una fibra recibe el calificativo
de multimodo cuando a través de ella pueden propagarse varios modos; se
dice que una fibra es monomodo si solo admite propagación del modo
fundamental. (Boquera)
Figura 13: Estructura de la fibra y Propagación de la guía de onda.
Ahora bien, esta propagación de las señales a través del medio (fibra óptica)
trae apareado una interacción con las partículas (átomos, iones, moléculas,
etc) y accidentes (variaciones locales del índice de refracción, curvaturas,
imperfecciones, etc.) existentes en el mismo, que se manifiesta en una
atenuación (disminución de la potencia de la señal) y en una dependencia de
la constante de propagación con respecto a la frecuencia o la polarización.
Ambos fenómenos son causantes de una degradación de las señales que
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35
afecta negativamente a la comunicación, imponiendo límites a la longitud de
los enlaces o al régimen binario alcanzable. La repercusión de estos
mecanismos de degradación depende del diseño concreto de la fibra (material,
geometría…) y, especialmente, de la longitud de onda de operación,
condicionando, por consiguiente, la elección de una y otra. (Boquera)
Se destaca que principalmente para aplicaciones como GPON, se utiliza fibra
óptica que presenta propagación monomodo, la cual permite tan solo la
propagación de un único haz de luz fundamental. Gracias a la geometría de la
fibra óptica monomodo, se consigue eliminar el desfase o ensanchamiento del
pulso en la recepción y, en consecuencia, la dispersión modal.
4.3.3. Alternativas de Implementación (Estándares PON)
Existen varias alternativas de implementación PON. Los tres esquemas
principales de implementación son: Broadband PON (BPON), Ethernet PON
(EPON) y Gigabit PON (GPON). En la Tabla 4, se puede observar una
comparación de las especificaciones técnicas de los principales estándares
PON.
Tabla 4: Tabla comparativa de las principales tecnologías PON.
Características APON BPON EPON GPON
Estándar ITU-T G.983.x ITU-T G.983.x IEEE 802.3ah ITU-T G.984.x
Traffic Rate 155/622Mbps 100/622Mbps 1.25Gbps 155Mbps a 2.5Gbps
Downstream 1550nm 1550nm 1490nm 1490/1550nm
Upstream 1310nm 1310nm 1310nm 1310nm
Tipo de fibra Monomodo estándar ITU-T G.652
Split ratio 1:32 1:32 1:16 1:64
Longitud 20Km 20Km 10Km 20Km
Protocolo ATM ATM Ethernet ATM, Ethernet, TDM
Video Overlay No No 1550nm 1550nm
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36
APON (ATM PON): APON (Redes de acceso Ópticas Pasivas ATM)
está definida en la revisión del estándar de la ITU-T G.983, el cual fue
el primer estándar desarrollado para las redes PON. Las
especificaciones iniciales definidas para las redes PON fueron hechas
por el comité FSAN (Full Service Access Network), el cual utiliza el
estándar ATM (Asynchronous Transfer Mode) , como protocolo de
señalización de la capa 2 (Enlace de Datos). Los sistemas APON usan
protocolo ATM como portador. APON se adecua a distintas
arquitecturas de redes de acceso, FTTH, FTTB y FTTCab. (Marchukov,
2011)
BPON (Broadband PON): se trata de una mejora de la tecnología
APON. Por tanto, al igual que APON utiliza el protocolo ATM, pero tiene
la diferencia que puede dar soporte a otros estándares de banda ancha.
EPON (Ethernet PON): paralelamente a la evolución de las redes PON
estandarizadas por la ITU, y que tienen su origen en la FSAN (Full
Service Access Network), surge una nueva especificación realizada por
el grupo de trabajo EFM (Ethernet in the First Mile), constituido por la
IEEE. La intención de este proyecto era aprovechar las ventajas de la
tecnología de fibra óptica de redes PON, y aplicarlas a Ethernet. De
esta manera nación el estándar EPON bajo norma IEEE 802.3ah, que
a día de hoy se encuentra en desarrollo. (Marchukov, 2011)
GPON (Gigabit PON): se informa que en el presente apartado se da
una pequeña mención a las redes GPON. Sin embargo, en el apartado
4.4 se da una explicación extensa de los conceptos básicos y el
principio de funcionamiento de la red.
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
de servicios de hoy en día. A día de hoy, se trata del estándar más
avanzado sobre el que se sigue aun trabajando. (Marchukov, 2011)
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
37
4.3.4. Ventajas e Inconvenientes
El hecho de utilizar fibra óptica abre un enorme abanico de posibilidades de
despliegue de las redes de telecomunicaciones. A continuación, se enumeran
las ventajas más relevantes de las Redes de acceso Ópticas pasivas:
La utilización de tan solo elementos pasivos consigue abaratar de una
manera muy considerable el coste del despliegue y mantenimiento de
la red.
La propia estructura PON, permite gestionar de manera eficiente el
tráfico de la red gracias al uso de WDM. De este modo se evita la
mezcla de las señales entre sí, y se facilita la difusión desde el OLT a
los diferentes ONT.
Elevado ancho de banda permitido por los sistemas basados en
arquitecturas PON, que puede alcanzar los 2,5 Gbps de la tasa
descendente para el usuario y 1,25 Gbps de tasa ascendente. Esto
quiere decir que se trata de una tecnología capaz de proporcionar al
usuario el servicio Tripe Play (datos, telefonía y video).
Tecnología que está en constante desarrollo al igual que otras. Sin
embargo, PON es la que hemos visto que evoluciona de una manera
más rápida y estable, y por ello es la tecnología que supone un soporte
imprescindible para prestar servicios tales como video de alta definición
y servicios futuros. Es decir, es una tecnología para futuras
prestaciones.
A pesar de la gran cantidad de ventajas que poseen las redes PON intrínsecas
a su configuración, también existen algunos inconvenientes derivados de la
misma. Sin embargo, no llegan a ser lo suficientemente importantes como para
evitar utilizar las redes PON como la mejor configuración posible para una red
FTTH.
El hecho de que un divisor óptico distribuya la información precedente
del OLT a todos los ONT’s que se encuentran conectados al árbol de
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
38
distribución, provoca una reducción en la eficiencia de la red, la cual es
menor que en un enlace punto a punto.
La seguridad del sistema. La información que es transportada por la red
fluye a través de un mismo canal físico, lo cual aumenta la probabilidad
de interferencias. Esto disminuye la seguridad de la red, obligando, de
esta manera, a establecer un alto nivel de encriptación.
La existencia de un único OLT. Una avería de este supone una caída
completa del sistema. Este problema se aborda duplicando los OLT’s
de cabecera, para que el sistema sea más fiable y redundante.
La introducción del divisor óptico en el sistema para la distribución de la
información también introduce pérdidas. El número de etapas o puertos
de salida del divisor es directamente proporcional con las pérdidas, es
decir, a mayor número de usuarios, mayor es la atenuación del divisor.
Por tanto, a pesar de todos los inconvenientes citados anteriormente, las redes
PON siguen siendo la mejor opción para aplicaciones FTTH, ya que el ahorro
económico respecto a otras configuraciones es mayor, y la amplia flexibilidad
de la red, hace que se pueda aceptar un gran número de conexiones de
usuarios con unas pérdidas aceptables para los operadores. (Marchukov,
2011)
4.4. Redes GPON
En este apartado se proveen los conceptos básicos y el principio de
funcionamiento de una red GPON. Después de leer este apartado el lector
será capaz de comprender la arquitectura básica de una red GPON y los
mecanismos de tráficos upstream y downstream de la red.
Una red GPON es compuesta por componentes pasivos y activos. La parte
activa es compuesta por dos elementos: la OLT (Optical Line Terminal),
instalada en sitio central; y la ONT (Optical Network Terminal), instalada
próxima al cliente final. La parte pasiva, también llamada ODN o red de
distribución óptica, es formada por: fibra óptica, splitters ópticos, DIO (Caja de
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
39
Distribución), bandejas de pasajes, o sea, cualquier elemento entre la OLT y
las ONTs/ONUs. (FURUKAWA)
Figura 14: Topología GPON.
La topología utilizada en las redes GPON es del tipo árbol, con la OLT
configurado como elemento central y las ONTs posicionadas en las
ramificaciones. Al utilizar splitters, hasta 64 ONTs pueden ser conectadas a
una OLT. Esta red es capaz de proveer tasas de downstream de 2,5Gbps y
para upstream de 1,25Gbps con cobertura lógica de hasta 60km.
(FURUKAWA)
Figura 15: Red GPON con tecnología WDM.
El GPON adopta la tecnología de WDM para facilitar la comunicación
bidireccional en una única fibra óptica. Para separar los tráficos de
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40
upstream/downstream de múltiplos usuarios en una única fibra el GPON utiliza
dos mecanismos de multiplexación:
Para el downstream: los paquetes de datos son transmitidos a través
de broadcast.
Para el upstream: los paquetes de datos son transmitidos con TDMA.
En el sentido de downstream los cuadros GPON (GEM frames) son
identificados por la OLT con un identificador (ONU-ID) único de cada ONT. La
OLT entonces multiplexa y transmite los cuadros en modo broadcast para
todas las ONTs conectadas a ella. Cada ONT reconoce su identificador y
procesa solamente los cuadros GPON que pertenecen a ella. (FURUKAWA)
Figura 16: Sentido Downstream.
En el sentido de upstream la ONT recibe el tráfico de datos de las puertas del
abonado y lo transmite en ráfagas (burst). Para efecto de sincronización, cada
ONU transmite su tráfico según un estricto mapa de transmisión (bandwidth
map) generado por la OLT. Usando un mecanismo de asignación de banda
dinámica (DBA) la OLT puede reordenar el tráfico de upstream para proveer
más recursos a ONTs con exceso de tráfico. Para una transmisión sincrónica
dentro del flujo TDMA, cada ONT introduce un atraso de ecualización. La OLT
entonces filtra y trata el tráfico con base en la identificación de cada ONU.
(FURUKAWA)
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
41
Figura 17: Sentido Upstream.
En el sentido de upstream, el tráfico de datos de los usuarios, representado
por diferentes tipos de servicios (datos, VoIP, IPTV, TDM) es adaptado en
cuadros de formato conveniente para la transmisión. Esta adaptación es
realizada en entidades lógicas llamadas GEM port. Un agrupamiento de estas
entidades lógicas es llamado de container de transmisión (T-CONT). Un T-
CONT representa una entidad única para la separación de tráfico y para la
atribución de banda en el sentido de upstream. Un T-CONT puede contener
una o varias GEM ports. (FURUKAWA)
Figura 18: Ejemplo de un cuadro de formato para el sentido Upstream.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
42
Para evitar colisiones en la transmisión de los datos en el upstream y atribuir
banda a las ONTs, la OLT envía en el encabezamiento del cuadro GEM
informaciones específicas para transmisión de cada ONT, indicando el inicio y
el fin de la transmisión. El campo del encabezamiento GEM, responsable por
estas informaciones, es llamado Bandwidth map (BWmap). (FURUKAWA)
Figura 19: Estructura del cuadro GEM de downstream, bandwidth map de cada ONT.
Como explicado arriba los T-CONTs son usados solamente en el sentido de
upstream y una de sus funciones es la atribución de banda. Existen cuatro
tipos de T-CONTs, cada uno con su particularidad para atribución de banda.
Tipo 1: Asignación de banda fija para aplicaciones sensibles al tiempo
(VoIP).
Tipo 2: Garantía de asignación de banda para aplicaciones no sensibles
al tiempo.
Tipo 3: Combinación de una banda mínima garantida junto con una
banda adicional, no garantida.
Tipo 4: Asignación best effort, dinámicamente asigna banda sin
cualquier garantía.
La asignación de banda en el GPON utiliza un mecanismo llamado DBA,
Dynamic Bandwidth Assignment. Este mecanismo permite que la banda sea
atribuida dinámicamente, mejora la utilización del uplink de las puertas PON y
permite que más usuarios puedan ser adicionados a una determinada puerta
PON. Con esta atribución dinámica la OLT puede garantizar la banda adicional
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
43
para usuarios que necesiten en detrimento de recursos ociosos de otros
usuarios. Se recomiendo observar la Figura 20, por tal de entender mejor la
información mencionada. (FURUKAWA)
Figura 20: Asignación de banda en GPON.
Finalmente, resumiendo la transmisión en el sentido upstream:
Las ONTs transmiten el tráfico en “ráfaga”, de acuerdo con las
informaciones de transmisión pasadas por la OLT.
Para la OLT reconocer el tráfico de determinada ONT, un identificador
llamado de ONU-ID es adicionado al cuadro GEM.
Para separar el tráfico de los usuarios de acuerdo con el tipo de servicio,
entidades lógicas llamadas T-CONTs son usadas.
Basado en la prioridad del servicio el T-CONT es escogido por la OLT
para atender el nivel de SLA.
Figura 21: Canal de Upstream.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
44
4.5. Diseño de enlaces monomodo
En el diseño de enlaces monomodo se deben concretar ciertos parámetros
técnicos acerca de los equipos y elementos que constituirán el montaje final:
Tipos de cables y conectores.
Balance de potencias, tanto para ascendente como descendente.
Dispositivos conectados a la fibra, tanto activos como pasivos.
Atenuaciones:
o Atenuación de la fibra.
o Atenuación por conectores.
o Atenuación por uniones o empalmes.
o Reflexiones máximas.
Sensibilidad de los receptores.
4.5.1. Elección de materiales
Fibra Óptica
La elección de fibra óptica implica decantarse por la clase monomodo o
multimodo, alcanzando la primera mucha mayor distancia debido a su nula
dispersión intermodal, mientras que la segunda tiene un coste de manipulación
menor al tener un cono de aceptación más ancho. Se debe entonces tomar un
compromiso para decidir qué característica resulta decisiva en el despliegue,
para cumplir con los objetivos al mismo tiempo que se minimizan los costes.
(Zapardiel, 2014)
Cables Ópticos
Los cables ópticos también juegan un papel importante en la calidad del
sistema, ya que impermeabilizan la fibra y la aíslan del exterior, además de
proporcionar rigidez mecánica. Dependiendo del tipo de instalación se optará
por un cable u otro, existen dos métodos: adquirir el cable con la fibra incluida
de fábrica, o introducir la fibra en el interior del cable mediante un método
llamado soplado. (Zapardiel, 2014)
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
45
Conectores y Empalmes
Los conectores y empalmes también deberán ofrecer una calidad requerida.
Aunque es posible utilizar diferentes tipos de conectores en cualquier
instalación, es recomendable homogeneizar todas las uniones utilizando
conectores del mismo tipo.
Por otro lado los empalmes pueden ser mecánicos o por fusión, siendo estos
últimos los más eficaces con unas pérdidas de 0,1-0,2 dB. Es preferible el uso
de empalmes al de conectores, ya que aunque la unión sea de carácter
permanente, prima siempre la calidad del enlace. (Zapardiel, 2014)
Amplificadores
Los amplificadores que se incluyan en redes de fibra óptica se instalan para
volver a recuperar la potencia que tenía al comienzo del recorrido. En las redes
de acceso, sin embargo, la distancia de los enlaces no genera tanta
atenuación como las ramificaciones realizadas por los divisores ópticos.
(Zapardiel, 2014)
4.5.2. Power Budget (Balance de Potencia Óptica)
Después de haber escogido los componentes para la instalación de la red, es
necesario calcular el balance óptico del sistema. Este balance cuantificará las
pérdidas máximas de la red y por lo tanto permitirá conocer la capacidad
máxima de transmisión del sistema o la distancia máxima de cada enlace,
dado que ambos parámetros son inversamente proporcionales entre sí.
El cálculo del balance de red debe tener en cuenta todos los elementos de la
red, ya que todos los elementos de alguna forma intervienen en la calidad de
la señal a lo largo del trayecto, generalmente empeorándola.
Por ese motivo, el análisis matemático del enlace debe contemplar no solo las
pérdidas de la fibra, sino además las de todos los dispositivos como divisores
o conectores, y la ganancia de potencia de los posibles amplificadores que
sean requeridos por el diseño. (Zapardiel, 2014)
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
46
Existe una fórmula general para el cálculo del balance óptico de una
transmisión por fibra óptica entre un emisor y un receptor. Esta fórmula viene
dada por la siguiente expresión lineal:
𝑷𝒕𝒙 [𝑷𝒄 + 𝑷𝒆 +𝑴𝒔 + 𝑷𝒇𝒐 + 𝑷𝒔 𝑮] ≥ 𝑷𝒖;
Esta expresión lineal se puede diversificar en la siguiente expresión:
𝑃𝑡 [𝑛𝑐 ∗ 𝛼𝑐 + 𝑛𝑒 ∗ 𝛼𝑒 +𝑀𝑠 + 𝐿 ∗ 𝛼𝑓𝑜 + 𝑛𝑠 ∗ 𝛼𝑠 𝐺] ≥ 𝑃𝑢
Donde:
Ptx: es la potencia máxima inyectada a la fibra óptica.
α: es la atenuación de empalmes, conectores y splitters: αe para
empalmes, “αc” para conectores y “αs” para splitters.
n: es el número de empalmes, conectores y splitters: “ne” para
empalmes, “nc” para conectores y “ns” para splitters.
Ms: es un margen de seguridad, contempla las pérdidas de otros
dispositivos, ratio de encendido-apagado, cambios de temperatura y
otros factores que puedan introducir pérdidas.
L: es la longitud del tramo de fibra en km.
αfo: es la atenuación característica de la fibra óptica, en dB por km.
G: es la ganancia de amplificadores ópticos no regeneradores (EDFA)
Pu: es el umbral de recepción de potencia o la sensibilidad del
fotodetector. Se entiende como la mínima potencia necesaria en
recepción para hacer posible la comunicación.
Dadas las restricciones actuales que existen en los núcleos residenciales en
lo referente a infraestructura óptica, el parámetro mayormente limitante es la
longitud máxima del enlace, o lo que es lo mismo, la longitud máxima de la
fibra entre el nodo de acceso y el conversor opto-eléctrico del edificio. Es por
ello que la variable de mayor interés en la ecuación del balance óptico deba
ser la longitud máxima de la fibra, por lo que es necesaria una modificación de
la ecuación anterior para poder despejar esta variable, obteniendo una nueva
ecuación (Zapardiel, 2014):
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47
𝐿𝑚𝑎 𝑃 + 𝐺 𝑛𝑐 ∗ 𝛼𝑐 𝑛𝑒 ∗ 𝛼𝑒 𝑛𝑠 ∗ 𝛼𝑠 𝑀𝑠
𝛼𝑓𝑜
En esta ecuación se introducen elementos nuevos:
Lmax: es la máxima longitud que puede alcanzarse entre el nodo y el
usuario.
P: es el margen de potencia máxima para el sistema en dB. Es el
resultado de la diferencia entre la potencia óptica del transmisor y la
sensibilidad del receptor.
4.6. Discusión
Considerando lo descrito en apartados previos, se llega a la conclusión que,
dado el constante avance tecnológico presente en las redes de
telecomunicaciones, especialmente en las redes de acceso óptico GPON, y la
necesidad del mercado de incrementar la capacidad de transporte de datos,
así como de la demanda de servicios y aplicaciones; se ha generado una
demanda de profesionales que cumplan con características relacionales y
cognitivas aplicadas para la resolución de problemas de diseño, optimización
o implementación de redes acceso óptico GPON.
En los últimos años, las empresas proveedoras de servicios de
telecomunicaciones han observado una tendencia creciente en la demanda de
anchos de banda mayores, por parte de sus clientes. Este hecho se ilustra en
el aumento gradual, contado por miles de conexiones, a velocidades de
transmisión superiores a 100 Mbps en el servicio de Internet Fija. Este tipo de
velocidades solo son alcanzables con tecnologías por Fibra Óptica como
GPON. En consecuencia, se aprecia un aumento de un 32,6%, en el periodo
de diciembre de 2015 a diciembre de 2016, en las conexiones a Internet Fija
mediante la tecnología FTTH; y un descenso del 6,9%, en ese mismo periodo,
en las conexiones a Internet Fija mediante tecnología ADSL. (Véase apartado
“Demanda de servicios de telecomunicaciones a nivel nacional” (2.1)).
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
48
Por ese motivo, GPON emerge como la única tecnología capaz de dar
respuesta a las nuevas necesidades de los clientes de servicios de
telecomunicaciones. Siendo una tecnología basada en redes PON con
topología FTTH, se consigue el aumento de ancho de banda requerido,
logrando velocidades de transmisión de 1,25 Gbps de upstream y 2,5 Gbps de
downstream, sin aumentar los costes operacionales.
Por tanto, el hecho de invertir en capacitar y formar ingenieros especialistas
en redes GPON, permitirá situar a las regiones e instituciones que lo hagan
como líderes en el desarrollo tecnológico, mejorando la vida de los habitantes
y las futuras generaciones de chilenos.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
49
V. Estado del Arte
En este capítulo se hace una compilación de otras investigaciones acerca de
la tecnología GPON. En concreto, se detallan los últimos avances tanto a nivel
nacional como internacional.
5.1. Soluciones comparables en Chile
De manera general, se observa que, de 41 instituciones de educación superior
a nivel nacional, tanto privadas como universidades pertenecientes al Consejo
de Rectores de las Universidades Chilenas CRUCH, un 19% tienen
asignaturas relacionadas con las comunicaciones por redes ópticas, en las
mallas curriculares pertenecientes a los grados de Ingeniería Civil Eléctrica e
Ingeniería en Telecomunicaciones. En las cuales, se estudian tanto teoría de
sistemas de transmisión por fibra óptica (conceptos básicos, fenómenos
físicos, sistemas de transmisión y medición en sistemas de transmisión
ópticos), como teoría de redes ópticas WDM (conceptos básicos, elementos,
algoritmos, dimensionamiento, tolerancia y análisis económico). Se destaca
como ejemplo el ramo “Comunicaciones Ópticas” de la institución Universidad
Andrés Bello, perteneciente a la malla curricular del grado de Ingeniería en
Telecomunicaciones; o el ramo “Sistemas de Telecomunicaciones” de la
institución Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, perteneciente a la
malla curricular del grado de Ingeniería Civil Electrónica.
A continuación, se presentan los últimos avances registrados a nivel nacional,
acerca de la infraestructura en tecnología de redes GPON y de redes ópticas.
Cabe destacar que en la actualidad no existe ninguna red GPON perteneciente
a instituciones nacionales de educación superior, que haya sido implementada
con fines docentes. En otras palabras, no existe en la actualidad en Chile
ninguna red GPON que sea usada como instrumento didáctico por
instituciones universitarias. Es por eso, que este proyecto da respuesta a la
necesidad de implementar la primera red GPON con fines docentes en Chile.
En consecuencia, la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (PUCV) se
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
50
posiciona como institución pionera en la introducción de la tecnología GPON
en sus planes de estudio.
Red GPON Universidad Técnica Federico Santa María (UTFSM) (UTFSM,
2017)
Se trata de un proyecto conjunto entre el gobierno de Japón, la Subsecretaría
de Telecomunicaciones y las empresas japonesas: Furukawa, NEC y NTT. Se
considera el proyecto más avanzado a nivel de tecnología GPON en Chile.
El objetivo de la implementación de la red es dar cuenta del potencial que tiene
el uso de fibra óptica en la transformación de procesos y capacidades de
cualquier tipo de organización.
Se eligió la institución Universidad Técnica Federico Santa María (UTFSM),
como primer punto de difusión en el país, con miras a que estudiantes,
investigadores y académicos conozcan esta tecnología en profundidad,
investiguen en torno a su uso y puedan desarrollar aplicaciones altamente
demandantes de ancho de banda.
La donación del Gobierno Japonés, que financió la instalación de la red
realizada por la empresa Furukawa Electric Co., Ltd., fue la primera donación
de equipos tangible realizada en Chile, como parte de una serie de actividades
de cooperación contempladas en una Declaración Conjunta entre Chile y
Japón, suscrita en mayo de 2015 por el Ministerio de Transportes y
Telecomunicaciones y el Ministerio de Asuntos Internos y Comunicaciones de
la nación asiática.
Tras haber realizado una visita presencial a la red, se destaca que la red
GPON implementada en la UTFSM simplemente actúa como red de acceso
para dos laboratorios del centro. A corto plazo no se tiene pensado realizar
una adaptación para un uso docente. Sin embargo, Rudy Malonnek
(Administrado de Servicios Computacionales de la UTFSM) aseguró que en
un futuro se espera integrar una red GPON con fines exclusivamente
docentes.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
51
“Desarrollo de una red experimental IP/WDM” (Walter Grote(1))
Se trata de un proyecto conjunto entre las instituciones superiores:
Universidad Técnica Federico Santa María (UTFSM)
Universidad de Santiago de Chile (USACH)
Red Universitaria Nacional (REUNA)
Universidad de Chile (UCH)
En el paper publicado se describe el diseño y desarrollo de una red óptica para
fines de investigación aplicada en tecnologías de información demandantes de
ancho de banda y comunicaciones por fibra óptica.
En la UTFSM se desarrollaron trabajos de investigación, desarrollo,
capacitación y transferencia al sector productivo relacionados con el nivel
físico y con el nivel de aplicaciones. En REUNA se realizaron trabajos
relacionados con el nivel de aplicaciones. El nodo de la UCHILE se usó
exclusivamente para correr aplicaciones IP. En cambio, en el nodo de la
USACH, se realizó exclusivamente un trabajo relacionado con las
comunicaciones ópticas.
