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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

ESCUELA DE INGENIERÍA

ESTUDIO Y DISEÑO DE LAS REDES ÓPTICAS WDM

(WAVELENGTH DIVISIÓN MULTIPLEXING) Y SU APLICACIÓN

EN REDES DE ACCESO

PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE INGENIERO EN

ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES

MERA LARREA DAVID ANTONIO

PABON ARTIEDA BYRON FABRICIO

DIRECTOR: ING. MARÍA SOLEDAD JIMÉNEZ

QUITO, DICIEMBRE 2002

DECLARACIÓN

Nosotros, David Antonio Mera Larrea y Byron Fabricio Rabón Artieda,declaramos que el trabajo aquí descrito es de nuestra autoría; que no ha sidopreviamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, quehemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en estedocumento.

La Escuela Politécnica Nacional, puede hacer uso de los derechoscorrespondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley, Reglamentode Propiedad Intelectual y por la normatividad institucional vigente.

David Mera Larrea Byron T'WBoffArt-ieda

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por David Antonio MeraLarrea y Byron Fabricio Rabón Artieda, bajo mi supervisión.

lana íísileda£i JiménezDIRECTOR DEL PROYECTO

AGRADECIMIENTO

El mayor para Dios, por habernos permitido llegar con éxito a este punto denuestras vidas, a nuestras familias por su esfuerzo y entrega diarias paradarnos las armas con las que hemos luchado hasta conseguir esta meta, anuestros amigos y compañeros quienes paso a paso nos han brindado suapoyo y cariño; finalmente un profundo y sincero agradecimiento a la Ing. MaríaSoledad Jiménez por su invalorable colaboración para la realización de estetrabajo.

DAVID A. MERA L. BYRON F. PABON A.

DEDICATORIA

A mis padres, que con sus consejos y enseñanzas han sabido guiarme por elcamino del bien y la excelencia; a mis hermanos, que siempre me han brindadotodo su apoyo; a mis amigos. Y especialmente a la luz que ilumina mi vida: miesposa y mi hija Camila Valentina.

DAVID ANTONIO MERA LARREA

DEDICATORIA

La construcción de un edificio requiere de unos cimientos profundos yresistentes, los cuales los encontré en la profunda convicción de mis abuelosen su hogar, se necesita de unas columnas grandes y fuertes las cuales sefueron edificando en el diario trajinar de mis padres por entregarme todos losvalores y fortalezas para afrontar esta vida, es imprescindible tener pisos queno te dejen caer y techos que te cubran de las tormentas, los cuales estuvieronsiempre en el cariño y comprensión de mis hermanos, se debe contar conventanas que te enseñen el horizonte distante y el paisaje hermoso, los tuve enlos consejos y la guía de mis tíos y familiares, finalmente se incluyen losdecorados y acabados que hacen de aquel edificio un sitio precioso y acogedorcosas que siempre me las brindaron la alegría y complicidad de mis amigos ycompañeros.

Hoy al finalizar la construcción de este edificio, que es el primero de una granciudad de triunfos y consecuciones quiero dedicar este trabajo a todos aquellosque han contribuido a la formación del mismo en especial a mi padre, misabuelos, mis hermanos, mis tíos y primos, mis amigos y compañeros, pero demanera muy profunda y significativa, va dedicado a ese ser que fue lamentalizadora de esta gran obra, la arquitecta que con su fuerza, tesón ycarácter indeleble combinados con su ternura, amor y comprensión hicieron demi la persona que soy, por quién he luchado hasta escalar este peldaño de mivida y que hoy desde el cielo debe seguir cuidándome y -llevándome por elcamino del bien, MI MADRE.

BYRON FABRICIO PABON ARTIEDA

CONTENIDOS

RESUMEN -XII

PRESENTACIÓN -XIII

CAPITULO 1: LA FIBRA ÓPTICAV

1.1. Breve Reseña Histórica 1

1.2. Definición de Fibra Óptica 3

1.3. Tipos de Fibras 4

1.3.1. Fibra Multimodo 5

1.3.2. Fibra de índice Escalonado 5

1.3.3. Fibra de índice Gradual • 6

1.3.4. Fibra Monomodo 6

1.4. Pérdidas en la Fibra Óptica 7

1.4.1. Atenuación 7

1.4.2. Apertura Numérica 12

1.4.3. Pérdidas por Curvaturas en la Fibra 12

1.4.4. Pérdidas por Microvurvaturas en la Fibra 13

1.4.5. Pérdidas por Factores Climáticos 15

1.5. Dispersión en Fibra Óptica 16

1.5.1. Dispersión Modal 17

1.5.2. Dispersión del Material 18

1.5.3. Dispersión de Guía de Ondas 18

1.5.4. Dispersión Desplaza 19

1.6. Cables Ópticos 20

1.6.1. Revestimiento Secundario 21

1.6.2. Estructuras y Tipos de Cables Ópticos 23

1.6.2.1. Conjunto de Fibras 24

1.6.2.2. Cables de Estructura Típica 25

1.6.2.3. Estructura de Cinta 26

1.6.2.4. Estructuras Cilindricas 26

1.6.3. Elementos de Relleno 27

1.7 Conectorización 27

u

1.7.1 Tendidos Subacuáticos 28

1.7.2 Tendidos Aéreos 29

1.7.3 Tendido Subterráneo 29

1.8 Empalmes de Fibra Óptica 30

1.8.1. Técnicas de Empalme de Fibra Óptica 30

1.8.1.1. Empalme Mecánico .- 30

1.8.1.2. Empalme por Pegamento 31

1.8.1.3. Empalme por Fusión 32

1.9. Conectores de Fibra Óptica 34

1.9.1. Conectores para Fibra Multimodo 34

1.9.2. Conectores para Fibra Monomodo 35

1.10. Construcción de la Fibra 36

1.10.1. Elección de Materiales 36

1.10.2. Proceso de Fabricación 37

1.10.3. Métodos de Construcción 38

1.10.3.1. Deposición de Vapores Químicos Método Interno 38

1.10.3.2. Deposición de Vapores Químicos Método Externo 40

1.10.3.3. Método de los dos Crisoles 41

1.11. Principales Aplicaciones de la Fibra Óptica en Telecomunicaciones—43

1.12. Ventajas y Desventajas de la Fibra Óptica Como Medio de

Transmisión 44

1121 Ventajas 44

*1 "1OO r^ocwon'fía id c _—— _«__ ««_ ___ yl f^I. \Z..¿-, L-/OO Vcl ILdjcto — '-rO

CAPITULO 2: MULTIPLEXACION WDM

2 "t ír\ttv**í"íi \r*-cí'\r\t~\ — — —— —-.— — — A~7. I . 1 I IU \J\Ji U wwlwl I— ———— ——— 4_f, i

2.2. Componentes de un Sistema WDM 49

2 O 1 Pi ion+oc rio I \\-7 AQ.£-. I . I Ud I LCo U C? I—U¿_ — T"*-/

2.2.1.1. Principios de Funcionamiento del Láser 49

2.2.1.2. Ancho Espectral 52

2.2.1.3. Estabilidad de Longitud de Onda 52

m

2.2.1.4. Láseres Sintonizables en Longitud de Onda 53

2.2.1.5. Láseres Multi-Longitud de Onda 53

^. Z.. \ u. l_3S6r0S V Oo 11_--— —— — -— —— —-—o¿f-

2.2.1.7. Láser DFB 55

2.2.1. Multiplexores y Demultiplexores 56

2.2.1.1. Multiplexores Add/Drop 58

2.2.2. Amplificadores Ópticos 59

2.2.2.1. EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) 63

2.2.3. Filtros Ópticos 66

2.2.4. Receptores Ópticos 69

2.2.4.1. Principios Básicos de Detección 69

2.2.4.1.1. Modulación Óptica 70

2.2.4.1.2. Modulación de Intensidad (Im) 70

2.2.4.2. Métodos de Detección 71

2.2.4.2.1. Detección Coherente 71

2.2.4.2.1.1. Ventajas de la Detección Coherente 72

2.2.4.2.2. Detección Directa 72

2.3. La Tecnología WDM 73

2.3.1. Configuraciones de WDM 76

2.4. Normalización 79

2.4.1. Frecuencias Centrales Nominales 79

2.4.2. Separación de Canales 83

2.4.3. Desviación de la Frecuencia Central 83

2.5. Aplicaciones, Ventajas e Inconvenientes de WDM 83

2.5.1. Aplicaciones y Ventajas 83

2.5.2. Inconvenientes de WDM 86

2.6. El Mercado WDM 86

CAPITULO 3: REDES ÓPTICAS WDM

3 *1. | .

3.2. Topolog ías 88

rv

3.2.1. Topologías Físicas 89

3.2.2. Topologías Lógicas 91

3.2.2.1. Estrella Física / Estrella Lógica 92

3.2.2.2. Estrella Física / Anillo Lógico 93

3.2.2.3. Anillo Físico / Estrella Lógica 93

3.2.2.4. Anillo Físico / Anillo Lógico 94

^jmxj. Lo r\cíCJ Uc /\OC/víû™™^"~~~~"*—™——__——___————————-._.-_______________________________v^¿j.

3.3.1. Redes de Acceso Vía Par Trenzado 99

o q 4 -\n 91 QQw.O. i . I . I IL-Ôl— —— — Z3\J

3.3.1.2. SDSL 99

3.3.1.3. IDSL 100

3.3.1.4. ADSL 100

o q <\ x/nî - - — -innO. O. I.O. V L-'OL I Uw

3.3.2. Redes de Acceso Vía Radio 101

3.3.2.1. MMDS 101

0 0 9 9 i i\/inQ 1 n°,O - O./-./-. l_ IV11—'O— --—— —— -—— — — | \j

3.3.3. Redes de Acceso Vía Fibra Óptica 106

3.3.3.1. FTTH 1060 0 0 9 PTTR 1O 7O.G.G.^.. l I I D—™—— —- ~ ~ -- — —: — — _ -_ —: — _ I \J I

3.3.3.3. FTTC 108

o, o o A PTTPah - - .- — - 10QO.O.O- r. I I I v-'ClkJ —— — — — — i \j^}

o o q c MFP - 1OQO.O.O-O. I II v^/————— ——— — \\JZj

3.4. La Red SDH 111

3.4.1. P D H 112

3.4.2.1. Proceso de Multiplexación 117

3.4.3. Elementos de la Red SDH 120

3.4.3.1. Terminal Multiplexor 120

3.4.3.2. Regenerador 120

3.4.3.3. Multiplexor Add/Drop 121

3.4.4. Topologías de la Red SDH 121

3.5. La Red ATM 122

3.5.1. La Capa Física 124

3.5.2. La Capa ATM 124

V

3.5.3. Capa de Adaptación (AAL) 125

3.6. Red WDM 128

3.6.1. Conmutación Fotónica 129

3.6.2. Arquitecturas de Redes Ópticas WDM 129

3.6.2.1. Redes de Difusión y Selección 130

3.6.2.2. Redes de Enrutamiento de Longitud de Onda 132

3.6.3. La Red de Acceso WDM 135

3.6.4. WDM-ATM PON's 138

3.7. Interconexión en Redes WDM 140

3.8. Perspectiva Futura de las Redes Ópticas 142

3.8.1. Redes Ópticas con WDM 143

3.8.2. Redes Ópticas con WDM + OTDM 143

3.8.3. Redes Ópticas con WDM + OTDM + Procesamiento Óptico

déla Señal 144

CAPITULO 4: DISEÑO DE LA RED DE ACCESO WDM

4.1. Introducción 145

4.2. Situación Actual de la Red de Fibra Óptica de la Ciudad de Quito 148

4.3. Análisis de Tráfico 152

4.3.1. Estudio Poblacional 152

4.3.2. Proyección de la Densidad Telefónica 156

4.3.2.1. Método de Gompertz 157

4.3.2.2. Método de la Curva Logística de Crecimiento 157

4.3.2.3. Cálculo de la Densidad Telefónica Proyectada 158

4.3.3. Proyección de la Matriz de Tráfico 163

4.4. Diseño de la Red de Acceso WDM para la Central de Carcelén 176

4.4.1. Dimensionamiento de la Red 177

4.4.2. Selección del Tipo de Fibra 178

4.4.3. Topología 184

4.4.4. Eq u i pos 185

4.4.5. Configuración de la Red de Acceso para la Central de Carcelén 193

4.4.6. Gestión de la Red

4.5. Análisis de Costos

4.5.1. Detalle de Costos

4.5.2. Análisis Costo-Beneficlo-

VI

-198

-199

-199

-200

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusión es

Recomendaciones

-203

-206

BIBLIOGRAFÍA

ANEXOS

A1. CALCULO DE LA APERTURA NUMÉRICA

A2. ANILLOS DE ACCESO CIUDAD DE QUITO

A2.1. Diagrama total de la ciudad con los anillos de acceso

A2.2. Diagrama Individual De Los Anillos

A3. CATÁLOGOS DE EQUIPOS

A3.1. Catálogo Chasis UCS 1000

A3.2. Catálogo Multiplexores 6002, 6003 y 6004

A3.3. Catálogo Transponder L600

A3.4. Catálogo Sistema de Gestión Canoga View

A4. CARACTERÍSTICAS DE CABLES DE FIBRA ÓPTICA

vn

ÍNDICE DE FIGURAS

CAPITULO 1: LA FIBRA ÓPTICA

1.1. Distintos Tipos de Fibras 7

1.2. Ventanas de Transmisión en Fibra Óptica 9

1.3. Curva de Atenuación - picos de atenuación por iones OH" 11

1.4. Pérdidas por Curvaturas 13

1.5. Microcurvaturas por Efecto de la Temperatura 14

1.6. Estructura Típica de un Haz de Fibras 24

1.7. Estructuras con Elementos de Refuerzo 25

1.8. Cables de Mayor Capacidad 25

1.9. Estructura de Cinta 26

1.10. Estructura Cilindrica 27

1.11. Empalme Mecánico 31

1.12. Empalme por Pegamento Ranura V-Groove 32

1.13. Empalme con uso de Manguito 32

1.14. Tipos de Conectares Para Fibra Óptica 35

1.15. Proceso de Fabricación de la Fibra 38

1.16. Perfil de Acuerdo al Nivel de Impurezas 39

1.17. Tubo Colapsado y Estirado 39

1.18. Deposición en el Exterior de la Varilla 40

1.19. Sinterizado y Estirado 40

1.20. Método de los dos Crisoles 42


2 *1 A t~\op*rr"*i/'Sn —— _._.._ _—._ _—_ ^ *1, I . AA.Uo^l \sl\Jl I \J I

2.2. Emisión Espontánea 51

^. o. t m is i orí t sTI m u 130 a **** ——— .»_ __.. ™ o^

2.4. Láser Multi Longitud de Onda 53

2.5. Diodos VCSEL 54

VUI

2.6. Emisiones Láser Estándar-DFB 55

2.7. Métodos de Multiplexacion y Demultiplexación en Longitud de Onda—57

2.8. Enlace punto-punto WDM 58

2.9. M u Iti p I exo r A dd/Drop 5 9

2.10. Wavelength Cross Conect- 59

2.11. Interacción de Átomos y Fotones en una Cavidad Cilindrica 60

2.12. Flujo de Fotones Absorbido por el Medio 61

2.13. Incremento de Flujo de Fotones 61

2.14. Arreglos para Colocación de Lámparas Flash 62

2.15. Amplificador Óptico Bombeado Eléctricamente 63

2.16. Configuraciones Básicas de un EDFA 64

2.17. Esquemas de Ubicación de Amplificadores EDFA 65

2.18. Representación de un Filtro Óptico 67

2.19. Curva Característica del Diodo Láser 71

2.20. Multiplexaje en Longitud de Onda (WDM) 74

2.21. Transportación con Tecnología WDM 74

2.22. WDM Simple 76

2.23. Diferencia entre WDM y DWDM 77

2.24. WDM Denso 77

2.25. Equipo Requerido para una Transmisión WDM 78

2.26. Espectro de WDM y DWDM en una misma Fibra 78

2.27. Modelo de Transporte WDM 85

2.28. Proyección de Mercado WDM 87


3.1. Topologías 89

3.2. Comparación Pérdidas Configuraciones Estrella y Bus 90

3.3. Topologías Compuestas 91

3.4. Combinaciones Topologías Física y Lógica 92

3.5. Red Completa de Telecomunicaciones 97

3.6. Posicionamiento de las Redes de Banda Ancha 98

3.7. La Red HFC 110

IX

3.8. Proceso Add/Drop PDH 113

3.9. Proceso de Multiplexación SDH 118

3.10. Trama STM-1 119

3.11. Topología SDH en Anillo 122

3.12. Capas de la Arquitectura ATM 123

3.13. Estructura de Cabeceras ATM UNÍ / NNI 126

3.14. Acoplador Tipo Estrella 130

3.15. Topología Lógica Red Multisaltos 132

3.16. Red de Backbone WDM 134

3.17. Posibles Capas en una Red Óptica WDM 135

3.18. Red de Acceso WDM 137

3.19. Evolución de Sistemas de Comunicación Óptica 143


4.1. Abonados de Telefonía Fija en el País 145

4.2. Densidad de Abonados de Telefonía Fija en el País 146

4.3. Proveedores de Internet a Nivel Nacional 146

4.4. Abonados de Internet y Cybernautas en el Pais 147

4.5. Proyección de Densidad Telefónica para la Ciudad de Quito 160

4.6. Densidad de Suscriptores de Internet 172

4.7. Diagrama del anillo de Fibra Óptica de la Central de Carcelén 176

4.8. Topología de la Red 185

4.9. Nodo de Acceso Edge >4ccess 188

4.10. Operación L600 con Cuatro Canales 191

4.11. Módulo L600 192

4.12. Diagrama del Anillo 196

4.13. Diagrama de Protección del Anillo 197

ÍNDICE DE TABLAS

x


1,1. Relación de Absorción y Efecto Rayleigh 10


2.1. Comparación Fuentes De Luz 49

2.2. Frecuencias Centrales Nominales 80

2.3. Frecuencias para Fibras de Dispersión No Nula 81

2.4. Frecuencias para Fibras con Dispersión Desplazada 82


3.1. Jerarquía de Transmisión PDH 116

3.2. Jerarquía de Transmisión SDH 116

3.3. Co nten ed o res Vi rtu al es (VC) 116

3.4. Notación de Multiplexación SDH 119

3.5. Valores de Campo PTI 127


4.1. Proyección de la Población 1990-2000 153

4.2. Proyección de La Población 2001-2012 155

4.3. Error en la Proyección de la Población 155

4.4. Densidad Telefónica de la Ciudad de Quito 156

4.5. Proyección de la Densidad Telefónica en la Ciudad de Quito 160

4.6. Proyección del Número de Abonados en la ciudad de Quito 161

4.7. Ejemplo de Cálculo de Porcentaje de Abonados por Central 161

4.8. Proyección de Abonados por Central para la Ciudad de Quito 162

XI

4.9. Matriz de Tráfico Año 2000 166

4.10. Matriz de Tráfico Proyectada Año 2002 167



4.13. Porcentajes de Tráfico de Internet 170

4.14. Porcentajes de Incremento por Uso de Internet 172

4.15. Matriz de Tráfico con Internet Año 2002 173



4.18. Matriz de Tráfico Año 2012 en E1's 179

4.19. Matriz de Tráfico Año 2012 en StTM 1 Js 180

4.20. Características de Fibras Según la Recomendación G.655 181

4.21. Precios Referenciales de Cables de Fibra 182

4.22. Características Módulo LD-800 186

4.23. Características Módulo Edge Access 6000 187

4.24. Longitudes de Onda Multiplexor 6003 194

4.25. Detalle de Rubros 200

xn

RESUMEN

En el primer capítulo se hace un estudio profundo acerca de la fibra óptica, en

el que se consideran aspectos como la historia del advenimiento de la fibra, un

desarrollo conceptual, se analizan los tipos de fibra, sus características de

transmisión y finalmente se hace algunas referencias acerca de los cables de

fibras y la construcción de este medio de transmisión óptico.

El segundo capítulo está dedicado totalmente al análisis de la tecnología WDM;

iniciando con una descripción de los componentes del sistema de

comunicaciones óptico y en especial de los dispositivos usados en los sistemas

WDM. Posteriormente se hace énfasis en las propiedades de WDM, y sus

posibles configuraciones, para terminar con una exposición de la normalización

existente en estos sistemas.

Las redes ópticas, en especial las redes WDM son tratadas en el capítulo

tercero, inicialmente se efectúa un recordatorio de los conceptos básicos de

redes, luego se realiza una comparación de las diferentes técnicas aplicables

actualmente en las redes de acceso. Posteriormente se efectúa una

descripción de la multiplexación SDH y las redes ATM, para concluir con el

estudio de la red WDM, sus configuraciones y sus características para la

aplicación en las redes de acceso.

El capítulo cuatro contiene el diseño de la red de acceso óptica para la central

de Carcelén, se establece la capacidad necesaria para la red mediante un

análisis de tráfico, los equipos a utilizarse se escogen considerando las

características adecuadas al caso de la aplicación, se termina el capítulo con

un tratamiento superficial de los costos de implantación del sistema.

Finalmente se presenta, como epílogo del trabajo, las conclusiones y

recomendaciones respectivas, en las que se resaltan los principales aspectos

tratados en el proyecto.

Xffl

PRESENTACIÓN

El desarrollo de las telecomunicaciones en el Ecuador, ha tenido un acentuado

crecimiento en los últimos años, el ingreso de nuevas tecnologías en el

mercado nacional y la introducción de la libre competencia, ha hecho que las

operadoras telefónicas tradicionales del país empiecen a tener una gran

competencia, se comienza a romper el monopolio que anteriormente se tenía

en las telecomunicaciones lo que redunda en un desarrollo más acelerado de

las tecnologías de comunicaciones, una mejora en la calidad de los servicios

ofrecidos y la reducción de los costos para el usuario final. Sin embargo, esto

demanda que las empresas del medio se preparen y afronten adecuadamente

el sobrevenir de estos cambios, por lo que es necesario que se analicen las

mejores vías para la migración hacia redes de altas prestaciones que

reemplacen a las actuales.

El presente estudio ofrece una alternativa viable de ser aplicada en la ciudad

de Quito, para el establecimiento óptimo de la red de acceso de fibra óptica,

mediante la tecnología de multiplexación WDM.

El porqué aplicar WDM en el acceso óptico se justifica por el excelente

aprovechamiento que esta tecnología realiza de la capacidad de transmisión de

la fibra óptica, la flexibilidad que presenta en cuanto a los protocolos utilizados,

la posibilidad de incluir una gran variedad de servicios en el sistema y por el

costo bajo que tiene su implantación.

Tomando en consideración que Quito cuenta con una red óptica metropolitana

(red intercentrales) totalmente realizada, y que se encuentran tendiéndose los

anillos correspondientes a las redes de acceso. Este trabajo va orientado a

encontrar una forma de aprovechar totalmente los recursos instalados, diseñar

un sistema que pueda ofrecer ventajas respecto de otras tecnologías de

acceso y que garantice un óptimo funcionamiento, factibilidad de crecimiento

sin grandes cambios estructurales y flexibilidad en la introducción de nuevos

estándares y aplicaciones multimedia.

CAPITUL01 1


1.1. BREVE RESEÑA HISTÓRICA

La necesidad de nuevas estructuras para transmitir información, nació en países

con redes telefónicas bastante avanzadas, en donde la congestión empezaba a

tornarse en un serio problema. El hecho de dar servicio a una creciente demanda

de abonados, hizo que surgieran propuestas de nuevos procedimientos para

transportar la información, una de ellas y quizás la más importante fue el uso de la

luz para enviarla. Entonces, la fibra óptica ingresa en el medio de las

telecomunicaciones con una gran fuerza.

El inicio de la historia de la fibra óptica se remonta hacia finales de la década de

los 50's con la invención del rayo láser y la concepción de la luz como portadora

de información. Sin embargo, no se había desarrollado para entonces, ningún

dispositivo físico a través del cual se pueda realizar el transporte de la señal

óptica. Es así, que se empiezan a tener numerosos esfuerzos por lograr la

construcción de los canales o ductos apropiados para llevar las ondas

electromagnéticas producidas por la lluvia de fotones emitida desde la fuente, en

este caso el láser. El año de 1966 marca un punto muy importante en el desarrollo

de la fibra, puesto que en este año se presenta la propuesta de usar una guía

óptica para la comunicación.

Finalmente se toma al año de 1977 como el que marca definitivamente el inicio de

las comunicaciones mediante fibra óptica con la instalación de un sistema de

prueba en Inglaterra y el creciente desarrollo posterior de los sistemas de

comunicación basados en este medio.

A continuación se presenta una cronología de los hechos más importantes en los

inicios de la fibra.

CAPITULO 1

• 1970 la empresa Corning1 obtiene fibras con atenuación 20 dB/Km.

• 1970 se fabrica el primer láser de AlGaAs capaz de operar de forma

continua a temperatura ambiente. Sin embargo, el tiempo de vida medio

era de unas pocas horas. Desde entonces, los proceso han mejorado y hoy

es posible encontrar diodos láser con más de 1.000.000 horas de vida

media.

• 1971 se desarrolla un nuevo tipo de emisor de luz, el LED (Ligth Emissor

Díode), de pequeña superficie radiante, idóneo para el acoplamiento en

fibras ópticas.