La red óptica se proyectó con 4 nodos interconectados como lo ilustra la Figura
22. Nótese que hay un enlace de gran distancia (150 km aproximadamente),
propio de un backbone, y dos enlaces de corto alcance, como suelen
presentarse en redes Metropolitanas (alrededor de 10 km).
Figura 22: Diagrama conceptual de la óptica y sus nodos.
Se recomienda al lector leer el global del paper “Desarrollo de una red
experimental IP/WDM”, incluido en la bibliografía del presente trabajo, para
comprender el global de la extensión del proyecto.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
52
5.2. Soluciones comparables en el extranjero
Universidad de Valladolid (España)
A nivel educativo la Universidad de Valladolid ofrece la asignatura de
“Sistemas de Comunicaciones Ópticas”, como optativa. La asignatura se
ofrece en el segundo cuatrimestre, del cuarto año del grado en Ingeniería de
Tecnologías de Telecomunicación. (Valladolid, Universidad de Valladolid, s.f.)
(Valladolid, Planes de estudio)
Además, a nivel de infraestructura tiene una red GPON, instalada en el
laboratorio de Comunicaciones Ópticas de la Escuela de Telecomunicaciones,
únicamente enfocada a la docencia. Esta red se usa para realizar pruebas de
laboratorio y como instrumento didáctico para los alumnos del ramo “Sistemas
de Comunicaciones Ópticas”. Se recomienda al lector, leer el paper: “Testbed
Laboratory for the Physical Analysis of Gigabit Passive Optical
AccessNetworks (GPONs)” publicado por la Universidad de Valladolid, en
donde se explica el diseño e implementación de la red, y se presentan varias
pruebas realizadas hasta el momento. El paper se puede encontrar en la
bibliografía del presente documento. (Noemí Merayo)
Figura 23: Red GPON siendo utilizada en el laboratorio de Comunicaciones Ópticas de la Universidad de Valladolid.
Tanto a nivel educativo como de infraestructura, se considera a la Universidad
de Valladolid como uno de los centros europeos de educación superior más
pioneros en la introducción de la tecnología GPON en sus planes de estudio.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
53
VI. Enfoque Metodológico
6.1. Metodología
En este apartado se define la metodología aplicada para llevar a cabo la
evaluación del proyecto, en base a los objetivos definidos. Se destaca que la
metodología educativa empleada para el diseño del taller de redes GPON, se
explica en el apartado “Metodología Educativa” (7.1.3.).
Se definen dos grandes tipos de metodologías de investigación:
Cualitativa: la investigación cualitativa es la que produce datos
descriptivos. Se concibe a los métodos cualitativos como un recurso de
primer nivel de acercamiento a la realidad, para en un segundo nivel
llevar a cabo una investigación con rigor y profundidad metodológica.
La metodología cualitativa, se visualiza como la única técnica para
captar el significado autentica de los fenómenos sociales.
Cuantitativa: se basa en el uso de técnicas estadística para conocer
ciertos aspectos de interés sobre la población que se está estudiando.
Siendo población el conjunto de sujetos en el que se quiere estudiar un
fenómeno concreto. (Cascant)
En primer lugar, se realizará un test de conocimientos a los integrantes del
taller. Con el fin de validar un aumento en los conocimientos, el mismo test
será realizado a los integrantes del taller al finalizarlo. Se destaca que el taller
consta de una parte Teórica y otra Práctica, basada en experiencias de
laboratorio. Ambas partes se complementan con el fin de obtener unos
resultados de aprendizaje satisfactorios al finalizar el taller (Meta). En la Figura
24, se ofrece un esquema gráfico de lo mencionado.
En segundo lugar, como se menciona previamente en el apartado 3.2
“Objetivos Específicos”, con el apoyo de la Tabla Métrica (Tabla 1); el objetivo
específico OE01 “Aumentar la Tasa de Conocimiento Teórico-Práctico en
tecnología GPON”, único que se encuentra en el alcance del proyecto, será
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
54
evaluado en base a un análisis estadístico comparativo entre las respuestas
de los dos test, inicial y final (véase en la Figura 24 como “Test 1” y “Test 2”),
que determinará el aumento de conocimientos teórico-práctico, mediante la
Tasa de Conocimientos Teórico-Práctico (%TC). En el Gráfico 7, se muestra
un gráfico de los resultados esperados, con el aumento de las capacidades
cognitivas de los estudiantes, junto del aumento del grado de conocimientos.
Gráfico 7: Inversión del Grado de Conocimiento.
En definitiva, dado que la validación final de los objetivos del proyecto se debe
realizar mediante técnicas estadísticas, se opta por la metodología de
investigación de tipo cuantitativa.
Figura 24: Esquema Metodología.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
55
6.2. Resultados de Aprendizaje
Los resultados de aprendizaje esperados son:
Identificar los equipos y sus funciones, dentro de la red.
Obtener las trazas ópticas características de la red. (OTDR)
Identificar las longitudes de onda para sentidos: Upstream y
Downstream; correspondientes a los servicios determinados. (OSA)
Realizar configuraciones de tráfico y gestión de red. (OLT)
6.3. Plan de tesis
En este apartado se desarrolla una planificación detallada del proyecto,
mediante la herramienta del Diagrama de Gantt. Esta herramienta permite, de
forma gráfica, mostrar el tiempo de dedicación previsto para cada fase del
proyecto.
En el Diagrama de Gantt expuesto en el Gráfico 8, se muestran las siguientes
variables:
Inicio previsto de la actividad.
Inicio real de la actividad.
Duración prevista de la actividad.
Duración real de la actividad.
Porcentaje de la actividad completado.
El hecho, de añadir estas variables al diagrama permite al lector, no solo
conocer la planificación prevista del proyecto, sino que además obtiene una
visión más clara de la cronología real del proyecto, permitiendo entender mejor
los resultados.
Para información del lector, se añade que el proyecto tiene un total de 36
períodos, siendo cada período una semana. Las primeras 17 semanas,
pertenecen al primer semestre; y, las 19 semanas restantes, pertenecen al
segundo semestre.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
56
Gráfico 8: Diagrama de Gantt.
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Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
57
VII. Desarrollo del taller de Redes GPON
En este capítulo se describen las tres fases principales del desarrollo del
proyecto:
1. Diseño del taller universitario de laboratorio.
2. Diseño e implementación de la red GPON.
3. Experiencias de laboratorio y Guías del profesor.
7.1. Diseño del taller de Redes GPON
7.1.1. Conocimiento Base
El conocimiento base del alumno, necesario para poder realizar el taller de
redes GPON con garantías, se basa en los siguientes conocimientos acerca
de Sistemas de transmisión por Fibra Óptica y Redes Ópticas WDM:
Aspectos generales de sistemas de transmisión.
Conceptos básicos de óptica y guías de ondas.
Fenómenos físicos: atenuación, dispersión, etc.
Tipos de Fibra Óptica, cables y tendidos.
Sistemas de transmisión monocanal y WDM.
Medición en sistemas de transmisión por Fibra Óptica.
Aspectos generales de redes ópticas WDM.
Elementos de las redes ópticas.
7.1.2. Contenidos
Los contenidos que se tratan en las 3 experiencias de laboratorio, del taller
universitario de redes GPON, se exponen en la Figura 25.
Se informa que en este apartado solo se mencionan de forma general los
contenidos tratados en cada experiencia, para más detalle se recomienda leer
cada experiencia de laboratorio, en el apartado “Experiencias Prácticas” (7.3).
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
58
Figura 25: Esquema de Contenidos.
En el esquema de contenidos, se muestra una relación de dependencia de
cada experiencia con su anterior. Este hecho se debe a que los conceptos
impartidos en cada una de las experiencias son requisitos para la correcta
consecución de la próxima experiencia.
7.1.3. Metodología Educativa
La metodología educativa, indica la forma macro en la que el curso será
desarrollado e, implícitamente, el tipo de actividades que se llevarán a cabo.
Las principales metodologías educativas que optar son dos:
Tradicionales: en donde el profesor es protagonista de la clase y el
alumno es un mero receptor.
Activas: el alumno es protagonista de la clase y el profesor actúa como
orientador del aprendizaje.
Por tanto, desde un punto de vista educativo, el taller de Redes GPON se
desarrollará en base a una metodología educativa de tipo activa. En la que se
busca que se cree un proceso interactivo de aprendizaje basado en la
comunicación estudiante-profesor. Durante las experiencias del curso, el
alumno tratará de poner en práctica los conceptos teóricos en el laboratorio,
siendo dirigido en todo momento por el profesor guía.
Experiencia 1
• Introducción a los equipos de medición: OTDR y OSA.
•Realización de pruebas ópticas: OTDR y OSA.
•Obtención, Análisis e Interpretación de resultados.
Experiencia 2
• Introducción al diseño de redes GPON.
•Realización de pruebas ópticas y de potencia, en la red GPON: OTDR y OSA.
•Obtención, Análisis e Interpretación de resultados.
Experiencia 3
• Introducción a la Configuración de red GPON (tráfico y gestión).
•Realización de pruebas de red, en la red GPON: OSA.
•Obtención, Análisis e Interpretación de resultados.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
59
7.1.4. Actividades
El tipo de actividades que potencien los objetivos diseñados con anterioridad
pueden ser:
Teórico-expositiva: se recuerdan los conocimientos entregados y no
necesariamente se sabe cómo aplicarlos.
Laboratorio-experiencia: se aprende a realizar y repetir actividades sin
necesariamente conocer los argumentos teóricos que fundamenten sus
actos.
Teórico-Práctica: se aprenden conceptos teóricos que posteriormente
sirven para realizar actividades prácticas que permitan al alumnado
tomar decisiones fundadas.
En el caso del taller de redes GPON, se ha diseñado en base a experiencias
de tipo Teórico-Prácticas. Con el fin de cumplir con los objetivos mencionados
en el apartado “Propuesta” (3.0).
7.1.5. Planificación
La planificación del curso implica un detallado diseño de las sesiones y de las
horas de dedicación personal al estudio por parte de los estudiantes a lo largo
del semestre y del uso del tiempo dentro de la sala de clases. El diseño de la
planificación de este taller se ha basado en una planificación flexible para las
instituciones que decidan implementarlo. Sin embargo, se establecen unos
puntos base para el diseño de la planificación:
3 experiencias Prácticas de Laboratorio.
Cada experiencia consta de una investigación teórica, en las que el
alumno deberá responder un número de cuestiones acerca de los
temas esenciales sobre los que se construirán las sesiones prácticas.
Cada experiencia consta de 2 sesiones prácticas, en las cuales se
desarrollan las experiencias con apoyo del profesor.
Finalizadas las 3 sesiones prácticas se procederá a la evaluación del
taller.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
60
7.2. Implementación de la Red GPON
7.2.1. Diseño de la Red GPON
7.2.1.1. Características base de la red
El diseño inicial de la red de acceso óptica GPON de la PUCV, se basa en la
tecnología FTTH, descrita en el apartado “Redes FTTH” (4.3). Se utiliza un
despliegue por redes PON, descrita en el apartado “Redes PON” (4.1), que
permite la transmisión bidireccional de señales de fibra óptica punto a
multipunto. Su gran fiabilidad y bajo coste inicial en relación a otras tecnologías
de fibra óptica (debido a que no necesitan equipamiento activo), la sitúa como
la mejor solución para este tipo de despliegues.
La red de acceso GPON de la PUCV se despliega bajo un diseño monofibra
bidireccional, es decir, se multiplexa bajo la misma fibra el canal de datos
ascendente y el descendente, según las longitudes de onda correspondientes
a los servicios de vídeo, voz y datos especificadas en el estándar GPON
detallado en el apartado “Redes GPON” (4.4).
La red simula un escenario real de uso de una red de acceso GPON por parte
de empresas proveedoras de servicios de telecomunicaciones. Por tanto, la
red emplea un único terminal óptico (OLT) ubicado en el nodo de alimentación
designado por la compañía de telecomunicaciones en la oficina central. De
esta central parte la red de distribución, que lleva la fibra a cada usuario final.
En este caso, se emplean 4 terminales ópticos de usuario (ONT), que simulan
los usuarios finales.
Para economizar recursos, la red se ubica en un rack, ya existente en el
laboratorio de Telecomunicaciones de la PUCV. El hecho de tener el conjunto
de la red en un rack genera ciertas limitaciones de espacio. Por este motivo,
se toma la decisión de limitar a un máximo de 200m el largo máximo del
enlace.
Las redes GPON admiten splitters de hasta 128 divisores ópticos por cada
transmisor (OLT), y cada una de estas salidas, se distribuye a un máximo de
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
61
64 abonados. Sin embargo, no es recomendable llegar a tales cifras. En este
caso, se emplea el nivel máximo de splitting permitido por la OLT
implementada (OLT GPON FK-OLT-G4S), el cual solo permite 2 niveles de
splitting (2 divisores ópticos), entre la OLT y las distintas ONT’s. Este hecho
también es consecuencia de las limitaciones de largo del enlace. Teniendo
solo 200m de largo, la potencia de recepción superará el umbral permitido por
la OLT. Por ese motivo, el hecho de utilizar dos divisores ópticos, es un
beneficio dado que representa un aumento en la atenuación total, permitiendo
reducir el número de atenuadores a utilizar, reduciendo los costes
operacionales de la red.
La red GPON se instala en el laboratorio de telecomunicaciones de la PUCV.
El laboratorio recibe conexión a internet por medio de una red de distribución
de tipo FTTB, por tanto, llega un cable de fibra óptica de la oficina central al
edificio y una red de cobre se encarga de hacer llegar la conexión a los
usuarios. Se añade que el acceso al cable de fibra óptica proveniente de la
oficina central tiene su acceso restringido solo a personal autorizado. Por ese
motivo, el ancho de banda se limita a 50 Mb, a repartir entre las 4 ONT’s.
Finalmente, con el conjunto de los elementos descritos, se elabora un boceto
inicial y básico de la red, en el que quedan determinadas las características
generales del enlace. De esta forma, se obtienen, en carácter provisional, la
infraestructura de la red óptica, y el equipamiento necesario. Véase la Figura
26.
Figura 26: Diseño inicial de la Red GPON - PUCV.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
62
7.2.1.2. Elección de materiales
Fibra Óptica
Para este proyecto se elige la fibra óptica de tipo monomodo. Este tipo de fibra
predomina en las redes actuales dado que entrega bajas tasas de atenuación
y dispersión, con lo que permite alcanzar mayores distancias. Sin embargo, su
coste de instalación es más alto.
Si bien es cierto que la fibra óptica multimodo se recomienda para conexiones
cortas, 500m entre el transmisor óptico (OLT) y el usuario final (ONT), y que
se espera una distancia máxima del enlace de 200m, nos decantamos por la
fibra monomodo siguiendo la filosofía de tener una red GPON muy similar a la
que los alumnos encontrarán en el mundo laboral.
A nivel de distribución de acceso a los usuarios, se opta por la tecnología
WDM, multiplexación en el dominio de la longitud de onda. Este tipo de
tecnología es el más utilizado por los operadores en la actualidad. En este
sistema los canales de subida y bajada discurren a través de la misma fibra,
pero en diferentes longitudes de onda. De esta forma una fibra óptica puede
resultar tan versátil como dos y por lo tanto se reducen la cantidad de fibras
necesarias, ahorrando coste y espacio.
Cables Ópticos
En este proyecto se opta por adquirir el cable con la fibra incluida de fábrica.
Aunque el coste de adquisición sea más alto, se pone por delante la seguridad
de tener un cableado sin posibles fallas debido a errores de instalación.
Conectores y Empalmes
Respecto al uso de empalmes, en esta instalación se opta por realizar
únicamente empalmes de tipo por fusión. El laboratorio de telecomunicaciones
de la PUCV, tiene entre sus equipos una fusionadora modelo Fujikura 22S. Se
han realizado varias pruebas, obteniendo en su mayoría pérdidas de 0,0 db.
Este hecho aporta una calidad y fiabilidad, de infraestructura.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
63
A nivel de conectores, se utilizaran conectores de tipo:
SC (Set and Connect): Los conectores SC son usados en cables de
fibra óptica monomodo y multimodo. Ofrecen un bajo costos,
simplicidad y durabilidad. Estos conectores proveen un alineamiento
preciso debido a que cuenta con una férula de cerámica y cuenta con
un seguro.
LC (Lucent Connector): El conector LC es usado en cables de fibra
monomodo y multimodo. Están hecho con un revestimiento de plástico
y ofrece un alineamiento preciso porque cuenta con una férula de
cerámica.
Se añade que se utilizaran pulidos de tipo:
APC (Contacto Físico Angulado): En el cual las superficies del conector
son curvadas y además anguladas en 8° según el estándar de la
industria, esto hace que las reflexiones de la transición de la luz no
retornen al núcleo de la fibra, lo cual aumenta la pérdida de retorno a
valores superiores a los 60 dB. Este efecto sólo se da en las fibras SM,
ya que las mismas poseen un núcleo lo suficientemente pequeño para
que ese ángulo haga que el reflejo de la señal luminosa se realice hacia
afuera de la fibra. Estos conectores son preferidos por sistemas CATV
y análogos. APC>60 dB.
UPC (Ultra PC): Este tipo de pulido es utilizado en fibra monomodo en
donde las superficies son tratadas con un pulido extendido para una
mejor terminación de la superficie. La reflexión devuelta es reducida aún
más, alrededor de -55dB. Estos conectores son utilizados a menudo en
sistemas digitales, CATV y telefonía. Ultra PC>50dB.
Amplificadores
En este caso, no es necesario la instalación de amplificadores debido a que
no se generan niveles de pérdidas que pongan en riesgo la recepción de la
señal original.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
64
Divisores Ópticos
Se opta por colocar dos niveles de splitting, el máximo permitido por la OLT
implementada (OLT GPON FK-OLT-G4S). En las dos etapas de divisores
ópticos, se opta por divisores de 1:4.
7.2.1.3. Costes del Proyecto
En el presupuesto general de este proyecto solo se contemplan los costes de
los materiales utilizados. Aspectos como la mano de obra u otros servicios
derivados de la instalación de la red, no se consideran dado que no han tenido
coste.
La elección de la empresa proveedora de los materiales, se realizó en dos
etapas:
1. RFI (Request For Information): la solicitud de información se
considera el proceso inicial para la compra de equipos requeridos
en cualquier proyecto. El propósito de este proceso es la
recolección de información acerca de las capacidades, a nivel de
equipamiento y servicios relacionados, del conjunto de
proveedores valorados.
Se consideraron tres empresas proveedoras de equipamiento
GPON: Furukawa, FiberStore, y Telnet. Se contactó con las
empresas, y se les facilitó el boceto inicial de la red y los materiales
seleccionados, con anterioridad.
Tras recibir respuesta de las empresas, se concluyó que a nivel de
equipamiento se ofrecían equipos muy similares, a nivel técnico.
Sin embargo, se valoró de forma muy positiva que la empresa
Furukawa entregará un listado de equipamiento y componentes,
con un detalle muy superior al ofrecido por las otras empresas
rivales.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
65
2. RFQ (Request For Quotation): la solicitud de precios es un proceso
estándar, posterior a la solicitud de información. El propósito de
esta etapa del proyecto es realizar un proceso de selección de
proveedores basado en el precio final del equipamiento sugerido
por las empresas proveedoras.
Se destaca que, en el Anexo I, se encuentran las cotizaciones
ofrecidas por cada una de las empresas proveedoras valoradas.
En la Tabla 5, se observa la cotización de los productos ofrecida
por la empresa Furukawa.
Tabla 5: Cotización Furukawa.
Finalmente, se decidió optar por la empresa proveedora Furukawa, por los
siguientes motivos:
RFI: la información inicial ofrecida por Furukawa a nivel de
equipamiento y componentes, superó al resto de sus rivales. Tanto el
detalle técnico como la inmediatez en la respuesta, fuero los dos
motivos principales que marcaron la diferencia.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
66
Furukawa presentó el listado de equipos y componentes más amplio,
con un total de 22 ítems. Incluso se incluyeron los documentos
datasheet, de cada equipo y componentes, del listado.
RFQ: la empresa Furukawa presentó la cotización más económica de
las cuatro empresas valoradas, con un precio total (+IVA) de 5.336,96
USD, incluyendo el flete. Este precio fue de 1303,24 USD, más bajo que
el de su competidor más directo, FiberStore. Véase el Anexo I.
Ubicación: la sede de la empresa Furukawa está ubicada en Brasil. Sin
embargo, cuenta con representación en Chile mediante la empresa
Laserway, la cual tiene su sede ubicada en Santiago de Chile, en la
comuna de Providencia (Región Metropolitana).
Se añade que con la compra de los equipos Furukawa, la empresa
Laserway ofrece apoyo técnico gratuito y contacto directo, y de
proximidad, con la empresa Furukawa.
Experiencia: otro punto recalcable en la elección de Furukawa como
empresa proveedora, es el amplio bagaje de trabajo en colaboración
con la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (PUCV).
La gran mayoría del equipamiento utilizado en varios proyectos llevados
a cabo en el laboratorio de telecomunicaciones, ha sido abastecido por
Furukawa. Esta fidelidad a la marca ha creado un clima de facilidad, en
las relaciones entre la empresa y la institución universitaria.
7.2.1.4. Power Budget
El balance óptico o Power Budget de la red es una herramienta clave de
validación del diseño del proyecto, veáse el apartado “Diseño de enlaces
monomodo” (4.5).
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
67
En este caso, el balance óptico se mide en el peor escenario posible, a nivel
de variables como: atenuación, potencia, etc; para asegurar la operatividad de
la red en situaciones extremas. Siguiendo con este punto, el balance óptico se
mide de ONT a OLT, dado que la OLT tiene un umbral de recepción menor
que el de la ONT.
Cabe destacar que el balance óptico se valida en la longitud de onda de
1310nm dado que tal longitud posee el mayor coeficiente de atenuación de las
tres longitudes de onda operativas.
En las Tablas 6 y 7, se observa el desglose por valores del Power Budget. A
continuación, se identifican los valores de la tabla en la fórmula del balance,
dada por la siguiente expresión lineal (véase apartado “Diseño de enlaces
monomodo” (4.5)):
𝑷𝒕𝒙 [𝑷𝒄 + 𝑷𝒆 +𝑴𝒔 + 𝑷𝒇𝒐 + 𝑷𝒔 𝑮] ≥ 𝑷𝒖
En dónde:
Pu (Mínima potencia de recepción de la OLT) = -28,00 dBm
Ptx (Potencia de transmisión de la ONT) = 0,50 dBm
Ms (Margen de Seguridad) = 2,00 dB
Pfo (Pérdida total de la Fibra Óptica en 1310nm) = 0,09 dB
Ps (Pérdida total de los Divisores Ópticos) = 14,80 dB
Pe (Pérdida total de los Empalmes) = 0,06 dB
Pc (Pérdida total de los Conectores) = 3,45 dB
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
68
Tabla 6: Tabla de Pérdidas.
Tabla 7: Tabla de Análisis Final.
TRANSMISIÓN:
Ptx (dBm) ONT 0,50
Pu (dBm) OLT -28,00
Margen de Seguridad (dB) 2,00
EQUIPOS: Pérdida Típica [dB] Cantidad (Nº) Pérdida Total [dB]
Datos SPLITTER ÓPTICO
Nivel 1x2 3,70 0 0,00
Nivel 1x4 7,40 2 14,80
Nivel 1x8 10,50 0 0,00
Nivel 1x16 13,70 0 0,00
Nivel 1x32 17,10 0 0,00
Nivel 1x64 20,50 0 0,00
14,80
Datos EMPALMADORA (Fujikura 22S)
Empalme por Fusión 0,02 3 0,06
Empalme Mecánico 0,50 0 0,00
0,06
Datos CONECTOR
Pulido APC 0,45 7 3,15
Pulido UPC 0,30 1 0,30
Pulido PC 0,30 0 0,00
3,45
Datos ATENUADORES
10,00 0 0
6,00 0 0
5,00 0 0
4,00 2 8
3,00 0 0
2,00 0 0
8,00
FIBRA ÓPTICA Coef. Atenuación [dB/Km] Distancia [Km] Pérdida Total [dB]
Long. Onda 1310 nm 0,35 0,04
Long. Onda 1490 nm 0,27 0,03
Long. Onda 1550 nm 0,20 0,02
0,09
0,110
Atenuadores
ANÁLISIS FINAL:
Total Pérdidas Equipos [dB]: 26,31
Total Pérdidas [dB]:
Long. Onda 1310 nm 26,35
Long. Onda 1490 nm 26,34
Long. Onda 1550 nm 26,33
Longitud Enlace Máxima [Km] (1310nm): 0,54
Power Budget / Prx (dBm):
Long. Onda 1310 nm -27,85
Long. Onda 1490 nm -27,84
Long. Onda 1550 nm -27,83
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
69
En el análisis final, Tabla 7, se concluye que será necesario el uso de
atenuadores ópticos que ofrezcan una atenuación total de 8,00 dB, con el fin
de lograr una potencia umbral de recepción (Pu) dentro de los límites que
establece la OLT. En este caso, se obtiene un valor satisfactorio, dentro del
umbral de potencia de recepción de la OLT (-8dBm a -28dBm), de Pu= -27,85
dBm, en la longitud de onda 1310nm. También, se obtiene para ese valor de
Pu, una longitud máxima del enlace de 540m, superando los 200m del diseño
inicial.
7.2.2. Instalación de la red GPON
En este apartado se presentan las dos etapas que constituyen la instalación
de la red GPON: el montaje y la configuración.
7.2.2.1. Montaje de la red GPON
El montaje de la red GPON, se realizó en base al propósito de facilitar a los
alumnos la comprensión del funcionamiento general de la red, y la
identificación de los equipos. Por ese motivo, la ubicación de los equipos se
inspiró en la disposición ofrecida en el diseño inicial mostrado en la Figura 26.
En consecuencia, la red está estructurada de OLT a ONT (de arriba abajo),
véase la Figura 27. En la Figura 28, se proporciona un esquema gráfico de la
disposición final de la red GPON.
Figura 27: Red GPON PUCV.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
70
Figura 28: Esquema gráfico de la red GPON PUCV.
Tomando como guía el esquema de la Figura 28, a continuación, se detalla la
disposición final, del conjunto de equipos y componentes que forman la red
GPON, y que por tanto son considerados en la cotización de la empresa
proveedora Furukawa.
1. Cable Óptico (1): CORDON DUPLEX CONECTORIZADO OM3 LC-
UPC/LC-UPC 1.5M - COG - ACQUA (A - B).
2. Terminal Óptico OLT: CONCENTRADOR OPTICO STANDALONE
GPON FK-OLT-G4S.
3. Cable Óptico (2): CORDON MONOFIBRA CONECTORIZADO SM G-
652D SC-APC/SC-UPC 1.5M - COG – AMARILLO.
a. Longitud: 1,5m
4. Splitter (1): SPLITTER OPTICO MODULAR LGX 1X4 G.657A SC-
APC/SC-APC.4
5. Cable Óptico (3): EXTENSION MONOFIBRA BLI A/B G-657A SC-APC
1.5M - COG - BLANCO - D0.9.
a. Longitud: 1,5m
Splitters 1:4
50 m
50 m
50 m
1,5 m
Ca
1,5 m
1,5 m
1,5 m
1,5 m
1,5 m
1,5 m
1,5 m
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
71
6. Splitter (2): SPLITTER OPTICO MODULAR LGX 1X4 G.657A SC-
APC/SC-APC.4
7. Cable Óptico (4): CORDON MONOFIBRA CONECTORIZADO SM G-
652D SC-APC/SC-APC 1.5M – C OG – AMARILLO.
Figura 29: Cables Ópticos (1, 2, 3, 4), Equipo OLT y Splitters (1, 2).
8. Conector: SC / APC
9. Cable Óptico (5): EXTENSION OPTICA CONECTORIZADA 06F SM G-
652D SC-APC - D0.9 – AMARILLO.
a. Longitud: 1,5m
10. Caja de Distribución (1): DIO B48 - MODULO BASICO.
11. Cable Óptico (6): CABLE OPTICO FIBER-LAN INDOOR 12F BLI G-
657-A1 LSZH AM
a. Longitud: 50m
b. Nº Total Fibras / Nº Fibras en uso: 12 / 4
12. Caja de Distribución (2): CDOI 12 (CAJA DE DISTRIBUCION OPTICA
INTERNA 12F).
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
72
m
Figura 30: Vistas exterior e interior de la Caja de Distribución (1) “DIO B48”.
13. Cable Óptico (7): CABLE OPTICO FIBER-LAN INDOOR 02F BLI G-
657-A1 LSZH AM.
a. Longitud: 50m
b. Nº Total Fibras / Nº Fibras en uso: 2 / 1
Figura 31: Vistas exterior e interior de la Caja de Distribución (2) “CDOI 12”, y Cables Ópticos (7).
14. Conector: SC / APC
15. Roseta: ROSETA OPTICA 2P 4X2 SUPERPOSICION C/ 1 ADAP SC-
APC SHUTTER – BEIGE.
16. Cable Óptico (8): EXTENSION MONOFIBRA BLI A/B G-657A SC-APC
1.5M - COG - BLANCO - D0.9.
17. Modem Óptico ONT: MODEM OPTICO GPON FK-ONT-G400R
(MODELO EXPORT.).
18. Cable Óptico (9): PATCH CORD U/UTP GIGALAN CAT.6 - CM -
T568A/B - 2.0M – AZUL.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
73
Figura 32: Vistas exterior e interior de la Roseta, Cables Ópticos (7, 8).
Figura 33: Equipos ONT.
Con el fin de asegurar un correcto montaje, se hizo uso de los manuales de
instalación de cada equipo, en los cuales se detallan, paso a paso, las tareas
a realizar para el correcto montaje de los equipos en un rack.
7.2.2.2. Configuración de la red GPON
En este apartado se comenta la configuración realizada, con el fin de lograr la
operatividad de la red. Se destaca que el conjunto de las configuraciones de
la red GPON, se realizan en el equipo OLT GPON FK-OLT-G4S.
Para lograr la configuración, se han tomado como ejemplo dos documentos
ofrecidos por la empresa Furukawa: el modelo de configuración básica
Laserway Equipos (Furukawa, Laserway Equipos), y la Guía de Configuración
del equipo OLT GPON FK-OLT-G4S (FURUKAWA).
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
74
A continuación, se detalla la configuración de la red GPON realizada, paso a
paso. El conjunto de los códigos utilizados, se pueden encontrar en el Anexo
II.
Configuración Inicial:
1. Configuración de acceso y contraseñas.
2. Configuración de fecha y zona horaria.
Configuración de Red: incluye el gerenciamiento de VLAN’s del
sistema, y el gerenciamiento del conjunto de puertos.
3. Creación de VLAN’s: se crea únicamente la VLAN 10, que da
servicio de datos.
4. Aplicación de VLAN’s a los puertos: se aplica y etiqueta (tagged) la
VLAN 10 al puerto GPON 1 del equipo OLT. Sin embargo, se
aplica, pero no se etiqueta (untagged), la VLAN 10 al puerto de
Uplink 5, del equipo OLT.
Figura 34: Puerto GPON 1 y Puerto Uplink 5.
Figura 35: Resultado de las configuraciones de red.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
75
Configuración GPON: incluye la configuración de la OLT y ONT,
la configuración de los perfiles: DBA-profile, traffic-profile, onu-
profile; y la configuración de la ONT para operar con los perfiles
configurados.
Figura 36: Estructura para configuración de las funcionalidades GPON.
5. Activación del equipo OLT: se activa el puerto GPON 1.
6. Escaneo de las unidades ONU conectadas a la OLT: la OLT solicita
el número de serie de las ONU’s conectadas a ella. Se configura la
OLT para que repita el proceso, periódicamente, cada 10
segundos. Cada ONU envía su número serial a la OLT, y entonces
la OLT asocia un ONU-id a este número serial.
7. Cambio de registro automático para manual de las ONU’s: cambio
necesario para poder realizar la configuración de las ONU’s.
Figura 37: Resultado de las configuraciones OLT y ONT.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
76
8. Creación de interfaces: se crea una interfaz “interface10” para el
servicio de datos (Ethernet), y una interfaz de management
“interface mgmt”.
9. Creación de los perfiles DBA y asignación de sus SLA: el dba-
profile especifica el método de ubicación de banda y define la
banda disponible para los servicios de usuario. El SLA, define: la
banda fija y no compartida, la banda garantizada, y la máxima
banda ubicada para el usuario.
En este caso, se dispone de un ancho de banda total de 50 Mbps
y de 4 ONT’s. Por ese motivo, se crea un dba-profile y se asigna
un SLA distinto, a cada ONT, obteniendo diferentes anchos de
banda por cada ONT.
a. ONT 1 (ancho de banda de 20Mbps): 20M_upstream
b. ONT 2 (ancho de banda de 10Mbps): 10M_upstream
c. ONT 3 (ancho de banda de 5Mbps): 5M_upstream
d. ONT 4 (ancho de banda de 15Mbps): 15M_upstream
10. Creación y configuración, de los perfiles de tráfico: el tráfico de
datos de los usuarios es representado por diferentes tipos de
servicios. En esta configuración, solo se representa el servicio de
datos. Sin embargo, se deben configurar tres puntos principales:
a. TCONT: formado por el dba-profile y GEM ports,
representa el tráfico de un servicio de suscriptor.
b. MAPPER: es la entidad lógica que reservará los GEM-
ports para el servicio determinado.
c. BRIDGE: el bridge puede ser configurado para cada
puerto, o conjunto de puertos, de una ONT. Se compone
de puertos ANI para gerencia del tráfico upstream y
puertos UNI para la gestión de tráfico downstream.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
77
Figura 38: Traffic-Profile.
En este caso, se crea un perfil de tráfico para cada ONT. Se asigna
el TCONT 1 de cada ONT al servicio de datos (Ethernet).
Posteriormente, se vincula el TCONT 1 con el perfil DBA y el
puerto GEMPORT 1, de cada ONT. Seguidamente, se configura
el MAPPER 1 de cada ONT, para que use el puerto GEMPORT 4.
A nivel de BRIDGE, para cada ONT, se vincula el puerto de
gerencia upstream ANI al MAPPER 1, y el puerto de gerencia
downstream UNI al puerto Ethernet 1.
11. Creación y aplicación, de los perfiles ONU: el ONU profile contiene
toda la información sobre los servicios de los suscriptores y es
aplicado directamente en las ONU’s. Se destaca que un ONU
profile puede ser aplicado a varias ONT’s. Sin embargo, en este
proyecto se crea un ONU profile, para cada una de las 4 ONT’s.
Se crean los perfiles ONU, en relación a cada ONT, y se le aplican
los perfiles de tráfico correspondientes. De esta manera, se vincula
el tráfico con cada ONT. Los perfiles ONU creados, son los
siguientes:
a. ONT 1: ONU-ONT1
b. ONT 2: ONU-ONT2
c. ONT 3: ONU-ONT3
d. ONT 4: ONU-ONT4
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
78
Figura 39: Resultado de la Configuración GPON.
7.3. Experiencias Prácticas
En este capítulo, se hace una presentación breve de las tres experiencias
prácticas a realizar por los alumnos. Cada experiencia cuenta con su propia
Guía del Profesor. Tanto las experiencias completas, como las guías del
profesor, se pueden encontrar en los Anexos III y IV.
7.3.1. Experiencia 1
Título: Equipos de Medición Óptico: OTDR y OSA.
Objetivo General: El propósito de esta experiencia es que el alumno logre, de
forma autónoma, utilizar correctamente los instrumentos de medición: OTDR
y OSA.
Objetivos Específicos:
Identificar las principales diferencias entre tipos de fibras, conectores y
pulidos.
Conocer las características de una fibra de lanzamiento.
Comprobar la limpieza del puerto para su utilización, mediante la sonda
FIP.
Reconocer y comprender de la medición, el concepto de sensibilidad y
rango dinámico.
Conocer y comprender el funcionamiento del OTDR.
Medir y comprender la atenuación, comparándola con la teoría.
Comprender los tipos de eventos reflexivos y no reflexivos en la traza
del OTDR.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
79
Reconocer el fenómeno de las Zonas Muertas.
Conocer el funcionamiento del OSA.
Conocer el funcionamiento de los transceivers SFP, atenuadores
variables y Multiplexores.
Resultados de Aprendizaje esperados: se espera que el alumno, de forma
autónoma, sea capaz de:
Realizar mediciones ópticas correctas, mediante la utilización de los
equipos OTDR y OSA.
Desarrolle una visión crítica y de análisis, que le permita: identificar y
reconocer, fenómenos y conceptos propios de las redes de fibra óptica,
en las mediciones obtenidas.
7.3.2. Experiencia 2
Título: Diseño de una Red GPON.
Objetivo General: el propósito de esta experiencia es lograr que el alumno sea
capaz de: realizar el diseño de un enlace monomodo para una red GPON,
mediante la herramienta del Power Budget; y, posteriormente, validar su
diseño mediante pruebas de potencia, utilizando los equipos de medición
óptico: OTDR y OSA.
Figura 40: Esquema de medición OTDR.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
80
Objetivos Específicos:
Comprender los conceptos teóricos del diseño de enlaces monomodo.
Realizar un diseño inicial de la estructura de la red a implementar.
Elegir los materiales que se usarán para la implementación de la red,
en base al diseño inicial realizado.
Realizar un análisis del enlace, identificando los posibles puntos donde
se podrán desarrollar pérdidas de potencia.
Recopilar los datos técnicos específicos, ubicados en los datasheet, de
equipos y componentes, requeridos para el análisis matemático del
enlace.
Realizar el análisis matemático del enlace, mediante la fórmula general
para el cálculo del balance óptico.
Realizar el cálculo de la distancia máxima del enlace, mediante la
fórmula de la longitud máxima.
Obtener los valores teóricos de la potencia umbral para la longitud de
1310nm, atenuación total y el valor de la longitud máxima permitida por
el enlace.
Realizar pruebas de potencia mediante los equipos de medición: OTDR
y OSA.
Comparar los valores teóricos, obtenidos en el Power Budget, con los
prácticos, obtenidos en las pruebas de potencia.
Resultados de Aprendizaje:
Se espera que el alumno, de forma autónoma, sea capaz de:
Diseñar su propio enlace monomodo, para una red GPON, de forma
teórica, mediante la correcta utilización de la herramienta del Power
Budget.
Validar su diseño, mediante la realización de pruebas ópticas y pruebas
de potencia. Utilizando los equipos de medición: OTDR y OSA; para
determinar los valores prácticos necesarios.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
81
Figura 41: Ejemplo tipo, del resultado esperado en la medición del OTDR.
7.3.3. Experiencia 3
Título: Puesta en marcha de una Red GPON.
Objetivo General: el propósito de esta experiencia es lograr que el alumno sea
capaz de: implementar, exitosamente, una configuración básica de red GPON;
y, posteriormente, validar su configuración mediante pruebas de red, utilizando
el equipo de medición óptico: OSA.
Objetivos Específicos:
Realizar una lectura prévia del modelo de configuración básica,
encontrado en el documento Laserway Equipos, de la empresa
Furukawa.
Realizar la Configuración inicial:
o Configurar una nueva contraseña de acceso al equipo OLT.
o Configurar la hora y fecha.
Realizar la Configuración de red:
o Crear una VLAN para el servicio de datos.
o Aplicar la VLAN creada a los puertos, GPON y Uplink,
seleccionados.
Realizar la Configuración GPON:
o Realizar la configuración, y aplicación, de los perfiles: DBA-
profile, traffic-profile, y onu-profile.
o Configurar las ONT para operar con los perfiles configurados.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
82
Realizar pruebas de red, mediante el equipo de medición OSA y la
aplicación “Speedtest”.
Verificar el tráfico de datos, mediante la obtención de longitudes de
onda operativas, en el OSA.
Comparar los valores de ancho de banda configurados en cada ONT,
con los obtenidos en las pruebas de velocidad, en la aplicación
“Speedtest”.
Figura 42: Esquema de medición OSA.
Resultados de Aprendizaje: se espera que el alumno, de forma autónoma, sea
capaz de:
Realizar una configuración básica de una red GPON.
Verificar el correcto funcionamiento de la red, mediante pruebas de red.
Figura 43: Ejemplo tipo, del resultado esperado en la medición del OSA.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
83
VIII. Resultados y Conclusiones
Durante el desarrollo del presente proyecto, se ha abordado desde diferentes
puntos de vista el diseño e implementación de un taller universitario en redes
de acceso óptico GPON.
En primer lugar, se realiza un análisis de la situación actual del mercado de
las Telecomunicaciones, a nivel nacional, identificando una demanda
creciente de mayor ancho de banda, con el aumento de suscripciones a
servicios que necesitan de rangos mayores de velocidades de transmisión.
Ante tal fenómeno, surge la motivación de estudiar la tecnología GPON, como
la tecnología clave para el desarrollo futuro de las redes de acceso por fibra
óptica, con topología FTTH, en Chile.
En segundo lugar, es preciso realizar un estudio teórico sobre las
características generales, elementos, y topologías; que intervienen en el
funcionamiento una red de acceso por fibra óptica, para poder comprender la
tecnología GPON.
En tercer lugar, se procede al diseño de una red de acceso óptico GPON, con
topología de red FTTH, implementable en el Laboratorio de
Telecomunicaciones de la PUCV. Con el fin de utilizar la red como instrumento
didáctico, se simula un escenario de despliegue común en el ámbito laboral,
con el objetivo de reducir la brecha entre el conocimiento meramente teórico
con la capacidad de resolver problemas en alguna situación técnica real del
rubro de las telecomunicaciones.
En cuarto lugar, tras haber realizado la compra del equipamiento, se realiza la
instalación y configuración de la red GPON, logrando su operatividad.
Finalmente, con la red operativa, se realiza el diseño del taller, redactando las
guías del profesor y las experiencias prácticas, a realizar por los alumnos del
taller. Seguidamente, se procede a la implementación del taller en grupos de
alumnos, con la consecuente obtención y evaluación de resultados, en base a
la metodología descrita en este trabajo de título.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
84
Durante el transcurso del segundo semestre del año 2017, se fueron
experimentando situaciones que comprometieron el desarrollo completo del
proyecto:
Retraso inesperado en el envío del equipamiento.
Inexperiencia en la configuración de redes GPON.
Largo período de aprendizaje del equipo OLT GPON FK-OLT-G4S.
Tales situaciones, tuvieron un efecto negativo en la planificación prevista,
como se observa en el Diagrama de Gantt (Gráfico 8). En consecuencia, aun
habiendo logrado la operatividad de la red, resulta inviable la implementación
del taller en grupos de alumnos por falta de tiempo. Por ese motivo, no se
obtienen resultados que, evaluados mediante la metodología descrita en este
proyecto (apartado 6.1), puedan validar el objetivo específico “Aumentar la
Tasa de Conocimiento Teórico-Práctico en tecnología GPON” (OE01),
perteneciente al alcance. Sin embargo, los resultados en alumnos podrán ser
añadidos a este trabajo en un período aproximado de cuatro meses.
Considerando dicha situación, dado que los resultados esperados se basan
en el impacto del material desarrollado, experiencias prácticas (Anexo IV) y
guías del profesor (Anexo V), en los estudiantes; se prevé: un aumento del
grado de conocimiento teórico-práctico en tecnología GPON, consiguiendo la
inversión de conocimiento mostrada en el Gráfico 7.
Quedan trabajos que puedan mejorar este proyecto en el futuro. Habiendo
logrado la operatividad de la red, se pueden realizar numerosos trabajos,
basados en GPON; tanto de investigación de la tecnología, como la
implementación de una red de acceso GPON a los laboratorios de la PUCV.
Finalmente, se concluye que la tecnología GPON, es apta para la creciente
demanda de servicios de telecomunicaciones con anchos de banda mayores.
Además, se concluye que este taller ayuda a aumentar el grado de
conocimiento en tecnología GPON de los ingenieros Chilenos y, disminuye la
brecha entre el mundo académico y el laboral.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
85
IX. Bibliografía
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Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
87
ANEXOS:
ANEXO I: Cotizaciones de las empresas proveedoras.
En el presente Anexo, se muestran, en formato tabla, el conjunto de
cotizaciones ofrecidas, en el proceso de solicitud de precios (RFQ), por parte
de las empresas proveedoras valoradas: Furukawa, Telnet y FiberStore.
Furukawa:
Precio Total (+IVA): 5336,96 USD.
Tabla 1.1: Cotización Furukawa.
FiberStore:
Precio Total (+IVA): 6640,20 USD.
FURUKAWA
Equipos Item Description Nº Units Unit Price (USD) Total (USD) Total (CLP)
OLT CONCENTRADOR OPTICO STANDALONE GPON FK-OLT-G4S 1 2.505,19 USD 2.505,19 USD 1.657.443,67 CLP
Transceptor Optico TRANSCEPTOR SFP GPON OLT CLASSE B+ PARA CONCENTRADOR
OPTICO1 148,09 USD 148,09 USD 97.976,93 CLP
Splitter 1x4 SPLITTER OPTICO MODULAR LGX 1X4 G.657A SC-APC/SC-APC 2 94,76 USD 189,52 USD 125.387,19 CLP
Caja Distribución 1 DIO B48 - MODULO BASICO 1 83,96 USD 83,96 USD 55.548,27 CLP
Caja Distribución 2 CDOI 12 (CAJA DE DISTRIBUCION OPTICA INTERNA 12F) 1 13,76 USD 13,76 USD 9.103,67 CLP
RosetaROSETA OPTICA 2P 4X2 SUPERPOSICION C/ 1 ADAP SC-APC SHUTTER -
BEIGE4 3,50 USD 14,00 USD 9.262,46 CLP
ONT MODEM OPTICO GPON FK-ONT-G400R (MODELO EXPORT.) 4 124,15 USD 496,60 USD 328.552,54 CLP
Total: 3.451,12 USD 2.283.274,73 CLP
FUENTE DE ALIMENTACION AC PARA CONCENTRADOR OPTICO
STANDALONE GPON1 288,78 USD 288,78 USD 191.058,00 CLP
MÓDULO SFP GE SX 850NM (550M) PARA CONCENTRADOR ÓPTICO 1 35,79 USD 35,79 USD 23.678,81 CLP
KIT 3X TAPAS CIEGAS LGX - PLASTICO 1 7,15 USD 7,15 USD 4.730,47 CLP
KIT DE ANCLAJE Y ACOMODACION PARA DIO B48 1 10,01 USD 10,01 USD 6.622,66 CLP
KIT BANDEJA DE EMENDA STACK 12F 1 11,06 USD 11,06 USD 7.317,34 CLP
SOPORTE DE ANCLAJE PARA CABLES 1 7,86 USD 7,86 USD 5.200,21 CLP
EXTENSION OPTICA CONECTORIZADA 06F SM G-652D SC-APC - D0.9 -
AMARILLO 1 44,65 USD 44,65 USD 29.540,62 CLP
FUENTE DE ALIMENTACION PARA MODEM OPTICO ESTANDAR NEMA (
MODELO EXPORTACION)4 7,33 USD 29,32 USD 19.398,23 CLP
FLETE A VALPARAISO 1 300,00 USD 300,00 USD 198.481,19 CLP
Total: 734,62 USD 486.027,52 CLP
CORDON DUPLEX CONECTORIZADO OM3 LC-UPC/LC-UPC 1.5M - COG -
ACQUA (A - B)1 20,42 20,42 USD 13.509,95 CLP
CORDON MONOFIBRA CONECTORIZADO SM G-652D SC-APC/SC-UPC 1.5M -
COG - AMARILLO1 8,19 8,19 USD 5.418,54 CLP
CORDON MONOFIBRA CONECTORIZADO SM G-652D SC-APC/SC-APC 1.5M -
COG - AMARILLO 59,03 45,15 USD 29.871,42 CLP
CABLE OPTICO FIBER-LAN INDOOR 12F BLI G-657-A1 LSZH AM50
1,23 61,50 USD 40.688,64 CLP
CABLE OPTICO FIBER-LAN INDOOR 02F BLI G-657-A1 LSZH AM 200 0,40 80,00 USD 52.928,32 CLP
EXTENSION MONOFIBRA BLI A/B G-657A SC-APC 1.5M - COG - BLANCO -
D0.9 43,60 14,40 USD 9.527,10 CLP
PATCH CORD U/UTP GIGALAN CAT.6 - CM - T568A/B - 2.0M - AZUL16
4,34 69,44 USD 45.941,78 CLP
Total: 299,10 USD 197.885,75 CLP
Total (Sin IVA): 4.484,84 USD 2.967.187,99 CLP
IVA (19%): 852,12 USD 563.765,98 USD
Total (Con IVA): 5.336,96 USD 3.530.953,98 USD
OTROS
FIBRA ÓPTICA
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
88
Tabla 1.2: Cotización FiberStore.
Telnet (OLT 240):
Precio Total (+IVA): 7614,98 USD.
Tabla 1.3: Cotización Telnet (OLT 240).
Telnet (OLT 350):
Precio Total (+IVA): 10326,83 USD.
Tabla 1.4: Cotización Telnet (OLT 350).