• 1972 se contruye fibra óptica con núcleo líquido con atenuación 8 dB/Km.

• 1973 Corning obtiene Fibra Óptica de S¡O2 de alta pureza con atenuación 4

dB/Km y deja obsoletas a las de núcleo líquido.

• 1975 Se descubre que las fibras ópticas de S¡O2 presentan mínima

dispersión en longitudes de onda alrededor de los 1300 nm, lo cual suponía

disponer de grandes anchuras de banda para la transmisión.

• 1976 NTT y Fujikura obtienen Fibra Óptica con atenuación 0,47 dB/Km en

1300 nm.

• 1977 se realiza el primer diodo PIN (Positive Intrínsic Negative) de InGaAs.

• 1979 Se alcanzan atenuaciones 0,12 dB/Km con fibras monomodo en 1550

nm.

• 1980 se logró una separación entre repetidores de 20 Km.

• 1981 se inicia con el uso de fibra monomodo.

• 1983 se logra separaciones entre repetidores de 44 Km para una velocidad

de transmisión de 2 Gbps.

• 1987 separaciones entre repetidores de hasta 50 Km. Para velocidades de

1 Corning., NTT y Fujikura empresas, de Telecomunicaciones

CAPITULO 1

transmisión de 1.7 Gbps.

En la segunda mitad de la década de los 80's, se efectuaron desarrollos en

cuanto fibras de dispersión desplazada y dispersión aplanada, así como

láseres DFB.

En 1990 aparecen las primeras versiones comerciales de sistemas ópticos

con repetidores cada 100 Km. y velocidades de transmisión de 2.5 Gbps.

Hasta la actualidad los desarrollos en el campo de las comunicaciones

ópticas han dado lugar a la aparición de dispositivos como los

amplificadores ópticos dopados con erbio (EDFA), láseres sintonizables,

detectores con mejores desempeños, y técnicas de multiplexación en fibra

más eficientes como WDM; objeto de este trabajo.

Originalmente la fibra fue destinada a la transmisión de datos, sin embargo, con el

tiempo se ha planteado para un gran número de aplicaciones como telefonía,

automatización industrial, computación, sistemas de televisión por cable y

transmisión de imágenes de alta resolución entre otros.

1.2. DEFINICIÓN DE FIBRA ÓPTICA1

Todos los cuerpos que no se hallan en equilibrio con su entorno radian o

absorben energía. Se puede admitir, desde un punto de vista conceptual que una

comunicación implica un intercambio de energía; ahora bien, esa energía puesta

en juego se puede clasificar de muchos modos, y uno de ellos es el espectral2, en

el que dos parámetros relacionados entre sí se ordenan espacial y

temporalmente.

El parámetro espacial en este caso será la longitud de onda; mientras que, el

1 Introducción a la Ingeniería de la Fibra Óptica, Baltazar Rubio.2 Espectral se relaciona con el espectro de frecuencias.

CAPITUL01 4

parámetro temporal viene a ser la frecuencia. Si se habla de la frecuencia, se

tiene que para sistemas de cables metálicos el rango en el que operan es de

hasta unos cientos de MHz, mientras que los enlaces de microondas utilizan

frecuencias de rangos un tanto más altos.

El sistema de comunicaciones de fibra óptica tiene características de transmisión

con frecuencias varios órdenes superiores a las de microondas y utilizando como

medio de propagación una delgada fibra de vidrio.

Una fibra óptica se define como un medio capaz de transmitir información en

forma de ondas luminosas, para tal efecto una fibra óptica se compone de un

conductor cilindrico delgado y flexible con un grosor de entre 2 a 125 micrones1,

en su interior está formado por un núcleo (core), un recubrimiento (cladding) que

tiene un índice de refracción diferente y la cubierta exterior (jackef). Las

características diferentes de índice de refracción existente entre el núcleo y el

recubrimiento es el principio de funcionamiento de la fibra, ya que de esta forma

se define la guía a través de la cual se conducirá la señal óptica.

La cubierta exterior tendrá la función principal de proporcionar resistencia

mecánica; así como, proteger a la fibra de los efectos del medio ambiente.

1.3. TIPOS DE FIBRAS2

Como ya se mencionó anteriormente, una fibra óptica se compone de un núcleo,

un recubrimiento y la cubierta exterior. Los conductores de fibra óptica tienen un

espesor comparable con el grosor de un cabello humano, a través de estos

conductos se transmitirán señales fotónicas que llevarán la información de un

extremo a otro del enlace de comunicaciones.

El núcleo es la parte más interior de la fibra y está compuesto de una o más

1 Dimensiones de la fibra, tomado de http://! 66.114.106.9/~herrera/INF-341/fo.htm2 Curso de Tecnologías de Comunicaciones Ópticas y Normativas, UIT-Univ. Blas Pacal

CAPITUL01 5

hebras delgadas de vidrio o plástico, su espesor variará de entre 2 y 50 mieras, el

recubrimiento (cladding) tiene un espesor de hasta 125 mieras mientras que la

cubierta exterior tiene un grosor que depende de las condiciones ambientales en

las que operará el cable.

Existen dos tipos de fibras ópticas, determinados de acuerdo a la forma en la que

transportan los rayos luminosos, esto es la fibra multimodo que puede transportar

varios rayos al mismo tiempo y la fibra monomodo, que puede transportar un solo

rayo simultáneamente.

1.3.1. FIBRA MULTIMODO

Permite que varios rayos sean transportados por la misma fibra. Fue el primer

tipo de fibra en ser comercializado y originalmente estaba destinada el transporte

de información a grandes distancias; sin embargo, fue rápidamente desplazada

para estas aplicaciones por la fibra monomodo que obtiene un mejor rendimiento.

A su vez se tienen dos tipos de fibra multimodo, la de índice escalonado y la de

índice gradual.

1.3.2. FIBRA DE ÍNDICE ESCALONADO

En este caso la propagación de los haces de luz que son transportados por la

fibra, se producirá por una reflexión total en la superficie del recubrimiento, los

diferentes modos que se puedan transportar van a estar dados por el ángulo con

el que inciden en la fibra sobre un nivel crítico. Se tienen dos capas concéntricas

bien definidas en la fibra, la capa correspondiente al recubrimiento con un índice

de refracción bajo y la capa central o núcleo con un alto índice de refracción. El

índice de refracción existente en cada capa variará violentamente de una a otra.

El diámetro característico para el recubrimiento de una fibra de índice escalonado

es de 380 jj,m mientras que su núcleo tendrá un espesor de alrededor de 200 pm.

CAPITUL01 6

1.3.3. FIBRA DE ÍNDICE GRADUAL

A diferencia de las fibras de índice escalonado, en este tipo de fibra la

propagación de los rayos luminosos se hace mediante continuas refracciones en

las capas más externas con índices que disminuyen gradualmente, los rayos por

este efecto estarán siendo desviados hacia el eje de la fibra que tendrá el índice

de refracción más alto.

Se constituye de una serie de capas concéntricas, cada una con diferente grado

de refracción. La cantidad de rayos que pueden viajar en este medio son menos

que en la fibra de índice escalonado.

El diámetro característico para esta fibra es de 125 jam para el recubrimiento y

entre 50 y 100 p,m para el núcleo.

1.3.4. FIBRA MONOMODO

Tiene un diámetro del núcleo mucho menor que en el caso de la fibra multimodo

por lo que permite solamente el paso de un rayo central, la ventaja de la fibra

monomodo es que se puede conseguir un ancho de banda mayor y permite

obtener transmisiones a grandes distancias, sin necesidad de ubicar repetidores.

Las dimensiones que presenta para el recubrimiento es de 125 ¡orn y de 10

para el núcleo.

Son más costosas y con características mecánicas delicadas lo que hace que su

manipulación sea más crítica. La fuente de rayos luminosos debe ser

necesariamente un láser, lo que también encarece el sistema. La figura 1.1

muestra las características de los distintos tipos de fibras.

CAPITUL01 7

Una fibra óptica será monomodo si cumple con ciertas características en relación

con el hecho de transmitir un solo rayo, sin importar las características del

material del que está constituida o la forma física que tome.

En un principio se construyeron únicamente fibras monomodo de índice

escalonado, en la actualidad se tienen también fibras monomodo de índice

gradual con una gran aceptación.

índice de Inpu Isore-fr-accton de entrada

IrcpuIsode sa L i da

Fibra de índice escalonado

50-168

Fibra de índice gradual

Fibra moiuoniodü

Figura 1,1. Distintos tipos de fibras

1.4. PERDIDAS EN LA FIBRA ÓPTICA1

1.4.1. ATENUACIÓN

Uno de los parámetros más importantes a tener en cuenta en el estudio de las

fibras ópticas es la atenuación. Existen dos tipos de atenuación, la primera debida

a las características internas propias del material del que se encuentra constituida

1 Introducción a la Ingeniería de la Fibra Óptica, Baltazar Rubio.

CAPITUL01 8

la fibra, esta atenuación va a depender también de la distancia que recorra el haz

de luz dentro del material. La segunda forma de atenuación es la producida por

factores externos como impurezas del material, defectos en el cableado, en la

geometría de la fibra, etc.

En el primer caso resulta más difícil el control de la atenuación debido a que

depende propiamente de las características intrínsecas del cable y del material,

mientras que en el segundo caso las pérdidas se pueden reducir al mínimo con un

estudio de las causas principales que podrían disminuir el nivel de la señal y su

corrección en el momento de la construcción.

La propagación luminosa en cuanto a la atenuación, presenta ciertas ventajas

alrededor de ciertos valores de longitud de onda, por lo que se optó por

determinar ventanas propicias para la transmisión que son las de 850nm, 1300nm

y 1550nm. Como puede apreciarse en la figura 1.2.

La atenuación en una fibra óptica está dada por la siguiente fórmula:

= 10logio(PTx/PRx)[dB] Ecuación 1.1,

Donde:

L= Atenuación

PTX= Potencia de transmisión

PRX= Potencia de recepción

Dentro de lo que tiene que ver con la atenuación debida a causas intrínsecas, las

principales son la absorción por rayos ultravioleta e infrarrojo, y el efecto

Scatíering Rayleigrf.

1 Principio que determina la absorción de la radiación por un gas molecular.

CAPITULO 1

3.0 •

2.0

1.0

dB/Km

\ BS JEVPJCff

850 JUTI 1300 nm 1550 nm (nm)

Figura 1.2. Ventanas de transmisión en fibra óptica1

La absorción por rayos ultravioleta sucede cuando al pasar los fotones a través de

la fibra, entregan parte de su energía a las moléculas de sílice presentes en el

núcleo, haciendo que éstas vibren lo que finalmente produce una atenuación de la

señal.

La atenuación producida por la componente de rayos ultravioleta de la luz emitida,

decrece con la longitud de onda, mientras que la absorción por rayos infrarrojos

se produce por la vibración entre átomos de silicio y oxígeno y no es apreciable

sino hasta los 1400 nm.

El Scatíeríng, es la dispersión de un rayo luminoso, se presenta como la

absorción de energía de la onda incidente y la posterior reemisión de parte de

esa energía. Rayleigh fue el primero en estudiar este efecto y llegó a determinar

que la dispersión era mayor con longitudes de onda más bajas, además

estableció que dicha dispersión es proporcional a la cuarta potencia de la

frecuencia de la radiación incidente.

1 http://166.114.106.9/~heirera/INF-341/fo.htm

CAPITULO 1 10

El efecto Scattering Rayleígh es la dispersión de la energía de un rayo lumínico,

debida a partículas menores a la longitud de onda del rayo luminoso. Dentro del

campo de las fibras, este efecto se produce por la acción de partículas extrañas

en el trayecto de la señal, es más considerable en el rango de los 400 a los 1000

nm por lo que para evitarlo es conveniente la utilización de longitudes de onda

mayores. A continuación se presenta la tabla 1.1 en la que se muestra la relación

para las ventanas de los 1300 y los 1550 nm.

l(nm)

1300

1550

Absorción (dB/Km)

0,05

0,09

Rayleigh (dB/Km)

0,25

0,15

Tabla 1.1. Relación de absorción y efecto Rayleigh

Los factores externos tienen también influencia en la atenuación total de la señal

transmitida por la fibra, entre éstos se tienen, la absorción por sustancias

extrañas, la atenuación por curvaturas de la fibra, la debida a defectos de tendido

y envejecimiento, entre los principales.

Las impurezas más comúnmente encontradas en la fibra son las metálicas (hierro,

cromo, níquel), las que producen un promedio de 1 dB/Km de atenuación si la

concentración de partículas es de una en un millón.

Los iones hidroxilo son también impurezas que se encuentran en la fibra y que se

deben a la acumulación de partículas de vapor de agua en el proceso de

construcción.

La figura 1.3 muestra una curva característica de atenuación para una fibra óptica

tomando en cuenta los puntos en los que afecta la absorción por el ion OH".

CAPITULO 1 11

U Í'J • s<4 .},$

Longitud de Onda (ion)

5.6 1,7

Primera ventanaSegunda ventana

Tercera ventana

Cuarta ventana

Quinta ventana

Figura 1.3. Curva de atenuación - picos de atenuación por iones1 OH"

Como puede observarse, la presencia de los iones OH" hace que se produzcan

tres picos de atenuación en la curva, correspondientes a los tres primeros

armónicos de la frecuencia de resonancia de los iones para longitudes de onda

determinadas.

En los 2720 nm se produce la resonancia de la estructura iónica con la sílice y en

este punto la energía de los fotones se transfiere a los iones OH".

En la actualidad se considera que la densidad de partículas OH" no debe

sobrepasar de 30 partes por cada cien mil millones, el pico de atenuación no debe

ser mayor de 1dB/Km aunque se ha llegado a obtener niveles de 0,04 dB/Km con

técnicas especiales de fabricación.2

1 http://mailweb.udlap.rnx/~lgojeda/telecora3/fíbra_optica/propiedadesfo.litm.2 El proceso de fabricación se describe en la sección 1.10

CAPITULO 1 12

1.4.2. APERTURA NUMÉRICA

La energía luminosa procedente del exterior, penetra en el núcleo por cada uno

de los puntos de una sección perpendicular a su eje. Existe un ángulo de

incidencia límite, sobre el cual no se producirá la condición de reflexión total y los

rayos no se propagarán en la fibra, la apertura numérica es una propiedad

importante de la fibra, que determina la cantidad de modos que se pueden

transmitir a través de una fibra. La apertura numérica (AN) se define como:

Ecuación 1.2.

Donde rn es el índice de refracción del núcleo y 5 es la diferencia relativa de

índices de refracción del núcleo y del manto.

1.4.3. PERDIDAS POR CURVATURAS EN LA FIBRA

En el proceso de cableado, los cables de fibra óptica suelen sufrir ciertas

curvaturas por la topología misma del sitio del cableado o por el medio en el que

se está trabajando, cuando esto sucede los rayos llegan a ciertos puntos con

ángulos distintos de los inicialmente calculados, violándose el principio de

reflexión total y dejando que algunos modos se transfieran al recubrimiento;

obviamente, tras este proceso se pierde parte de la energía de la señal. Sin

embargo, las pérdidas producidas de esta forma únicamente serán considerables

si se sobrepasa un ángulo crítico de curvatura del cable, por lo tanto, es

indispensable que a la hora de la ¡mplementación del tendido de fibra óptica se

ponga mucho cuidado en no sobrepasar dicho límite que dependerá del tipo de

cable y recubrimiento usado. Por lo demás, es un tema de bastante complejidad y

1 El Anexo 1 contiene todo el análisis numérico y conceptual de la Apertura Numérica.

CAPITULO 1 13

que no es de interés abordarlo en este trabajo, por lo que solamente se añade

que se presenta con mucha más fuerza en la ventana de los 1550nm.

Figura 1.4. Pérdidas por curvaturas

1.4.4. PERDIDAS POR MICROCURVATURAS EN LA FIBRA

En lo que respecta a las mi ero curvaturas, se trata de defectos producidos en la

estructura interior del cable de fibra óptica y que por lo general se derivan de las

imperfecciones propias de su construcción. Las dos causas principales de

atenuación de este tipo son la atenuación por elipticidad, que es causada por la

diferencia en el diámetro del núcleo y el revestimiento. Y el error por

concentricidad, que es la consecuencia de las tortuosidades de la fibra.

La particularidad de este caso es que se producirá atenuación únicamente si los

defectos periódicos de la fibra son menores que una longitud de onda, es decir si

irregularidades consecutivas del cable se encuentran separadas por menos de

una longitud de onda.

Las microcurvaturas podrían producirse, además de por defectos de construcción,

por agentes tales como la temperatura, como se muestra en la figura 1.5. A

temperaturas demasiado bajas las tortuosidades de la fibra aumentan, por lo tanto

CAPITULO 1 14

es conveniente que no se exponga en lo posible a la fibra a temperaturas

extremas.

Tempera tura n o r m a l Temperatura baja

Fibra

Cubier ta secundaria

Figura 1.5. Microcurvaturas por efecto de la temperatura

Para reducir la atenuación por microcurvaturas se tienen algunas alternativas,

como la de aumentar la diferencia de los índices de refracción del revestimiento y

el núcleo, esto debido a que cuando el rayo de luz es afectado por los defectos

del cable, parte de la energía se transmite a modos que escapan del

recubrimiento, produciéndose la atenuación, al aumentar la diferencia de índices

se logra que sean menos los modos que pueden escapar y por lo tanto se

reducirán las pérdidas.

Aumentar la sección de la fibra es viable para combatir las microcurvaturas, en

este caso los defectos que se puedan encontrar serán menos críticos que en el

caso de tener una fibra de pequeña sección.

Si se inserta la fibra en un plástico blando, de baja constante de Young1, y luego

se lo recubre con otro material con una constante de Young alta se reducirán los

efectos externos que puedan causar microcurvaturas. Al poner en práctica las

alternativas antes mencionadas se pueden conseguir reducciones de atenuación

de hasta un 30%.

1 Constante que determina el grado de elasticidad de un material.

CAPITULO 1 15

1.4.4. PERDIDAS POR FACTORES CLIMÁTICOS

Se analizará ahora el grado de atenuación producido en la fibra por los factores

climáticos, de tendido y envejecimiento, lo cual básicamente está relacionado con

las fallas que puedan presentarse por factores propios de la ubicación física de la

fibra.

Cuando una fuerza longitudinal actúa sobre la fibra, ésta puede causar una

elongación o dilatación lineal que a la larga puede ocasionar que se formen

pequeñas fisuras, las que a su vez, producen que la resistencia mecánica de la

fibra disminuya. Por lo tanto se puede afirmar que la resistencia va a depender

mucho más de este proceso antes que de la fuerza de enlace de los átomos del

vidrio o plástico constitutivos del material.

El origen de las mencionadas fisuras está ya sea en irregularidades el momento

de la construcción, en daños mecánicos o en la acción de factores externos.

Se conoce como fatiga estática de la fibra al proceso que se ha descrito por

efecto del cual una fibra envejece más rápidamente hasta que finalmente llega a

romperse.

Existen también métodos a través de los cuales se pueden mitigar los efectos que

se están analizando, entre los que se pueden mencionar dos importantes.

CAPITULO 1 16

1. Añadir un recubrimiento adicional al original, el cual tendrá características de

mayor rigidez (por lo general nylon), esta solución presenta una gran

estabilidad en un amplio rango de temperaturas.

2. Colocar un segundo revestimiento holgado dentro del cual se ubicará la fibra,

el espacio sobrante será rellenado con una sustancia viscosa. En este caso, a

más de la estabilidad de temperatura se tendrá una considerable reducción de

las pérdidas por cableado.

En lo que tiene que ver con el envejecimiento, dependerá en mayor grado de si la

fuerza normal que se aplica en la fibra supera un cierto umbral propio de las

características del cable.

La atenuación es el parámetro que se tomó en cuenta para determinar las

ventanas de trabajo en las que actualmente operan los sistemas de fibra óptica,

siendo así que las ventanas de 850nm, 1300nm y 1550nm son las que tienen las

menores atenuaciones y por lo tanto son aptas para implementar comunicaciones

ópticas.

1.5. DISPERSIÓN EN FIBRA ÓPTICA1

La dispersión es un término muy importante en la transmisión de información a

través de fibra óptica. Se puede definir como la propagación de ondas lumínicas a

través de la fibra óptica de forma imperfecta.

1 Curso de Tecnologías de Comunicaciones Ópticas y Normativas; UIT-Univ. Blas Pascal

CAPITULO 1 17

Más específicamente, la dispersión es la deformación que el rayo de luz va

sufriendo a medida que se propaga por el medio de transmisión. La distorsión del

pulso luminoso hace que éste vaya ensanchándose a medida que recorre la fibra

de modo que al llegar al final la separación temporal existente entre dos pulsos

consecutivos se ha reducido, llegando en el peor de los casos a hacer que éstos

se sobrepongan, obteniéndose de esta manera un solo pulso continuo.

Existen tres tipos de dispersión; la Dispersión Modal, la Dispersión del Material y

la Dispersión por Guía de Ondas.

1.5.1. LA DISPERSIÓN MODAL

Cuando un diodo emite su luz hacia la fibra, ésta se propaga mediante una gama

considerable de frecuencias, es decir, se tienen algunos "rayos" que viajarán por

la fibra, cada uno con diferentes frecuencias. Cada uno de estos "rayos" se

relaciona con una longitud de onda, entonces se asocia el modo con el número de

longitudes de onda que pueden propagarse por una fibra óptica.

Una fuente de luz (LED) proporciona al interior de la fibra una banda de

frecuencias, típicamente un LED emite una banda de ± 25nm alrededor de una

frecuencia central, las cuales no se propagarán por el medio de la misma forma

pues habrán frecuencias que viajen en una línea recta mientras que otras lo harán

mediante sucesivas reflexiones en el límite entre el núcleo y la cubierta. De estas

frecuencias no todas llegarán al final puesto que algunas incidirán en la fibra con

tal ángulo que pasarán la cubierta y se perderán definitivamente y aún entre los

rayos que sí logren llegar al final existirán entre unos y otros diferentes retardos,

es decir, a pesar de que dos rayos con la misma longitud de onda incidieron en el

mismo momento en la fibra, éstos no llegarán igualmente al final debido al

diferente ángulo de incidencia que tienen.

CAPITULO 1 18

La Dispersión Modal será, en resumen, los diferentes retardos con que las

longitudes de onda emitidas llegan al destino y afectará solamente a las fibras

multimodo.

De todo este análisis se desprende que únicamente una parte de las frecuencias

transmitidas serán recibidas en el otro extremo, tales frecuencias serán las

correspondientes a los rayos que incidieron con un ángulo mayor al crítico,

tomado desde la perpendicular hacia el eje de la fibra.

1.5.2. DISPERSIÓN DEL MATERIAL

Al no ser nulo el ancho espectral1 de la fuente óptica, cada modo propaga las

líneas espectrales correspondientes a las longitudes de onda del emisor. Como a

cada longitud de onda le corresponde una velocidad de propagación diferente, se

tiene dentro de cada modo una velocidad distinta para cada longitud de onda

transmitida, lo que origina una nueva dispersión a la que se denomina dispersión

del material o espectral. Afectará tanto a fibras monomodo como multimodo.

La dispersión del material va a depender de la longitud de onda, el ancho

espectral y un coeficiente del material. Un valor representativo del coeficiente del

material será de 80 a 100 ps/km.nm (ps= picosegundos, Km= kilómetro, nm=

nanometro), admitiéndose hasta 120. En las proximidades de la tercera ventana la

dispersión es del orden de 4 a 5 ps/km.nm.

1.5.3. DISPERSIÓN DE GUIA DE ONDAS

Es debida a parámetros ópticos y geométricos de la fibra y afecta tan solo a fibras

1 El Ancho Espectral se refiere a la duración media del pulso, idealmente cero.

CAPITULO 1 19

monomodo, la dispersión de guía de ondas nace del hecho de que al tener cada

longitud de onda transmitida un índice de refracción diferente, las trayectorias

asociadas a ellas serán distintas, lo que producirá un ensanchamiento del pulso

emitido.

La dispersión total limitará la velocidad de transmisión y el ancho de banda que se

puede transmitir a través de la fibra, la dispersión total se la determinará tomando

en cuenta los tres tipos anteriormente señalados, la dispersión del material y la

dispersión por guía de ondas por ser de la misma naturaleza se suman

linealmente y determinarán la llamada dispersión cromática, mientras que la

dispersión modal al ser de diferente naturaleza se sumará cuadráticamente. La

dispersión total estará dada entonces por:

Ecuación 1.3.

Donde:

o = Dispersión total (ns)

cjm = Dispersión modal (ns)

<je = Dispersión espectral (del material) (ns)

= Dispersión de guía de ondas (ns)

1.5.4. DISPERSIÓN DESPLAZADA

La dispersión desplazada tiene relación con la fabricación de la fibra; el objetivo

principal de este proceso es el de minimizar los efectos producidos por la

CAPITULO 1 20

dispersión en la fibra, para obtener mejores condiciones de transmisión y mayores

anchos de banda.

Las ventanas de mínima atenuación y mínima dispersión en la fibra óptica,1550

nm y 1300 nm repectivamente, no coinciden, el propósito de la dispersión

desplazada es unificar en una sola ventana estos mínimos. Al ser imposible el

modificar las características de atenuación en el medio, la atención se ha dirigido

a cambiar las condiciones de dispersión; la forma encontrada para conseguir la

variación de éstas es mediante la modificación del perfil de índice de refracción

presente en la fibra, con esto se cambia la componente de dispersión de guía de

ondas trasladando el mínimo alrededor de los 1550 nm.