FIBERSTORE
Equipos Item Description Nº Units Unit Price (USD) Total (USD) Total (CLP)
OLT GPON OLT with 8 PON Ports and 8 Gigabit Combo Ports 1 4.700,00 USD 4.700,00 USD 3.109.538,71 CLP
Transceptor Optico GPON OLT SFP 1490nmTx/1310nmRx 2.5GTx/1.25GRx Class B+ 20km DDM
Transceivers5 110,00 USD 550,00 USD 363.882,19 CLP
Splitter 1x4 1x4 PLC Fiber Splitter, Standard LGX Cassette, SC/UPC 1 34,00 USD 34,00 USD 22.494,54 CLP
ONT GPON ONT with 1x 10/100M Fast Ethernet Port + 1x 10/100/1000M Gigabit Port + 1
PON Port + 1 VOIP Port4 74,00 USD 296,00 USD 195.834,78 CLP
Total (Sin IVA): 5.580,00 USD 3.691.750,21 CLP
IVA (19%): 1.060,20 USD 701.432,54 CLP
Total (Con IVA): 6.640,20 USD 4.393.182,75 CLP
TELNET: OLT 240
Equipos Item Description Nº Units Unit Price (EUR) Total (USD) Total (CLP) Total (EUR)
OLT Smart OLT 240 4xOLT(SFP) 4x1GbE 1 2.279,80 € 2.553,38 USD 1.690.152,53 CLP 2.279,80 €
Transceptor Optico TGMS Access Edition‐Software de gestión de SmartOLT y ONTs 1 2.840,00 € 3.180,80 USD 2.105.462,40 CLP 2.840,00 €
Splitter 1x8 Splitter 1x 8 Modulo rabill 2 mm 1 SC/UPC‐8SC/APC 100x80x10(1310/1490nm) 1 37,50 € 42,00 USD 27.801,00 CLP 37,50 €
ONT WaveAccess 511 ‐ ONT GPON 1xGbE 2 158,27 € 354,52 USD 234.670,09 CLP 316,54 €
ONT + Router WaveAccess 4022TN ‐ ONT GPON 4xGbE 2xPOTS WIFI 802.11n 2 119,84 € 268,44 USD 177.689,16 CLP 239,68 €
Total (Sin IVA): 6.399,14 USD 4.235.775,19 CLP 5.713,52 €
IVA (19%): 1.215,84 USD 804.797,29 CLP 1.085,57 €
Total (Con IVA): 7.614,98 USD 5.040.572,47 CLP 6.799,09 €
TELNET: OLT 350
Equipos Item Description Nº Units Unit Price (EUR) Total (USD) Total (CLP) Total (EUR)
OLT Chasis 19in 1UA 2x230V Smart OLT 350 4xOLT(SFP) 1x10G(SFP+) 1 4.270,00 € 4.782,40 USD 3.165.607,20 CLP 4.270,00 €
Transceptor Optico TGMS Access Edition‐Software de gestión de SmartOLT y ONTs 1 2.840,00 € 3.180,80 USD 2.105.462,40 CLP 2.840,00 €
Splitter 1x8 Splitter 1x 8 Modulo rabill 2 mm 1 SC/UPC‐8SC/APC 100x80x10(1310/1490nm) 1 37,50 € 42,00 USD 27.801,00 CLP 37,50 €
Atenuador Atenuador SC/UPC 10dB NC (300080067) 1 44,50 € 49,84 USD 32.990,52 CLP 44,50 €
ONT WaveAccess 511 ‐ ONT GPON 1xGbE 2 158,27 € 354,52 USD 234.670,09 CLP 316,54 €
ONT + Router WaveAccess 4022TN ‐ ONT GPON 4xGbE 2xPOTS WIFI 802.11n 2 119,84 € 268,44 USD 177.689,16 CLP 239,68 €
Total (Sin IVA): 8.678,01 USD 5.744.220,38 CLP 7.748,22 €
IVA (19%): 1.648,82 USD 1.091.401,87 CLP 1.472,16 €
Total (Con IVA): 10.326,83 USD 6.835.622,25 CLP 9.220,38 €
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
89
ANEXO II: Código de Configuración de la Red GPON.
A continuación, se muestra el conjunto de comandos de línea utilizados para
la configuración básica del equipo OLT FK-OLT-G4S, con el fin de lograr la
implementación y puesta en marcha de la Red GPON.
SWITCH login: admin Password: SWITCH> SWITCH> enable SWITCH# configure terminal SWITCH(config)# passwd Changing password for admin Enter the new password (maximum of 8 characters) Please use a combination of upper and lower case letters and numbers. Enter new password: Re-enter new password: Password changed. SWITCH(config)# passwd enable gpon2017 SWITCH(config)# exit SWITCH# clock Nov 06 2017 11:13 SWITCH# show clock Nov 06, 2017 11:13 (Mon) GMT CREACIÓN VLAN ETHERNET:
SWITCH# configure terminal SWITCH(config)# bridge SWITCH(bridge)# vlan create 10 → ETHERNET: 10 SWITCH(bridge)# vlan add 10 1 tagged → Se etiqueta la VLAN ETHERNET 10 al puerto GPON 1. SWITCH(bridge)# vlan add 10 5 untagged → No se etiqueta la VLAN 10 al puerto de Uplink 5 ya que no se tiene acceso al Switch.
SWITCH(bridge)# show vlan u: untagged port, t: tagged port --------------------------------------- | 1 Name( VID| FID) |123456789012345678 --------------------------------------- default( 1| 1) |..uuu..uuuuuuuuuuuuu br10( 10| 10) |t…….u............. SWITCH(bridge)# exit SWITCH(config)# gpon SWITCH(gpon)# gpon-olt 1 SWITCH(config-gpon-olt[1])# olt actívate → Activación Puerto GPON 1. SWITCH(config-gpon-olt[1])# show olt status ------------------------------------------------------------ OLT_ID | Status | Protect | Distance | FEC mode(DS/US) ------------------------------------------------------------ 1 | Active | | 20 Km | enable/disable 2 | Active | | 20 Km | enable/disable 3 | Active | | 20 Km | enable/disable 4 | Active | | 20 Km | enable/disable SWITCH(config-gpon-olt[1])# discover-serial-number start 10 → OLT consulta por nuevas ONU’s conectadas a la red cada 10 segundos. SWITCH(config-gpon-olt[1])# show onu active -------------------------------------------------------------------------------------
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
90
OLT | ONU | STATUS | MODE | Serial No. | Password(R-ID) | Link uptime ------------------------------------------------------------------------------------- 1 | 1 | Active | auto | FISA400fe074 | 00000000000000000000 | 0:00:00:04 1 | 2 | Active | auto | FISA400fd8f4 | 00000000000000000000 | 0:00:00:04 1 | 3 | Active | auto | FISA400fe078 | 00000000000000000000 | 0:00:00:03 1 | 4 | Active | auto | FISA400fe37a | 00000000000000000000 | 0:00:00:03 SWITCH(config-gpon-olt[1])# onu fix all → Para configurar las ONU’s es necesario que se encuentren en modo MANUAL. SWITCH(config-gpon-olt[1])# show onu active ------------------------------------------------------------------------------------- OLT | ONU | STATUS | MODE | Serial No. | Password(R-ID) | Link uptime ------------------------------------------------------------------------------------- 1 | 1 | Active | manual | FISA400fe074 | 00000000000000000000 | 0:00:00:27 1 | 2 | Active | manual | FISA400fd8f4 | 00000000000000000000 | 0:00:00:27 1 | 3 | Active | manual | FISA400fe078 | 00000000000000000000 | 0:00:00:26 1 | 4 | Active | manual | FISA400fe37a | 00000000000000000000 | 0:00:00:26 CREACIÓN INTERFACES:
SWITCH(config)# interface 10 → Interfaz para Ethernet. SWITCH(config-if[10])# no shutdown SWITCH(config-if[10])# exit SWITCH(config)# exit SWITCH(config)# interface mgmt → Interfaz Management. SWITCH(config-if[mgmt])# no shutdown SWITCH(config-if[mgmt])# exit CONFIGURACIÓN ONT1 – 20Mbps:
SWITCH(gpon)# dba-profile 20M_upstream créate → DBA: Asignación de Ancho de Banda Dinámico. Se crea perfil dba 20M_upstream SWITCH(config-dba-profile[20M_upstream])# mode sr → sr: Reporte de Status. SWITCH(config-dba-profile[20M_upstream])# sla fixed 128 → Asignación cbr (constante bit rate) 128kbps. SWITCH(config-dba-profile[20M_upstream])# sla maximum 20000 → sla: Acuerdo nivel de servicio, máximo 20000kbps. (20Mbps) SWITCH(config-dba-profile[20M_upstream])# apply SWITCH(config-dba-profile[20M_upstream])# exit SWITCH(gpon)# traffic-profile ONT1 create → Creación del perfil de tráfico para la ONT 1. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1])# tcont 1 → tcont: contenedor de información, tcont 1 para Ethernet. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-tcont[1])# dba-profile 20M_upstream → Se asigna perfil 20M_upstream a tcont 1. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-tcont[1])# gemport 1/1-1/4 → Se asigna tcont 1 al gemport 1 de la ONT 1. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-tcont[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT1])# mapper 1 → Mapper 1 para Ethernet. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-mapper[1])# gemport count 4 → Mapper 1 utiliza 4 gemport. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-mapper[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT1])# bridge 1 → Bridge 1 para Ethernet SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1])# ani mapper 1 → Bridge 1 ANI tiene mapper 1.
SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1]-ani[mapper:1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1])# uni eth 1 → ETH UNI 1 está configurada para Bridge 1. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation us-oper overwrite 10 0 → UNI ETH 1 configurado para upstream VLAN 10. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation ds-oper remove → UNI ETH 1 configurado para downstream automático. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1]-uni[eth:1])# apply SWITCH(config-traffic-pf[ONT1])# exit
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
91
SWITCH(gpon)# onu-profile ONU-ONT1 create → Creación del perfil ONU-ONT1. SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT1])# traffic-profile ONT1 → Al perfil ONU-ONT1 se le asigna el tráfico ONT1.
SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT1])# apply SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT1])# exit SWITCH(gpon)# gpon-olt 1 SWITCH(config-gpon-olt[1])# onu-profile 1 ONU-ONT1 → A la ONT 1 se le asigna el perfil ONU ONT1.
SWITCH(config-gpon-olt[1])# exit SWITCH(gpon)# show onu info ---------------------------------------------------------------------------------- OLT | ONU | STATUS | Serial N o. | Distance | Rx Power | Profile ---------------------------------------------------------------------------------- 1 | 1 | Active | FISA400fe074 | 108m | - 19.3 dBm | ONU-ONT1 1 | 2 | Active | FISA400fd8f4 | 108m | - 19.0 dBm | 1 | 3 | Active | FISA400fe078 | 107m | - 19.5 dBm | 1 | 4 | Active | FISA400fe37a | 107m | - 21.1 dBm | CONFIGURACIÓN ONT2 – 10Mbps
SWITCH(gpon)# dba-profile 10M_upstream create SWITCH(config-dba-profile[10M_upstream])# mode sr SWITCH(config-dba-profile[10M_upstream])# sla fixed 128 SWITCH(config-dba-profile[10M_upstream])# sla maximum 10000 SWITCH(config-dba-profile[10M_upstream])# apply SWITCH(config-dba-profile[10M_upstream])# exit SWITCH(gpon)# traffic-profile ONT2 create SWITCH(config-traffic-pf[ONT2])# tcont 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-tcont[1])# dba-profile 10M_upstream SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-tcont[1])# gemport 1/1-1/4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-tcont[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT2])# mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-mapper[1])# gemport count 4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-mapper[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT2])# bridge 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1])# ani mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1]-ani[mapper:1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1])# uni eth 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation us-oper overwrite 10 0 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation ds-oper remove SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1]-uni[eth:1])# apply SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1]-uni[eth:1])# exit SWITCH(gpon)# onu-profile ONU-ONT2 create SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT2])# traffic-profile ONT2 SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT2])# apply SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT2])# exit SWITCH(gpon)# gpon-olt 1 SWITCH(config-gpon-olt[1])# onu-profile 2 ONU-ONT2 SWITCH(config-gpon-olt[1])# exit CONFIGURACIÓN ONT3 – 5Mbps
SWITCH(gpon)# dba-profile 5M_upstream create SWITCH(config-dba-profile[5M_upstream])# mode sr SWITCH(config-dba-profile[5M_upstream])# sla fixed 128 SWITCH(config-dba-profile[5M_upstream])# sla maximum 5000 SWITCH(config-dba-profile[5M_upstream])# apply SWITCH(config-dba-profile[5M_upstream])# exit SWITCH(gpon)# traffic-profile ONT3 create SWITCH(config-traffic-pf[ONT3])# tcont 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-tcont[1])# dba-profile 5M_upstream SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-tcont[1])# gemport 1/1-1/4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-tcont[1])# exit
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92
SWITCH(config-traffic-pf[ONT3])# mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-mapper[1])# gemport count 4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-mapper[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT3])# bridge 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1])# ani mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1]-ani[mapper:1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1])# uni eth 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation us-oper overwrite 10 0 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation ds-oper remove SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1]-uni[eth:1])# apply SWITCH(config-traffic-pf[ONT3])# exit SWITCH(gpon)# onu-profile ONU-ONT3 create SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT3])# traffic-profile ONT3 SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT3])# apply SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT3])# exit SWITCH(gpon)# gpon-olt 1 SWITCH(config-gpon-olt[1])# onu-profile 3 ONU-ONT3 SWITCH(config-gpon-olt[1])# exit CONFIGURACIÓN ONT4 – 15Mbps:
SWITCH(gpon)# dba-profile 15M_upstream create SWITCH(config-dba-profile[15M_upstream])# mode sr SWITCH(config-dba-profile[15M_upstream])# sla fixed 128 SWITCH(config-dba-profile[15M_upstream])# sla maximum 15000 SWITCH(config-dba-profile[15M_upstream])# apply SWITCH(config-dba-profile[15M_upstream])# exit SWITCH(gpon)# traffic-profile ONT4 create SWITCH(config-traffic-pf[ONT4])# tcont 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-tcont[1])# dba-profile 15M_upstream SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-tcont[1])# gemport 1/1-1/4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-tcont[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT4])# mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-mapper[1])# gemport count 4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-mapper[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT4])# bridge 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1])# ani mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1]-ani[mapper:1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1])# uni eth 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation us-oper overwrite 10 0 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation ds-oper remove SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1]-uni[eth:1])# apply SWITCH(config-traffic-pf[ONT4])# exit SWITCH(gpon)# onu-profile ONU-ONT4 create SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT4])# traffic-profile ONT4 SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT4])# apply SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT4])# exit SWITCH(gpon)# gpon-olt 1 SWITCH(config-gpon-olt[1])# onu-profile 4 ONU-ONT4 SWITCH(config-gpon-olt[1])# exit SWITCH(config-gpon-olt[1])# write memory [OK] SWITCH(gpon)# show onu info ---------------------------------------------------------------------------------- OLT | ONU | STATUS | Serial No. | Distance | Rx Power | Profile ---------------------------------------------------------------------------------- 1 | 1 | Active | FISA400fe074 | 108m | - 19.2 dBm | ONU-ONT1 1 | 2 | Active | FISA400fd8f4 | 108m | - 18.9 dBm | ONU-ONT2 1 | 3 | Active | FISA400fe078 | 108m | - 19.4 dBm | ONU-ONT3 1 | 4 | Active | FISA400fe37a | 108m | - 21.0 dBm | ONU-ONT4
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93
ANEXO III: Test de Validación
En el presente Anexo, se presenta la pauta del test de validación. Este test
está diseñado para medir el grado de conocimiento del alumno, en: conceptos
teóricos de la fibra óptica, los equipos de medición OTDR y OSA, y redes de
acceso óptico GPON. Por ese motivo se divide en 3 secciones. Consiste en
50 preguntas de selección múltiple, donde se mide el grado de conocimiento
en 4 niveles.
Sección 1: Fibra Óptica, conectores y empalmes.
1. La fibra óptica es un:
a. Medio de transmisión guiada. (100%)
b. Medio de transmisión. (50%)
c. Medio de emisión. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
2. La fibra óptica está compuesta por:
a. Material dieléctrico, sin pared conductora. (100%)
b. Material dieléctrico, con pared conductora. (50%)
c. Material eléctrico, con pared conductora. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
3. ¿Cuáles son los principales tipos de fibras ópticas?
a. Multimodo y Monomodo. (100%)
b. Duomodo y Multimodo. (50%)
c. Unimodo y Macromodo. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
4. ¿Cuál es el tipo de fibra óptica más utilizada en aplicaciones de corta
distancia (2 o 3 Km) y bajo bit-rate (hasta decenas de Mbps)?
a. Multimodo. (100%)
b. Monomodo. (50%)
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94
c. Duomodo. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
5. ¿Cuál es el tipo de fibra óptica más utilizada en aplicaciones de larga
distancia (sobre 20 Km) y gran bit-rate (sobre 2,5Gbps)?
a. Monomodo. (100%)
b. Multimodo. (50%)
c. Duomodo. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
6. ¿A qué tipo de conector corresponde la siguiente imagen?
Figura 3.1: Conector Set and Twist (ST).
a. Set and Twist (ST). (100%)
b. Set and Connect (SC). (50%)
c. Set and Turn (ST). (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
7. ¿A qué tipo de conector corresponde la siguiente imagen?
Figura 3.2: Conector Set and Connect (SC).
a. Set and Connect (SC). (100%)
b. Lucent Connector (LC). (50%)
c. Set and Case (SC). (0%)
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
95
d. No sabe/No responde. (0%)
8. ¿Qué son los empalmes?
a. Son conexiones permanentes, entre fibras. (100%)
b. Son conexiones permanentes, entre conectores. (50%)
c. Son un tipo único de conectores. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
9. ¿Cuáles son los dos tipos de empalmes de fibra óptica?
a. Por Fusión y Mecánicos. (100%)
b. Por Fusión y Metálicos. (50%)
c. Ópticos y Permanentes. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
10. Con el fin de brindar las pérdidas más bajas y la menor reflectancia, se
usa el empalme:
a. Por fusión. (100%)
b. Mecánico. (50%)
c. Por fisión. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
Sección 2: Equipos de medición, OTDR y OSA.
11. ¿Qué significa OTDR (sigla en inglés)?
a. Reflectómetro Óptico en el Dominio del Tiempo. (100%)
b. Reflectómetro Óptico de Distribución Temporal. (50%)
c. Óptica de Transmisión de Dispersión Reflectiva. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
12. ¿Cuál es la principal función del OTDR?
a. Diagnosticar y caracterizar la fibra óptica. (100%)
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
96
b. Caracterizar y analizar las reflexiones internas de la fibra óptica.
(50%)
c. Analizar y determinar tipos de fibras ópticas. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
13. El OTDR puede ser utilizado para:
a. Estimar longitud y atenuación de la fibra. (100%)
b. Estimar la longitud y los tipos de conectores en la fibra. (50%)
c. Estimar los tipos de conectores y el tipo de fibra. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
14. La Traza Óptica es la gráfica entregada por el OTDR, la cual brinda la
siguiente información:
a. Largo de fibra óptica, atenuación y la ubicación de eventos reflexivos
y no reflexivos. (100%)
b. Largo de fibra óptica, atenuación, tipos de conectores y tipos de
empalmes. (50%)
c. Solo aquello referente a la atenuación. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
15. ¿Qué unidades de medida presenta la Traza entregada por el OTDR?
a. dB vs Distancia. (100%)
b. Tiempo vs Distancia. (50%)
c. dBm vs Tiempo. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
16. ¿Cuál es la función del puerto “SM LIVE” en un OTDR?
a. Permite medir en una longitud de onda de 1625nm, a una red óptica
que trafica información. (100%)
b. Permite recibir información en una longitud de onda de 1625nm,
distinta a la enviada desde el OTDR. (50%)
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
97
c. Puerto donde la fuente lumínica emite hacia la fibra que se desea
medir a 1550nm. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
17. Para un mejor rango dinámico, en base a una distancia constante.
¿Cuál(es) parámetro(s) se debe(n) modificar en el OTDR?
a. Se puede modificar todo, excepto el alcance. (100%)
b. El pulso se hace variar, hasta lograr lo deseado en la traza. (50%)
c. El alcance es lo único que se modifica, sin modificar las
características del pulso. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
18. En el OTDR, ¿Cómo se mejora la relación señal/ruido?
a. Modificando el tiempo de adquisición y un pulso adecuado. (100%)
b. Modificando solamente las características de los pulsos. (50%)
c. Modificando solamente el alcance. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
19. Cuando el circuito de detección se satura durante un periodo de tiempo,
existe una parte del enlace de fibra tras el evento que no puede ser
visualizado por el OTDR. A este suceso se le denomina comúnmente:
a. Zona muerta de evento. (100%)
b. Traza Muerta. (50%)
c. Evento de saturación. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
20. Si deseo medir en una red GPON, con el OTDR, ¿Qué longitud de onda
se debe utilizar?
a. Entre 810nm y 1310nm. (100%)
b. Entre 1550nm y1650 nm. (50%)
c. Solo 1625nm (0%)
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
98
d. No sabe/No responde. (0%)
21. ¿Qué significa OSA (sigla en inglés)?
a. Analizador de Espectro Óptico. (100%)
b. Atenuador de Espectro Óptico. (50%)
c. Óptica de Señal Analizada. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
22. ¿Cuál es la función principal del OSA?
a. Mide potencia óptica en función de la longitud de onda. (100%)
b. Dar los valores del espectro óptico. (50%)
c. Certificar la frecuencia de trabajo. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
23. ¿Cuáles son las bandas ópticas que, idealmente, puede analizar un
OSA?
a. Las bandas comprendidas por CWDM y DWDM. (100%)
b. Las bandas O, E, S y M. (50%)
c. Bandas menores a 800nm. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
24. ¿Qué unidades de medida comúnmente presenta la gráfica entregada
por el OSA?
a. dBm vs nm. (100%)
b. Watt vs nm. (50%)
c. dB vs tiempo. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
25. ¿En el OSA la resolución en longitud de onda está relacionada con?
a. El ancho de banda a la mitad de la potencia. (100%)
b. El ancho de banda a 3 dB del filtro óptico pasa-banda. (50%)
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
99
c. La longitud de onda del láser. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
26. ¿A que corresponde el concepto de Sensibilidad en el gráfico entregado
por el OSA?
a. Mínimo nivel de potencia que puede detectar el OSA. (100%)
b. Rango de potencia óptica capaz de detectar el OSA. (50%)
c. El peak de potencia capaz de detectar el OSA. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
27. ¿A que corresponde el Rango Dinámico en el gráfico entregado por el
OSA?
a. La diferencia entre mayor y menor potencia capaz de detectar.
(100%)
b. La diferencia entre el peak de potencia y la potencia a 3dB. (50%)
c. La diferencia entre la mayor y menor frecuencia. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
Sección 3: Redes de acceso óptico GPON.
28. Las redes de acceso ópticas pasivas se caracterizan principalmente
por:
a. Presentar elementos activos en los terminales de la red y elementos
pasivos para guiar el tráfico de red entre proveedor y usuario.
(100%)
b. Presentar solo elementos pasivos, tanto en los terminales de la red
como para guiar el tráfico de red entre proveedor y usuario. (50%)
c. Presentar elementos pasivos en los terminales de la red y elementos
activos para guiar el tráfico de red entre proveedor y usuario. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
29. ¿Qué significa GPON (sigla en inglés)?
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
100
a. Red óptica pasiva con capacidad de gigabit. (100%)
b. Red óptica pasiva con capacidad de gestión. (50%)
c. Red óptica activa con capacidad de gestión. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
30. La tecnología GPON permite brindar los siguientes servicios:
a. Telefonía fija PSTN, Internet e IPTV. (100%)
b. Telefonía móvil GSM, Internet y CATV. (50%)
c. GSM, 3G y GPS. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
31. La arquitectura básica de una red GPON está compuesta por los
siguientes equipos:
a. OLT, ODN y ONT. (100%)
b. OLT, OTDR y OSA. (50%)
c. OTDR y OSA. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
32. En la práctica, la distancia física máxima del enlace óptico, en las redes
de acceso óptico GPON, es:
a. Máximo 20Km. (100%)
b. Máximo 10Km. (50%)
c. Sobre 30Km. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
33. La OLT (Optical Line Terminal) se caracteriza por:
a. Ser un elemento activo capaz de transmitir, controlar y gestionar el
tráfico de datos de la red. (100%)
b. Ser un elemento pasivo capaz de transmitir, controlar y gestionar el
tráfico de datos de la red. (50%)
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
101
c. Ser un elemento pasivo capaz de dividir y distribuir el tráfico de
información de la red. (0%)
d. No sabe/ No responde. (0%)
34. La ONT (Optical Network Terminal) se caracteriza por:
a. Ser un elemento activo encargado de recibir y filtrar la información
destinada a cada usuario. (100%)
b. Ser un elemento pasivo encargado de recibir y filtrar la información
destinada a cada usuario. (50%)
c. Ser un elemento pasivo encargado de dividir y distribuir el tráfico de
información de la red. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
35. La red de distribución óptica pasiva ODN, consiste, principalmente, en
los siguientes componentes:
a. Empalmes, conectores, divisores ópticos y fibra óptica. (100%)
b. Empalmes, divisores ópticos, atenuadores y EDFA. (50%)
c. Atenuadores y EDFA. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
36. En las redes de acceso ópticas PON, la información se transmite a
través de un mismo pelo de fibra óptica.
a. De manera simultánea mediante canales bidireccionales
descendentes y ascendentes de transmisión. (100%)
b. De manera alternada entre canales bidireccionales descendentes y
ascendentes de transmisión. (50%)
c. De manera única mediante canal unidireccional de transmisión. (0%)
d. No sabe/ No responde. (0%)
37. La transmisión de información en sentido descendente desde OLT a
ONT, tiene las siguientes características:
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
102
a. Se realiza a 2.5Gbps, mediante técnica de transmisión TDM. (100%)
b. Se realiza a 1.25Gbps, mediante técnica de transmisión TDM. (50%)
c. Se realiza 1.25Gbps, mediante técnica transmisión TDMA. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
38. La transmisión de información en sentido ascendente desde ONT a
OLT, tiene las siguientes características:
a. Se realiza a 1.25Gbps mediante técnica de transmisión TDMA.