La normalización de las fibras de dispersión desplazada se encuentra en la

recomendación G.653 de la UIT.

1.6. CABLES ÓPTICOS

Para efectos de la instalación misma de los sistemas de comunicaciones ópticos,

es muy útil el manejar un volumen de fibras considerable, puesto que al manejar

grupos de fibras en una sola estructura se facilita el trabajo de interconexión,

protección y control del sistema.

Es importante el proteger a las fibras contra efectos mecánicos y ambientales que

puedan ocasionar fallas o deterioro de los elementos de cableado usados.

Como una introducción en lo que tiene que ver con los cables ópticos, se realizará

en primer lugar una descripción de la protección secundaria o revestimiento

secundario, que se usa en los cables para otorgar la protección suficiente.

CAPITULO 1 21

1.6.1. REVESTIMIENTO SECUNDARIO

El momento de la construcción de la fibra óptica se dispone en la fibra una capa

primaria que la protege en el proceso mismo de construcción. Sin embargo, esta

primera capa no es suficiente para soportar el esfuerzo mecánico del cableado.

Es entonces necesario que se recubra a la fibra con una capa adicional, un

revestimiento secundario, que garantice la estabilidad de la fibra el momento de

realizar el cableado.

Por lo general el revestimiento secundario es de un material plástico y lleva

además un "código de colores para fibras multimodo" e "identificación de los

tubos"1.

Dependiendo de la forma como se aplique el revestimiento secundario, las fibras

se van a subdividir en fibras de revestimiento ajustado y fibras de revestimiento

holgado, que se especifican en los siguientes literales.

a) La protección secundaria ajustada está formada por una o varias capas

superpuestas de material plástico que forman una estructura compacta con la

protección primaria. El recubrimiento se lo hace por extrucción2 al caliente y

deberá ser lo suficientemente espesa como para aumentar la resistencia

mecánica pero a la vez tiene que mantener la flexibilidad suficiente para la

manipulación en el momento de la implementacíón. Los materiales usuales

son: el nylon, los polipropilenos, polietileno de alta densidad y la arnita. Se

puede emplear en fibras monomodo o multimodo.

b) La protección secundaria holgada supone un tubo con diámetro interno mayor

que el diámetro externo de la fibra, donde el revestimiento secundario no se

1 No se encuentra normado, depende del fabricante, se usa solo para identificación de fibras.2 Paso a presión de una masa plástica a través de una Miera.

CAPITULO 1 22

encontrará ligado a la fibra sino que ésta quedará libre en medio del

recubrimiento. A este tipo de revestimiento se lo conoce también con el

nombre de "tubo". Este tubo estará rellenado con un material hidrófugo1 que

por lo general será silicona líquida. Usualmente es utilizado en fibra

monomodo.

Un cable de fibra óptica se define como una estructura en la cual se han juntado

un cierto números de conductores ópticos para ser manejados como una sola

entidad. Los principales objetivos por los cuales se construyen los cables ópticos

se los detalla a continuación:

• Un cable óptico debe proteger a las fibras que contiene.

• Debe evitar que la fibra sufra fuertes curvaturas.

• Proteger a la fibra de choques y aplastamientos.

• El alargamiento de la fibra debe ser mínimo, por consiguiente, el cable debe

proveer un refuerzo que soporte la tensión ejercida sobre el cable.

• No se debe producir aumento en la atenuación en las fibras el momento del

cableado.

• Proteger a la fibra de las microcurvaturas.

• Minimizar el acoplamiento mecánico entre la fibra y los elementos del cable.

• El cable debe asegurar una protección máxima para la fibra en contra de la

humedad.

Las siguientes son las principales características que se deben tener en cuenta

para la cualificación de un cable de fibra óptica.

• Flexibilidad del cable.

• Identificación de las fibras.

• Vibración, peso, torsión.

1 Sustancia que evita la humedad y las filtraciones.

CAPITULO 1 23

Límite de tensión.

Facilidad de pelado.

• Facilidad de cortado.

Facilidad de alineación del cable y de la fibra.

Resistencia al fuego.

Atenuación estable.

En la construcción de un cable de fibra óptica, se debe poner atención

principalmente en los siguientes parámetros:

• El esfuerzo máximo permitido en la fibra durante su fabricación, instalación y

servicio, determina la fuerza mínima de ruptura de la fibra y la fuerza requerida

para el miembro de tensión.

• La fuerza lateral dinámica y estática ejercida sobre la fibra, determina la

configuración más apropiada del cable y el límite de tolerancia para

microcurvaturas.

• Rango de temperaturas y medio ambiente en donde el cable va a operar, lo

que tiene suma importancia en la elección del tipo de materiales a utilizar,

tomando en cuenta su coeficiente de expansión térmica y su cambio de

dimensiones en presencia de agua.

1.6.2 ESTRUCTURAS Y TIPOS DE CABLES ÓPTICOSi

No existe una clasificación universal de los cables ópticos debido a que existe una

gran variedad de los mismos, sin embargo, a continuación se presenta una

pequeña categorización con los principales tipos de cables.

1 Curso de Tecnologías de Comunicaciones Ópticas y Normativas; UIT — Univ. Blas Pascal

CAPITULO 1 24

1.6.2.1 Conjunto de Fibras.

Es un grupo de fibras encerradas en una cubierta, es el más simple de los cables,

las fibras se utilizan en paralelo. Los cables de este tipo están formados por haces

de fibras, de los que se tienen dos tipos .

1. El primero se compone de un gran número de fibras (200 a 400) y tiene

una gran atenuación (de 400 a 1000 dB/km.) y una apertura numérica

considerable (de 0.5 a 0.6). La ventaja de un haz como este es el tamaño

de la superficie efectiva que facilita el acoplamiento con emisores de gran

superficie emisiva. Se utiliza en enlaces muy cortos.

2. El segundo tipo de haz está constituido por 6 a 40 fibras; más eficientes,

atenuación de aproximadamente 20 dB/km. y con una apertura numérica

alrededor de 0.2. Un haz como este, tiene un diámetro exterior de unos

cuantos milímetros, lo que facilita el acoplamiento entre le emisor y la fibra.

Un conjunto de fibras ópticas tiene la ventaja de que puede incluir un gran número

en un solo cable, lo que reducirá el efecto de la ruptura de una de ellas, en

contraposición, el conjunto de fibras no presenta protección en contra de

microcurvaturas y altas tensiones. La figura 1.6 muestra una estructura típica de

un haz de fibras.

Figura 1.6. Estructura Típica de un haz de fibras

CAPITULO 1 25

1.6.2.2 Cables de Estructura Típica

Tienen un elemento de refuerzo central o periférico, las fibras van protegidas con

recubrimientos flojo o apretado y todo aquello, con un recubrimiento protector final

sobre todo el cable. Se puede tener un promedio de entre 10 y 20 fibras en una

estructura como la mencionada. Si es del caso, se puede incrementar el número

de fibras adjuntando más de una estructura en un mismo cable o sobreponer

capas de fibras.

La figura 1.7 presenta una estructura típica con elemento de refuerzo central y

periférico.

Soporte de Ice tubos(cinta o tubo metalice

Revestí miento protector

Elemento de refuer2c

Rbra en tubo

a) Elemento de refuerzccentra]

Rbra con revestimientoapretado

b) El emento de re fuerzcperiférico

Figura 1.7. Estructuras con elementos de refuerzo

Fibra en tubo

Unidad de 7 f

Revestimiento protector

Elem en to de re fuerzo

Revestimiento protector

Fibra con revestimientoapretado

Capa de fibras

Figura 1.8. Cables de mayor capacidad

CAPITULO 1 26

En la figura 1.8 se observan cables ópticos de mayor capacidad, con fibras

incrementadas de las formas antes mencionadas.

1.6.2.3. Estructura de Cinta

En una cinta se tiene un arreglo de 12 cintas contrapegadas, en una estructura de

cintas se tiene un grupo de doce de éstas en un solo cable de fibra óptica lo que

resulta en un total de 144 fibras por cable. Las cintas son puestas en el cable de

forma helicoidal para que se distribuya uniformemente el esfuerzo exterior que

tiene que soportar el cable. Por lo tanto, en un solo cable se pueden introducir un

gran número de fibras, constituyéndose en una estructura apropiada para

aplicaciones que requieren el uso de muchas fibras en espacios reducidos. Los

laboratorios • Bell fueron los que experimentaron con estos cables y los

introdujeron al mercado.

1.6.2.4 Estructuras Cilindricas

La estructura cilindrica incluye el mismo refuerzo central o periférico del conjunto

de fibras con la diferencia de que estará ranurado helicoidalmente por toda su

extensión. Por estos conductos se instalarán las fibras libres y sin tensión.

La figura 1.9 muestra una estructura de cintas característica.

Revestí mentóProtector

Cinta

Fibra

Figura 1.9. Estructura de cinta

CAPITULO 1 27

La figura 1.10 describe un cable óptico de estructura cilindrica.

Sementó derefuerzo

Revestí rrientoprotector

Figura 1.10. Estructura Cilindrica

1.6.3 ELEMENTOS DE RELLENO

Los elementos de relleno serán tubos negros pequeños similares a los que se

utilizan para albergar a las fibras y que rellenarán los espacios libres del núcleo.

• Materiales de Relleno.- Serán materiales hidrófugos como silicona líquida

o petrolato, también dispuesto en los espacios vacíos del núcleo y entre

éste y la cubierta.

• Elementos de Refuerzo.- Su función es la de proporcionar al cable la

resistencia de tiro suficiente para soportar la instalación. La ubicación y

composición del cable dependerán de la clase de cable.

1.7. CONECTORIZACION1

Cuando se efectúa el tendido del cable de fibra óptica, sucederá con seguridad

que se necesiten acoplar fibras ya sea a una fuente luminosa, un detector

1 En referencia al tendido de la fibra.

CAPITULO 1 28

lumínico o entre dos fibras, se tienen dos tipos de acoplamientos para fibra óptica,

la conexión y el empalme; usándose la conexión para enlazar una fibra ya sea

con una fuente o un receptor óptico, mientras que el empalme será hecho entre

dos medios físicos, es decir, dos fibras.

Se tienen algunos métodos de tendido dependiendo del medio externo en el cual

se va a aplicar el cableado, en cada medio se va a tener un proceso diferente, los

más importantes son brevemente mencionados a continuación:

1.7.1. TENDIDOS SUBACUÁTICOS

Se deben instalar tomando precauciones especiales entre las cuales se pueden

indicar:

• Se tiene que disponer de cables especialmente diseñados para este uso,

los cuales tienen protecciones especiales en contra de los efectos

corrosivos del agua.

• Evitar los empalmes bajo el agua.

• Depositar el cable en el lecho acuático de modo que penetre en el fondo.

Los tendidos submarinos tienen su propia técnica, solo aplicable a ellos y

dependiente de las características especiales del fondo marino, tanto en lo

relativo a los requerimientos mecánicos como a la agresividad del medio,

determinada por sus propiedades químicas.

En la actualidad, se encuentran instalados o en proceso una gran cantidad de

enlaces mediante fibra óptica de este tipo, con la finalidad de efectuar enlaces de

gran longitud.

CAPITULO 1 29

1.7.2. TENDIDOS AÉREOS

En la práctica, el tendido aéreo ha demostrado ser un método muy rápido y

efectivo. Es aconsejable colocar los cables con Fibra Óptica en la posición más

alta del poste ya que soportará mejor la posterior instalación de otros cables.

En este tipo de tendido se presenta un pequeño inconveniente: el escaso peso de

un cable de fibras lo hace muy sensible a los vientos laterales que de tratarse de

un cable convencional de cobre con cubierta de polietileno, lo que produciría con

seguridad grietas en la fibra comprometiendo un gran número de comunicaciones

o de datos en cualquier momento.

Cabe la solución de incluir en el cable elementos mecánicos de refuerzo tales

como hilaturas de aramida1 o alambre trenzado de acero (cable autosoportado).

Otra solución empleada es la de estructura de suspensión continua, en la que el

cable va atado a un alambre de sustentación, pero esta solución encarece la

instalación.

1.7.3. TENDIDO SUBTERRÁNEO

Varios métodos pueden ser usados para la instalación de cables directamente

enterrados: la técnica de arado, el cavado de zanjas con máquinas o por métodos

manuales, la colocación de artesas o con perforadoras. El cable puede incluir una

armadura para evitar daños por movimientos de tierra, excavaciones, ataque de

roedores, etc.

Se coloca algunas veces una cinta plástica metalizada para facilitar la detección

con un localizador de metales. Los cables están diseñados especialmente e

incluyen una armadura de protección contra fuerzas exteriores de ataque de

roedores, pueden ser enterrados a 1.5 m sin problema alguno.

1 Material Polímero usado para fabricar fibras de mejores características.

CAPITULO 1 30

La instalación depende también de la consistencia física del terreno. Cuando se

presentan obstrucciones con tuberías de agua y cables de energía generalmente

es posible modificar el tendido pasando por debajo del obstáculo.

1.8. EMPALMES DE FIBRA ÓPTICA1

Un empalme se diferencia de una conexión en que éste será permanente

mientras que aquella no, un empalme debe cumplir con requisitos indispensables

como seguridad en el acoplamiento de las fibras, no deberá producir un excesivo

nivel de pérdidas en la unión, además tiene que ser de fácil manejo para que

incluso se pueda efectuar el enlace por los operarios de campo el momento de la

instalación.

1.8.1. TÉCNICAS DE EMPALME DE FIBRAS ÓPTICAS

Se tienen tres categorías:

• Empalme mecánico.

• Empalme por pegamento.

• Empalme por fusión.

1.8.1.1. Empalme Mecánico

Se han diseñado algunas técnicas para realizar este tipo de empalme, una de

ellas es la denominada de ranura muelle (spríngroove)2 en la que se utiliza un par

de cilindros tangentes de acero de un diámetro tal que la fibra usará como guía el

canal formado en el extremo de unión de los cilindros (Figura 1.11) para de esta

1 Iittp://www.unp.edu.pe/ingindustriaydaiiafo/seniinarío/fibraoptíca02.html#2.2.2 Del inglés spin=giio y groove=ranura

CAPITULO 1 31

forma enfrentar las dos fibras a empalmarse, manteniendo una buena alineación.

Finalmente se usará un elemento elástico como cierre del conjunto.

Cierre metálico de presión

Fibra

Cilindros de Acero

Figura 1.11. Empalme mecánico

1.8.1.2. Empalme por Pegamento

Se puede efectuar mediante dos técnicas, la de ranura (V-groove) y el sistema de

manguito. El empalme por pegamento es fácil, rápido y económico de hacerlo,

pero suelen presentar el inconveniente de la degradación de la resina epoxy

óptica, que es el material usado para lograr el pegamento de las fibras,

teniéndose con el tiempo atenuaciones de 0,05 dB por empalme.

El empalme mediante la ranura V-groove se la realiza mediante el uso de dos

placas contrapuestas en las cuales se ha efectuado ranuras en forma de 'V con

un tamaño adecuado para que pueda albergar menos de la mitad de la fibra, con

lo que se garantiza presión sobre las fibras el momento del pegado. Las fibras

entonces son ubicadas en la ranura, enfrentadas de forma que su alineamiento

sea lo más perfecto posible, posteriormente se ubica la resina óptica1 en la unión

de las fibras asegurando finalmente el conjunto con un elemento elástico (Figura

1.12).

1 Elemento de pegado para fibra óptica.

CAPITULO 1 32

Trozos de Fibra a Empalmar

Elemento de alineación

Figura 1.12, Empalme por pegamento ranura V-groove

Para el empalme con el uso de manguito, una de las fibras es introducida en el

manguito siendo en primer lugar colapsada térmicamente para que forme una

especie de conector, donde se alojará el otro extremo. Efectivamente éste es

introducido y asegurado al manguito mediante resina epoxy óptica para cerrar el

conjunto (Figura 1.13).

Trozos de Fibra a Empalmar'

siiLa epoxy

Majijjuilo

Figura 1.13. Empalme con uso de manguito

1.8.1.3. Empalme por Fusión

Se pueden tener empalmes por fusión directa o por el método de prefusión. El

empalme por fusión directa se lo hace mediante el uso de una fuente de calor,

como una descarga eléctrica, láser gaseoso o una llama, aunque la descarga

CAPITULO 1 33

eléctrica es la más utilizada en fibras de sílice. El proceso que se emplea es el de

preparar en primer lugar los extremos de la fibra, es decir, un proceso de pelado y

limpieza, luego se toman los extremos y se realiza un alineamiento preciso para

posteriormente realizar el empalme mediante el uso de una fuente de calor. El

procedimiento es realizado casi totalmente automatizado, una máquina es la

encargada de efectuar la alineación de la fibra, une seguidamente los extremos

acercándolos paulatinamente y emitiendo una descarga eléctrica durante un

tiempo determinado. Finalmente se protege la unión para facilitar su manejo. Hay

que notar que en este empalme no participan mas elementos externos que las

fibras mismas lo que reduce las pérdidas y aumenta la confiabilidad de la unión.

El principal problema en estos empalmes es que se tendrán imperfecciones en las

fibras el momento de cortarlas, el empalme será mucho mejor mientras más lisas

sean las superficies de las fibras a empalmarse; sin embargo, es muy difícil que

fuera del laboratorio se consigan fibras perfectamente lisas, para solucionar esta

dificultad se ha inventado la técnica de prefusión en la cual se ubican las fibras

separadas por una cuantas mieras y mediante una descarga eléctrica se efectúa

una prefusión logrando que las superficies a empalmarse sean perfectamente

lisas, luego se mantiene el calor mientras se acercan las fibras para enlazarse

definitivamente y aún se mantiene luego de fusionadas. Mediante este método se

reducen considerablemente la formación de burbujas en la juntura, que es uno de

los factores que pueden causar índices de pérdidas considerablemente altos.

1.9. CONECTORES DE FIBRA ÓPTICA1

1.9.1. Conectores para Fibra Multimodo.

Se tienen dos tipos: los conectores de alineamiento de fibra desnuda y los

conectores de alineación por virola.

1 http://www.imp.edu.pe/ingíndustíal/daiinfo/seminario/fibraoptica02.html#2.2.

CAPITULO 1 34

El conector de este tipo más generalmente usado es el de haz expandido o de

lente compuesta en el que se emplean los dos extremos de las fibras cortados y

sin recubrimientos, los que son alineados en una lente compuesta, formada por

un elemento central bicónico moldeado en plástico, en cuyo interior hay dos

cavidades cóncavas llenas de un fluido óptico. Un pequeño rebasamiento permite

que la fibra se introduzca en la cavidad de la lente.

La ventaja de usar un conector de este tipo es la considerable reducción de las

pérdidas por separación longitudinal y transversal de los extremos.

Otro tipo de conectares de alineación de fibra desnuda es el denominado de doble

codo el que también es usado con frecuencia en los sistemas de comunicaciones

ópticas.

Entre los conectares de alineación por virola se tienen dos tipos: el de conector

bicónico y el de bolas.

En el conector bicónico, se alojan las dos virolas o extremo ¡nsertables en un

manguito central moldeado en forma bicónica por su interior. Las virolas o

cilindros huecos disponen de collarines de retención que se enroscan al elemento

central. En el interior de los collarines unos muelles aseguran la introducción de

los cilindros huecos en el elemento cónico y el consiguiente contacto de los

extremos de las fibras. Las pérdidas más bajas obtenidas con este conector han

sido de 0.1 dB. Se fabrica en plástico y a veces suele ser usado para fibras

monomodo.

Otro tipo de conector con virola es el conector de bolas. En este caso se colocan

dos virolas entalladas en el extremo por el que aparece la fibra. En la entalladura

circular se insertan tres esferas que definen un espacio por el que emerge la fibra.

CAPITULO 1 35

La exactitud de este acoplamiento dependerá de la del tallado de las bolas. Las

perdidas se sitúan entre 0.5 y 1 dB.

1.9.2. CONECTORES PARA FIBRA MONOMODO

Un conectar para fibra monomodo tendrá tolerancias de desviación mucho

menores que los conectares para fibras multimodo, el rango de desalineamiento

permitido está en el orden de 1 a 2 jj,m si se requieren pérdidas de máximo 1 dB.

Generalmente son utilizados en este caso los conectares capilares cerámicos, los

conectares de bolas y los de manguito moldeado. Pero el de mejor resultado es el

de esfera de centrado con el que se consiguen pérdidas menores de 0.5dB y

típicamente de O.SdB.

Conector

De lentes

Bicónico

Bolas

Tipo

Lente

(Fibra

/^Fibra "• Cono

pM-j Fibra

B Ultüi - *\^S\^>

Fibra

Multimodo

Multimodo

Monomodo

Multimodo

Pérdidas

0.6 dB

0.2 dB

O.SdB

0.7 dB

Colocación

Fábrica

En el lugar

En el lugar

Figura 1.14. Tipos de conectores para fibra óptica

CAPITULO 1 36

La figura 1.14 enseña un grupo de conectares para fibra óptica con sus

respectivas características.

1.10. CONSTRUCCIÓN DE LA FIBRA1

1.10.1. ELECCIÓN DE MATERIALES

Los materiales que se utilicen para la construcción de la fibra óptica deben tener

ciertas características adecuadas para que el resultado final sea una fibra que

cumpla con las características físicas requeridas.

El material deberá ser lo suficientemente elástico para que pueda adquirir la forma

de la fibra, es necesario que sea transparente para las longitudes de onda que se

enviarán en la fibra, lo que de acuerdo a las fuentes de luz y a los detectores

utilizados varía en un rango de 0.6 a 1.6 mm. Es importante además que el cable

resultante de fibra tenga una resistencia mecánica suficiente para soportar sin

daños el proceso de cableado y los efectos externos que posteriormente afecten

el normal desempeño de la fibra. El índice de refracción del núcleo deberá ser

ligeramente superior al de la cubierta.

Tomando en cuenta estos aspectos de diseño, que sin ser los únicos son

suficientes como para restringir en gran medida el uso de vidrios, plásticos o

líquidos en la fabricación de fibra. La utilización de líquidos no ha progresado

debido a dificultades técnicas, los plásticos presentan una gran atenuación para

las longitudes de onda transmitidas por lo que los vidrios son la mejor opción en

este caso.

Los vidrios utilizables; es decir, los transparentes para la banda entre 0.6 y 1.6

]o,m, son mezclas de óxidos metálicos, los cuales son conocidos como elementos

1 Guiso de Tecnologías de Comunicaciones Ópticas y Normativas; UIT - Univ. Blas Pascal

CAPITULO 1 37

formadores. Al mezclar estos elementos formadores con otros óxidos metálicos

por lo general alcalinos conocidos como elementos modificadores, se consiguen

una gran cantidad de vidrios todos con características físicas diferentes.

1.10.2. PROCESO DE FABRICACIÓN

La fibra óptica ideal deberá cumplir con los siguientes parámetros:

• Poseer un núcleo y una cubierta con índices diferentes.

• Tener un núcleo y una cubierta concéntricas.

• Tener un diámetro del núcleo constante en toda su longitud.

• Tener un diámetro de la cubierta constante en toda su longitud.

• Tener un perfil del índice optimizado lo que conduce a la mínima dispersión

posible.

• Tener una atenuación muy baja.

• Ser lo más larga posible.

• Tener la mayor resistencia mecánica posible.

• Ser lo más barata posible.

No existe una fibra que cumpla totalmente con todas estas características,

dependiendo de la aplicación que tenga posteriormente la fibra una u otra de las

condiciones va a tener mayor importancia y en la construcción se tratará de

mejorar en lo posible todas las características primordiales. Es así, que se tienen

algunas técnicas para fabricar fibra óptica.

CAPITULO 1 38

Existen, como ya se ha mencionado, varias técnicas para la fabricación de fibras

ópticas, pero la mayoría se basan en la técnica denominada de "Preferiría"1 en la

que se utiliza una varilla de cuarzo de alta pureza, de aproximadamente un metro

de largo. Partiendo de la "Preforma", la fibra es estirada mediante distintos

métodos hasta alcanzar la longitud adecuada para la instalación que por lo

general es de unos cuantos kilómetros. El proceso de construcción debe hacerse

con las más altas condiciones de pureza, esta consideración significa que el

proceso debe ser efectuado totalmente en áreas limpias especialmente

diseñadas. La figura 1.15 muestra a groso modo el proceso de fabricación de fibra

óptica.

Materia primade alta pureza

Fug'ón

Preforma

Figura 1.15. Proceso de fabricación de la fibra

1.10.3. MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN

1.10.3.1. Deposición de Vapores Químicos, Método Interno:

Este método produce fibras con baja atenuación y gran ancho de banda y es por

lo tanto, apto para la fabricación de fibras para telecomunicaciones.

1 Varilla que sirve como patrón para la construcción de la fibra.

CAPITULO 1 39

El material de inicio es un tubo de cuarzo de alta pureza que es calentado y se

mantiene en rotación mientras es atravesado por oxigeno, cloruros de silicio,

germanio y bromuro de boro en fase gaseosa.