(100%)
b. Se realiza a 2.5Gbps mediante técnica de transmisión TDMA. (50%)
c. Se realiza a 2.5Gbps mediante técnica de transmisión TDM. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
39. La(s) longitud(es) de onda capaz(es) de transmitir datos y voz es/son:
a. Descendente de 1490nm y ascendentes de 1310nm. (100%)
b. Descendente de 1550nm y ascendente de 1310nm. (50%)
c. Solo descendente de 1550 nm. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
40. Los servicios de video RF analógicos se convierten en formato óptico
mediante un transmisor de video óptico, siendo transmitidos a
longitud(es) de onda de:
a. Solo descendente de 1550nm. (100%)
b. Descendente de 1550nm y ascendente de 1310nm. (50%)
c. Descendente de 1490nm y ascendentes de 1310nm. (0%)
d. No sabe/ No responde. (0%)
41. Si una red de acceso óptico GPON presenta una cantidad de 64
abonados, quiere decir que, a cada abonado le corresponde un ancho
de banda de:
a. 40Mbps de Downstream y 20Mbps de Upstream. (100%)
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
103
b. 20Mbps de Downstream y 40Mbps de Upstream. (50%)
c. Sobre 40Mbps tanto Downstream como Upstream. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
42. Para diagnosticar y caracterizar el estado de la fibra óptica presente en
la red GPON, es necesario utilizar un OTDR (Reflectómetro Óptico en
el Dominio Tiempo), el cual debe ser conectado a la red en:
a. El tramo entre ODN y ONT. (100%)
b. El tramo entre OLT y ONT. (50%)
c. El tramo entre OLT y ODN. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
43. ¿En qué consiste la creación de DBA-Profile, en la configuración de la
OLT?
a. Ubicación dinámica de banda upstream y establece acuerdos de
nivel de servicio. (100%)
b. Ubicación estática de banda downstream y establece acuerdos de
nivel de servicio. (50%)
c. Ubicación estática de banda downstream. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
44. ¿En qué consiste la creación del Traffic-Profile, en la configuración de
la OLT?
a. Perfil de encaminamiento de tráfico de los servicios ofrecidos a los
suscriptores. (100%)
b. Perfil de encaminamiento de tráfico de los servicios ofrecidos a las
ODN’s. (50%)
c. Perfil de servicio de un suscriptor aplicado directamente a las
ONU’s. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
104
45. ¿En qué consiste la creación del ONU-Profile, en la configuración de la
OLT?
a. Perfil de servicio de un suscriptor aplicado directamente a las ONUs.
(100%)
b. Perfil de servicio de un suscriptor aplicado directamente a las ODN.
(50%)
c. Perfil de encaminamiento de tráfico de los servicios ofrecidos a los
suscriptores. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
46. ¿Qué conceptos deben considerarse necesarios para la realización de
un correcto Powerbudget?
a. Potencias de Tx/Rx de equipos activos y pérdidas de todos los
componentes de la red. (100%)
b. Solo las pérdidas de todos los componentes de la red. (50%)
c. Solo potencias de Tx/Rx de equipos pasivos. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
47. ¿Qué función o equipo, permite validar, de forma práctica, el cálculo
teórico del balance óptico?
a. PowerMeter. (100%)
b. OTDR. (50%)
c. Fusionadora. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
48. ¿Qué equipo de medición puede verificar la existencia de una conexión
física entre OLT y ONT en una Red GPON?
a. OTDR. (100%)
b. OSA. (50%)
c. Speedtest. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
105
49. ¿Cómo se puede verificar que la red GPON esté operando a las
correspondientes longitudes de onda, para sentidos: downstream y
upstream?
a. Mediante el uso de un analizador de espectro óptico. (100%)
b. Mediante el uso de un analizador de espectro digital. (50%)
c. Mediante una Fusionadora. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
50. ¿Cómo se puede verificar que el suscriptor este recibiendo el nivel de
datos contratado?
a. A través de un Speedtest. (100%)
b. Mediante el uso de un OTDR. (50%)
c. A través de una Fusionadora. (0%)
d. No sabe/No responde. (0%)
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
106
ANEXO IV: Experiencias Prácticas
Experiencia N°1 “Familiarización Equipos de Medición”
Nombre: ______________________________________________________________
Rut: ______________________ Fecha: _______________________
La Parte II y III de esta guía deben ser presentadas en un informe, en formato de escuela vigente, antes de comenzar la segunda experiencia. Este informe debe contener:
Introducción, no más de 1 página.
Resumen, escrito en tercera persona.
Índice.
Desarrollo de la experiencia.
Conclusiones.
Objetivos:
Identificar las principales diferencias entre tipos de fibras, conectores y
pulidos.
Conocer las características de una fibra de lanzamiento.
Comprobar la limpieza del puerto para su utilización, mediante la sonda
FIP.
Reconocer y comprender de la medición, el concepto de sensibilidad y
rango dinámico.
Conocer y comprender el funcionamiento del OTDR.
Medir y comprender la atenuación, comparándola con la teoría.
Comprender los tipos de eventos reflexivos y no reflexivos en la traza
del OTDR.
Reconocer el fenómeno de las Zonas Muertas.
Conocer el funcionamiento del OSA.
Conocer el funcionamiento de los transceivers SFP, atenuadores
variables y Multiplexores.
Antes de iniciar es preciso comenzar por conocer los dispositivos,
instrumentos o componentes que se van a utilizar. Los instrumentos que se
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
107
utilizarán a lo largo de todo el laboratorio son: el Reflectómetro Óptico en el
Dominio del Tiempo (OTDR EXFO FTB-730C) y el Analizador de Espectro
Óptico (EXFO OSA FTB-5240S). Es por esta razón que el desarrollo de esta
guía es de vital importancia para el desempeño de las futuras experiencias.
Otra herramienta que se ocupará en esta y en todas las demás sesiones, es
la Sonda de Inspección de Fibra FIP-430B, en conjunto con el Kit de limpieza,
el cuál será necesario con el fin de que los conectores estén en óptimas
condiciones para la realización de las mediciones. La bobina de lanzamiento
será otra herramienta necesaria para poder realizar las mediciones a lo largo
de las experiencias.
Materiales:
Kit de limpieza.
Bobina de lanzamiento.
EXFO OTDR FTB-730C
EXFO FIP-430B
EXFO OSA FTB-5240S
2 conversor Ethernet-Óptico.
1 Splitter.
1 multiplexor.
Transceivers SFP.
Desarrollo:
Investigación Teórica-Previa:
a. Estudie en profundidad, los tipos de fibras ópticas, conectores y
pulido.
b. Identifique las funciones principales del OTDR, OSA y FIP.
c. Explique el funcionamiento general del proceso de medición del
OTDR y OSA.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
108
d. ¿Cuáles son las longitudes de ondas típicas de los OTDR?
¿Cuáles son las bandas típicas de los OSA, y cuáles son las
longitudes de ondas asociadas a estas bandas
e. ¿Qué es una traza típica del OTDR, y cuáles son sus respectivas
unidades? Ilustre con imágenes y explique claramente los
fenómenos asociados, siguientes: Evento Reflexivo, Evento No-
Reflexivo, Empalmes, Conectores, Ruido, Zona Muerta y Eco.
f. Defina los parámetros: rango dinámico y sensibilidad, asociados
al OTDR y OSA. ¿Qué diferencias se aprecian? Apóyese en
ilustraciones, en caso de necesidad.
g. Defina: la tecnología FTTH y el concepto de red GPON. Estudie
su relación.
Nota: Apóyese en ilustraciones o esquemas gráficos.
h. Identifique los equipos que componen una red GPON. Describa
brevemente sus funciones dentro de la red.
i. Defina el concepto de PowerBudget. Mencione los diferentes
tipos de perdidas asociadas a redes GPON.
Práctica:
a. OTDR:
1. Encienda el equipo OTDR.
2. Encienda el programa CMax2. Haga uso del FIP. Explique el
procedimiento para obtener la validación de la limpieza de un
puerto. ¿Cómo sabe que la lectura del puerto falló o resultó
exitosa? Verifique el estado de limpieza del puerto SM del
equipo EXFO.
Realice los reportes de estado pertinentes, guárdelos con el
nombre de:
“Instrumento_Puerto_Año_Mes_Día_Correcto/Incorrecto”
Ejemplo: OTDR_SM_17_07_06_COR.pdf
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
109
Figura 4.1.1: Puertos OTDR.
3. Seleccione la interfaz del OTDR:
a. Identifique dónde se seleccionan y qué longitudes de
ondas presenta, exponiendo casos donde se utilizan.
¿Cuáles son los alcances, pulsos y duración, máximos y
mínimos, que presenta el OTDR?
b. Conecte y explique el procedimiento de la configuración
con el fin de caracterizar la bobina de lanzamiento, para
esto ocupe ambas longitudes de ondas, una Duración de
180s, modifique el Alcance y Pulso.
Figura 4.1.2: Conexión bobina de lanzamiento.
c. De las mediciones realizadas en el paso anterior, ¿Cuál
es la configuración y la traza que caracteriza mejor a la
bobina de lanzamiento? Explique. ¿Cuál es su
atenuación? Compárela con la teoría para ambas
longitudes de onda.
d. Con la siguiente configuración; Pulso en 1µs y la
Duración en 30s. Conecte a través del adaptador, uno de
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
110
los rollos de FO disponibles en el laboratorio a la bobina
de lanzamiento y caracterícelo. Varié los parámetros del
pulso, e identifiqué los fenómenos ocurridos.
b. OSA:
1. Encienda el equipo OSA.
2. Seleccione la interfaz OSA:
a. Identifique dónde se seleccionan y qué bandas ópticas.
Cuáles son las formas de adquisición de datos que
presenta el OSA EXFO.
b. ¿Cuáles son las longitudes de onda disponibles en los
transceiver del laboratorio? Escoja uno para trabajar
¿Qué tipo es DWDM o CWDM?
Figura 4.1.3: Transceiver (OSA).
c. Realice el esquema que se muestra a continuación.
Ocupe el Multiplexor para visualizar y caracterizar las dos
señales en el OSA, para esto ocupe “Discover”.
Figura 4.1.4: Esquema de conexión.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
111
d. Una vez los transceivers sean alimentados
eléctricamente para su funcionamiento, obtener
mediciones de potencia, ancho de banda, longitud de
onda central, utilizando los tipos de adquisición Single,
Averaging y Real Time. Con una de las trazas entregada
por el OSA, identifique la resolución en longitud de onda,
la sensibilidad y el rango dinámico.
c. Diseño de red:
1. Realizar un diseño esquemático de una red GPON, en un
escenario real.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
112
Experiencia N°2 “Diseño de una Red GPON”
Nombre: _______________________________________________________________
Rut: ____________________________ Fecha: _________________________
La Parte II y III de esta guía deben ser presentadas en un informe, en formato de escuela vigente, antes de comenzar la tercera experiencia. Este informe debe contener:
Introducción, no más de 1 página.
Resumen, escrito en tercera persona.
Índice.
Desarrollo de la experiencia.
Conclusiones.
Objetivos:
Comprender los conceptos teóricos del diseño de enlaces monomodo.
Realizar un diseño inicial de la estructura de la red a implementar.
Elegir los materiales que se usarán para la implementación de la red,
en base al diseño inicial realizado.
Realizar un análisis del enlace, identificando los posibles puntos donde
se podrán desarrollar pérdidas de potencia.
Recopilar los datos técnicos específicos, ubicados en los datasheet, de
equipos y componentes, requeridos para el análisis matemático del
enlace.
Realizar el análisis matemático del enlace, mediante la fórmula general
para el cálculo del balance óptico.
Realizar el cálculo de la distancia máxima del enlace, mediante la
fórmula de la longitud máxima.
Obtener los valores teóricos de la potencia umbral para la longitud de
1310nm, atenuación total y el valor de la longitud máxima permitida por
el enlace.
Realizar pruebas de potencia mediante los equipos de medición: OTDR
y OSA.
Comparar los valores teóricos, obtenidos en el Power Budget, con los
prácticos, obtenidos en las pruebas de potencia.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
113
Materiales:
Kit de limpieza.
Bobina de lanzamiento.
EXFO OTDR FTB-730C
EXFO FIP-430B
EXFO OSA FTB-5240S
Desarrollo:
Investigación Teórica-Previa:
a. Defina el concepto de PowerBudget. Mencione los diferentes
tipos de pérdidas asociadas a los equipos y componentes de una
red GPON.
b. Cite y describa la fórmula general del balance óptico de potencia.
c. Cite y describa la fórmula general de la longitud máxima del
enlace monomodo.
d. Explique y grafique, cómo realizaría la conexión del equipo
OTDR a la red GPON, con el fin de obtener la traza óptica de la
red.
e. Explique la principal función de un Powermeter óptico. ¿El
equipo EXFO OSA FTB-5240S, posee la función Powermeter?
f. Realice una propuesta de conexión, mediante un esquema
gráfico, entre el equipo OSA (en función Powermeter) y la red
GPON.
Práctica:
a. Power Budget:
1. Caracterice la red GPON, existente en el Laboratorio de
Telecomunicaciones. Obtenga:
a. Número y tipo, de equipos activos:
b. Margen de Seguridad:
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
114
c. Número y tipo, de conectores:
d. Número y tipo, de empalmes:
e. Número y tipo, de Splitters:
f. Tipo y largo total de la fibra:
2. Realice un esquema gráfico, mencionando equipos y
componentes, de la red GPON existente:
3. Cálculo matemático del balance óptico. Realice un análisis
completo de pérdidas, y el análisis final de potencias.
Complete las siguientes tablas:
Tabla 4.2.1: Análisis final de potencias.
Tabla 4.2.2: Análisis completo de pérdidas.
ANÁLISIS FINAL:
Total Pérdidas Equipos [dB]:
Total Pérdidas [dB]:
Long. Onda 1310 nm
Long. Onda 1490 nm
Long. Onda 1550 nm
Longitud Enlace Máxima [Km] (1310nm):
Power Budget / Prx (dBm):
Long. Onda 1310 nm
Long. Onda 1490 nm
Long. Onda 1550 nm
TRANSMISIÓN:
Ptx (dBm) ONT
Pu (dBm) OLT
Margen de Seguridad (dB)
EQUIPOS: Pérdida Típica [dB] Cantidad (Nº) Pérdida Total [dB]
Datos SPLITTER ÓPTICO
Nivel 1x2
Nivel 1x4
Nivel 1x8
Nivel 1x16
Nivel 1x32
Nivel 1x64
Total:
Datos EMPALMADORA (Fujikura 22S)
Empalme por Fusión
Empalme Mecánico
Total:
Datos CONECTOR
Pulido APC
Pulido UPC
Pulido PC
Total:
Datos ATENUADORES
Total:
FIBRA ÓPTICA Coef. Atenuación [dB/Km] Distancia [Km] Pérdida Total [dB]
Long. Onda 1310 nm
Long. Onda 1490 nm
Long. Onda 1550 nm
Total:
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
115
b. OTDR:
1. Encienda el equipo EXFO OTDR FTB-730C.
2. Evalúe el nivel de limpieza de los puertos, mediante el
instrumento EXFO FIP-430B. Limpie los puertos de ser
necesario.
3. Seleccione la interfaz OTDR:
a. Establezca los parámetros de medición necesarios para
la correcta visualización de la traza óptica, de la red
GPON.
4. Conecte el equipo EXFO OTDR FTB-730C, a la red GPON;
según la investigación teórica-previa.
5. Obtenga y analize, la traza óptica de la red GPON.
6. Grafique la traza óptica obtenida. Caracterice los siguientes
puntos:
a. Eventos reflexivos.
b. Pérdidas de potencia.
c. Atribuya las pérdidas obtenidas, a los equipos y
componentes que las originaron.
c. Powermeter:
1. Encienda el equipo OSA.
2. Seleccione la interfaz “Power Meter – VFL”.
3. Emplee el OTDR como fuente de luz. Para ello, seleccione la
interfaz “Fuente”.
4. Implemente el siguiente esquema de conexiones:
OTDR
OSA RED GPON
OLT
Figura 4.2.1.: Esquema de conexión Powermeter.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
116
Nota: Asegúrese de utilizar los conectores correctos, en cada una de las
conexiones a realizar.
5. Establezca los parámetros comunes de medición, entre el
OTDR y el OSA:
a. Longitud de onda.
b. Modulación.
c. Unidad de medida.
6. Realice una comparación entre los valores prácticos,
obtenidos de la medición, y los valores teóricos, obtenidos en
el cálculo del balance óptico.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
117
Experiencia N°3 “Puesta en marcha de una Red GPON”
Nombre: ______________________________________________________________
Rut: ____________________________ Fecha: _________________________
La Parte II y III de esta guía deben ser presentadas en un informe, en formato de escuela vigente, antes de comenzar la segunda experiencia. Este informe debe contener:
Introducción, no más de 1 página.
Resumen, escrito en tercera persona.
Índice.
Desarrollo de la experiencia.
Conclusiones.
Objetivos:
Realizar la Configuración de red:
o Crear una VLAN para el servicio de datos.
o Aplicar la VLAN creada a los puertos, GPON y Uplink,
seleccionados.
Realizar la Configuración GPON:
o Realizar la configuración, y aplicación, de los perfiles: DBA-
profile, traffic-profile, y onu-profile.
o Configurar las ONT para operar con los perfiles configurados.
Realizar pruebas ópticas, mediante el equipo de medición OSA.
Analizar el rendimiento de la red, mediante la aplicación “Speedtest”.
Comparar los valores de ancho de banda configurados en cada ONT,
con los obtenidos en las pruebas de rendimiento, en la aplicación
“Speedtest”.
Materiales:
Kit de limpieza.
Bobina de lanzamiento.
EXFO FIP-430B
EXFO OSA FTB-5240S
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
118
Desarrollo:
Investigación Teórica-Previa:
a. Realizar una lectura previa del modelo de configuración básica,
encontrado en el documento Laserway Equipos, de la empresa
Furukawa.
b. Realizar una lectura previa del manual de instalación: IM-FK-
OLT-G4S; provisto por la empresa proveedora Furukawa.
c. Comente e identifique, los pasos necesarios para realizar la
configuración de red: creación de VLAN’s, asignación de VLAN’s
a puertos, etc.
d. Defina y comente, los perfiles: DBA-profile, traffic-profile y ONU-
profile; correspondientes a la Configuración GPON.
Práctica:
1. Conecte el cable RS-232, del ordenador del laboratorio al
puerto “Console” de la OLT.
2. Inicie el programa PuTTY. Seleccione la opción puerto Serial,
para iniciar la configuración.
3. Inicie el equipo OLT.
a. Login: admin
b. Password: gpon2017
Configuración de Red:
4. Cree una VLAN que dé servicio de datos.
5. Aplique y etiquete, en caso necesario, la VLAN creada a los
puertos GPON y Uplink, del equipo OLT.
Configuración GPON:
6. Activación del equipo OLT: active el puerto GPON en uso.
7. Configure la OLT para que repita el proceso de escaneo de
las unidades ONU, periódicamente, cada 10 segundos.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
119
8. Cambie el registro automático para manual de las ONU’s.
9. Cree una interfaz para el servicio de datos (Ethernet), y una
interfaz de management.
10. Realice la creación de los perfiles DBA y la asignación de sus
SLA. En este caso, se dispone de un ancho de banda total de
50 Mbps y de 4 ONT’s.
Por ese motivo, debe crear un dba-profile y asignar un SLA
distinto, a cada ONT, obteniendo diferentes anchos de banda
por cada ONT.
11. Realice la creación y configuración, de los perfiles de tráfico.
Se deben configurar tres puntos principales:
a. TCONT.
b. MAPPER.
c. BRIDGE.
12. Realice la creación y aplicación, de los perfiles ONU. Debe
crear un ONU profile, para cada una de las 4 ONT’s.
OSA:
1. Encienda el equipo OSA.
2. Seleccione la interfaz OSA:
a. Establezca los parámetros de medición necesarios para
la correcta visualización del espectro óptico de la red
GPON.
b. Seleccione tipo de adquisición: Real Time.
3. Realice un esquema de conexión, entre el equipo EXFO OSA
FTB-5240S y la red GPON; con el fin de obtener las
longitudes de onda operativas, para los sentidos: upstream y
downstream.
4. Realice las conexiones, y obtenga los espectros ópticos
deseados.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
120
Speedtest:
Mediante la aplicación Speedtest (http://beta.speedtest.net/es),
obtenga los anchos de banda, para el sentido upstream, de
cada ONT. Compárelos con los valores teóricos.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
121
ANEXO V: Guías del Profesor
Guía Profesor N°1 “Familiarización Equipos de Medición”
Nombre: _________________________________________________________
Rut: _________________________ Fecha: _______________________
Objetivo:
Identificar las principales diferencias entre tipos de fibras, conectores y
pulidos.
Conocer las características de una fibra de lanzamiento.
Comprobar la limpieza del puerto para su utilización, mediante la sonda
FIP.
Reconocer y comprender de la medición, el concepto de sensibilidad y
rango dinámico.
Conocer y comprender el funcionamiento del OTDR.
Medir y comprender la atenuación en una traza de OTDR,
comparándola con la teoría.
Comprender los tipos de eventos reflexivos y no reflexivos en la traza
del OTDR.
Reconocer el fenómeno de las Zonas Muertas.
Conocer y comprender el funcionamiento del OSA.
Materiales:
Kit de limpieza.
Bobina de lanzamiento.
EXFO OTDR FTB-730C
EXFO FIP-430B
EXFO OSA FTB-5240S
2 conversor Ethernet-Óptico.
1 Splitter.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
122
1 Multiplexor.
Transceivers SFP.
Desarrollo de la Actividad:
Esta cuenta con dos partes:
Investigación teórica
Práctica
Con las cuales se abarca el compromiso del alumno en realizar las tareas
previas al día del laboratorio, también se cubre los diferentes conceptos que
se plantean como objetivos aprender, tanto de forma teórica como práctica.
Parte I: Investigación teórica.
a. Estudie en profundidad, los tipos de fibras ópticas, conectores y
pulido.
Nota: En caso de haber realizado la experiencia del OSA, solo efectúe un
resumen del tema.
Básicamente existen dos tipos: fibra multimodo y monomodo.
Fibras multimodo: el término multimodo indica que pueden ser guiados
muchos modos o rayos luminosos, cada uno de los cuales sigue un camino
diferente dentro de la fibra óptica. Este efecto hace que su ancho de banda
sea inferior a las fibras monomodo. Por el contrario, los dispositivos utilizados
con las fibras multimodo tienen un coste inferior ya que ocupan Led como
emisor. Este tipo de fibras son las preferidas para comunicaciones en
pequeñas distancias, hasta 10km.
Fibras monomodo: El diámetro del núcleo de la fibra es muy pequeño y solo
permite la propagación de un único modo o rayo, el cual se propaga
directamente sin reflexión. Este efecto causa que su ancho de banda sea muy
elevado, por lo que su utilización se suele reservar a grandes distancias,
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
123
superiores a 10km, se usan con dispositivos de elevado coste como lo son los
Láser.
Figura 5.1.1: Tipos de Fibra.
Conector: es un dispositivo mecánico el cual se monta en un extremo de un
cable de fibra, fuente de luz, o un transmisor. Un conector permite a un cable
de fibra, fuente de luz o transmisor ser conectado a un dispositivo similar. Los
conectores recolectan y dirigen la luz y son fácilmente acoplados y
desacoplados de los dispositivos a los que se conectan. Existe en la actualidad
una gran variedad de conectores usados para la terminación y comunicaciones
de la fibra óptica. Por lo que a continuación expondremos los que más se
venden en el mercado:
Conectores FC (Fiber Connector): Los conectores FC son usados en cables
de fibra óptica monomodo y multimodo. Estos conectores ofrecen un
posicionamiento muy preciso del cable de fibra óptica con respecto a la fuente
óptica del transmisor y al detector óptico del receptor. Están hechos de un
revestimiento de metal y son niquelados.
Conectores SC (Set and Connect): Los conectores SC son usados en cables
de fibra óptica monomodo y multimodo. Ofrecen un bajo costos, simplicidad y
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
124
durabilidad. Estos conectores proveen un alineamiento preciso debido a que
cuenta con una férula de cerámica y cuenta con un seguro.
Conectores ST (Set and Twist): El conector ST es un conector de bayoneta
con llave usados en cables de fibra óptica monomodo y multimodo. Este
conector puede ser insertado y extraído de un cable de fibra óptica fácil y
rápidamente. Tiene una férula de cerámica y están hechos con un
revestimiento de metal y están niquelados.
Conectores LC (Lucent Connector): El conector LC es usado en cables de
fibra monomodo y multimodo. Están hecho con un revestimiento de plástico y
ofrece un alineamiento preciso porque cuenta con una férula de cerámica.
Conectores MT-RJ (MT Ferrule, Register Jack Latch): Estos conectores son
usados en cables de fibra monomodo y multimodo. Están hechos de un
revestimiento de plástico y proveen un alineamiento preciso porque cuentan
con pines guía de metal y férulas de plástico.
Figura 5.1.2: Tipos de conectores.
Con relación al pulido de la fibra en los conectores son varios los tipos que
nos podemos encontrar y esto define la configuración de las soluciones que
se requieren en nuestros proyectos, la principal importancia recae en que el
tipo de conexión determina la calidad de la transmisión de la onda de luz, y
puede ser un problema el no aplicar de forma correcta estas soluciones.