En la zona calentada tienen lugar las reacciones químicas y el cuarzo con

impurezas controladas se deposita en el interior del tubo. El perfil de índice

deseado para la fibra de índice gradual se obtiene por el nivel de impurezas

controladas (Figura 1.16)

efe

m

Horno 1300 0C| *"

Figura 1.16. Perfil deseado de acuerdo al nivel de impurezas

En un segundo calentamiento el tubo internamente recubierto, es colapsado

transformándose en una varilla.

Homo

Colapsado Estirado

Figura 1.17. Tubo colapsado y estirado

CAPITULO 1 40

La fibra luego es estirada y provista de un recubrimiento de acrilato,

1.10.3.2 Deposición de Vapores Químicos, Método Externo.

Por deposición en el exterior de la varilla, se puede producir la fibra con

comportamiento similar (Figura 1.18).

BBr3, SiCI+, GeCl4l oQuemador

Figura 1.18. Deposición en el exterior de la varilla

Mediante un quemador se agregan los metales halogenados. Por rotación y por

movimientos hacia atrás y hacia adelante, la varilla será recubierta por una capa

que semeja un polvo.

Horno

Horno

ISinterizado Estirado

Figura 1.19. Sinterizado y estirado

CAPITULO 1 41

Luego la varilla es sinterizada1 en un horno. Y por último es estirada, por fusión al

diámetro final de la fibra.

1.10.3.3 Método de los Dos Crisoles2

Por este método se consiguen fibras más económicas de índice escalonado,

aunque se podría obtener fibras de índice gradual con un proceso particular.

En este método se tienen dos etapas la preparación de los vidrios y el conjunto de

fibras.

La primera parte consiste en formar las dos clases de vidrio necesarias para la

construcción de la fibra, o sea uno con un índice de refracción más alto que

corresponderá finalmente al núcleo y otro con un índice un tanto menor que

corresponderá a la cubierta. Para esto, se realiza un proceso en el cual, a partir

de polvos metálicos debidamente seleccionados, que serán la materia prima de

los vidrios, se los calienta hasta fusionarlos y se realizan las mezclas necesarias

para formar el material del núcleo y el material de la cubierta.

Después de realizado este primer proceso se tienen los materiales formados en

barras cilindricas con índices de refracción ligeramente diferentes, y por lo tanto

con diferentes composiciones.

Esta técnica permite la formación del núcleo y la cubierta simultáneamente. Se

utilizan dos crisoles rigurosamente concéntricos provistos cada uno de éstos de

una canaleta interior por la cual corre el vidrio fundido. El crisol interior se llena

con el material del núcleo, mientras que el crisol exterior se llenará con el material

Proceso de soldar metales sin alcanzar la temperatura de fusión.2 Crisol: Vaso que se emplea para fundir una materia a temperatura muy elevada.

CAPITULO 1 42

de la cubierta. Una vez que se ha fusionado el vidrio, éste recorrerá a través de

las canaletas correspondientes a cada crisol. Así, se obtiene un filamento de

vidrio fundido en donde el centro lo constituye el vidrio salido del crisol interior y la

parte externa la constituye el vidrio del crisol exterior. Si los alineamientos y las

distancias están bien controlados, la simetría cilindrica se conserva. Las

dimensiones del núcleo y la cubierta dependen de las propiedades físicas de los

vidrios, la temperatura de formación de la fibra así como de los parámetros

geométricos del aparato. La fibra obtenida es una fibra de índice escalonado.

El método de formación de la fibra por el doble crisol presenta la gran ventaja de

ser un método continuo, solo hace falta mantener llenos los crisoles para obtener

una fibra única de gran longitud. Este método ofrece una gran amplitud de

posibilidades en lo que se refiere a la elección de los vidrios y, por tanto, a la de

los índices del núcleo y la cubierta, lo que se traduce en una gran variedad de

aperturas numéricas. También se puede hacer variar fácilmente los diámetros del

núcleo y de la cubierta. Sin embargo, esta técnica de fabricación no permite

obtener los perfiles del índice realmente optimizados. Además, como se utilizan

materiales en polvo que son difícilmente purificables así como crisoles, este

método produce fibras cuya atenuación es relativamente alta. No se pueden

fabricar fibras de sílice de esta manera debido a la alta temperatura de fusión de

este elemento. La figura 1.20 muestra la formación de fibra mediante el método

de los dos crisoles.

Mdrio del núcleo Mdrio del revestimiento

=900 o

DC6LECR19DL

Figura 1.20. Método de los dos crisoles

CAPITULO 1 43

1.11. PRINCIPALES APLICACIONES DE LA FIBRA ÓPTICA EN

TELECOMUNICACIONES

La fibra óptica se ha usado ampliamente desde sus inicios en el campo de las

telecomunicaciones. Principalmente tuvo sus orígenes en el campo de la

telefonía, para posteriormente ampliarse a todo lo que tiene que ver con las redes

de transmisión de datos.

La principal aplicación en este contexto fueron las redes de área extensa, pues se

aprovecha en este caso las grandes longitudes que puede viajar una señal a

través de la fibra sin degenerarse, por lo que los repetidores se ubican a

distancias bastante grandes unos de otros, en la actualidad se pueden tener

repetidores cada 100 Km. Posteriormente la fibra ha evolucionado en las redes de

área metropolitana y hasta llegar a las redes de área local, la implementación de

nuevos dispositivos electroópticos hace que a futuro el desarrollo de la fibra óptica

en redes de área local sea aún mayor.

En este contexto el presente trabajo desarrollará un análisis de la fibra óptica en

redes de acceso mediante el uso de la técnica de multiplexado WDM, la cual será

analizada en el capítulo 2.

Otra de las grandes aplicaciones de la fibra es como un medio alternativo para el

cable de cobre en las redes telefónicas, lo que ha podido sobrellevar la enorme

saturación de abonados que existe en este sistema subsanada con el uso de la

fibra óptica.

La fibra óptica relacionada con la medicina tiene una aplicación importante en

algunos tratamientos médicos avanzados, los cuales utilizan fibra óptica para

introducir pequeños dispositivos de video en el cuerpo humano y realizar

complicadas operaciones basándose en las imágenes captadas, mismas que son

transmitidas por la fibra hacia monitores especiales.

CAPITULO 1 44

Las grandes velocidades de transmisión y los enormes anchos de banda que se

logran con fibra óptica, harán que en un futuro cercano la transmisión de datos y

video en este medio sea su aplicación primordial.

Con el advenimiento de la integración de servicios sin lugar a dudas la fibra óptica

jugará un papel importante en el desarrollo de las comunicaciones en los

siguientes años.

1.12. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA FIBRA ÓPTICA COMO

MEDIO DE TRANSMISIÓN

Las ventajas que presenta la fibra óptica, superan con mucho a las posibles

dificultades que se encuentran con el uso de este medio de transmisión. A

continuación se detallan las principales ventajas y desventajas de la fibra óptica:

1.12.1. VENTAJAS

• Una banda de paso muy ancha, lo que permite flujos muy elevados (del orden

de los GHz);

• Pequeño tamaño, portante ocupa poco espacio;

• Gran flexibilidad, el radio de curvatura puede ser inferior a 1 cm, lo que facilita

la instalación enormemente;

/

• Gran ligereza, el peso es del orden de algunos gramos por kilómetro, lo que

resulta unas nueve veces menos que el de un cable convencional;

Una inmunidad total a las perturbaciones de origen electromagnético, lo que

implica una calidad de transmisión muy buena;

CAPITULO 1 45

• Gran seguridad: la intrusión en una fibra óptica es fácilmente detectable por el

debilitamiento de la energía luminosa en recepción, además, no radia nada, lo

que es particularmente interesante para aplicaciones que requieren alto nivel

de confidencialidad;

• No produce interferencias;

• Un aislamiento galvánico natural del cable;

• Una atenuación muy pequeña, lo que permite salvar distancias importantes sin

elementos activos intermedios;

• Una atenuación pequeña, independiente de la frecuencia, para las tres

ventanas;

• Gran resistencia mecánica (resistencia a la tracción, lo que facilita la

instalación);

• Resistencia al calor, frío, corrosión;

• Facilidad para localizar los cortes gracias a un proceso basado en la

telemetría, lo que permite detectar rápidamente el lugar para una posterior

reparación de la avería, simplificando la labor de mantenimiento.

1.12.2 DESVENTAJAS

Dificultad en la realización del cableado;

Equipos terminales aún demasiado costosos;

CAPITULO 1 46

La necesidad de especializar al personal encargado de realizar las soldaduras

y empalmes.

• Un costo elevado en relación al par trenzado o cable coaxial.

CAPITULO 2 47


2.1. INTRODUCCIÓN.

Los servicios demandados en la actualidad, tales como: transporte de grandes

volúmenes de datos, el creciente tráfico de Internet, videoconferencia, etc; son

muy diferentes a los que existían cuando muchas redes de fibra óptica fueron

construidas, ello ha motivado la necesidad de más capacidad y ancho de banda

sobre las fibras, esto para optimizar al máximo las fibras instaladas en las redes

actuales.

Comparado con otros medios de transmisión usuales, se conoce que la fibra

óptica puede ofrecer anchos de banda superiores a 1 THz (1000 GHz), mientras

que medios como el cable coaxial pueden llegar hasta 300 MHz a 100 Km1, los

pares trenzados ofrecen anchos de banda y distancias menores. Además las

señales transmitidas por una fibra óptica pueden llegar mucho más lejos sin

necesidad de amplificadores.

Con estos antecedentes, uno de los retos técnicos principales con el que se

enfrentan los operadores de telecomunicaciones, consiste en aprovechar la

capacidad que brinda la. infraestructura óptica existente para satisfacer la

creciente demanda de recursos de transmisión. Este crecimiento debe realizarse

de forma gradual, sin interferir con los servicios ya en explotación y con mínimas,

o nulas, alteraciones de la planta exterior.

Es por esta razón que se han creado tecnologías que tratan de utilizar con una

mayor eficacia el ancho de banda proporcionado por la fibra. Una forma práctica

de usar la capacidad de transmisión de la fibra óptica es dividiéndola en múltiples

canales, los cuales se transmitirán en diferentes longitudes de onda o haciendo

uso de diferentes frecuencias, WDM (Multiplexación por división de longitud de

1 Redes de Computadoras, Andrew S. Tanenbaum.

CAPITULO 2 48

onda) y FDM (Multiplexación por división de frecuencia) respectivamente,

existiendo una cierta convención tácita de llamar WDM a sistemas en los que las

distintas frecuencias ópticas están separadas con intervalos muy superiores a la

velocidad de transmisión, y FDM a los que los canales están densamente

distribuidos, típicamente entorno a diez veces la velocidad de transmisión.

WDM (Wavelength División Multiplexing) es la tecnología que se ha desarrollado

como una respuesta natural a las redes de alto tráfico en el ámbito mundial, el uso

de WDM permite a los propietarios de infraestructuras dotar a la fibra ya instalada

de más capacidad, casi de manera inmediata, y a los proveedores de servicios

ofrecer cualquier tipo de tráfico: de voz, datos y/o multimedia, tanto sobre IP como

ATM (Modo de Transmisión Asincrona), como SDH (Jerarquía Digital Síncrona) o

SONET, todo ello sobre una infraestructura de transporte óptica.

Un avance más que se ha logrado en lo últimos años es el mejoramiento de

WDM, dando como resultado una técnica rápida y novedosa llamada DWDM

(Multiplexación por División de Longitud de Onda Densa).

DWDM puede eliminar completamente la necesidad de fibra extra, lo cual es

especialmente significante para proveedores que tienen problemas de consumo

de fibra, y esto puede fácilmente coexistir con redes SONET o con las viejas

terminales de fibra óptica llamadas FOT's (Fiber Optic Termináis), las cuales

operan mediante protocolos asincronos.

Las aplicaciones de alta velocidad tales como transferencia de un gran volumen

de datos, videoconferencia, operaciones en tiempo real y el creciente tráfico de

Internet son las principales causas para requerimientos de banda ancha. El hecho

de aumentar fibras sin utilizar ninguna tecnología resulta muy costoso, y estas

nuevas fibras necesitarían más equipos y mayor mantenimiento. WDM puede ser

la mejor solución en relación a costos y tecnología.

CAPITULO 2 49

2.2. COMPONENTES DE UN SISTEMA WDM1

2.2.1. FUENTES DE LUZ

En fibra óptica se pueden utilizar dos clases de fuentes de luz para producir las

señales: el LED (diodos emisores de luz) y los láseres semiconductores,

presentando cada una de estas fuentes propiedades diferentes como se indica en

la tabla 2.1:

Característica

Velocidad de datos

Modo

Distancia

Tiempo de vida

Sensibilidad a la temperatura

Costo

LED

Baja

Multimodo

Corta

Vida larga

Baja

Bajo

Láser semiconductor

Alta

Multimodo o monomodo

Larga

Vida corta

Considerable

Elevado

Tabla 2.1. Comparación Fuentes de Luz

Sin embargo, en las redes de fibra óptica WDM se utiliza únicamente el láser

(versiones especiales de éstos que se mencionarán posteriormente), por el hecho

de aprovechar su mayor ancho de banda y alcance; es necesario que se haga

una descripción del funcionamiento del láser para poder entender de mejor

manera su introducción en la tecnología de comunicaciones ópticas,

particularmente en WDM.

2.2.1.1. Principios de Funcionamiento del Láser3

Se enunciarán a continuación los procesos básicos de interacción entre la materia

y la radiación electromagnética que en su más pequeña escala se reducen a los

1 Fangrui Ma, Wavelengfh División Multiplexing, http://wdml.virtualave.net2 Folleto de Comunicación Digital, Ing. Pablo Hidalgo, EPN 1999.3 http://oniega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volurnen2/ciencia3/105/htrn/sec_5.1itm

CAPITULO 2 50

procesos de interacción entre átomos y paquetes de energía (cuantos) de

radiación de una onda electromagnética.

Se asume un sistema atómico elemental con dos niveles de energía EI y E2

correspondientes a electrones ubicados en su órbita inferior y superior

respectivamente. Se considerará que en el primer caso se tiene un átomo en su

estado base y en el segundo caso en su estado excitado. La interacción de éste

sistema atómico sucederá únicamente con cuantos que tengan una energía E

igual a la diferencia de energía E = £2 - E-¡.

Por lo tanto, la frecuencia v (de acuerdo a la teoría de Planck) asociada a dichos

cuantos de energía es:

v = •h

Ecuación 2.1.

Einstein, con el estudio del efecto fotoeléctrico introdujo el término fotón, al

relacionarlo con un "cuanto de radiación electromagnética", término que será

utilizado con esa concepción de aquí en adelante.

Existen tres procesos de interacción átomo-fotón; el proceso de absorción, la

emisión espontánea y la emisión estimulada, cada uno de estos se describirá

seguidamente.

a) Absorción.- se muestra esquemáticamente en la figura 2.1. Consiste en la

interacción entre un fotón y un átomo que inicialmente se encuentra en su estado

base. El resultado de esta interacción es que el átomo "absorbe" al fotón y usa su

energía para pasar a su estado excitado.

b) Emisión Espontánea.- se muestra esquemáticamente en la figura 2.2. En éste

caso, el átomo se encuentra ya excitado; el mismo, en forma espontánea (y

generalmente en un tiempo breve, del orden de 10~8 segundos) pasa a su estado

CAPITULO 2 51

base emitiendo en el proceso un fotón con energía igual a la diferencia de energía

entre los dos estados. El fotón emitido tiene una dirección totalmente aleatoria.

Eíeeiron

Absorten

Figura 2.1. Absorción

Elecárón

Emisión esporetótrea

Figura 2.2. Emisión espontánea

c) Emisión Estimulada.- es el proceso fundamental gracias al cual existe el

láser. La figura 2.3. muestra esquemáticamente tal proceso. En él se induce la

interacción entre un fotón y un átomo que inicialmente se encuentra en su estado

excitado. Tras el proceso, el átomo pasará a su estado base, para lo cual emite

un fotón que tiene las mismas características de dirección y de fase que el fotón

inicial. Por lo tanto, se dice que la radiación electromagnética que resulta es

coherente.

CAPITULO 2 52

Potéfi

Emulsión

Figura 2.3. Emisión estimulada

Se puede afirmar que el origen del desarrollo del láser se dio cuando el fenómeno

de "emisión estimulada" fue propuesto. De hecho, la palabra láser es el acrónimo

de la expresión en inglés Light Amplification by Stimulated Emission ofRadiation,

que en español se traduce como "amplificación de la luz por emisión estimulada

de radiación".

Los láseres utilizados en WDM son prácticamente iguales que los utilizados para

comunicaciones de larga distancia, excepto por la necesidad de que algunos

parámetros sean más críticos y la aparición de nuevos requerimientos adicionales

entre los que se tiene:

2.2.1.2. Ancho Espectral:

E¡ ancho espectral necesario en WDM depende del número de canales usados en

cada uno de los sistemas a implementar y de la tolerancia de sus componentes,

como por ejemplo los demultiplexores.

2.2.1.3. Estabilidad de Longitud de Onda:

Generalmente, en comunicaciones ópticas, para minimizar los efectos de la

dispersión y el ruido de partición de modo, es necesario una estabilidad muy alta.

Sin embargo, los sistemas WDM necesitan minimizar constantemente las

variaciones de la longitud de onda. Un cambio de 1 ó 2 nm no tiene porque

CAPITULO 2 53

perjudicar a un sistema WAN1 tradicional de un solo canal, pero podría provocar

errores en un sistema WDM.

2.2.1.4. Láseres Sintonizables en Longitud de Onda:

La capacidad de sintonización es importante en las redes ópticas. El hecho de

que la sintonización en el transmisor o el receptor sea rápida es fundamental para

el rendimiento del sistema en topologías LAN2 y WAN,

2.2.1.5. Láseres Multi-Longitud de Onda:

Este tipo de láseres pueden ser utilizados para ¡mplementar una sintonización

muy rápida simplemente seleccionando qué longitud de onda será transmitida,

aun así, pueden transmitirse simultáneamente varias longitudes de onda. Están

hechos mediante una combinación de láseres de diferentes longitudes de onda,

juntos en un mismo sustrato, como se ve en la figura 2.4.

Los nuevos y modernos sistemas de comunicaciones ópticas dependen en gran

medida de la disponibilidad de componentes fotónicos avanzados así como de

subsistemas y bloques funcionales que cumplan estrictas especificaciones, en la

actualidad se están haciendo enormes esfuerzos por construir cada vez

dispositivos con mejores desempeños para sistemas WDM como son los láseres

VCSEL (Vertical Cavity Surface Emíttíng Láser) y DFB (Distributed Feedback

Láser).

Láseres

Figura 2.4. Láser multí-longitud de onda

1 WAN (Red de áxea amplia, Wide Área NetworK), de gran cobertura geográfica, por ejemplo un país.2 LAN (Red de área local, Local Área NetworK}, localizadas dentro de un edificio o en un campus deextensión de pocos Kilómetros.

CAPITULO 2 54

2.2.1.6. Diodos Láser VCSEL.

En el contexto de los sistemas de comunicaciones de datos que incorporan redes

ópticas y dispositivos optoelectrónicos, la fuente ideal de radiación óptica debe

cumplir los siguientes requisitos: pequeño tamaño, eficiencia elevada y capacidad

de modulación de alta velocidad. Un diodo láser que cumple estas condiciones es

el VCSEL (Vertical-Cavíty-Surface-Emittíng Láser). Este tipo de diodo láser

avanzado, está revolucionando las comunicaciones de datos debido a su

eficiencia en las interconexiones ópticas. En esencia VCSEL es un diodo láser

basado en la recirculación de luz dentro de una cavidad óptica, la recirculación se

consigue al girar la cavidad 90 grados, con lo cual la luz emitida es perpendicular

a la superficie del chip. En VCSEL, la región activa tiene una longitud típica entre

0,01 mieras y 0,02 mieras y está situada entre dos espejos. Esta relativamente

corta longitud requiere la utilización de muchos más espejos reflectores. En

definitiva, los VCSEL presentan una estructura compacta y una emisión de

superficie eficiente, así como buenas características en cuanto a flexibilidad de

diseño se refiere en lo relativo a apertura de salida.

Diodo VCSELEMISIOJfOS

XEFXECTOJtESoisnasumos

DISTRIBUIDOSTIFOff

Figura 2.5. Diodo VCSEL

Una de las variantes de VCSEL con más nivel de prestaciones es, por el

momento, el VCSEL de óxido confinado, en el que hay una capa de

CAPITULO 2 55

semiconductor susceptible de convertirse en óxido cerca de la región activa, con

lo cual se genera una guiaonda óptica. La figura 2.5 muestra la estructura de un

diodo VCSEL.

2.2.1.7. Láser DFB.

Cuando un láser común emite luz, no se emite una única longitud de onda sino

que se tienen además algunas otras muy cercanas a la principal, si lo que se

desea es enviar un gran número de señales por la misma fibra, esto podría

convertirse en un serio problema puesto que se puede producir interferencia entre

las señales parásitas y la principal, el uso del láser DFB (Distríbuted Feedback

Láser) hace que se pueda enviar la señal principal prácticamente libre de señales

parásitas.

La figura 2.6 muestra la diferencia existente al transmitir señales ópticas mediante

un láser estándar y uno DFB.

JA.v•sPH

Estándar ¡

A A ñ A¡\i\ni i i u \Longitud de Onda

a)

t encí

a

fe

DIB

11 íLongitud de Onda

b)

Figura 2.6. Emisión de un láser estándar (a) vs. Un láser DFB (b)

La base para el funcionamiento de un láser DFB, es la inclusión de una capa

corrugada sobre la capa activa del láser. Esta estructura corrugada con

hendiduras en forma de "zig-zag" y la combinación de sus índices de refracción

CAPITULO 2 56

así como el espaciamiento entre si permiten que se refleje solamente una longitud

de onda específica, la luz que viaja por la capa activa se moverá en muchas

direcciones y chocará inevitablemente con la capa corrugada, es así que se

refractará únicamente una longitud de onda y la luz emitida por el láser será

también de esta única longitud de onda.

En sistemas WDM que se basan en el envío de varias señales lumínicas por una

misma fibra, las ventajas que tiene el uso de láseres DFB son evidentes.

2.2.2. MULTIPLEXORES Y DEMULTIPLEXORES1

En WDM son necesarios dispositivos eficaces para introducir por una única fibra

distintas longitudes de onda.

Tanto la multiplexación como la demultiplexación de un conjunto de portadoras se

puede realizar de dos formas: mediante el empleo de Multiplexores en Longitud

de Onda, o bien mediante acopladores. Ambas posibilidades se ¡lustran en la

figura 2.7.

El multiplexor en longitud de onda es un dispositivo de N fibras de entrada y una

de salida, y su funcionalidad es homologa a la de los multiplexores de

microondas. Por cada fibra de entrada se inyecta una portadora dentro de una

banda de funcionamiento, una banda diferente por entrada, y en la de salida está

presente el conjunto de todas las inyectadas. El multiplexor es recíproco, de forma

que se puede utilizar como demultiplexor sin más que cambiar los sentidos de

transmisión.

El acoplador es un dispositivo más simple de N puertas de entrada y N salidas,

aunque en salida sólo se utiliza una. Su funcionamiento es como sigue: la

potencia óptica presente en una entrada cualquiera se divide en N partes iguales,

extrayéndose cada parte por cada una de las salidas. De esta forma, si por cada

1 Fangrui Ma, Wavelength División Multiplexing, http://wdml.virtualave.net

CAPITULO 2 57

puerta de entrada se inyecta una longitud de onda diferente, en cada una de las

fibras de salida está presente el conjunto de todas, aunque con una potencia al

menos N veces menor. En la práctica se producen pérdidas adicionales por

defectos de fabricación, tanto más elevadas cuanto mayor sea N. El acoplador se

puede utilizar también para construir un demultiplexor, cambiando el sentido de

transmisión y añadiendo a cada salida un dispositivo selectivo en longitud de

onda.

A-nPy la

WLO : en Longitud de Onda

Potencia <fe Ja portadora óptica i después ote la muíflp.texaciófi

a) Uso de MultLplexores

s

*

, -

ÍN^á^r*v.",•* '

> J 1A1- . , , A;f¡

f fJ J

áPiji M P}afr*Mf^&\?

-I 1ACOPLADOR ACOPLADOR

b) Uso de Acopladores

Figura 2.7. Métodos de multiplexación y demultiplexación en longitud de

onda.

Ambos dispositivos presentan ventajas e inconvenientes. Al contrario que el

acoplador, el multiplexor, en teoría, no presenta pérdidas de inserción, en la

práctica sí las presenta aunque en menor grado.

En sistemas WDM, se empezaron por desplegar enlaces punto a punto para

atender el incremento de la demanda en ancho de banda de las redes, la figura

CAPITULO 2 58

2.8 muestra un enlace punto a punto en donde la capacidad del mismo es

duplicada mediante el número de longitudes de onda usadas, como se puede

observar en la mencionada figura, un multiplexor WDM es necesario en la etapa

de transmisión y un demultiplexor WDM se usará en recepción.

w,

Punto A Punto B

Figura 2.8. Enlace punto-punto WDM

2.2.2.1. Multiplexores Add/Drop

Este tipo de multiplexores tienen una gran utilidad en la red WDM debido a que

permiten añadir o extraer señales (longitudes de onda) en puntos intermedios de

un enlace, un multiplexor add/drop WDM (WADM), puede ser realizado con el uso

de un demultiplexor, switches 2x2 y un multiplexor como se muestra en la figura

2.9.