Principalmente podemos encontrar los siguientes tipos de pulido:
Pulido Plano (Flat): Este tipo de pulido se realiza generalmente de forma
manual y es utilizado en fibras multimodo. El conector de fibra original está
basado en una conexión de superficie plana o “Conector Plano” y cuando son
enfrentados un espacio de aire se forma de manera natural entre las dos
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
125
superficies debido a pequeñas imperfecciones en las superficies planas, lo que
generar pérdidas de retorno, la reflexión devuelta en el conector plano es de
alrededor de 14dB. Plano>20dB.
Pulido PC (Phisical contact): El pulido PC es utilizado tanto en fibras
multimodo como monomodo, el mismo presenta una característica en su
forma, en donde el ferrule viene con un prepulido esférico convexo.
La conexión más común es el conector de “Contacto Físico” (PC), en el cual
las dos fibras se encuentran al igual como en el conector plano, pero las
superficies son pulidas siendo levemente curvas o esféricas, la cual elimina el
espacio de aire y fuerza a las fibras a entrar en contacto, sus propiedades le
hacen poco crítico en términos de pérdida de retorno. La reflexión devuelta es
de alrededor de 40dB . PC:>30dB.
Pulido UPC (UltraPC): Este tipo de pulido es utilizado en fibra monomodo en
donde las superficies son tratadas con un pulido extendido para una mejor
terminación de la superficie. La reflexión devuelta es reducida aún más,
alrededor de 55dB. Estos conectores son utilizados a menudo en sistemas
digitales, CATV y telefonía. Ultra PC>50dB.
Pulido APC (Contacto Físico Angulado): En el cual las superficies del
conector son curvadas y además anguladas en 8° según el estándar de la
industria, esto hace que las reflexiones de la transición de la luz no retornen al
núcleo de la fibra, lo cual aumenta la pérdida de retorno a valores superiores
a los 60 dB.
Este efecto sólo se da en las fibras SM, ya que las mismas poseen un núcleo
lo suficientemente pequeño para que ese ángulo haga que el reflejo de la señal
luminosa se realice hacia afuera de la fibra. Estos conectores son preferidos
por sistemas CATV y análogos. APC>60 dB.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
126
Figura 5.1.3: Tipos de pulido.
b. Identifique las funciones principales del OTDR, OSA y FIP.
El OTDR (Reflectómetro Óptico en el Dominio del Tiempo) le permite
caracterizar o diagnosticar un tramo de fibra óptica, generalmente formado por
secciones de fibra óptica unidas por empalmes y conectores. El OTDR
proporciona una vista interior de la fibra y puede calcular su longitud,
atenuación, roturas, pérdida de retorno total y pérdidas por empalme, por
conector y totales.
Los principios básicos del OTDR
Un OTDR envía pulsos cortos de luz a una fibra. En la fibra, se produce la
dispersión de la luz debido a discontinuidades como conectores, empalmes,
curvas y fallos. El OTDR detecta y analiza las señales de retro-dispersión. La
intensidad de la señal se mide para intervalos de tiempo específicos y se utiliza
para caracterizar eventos.
El OTDR calcula distancias de la siguiente forma:
𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑐
𝑛∙𝑡
2
c = velocidad de la luz en el vacío (2,998 x 108 m/s)
t = retardo entre la emisión del pulso y la recepción del
pulso
n = índice de refracción de la fibra que se está probando
(según lo especificado por el fabricante)
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
127
La Sonda de Inspección de Fibra de la serie FIP-400B es un microscopio
con vídeo portátil que se usa para inspeccionar los extremos de fibra. A
diferencia de los microscopios tradicionales, la Serie FIP-400B facilita el
examen de los conectores de los cables de conexión y conectores de difícil
acceso situados en la parte trasera de los paneles de conexión y los
adaptadores pasantes.
El analizador de espectros óptico (Optical Spectrum Analyzer, OSA) se
utiliza para realizar medidas de potencia óptica en función de la longitud de
onda. Sus aplicaciones incluyen la caracterización de fuentes de luz (diodos
de emisión de luz, LED, y láser, LD) en cuanto a su distribución de potencia y
pureza espectral (anchura espectral); así como la medida de la característica
en transmisión de componentes ópticos pasivos.
c. Explique el funcionamiento general del proceso de medición del
OTDR y OSA.
Un OTDR (Reflectómetro Óptico en el Dominio del Tiempo) utiliza los
efectos de dispersión de Rayleigh y reflexión de Snell para medir las
condiciones de la fibra, pero la reflexión de Snell es decenas de miles de veces
mayor en nivel de potencia que la retro-dispersión.
La dispersión de Rayleigh se produce cuando un pulso viaja por la
fibra y pequeñas variaciones en el material, como variaciones y
discontinuidades en el índice de refracción, hacen que la luz se disperse
en todas las direcciones. Sin embargo, el fenómeno de pequeñas
cantidades de luz que se reflejan directamente de regreso al transmisor
se llama retro-dispersión.
Las reflexiones de Snell se producen cuando la luz que viaja por la
fibra encuentra cambios abruptos en la densidad del material, que
pueden aparecer en conexiones o roturas en los que existen espacios
con aire. Se refleja una gran cantidad de luz, en comparación con la
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
128
dispersión de Rayleigh. La intensidad de la reflexión depende del grado
de cambio en el índice de refracción.
La luz que entra al OSA (analizador de espectros ópticos) pasa a través de
un filtro óptico sintonizable en longitud de onda, llamado monocromador o
interferómetro, el cual selecciona las componentes espectrales individuales. A
continuación, el fotodetector convierte la señal de potencia óptica en corriente
eléctrica proporcional a la señal incidente. Una excepción a esta descripción
será el analizador de espectros óptico basado en el interferómetro de
Michelson y que ya fue presentado en el apartado anterior. La corriente en el
fotodetector se convierte a tensión mediante el amplificador de
transimpedancia y seguidamente se digitaliza. Cualquier procesado posterior
de la señal se hace digitalmente. La señal se aplica entonces al eje vertical
como datos en amplitud. Un generador en rampa determina la localización
horizontal de la traza conforme se representa de izquierda a derecha. Esta
rampa también es la encargada de la sintonización del filtro óptico para que la
longitud de onda resonante sea proporcional a la posición horizontal. El
resultado es la representación de la traza de potencia óptica (dBm) en función
de la longitud de onda (nm) o Hertz (Hz).
d. ¿Cuáles son las longitudes de ondas típicas de los OTDR? ¿Cuáles
son las bandas típicas de los OSA, y cuáles son las longitudes de
ondas asociadas a estas bandas?
Según manual EXFO del OTDR, el modelo FTB-730C presenta de forma
típica, las siguientes longitudes de ondas:
1310 ± 20nm
1550 ± 20nm
1625 ± 10nm
1650 ± 10nm
Los OSA pueden dividirse en tres categorías: los basados en redes de
difracción, y dos tipos basados en estructuras interferométricas, los
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
129
analizadores basados en el interferómetro Fabry-Perot y los basados en el
interferómetro de Michelson. Su principal diferencia radica en el dispositivo
utilizado como filtro óptico paso-banda sintonizable. Sin embargo, el analizador
de espectros ópticos basado en el interferómetro de Michelson calcula el
espectro óptico mediante la transformada de Fourier de un patrón de
interferencia. Para los basados en redes de difracción se profundizará su
funcionamiento en el siguiente apartado.
El rango de longitud de onda que presentan los OSA FTB-5240S es desde los
1250nm hasta los 1650nm, por lo que las bandas que presentan son las:
O, 1250-1350nm.
E, 1350-1450nm.
S, 1450-1530nm.
C, 1530-1565nm.
L, 1565-1625nm.
U, 1625-1650nm.
Figura 5.1.4: Rango de longitud de onda del OSA.
e. ¿Qué es una traza típica del OTDR, y cuáles son sus respectivas
unidades? Ilustre con imágenes y explique claramente los
fenómenos asociados, siguientes: Evento Reflexivo, Evento No-
Reflexivo, Empalmes, Conectores, Ruido, Zona Muerta y Eco.
La traza es la gráfica entregada por el OTDR, la cual contiene la información
de los eventos reflexivos y los no-reflexivos, la traza es única para cada fibra
ya que la caracteriza en sí misma como a los posibles eventos que ocurren, la
importancia del OTDR es que esta información la traduce en distancias. Las
trazas tienen como unidades dB vs Km.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
130
Figura 5.1.5: Traza óptica típica del OTDR.
Las principales causas de la atenuación son por la retro-dispersión de Rayleigh
y por absorción. El esparcimiento es la pérdida de la señal de luz en el núcleo
debido a impurezas o cambios en el índice de refracción de la fibra. La luz es
redireccionada por las propiedades moleculares de la fibra que da como
resultado una fuga de señal dentro del cladding también pueden deberse a
pérdidas en las uniones, o reflexiones hacia atrás. La dispersión de Rayleigh
representa mayoritariamente, cerca del 96%, la atenuación de una fibra óptica.
La luz viaja en el núcleo e interactúa con los átomos en el vidrio. La onda de
luz colisiona con los átomos, y da como resultado un esparcimiento. La
dispersión de Rayleigh es el resultado de estas colisiones elásticas entre la
onda de luz y los átomos de la fibra. Si la dispersión de la luz mantiene un
ángulo que soporta un viaje frontal dentro del núcleo, no ocurrirá atenuación,
Si la luz es dispersada con un ángulo que no soporta un viaje frontal continuo,
la luz es desviada fuera del núcleo y ocurre una atenuación. Algo de luz es
reflejado hacia la fuente de luz. Esta propiedad es usada por el OTDR para
realizar pruebas en la fibra.
La absorción es el segundo tipo de atenuación intrínseca. La luz es absorbida
debido a las propiedades químicas o impurezas naturales en el vidrio. De
manera similar a la dispersión, la absorción puede ser limitada mediante el
control de las impurezas durante el proceso de fabricación. Este tipo de
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131
absorción representa entre el 3-5% de la atenuación de una fibra. Los sucesos
reflexivos de la bobina de lanzamiento son producidos por los conectores de
entrada y salida de la fibra, como se indican a continuación:
Figura 5.1.6: Sucesos reflexivos de la bobina de lanzamiento.
Cualquier causa que provoque reflexiones que no sean las dispersiones
normales propias del material de la fibra, se conoce como un suceso. Una
traza del OTDR muestra gráficamente en la pantalla el resultado de una
medición. En el eje vertical se observará la potencia, mientras que en el eje
horizontal la distancia, dentro de esta traza existen diversos sucesos a lo largo
de un enlace de fibra óptica. En el esquema que se muestra en la siguiente
figura, se mencionan los posibles sucesos a percibir en las mediciones de los
OTDR.
Figura 5.1.7: Esquema de posibles sucesos a percibir en las mediciones de los OTDR.
A continuación, se comentará cada suceso con su respectiva traza:
Fibra única
EVENTOS REFLEXIVO
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132
En la traza que genera la presencia de una única fibra, se puede apreciar que
el nivel de potencia ligeramente decreciente, lo que comprenderemos como
atenuación de la fibra. También, se puede observar dos fuertes reflexiones al
principio y fin de la fibra.
Figura 5.1.8: Fibra Única.
Enlaces completos
El tipo de traza que se puede obtener, por ejemplo, entre dos ciudades, en
donde se puede apreciar, además de la atenuación normal, los sucesos o
eventos y el ruido después del extremo opuesto del enlace.
Figura 5.1.9: Enlaces completos.
Comienzo de la fibra
Esta traza dependerá del tipo de conector que se esté utilizando, por lo que al
principio de la fibra se muestra una fuerte reflexión debido al conector
delantero. A continuación, se muestra la traza correspondiente a un conector
recto normal.
Figura 5.1.10: Comienzo de la Fibra.
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133
Extremo o ruptura de fibra
En la mayoría de los casos en el extremo de la fibra aparecerá una fuerte
reflexión, debido al extremo de esta, antes de que la traza descienda al nivel
de ruido, como se aprecia a continuación:
Figura 5.1.11: Extremo de la fibra.
En caso de que la fibra se interrumpe o se rompe, se denomina rotura o
ruptura. Este fenómeno es un suceso no reflexivo, haciendo que la traza
presente una caída al nivel ruido, sin presentar reflexión, como se muestra en
la siguiente gráfica:
Figura 5.1.12: Ruptura de la fibra.
Conector o empalme, mecánico
Los conectores de un enlace provocan tanto reflexiones como pérdidas en la
fibra, una alteración similar a la de los conectores provocan también los
empalmes mecánicos, pero normalmente presentan valores más bajos de
pérdidas y reflexión.
Figura 5.1.13: Conector o Empalme, mecánico.
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134
Conector o empalme por fusión
Los empalmes por fusión son sucesos no reflexivos, solo se aprecia una
pequeña pérdida, actualmente los empalmes son tan buenos que pueden ser
casi invisibles, en una medición general. Cuando un empalme se encuentra
defectuoso, en ese te puede apreciar una pequeña reflectancia.
Figura 5.1.14: Empalme defectuoso.
Si un empalme aparece como una ganancia, haciendo que el nivel de potencia
aumente, se debe a la existencia de coeficiente de retro-difusión diferentes en
la fibra, antes y después del empalme.
Figura 5.1.15: Existencia de coeficiente de retro-difusión.
Pliegues y macropliegues
Los pliegues en una fibra causan pérdidas, pero no son sucesos reflexivos.
Para poder hacer distinción entre pliegues y empalmes, se debe acudir a los
registros de instalación y mantenimiento, ya que la pérdida se encontrará en
una ubicación desconocida, en comparación con los empalmes que se
encuentran a una distancia conocida y documentada.
Figura 5.1.16: Pliegue en la fibra.
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135
Fisura
Una fibra que se encuentra dañada parcialmente se le denominara al
fenómeno como fisura, este suceso genera reflexión y pérdidas, estas dos
pueden variar en cuanto se mueva el cable.
Figura 5.1.17: Fibra dañada (Fisura).
Cable de conexión
Comúnmente se utilizan cables de conexión para conectar la fibra en prueba
al OTDR, cabe mencionar que la reflexión inicial de la traza no corresponde a
la fibra.
Figura 5.1.18: Cable de conexión.
Las zonas muertas se originan a partir de eventos de reflexión como
conectores, empalmes mecánicos, etc., a lo largo del enlace, afectando
a la capacidad del OTDR para medir con precisión la atenuación en
enlaces más pequeños y diferenciar eventos en espacios cercanos,
como por ejemplo conectores en paneles de conexiones, etc.
Cuando la fuerte reflexión óptica de dicho evento alcanza al OTDR, su
circuito de detección se satura durante un periodo de tiempo específico
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136
(convertido a distancia en el OTDR) hasta recuperarse y poder volver a
medir una vez más la retro-dispersión de forma precisa. Como resultado
de esta saturación, existe una parte del enlace de fibra tras el evento
de reflexión que no puede “ver” el OTDR, de aquí viene el término zona
muerta.
Al especificar el rendimiento de OTDR, el análisis de la zona muerta es muy
importante para garantizar que se mide todo el enlace. Se suelen especificar
dos tipos de zonas muertas:
Zona muerta de evento: Hace referencia a la distancia mínima
necesaria para que eventos de reflexión consecutivos se puedan
“resolver”; es decir, diferenciarse uno de otro. Si un evento de reflexión
se encuentra dentro de la zona muerta del evento que le antecede, éste
no se podrá detectar ni medir de forma correcta.
Figura 5.1.19: Zona Muerta de evento.
Zona muerta de atenuación: Hace referencia a la distancia mínima
necesaria, tras un evento de reflexión, para que el OTDR mida una
pérdida de evento de reflexión o no reflexión. Para medir enlaces
pequeños y caracterizar o localizar fallos en cordones de conexión y
cables, lo mejor es disponer de la zona muerta de atenuación más
pequeña posible.
Figura 5.1.20: Zona Muerta de atenuación.
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137
En sistemas ópticos que presentan varios elementos reflexivos, puede que el
pulso de laser se refleje más de una vez antes de volver al OTDR, esto
provocará que exista una onda reflexiva en la traza que tiene un origen
artificial, que se denomina Eco. Estos son más frecuentes en OTDR’s
multimodo con gran rango dinámico y cuando se producen eventos muy
reflexivos.
Otra reflexión falsa en la traza se denomina Fantasma, son similares a ecos,
pero sus fundamentos son distintos. Los fantasmas se producen por selección
incorrecta de los parámetros de medida, esto se debe a que, a una frecuencia
de repetición del pulso demasiado alta, ya que puede suceder que la reflexión
al final de la línea del primer pulso no haya llegado al detector cuando se lanza
el siguiente pulso, generando una nueva adquisición de datos, solapando la
retro-dispersión del segundo pulso apareciendo como un evento reflexivo.
La solución frente a estos eventos es mejorar nuestro rango dinámico vs
resolución, eligiendo los parámetros correctos, para ello siempre se
recomienda efectuar tres mediciones con diferentes pulsos.
f. Defina los parámetros: rango dinámico y sensibilidad, asociados al
OTDR y OSA. ¿Qué diferencias se aprecian? Apóyese en
ilustraciones, en caso de necesidad.
OSA
Resolución en longitud de onda: Ancho de banda a 3 dB del filtro óptico
paso-banda.
Sensibilidad: Mínimo nivel de potencia óptica que puede detectar el
analizador de espectros.
Rango dinámico: Diferencia entre la mayor y menor potencia óptica que
puede detectar el analizador de espectros.
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138
Figura 5.1.21: Parámetros Rango dinámico y Sensibilidad.
OTDR
Esta especificación determina la pérdida óptica total que puede analizar el
OTDR, es decir, la longitud total del enlace de fibra que puede medir la unidad.
Mientras más alto sea el rango dinámico, mayor será la distancia que puede
analizar el OTDR. La especificación de rango dinámico debe considerarse
detenidamente por dos razones:
Los fabricantes de OTDR especifican el rango dinámico de distintas
maneras. Es una variación controlada de las especificaciones como la
amplitud de pulso, relación señal a ruido, tiempo de cálculo de
promedio, entre otros.
Disponer de un rango dinámico insuficiente se traduce en una
incapacidad para medir la longitud del enlace completo, afectando, en
muchos casos, a la precisión de la pérdida de enlace, así como a
pérdidas de conector de extremo lejano y atenuación. Un buen método
empírico es seleccionar un OTDR cuyo rango dinámico sea de 5 a 8 dB
mayor que la pérdida máxima que vaya a encontrar.
Para compensar las limitaciones de tecnología que puede presentar un OTDR,
a menudo se requiere más de una traza OTDR para encontrar todos los
eventos en el enlace. Esto se logra utilizando diferentes anchos de pulso y
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139
múltiples longitudes de onda, así superando dicha limitación. Lo que respecta
a los anchos de pulso se tiene lo siguiente:
Pulso corto: Para medir el front-end del enlace se requiere de una alta
resolución, lo que genera un insuficiente rango dinámico.
Pulso Medio: Para medir divisiones de alta pérdida, es el mejor
compromiso entre la resolución y el rango dinámico.
Pulso Largo: Para llegar al otro extremo de la fibra y obtener una
medición exacta de la pérdida de extremo a extremo, esto se logra con
un alto rango dinámico, teniendo una menor resolución.
Figura 5.1.22: Pulso Largo / Corto.
g. Defina: la tecnología FTTH y el concepto de red GPON. Estudie su
relación.
Nota: Apóyese en ilustraciones o esquemas gráficos.
FTTH (Fiber To The Home) es la entrega de una señal de comunicación
por medio de fibra óptica desde el equipo de conmutación del prestador de
servicio hasta la casa de negocio del cliente, por lo tanto, es un reemplazo
de las redes de infraestructura de cobre existentes ya sea del cable
telefónico o bien del coaxial.
Este tipo de tecnología que es relativamente nueva permite proporcionar
un ancho de banda para transmisiones en dos vías con velocidades
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140
mayores a 100 Mbps. Hoy al contrario de fabricantes de equipo como cable
módems, o DSL, las mejoras en las tecnologías de fibra óptica se muestran
de forma continua y sin necesidad de substituir la fibra existente o
desplegada.
Cada dispositivo terminal de red en el lado del cliente es conectado por
medio de una fibra dedicada a un puerto en el equipo de conmutación
ubicado en la oficina central, o también se conecta a través de una fibra a
un puerto del splitter (divisor óptico) el cual conjunta las señales de los otros
puertos (provenientes de los clientes) en un puerto común. Dicho puerto
común se conecta a la central a través de una sola fibra compartida.
Figura 5.1.23: Red GPON (FTTH).
h. Identifique los equipos que componen una red GPON. Describa
brevemente sus funciones dentro de la red.
Figura 5.1.24: Esquema de una Red GPON.
OLT (Optical Line Terminal): es el elemento activo situado en la central de la
empresa proveedora del servicio. De él parte el cable principal de fibra óptica
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141
hacia los usuarios o proveniente de ellos, es decir, realiza las 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
cuentos de usuarios. Además, actúa de puente con el resto de redes externas,
permitiendo el tráfico de datos con el exterior.
ONT (Optical Network terminal): son los elementos activos 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 la dirección al OLT de cabecera, para
que éste la re-direccione a la red correspondiente.
Normalmente se encuentran instalados en los hogares junto a la roseta óptica
correspondiente. Para el filtrado de la información recibida, el ONT es capaz
de enviar información al OLT de cabecera en una longitud de onda dedicada
de 1310nm. Para ello dispone de un LED encargado de enviar señales
luminosas. Para evitar la colisión entre las tramas enviadas por los ONT se
recurre a la multiplexación por división en el tiempo (TDM), la cual es
gestionada por el OLT, encargado de asignar intervalos de tiempo a cada
ONT.
ODN (Optical Distribution Network): Consiste en componentes ubicados en
el tramo entre el OLT y las ONT, este incluye componentes tanto ópticos
(empalmes, divisores, conectores, cables de fibra óptica, entre otros), como
también componentes no ópticos (pedestales, armarios, paneles de conexión,
cajas de empalmes, hardware, etc.) de la red.
Splitter o Divisor Óptico: Es un dispositivo de ramificación óptico
bidireccional, situado a lo largo del tramo que se extiende entre la oficina
central proveedora del servicio y las ONT de los usuarios finales. Se
consideran pasivos ya que no requieren una fuente de energía externa para
su funcionamiento. Sus funciones básicas son las de multiplexar y
demultiplexar las señales recibidas, además son capaces de combinar
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
142
potencias. Introduce perdidas de potencia óptica sobre las señales de
comunicación, que son inherentes a su propia naturaleza.
Esta pérdida, conocida como perdida de divisor o relación de división se
expresa normalmente en dB y depende principalmente de su número se
puertos de salida.
Número de
salidas
Pérdida de Inserción
Máxima
1:2 3.7dB
1:4 7.1dB
1:8 10.5dB
1:16 13.7dB
1:32 17.1dB
Tabla 5.1.1: Pérdida por Número de salidas.
Roseta Óptica: Actúa como un punto de terminación de la red óptica utilizando
conectarización directa o empalme por fusión en una extensión pre-
conectorizada (pigtail). Permite acomodación de protectores de empalme por
fusión o empalmes mecánicos.
Repartidor o caja de distribución interna óptica: se utiliza como punto de
terminación y derivación de fibras ópticas, a través de empalmes por fusión o
mecánicos.
i. Defina el concepto de PowerBudget. Mencione los diferentes tipos de
perdidas asociadas a redes GPON.
PowerBudget: es un análisis de pérdidas de potencia, donde se busca
asegurar una óptima recepción de nivel de potencia durante toda la vida del
sistema de modo que se pueda interpretar correctamente la información
transmitida.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
143
𝑅𝑋: Umbral de recepción.
𝑃𝑇𝑋: Potencia promedio de
transmisión.
𝑃𝐹𝑂: Perdidas en la Fibra Óptica.
𝑀𝑆: Margen de seguridad.
𝑅𝑋 ≤ 𝑃𝑇𝑋 𝑃𝐹𝑂 𝑀𝑆
𝛼: Atenuación en la Fibra Optica.
𝑙: Largo del tramo de Fibra Optica.
𝑃𝑐𝑜𝑛: Perdidas por conectores.
𝑃𝑒𝑚𝑝: Perdidas por empalmes.
𝑃𝑝𝑒𝑛: Penalidades por fenómenos
en potencia.
𝑃𝐹𝑂 𝛼 ∙ 𝑙 + 𝑃𝑐𝑜𝑛 + 𝑃𝑒𝑚𝑝 + 𝑃𝑝𝑒𝑛
Parte II: Práctica
OTDR
1. Encienda el equipo OTDR, para la siguiente sección apóyese en
imágenes o capturas de pantalla.
a. Describa y explique la interfaz del equipo.
El sistema operativo en el que se basan los productos EXFO es Windows, en
este caso la versión 8, por lo que la interfaz es relativa a esta versión, lo que
de cierta forma presenta comodidad al tratarse de un sistema operativo común
y masivo, por lo que navegar dentro de este se hace muy intuitivo.
Una vez en la pantalla principal, la que procede de un programa de arranque,
es decir, que carga automáticamente cada vez que se enciende el equipo,
correspondiente a la aplicación de Mini ToolBox X, la que contiene el acceso
a cada programa con el que el módulo realiza su función.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
144
Como se muestra en la siguiente imagen, se tiene acceso a cuatro programas
o aplicaciones del módulo, las que son Inline OPM, este sirve para medir
potencia óptica, iOLM que cumple la misma función del OTDR pero de una
forma más autónoma, es decir es un programa diseñado para disminuir los
tiempos de análisis, mostrando resultados de formas más gráficas, OTDR es
el reflectómetro óptico propiamente tal, donde el encargado realiza las
mediciones y análisis pertinentes y CMax2 con el cuál se obtiene el nivel de
limpieza de puertos y conectores, también se tiene acceso a herramientas de
prueba, utilidades, configuración del sistema y favoritos.
Figura 5.1.25: Interfaz Mini ToolBox X.
b. Describa y explique, de forma resumida, el programa CMax2.
El programa CMax2, es el encargado de realizar un análisis exhaustivo tanto
a los conectores como puertos de los dispositivos que se ocuparan y
conectaran. Este programa depende de la tenencia de una sonda de
inspección de fibra óptica, en este caso es la FIP-430B, la cual se conecta al
procesador del equipo a través de un puerto USB.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
145
Tal como se muestra en la siguiente imagen, la que se obtuvo de un proceso
de limpieza, el programa a la mano izquierda presenta las operaciones que se
pueden realizar de forma automática o manual, encima de estas aparece la
barra de enfoque, la cual al igual que en un semáforo nos indica el nivel de
enfoque que se tiene de la fibra, está claro decir que mientras mejor enfoque,
el análisis tiene mayor precisión. A la mano derecha en configuración de
prueba se puede determinar que tipo de fibra y pulido se medirá,
determinando, si es que se tiene conocimiento, diametros de nucleo, cladding
entre otros, de la fibra.
Figura 5.1.26: Interfaz CMax2.
c. Explique y describa, de forma resumida, la interfaz del OTDR.
En el OTDR la interfaz trata de emular un poco lo que sería enfrentarse a un
equipo de laboratorio con los graduadores de Alcance, Pulso y Duración,
también se tiene a la izquierda un menú desplegable en cual encontramos la
descripción de los puertos del OTDR, que son los SM/9µm y SM Live/9µm,
para el primer caso se tiene dos longitudes de ondas disponibles que son
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
146
1310nm y 1550nm, en el caso del segundo puerto se tiene solo 1625nm.
Presenta un área donde se dibujará la traza correspondiente a la medición del
OTDR, donde se tiene herramientas de puntero, mover pantalla (mano) y
distintos tipos de zoom o selección de área de interés. Bajo esta barra se tiene
un botón que dice AUTO, esta realiza la configuración automática de los
parámetros para realizar la medición, bajo este otro botón que dice RT, que
realiza la medición a tiempo real, es decir el sistema no para de hacer envío
de pulsos y el OTDR medirá cualquier variación que ocurra en el sistema a
tiempo real. Finalmente, el tercer botón, el que contiene puntos suspensivos,
se puede realizar configuraciones de alcance, pulso y duración de forma
personalidad. Como EXFO nos tiene acostumbrado a mano derecha tenemos
la barra de herramientas para abrir carpetas, guardar, generar informes,
mostrar traza anterior, ambas, siguiente, también se cuenta con el menú
principal donde podemos analizar el archivo a generar, identificar la fibra a
medir, realizar las configuraciones de prueba y las preferencias de usuario,
que son las referencias a la hora de determinar si la medida es correcta o
incorrecta.
Figura 5.1.27: Interfaz OTDR.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
147
d. Identifique dónde se seleccionan y qué longitudes de ondas
presenta, exponiendo casos donde se utilizan.
Tal como se mencionó anteriormente las longitudes de onda se seleccionan a
mano izquierda en la pantalla donde dice Puerto/Fibra, se encuentra un menú
desplegable donde aparece el puerto y en base a este aparece un listado de
longitudes de ondas posibles a seleccionar. En este OTDR se tiene para el
caso de SM 1310nm y 1550nm, y para el cado de SM Live 1625nm, como se
muestra a continuación:
e. Cuáles son los alcances, pulsos y duración, máximos y mínimos,
que presenta el OTDR.
El OTDR presenta el Alcance, Pulso y Duración, presentan 400km, 20µs y
180s, a su vez 1,25km, 3ηs y 5s, máximos y mínimos respectivamente, como
se muestra en la siguiente ilustración:
Figura 5.1.28: Parámetros OTDR.
2. Haga uso del FIP. Explique el procedimiento para obtener la
validación de la limpieza de un puerto. ¿Cómo sabe que la lectura del
puerto falló o resultó exitosa? Verifique el estado de limpieza de los
puertos del equipo EXFO. Realice los reportes de estado pertinentes,
guárdelos con el nombre de:
“Intrumento_Puerto_Año_Mes_Día_Correcto/Incorrecto”.
Ejemplo: OTDR_SM_17_07_06_COR.pdf
También verifique nivel de limpieza de todos los conectores que
ocupará de la bobina de lanzamiento (BL), genere el reporte con el
nombre de:
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
148
“Fibra_ConectorA/B_Año_Mes_Día_Correcto/Incorrecto”.
Ejemplo: BL_A_17_07_06_INC.pdf
Nota: En caso de un mal diagnóstico debe realizar limpieza, siguiendo
los pasos indicados en el Manual abreviado.
Para esta parte el alumno, en base a su lectura e investigación, debe ser capaz
de realizar una inspección del puerto con tal de verificar el nivel de limpieza.
Para esto se ocupa la Sonda FIP-430B, con la boquilla FIPT-400-FC-APC, ya
que esta boquilla es la que se ocupa para puertos FC/APC, en caso de dudas
referirse al manual abreviado. La boquilla se muestra a continuación:
Figura 5.1.29: Boquilla FIPT-400-FC-APC.
Esta boquilla es la que se fija en la punta de la sonda, para esto se debe
colocar la boquilla en una de las tres posiciones que le otorga el calce, a su
vez se debe fijar con la tuerca de retención, tal como se muestra a
continuación:
Figura 5.1.30: Boquilla FIPT-400-FC-APC.
Con la boquilla puesta en su lugar, se procede a realizar la conexión a través
del cable USB al equipo EXFO, como se muestra en la posterior figura. Junto
con esto se debe iniciar el programa CMax2 el que se encuentra en la interfaz
inicial del Mini Toolbox X de EXFO.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
149
Figura 5.1.31: Boquilla puesta en el conector.
Las instrucciones para la medición se encuentran en el manual abreviado del
usuario. Pero a pesar de ellos se mostrarán capturas de pantallas de la
inspección que se realizó con el fin de dar respuesta al contenido de la guía
para el alumno.
Previo a la medición se debe configurar la prueba, para esto se debe ir al
Config. Prueba con lo que se abrirá la siguiente ventana y aquí se podrá
escoger el tipo de pulido del conector, en caso de querer cambiar el tipo de
pulido a medir debe hacer clic en el símbolo:
Figura 5.1.32: Paso 1 Medición.
Se abrirá la siguiente ventana, en la que podrá escoger el pulido y norma del
conector, con la selección de este se encuentra listo para la realización de la
prueba de limpieza de los conectores y puertos:
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
150
Figura 5.1.33: Elección de pulido y norma.
En la imagen se muestra el video en directo y tiempo real, que muestra la
sonda de inspección, esta como se nota, fue efectuada manualmente, tal como
los alumnos deben realizarla.
Figura 5.1.34: Imagen en director de la Sonda de Inspección.
Una vez efectuada la captura para el análisis, esta es la imagen que se
obtiene:
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151
Figura 5.1.35: Captura para el análisis.
De esta medición, tal como lo debe realizar el alumno se procedió a la
generación de informe, previo a esto se debe realizar una identificación de la
actividad realizada, definiendo a qué puerto o conector se le verificó la
limpieza, por lo que se procede a definirlo haciendo clic en identificación. Se
abrirá una ventana en la que se definirá la Empresa como PUCV, el Operario
A con el apellido del alumno, Cable ID como BL, FO1, FO2, FO3 o FO4, según
corresponda, Locación A como LAB FO PUCV y Conector ID A o B según
corresponda.
Figura 5.1.36: Ventana de Identificación.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
152
Posteriormente al momento de guardar se le puso el nombre de la forma
correspondiente:
INSTRUMENTO_PUERTO_AÑO_MES_DIA_CORRECTO/INCORRECTO;
en la carpeta correspondiente a OTDR, lo que busca generar un orden
correlativo de informes y así fácilmente tener un control sobre la limpieza del
puerto.
A continuación, se muestra como es el documento al generar un informe:
Figura 5.1.37: Informe del diagnóstico final del estado de limpieza de los puertos.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
153
Una vez hecho esto, se debe proceder con la limpieza del puerto
inspeccionado. Antes de comenzar con la limpieza se recomienda desconectar
el FIP del puerto USB, ya que este con el tiempo se calienta y puede dañarse,
por lo que se pide desconectar cuando este en un no uso. Ahora, primero se
debe cerrar el puerto inspeccionado, empujar hacia abajo delicadamente,
ejerciendo una pequeña presión mientras se gira en 90° sentido contrario a las
agujas del reloj, como se muestra a continuación:
Figura 5.1.38: Clausura del puerto inspeccionado.
Una vez girado el puerto en 90°, debes levantar el puerto, es decir, sacarlo de
la cavidad, quedando la férula expuesta tal como se muestra a continuación:
Figura 5.1.39: Extracción del puerto a limpiar.
Para realizar una buena limpieza se debe tomar los hisopos humedecer con
alcohol isopropílico, y hacer un barrido en la punta de la férula, también pasar
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
154
el hisopo en forma circular. Posteriormente para secar y extraer la humedad,
pasar los paños de limpieza antiestáticos.
Figura 5.1.40: Elementos de limpieza.
Para saber si el puerto quedo apto para su utilización, es que se debe realizar
una nueva inspección y análisis. De ser así, al realizar la lectura se debe
obtener algo como se muestra en la siguiente imagen:
Figura 5.1.41: Captura del Estado Correcto de limpieza.
Realizar el mismo procedimiento para todos los conectores que se usaran en
las mediciones del OTDR. En el caso de esta guía se usará el conector
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
155
FC/APC y FC/UPC de la bobina de lanzamiento, también se hará uso de
ambos conectores de los dos rollos de FO presentes en el laboratorio que son
tipo FC/UPC, también se ocuparan conectores tipo SC/APC y SC/UPC por lo
que el tipo de boquilla que usará el FIP en esta ocasión varía según el tipo de
pulido, es decir, para todos aquellos conectores con pulido APC, se utilizará el
FIPT-400-U25MA.
La forma de limpiar los conectores es exactamente igual que la de los puertos,
salvo que en esta oportunidad se puede hacer uso de una herramienta de
limpieza, que es el limpiador tipo cassette, en el cual al apretar el gatillo y
mantenerlo en esa posición, se abre una ventana donde existe un paño de
limpieza que no deja pelusas, donde se desliza la punta de la férula de un lado
al otro a medida que se gira lentamente el conector.
Esta herramienta se muestra en la siguiente imagen:
Figura 5.1.42: Limpiador tipo cassette.
El alumno debe limpiar cada conector y generar reportes como los que se
muestras a continuación:
Figura 5.1.43: Reportes de limpieza.
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156
Como indicadores visuales, se tiene el color que emite el led de la sonda de
inspección, por lo que el docente podrá a distancia saber en qué instancia se
encuentra el alumno.
Para el Led Azul se tiene la sonda disponible para realizar una medición, en
proceso de esperar que el alumno captura la visualización de la fibra, en color
Rojo es cuando el alumno a capturado y el software ha terminado de analizar
la captura, determinando que el puerto contiene impurezas o en su defecto
que el alumno no ha logrado un buen enfoque y finalmente, color Verde cuando
el alumno logra un buen enfoque y el programa determina que el puerto está
exento de impurezas, medición correcta.
Figura 5.1.44: Indicativos luminosos led de la Sonda de Inspección.
3. Conecte y explique el procedimiento de la configuración con el fin de
caracterizar la bobina de lanzamiento, para esto ocupe ambas
longitudes de ondas, una Duración de 180s, modifique el Alcance y
Pulso.
Para realizar la conexión de la fibra de lanzamiento se necesita primero
repasar los tipos de conectores y pulidos, ya que estos son de gran importancia
a la otra de obtener una buena caracterización de una red óptica. Los puertos
que presenta el OTDR son ambos de tipo FC con pulidos APC, porque
conectar otro tipo de conector es “imposible”, se incurriría en un daño
permanente en el equipo. Ahora sabiendo que no se puede conectar otro tipo
que no sea FC, procedemos a fijar la importancia del pulido, acá se tiene las
siguientes opciones, FC/PC, FC/UPC y FC/APC, todas son posibles conectar,
no se incurre en un daño permanente, pero si con el tiempo se puede llegar al
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
157
daño permanente para el sensor receptor. Ya que las PC, UPC generan mayor
reflectancia que la APC.
En conocimiento de lo anterior se debe tener el cuidado de conectar la bobina
de lanzamiento como corresponde, ya que esta cuenta con el mismo tipo de
conector en ambos extremos, pero no el mismo tipo de pulido, es decir, la
bobina de lanzamiento es FC/APC-FC/UPC. Ahora, ¿cómo distinguimos cual
es APC? Sencillo, si bien no es normal internacional, se puede dejar como una
convención de que los conectores que son VERDES son de pulido APC, y
justamente la bobina de lanzamiento presenta un conector verde. Ahora
también se puede saber por medio de la observación directa, ya que en los
APC la férula tiene un corte en ángulo de 8° comúnmente, y al hacer una
comparación directa con otro tipo de férula se distingue dicho ángulo. El rollo
de la bobina de lanzamiento es aquel que tiene una cubierta de color azul, en
definitiva, es el rollo que presenta menor tamaño ya que mide alrededor de
1km, como se muestra en la siguiente imagen:
Figura 5.1.45: Rollo de fibra de la bobina de lanzamiento.
La conexión se debe realizar en el puerto SM del OTDR, como se muestra a
continuación:
Figura 5.1.46: Esquema de conexión.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
158
4. De las mediciones realizadas en el paso anterior, ¿Cuál es la
configuración y la traza que caracteriza mejor a la bobina de
lanzamiento? Explique. ¿Cuál es su atenuación? Compárela con la
teoría para ambas longitudes de onda. ¿Por qué se ocupó una
Duración de 180s?
Una vez realizada la conexión el alumno deberá modificar los parámetros con
tal de llegar a tener trazas similares a la que se expone a continuación, para
1310nm y 1550nm respectivamente, con la siguiente configuración; Alcance
2,5km ya que la fibra mide más que 1,25km que es el rango anterior, un Pulso
de 100ηs con el que se cubre la distancia completa del tramo sin perder
información o sin ingreso de ruido al análisis:
Figura 5.1.47: Captura en 1310nm.
Figura 5.1.48: Captura en 1550nm.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
159
Con la siguiente tabla resumen, donde se obtiene la longitud de la fibra, que
es 1,632km.
Figura 5.1.49: Captura del Resumen de mediciones.
De la tabla resumen también se obtienen datos como la atenuación presente
para ambas longitudes de onda, las que si se comparan con la teoría se
acercan bastante, ya que para los 1310nm esta es 0,353 dB/km y la teórica es
0,3 dB/km, ahora para los 1550nm se tiene en la práctica 0,201 dB/km y
teóricamente es 0,2 dB/km por lo que podemos concluir que en la práctica las
ventanas de trabajo se cumplen para longitudes centradas en 1310nm y
1550nm respectivamente. Se ocupó una duración de 180s, ya que con esta
duración EXFO expresa que la relación señal/ruido es 1.
5.- Con la siguiente configuración; Pulso en 1µs y la Duración en 30s.
Conecte a través del adaptador, uno de los rollos de FO disponibles
en el laboratorio a la bobina de lanzamiento y caracterícelo. Varié los
parámetros del pulso, e identifiqué los fenómenos ocurridos.
El procedimiento que se aplica para poder conectar un rollo de FO a la bobina
de lanzamiento es el siguiente. Primero se debe recordar que la bobina de
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
160
lanzamiento presenta un conector FC/APC, que lo dejaremos para conectarlo
siempre al OTDR, por el tipo de pulido que posee, y el otro conector que
presenta es FC/UPC, que es el que dejaremos para conectarlo a la red a medir,
que en esta ocasión es un rollo de FO.
Para poder realizar esta conexión se conecta un extremo de la bobina de
lanzamiento y uno del rollo de FO a un adaptador FC-FC hembra, cómo el que
se muestra a continuación:
Figura 5.1.50: Adaptador FC-FC hembra.
Finalmente, la conexión se realizaría de la siguiente forma:
Figura 5.1.51: Conexión.
Quedando el siguiente esquema de conexión:
Figura 5.1.52: Esquema de conexión.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
161
Se inició la actividad con el rollo de FO código QG-J3952, el cuál
denominaremos como FO1. Este fue caracterizado bajo los parámetros
entregados obteniendo las siguientes trazas:
Para 1310nm:
Figura 5.1.53: Captura en 1310nm.
Para 1550nm:
Figura 5.1.54: Captura en 1550nm.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
162
Con lo que se pudo resumir la siguiente tabla de datos, para FO1:
Figura 5.1.55: Captura del resumen de mediciones.
Luego se procedió a conectar el siguiente rollo de FO de código QB-Y3723,
que denominaremos FO2. Sin variar ningún parámetro se obtuvo lo siguiente:
Para 1310nm:
Figura 5.1.56: Captura en 1310nm.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
163
Para 1550nm:
Figura 5.1.57: Captura en 1550nm.
Con lo que se pudo resumir la siguiente tabla de datos, para FO2:
Figura 5.1.58: Captura del resumen de mediciones.
Con los datos obtenidos de las mediciones podemos realizar el llenado de la
tabla, la que queda de la siguiente forma:
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
164
FO código QG-J3952 FO código QB-Y3723
1310nm
Longitud del tramo 26,9521 km 27,4296 km
Pérdida del tramo 9,177 dB 9,254 dB
ORL del tramo --- ---
Pérdida promedio 0,340 dB/km 0,337 dB/km
1550nm
Longitud del tramo 26,9483 km 27,4256 km
Pérdida del tramo 5,145 dB 5,142 dB
ORL del tramo --- ---
Pérdida promedio 0,191 dB/km 0,188 dB/km
Tabla 5.1.2: Tabla de mediciones.
Siendo que son fibras de un mismo proveedor, hechas a pedido de 25km, a
pesar de ello no son iguales, es decir, no presentan el mismo comportamiento
para un mismo pulso de luz. Esto se debe a factores intrínsecos de la fibra.
En todas las trazas obtenidas, se tiene que los eventos reflexivos son por
motivos de los conectores y adaptadores, los que se encuentran entre la unión
de la bobina de lanzamiento y los rollos de fibras ópticas, las que se
encuentran a 1,6km desde el comienzo de la traza.
OSA
5. Encienda el equipo OSA, para la siguiente sección apóyese en
imágenes o capturas de pantalla.
a. Describa y explique la interfaz del equipo.
El sistema operativo en el que se basan los productos EXFO es Windows, en
este caso la versión 8, por lo que la interfaz es relativa a esta versión, lo que
de cierta forma presenta comodidad al tratarse de un sistema operativo común
y masivo, por lo que navegar dentro de este se hace muy intuitivo.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
165
Una vez en la pantalla principal, la que procede de un programa de arranque,
es decir, que carga automáticamente cada vez que se enciende el equipo,
correspondiente a la aplicación de Mini ToolBox X, la que contiene el acceso
a cada programa con que el módulo realiza su función.
Como se muestra en la siguiente imagen, se tiene acceso a tres programas o
aplicaciones del módulo, las que son Power Meter-VFL, este sirve para medir
potencia óptica, OSA es el analizador de espectro óptico propiamente tal, es
el encargado de realizar las mediciones y análisis pertinentes y
ConnectorMax2 con el cuál se obtiene el nivel de limpieza de puertos y
conectores, también se tiene acceso a herramientas de prueba, utilidades,
configuración del sistema y favoritos.
Figura 5.1.59: Interfaz ToolBox X.
Las bandas ópticas se seleccionan en la pestaña Adquisición en el área
Wavelength range, es aquí donde se puede seleccionar de dos formas,
escribiendo los valores en nanómetro en Start y Stop, lo que dejaría esa
ventana de análisis. Otra forma de seleccionar las bandas es hacer doble clic
sobre una banda, ejemplo doble clic sobre O, automáticamente se
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
166
seleccionaría la banda de 1250nm hasta 1350nm. Ahora si se desea
seleccionar más de una banda, se hacer doble clic en la primera y luego hacer
clic de forma creciente hasta la banda deseada, ejemplo, doble clic en la banda
E, clic en S, clic en C y clic en L, por lo que la banda seleccionada seria de
1350nm hasta 1625nm. Como se mencionó en la pregunta c, las formas de
adquisición que presenta el OSA EXFO, son Single, Averaging y Real Time.
Tal como se muestra en la siguiente figura:
Figura 5.1.60: Formas de adquisición del OSA.
Las longitudes de disponibles en los transceiver del laboratorio corresponden
a cuatro:
1310nm CWDM
1550nm CWDM
C41 DWDM
C59 DWDM
Con estos transceiver o transceptores, el alumno debe realizar la conexión,
para esto se debe colocar el transceptor dentro del conversor Ethernet-óptico
y posteriormente conectar un jumper LC/UPC Duplex a la salida del láser,
como se muestra a continuación:
Figura 5.1.61: Conexión del transceiver.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
167
En el otro extremo del jumper, es decir, en el conector SC/UPC Duplex se debe
conectar el adaptador SC-SC tipo H, tal como la siguiente imagen muestra:
Figura 5.1.62: Conexión de conectores.
Al adaptador se debe conectar el cable COM del Splitter, a la salida del
conector A, que es el transmisor:
Figura 5.1.63: Conexión del cable COM.
Finalmente, al OSA conectamos el cable que lleva el 10% de la potencia, solo
con el fin de prevenir y no dañar el instrumento:
Figura 5.1.64: Conexión al OSA.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
168
Primero en adquisición seleccionamos el tipo Single:
Figura 5.1.65: Modo Single.
Iniciamos la lectura del láser y se obtiene la siguiente traza:
Figura 5.1.66: Traza obtenida.
Para un mejor acercamiento es preciso hacer clic en :
Figura 5.1.67: Zoom a la traza.
Para la lectura en Averaging, seleccionamos dicho tipo, aquí nos pedirá un
valor en conteo, lo dejaremos por defecto en 8 tiempos:
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
169
Figura 5.1.68: Modo Averaging.
La traza que se obtiene de dicho conteo es:
Figura 5.1.69: Traza obtenida.
Para un mejor acercamiento es preciso hacer clic en :
Figura 5.1.70: Zoom a la traza.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
170
Y finalmente se realiza la toma de datos de un tipo de adquisición en tiempo
real:
Figura 5.1.71: Modo Real Time.
La traza obtenida, varia con respecto al tiempo actualizándose cada segundo,
es por esto que los valores entregados en la taba de resultados varían.
Figura 5.1.72: Traza obtenida.
Para un mejor acercamiento es preciso hacer clic en :
Figura 5.1.73: Zoom a la traza.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
171
Las especificaciones que presentan los Multiplexores que están presentes en
el laboratorio es que solo se pueden utilizar para longitudes de onda de
1310nm y 1550nm cada uno con una entrada predeterminada, por lo que el
alumno deberá optar por uno láser de cada uno.
Para el montaje, primero se debe hacer uso de otro conversor Ethernet-óptico,
al cual se le dispone con otro láser, esta conexión se realiza de igual forma
que el paso anterior. Ambos conversores se conectan a los cables con los
conectores LC/UPC Duplex, el otro extremo del cable SC/UPC Duplex se
conecta a un adaptador SC-SC tipo H y este a las entradas del MUX:
Figura 5.1.74: Conexión de conversores.
Figura 5.1.75: Esquema de conexión final.
La salida COM del MUX, debe ser conectada al OSA, con lo que estaría todo
dispuesto para la medición y visualización de las dos señales en la pantalla,
tal como se muestra en la siguiente imagen:
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
172
Figura 5.1.76: Visualización de las dos señales.
Bajo la traza tenemos la tabla que entrega los resultados de la medición, los
cuales caracterizan a las señales, con sus respectivos anchos de bandas,
potencia, centro de la potencia en nanómetros y el ruido óptico base. Las
bandas que se están ocupando son la O y la C, ya que tenemos presentes
señales en 1310nm y 1550nm respectivamente.
Para saber la sensibilidad se puede obtener de dos formas en la tabla de
Resultados que se nombró anteriormente o en la pestaña Channel Results,
para esto nos dirigimos donde dice Noise y vemos que el ruido promedio es
de -50,88dBm y -52,98dBm, respectivamente para cada canal.
El rango dinámico se puede obtener de la misma forma buscando el valor
entregado como OSNR, que para cada canal es de 52,62dB y 54,20dB, que
es la diferencia entre la potencia máxima y el promedio del ruido, es decir, la
sensibilidad.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
173
Figura 5.1.77: Captura del resumen de mediciones.
Diseño de red de acceso óptico GPON
1. Realizar un diseño esquemático de una red GPON, en un escenario
real.
Figura 5.1.78: Esquema de una Red GPON.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
174
Guía Profesor N°2 “Diseño de una Red GPON”
Nombre: _______________________________________________________________
Rut: ____________________________ Fecha: _________________________
Objetivos:
Comprender los conceptos teóricos del diseño de enlaces monomodo.
Realizar un diseño inicial de la estructura de la red a implementar.