Con el uso de los switches 2x2, So y S-i de la figura 2.9, como dispositivos de

control, se puede añadir y extraer señales, o en su defecto simplemente cursarlas

señales entrantes al multiplexor.

Otro dispositivo que cumple funciones parecidas a las del multiplexor add/drop,

diferenciándose únicamente en el número de fibras de entrada que necesita para

ser manejado y que también es muy usado en las redes WDM, es el "wavelength

crossconecf o conexión cruzada en longitud de onda; el objetivo del dispositivo

es el de proveer, bajo el control de la red, la posibilidad de conectar una longitud

de onda de entrada, a través de una fibra de entrada con un canal de salida o

extraer un canal, estos dispositivos se denominan también como "wavelength

selective crossconecf (WXC) o "wavelength routing switch".

CAPITULO 2 59

Entrada

Figura 2.9. Multiplexor y\c/d/Drop

T"T

Figura 2.10. Wavelength Crossconect

La figura 2.10 muestra un wavelength crossconect 2x2, el mismo puede ser

realizado con rnultiplexores, demultiplexores y switches, nótese que este

dispositivo permite también funciones de add/drop.

2.2.3. AMPLIFICADORES ÓPTICOS1

La amplificación óptica tiene su origen en la interacción de un gran número de

fotones con un gran número de átomos a lo largo de una cavidad cilindrica, dentro

http://www.ciclistas.org/fcetown/teleco/wdrn/wdin.html

CAPITULO 2 60

de ésta cavidad se encuentran los átomos tanto en estado base (N-i), como en

estado excitado (N2), dando un total de átomos por unidad de volumen (N), igual a

la suma de N-t y N2. Como se muestra en la ecuación 2.2 y figura 2.11.

N = N-[ + N2 Ecuación 2.2

Átomo en «síaelo base Átomo exffado

O Vo y-/»* 53 ii _.

O

* o oo ° o

o jo oí°>0

J^

Figura 2.11. Interacción de átomos y fotones en una cavidad cilindrica

Un flujo de fotones S que se propaga a través de una cavidad cilindrica de una

longitud arbitraria AZ, interactuará con los átomos presentes, produciéndose los

fenómenos de absorción o emisión estimulada dependiendo de si el átomo se

encuentra en estado excitado o base.

En el caso de que la densidad de átomos en estado base, sea mayor que la

densidad de átomos en estado excitado, el fenómeno que mayoritariamente se

presentará es el de absorción, por lo que el flujo obtenido a la salida de la cavidad

será menor al que originalmente ingresó, esto puede observarse en la figura 2.12

Si, por el contrario, los átomos en estado excitado son los que mayormente se

encuentran presentes, la emisión estimulada será la que tenga más incidencia y el

flujo de fotones saliente será mayor que el entrante, como se esquematiza en la

figura 2.13.

Cuando las cantidades de átomos en estado excitado y estado base coinciden, se

tendrá que en promedio la amplificación y absorción que sufre el pulso inicial son

¡guales, por lo que el flujo terminal no será ni mayor ni menor que el inicial.

CAPITULO 2 61

Z+AZ

Figura 2.12. Flujo de fotones absorbido por el medio

Z + AZ

Á7,-

Figura 2.13. Incremento del flujo de fotones

La ¡dea básica de un amplificador, es la de obtener un sistema en el que al

introducir un flujo inicial S¡ se tenga en la salida un flujo final Sf mayor. La

estructura de éste dispositivo es por lo general similar a la mostrada en la figura

2.13, es decir, un cilindro con un flujo entrante en un extremo y un flujo de fotones

mayor en el otro extremo.

Para que se produzca la amplificación es necesario que el número de átomos en

estado excitado presentes en la cavidad, sea mayor que el número de átomos en

estado base, ésta condición se denomina como inversión de población, y el

conseguirla constituye el principal problema a la hora de la realización práctica de

un amplificador óptico; tomando en cuenta que naturalmente los átomos se

encuentran en estado base, por lo que será necesario excitarlos previamente.

CAPITULO 2 62

Para lograr dicha inversión de población es necesario algún dispositivo que

proporcione la energía que los átomos de la cavidad amplificadora requieren para

pasar de su estado base a un estado excitado. Este dispositivo recibe el nombre

de "sistema de bombeo" y puede ser de varios tipos, aunque los más usuales son

de tipo óptico o de tipo eléctrico.

En el caso de un sistema de bombeo de tipo óptico lo que se tiene es la cavidad

amplificadora circundada por una o varias lámparas luminosas de destello flash

muy potentes. Al ser disparadas dichas lámparas, los fotones que éstas emiten

son absorbidos por los átomos de la cavidad amplificadora, los cuales pasan de

su estado base a un estado excitado. Con esto se logra la inversión de población.

La figura 2.14 muestra la sección transversal de dos arreglos posibles para la

colocación de las lámparas flash en un amplificador bombeado ópticamente.

En un sistema de bombeo de tipo eléctrico se produce una intensa descarga

eléctrica a través de los átomos que se encuentran en la cavidad amplificadora.

De este modo los electrones energéticos de la descarga transfieren por colisiones

electrón-átomo parte de su energía a los átomos contenidos en la cavidad,

logrando que éstos pasen de su estado base a un estado excitado. Así se da la

inversión de población.

Cavidad __. Liirapara flash

Cavidadamplificadora

Figura 2.14. Sección transversal de dos arreglos posibles para la colocación

de las lámparas flash en un amplificador bombeado ópticamente.

CAPITULO 2 63

La figura 2.15 muestra la sección transversal de un amplificador óptico bombeado

eléctricamente, usando un cañón de electrones.

Para amplificar un pulso de luz usando un amplificador óptico dotado de un

sistema de bombeo óptico o eléctrico, se sincroniza el paso del pulso de luz con el

disparo del sistema de bombeo. Es importante que estos dos eventos estén

perfectamente sincronizados, pues si el sistema de bombeo es disparado antes o

después de que llegue el pulso de luz al amplificador, dicho pulso no será

amplificado.

Flujo Gañón de

• Cavidad amp]Hie<sdarej

Figura 2.15. Sección transversal amplificador óptico bombeado

eléctricamente

2.2.3.1. EDFA (Erbium - Doped Fiber Amplifier)

La banda de amplificación de los amplificadores de fibra dopada con Erbio se

encuentra en la región de los 1550 nm, sus principales características son: la

posibilidad de efectuar una amplificación directa de la luz, sin necesidad de

realizar la transformación de señal óptica a eléctrica y viceversa, una alta potencia

de salida, bajo ruido, un amplio ancho de banda (alrededor de 5 THz), alta

ganancia (30 dB), conexión con bajas pérdidas, pequeñas no linealidades y

reduce el uso de circuitos electrónicos.

El principio de funcionamiento de estos amplificadores es el anteriormente

explicado, es importante notar que a más de la emisión estimulada de fotones,

CAPITULO 2 64

existirán también fotones que se desprendan espontáneamente, los cuales serán

también amplificados, dando como resultado un aporte de ruido óptico. Esto es lo

que se denomina (ASE, Amplified Spontaneus Emission),

Entrada

Diodoláser

Aisladoraplico

Salda

/jAcopladoróptico

Entrada

O

Aisladoróptico

EDFA

Acopladorúptico

Salida

—O

Diodo

Entrada

O

Afladoróptica

EDFA

ópticoSalida

\ 3

Diodoláser

Fig. 2.16. Configuraciones básicas de un EDFA1

A LA SALIDA DEL TRAM5M1SOR.I

MCEPTOB.

a)

' Amplificadores de Fibra Dopada con Erbio, Sergio Estrada C, Archivo pdf.

CAPITULO 2 65

UBICADO EÜ4 LA ftÜTA C£TiRAMSMISIQN,

RECEP-TOR

b)

O EL RSOEFTOR

c)

Figura 2.17. Esquemas de ubicación de amplificadores EDFA

Las configuraciones básicas en las que se usan los EDFA se observan en la

figura 2.16, Aquí se observa los principales elementos constitutivos del

amplificador; La fuente óptica, usada para bombear portadores a un nivel de

energía mayor, un acoplador óptico, el cual tiene la función de combinar la señal

bombeada con la señal de propagación, un aislador óptico, mismo que permite el

paso de la luz únicamente en una dirección y atenúa las reflexiones y el medio de

ganancia que es donde se produce la amplificación. En la figura, el primer caso

muestra la fuente de bombeo ubicada a la entrada del medio de ganancia y el

uso de dos acopladores y dos aisladores ópticos en el sistema. La segunda

configuración se presenta con la fuente de bombeo a la salida del medio de

ganancia con un aislador a la entrada y un acoplador a la salida del conjunto. El

tercer caso es similar al segundo con la inclusión de una fuente extra a la entrada

del dispositivo.

CAPITULO 2 66

Las posibles formas de ubicar los amplificadores EDFA en un sistema de

comunicaciones ópticas se muestran en la figura 2.17, La parte (a), ubica al

amplificador justamente después del transmisor como una etapa de

postamplificación de potencia, este tipo de configuración muestra pocas ventajas

ya que el amplificador no entrega una potencia mucho mayor que la generada por

la fuente. En el gráfico (b) se presenta al amplificador dentro de la línea de

transmisión, lo que tiene la ventaja de poder incluir amplificadores en cascada de

acuerdo al nivel de ruido, atender las pérdidas por absorción de la línea y evitar

una degradación mayúscula de la señal. El esquema mostrado en (c) tiene al

amplificador ubicado directamente antes del receptor, con una función de

preamplificación, la ventaja radica en tener una alta ganancia mientras que la

desventaja es que el receptor está limitado al ruido generado por el amplificador y

no al ruido térmico.

2.2.4. FILTROS ÓPTICOS1

Una parte fundamental en las redes ópticas WDM son los filtros ópticos. Pues

realizan el proceso de selección de un determinado canal en los bloques

receptores cuando se trabaja con modulación en intensidad y detección directa2,

además de esto, aisla el ruido de emisión espontánea (ASE) generado por los

amplificadores ópticos.

Un filtro óptico ajustable puede ser representado por una caja negra, según se ve

en la figura 2.18, el que posee en su entrada diferentes señales, cada cual a su

frecuencia óptica, y que tiene en su salida, debido al proceso selectivo, sólo una

señal.

El principio de funcionamiento del filtro óptico es el de la interferencia, es así que

cuando un filtro se sintoniza a cierto canal la señal es reforzada mediante

1 http://www.fortxmecity.es/expertos/profesor/74/filtros/optico/filtros.htrQlhttp://personales.ciudad.com.ar/teckQÍcal_support/cableadoestractrjrado/filtrosopticos.pdfEstos conceptos se analizan en la sección 2.2.5.

CAPITULO 2 67

interferencia constructiva, mientras que las señales correspondientes a los

canales restantes serán atenuadas con una interferencia destructiva.

Entrada ^ c _,..,_

[- -H H- ¿f

|V

FILTROSINTONIZABLE

'

^ 1fi fi

Control de sintonía

fifBanda de paso

Figura 2.18. Representación de un filtro óptico

Dentro del análisis de un filtro óptico deben tenerse en cuenta los siguientes

aspectos importantes:

• Número máximo de canales sintonizables.

• Tiempo de acceso en la sintonía del canal.

• Pérdidas causadas por inserción y diafonía.

• Atenuación.

• Controlabilidad del dispositivo.

• Dependencia del dispositivo con la polarización.

• Tamaño, consumo de potencia y ambiente de operación del dispositivo.

• Costos.

CAPITULO 2 68

El número de canales sintonizables tal vez sea el más importante requerimiento

de un filtro óptico, pues determina cuantos canales de una red WDM pueden ser

seleccionados en los bloques receptores.

Se puede analizar este requerimiento sobre dos aspectos: primero en cuanto al

rango al cual el filtro es ajustado y en segundo lugar en cuanto a la selectividad de

respuesta en frecuencia cuando el filtro es ajustado.

En un sistema WDM el rango adecuado al cual debe ser ajustado el filtro es en la

tercera ventana de transmisión, alrededor de la primera ventana y la segunda

ventana.

Mientras que la selectividad de la respuesta en frecuencia determina cual debe

ser el espaciamiento mínimo entre los canales, para que una vez seleccionado el

canal se tengan las menores pérdidas debido al crosstalk.

La velocidad con la cual un filtro óptico puede ser ajustado de una frecuencia a

otra, dentro de su rango de ajuste, se determina por su tiempo de acceso y

también constituye un importante aspecto en el análisis de aplicabilidad del

dispositivo en el sistema.

Un filtro óptico debe ser estable de tal modo que una vez ajustada una frecuencia

dada, factores térmicos o mecánicos no causen un desvío en el ajuste mayor que

una pequeña fracción de la longitud de onda del canal, además debe ser

fácilmente reajustable para cualquier valor de frecuencia, por esto la

controlabilidad del filtro es un factor importante.

Es posible clasificar de un modo general los diversos tipos de filtros, en cuanto a

sus aspectos constructivos como:

• Filtros interferométricos de Fabry-Perot.

Filtros de difracción.

CAPITULO 2 69

• Filtros interferométricos de Mac-Zender.

• Filtros electro-ópticos.

Conviene decir que, a pesar que en muchos casos, estos dispositivos funcionan

sólo como filtros, seleccionando una señal con una longitud de onda dada,

también pueden actuar como dispositivos multiplexores/demultiplexores.

2.2.5. RECEPTORES ÓPTICOS1

Los receptores ópticos son los dispositivos que cumplen la función inversa de las

fuentes de luz, es decir, toman la señal lumínica que llega al punto de destino del

enlace de fibra y lo convierten a señal eléctrica para que posteriormente sea

usada en las aplicaciones finales de los usuarios. Un receptor óptico está formado

principalmente por un sistema de detección, que desempeña la función básica de

convertir una señal óptica entrante en eléctrica. Las partes restantes del receptor

se encargan de la amplificación y regeneración de la señal. Hay que tener en

cuenta que el receptor no será usado únicamente en el punto terminal sino que

también puede ser ubicado en una etapa de un repetidor óptico.

Es indispensable disponer de detectores rápidos eficientes y de bajo ruido, para

obtener velocidades de transmisión superiores y cubrir distancias más largas.

2.2.5.1. Principios Básicos de la Detección

Para tratar los principios de la detección óptica es conveniente en primer lugar

tratar acerca de la modulación óptica, pues ésta, a más de ser un parámetro

importante a tener en cuenta, es en realidad el hecho del cual va a depender el

método de detección.

1 Tecnologías de Comunicaciones Ópticas y Normativas, UIT-T Univ. Blas Pascal

CAPITULO 2 70

2.2.5.1.1. Modulación Óptica

Un sistema básico de transmisión de luz por fibra óptica incluye una fuente de luz,

una fibra óptica y un fotodetector.

La información proveniente del circuito excitador es transformada en señales

luminosas a través de la fuente de luz. Estas señales luminosas son propagadas

a través de la fibra óptica y recogidas por el detector que las reconvierte en

señales eléctricas siendo finalmente amplificadas y/o procesadas por el circuito de

salida.

Para convertir un sistema de transmisión de señales luminosas en un sistema de

comunicación, deberán ser incluidos el modulador y demodulador respectivo.

En el caso más común, el de la modulación de intensidad luminosa, la potencia

óptica emitida es controlada por la corriente inyectada junto con la corriente de

polarización.

2.2.5.1.2. Modulación de intensidad (IM).

Dentro del sistema de modulación se pueden distinguir las siguientes formas de

modulación que usa un determinado parámetro que caracteriza el envío de

información directamente por la fuente luminosa, la modulación on-off1 (OOK), por

desplazamiento de frecuencia (FSK) y por desplazamiento de amplitud (ASK),

aunque la modulación OOK se considera también modulación de amplitud.

Como en definitiva es el láser el que finalmente será modulado, se le debe prestar

especial atención. En éste las pérdidas ópticas son compensadas con la

amplificación coherente de la luz en el interior del resonador óptico a través de

emisión estimulada (el fotón posee longitud de onda y fase en concordancia con

las ya presentes). Para producir este efecto el diodo láser debe ser polarizado a

1 Modulación por encendido y apagado OOK (on-off Keying), un interruptor se abre y cierra de acuerdo a laseñal de entrada.

CAPITULO 2 71

cierta corriente mínima, esta corriente recibe el nombre de corriente de umbral

(Ith), la cual provee suficiente ganancia óptica para compensar las pérdidas del

resonador.

_oc.-

P.1 •-

corriente (mA] I1

Figura 2.19. Curva característica del diodo láser.

La operación por debajo de Ith provoca que el diodo láser emita luz incoherente,

como en el caso de los LED. Además provoca la ocurrencia de oscilaciones en

amplitud del pulso óptico llamada oscilación de relajación, por sobre el umbral el

diodo láser funciona como un oscilador coherente y emite potencia óptica con un

agudo incremento conforme aumenta la corriente de conducción (figura 2.19).

La corriente de umbral es dependiente de la temperatura del diodo láser, del

ancho de su zona activa y de diversos procesos de construcción.

2.2.5.2. Métodos de Detección.

2.2.5.2.1. Detección coherente.

En recepción coherente, la señal óptica que llega al receptor se suma a la señal

del oscilador local antes de la fotodetección. Si la frecuencia del oscilador local es

ligeramente diferente de la señal entrante (detección heterodina), entonces la

corriente resultante en la salida del fotodetector es centrada en alguna frecuencia

pasabanda no nula, llamada frecuencia intermedia (IF).

CAPITULO 2 72

2.2.5.2.1.1. Ventajas de la detección coherente.

a) Sensibilidad.

La primera gran ventaja de los sistemas ópticos coherentes, en relación a la

detección directa, es la mejor sensibilidad del receptor, que es definida como el

nivel mínimo de señal, el cual puede ser detectado para un determinado nivel de

calidad. Esto se consigue debido a los siguientes factores:

• Un factor de la mejora de la sensibilidad es intrínseco a la mayor o menor

coherencia del esquema de detección, donde el aumento de sensibilidad

en relación a los sistemas directos varia entre 3 y 9 dB.

• Los receptores heterodinos OOK y FSK tienen, idealmente, una

sensibilidad de 36 fotones por bit, aproximadamente la misma que un

receptor OOK con detección directa y preamplificador óptico.

b) Selectividad.

Otra ventaja de un sistema heterodino es el aumento de la selectividad en

frecuencia, entendiéndose por selectividad a la habilidad de un receptor para

detectar un determinado rango de frecuencias, al mismo tiempo que rechaza

varias otras. La selectividad, en los sistemas ópticos coherentes, es dada por las

propiedades espectrales del filtro de frecuencia intermedia.

2.2.5.2.2. Detección Directa.

En la modulación ON-OFF (OOK), que corresponde a una modulación por

desplazamiento de amplitud (ASK), el láser es encendido y apagado modulándolo

directamente, polarizando la corriente cerca del umbral ("O" bit) o bien sobre el

umbral ("1" bit). En la recepción las decisiones se pueden basar puramente en la

energía que es recibida durante el período de bit. Toda la información de

CAPITULO 2 73

frecuencia y fase es ignorada. El comportamiento de detección directa puede ser

mejorado a través del uso de preamplificadores ópticos.

El criterio de detección es el mismo tanto si la señal es analógica como digital. La

única diferencia es de orden cuantitativo. En el primer caso se requiere una

relación señal ruido más elevada que con las señales digitales, por lo que la

separación entre repetidores será inferior que la obtenida con un sistema digital

del mismo ancho de banda.

También aquí, como con el empleo de la modulación en el caso de los emisores,

se puede considerar el por qué no se emplea un sistema de detección heterodina

que mejora la selectividad del receptor y evita el peligro de aparición de

autooscilaciones en los amplificadores: requeriría dos láseres estrictamente

monomodales actuando de osciladores locales, uno en el transmisor y otro en el

receptor.

A esta exigencia se une la estabilización de la frecuencia de trabajo, difícil en

todos los casos por la tendencia a la deriva de los láseres frente a la temperatura.

2.3. LA TECNOLOGÍA WDM1

WDM (Wavelength División Multiplexing) es una tecnología de Multiplexación por

División de Longitud de Onda orientada a transmitir información a través de fibra

Óptica. Dicho proceso permite que diferentes cadenas de información sean

transportadas a diferentes longitudes de onda y enviadas todas a la vez por una

única fibra (Figura 2.20).

Así por ejemplo, si se quiere transmitir 16 canales a lo largo de 310 millas

utilizando métodos tradicionales, se necesitaría 16 fibras y un total de 144

elementos de regeneración y amplificación de señal. En cambio, este mismo

sistema implementado mediante tecnología WDM, reduciría los dispositivos

1 Revista BIT, No. 116, Mio-Agosto, 1999

CAPITULO 2 74

necesarios a una sola fibra y seis elementos de amplificación, como se muestra

en la figura 2.21.

ZVTULTIPLENCAJE ETV LONGITUD DE

Cada longitud de onda de luz; constituye un canal diferente

Figura 2.20. Multiplexaje en longitud de onda (WDM)

Además, los sistemas tradicionales utilizan sistemas opto-electrónicos de

amplificación, menos eficientes que los sistemas puramente ópticos utilizados en

WDM.

Tradicional

WDM

3ÍO matas

Configuración, para cada sistemaJ6" sistemas con 144 dispositivos

.Amplificador'de potencia

Regenerador

Conflguracion para aumentar a 16 canales16 Sistemas con 6 dispositivos

Figura 2.21. Transportación con tecnología WDM

CAPITULO 2 75

Esto contrasta con los sistemas convencionales basados en fibra óptica que son

las tecnologías TDM (Time División Multiplexing) y FDM (Frequency División

Multiplexing} en los cuales solamente una cadena de información es transportada

sobre una ventana de banda estrecha por una única fibra, WDM se añade a los

métodos tradicionales de multiplexación de señales sobre fibra óptica en donde

las señales eléctricas son convertidas en señales ópticas (luz) mediante diodos

láser cuya longitud de onda se encuentra dentro de un rango permitido para poder

realizar la multiplexación. Al contrario de las otras técnicas, WDM suministra cada

una de las señales en frecuencias láser diferentes de tal manera que en la

recepción puedan filtrarse ópticamente. TDM y FDM en cambio requieren

tratamientos electrónicos de la señal.

La invención de los amplificadores ópticos de Fibra dopada de erbio (EDFA) ha

hecho posible el desarrollo de los sistemas con multiplexación por longitud de

onda o frecuencia óptica (WDM u Optical Frequency División Multíplexing -

OFDM), con los cuales se consiguió reducir el ruido eficazmente y una mayor

ganancia en la ventana de los 1500 nm que es en donde se encuentra la menor

atenuación de la fibra. WDM punto a punto llegó a ser una realidad y a "partir de

esto se llegó a incrementar la capacidad de transmisión a larga distancia y

resolver los problemas de ancho de banda en redes. Estos sistemas, operando en

la tercera ventana, están basados en transmitir por una única fibra varias señales,

modulando cada una de ellas a una frecuencia óptica o longitud de onda. A cada

una de éstas se las denomina canal óptico.

En los sistemas de transmisión por fibra óptica, la información es transmitida

modulando una portadora luminosa, la cual puede hacerse con señales eléctricas

analógicas o digitales. En el caso analógico, la intensidad del haz luminoso

emitido varía continuamente, en tanto que en el caso de la modulación digital, la

intensidad de luz tiene variaciones discretas en forma de pulsos luminosos del

tipoo/7-o/f(OOK).

Los sistemas de transmisión por fibra óptica del tipo digital, involucran el uso de

un codificador, donde la señal digital que viene de la fuente de información es

CAPITULO 2 76

codificada convenientemente para la transmisión óptica, y de un decodificador

óptico que, en recepción, se encarga de decodificar la información digital original.

Esta mayor complejidad relativa de los sistemas digitales es, ampliamente

compensada en la práctica, por su gran desempeño en términos de capacidad de

transmisión (ancho de banda) del enlace.

2.3.1. CONFIGURACIONES DE WDM1

Existen básicamente dos clases que se diferencian por las distintas longitudes de

onda que utilizan, el WDM convencional está estandarizado internacionalmente

por la ITU-T en su recomendación G.692 para utilizar longitudes de onda que van

desde 850 nm hasta 1310 nm (figura 2.22) o desde 1310 nm hasta 1550 nm,

donde la separación entre los distintos canales que ocupan la misma fibra es de

entre 0.8 nm (100 GHz) y 1.6 nm (200 GHz). Este rango de longitudes de onda se

escoge debido a que dentro de este rango las pérdidas en la fibra óptica son

mínimas, exceptuando el pico de pérdidas existente en 1400 nm debido a las

cualidades físicas del material, su uso es muy simple y los dispositivos que se

necesitan no son costosos.

1310 nm 1310 + 850. 1310 nm

1310 + 850850 nm 850

Figura 2.22. WDM Simple

Al multiplexar más de 4 canales por fibra toma el nombre de DWDM la cual ofrece

una capa de transporte que soporta todos los tipos de tráfico (voz, datos, video),

además de que puede adaptarse para las futuras aplicaciones con mayor

necesidad de ancho de banda, la diferencia entre WDM y DWDM puede

apreciarse en la Figura 2.23.

1 Fangrui Ma, WavelengthDivisión Multiplexing, http://wdml.virtualave.net

CAPITULO 2 77

Dos canales por fibra (WDM)

16,32,64 Canales por fibra (DWDM)

Figura 2.23. Diferencia entre WDM y DWDM.