Elegir los materiales que se usarán para la implementación de la red,
en base al diseño inicial realizado.
Realizar un análisis del enlace, identificando los posibles puntos donde
se podrán desarrollar pérdidas de potencia.
Recopilar los datos técnicos específicos, ubicados en los datasheet, de
equipos y componentes, requeridos para el análisis matemático del
enlace.
Realizar el análisis matemático del enlace, mediante la fórmula general
para el cálculo del balance óptico.
Realizar el cálculo de la distancia máxima del enlace, mediante la
fórmula de la longitud máxima.
Obtener los valores teóricos de la potencia umbral para la longitud de
1310nm, atenuación total y el valor de la longitud máxima permitida por
el enlace.
Realizar pruebas de potencia mediante los equipos de medición: OTDR
y OSA.
Comparar los valores teóricos, obtenidos en el Power Budget, con los
prácticos, obtenidos en las pruebas de potencia.
Materiales:
Kit de limpieza.
Bobina de lanzamiento.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
175
EXFO OTDR FTB-730C
EXFO FIP-430B
EXFO OSA FTB-5240S
Desarrollo:
Parte I: Investigación Teórica-Previa:
a. Defina el concepto de PowerBudget. Mencione los diferentes tipos de
pérdidas asociadas a los equipos y componentes de una red GPON.
Después de haber escogido los componentes para la instalación de la red, es
necesario calcular el balance óptico del sistema. Este balance cuantificará las
pérdidas máximas de la red y por lo tanto permitirá conocer la capacidad
máxima de transmisión del sistema o la distancia máxima de cada enlace,
dado que ambos parámetros son inversamente proporcionales entre sí.
El cálculo del balance de red debe tener en cuenta todos los elementos de la
red, ya que todos los elementos de alguna forma intervienen en la calidad de
la señal a lo largo del trayecto, generalmente empeorándola.
Por ello, el análisis matemático del enlace debe contemplar no solo las
pérdidas de la fibra, sino además las de todos los dispositivos como divisores
o conectores y la ganancia de potencia de los amplificadores.
b. Cite y describa la fórmula general del balance óptico de potencia.
Existe una fórmula general para el cálculo del balance óptico de una
transmisión por fibra óptica entre un emisor y un receptor. Esta fórmula viene
dada por la siguiente expresión lineal:
𝑷𝒕𝒙 [𝑷𝒄 + 𝑷𝒆 +𝑴𝒔 + 𝑷𝒇𝒐 + 𝑷𝒔 𝑮] ≥ 𝑷𝒖;
Esta expresión lineal se puede diversificar en la siguiente expresión:
𝑃𝑡 [𝑛𝑐 ∗ 𝛼𝑐 + 𝑛𝑒 ∗ 𝛼𝑒 +𝑀𝑠 + 𝐿 ∗ 𝛼𝑓𝑜 + 𝑛𝑠 ∗ 𝛼𝑠 𝐺] ≥ 𝑃𝑢;
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
176
Donde:
Ptx: es la potencia máxima inyectada a la fibra óptica.
α: es la atenuación de empalmes, conectores y splitters: αe para
empalmes, “αc” para conectores y “αs” para splitters.
n: es el número de empalmes, conectores y splitters: “ne” para empalmes,
“nc” para conectores y “ns” para splitters.
Ms: es un margen de seguridad, contempla las pérdidas de otros
dispositivos, ratio de encendido-apagado, cambios de temperatura y otros
factores que puedan introducir pérdidas.
L: es la longitud del tramo de fibra en km.
αfo: es la atenuación característica de la fibra óptica, en dB por km.
G: es la ganancia de amplificadores ópticos no regeneradores (EDFA)
Pu: es el umbral de recepción de potencia o la sensibilidad del fotodetector.
Se entiende como la mínima potencia necesaria en recepción para hacer
posible la comunicación.
c. Cite y describa la fórmula general de la longitud máxima del enlace
monomodo.
Dadas las restricciones actuales que existen en los núcleos residenciales en
lo referente a infraestructura óptica, el parámetro mayormente limitante es la
longitud máxima del enlace, o lo que es lo mismo, la longitud máxima de la
fibra entre el nodo de acceso y el conversor opto-eléctrico del edificio.
Es por ello que la variable de mayor interés en la ecuación anterior deba ser
la longitud máxima de la fibra, por lo que es necesaria una modificación de la
ecuación anterior para despejar esta variable (Zapardiel, 2014):
𝐿𝑚𝑎 𝑃 + 𝐺 𝑛𝑐 ∗ 𝛼𝑐 𝑛𝑒 ∗ 𝛼𝑒 𝑛𝑠 ∗ 𝛼𝑠 𝑀𝑠
𝛼𝑓𝑜
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
177
En esta ecuación se introducen elementos nuevos:
Lmax: es la máxima longitud que puede alcanzarse entre el nodo y el
usuario.
P: es el margen de potencia máxima para el sistema en dB. Es el resultado
de la diferencia entre la potencia óptica del transmisor y la sensibilidad del
receptor.
d. Explique y grafique, cómo realizaría la conexión del equipo OTDR a
la red GPON, con el fin de obtener la traza óptica de la red.
El OTDR se conecta a la roseta, simulando la conexión desde el usuario. Esta
ubicación de la conexión permite poder visualizar solo la traza de un usuario
determinado. En caso de conectar el OTDR a la OLT, no tendríamos certeza
de que la traza óptica obtenida es la del usuario que queremos observar.
Figura 5.2.1: Esquema de conexión OTDR.
e. Explique la principal función de un Powermeter óptico. ¿El equipo
EXFO OSA FTB-5240S, posee la función Powermeter?
Sí, la posee. Permite determinar, de forma práctica, el valor de la atenuación
total del enlace.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
178
f. Realice una propuesta de conexión, mediante un esquema gráfico,
entre el equipo OSA (en función Powermeter) y la red GPON.
Figura 5.2.2: Esquema de conexión para la función Powermeter.
ParteII: Práctica
Power Budget:
1. Caracterice la red GPON, existente en el Laboratorio de
Telecomunicaciones. Obtenga:
a. Número y tipo, de equipos activos: 3
b. Margen de Seguridad: 2 dB
c. Número y tipo, de conectores: 7, APC / 1, UPC
d. Número y tipo, de empalmes: 3, por fusión
e. Número y tipo, de Splitters: 2, 1x4
f. Tipo y largo total de la fibra: Monomodo, 110m
2. Realice un esquema gráfico, mencionando equipos y componentes,
de la red GPON existente:
Figura 5.2.3: Esquema de la Red GPON existente.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
179
3. Cálculo matemático del balance óptico. Realice un análisis completo
de pérdidas. Complete la siguiente tabla:
Tabla 5.2.1: Análisis completo de pérdidas.
Realice el análisis final de potencias. Complete la siguiente tabla:
Tabla 5.2.2: Análisis final de potencias.
TRANSMISIÓN:
Ptx (dBm) ONT 0,50
Pu (dBm) OLT -28,00
Margen de Seguridad (dB) 2,00
EQUIPOS: Pérdida Típica [dB] Cantidad (Nº) Pérdida Total [dB]
Datos SPLITTER ÓPTICO
Nivel 1x2 3,70 0 0,00
Nivel 1x4 7,40 2 14,80
Nivel 1x8 10,50 0 0,00
Nivel 1x16 13,70 0 0,00
Nivel 1x32 17,10 0 0,00
Nivel 1x64 20,50 0 0,00
14,80
Datos EMPALMADORA (Fujikura 22S)
Empalme por Fusión 0,02 3 0,06
Empalme Mecánico 0,50 0 0,00
0,06
Datos CONECTOR
Pulido APC 0,45 7 3,15
Pulido UPC 0,30 1 0,30
Pulido PC 0,30 0 0,00
3,45
Datos ATENUADORES
10,00 0 0
6,00 0 0
5,00 0 0
4,00 2 8
3,00 0 0
2,00 0 0
8,00
FIBRA ÓPTICA Coef. Atenuación [dB/Km] Distancia [Km] Pérdida Total [dB]
Long. Onda 1310 nm 0,35 0,04
Long. Onda 1490 nm 0,27 0,03
Long. Onda 1550 nm 0,20 0,02
0,09
0,110
Atenuadores
ANÁLISIS FINAL:
Total Pérdidas Equipos [dB]: 26,31
Total Pérdidas [dB]:
Long. Onda 1310 nm 26,35
Long. Onda 1490 nm 26,34
Long. Onda 1550 nm 26,33
Longitud Enlace Máxima [Km] (1310nm): 0,54
Power Budget / Prx (dBm):
Long. Onda 1310 nm -27,85
Long. Onda 1490 nm -27,84
Long. Onda 1550 nm -27,83
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
180
OTDR:
Obtenga y analice, la traza óptica de la red GPON.
Figura 5.2.4: Traza óptica obtenida.
Powermeter:
1. Seleccione la interfaz “Power Meter – VFL”.
2. Emplee el OTDR como fuente de luz. Para ello, seleccione la interfaz
“Fuente”.
Figura 5.2.5: Interfaz Fuente de luz en el OTDR.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
181
3. Implemente el siguiente esquema de conexiones:
Figura 5.2.2: Esquema de conexión para la función Powermeter.
Establezca los parámetros comunes de medición, entre el OTDR y el OSA:
a. Longitud de onda: 1550nm o 1310nm
b. Modulación: Continuo
c. Unidad de medida: dBm
Resultado:
Figura 5.2.6: Valor de la atenuación total en la longitud de onda 1550nm.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
182
Guía Profesor N°3 “Puesta en marcha de una Red GPON”
Nombre: ______________________________________________________________
Rut: ____________________________ Fecha: _________________________
Objetivos:
Realizar la Configuración de red:
o Crear una VLAN para el servicio de datos.
o Aplicar la VLAN creada a los puertos, GPON y Uplink,
seleccionados.
Realizar la Configuración GPON:
o Realizar la configuración, y aplicación, de los perfiles: DBA-
profile, traffic-profile, y onu-profile.
o Configurar las ONT para operar con los perfiles configurados.
Realizar pruebas ópticas, mediante el equipo de medición OSA.
Analizar el rendimiento de la red, mediante la aplicación “Speedtest”.
Comparar los valores de ancho de banda configurados en cada ONT,
con los obtenidos en las pruebas de rendimiento, en la aplicación
“Speedtest”.
Materiales:
Kit de limpieza.
Bobina de lanzamiento.
EXFO FIP-430B
EXFO OSA FTB-5240S
Desarrollo:
Parte I: Investigación Teórica-Previa
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
183
a. Realizar una lectura previa del modelo de configuración básica,
encontrado en el documento Laserway Equipos, de la empresa
Furukawa.
b. Realizar una lectura previa del manual de instalación: IM-FK-OLT-G4S;
provisto por la empresa proveedora Furukawa.
c. Comente e identifique, los procedimientos que figuran en la
configuración de red básica:
Creación de VLAN’s: se crea una VLAN para cada servicio ofrecido por GPON.
(Ejemplo: VLAN 10 para el servicio de datos).
Aplicación de VLAN’s a los puertos: se aplica y etiqueta (tagged) la las VLAN’s
creadas al/los puerto/s GPON utilizados en el equipo OLT. Sin embargo, se
aplica, pero no se etiquetan (untagged), las VLAN’s creadas al puerto Uplink
utilizado.
d. Defina y comente, los perfiles: DBA-profile, traffic-profile y ONU-
profile; correspondientes a la Configuración GPON.
DBA-profile: el dba-profile especifica el método de ubicación de banda y
define la banda disponible para los servicios de usuario.
El SLA, define: la banda fija y no compartida, la banda garantizada, y la
máxima banda ubicada para el usuario.
Traffic-profile: el tráfico de datos de los usuarios es representado por
diferentes tipos de servicios.
En esta configuración, solo se representa el servicio de datos. Sin embargo,
se deben configurar tres puntos principales:
TCONT: formado por el dba-profile y GEM ports, representa el tráfico
de un servicio de suscriptor.
MAPPER: es la entidad lógica que reservará los GEM-ports.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
184
BRIDGE: el bridge puede ser configurado para cada puerto, o conjunto
de puertos, de una ONT. Se compone de puertos ANI para gerencia del
tráfico upstream y puertos UNI para la gestión de tráfico downstream.
ONU-profile: el ONU profile contiene toda la información sobre los servicios
de los suscriptores y es aplicado directamente en las ONU’s. Se destaca que
un ONU profile puede ser aplicado a varias ONT’s.
Parte II: Práctica
1. Conecte el cable RS-232, del ordenador del laboratorio al puerto
“Console” de la OLT.
2. Inicie el programa PuTTY. Seleccione la opción puerto Serial, para
iniciar la configuración.
3. Inicie el equipo OLT.
a. Login: admin
b. Password: gpon2017
Configuración de Red:
4. Creación de VLAN’s: se crea únicamente la VLAN 10, que da servicio
de datos.
SWITCH# configure terminal SWITCH(config)# bridge SWITCH(bridge)# vlan create 10 → ETHERNET: 10
5. Aplicación de VLAN’s a los puertos: se aplica y etiqueta (tagged) la
VLAN 10 al puerto GPON 1 del equipo OLT. Sin embargo, se aplica, pero
no se etiqueta (untagged), la VLAN 10 al puerto de Uplink 5, del equipo
OLT.
SWITCH(bridge)# vlan add 10 1 tagged → Se etiqueta la VLAN ETHERNET 10 al puerto GPON 1. SWITCH(bridge)# vlan add 10 5 untagged → No se etiqueta la VLAN 10 al puerto de Uplink 5 ya que no se tiene acceso al Switch.
Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON
185
SWITCH(bridge)# show vlan u: untagged port, t: tagged port --------------------------------------- | 1 Name( VID| FID) |123456789012345678 --------------------------------------- default( 1| 1) |..uuu..uuuuuuuuuuuuu br10( 10| 10) |t…….u............. SWITCH(bridge)# exit
Configuración GPON:
6. Activación del equipo OLT: se activa el puerto GPON 1.
SWITCH(config)# gpon SWITCH(gpon)# gpon-olt 1 SWITCH(config-gpon-olt[1])# olt actívate → Activación Puerto GPON 1. SWITCH(config-gpon-olt[1])# show olt status ------------------------------------------------------------ OLT_ID | Status | Protect | Distance | FEC mode(DS/US) ------------------------------------------------------------ 1 | Active | | 20 Km | enable/disable 2 | Active | | 20 Km | enable/disable 3 | Active | | 20 Km | enable/disable 4 | Active | | 20 Km | enable/disable
7. Escaneo de las unidades ONU conectadas a la OLT: Se configura la
OLT para que repita el proceso, periódicamente, cada 10 segundos.
SWITCH(config-gpon-olt[1])# discover-serial-number start 10 → OLT consulta por nuevas ONU’s conectadas a la red cada 10 segundos. SWITCH(config-gpon-olt[1])# show onu active ------------------------------------------------------------------------------------- OLT | ONU | STATUS | MODE | Serial No. | Password(R-ID) | Link uptime ------------------------------------------------------------------------------------- 1 | 1 | Active | auto | FISA400fe074 | 00000000000000000000 | 0:00:00:04 1 | 2 | Active | auto | FISA400fd8f4 | 00000000000000000000 | 0:00:00:04 1 | 3 | Active | auto | FISA400fe078 | 00000000000000000000 | 0:00:00:03 1 | 4 | Active | auto | FISA400fe37a | 00000000000000000000 | 0:00:00:03
8. Cambio de registro automático para manual de las ONU’s: cambio
necesario para poder realizar la configuración de las ONU’s.
SWITCH(config-gpon-olt[1])# onu fix all → Para configurar las ONU’s es necesario que se encuentren en modo MANUAL. SWITCH(config-gpon-olt[1])# show onu active ------------------------------------------------------------------------------------- OLT | ONU | STATUS | MODE | Serial No. | Password(R-ID) | Link uptime ------------------------------------------------------------------------------------- 1 | 1 | Active | manual | FISA400fe074 | 00000000000000000000 | 0:00:00:27 1 | 2 | Active | manual | FISA400fd8f4 | 00000000000000000000 | 0:00:00:27 1 | 3 | Active | manual | FISA400fe078 | 00000000000000000000 | 0:00:00:26
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1 | 4 | Active | manual | FISA400fe37a | 00000000000000000000 | 0:00:00:26
9. Creación de interfaces: se crea una interfaz “interface10” para el
servicio de datos (Ethernet), y una interfaz de management “interface
mgmt”.
SWITCH(config)# interface 10 → Interfaz para Ethernet. SWITCH(config-if[10])# no shutdown SWITCH(config-if[10])# exit SWITCH(config)# exit SWITCH(config)# interface mgmt → Interfaz Management. SWITCH(config-if[mgmt])# no shutdown SWITCH(config-if[mgmt])# exit
10. Configuración de los perfiles: DBA-profile, traffic-profie y ONU-
profile; para cada ONT:
a. ONT 1 (ancho de banda de 20Mbps): 20M_upstream
SWITCH(gpon)# dba-profile 20M_upstream créate → DBA: Asignación de Ancho de Banda Dinámico. Se crea perfil dba 20M_upstream SWITCH(config-dba-profile[20M_upstream])# mode sr → sr: Reporte de Status. SWITCH(config-dba-profile[20M_upstream])# sla fixed 128 → Asignación cbr (constante bit rate) 128kbps. SWITCH(config-dba-profile[20M_upstream])# sla maximum 20000 → sla: Acuerdo nivel de servicio, máximo 20000kbps. (20Mbps) SWITCH(config-dba-profile[20M_upstream])# apply SWITCH(config-dba-profile[20M_upstream])# exit SWITCH(gpon)# traffic-profile ONT1 create → Creación del perfil de tráfico para la ONT 1. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1])# tcont 1 → tcont: contenedor de información, tcont 1 para Ethernet. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-tcont[1])# dba-profile 20M_upstream → Se asigna perfil 20M_upstream a tcont 1. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-tcont[1])# gemport 1/1-1/4 → Se asigna tcont 1 al gemport 1 de la ONT 1. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-tcont[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT1])# mapper 1 → Mapper 1 para Ethernet. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-mapper[1])# gemport count 4 → Mapper 1 utiliza 4 gemport. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-mapper[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT1])# bridge 1 → Bridge 1 para Ethernet SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1])# ani mapper 1 → Bridge 1 ANI tiene mapper 1. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1]-ani[mapper:1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1])# uni eth 1 → ETH UNI 1 está configurada para Bridge 1. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation us-oper overwrite 10 0 → UNI ETH 1 configurado para upstream VLAN 10. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation ds-oper remove → UNI ETH 1 configurado para downstream automático. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1]-uni[eth:1])# apply SWITCH(config-traffic-pf[ONT1])# exit
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SWITCH(gpon)# onu-profile ONU-ONT1 create → Creación del perfil ONU-ONT1. SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT1])# traffic-profile ONT1 → Al perfil ONU-ONT1 se le asigna el tráfico ONT1. SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT1])# apply SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT1])# exit SWITCH(gpon)# gpon-olt 1 SWITCH(config-gpon-olt[1])# onu-profile 1 ONU-ONT1 → A la ONT 1 se le asigna el perfil ONU ONT1. SWITCH(config-gpon-olt[1])# exit SWITCH(gpon)# show onu info ---------------------------------------------------------------------------------- OLT | ONU | STATUS | Serial N o. | Distance | Rx Power | Profile ---------------------------------------------------------------------------------- 1 | 1 | Active | FISA400fe074 | 108m | - 19.3 dBm | ONU-ONT1 1 | 2 | Active | FISA400fd8f4 | 108m | - 19.0 dBm | 1 | 3 | Active | FISA400fe078 | 107m | - 19.5 dBm | 1 | 4 | Active | FISA400fe37a | 107m | - 21.1 dBm |
b. ONT 2 (ancho de banda de 10Mbps): 10M_upstream
SWITCH(gpon)# dba-profile 10M_upstream create SWITCH(config-dba-profile[10M_upstream])# mode sr SWITCH(config-dba-profile[10M_upstream])# sla fixed 128 SWITCH(config-dba-profile[10M_upstream])# sla maximum 10000 SWITCH(config-dba-profile[10M_upstream])# apply SWITCH(config-dba-profile[10M_upstream])# exit SWITCH(gpon)# traffic-profile ONT2 create SWITCH(config-traffic-pf[ONT2])# tcont 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-tcont[1])# dba-profile 10M_upstream SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-tcont[1])# gemport 1/1-1/4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-tcont[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT2])# mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-mapper[1])# gemport count 4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-mapper[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT2])# bridge 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1])# ani mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1]-ani[mapper:1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1])# uni eth 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation us-oper overwrite 10 0 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation ds-oper remove SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1]-uni[eth:1])# apply SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1]-uni[eth:1])# exit SWITCH(gpon)# onu-profile ONU-ONT2 create SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT2])# traffic-profile ONT2 SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT2])# apply SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT2])# exit SWITCH(gpon)# gpon-olt 1 SWITCH(config-gpon-olt[1])# onu-profile 2 ONU-ONT2 SWITCH(config-gpon-olt[1])# exit
c. ONT 3 (ancho de banda de 5Mbps): 5M_upstream
SWITCH(gpon)# dba-profile 5M_upstream create SWITCH(config-dba-profile[5M_upstream])# mode sr SWITCH(config-dba-profile[5M_upstream])# sla fixed 128 SWITCH(config-dba-profile[5M_upstream])# sla maximum 5000
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SWITCH(config-dba-profile[5M_upstream])# apply SWITCH(config-dba-profile[5M_upstream])# exit SWITCH(gpon)# traffic-profile ONT3 create SWITCH(config-traffic-pf[ONT3])# tcont 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-tcont[1])# dba-profile 5M_upstream SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-tcont[1])# gemport 1/1-1/4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-tcont[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT3])# mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-mapper[1])# gemport count 4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-mapper[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT3])# bridge 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1])# ani mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1]-ani[mapper:1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1])# uni eth 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation us-oper overwrite 10 0 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation ds-oper remove SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1]-uni[eth:1])# apply SWITCH(config-traffic-pf[ONT3])# exit SWITCH(gpon)# onu-profile ONU-ONT3 create SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT3])# traffic-profile ONT3 SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT3])# apply SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT3])# exit SWITCH(gpon)# gpon-olt 1 SWITCH(config-gpon-olt[1])# onu-profile 3 ONU-ONT3 SWITCH(config-gpon-olt[1])# exit
d. ONT 4 (ancho de banda de 15Mbps): 15M_upstream
SWITCH(gpon)# dba-profile 15M_upstream create SWITCH(config-dba-profile[15M_upstream])# mode sr SWITCH(config-dba-profile[15M_upstream])# sla fixed 128 SWITCH(config-dba-profile[15M_upstream])# sla maximum 15000 SWITCH(config-dba-profile[15M_upstream])# apply SWITCH(config-dba-profile[15M_upstream])# exit SWITCH(gpon)# traffic-profile ONT4 create SWITCH(config-traffic-pf[ONT4])# tcont 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-tcont[1])# dba-profile 15M_upstream SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-tcont[1])# gemport 1/1-1/4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-tcont[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT4])# mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-mapper[1])# gemport count 4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-mapper[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT4])# bridge 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1])# ani mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1]-ani[mapper:1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1])# uni eth 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation us-oper overwrite 10 0 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation ds-oper remove SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1]-uni[eth:1])# apply SWITCH(config-traffic-pf[ONT4])# exit SWITCH(gpon)# onu-profile ONU-ONT4 create SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT4])# traffic-profile ONT4 SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT4])# apply SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT4])# exit SWITCH(gpon)# gpon-olt 1 SWITCH(config-gpon-olt[1])# onu-profile 4 ONU-ONT4
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SWITCH(config-gpon-olt[1])# exit SWITCH(config-gpon-olt[1])# write memory [OK] SWITCH(gpon)# show onu info ---------------------------------------------------------------------------------- OLT | ONU | STATUS | Serial No. | Distance | Rx Power | Profile ---------------------------------------------------------------------------------- 1 | 1 | Active | FISA400fe074 | 108m | - 19.2 dBm | ONU-ONT1 1 | 2 | Active | FISA400fd8f4 | 108m | - 18.9 dBm | ONU-ONT2 1 | 3 | Active | FISA400fe078 | 108m | - 19.4 dBm | ONU-ONT3 1 | 4 | Active | FISA400fe37a | 108m | - 21.0 dBm | ONU-ONT4
OSA:
1. Encienda el equipo OSA.
2. Seleccione la interfaz OSA:
a. Establezca los parámetros de medición necesarios para la correcta
visualización del espectro óptico de la red GPON.
b. Seleccione tipo de adquisición: Real Time.
3. Realice un esquema de conexión, entre el equipo EXFO OSA FTB-
5240S y la red GPON; con el fin de obtener las longitudes de onda
operativas, para los sentidos: upstream y downstream.
Downstream:
Figura 5.3.1: Esquema de conexión, sentido Downstream.
Upstream:
Figura 5.3.2: Esquema de conexión, sentido Upstream.
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4. Realice las conexiones, y obtenga los espectros ópticos deseados.
Downstream:
Figura 5.3.4: Traza obtenida para sentido Downstream.
Upstream:
Figura 5.3.5: Traza obtenida para sentido Upstream.
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Speedtest:
Figura 5.3.6: Valores de ancho de banda obtenidos en la aplicación Speedtest.