DWDM utiliza para el mismo rango de longitudes de onda un espaciado entre

canales de menos de 100 GHz. Ya se han probado sistemas con separación entre

canales de 0.4 nm (50 GHz) y 0.2 nm (25 GHz) con resultados satisfactorios

(figura 2.24).

Transmisores Receptores

Combinador deXv Señales

Separadoríde '$señales *

Transmisión sobre la fibra

*M ~f

Figura 2.24. WDM denso.

Así, en función del espaciado entre canales utilizado por WDM, se puede

encontrar sistemas de 4, 8, 16, 32 e incluso 80 canales ópticos, lo que permite

alcanzar capacidades de 10, 20, 40, 80 y 200 Gbps que es equivalente a tener

una capacidad nominal de 2.5 Gbps por canal. Para hacerse una ¡dea de lo que

esto significa, con un sistema de 16 canales de 2.5 Gbps de capacidad nominal,

es posible transmitir 500.000 conversaciones telefónicas simultáneas en una sola

CAPITULO 2 78

fibra. Mientras más canales se multiplexen en WDM mayor será el ahorro de

elementos de amplificación y regeneración. En la figura 2.25 se presenta la

comparación entre WDM de 8 y 32 canales.

Figura 2.25. Equipo requerido para una transmisión de 80 Gbps en

1200 Km.

Sin embargo, WDM y DWDM pueden ser usadas conjuntamente. La figura 2.26

presenta el espectro de una fibra en donde se utilizan las dos tecnologías al

mismo tiempo. Hay un canal simple en la banda de los 1300 nm (WDM) y 4

canales WDM en la región de los 1550 nm (DWDM).

-100,-dBm

10 OÍS

Figura 2.26. Espectro de WDM y DWDM en una misma fibra.

CAPITULO 2 79

2.4. NORMALIZACIÓN1

Para separaciones de canales de 50 GHz en una fibra, las frecuencias de canal

permitidas se basan en una rejilla de 50 GHz con una frecuencia de referencia de

193,10 THz. Para separaciones de canales de 100 GHz o más en una fibra, las

frecuencias de canal permitidas se basan en una rejilla de 100 GHz con una

frecuencia de referencia de 193,10 THz. En la tabla 2.2 se muestran las

frecuencias de 50 y 100 GHz de la rejilla de la región de ganancia de la fibra.

2.4.1. FRECUENCIAS CENTRALES NOMINALES

La Tabla 2.2 enumera las frecuencias centrales en base a separación mínima de

canales de 50 GHz referenciados con respecto a la frecuencia de 193,10 THz.

Frecuencias centralesnominales (THz) para

separaciones de 50 GHz196,10196,00195,90195,80195,70195,60195,50195,40195,30195,20195,10195,00194,90194,80194,70194,60194,50194,40194,30194,20194,10194,00193,90193,80193,70

Frecuencias centrales nominales(THz) para separacionesde 1 00 GHz y superiores

196,10196,00195,90195,80195,70195,60195,50195,40195,30195,20195,10195,00194,90194,80194,70194,60194,50194,40194,30194,20194,10194,00193,90193,80193,70

Longitudes deonda central

nominal (nm)2

1528,771529,551530,331531,121531,901532,681533,471534,251535,041535,821536,611537,401538,191538,981539,771540,561541,351542,141542,941543,731544,531545,321546,121546,921547,72

1 Recomendación G.692 UIT-T2 Nótese que el valor de "c" (velocidad de la luz) que debería utilizarse para la conversión entre frecuencia y

longitud de onda es de 2,99792458 x 108 m/s.

CAPITULO 2 80

Frecuencias centralesnominales (THz) para

separaciones de 50 GHz193,60193,50193,40193,30193,20193,10193,00192,90192,80192,70192,60192,50192,40192,30192,20192,10

Frecuencias centrales nominales(THz) para separacionesde 1 00 GHz y superiores

193,60193,50193,40193,30193,20193,10193,00192,90192,80192,70192,60192,50192,40192,30192,20192,10

Longitudes deonda central

nominal (nm)2

1548,511549,321550,121550,921551,721552,521553,331554,131554,941555,751556,551557,361558,171558,981559,791560,61

NOTA - Los valores extremos de este cuadro sólo tienen carácter ilustrativo. Estáprevisto que los sistemas multicanales evolucionen de forma que incluyan frecuenciasmás allá de esos límites.

Tabla 2.2. Frecuencias centrales nominales.

La Tabla 2.3 ilustra algunas posibles frecuencias centrales de canal propuestas

para fibras monomodo o monomodo con dispersión no nula.

Frecuenciaen THz

196,1196,0195,9195,8195,7195,6195,5195,4195,3195,2195,1195,0194,9194,8194,7194,6194,5194,4

Separación100 GHz

(8 canaleso más)

*****

**********

**

Separación200 GHz

(4 canaleso más)

*

*

*

*

*

*

*

*

*

Separación400 GHz

(sólo4 canales)

Separación500/400 GHz

(sólo8 canales)

*

*

Separación600 GHz

(sólo4 canales)

*

*

Separación1000 GHz

(sólo4 canales)

*

*

Longitudde onda

en elvacío en

nm1528,771529,551530,331531,121531,901532,681533,471534,251535,041535,821536,611537,401538,191538,981539,771540,561541,351542,14

CAPITULO 2 81

FrecuenciaenTHz

194,3194,2194,1194,0193,9193,8193,7193,6193,5193,4193,3193,2193,1193,0192,9192,8192,7192,6192,5192,4192,3192,2192,1

Separación100GHz

(8 canaleso más)

*

****

***

******

*********

Separación200 GHz

(4 canaleso más)

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

Separación400 GHz

(sólo4 canales)

*

*

*

*

*

*

*

*

*

Separación500/400 GHz

(sólo8 canales)

*

*

*

*

*

*

Separación600 GHz

(sólo4 canales)

*

*

*

*

Separación1000 GHz

(sólo4 canales)

*

*

Longitudde onda

en elvacío en

nm1542,941543,731544,531545,321546,121546,921547,721548,511549,321550,121550,921551,721552,521553,331554,131554,941555,751556,551557,361558,171558,981559,791560,61

Tabla 2.3. Frecuencias centrales de canal para aplicaciones basadas en

fibras monomodo I monomodo con dispersión no nula.

La Tabla 2.4 ilustra algunas posibles frecuencias centrales de canal para

aplicaciones con fibra monomodo con dispersión desplazada. Algunas

aplicaciones pueden limitarse por la mezcla de cuatro ondas si se utiliza la misma

separación entre todos los canales. Una forma de mitigar esta situación consiste

en utilizar una separación irregular entre canales. Otra forma potencial de mitigar

esto consiste en combinar la selección de canales con la transmisión WDM

bidireccional.

FrecuenciaenTHz

196,1

Separación de100 GHz

(8 canaleso más)

Separación de200 GHz(4 canales

o más)

Separación irregular en la rejilla defrecuencia nominal

*

Separación alternade 200 GHz (4 o 8

canales)desplazamiento

de 25 GHz

Separación alterna de200 GHz (4 o 8

canales)desplazamiento de 50

GHzSeparación irregular por desplazamiento de la

rejilla de frecuencia nominal

Longitudde onda enel vacío en

nm

1528,77

CAPITULO 2 82

FrecuenciaenTHz

196,0195,9195,8195,7195,6195,5195,4195,3195,2195,1195,0194,9194,8194,7194,6194,5194,4194,3194,2194,1194,0193,9193,8193,7193,6193,5193,4193,3193,2193,1193,0192,9192,8192,7192,6192,5192,4192,3192,2192,1

Separación de100GHz

(8 canaleso más)

Separación de200 GHz

(4 canaleso más)

Separación irregular en la rejilla defrecuencia nominal

*****

*********

*****

****

*****

***

*********

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

Separación alternade 200 GHz (4 o 8

canales)desplazamiento

de 25 GHz

Separación alterna de200 GHz (4 o 8

canales)desplazamiento de 50

GHzSeparación irregular por desplazamiento de la

rejilla de frecuencia nominal

*

(193,675)

(193,525)

(193,35)

*

*

(192,625)

*

(194,45)

(194,2)

*

*

*

(192,75)

(192,45)

*

Longitudde onda enel vacío en

nm

1529,551530,331531,121531,901532,681533,471534,251535,041535,821536,611537,401538,191538,981539,771540,561541,351542,141542,941543,731544,531545,321546,121546,921547,721548,511549,321550,121550,921551,721552,521553,331554,131554,941555,751556,551557,361558,171558,981559,791560,61

Tabla 2.4 — Frecuencias centrales de canal para aplicaciones de 4 u 8

canales en fibras monomodo con dispersión desplazada

(*=Frecuencia Central)

CAPITULO 2 83

2.4.2. SEPARACIÓN DE CANALES

La separación de canales nominal es la diferencia entre las frecuencias de

canales adyacentes. La separación entre canales puede ser regular o irregular. La

separación irregular entre canales puede utilizarse para mitigar los efectos de la

FWM1 en fibras de tipo monomodo con dispersión desplazada.

2.4.3. DESVIACIÓN DE LA FRECUENCIA CENTRAL

La desviación de la frecuencia central se define como la diferencia entre la

frecuencia central nominal y la frecuencia central real.

En la desviación de frecuencia central se encuentran todos los procesos que

afectan al valor instantáneo de la frecuencia central de la fuente en un intervalo de

medida apropiado a la velocidad binaria del canal. Estos procesos incluyen la

velocidad de la fuente, la anchura de banda de la información, el ensanchamiento

debido al SPM2 (Modulación de autofase, Self Phase Modulation) y efectos

debidos a la temperatura y al envejecimiento.

En sistemas con separación irregular de canales, los canales que se encuentran

en los límites entre diferentes distancias de canales, tendrán la desviación más

restrictiva de ambas.

2.5. APLICACIONES, VENTAJAS E INCONVENIENTES DE WDM

2.5.1. APLICACIONES Y VENTAJAS

Las principales aplicaciones en las que se puede utilizar la tecnología WDM son

las siguientes:

1 Foux Wave Mixed — Mezcla de Cuatro Longitudes de Onda2 Generación de Frecuencias Espúreas en el Entorno del Pulso

CAPITULO 2 84

• Redes de Larga Distancia.

• Redes Intercontinentales o Internacionales.

• Redes Metropolitanas de alto tráfico.

• Redes cualquiera donde existan cuellos de botella o problemas de

capacidad en el número de Fibras.

• Nuevas y Diferentes tipos de Redes que integren WDM.

En cualquier tendido de cable puede resultar más cara la infraestructura necesaria

para ello que el propio costo del cable. Se entiende, pues, que haya que realizar

una planificación muy cuidadosa de cualquier red, pero aún así, las previsiones

más optimistas se pueden ver ampliamente superadas por la demanda -Internet,

por ejemplo, está dando lugar a una gran demanda de ancho de banda- y hacer

necesaria la ampliación de la capacidad de transmisión de la red. En tal situación,

cabe plantearse o bien incorporar nuevas líneas de transmisión o aumentar la

capacidad de las ya existentes, siendo, normalmente, esta segunda opción la más

adecuada, debido a que suele representar menor costo y es más rápida su puesta

en servicio. Si el tendido de nueva fibra resulta económico, puede ser una buena

solución, aunque con ello no se garantiza que el proveedor de nuevos servicios va

a obtener las ventajas de disponer de un sistema de gestión del ancho de banda

unificado sobre la capa óptica, lo que puede representar una gran desventaja.

Para incrementar la velocidad de transferencia existen varias alternativas, como

se ha comentado y la multiplexación TDM viene siendo la tradicional, aunque

presenta el problema de los saltos en la capacidad de sistema ya que pasar de un

nivel a otro requiere hacerlo súbitamente, con lo que puede resultar excesivo.

El número de amplificadores en un tramo se reduce en la misma proporción en la

que se multiplexan los canales, lo que aumenta la Habilidad del sistema, aunque

son más complejos y costosos. Debido a la alta potencia de los amplificadores

CAPITULO 2 85

WDM y el bajo nivel de ruido se consiguen distancias de hasta 600 Km sin

repetidores para 2,5 Gbps y 32 canales independientes.

El uso de WDM permite a los propietarios de infraestructuras dotar a la fibra ya

instalada de más capacidad, casi de manera inmediata, y a los proveedores de

servicios ofrecer cualquier tipo de tráfico de voz, datos y/o multimedia.

MODELO DE TRANSPORTE (Banda Ancha)

lf ^^^-_*£> *5 >-* " j&,,y !3"*.''ff ' :* *«•*;' T «~, •;: '.***•'*& '?*!/

1

/" * ' /"

,1

í 1

/ ASM / '

1 \ 1

I y* SDH

*•,í

1

7I

Figura 2.27. Modelo de Transporte WDM.

AT&T empezó a utilizar en sus redes el sistema WDM de Lucent en 1995. Otros

fabricantes activos en este campo son Alcatel, Cieña, Ericsson, Nortel, Pirelli, etc.,

todos con una amplia oferta de productos en este campo.

La construcción de anillos ópticos flexibles encuentra en WDM una tecnología

muy apropiada ya que se puede enviar la misma información en dos longitudes de

onda distintas y monitorear en el receptor el resultado; si se producen errores en

un canal se conmuta al otro de forma inmediata. El resultado es similar al que se

obtiene en SDH con un anillo doble, pero utilizando dos longitudes de onda en

lugar de dos fibras, lo que resulta más económico, aunque resulta evidente que si

la fibra se rompe la comunicación se corta.

La velocidad de proceso requerida en los equipos terminales es la

correspondiente a la de las tramas digitales que modulan las portadoras

CAPITULO 2 86

individuales, y no a la velocidad de transmisión del conjunto de las portadoras.

Así, un sistema de 25 Gbps, compuesto por 10 portadoras moduladas a 2,5 Gbps,

requiere equipos terminales que trabajen a 2,5 y no a 25 Gbps.

Las limitaciones de la dispersión se aplican a la máxima velocidad por portadora,

y no a la velocidad total del sistema. Con referencia al ejemplo anterior, si la

dispersión comienza a penalizar un enlace de 2,5 Gbps cuando la distancia entre

regeneradores es de 110 km, para un enlace de cuatro portadoras la penalización

será la misma, aunque la velocidad de transmisión global es ya de 10 Gbps.

El procesado de una portadora no implica, necesariamente, afectar a las demás.

Este hecho abre las puertas a la extracción e inserción óptica.

2.5.2. INCONVENIENTES DE WDM

Estos sistemas también presentan algunos inconvenientes, aunque son mínimos,

ya que no todos los tipos de fibra lo admiten, las tolerancias y ajustes de los láser

y filtros son muy críticos y los componentes que utiliza son caros aunque a pesar

de ello la solución es más barata que otras, y por otra parte presentan el problema

de la normalización en proceso, por lo que no se puede asegurar la compatibilidad

entre equipos de distintos fabricantes, algo en lo que ya está trabajando la UIT-T

para lograr una especificación a corto plazo.

2.6. EL MERCADO WDM

WDM ha emergido rápidamente como una solución eficiente para la introducción

de las tecnologías de banda ancha en las redes actuales, un gran número de

empresas han optado por ésta tecnología, lo cual ha derivado en un crecimiento

sostenido del mercado dedicado a WDM.

CAPITULO 2 87

Una proyección del mercado WDM realizada en 1999, establece un crecimiento

pronunciado en los primeros años, posteriormente se tiene un incremento del

mercado con un margen menor, tendiendo a estabilizarse a futuro.

La gran inversión necesaria en la investigación y desarrollo de nuevas

tecnologías, así como los requerimientos de costos más bajos en los sistemas

afecta notablemente al crecimiento del mercado WDM.

La figura 2.28, muestra un cuadro con la proyección del mercado WDM para los

años entre 1999 y 2003.

Predicción de Mercado WDM

2MS 29S1 2B02 2B03

Figura 2.28. Predicción de Mercado WDM1

1 Reporte "IXC 32-Channel and Higher WDM Market Brief", Trans. Formatíon Inc., 1999

CAPITULO 3 88


3.1. INTRODUCCIÓN

El desarrollo de las redes de comunicaciones en los últimos tiempos ha tenido un

crecimiento muy acelerado, la necesidad de anchos de banda y velocidades de

transmisión cada vez mayores ha producido que las antiguas redes de cobre

lleguen a saturarse. Los proveedores de tecnología de comunicaciones están

trabajando con vista al futuro, en una nueva tecnología que podrá resolver los

problemas de integración de servicios y satisfacer la demanda de mejores

sistemas de comunicación.

Si bien es cierto que el uso de la fibra óptica no es nuevo en telecomunicaciones,

este elemento empieza a sentir la necesidad de evolucionar con nuevos

esquemas y procesos de tratamiento de la señal para poder optimizar su uso. La

mejora en el desempeño, así como el hecho de reducir costos a la vez que se

aumenta la capacidad de la red, son parámetros importantes que deberán

tomarse en cuenta a fin de dar los mejores pasos en la migración hacia la

tecnología de fibra óptica.

La fibra óptica puede ser utilizada en todos los enlaces o segmentos de la red de

usuarios, pero por razones económicas de corto plazo, actualmente el uso de la

fibra se encuentra orientado principalmente, hasta el nivel de los cables de

distribución, dejando los cables de servicio, en esta fase, implementados por

canales metálicos convencionales.

3.2. TOPOLOGÍAS1

La topología de red hace referencia a la forma como se disponen los nodos que

conforman el sistema, aunque hay que diferenciar la topología física de la

topología lógica, la primera se refiere a la forma como se ubican los nodos

1 Introducción a Redes de Telecomunicaciones Ópticas, J. Capmany, ETSI Univ. Politécnica de Valencia

CAPITULO 3 89

físicamente, mientras que la segunda indica la forma lógica como fluyen los datos

en la red.

3.2.1. TOPOLOGÍAS FÍSICAS

Las topologías físicas características en redes son las de estrella, bus y anillo,

que se pueden observar en la figura 3.1.

Figura 3.1a. Topología en estrella Figura 3.1b. Topología en bus

Figura 3.1c. Topología en anillo

La topología en estrella es una configuración centralizada, en donde se tiene un

elemento central al cual se conectan todos los nodos de la red, este nodo central

tendrá la función de un concentrador de cableado de la red.

En la topología tipo bus todos los nodos se encuentran "colgados" a un solo

segmento de cable, es decir, todos los nodos tienen la misma jerarquía y pueden

acceder al canal con iguales posibilidades.

CAPITULO 3 90

La topología en anillo presenta a un grupo de nodos ¡nterconectados entre sí

formando un círculo, la información a través de estos nodos circulará en un solo

sentido con la posibilidad de regenerarse en cada nodo.

En el campo de las redes ópticas WDM, la tendencia que mayormente se sigue es

la aplicación de la topología en estrella, debido a que ésta presenta un margen

menor de pérdidas por derivación1 que con las otras configuraciones, aunque esto

puede ser aplicable únicamente a las redes ópticas pasivas, en vista de que con

la utilización de equipos activos como los amplificadores ópticos la tendencia a

aplicar topología en estrella podría variar y preferirse otras topologías, en especial

la de anillo.

La figura 3.2 presenta una comparación entre las pérdidas producidas en una

configuración estrella versus las pérdidas en una configuración tipo bus.

En el caso de la red de usuarios óptica, existe un costo adicional con el

equipamiento terminal óptico. Por lo tanto, es poco probable que una

configuración de sistema íntegramente en estrella simple con enlaces punto a

punto (red con segmento único) sea competitiva con los sistemas de soporte

metálico, a menos que sea asumida una ganancia extra importante con los

nuevos servicios transportados por la red óptica.

10 20 ceNúmero de Modos

so so

Figura 3.2. Comparación Pérdidas Configuraciones Estrella y Bus

1 Pérdidas producidas al enrutar la información en un nodo hacia varios destinos.

CAPITULO 3 91

Una manera de realizar esta competencia es transferir costos de la red al

equipamiento terminal del usuario, a través del uso de técnicas de compartimiento

de recursos de la red.

A partir de estas topologías se pueden derivar otras de mayor complejidad como

la de estrella múltiple, el bus doble o la topología tipo árbol, las cuales se

muestran en la figura 3.3.

Figura 3.3a. Estrella múltiple Figura 3.3b. Bus doble

Figura 3.3c. Topología tipo árbol

Cada una de estas topologías tendrá sus ventajas y desventajas, no se puede

decir que una sea mejor que otra, sino que su uso va a depender de las

restricciones propias que se desprendan de la aplicación final que tendrá la red.

3.2.2. TOPOLOGÍAS LÓGICAS

Como se mencionó anteriormente, la topología física no necesariamente es la

misma que la topología lógica usada, por lo que se puede tener combinaciones

entre las topologías física y lógica. Entre las más comunes se tienen las que se

CAPITULO 3 92

muestran en la figura 3.4. Esto no significa que sean las únicas que existan y

puedan ¡mplementarse.

a) Estrella Física y Lógica b) Estrella Física/Anillo Lógico

c) Anillo Físico/Estrella Lógica d) Anillo Físico/Anillo Lógico

CO= NODO CENTRAL

Figura 3.4. Combinaciones de topologías física y lógica.

Una estrella lógica se caracteriza porque cada receptor puede tener acceso a

información de la red, que le es atribuida para su uso particular; es decir, una

solicitud hecha por un terminal de la red será atendida directamente a éste sin

que otro terminal sirva como punto intermedio de la conexión.

Si cada receptor, en el segmento en cuestión de la red óptica de usuarios,

comparte el acceso a la información, la topología lógica corresponde a un anillo o

bus lógico.

A continuación se presenta una breve descripción de cada una de las

combinaciones básicas de topologías física y lógica:

3.2.2.1. Estrella Física / Estrella Lógica

Se caracteriza por el uso de facilidades dedicadas1, un elemento de conmutación

central contará con un enlace dedicado con cada uno de los nodos de la red

1 Facilidades dedicadas: en referencia a que un nodo tiene recursos exclusivos desde el terminal central.

CAPITULO 3 93

(Figura 3.4a). Se consigue, de esta forma, tener una red óptica con un ancho de

banda potencialmente máximo para cada usuario, una administración de ancho

de banda entre usuarios individuales relativamente fácil y una flexibilidad máxima

en la adopción de nuevos servicios de alto desempeño. Además de esto, esta

configuración ofrece un alto grado de seguridad y confiabilidad, con mecanismos

de detección y aislamiento de fallas bastante simples. Por otro lado, la necesidad

de cables ópticos con muchas fibras puede penalizar esta combinación topológica

en términos de costos iniciales. Para que esta combinación sea competitiva, es

necesario condicionar su uso a los siguientes casos:

• Existe una demanda potencial de una gama completa de servicios

(incluyendo por ejemplo video conmutado);

• Requisitos de alta confiabilidad y seguridad;

• Distancias suficientemente pequeñas de modo que el costo inicial no sea

impactado significativamente.

3.2.2.2. Estrella Física / Anillo Lógico

Esta combinación, ilustrada en la Figura 3.4b, tiene las mismas características

físicas y por lo tanto, los mismos inconvenientes de costo inicial de la combinación

anterior. La configuración lógica en anillo entrega facilidades para el ajuste de una

demanda de tráfico variable y disminuye el número de transceptores ópticos. Por

otro lado, como la información pasa por todos los nodos y enlaces del anillo, la

administración del uso del ancho de banda es más difícil, el mecanismo de

detección y aislamiento de fallas es más complejo y las interfaces requieren

circuitos más rápidos. Esta combinación topológica debe ser considerada cuando

inicialmente se utiliza una topología en anillo y después, con el aumento de la

demanda de ancho de banda se convierte en estrella.

3.2.2.3. Anillo Físico / Estrella Lógica

Esta configuración (Figura 3.4c) se caracteriza por la interconexión física de los

nodos en anillo, pero cada uno con acceso particular a una banda de frecuencias,

CAPITULO 3 94

longitudes de onda, intervalos de tiempo o celdas1. El costo inicial de la fibra en

esta combinación topológica puede ser más bajo que en las opciones anteriores.

Pero, por otro lado, los requisitos de mayor velocidad pueden implicar

transceptores ópticos más caros. La topología lógica en estrella entrega un

mínimo de seguridad y privacidad, en cuanto a que la confiabilidad del anillo físico

depende de la ¡mplementación o no de un anillo redundante (doble). Esta

configuración es bastante atractiva cuando se consideran las primeras etapas de

instalación de la red B-ISDN2, en razón de la flexibilidad de la ubicación de los

canales y compatibilidad con las redes convencionales (estrella lógica).

3.2.2.4. Anillo Físico / Anillo Lógico

Esta configuración, ilustrada en la Figura 3.4d, es útil principalmente en redes

privadas donde los aspectos de privacidad y seguridad no son tomados en

consideración, y los requisitos de ancho de banda total no son muy altos. En el

caso de una expansión de ancho de banda para soportar nuevos servicios, tal

como video conmutado punto a punto, puede ser necesaria una u otra red física

(estrella) paralelamente al anillo.

3.3. LA RED DE ACCESO

Una red global de telecomunicaciones se divide habitualmente en dos grandes

bloques, denominados red de conmutación y transporte, y red interna de usuario,

ambos ¡nterconectados entre sí por la denominada red de acceso.

La red de transporte es la parte más amplia de la red, abarca grandes

extensiones físicas y cubre la mayor parte de un área metropolitana, las

principales funciones que cumple este segmento de la red a más de transportar la

información son las siguientes:

Tarificación

1 Dependiendo del tipo de tecnología usada.2 Red Digital de Servicios Integrados de Banda Ancha ó RDSI-BA

CAPITULO 3 95

• Operación

• Mantenimiento

• Gestión global de la red

Varias tecnologías se usan en la red de transporte, sin embargo, actualmente la

que presenta un mayor índice de implementación es la red WDM/SDH,

Las nuevas tendencias hacia los sistemas de banda ancha, la integración de

servicios y la interoperabilidad, dan nuevos matices a la red de transporte, en los

que juegan un papel importante el valor de los productos existentes en el

mercado, alcanzar el máximo número de usuarios buscando que se obtenga

flexibilidad para la introducción de nuevas aplicaciones; así como también,

facilidades para un futuro crecimiento de la red.

Hay que mencionar también como parte importante de la red de banda ancha, a

los denominados proveedores de servicios, que son los encargados de generar

los contenidos multimedia que serán cursados por la red de transporte.

Dentro del sistema de transporte se pueden diferenciar dos partes fundamentales,

que son:

• Red Troncal de Transporte

• Red de Distribución

La Red Troncal de Transporte es la estructura principal de la red; la cual,

dependiendo de su diseño podrá alcanzar cualquier sitio geográfico.

A través de la red de distribución deben llevarse a cabo las tareas de transmisión

de datos y conmutación, teniendo como misión principal multiplexar la información

proveniente de diferentes proveedores de servicios o distintos usuarios y adaptar

el sistema de transporte a las características específicas del bucle de abonado.

En particular, la red debe ser capaz de gestionar el establecimiento y liberación de

las conexiones de banda ancha con los bucles de abonado, además de

CAPITULO 3 96

transportar la información con diferentes tipos de requerimientos en cuestiones de

ancho de banda.

Se usan tecnologías de alta velocidad, como SDH en el transporte de grandes

volúmenes de información, de tal forma que permite transmitir datos a velocidades

¡guales o superiores a los 155 Mbps.

Las redes actuales exigen que se dispongan de arquitecturas flexibles y capaces

de manejar aplicaciones multimedia que requieren grandes anchos de banda; por

lo tanto, la mejor alternativa para el diseño de este tipo de redes es la utilización

de la tecnología ATM (Asynchronous Transfer Mode), pues debido a su

característica de realizar una conmutación de celdas y no de circuitos como se

tenía tradicionalmente, hace que presente ventajas en el manejo de datos a

grandes velocidades y permite la transmisión eficiente tanto de tráfico de

velocidad constante (audio, video) como variable (datos), además permite la

difusión lo que en conmutación de circuitos no se lograba. En la sección 3.5 se

realizará un estudio detallado de esta tecnología.

La red interna de usuario debe ser apta para satisfacer las necesidades

demandadas, hay que diferenciar que los requerimientos de las grandes

empresas van a diferir mucho de los de los usuarios residenciales, las primeras

solicitarán enlaces provistos de grandes anchos de banda por los que se

transmitirá información en volúmenes significativos; mientras que los usuarios

residenciales demandarán acceso directo a servicios como videoconferencia,

videojuegos, videoteléfono, tele-presencia, tele-compra, video bajo demanda, etc.

Además, existe una diferencia sustancial en la capacidad de solventar los costos

para la implementación de la red; en una gran empresa no pesará demasiado un

costo elevado, en cambio en usuarios residenciales el costo final será de enorme

importancia para implementar o no la red, de aquí la necesidad de reducir los

costos dividiendo la capacidad disponible para un número determinado de

usuarios.

CAPITULO 3 97

JÜTiCATVÍHFC'

Figura 3.5. Red Completa de Telecomunicaciones

La red de acceso es la que interconecta la red de transporte con la red interna de

usuario, debido a los avances tecnológicos, esta red va adquiriendo más

importancia, es así que cualquier cambio en las otras redes repercute

enormemente en ésta y viceversa. Dado el aumento en capacidad de

conmutación derivado de las tecnologías actuales, estudios económicos han

demostrado que la red dedicada al acceso constituye una parte cada vez más

importante en comparación con la red de transporte y conmutación, no sólo en

cuanto a inversiones, sino también en cuanto a costos de operación y

mantenimiento se refiere, por ende una reducción de costos de ésta influirá

sustancialmente en los costos de la red global. El hecho de que la red de acceso

deba tener capacidad para ser accesada por varios servicios a la vez hace que

ésta tenga que ser compartida por varios operadores, esto supone que la red de

acceso esté provista de interfaces adecuados para varias redes de transporte y

distribución diferentes.

Existe un gran número de posibilidades para implementar las redes de acceso, ya

sea de forma alámbrica o inalámbrica, cada una de estas técnicas busca dotar al

enlace de última milla de mayor capacidad, versatilidad, flexibilidad y escalabilidad

en vista siempre de llegar de la mejor manera hacia la futura integración de

servicios en redes de banda ancha.

CAPITULO 3 98

Es importante que los operadores encuentren una forma viable de migrar sus

redes actuales hacia las redes de servicios integrados, tratando de que el impacto

en costos sea mínimo y que se mantenga un nivel alto de competitividad de cara

a la liberalización de las telecomunicaciones. Con esta visión, se hace

imprescindible que se presenten las posibles alternativas de nuevas plataformas

de acceso, que se midan los efectos positivos y negativos de unas y otras para de

esta manera tener las bases necesarias y tomar finalmente una decisión

adecuada de cómo dirigir la implementación de nuevas redes.

Las redes de acceso se clasifican en:

• Las redes de acceso vía cobre: entre las que destacan las tecnologías

xDSL (x Digital Subscríber Une).

• Las redes de acceso vía radio: tales como MMDS (Multichannel Multipoint

Distribution System) y LMDS (Local Multipoint Dístríbutíon System).

• Las redes de acceso vía fibra óptica: mención especial merecen las redes

HFC (Hybríd Fiber - Coaxial), las redes PON (Passive Optical Network),

HFR (Hybríd Fiber - Radío), entre otras.

Grande

•c=

CQOí

oJ=(J

<

PYME

SoHo

Residencial

Densidad de usuarios

Figura 3.6. Posicionamiento de las Redes de Banda Ancha

CAPITULO 3 99

En la figura 3.6, se muestra un cuadro esquemático que relaciona las tecnologías

de acceso y la aplicación de las mismas de acuerdo a la densidad de usuarios, el

ancho de banda y la clase de usuario final.

3.3.1. REDES DE ACCESO VIA PAR TRENZADO1 C ¡1

Las técnicas DSL utilizan el par trenzado como medio de transmisión, aplicando

técnicas de modulación para alcanzar mayores velocidades, cada una de ellas

con sus propias características de configuración y distancia. Las diferentes

tecnologías tiene su propia relación entre la distancia alcanzada entre módems y

velocidad. Como consecuencia de estas características, cada tipo de módem DSL

se adapta preferentemente a un tipo de aplicaciones.

3.3.1.1. HDSL (High-Bit-Rate DigitalSubscríber Line)

Los primeros en aparecer fueron los módems HDSL, diseñados para ofrecer

servicios a velocidades de hasta de 2,048 Mbps sobre 2 o 3 pares de cables en

anchos de banda que varían entre 8 kHz y 240 kHz, según la técnica de

modulación utilizada, la máxima longitud que se puede alcanzar con esta técnica

es de 3.600 metros.

Los enlaces ascendente y descendente tienen la misma velocidad de transmisión,

por lo que esta técnica es simétrica.

3.3.1.2. SDSL (Single Line Digital Subscríber Liné)

Es prácticamente la misma tecnología que HDSL pero utiliza únicamente un par,

por lo que se sitúa estratégicamente en el segmento de los usuarios residenciales

que sólo disponen de una línea telefónica, se usa con velocidades de hasta 768

Kbps en longitudes de hasta 3000 metros.

1 Acceso y redes de Banda Ancha, José M. Huidobro

CAPITULO 3 100

3.3.1.3. IDSL (ISDN Digital Subscríber Liné)

IDSL se implementa sobre una línea ISDN y tiene las mismas características de

SDSL pero con velocidades más bajas y distancias más cortas, es simétrica y

presenta velocidades de 128 Kbps o 144 Kbps, en longitudes de hasta 5,5 Km,

3.3.1.4. ADSL (Asymmetric Digital Subscríber Liné)

Esta nueva tecnología va a ir suplantando a las anteriores, ofreciendo velocidades

de acceso mayores y una configuración de canales que se adapta mejor a los

requerimientos de las aplicaciones dirigidas a los usuarios privados como vídeo

símplex (o TV en modo distribución), vídeo bajo demanda o acceso a Internet.

Son éstas las típicas aplicaciones donde se necesitan unos anchos de banda

elevados para recibir la información multimedia y solo unos pocos kilobits por

segundo para seleccionarla.

Las velocidades con las que trabaja son de un máximo de 8,44 Mbps para el

enlace descendente (downstream) y de 1,544 Mbps para el enlace ascendente

(upstream), con un distancia máxima de 5.400 metros.

3.3.1.5. VDSL (VeryHigh Digital Subscríber Liné)

Esta tecnología, aún en fase experimental, coincide básicamente con ADSL y

permitirá velocidades de hasta 52 Mbps aunque sobre distancias menores.

Teóricamente se llega a una velocidad máxima de 52 Mbps para el enlace

descendente y 2,3 Mbps para el enlace ascendente en una longitud de 1.350

metros.

En resumen, las técnicas xDSL aumentan la capacidad de transmisión en el bucle

de abonado empleando técnicas de modulación avanzadas y módems, sin

embargo, tienen serias limitaciones en distancia.

CAPITULO 3 101

3.3.2 REDES DE ACCESO VIA RADIO1

La ventaja clara de este tipo de sistemas es la reducción de los costes de

infraestructura, además del pequeño margen de tiempo necesario para su puesta

en funcionamiento, dado que en el momento en que se dispone de la antena, se

llega inmediatamente a miles de usuarios.

Los sistemas que se presentan y desarrollan en la actualidad para el acceso a los

servicios de banda ancha son, fundamentalmente el MMDS y el LMDS.

3.3.2.1. MMDS (Multipoint Multichannel Distribution System)

Como su nombre lo indica, es un sistema multipunto y multicanal para distribuir

señales desde un punto central hacia los terminales de abonado mediante el uso

de microondas. En un sistema MMDS, los datos son transmitidos utilizando un

sistema de multiplexación por división de tiempo, cada usuario dispone de un

módem inalámbrico, el cual monitorea la señal recibida en espera de la

información enviada hacia éste particularmente, al tenerse un canal compartido,

se hace necesaria la implementación de un algoritmo para la discriminación de los

datos recibidos.

Es utilizado principalmente para la transmisión de canales analógicos de TV,

trabaja en la banda de los 2 GHz, pudiendo variar el rango específico dentro de

esta banda de un país a otro2.

El sistema MMDS no ha tenido mucha acogida dentro de áreas urbanas, debido a

su reducido ancho de banda (186 MHz), que puede transmitir entre 25 y 30

canales analógicos de TV, en comparación con los 80 canales que se obtienen a

través del cable coaxial y los 150 que se consiguen con el sistema de televisión

directa por satélite DTH (Direct to Home), también conocido como SBS (Satellite

Broadcast Seríes).

1 Sistemas Punto a Multipunto en el Sistema Fijo, Recomendación UIT-R F.755-22 En el Ecuador 2.500-2.686 MHz, Plan Nacional de Frecuencias, Nota EQA.205

CAPITULO 3 102

MMDS ha tenido acogida en las áreas rurales y semiurbanas, debido a que en

estas áreas no se justifica la inversión de una red cableada por el reducido

número de usuarios y donde los 30 canales son atractivos para ese mercado.

Sin embargo, actualmente el número de usuarios de los sistemas MMDS en áreas

urbanas está en aumento debido al incremento de su capacidad mediante

técnicas de compresión digital de video, llegando a aumentar su capacidad en

una relación de 5:1.

El sistema MMDS puede ser implementado hoy en día, con dos tipos de celdas, el

primero que utiliza un radio aproximado por celda de 20 millas, que se puede

denominar sistema de celdas grandes; y el segundo, que aplica un radio de celda

de aproximadamente 5 millas que puede denominarse de celdas pequeñas, sin

embargo, se puede establecer también una combinación de los dos métodos.

El despliegue de muchas celdas pequeñas presenta algunas ventajas respecto

del establecimiento de celdas grandes, debido a que se obtiene mayor capacidad

y mejor cobertura aunque tiene la desventaja de que incrementa

considerablemente los costos iniciales del sistema.

El hecho de aplicar uno de los dos métodos responde principalmente a los

requerimientos del sitio de aplicación, por ejemplo si el sistema se va ha

establecer en un área rural, donde el número de suscriptores del servicio no será

grande, es preferible implementar un sistema de celdas largas, debido a que los

recursos de la red no se utilizarán en su totalidad y principalmente porque los

usuarios se encontrarán en un área considerablemente grande.

Las ceídas pequeñas tienen ventaja en áreas urbanas donde la densidad

geográfica de usuarios es grande, las exigencias de ancho de banda y velocidad

son mayores y se presentan mayores complicaciones para establecer áreas de

cobertura con radios considerables por el hecho de existir una gran proliferación

de construcciones y obstáculos que producen "zonas de sombra"; es decir, áreas

donde la señal no es receptable, las cuales pueden llegar a convertirse en un

CAPITULO 3 103

serio problema para la implantación de MMDS. Por lo tanto, una de las principales

variables a resolver por el operador de este tipo de servicios, es la de encontrar la

vía adecuada para establecer coberturas con radios adecuados, de tal forma de

tener el menor número de "zonas de sombra", y celdas con radios adecuados, de

tal forma de brindar el mejor servicio posible con el menor número de celdas, lo

que permite optimizar los recursos tanto técnicos como económicos.

Las "zonas de sombra" que se pueden suscitar en un área determinada, pueden

ser solucionadas con la implantación de celdas extras en éstas áreas, sin

embargo, esto requeriría de una inversión grande, como un método alternativo

actualmente se está trabajando en soluciones basadas en sistemas de baja

potencia utilizando bandas de frecuencias que no necesitan ser licenciadas.

En conclusión, MMDS es una tecnología susceptible de ser mejorada aún, no

obstante, es una buena alternativa para la transmisión de TV y podría encontrar

una aplicación más comercial con la futura introducción de la televisión digital.

3.3.2.2. LMDS (LocalMultipoint Distribution System)

Es una tecnología bastante parecida a MMDS con la diferencia de que presenta

un mayor potencial de prestaciones hacia el usuario, ya que trabaja en la banda

entre los 26 a 30 GHz1 donde se consigue un ancho de banda mucho mayor en

comparación con otros sistemas de radio, permitiendo aplicaciones multimedia.

Al contar con un único medio para cubrir la última milla, hace que el diseño

dependa solo de consideraciones locales como: tipo de demanda, situación

competitiva, densidad de posibles abonados, etc.

LMDS maneja estructura de celdas, el radio de la celda y la topografía del terreno

determinan el número de celdas necesarias para obtener la cobertura de una

zona. Para disminuir en lo posible la interferencia entre celdas adyacentes se

1 En el Ecuador 27;5-28,35 GHz; 29,1-29,25 GHz y 31-31,3 GHz, Plan Nacional de Frecuencias, NotaEQA.245

CAPITULO 3 104

utilizan técnicas de reutilización de frecuencia similares a las utilizadas en

telefonía móvil celular.

Dependiendo de la densidad de usuarios las celdas pueden dividirse en sectores

que pueden ir desde 180° hasta 30°, cada una de éstas tomándose como una

celda independiente.

La topología de las redes LMDS incluye un centro de operaciones de la red, que

es el encargado de realizar funciones de administración, control y monitoreo del

sistema, cuenta además con una estructura de fibra óptica o backbone, la que

consiste básicamente en una red SDH que cuenta con ruteadores y que efectúa la

interconexión hacia la red pública conmutada y hacia los servidores de Internet. El

sistema incluye también una estación base que es el sitio donde terminan las

conexiones de fibra óptica y las señales se transforman de ópticas a eléctricas

para ser emitidas vía radio hacia el usuario final. La estación base debe estar

ubicada en un lugar alto, con línea de vista hacia los usuarios o repetidoras del

sistema. Finalmente se tienen los terminales de abonado, que son dispositivos

ubicados en las inmediaciones de los usuarios, normalmente éste elemento

consta de un terminal de radio y un terminal de red.

Debido a las altas frecuencias con las que trabaja LMDS, es necesario efectuar

un diseño adecuado de las celdas puesto que en estas frecuencias se vuelven

importantes efectos tales como el desvanecimiento por lluvia y los posibles

obstáculos en la línea de vista afectan de manera importante la propagación de

las ondas de radio; por lo que en sectores urbanos se suelen aprovechar los

solapamientos de celdas para brindar un mejor servicio.

En los sistemas LMDS existe la posibilidad de reutilizar la misma frecuencia de

RF en celdas contiguas, lo cual puede servir en el reforzamiento de la señal y por

ende establecer mejores parámetros de transmisión, no obstante; para que este

objetivo se cumpla es necesaria una planificación coherente para los modelos de

reutilización, de lo contrario podrían suceder interferencias y causar eí efecto

contrario al deseado.

CAPITULO 3 105

Tomando como referencia una celda sectorizada a 90° (4 sectores), se pueden

tener algunos modelos de reutilización los cuales son aplicables dependiendo

fundamentalmente de los requerimientos de tráfico a continuación mencionamos

los más importantes:

a) Método de Reutilización Básica.- Se utilizan cuatro frecuencias, una para

cada sector de la celda, esta configuración presenta el menor nivel de

interferencia. La capacidad total por estación base corresponde a cuatro

portadoras.

b) Método de Reutilización Optimizada.- Se emplean dos frecuencias cada

una de las cuales se reutiliza para cubrir los cuatro sectores de la celda, la

capacidad de la celda puede ser ampliada utilizando polarización cruzada,

lo que se denomina "incrementar una capa" en la celda, con lo que se

obtiene una mayor capacidad de la red.

c) Método de Reutilización Máxima.- Se utiliza una sola frecuencia para

cada sector de la celda, empleándolas con el uso de polarización cruzada.

Resultando en una sola frecuencia por capa, lo que otorga una capacidad

máxima de cuatro portadoras por celda.

Parámetros como la ganancia del sistema, la ubicación de las antenas tanto

de transmisión como de recepción, el margen de desvanecimiento, la

trayectoria de propagación de la señal, el perfil del trayecto y las pérdidas en el

espacio libre son de suma importancia en el diseño final de las celdas LMDS,

con un adecuado manejo de los mismos y en condiciones de demanda

favorables se pueden explotar convenientemente las ventajas de esta

tecnología, como son un bajo costo de implementación, entrega inmediata del

servicio, grandes anchos de banda, factibilidad de aplicar una gran variedad

de estándares así como un mantenimiento casi nulo de la red.

CAPITULO 3 106

3.3.3. REDES DE ACCESO VIA FIBRA ÓPTICA

Las alternativas para redes de acceso vía cobre y vía radio, presentan ciertas

desventajas de cara a las futuras redes de servicios integrados, entre las que se

puede mencionar: las limitaciones de las redes de cobre en la capacidad de

transmisión provenientes de la naturaleza propia del par trenzado, que necesita

de complicadas técnicas de modulación para incrementar sus velocidades de

transmisión y ancho de banda sin brindar privacidad y con facilidad de llegar a

saturarse. Mientras que las redes de acceso vía radio, a pesar de su fácil,

económica y rápida implementación tiene los inconvenientes de ser muy

susceptibles a variaciones climáticas, topografías, aumento en la densidad de

abonados y el denominado efecto microondas (radiaciones dañinas a la salud)

que actualmente ha tomado mayor interés y que afecta el desarrollo de las

tecnologías vía radio, sobretodo en altas frecuencias.

En vista de todos estos puntos, se ve la necesidad de encontrar una solución más

viable para las redes de acceso que permita llegar a altos niveles de desempeño

y que a la vez tenga una buena perspectiva para satisfacer el rápido crecimiento

de la demanda de servicios y la densidad de abonados en redes de acceso con

mayores exigencias para los proveedores de servicios y para las operadoras.

Las redes de acceso ópticas son las que satisfacen todas estas necesidades,

razón por la cual este trabajo investigativo está orientado al estudio de las

mismas, tratando de brindar una guía para la introducción de las redes de banda

ancha en el país mediante el empleo de fibra óptica. Para ello se empieza por

describir los diferentes tipos de red de acceso óptica que son:

3.3.3.1. FTTH (Fiber To The Home)1

Esta configuración es la que ofrece mayores ventajas en cuanto a seguridad,

rendimiento y ancho de banda, se trata de llegar con fibra óptica hasta el usuario,

1 Fiber To The Home, Tutorial para IEC de Marconi Communications.

CAPITULO 3 107

en donde éste tiene disponible toda la capacidad de transmisión de la fibra, es

decir que no compartirá recursos con otros usuarios.

Es la alternativa más directa, y también la que representa mayores costos a la

hora de implementarla.

Tiene algunas ventajas como las siguientes:

• Es una red pasiva, es decir que no tiene elementos activos (amplificadores,

regeneradores, etc.) entre las redes de transporte y usuario, esto minimiza

enormemente la inversión en equipos y en los costos de mantenimiento.

• Al tener toda una fibra para su uso particular, sin compartir recursos, tiene

acceso a servicios con gran capacidad como: datos de alta velocidad,

televisión analógica y digital, video baja demanda, etc.

• FTTH utiliza una batería local y bajo consumo de potencia.

• FTTH es realizable, escalable y segura.

• FTTH es una red que puede soportar futuras tecnologías.

3.3.3.2. FTTB (Fiber To The Building)

El objetivo de las redes de fibra óptica es el de llegar lo más cerca posible del

usuario final con una red "all-opticar, sin embargo, los altos costos y la demanda

aún insuficiente para la enorme capacidad de la fibra detienen aún el enlace

óptico directo y dan lugar a configuraciones como las que se mencionan en este

capítulo (FTTB, FTTC, FTTCab, HFC), que presentan un punto intermedio para

las redes de acceso, logrando penetración con fibra hasta distintos niveles con

relación al punto terminal de usuario.

CAPITULO 3 108

En este caso FTTB, la fibra llega hasta un edificio residencial o de negocios, con

un solo terminal de red óptica para todo el edificio, es conveniente en casos de

empresas que manejan un amplio volumen de datos y que tienen concentradas

sus operaciones en un sitio determinado.

Se tiene un nivel de acercamiento al usuario menor que FTTH pero presta

servicio compartido a un número relativamente pequeño de usuarios.

3.3.3.3. FTTC (Fiber To The Curtí)

La configuración FTTC o fibra hasta la acera, presenta un acercamiento con red

de fibra óptica hasta un sector desde el que se puede prestar servicio a un grupo

de usuarios, que pueden ser los residentes de un sector o de un grupo de

PYMES1, los que desean compartir los recursos ofrecidos por la red de fibra,

FTTC es una forma viable de acceder a servicios de banda ancha, con un costo

final mucho más bajo y con un mercado de un fuerte crecimiento; esto, por el

hecho de que las pequeñas empresas así como los usuarios residenciales no

tienen la necesidad de contar con sistemas de enormes prestaciones, sino que

únicamente satisfacen sus necesidades con una parte (que incluso puede llegar

ha ser muy pequeña) de la capacidad de la fibra. El panorama de mercado para

FTTC empieza a crecer, por la fuerte incidencia de las aplicaciones multimedia,

que tendrán a futuro una penetración tendiente al alza y por los requerimientos de

las pequeñas empresas de mejores y mayores contactos con el mundo

globalizado de comunicaciones, sin llegar aún a demandas de escalas

empresariales como las que ofrece FTTH.

Las desventajas de la FTTC son la compartición de recursos entre los

destinatarios finales de tráfico, lo que redunda en una mayor inversión de equipos

de multiplexación y de interfaces de red; así como, una mayor complejidad en los

protocolos de acceso y de gestión de la red.

1 Pequeñas y Medianas Empresas

CAPITULO 3 109

3.3.3.4. FTTCab (Fiber To The Cabinet)

FTTCab, es una configuración parecida a la anterior con la sola diferencia de que

el punto final de la red óptica servirá a un número mayor de usuarios.

Hay que tener en cuenta que todas estas redes con excepción de FTTH son en

realidad redes híbridas puesto que a partir del punto en que termina el acceso

óptico, se llegará al destinatario final con el uso de un medio de transmisión

diferente como el par trenzado o cable coaxial.

A más de estas configuraciones pueden existir otras parecidas o que tienen

características similares pero que en algunos casos reciben definiciones

diferentes como FTTZ (Fiber to The Zone), que tiene características similares a

FTTC. Existe también la denominada FTTExch (Piberío the Exchange}, que tiene

acceso con red de fibra solamente hasta la central de conmutación, razón por la

cual en este trabajo no ha sido considerada como una configuración de fibra para

las redes de acceso.

3.3.3.5. HFC (Hybrid Fiber Coaxial)

Una de las alternativas que se presentan en la actualidad para tratar de introducir

la fibra más profundamente en la red de usuario, es la de implementar redes

híbridas que tengan la capacidad de usar la fibra óptica en el tramo inicial del

acceso y llegar finalmente hacia el usuario con un medio de transmisión diferente,

ya sea par trenzado, técnicas inalámbricas o cable coaxial.

Hay que tomar en cuenta que en realidad las técnicas de acceso con fibra que se

han mencionado antes en este capítulo a excepción de FTTH, son también redes

híbridas puesto que no llegan al terminal de usuario directamente con fibra sino

que lo hacen mediante el empleo de par trenzado. Sin embargo, merece una

mención aparte la red HFC, por el hecho de usar cable coaxial, el cual presenta

algunas diferencias, ventajas y desventajas respecto de las técnicas que usan el

par trenzado.

CAPITULO 3 110

En los últimos tiempos se ha tenido un desarrollo sostenido del servicio de

televisión por cable y los sitios que cuentan con estas redes, sobretodo en sitios

metropolitanos, aumentan con celeridad, lo que ha llevado a desarrollar HFC, que

utiliza la red de televisión por cable para proveer el acceso final al usuario.

La estructura típica de una red HFC se muestra en la Figura 3.7

Amplificadores v ¡Transmisores Ópticos

ConcentradorSecundario

500-2000Área de Viviendas

Figura 3.7. La red HFC

HFC permite a los operadores una mayor introducción de la fibra, aumentando el

ancho de banda a un menor costo y pudiendo aplicarse en áreas específicas.

Permite la operación de servicios multimedia avanzados rápida y viablemente, lo

que hace que los operadores se vuelvan más eficientes y competitivos, además

de tener buenas características para la ¡mplementación de sistemas como

DWDM, por lo que grandes industrias de telecomunicaciones, muestran cada vez

una mejor acogida a las redes HFC.

Una ventaja de las redes HFC es que pueden transportar múltiples tipos de

información, en muchos formatos diferentes para ser compartidos por un número

determinado de usuarios.

Un nodo de la red óptica sirve comúnmente de entre 500 y 2000 usuarios como

se puede observar en la figura 3.7, sin embargo una de las metas es la de

CAPITULO 3 111

incrementar el ancho de banda, para lo que se tienen dos opciones, ampliar

físicamente la red o decrementar el número de usuarios por nodo; en la actualidad

las estructuras HFC usan nodos para servir a 50 usuarios, lo que permite un

incremento de 10 veces el rendimiento por usuario.

En suma una red híbrida fibra-coaxial para proporcionar servicios de banda

ancha, es una buena alternativa, aunque su diseño deberá tomar en cuenta las

aplicaciones a desarrollarse y el futuro crecimiento, para de esa manera

determinar las prestaciones reales que alcanzará la red.

El objeto de este trabajo es el de diseñar una red de acceso con la técnica de

fibra hasta la acera (FTTC) para aplicarla en uno de los sectores de la ciudad de

Quito, con el empleo de la red de cobre actualmente tendida para el servicio

telefónico como el medio de acceso final hacia el usuario.

Se deberá acoplar la red de acceso a diseñarse con la actual red de transporte

basada en fibra óptica con la que se cuenta en la ciudad. Dicha red opera bajo las

características de la tecnología SDH por lo que se hace necesario la introducción

en el estudio de la mencionada técnica, para iniciar con el análisis de los

parámetros a tener en cuenta para el posterior diseño de la red de acceso.

3.4. LA RED SDH (Syncronous DigitalHierarchy)1

La red SDH nace como una alternativa de las redes de transporte, en vista del

enorme crecimiento de las redes de transporte actuales, así como la aparición de

nuevos servicios y otros operadores.

SDH es un estándar internacional para líneas de telecomunicación de alta

velocidad sobre fibra óptica, SONET es su nombre en EE.UU. y SDH es su

nombre europeo. Son normas que definen señales ópticas estandarizadas, una

estructura de trama síncrona para el tráfico digital multiplexado, y los

1 SDH Standard Primer, Archivo PDF

CAPITULO 3 112

procedimientos de operación para permitir la interconexión de terminales

mediante fibras ópticas.

El estándar SDH fue propuesto por el ETSI (European Telecommunicaííons

Standards Instituté), pero hoy en día es utilizado en todo el mundo a excepción de

EE.UU. y Japón, los nipones utilizan una versión bastante parecida a la original de

SDH con solo pequeñas diferencias. SONET fue definido por el ANSÍ (American

National Standards Instituté) y es aplicado en Norte América.

Hasta hace poco se han manejado las tecnologías de telecomunicaciones

mediante la técnica PDH o jerarquía digital plesiócrona, SDH ha surgido como

una solución para PDH de cara a los nuevos retos tecnológicos que se presentan,

por lo tanto es indispensable que se conozca esta técnica antes de empezar con

el tratamiento de SDH.

3.4.1. PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy)

En la técnica PDH, existen dos estándares (aunque existe un tercero aplicado

únicamente en Japón), el europeo que trabaja con la velocidad primaria de 2048

Kbps y el americano que usa la velocidad primaria de 1544 Kbps, ambas

obtenidas por la multiplexación síncrona de trenes básicos de 64Kbps (32 y 24

canales respectivamente). Cada una de estas jerarquías exige, en cuanto a

sincronización una correcta temporización en ambos extremos para demultiplexar

adecuadamente las señales.

Para lograr la multiplexación de niveles superiores en PDH (8 Mbps, 34 Mbps,

140 Mbps y 565 Mbps, según estándares europeos) se combinan las señales

provenientes de distintos equipos, cada uno de éstos puede tener un retardo

diferente respecto de otro que también intenta ser multiplexado por lo que se

insertan bits de relleno para igualar los retardos y realizar la multiplexación bit a

bit que es el concepto de PDH. De igual forma el demultiplexor debe reconocer

los bits de relleno y eliminarlos, de aquí proviene el término plesiócrono que

significa cuasi síncrono. Evidentemente lo anterior resulta una gran dificultad para

CAPITULO 3 113

las aplicaciones de banda ancha que requieren un alto rendimiento y

transmisiones en tiempo real.

La falta de flexibilidad que PDH presenta debido a la necesidad de pasar por

todas las fases de multiplexación para demultiplexar una señal; es decir, que si se

requieren insertar un cierto número de canales de 64 Kbps en el enlace se deberá

pasar por todos lo pasos de multiplexación hasta llegar a un canal de orden

superior como se muestra en la Figura 3.8, además de que se tienen que

implementar en la red todos los equipos necesarios para cada paso de

multiplexación, lo que encarece en extremo el costo de los equipos.

140 Mbtfs 140 Mbft/s

Drop&Aeíd

Figura 3.8. Proceso add/drop PDH

La gestión de la red con la técnica PDH se vuelve bastante compleja debido a la

multiplexación bit a bit y a la introducción de bits de relleno para sincronizar la

trama lo que hace que ésta se pierda fácilmente en la red.

A continuación se enumeran las principales desventajas de PDH, razones por las

que se ha hecho necesario la introducción de SDH.

• El entrelazamiento de bits hace que canales a 64 Kbps pertenecientes a

un tramo de tráfico solo se puedan bifurcar hasta que se demultiplexa a

nivel de multiplex primario.

CAPITULO 3 114

• Los canales de n 64Kbps que no se puedan incluir bajo el multiplex

primario no se pueden tramitar de ninguna otra forma por la red.

• La información de mantenimiento no está asociada a vías completas de

tráfico, sino a enlaces individuales, por lo cual el procedimiento de

mantenimiento para una vía completa es complicado.

3.4.2. SDH (Synchronous DigitalHierarchy)

SDH es un estándar para el transporte de telecomunicaciones propuesto por la

UIT-T, fue introducido en el año 1992 y desde aquel entonces ha tenido un gran

despliegue en todos los niveles de la red, tanto en la red de acceso como en la de

larga distancia. Está diseñado para la multiplexación de una señal síncrona

transmitida mediante fibra óptica; aunque también se puede usar en enlaces

radioeléctricos y satelitales.

SDH está previsto como el estándar de transmisión en telecomunicaciones, para

servir a escala mundial y por lo menos durante las próximas tres décadas.

La mayor flexibilidad en la configuración de red, así como la posibilidad de

incrementar el ancho de banda, son unas de las ventajas de SDH entre las que

también se tiene:

• Una reducción en la cantidad de equipos de la red y un incremento en la

confiabilidad de la red.

• La .definición de un estándar de multiplexación síncrono para transportar

señales digitales de bajo nivel (2Mbps, 34Mbps, 140Mbps), simplifica

enormemente los interfaces para conmutación digital, cross-conects1

digitales y multiplexores add-drop2.

1>2 Analizado en la sección 2.2.2.1

CAPITULO 3 115

• La posibilidad de tener un grupo de estándares genéricos, los cuales

permitirán un mayor nivel de interoperabilidad.

• Una arquitectura flexible capaz de soportar aplicaciones futuras con

diferentes velocidades de transmisión.

En resumen SDH define módulos de transporte síncrono, (STM's Syncronous

Transport Modules) con una jerarquía basada en el transporte sobre fibra óptica.

En una transmisión síncrona, las transiciones se producen al mismo tiempo,

aunque pueden haber diferencias de fase entre transiciones de señales

diferentes, estas diferencias de fase pueden ser producidas por retardos propios

de transmisión o por señales parásitas de baja frecuencia que pueden introducirse

en la transmisión. En un sistema síncrono, todos los relojes de la red se

encuentran subordinados a uno principal de referencia PRS (Prímary Reference

Clock) el cual debe tener una enorme precisión. Un sistema plesiócrono presenta

las transiciones de la señal digital casi al mismo tiempo, sin embargo tienen

referencia en relojes diferentes que aunque tengan una alta precisión, siempre

estarán sujetos a ligeras variaciones, a esta variación se le denomina diferencia

plesiócrona.

La UIT-T emprendió en la determinación de un estándar que pudiera direccionar

el interworkíng tanto en redes de 2,048 Mbps y de 1,544 Mbps correspondientes a

las jerarquías plesiócronas actuales; lo que concluyó con el estándar SDH. A

continuación se muestra una comparación entre las jerarquías de transmisión

SDHyPDH.

La unidad básica en una transmisión SDH son los denominados contenedores,

siendo un contenedor una capacidad de transmisión definida y síncrona a la red.

Las capacidades de contenedores definidas, corresponden a las actuales

jerarquías plesiócronas. Un contenedor añadido bits de cabecera forma un

contenedor virtual (VC).

CAPITULO 3 116

Señal Velocidad Canales

82 ED

m 131.264 HWs 64 El

Tabla 3.1 Jerarquía de Transmisión PDH

Velocidad Abreviatura SDH Capacidad SDH

61 MMfe SIM-D 21

1SSMW/S BSEf or1E*

2fi2E1or4E4

2.4l3btfe

STM= Synchronous TtanspoftModüfs

Tabla 3.2 Jerarquía de Transmisión SDH

SDH utiliza una técnica denominada de punteros, con el uso de estos punteros un

VC puede ser transportado por la plataforma SDH como un paquete de datos

independiente.

La tabla 3.3 muestra algunas de las características de los VC.

SDH

¥0-11

Velocidad

1728

Tutano de VC

9 Filas, 3 Columnas

WG-12 2.SOiyW$ 9 Filas, 4 Columnas

W"2 ®.MÍ:MtíÍj$ 9 Filas, 12 Columnas

tC-3

¥0-1

4£Jfi¡mm

WjaeMíÉfe9 Filas, 85 Columnas

9 Filas, 261 Columnas

Tabla 3.3. Contenedores Virtuales (VC)

Los punteros son usados para determinar el sitio dentro de la trama en el que se

encuentra el primer byte de un VC, el valor del puntero indica el desplazamiento

en bytes desde el puntero hasta el primer byte del VC.

El proceso de multiplexación SDH utiliza los siguientes conceptos:

CAPITULO 3 117

a) Mapeo

Es un proceso utilizado cuando los tributarios son adaptados dentro de los

Contenedores Virtuales (VCs) para incluir bits de justificación e información de

direccionamiento de cabecera Path Overhead (POH).

b) Alineamiento

Este proceso toma lugar cuando un puntero es incluido en una Unidad Tributaria1

(TU) o en una Unidad Administrativa (AU), para permitir que el primer byte del VC

sea localizado.

c) Multiplexación

Este proceso es utilizado cuando un grupo de señales de bajo nivel, son

adaptadas dentro de una señal de alto orden o cuando las señales de alto orden

son incluidas dentro de una Sección de Multiplexado.

d) Relleno

Cuando la señal de un tributario es multiplexada y alineada, una capacidad

suplementaria se determina en la red SDH, con el objeto de proveer suficiente

capacidad para las distintas velocidades de transmisión de los tributarios. Por

consiguiente, en ciertos puntos de la jerarquía de multiplexación esta capacidad

suplementaria es llenada con bits de relleno ("fixed stuffíng bits") que no llevan

información, pero que son necesarios para rellenar esa trama en particular.

3.4.2.1. Proceso de Multiplexación

La figura 3.9. ¡lustra el proceso de multiplexación SDH determinado por la

recomendación G.707 de la UIT-T. Notaciones tales como C-N, VC-N o AU-N son

explicadas en la Tabla 3.4.

1 Este concepto se define en la sección 3.4.2.1.

CAPITULO 3 118

En los niveles bajos los Contenedores (C ) son llevados a VC mediante el proceso

de relleno, el propósito de esta función es crear una plataforma uniforme de VC's

para llevar todas las entradas a una velocidad de transmisión común que servirá

para la multiplexación síncrona, a los VC se añaden los punteros mediante el

proceso de alineamiento formándose las denominadas Unidades Tributarias

(TUs).

2.4QWÍ/S

622 Mbftfe

165 MBffe

FOR&LiCIOff&SI, PESVZERO

MMtfe

SMbftfe

VC-12 i C-12 — 2MMÍ/S

VG-11 ' C-11 — 1.Sf*H/s

Figura 3.9. Proceso de Multiplexación SDH

Un grupo de TU's al ser multiplexadas forman a su vez las TUG's. Como se indica

en la Figura 3.9., las etiquetas xN indican el nivel de multiplexación usado para

multiplexar las TU's en TUG's, el siguiente paso es la multiplexación de las TUG's

en VC de alto nivel, TUG-2 y TUG-3 son multiplexadas en VC-3 y VC-4 (Mapeo

ANSÍ), Estos VC's a su vez son multiplexados con el uso de bytes de relleno para

formar AU's (Unidades Administrativas), las cuales son multiplexadas en AUG

(Grupo de AU), finalmente esta plataforma será multiplexada en una STM.

La STM-1 es la unidad básica de transmisión en SDH, tiene una duración de

125u,s, por consiguiente se tienen 8000 tramas por segundo.

La trama consiste de una cabecera añadida a una capacidad de contenedor

virtual, como se muestra en la figura 3.10. Las primeras nueve columnas de la

CAPITULO 3 119

trama conforman el "sector de cabecera", mientras que las restantes 261

columnas conforman la capacidad de contenedor virtual.

-ora» CfanCtrófe

frN M = 1te4

VQ-tí W = 1,2{L«¥«KiWÍ«f}

VC-N N = M{Hlflíi»*Qr£l«r}

TU-N « = 1%3

TUS«-2 1,$gr4(fU«N|

K™

Carga en niveles de rnultiplexacicrn bajos

C-N Simple mas VC POH

C-N, TUG-l's, o TUG-3, mas POH para un nivel especifico

VC-N mas unidad de puntero tributario

Multiplexacion de varios TU-N's

TL&3 HI'SDryíUS'-S^ TU-3 o multiplexacion de 7 TUG-2

JSU-M H = 3,4 VC-N mas puntero AU

MJS 1,3{Mf"Rí 1 AU4 o la multiplexacion de 3 AU-3's

Slil'N ii = 1,4,l6»64AUSs N señales STM-1 multiplexadas

POH= Path Ovoteacl

C= ContenedorTU= Unidad de TributarioAU= Unidad Administrativa

VC= Contenedor VirtualTUG= Grupo de Unidad de Tributario

STM= Modulo de Transporte Síncrono

Tabla 3.4 Notación de Multiplexación SDH

í its. mm Trama a iitS iut I Trama a 155 \íx.1 byte=l canal G4Kbits/s

STU-1=2?0 Columnas (2430

Unidad Administrativa

Contenedor Virtual

+Punteros

9 Filas

Cabecera= 9 Columnas

Figura 3.10. Trama STM-1

El VC conjuntamente con los punteros H1, H2 y H3 forman la denominada unidad

administrativa (AU).

La cabecera de la trama STM-1 contiene tres campos que son:

La sección de regeneración de cabecera

CAPITULO 3 120

• Sección de multiplexaje y;

• Sección de direccionamiento

La estructura de trama de SDH está diseñada para contener una gran cantidad de

información de cabecera, esta información provee una variedad de funciones de

administración entre las que se tiene básicamente el control de anomalías,

defectos, fallas y alarmas.

3.4.3. ELEMENTOS DE LA RED SDH

Para el correcto funcionamiento de una red SDH es necesario la utilización de

varios elementos básicos, los cuales tienen la función de controlar el correcto

desempeño del sistema, principalmente en el proceso de multiplexación y

regeneración de la señal, entre los que se tiene:

3.4.3.1. Terminal Multiplexor

El equipo terminal sirve como un concentrador de E1's así como también de otras

señales tributarias, en su desarrollo más simple cuenta con dos multiplexores

enlazados mediante fibra óptica con o sin un regenerador en el enlace, esta

implementación representa el enlace más simple de SDH.

3.4.3.2. Regenerador

Un proceso de regeneración de la señal es necesario cuando, debido a la

distancia del enlace, el nivel de la señal se ha reducido demasiado. La función del

regenerador es la de recuperar el sincronismo de la señal y reemplazar la

"Sección de Regeneración" de la cabecera antes de retransmitir la señal, el resto

de las secciones de la cabecera no son alteradas.

CAPITULO 3 121

3.4.3.3. Multiplexor Add/Drop

Una de las mayores ventajas de SDH es la posibilidad de incluir tributarios

directamente en niveles de multiplexación de alto orden. Aunque los terminales de

red pueden ser compatibles con el nivel STM-N, éstos pueden tener diferencias

entre un proveedor de equipos y otro. Con el uso de multiplexores Add/Drop se

pueden multiplexar varias entradas en una señal STM-N, en el punto add/drop,

solo las señales que necesitan ser accesadas son añadidas o "dropeadas", el

tráfico remanente continua a través de los elementos de la red sin necesitar de

ningún paso especial o tratamiento de la señal. Con un sistema "drop-and-

continue", una señal que llega a un nodo puede ser duplicada y posteriormente

enviada al siguiente y a los subsecuentes nodos.

3.4.4. TOPOLOGÍAS DE LA RED SDH

También en estas redes se utilizan las topologías clásicas del punto-punto, punto-

multipunto, la red en malla o los anillos; sin embargo, la topología de mayor

implementación es la de anillo, debido a su facilidad de mantenerse en operación,

un corte en la fibra no es un suceso grave, puesto que los equipos tienen la

"inteligencia" para enviar la información por vías alternativas, sin tener una para

prolongada, otra característica positiva de los anillos es su rápida capacidad de

reestructurar nodos para servicios alternativos así como la posibilidad de una

restauración automática en segundos.

La red SDH además prevé la implementación de la red de gestión de

telecomunicaciones (TMN)1, esta es la primera arquitectura de red que permite

dicho estándar.

En conclusión las ventajas que presenta SDH son las de entregar a la red un

mayor potencial de desempeño, hacer más flexible la multiplexación, permitir la

interconexión óptica, la posibilidad de tener configuraciones punto-multipunto,

capacidad de ¡mplementar la red de gestión, facilidades para el monitoreo del

1 Telecomunicatíons Management Network, estándar para la gestión de redes de banda ancha.

CAPITULO 3 122

desempeño de la red y la mayor de las ventajas es la de su convergencia natural

para ser aplicada en las redes ATM en aplicaciones de banda ancha, puesto que

el punto final al que se espera llegar en la redes de acceso es red de banda

ancha basada en ATM; el objeto de este trabajo es el de diseñar una plataforma

sobre la cual se pueda aplicar a futuro este tipo de tecnología.

Figura 3.11 Topología SDH en anillo

3.5. LA RED ATM1

En la actualidad las redes implementadas, se caracterizan porque ofrecen un

servicio específico; es así, que la red pública conmutada transmitirá voz, la red de

televisión por cable únicamente maneja video, existen además enlaces dedicados

exclusivamente al transporte de datos. Cada servicio cuenta con estructuras

diferentes, lo que ocasiona una serie de desventajas a la hora de acceder al

usuario final, por el hecho de necesitar de un proveedor diferente para cada

servicio.

La perspectiva futura es la de contar con una red capaz de transportar

información independientemente del tipo que ésta sea. Un primer acercamiento a

este objetivo es la Red Digital De Servicios Integrados de Banda Estrecha (RDSI

!Redes de Computadoras, Andrew S. Tanenbaumhttp://www.upaep.mx/puebla/atm/capil.lLtml., www.monografías.com/trabajos/atm/atm.slLtm

CAPITULO 3 123

- BE) y a futuro la Red Digital De Servicios Integrados de Banda Ancha (RDSI -

BA). Con estas perspectivas ATM es el estándar que tiene mejor factibilidad de

aplicación y que ofrece mayores beneficios en estas redes.

Las redes actuales exigen nuevas técnicas de conmutación (Modos de

Transferencia) para cumplir con los requisitos exigidos por las mismas; ATM

cuyas siglas corresponden a Asynchronous Transfer Mode o Modo de

Transferencia Asincrono, es una técnica basada en la multiplexación asincrona y

el uso de celdas1 de longitud fija, cada una tiene un campo de información y un

encabezado, el encabezado es usado para identificar las celdas pertenecientes a

un mismo canal dentro de la multiplexación y a mantener un direccionamiento

correcto.

El campo de información de las celdas se transporta transparentemente, y ningún

proceso de la señal se efectúa dentro de la red, lo que permite la transmisión de

todo tipo de tráfico (voz, datos, etc.) aún los que no son orientados a conexión2,

ATM define entonces una arquitectura de red, la que organiza varios servicios.

Las capas correspondientes a ATM se muestran en la Figura 3.12.

Plano d2 Adfninistracón

Plano de Control / Plano de usuario

oto; dos depas Superiores

Froto; dos deCapas Superiores

Capa de Adaptación ATM

Capa ATM

X

Capas Física

Figura 3.12. Capas de la Arquitectura ATM

1 Paquetes pequeños de datos, de tamaño fijo.2 Cada mensaje es enrutado través del sistema en. forma independiente de los demás, existiendo un

direccionamiento en cada uno de ellos.

CAPITULO 3 124

El modelo utiliza también el concepto de planos para dividir las funciones de

usuario, control y administración; el plano de usuario sirve para transportar la

carga útil transmitida o datos de usuario, el plano de control está compuesto

principalmente de información de señalización y el plano de administración es

usado para mantener la red y funciones operativas.

3.5.1. CAPA FÍSICA

Define el ¡nterfaz entre la red y los diferentes medios de transmisión, es

responsable de la correcta transmisión de los bits en el medio apropiado. A

diferencia de otras redes, ATM puede aceptar datos provenientes de redes de tipo

SONET, SDH o E1, T1 y aún transmisiones de un rango de bits menor. Dentro de

la capa física existen a su vez dos subcapas que separan el medio físico de

transmisión y la extracción de los datos, éstas son la subcapa PMD (Physíca!

Médium Dependent, Dependiente del Medio Físico) encargada de la extracción

del reloj, determinación de la velocidad de transmisión de los datos, tipos de

conectares, etc., y la subcapa TC (Transmission Convergence, Convergencia de

Transmisión), tiene la función de la extracción de información de las celdas de

entrada, determinando el límite de cada una de éstas, además de efectuar

corrección de errores e intercambiar señales de operación y mantenimiento con el

plano de administración.

3.5.2. LA CAPA ATM

La capa ATM es independiente del tipo de medio de transmisión por el que se

transporta la información, realiza principalmente las funciones de multiplexación y

demultiplexación de señales con diferentes conexiones en un solo flujo de celdas,

es decir como fluyen las celdas en las conexiones virtuales de la red, realiza

funciones necesarias para la conmutación de las celdas, proporciona la calidad de

servicio (QOS)1 dependiendo de los requerimientos del mismo, extracción del

1 Quality Of Service, se refiere a la pérdida de celdas, el retardo y la variación de retardo en que incurren lasceldas pertenecientes a una conexión.

CAPITULO 3 125

encabezado de la celda antes de ser transmitida hacia o desde la capa de

adaptación y funciones de gestión y control de flujo en el terminal de usuario.

3.5.3. CAPA DE ADAPTACIÓN (AAL)

Esta capa realiza funciones para los planos de usuario, control y de gestión, es

dependiente del servicio y su función principal es la de adaptar los servicios

proporcionados por la capa ATM a los requerimientos de las capas más altas. Se

divide también en dos subcapas, la de segmentación y reensamblado (SAR) y la

subcapa de convergencia (CS), la subcapa de convergencia determina los valores

de la cabecera y la carga (payloacf) del mensaje, mismos que dependen del tipo

de información que se está cursando; existen 4 diferentes tipos de AAL que tienen

que ver con la clase de información transmitida1:

• AAL1: Se utiliza para transmitir bits de velocidad constante para servicios

orientados a conexión.

• AAL3: Se emplea para transmitir bits de velocidad variable en servicios

orientados a conexión.

• AAL4: Utilizada para transmisión de bits de velocidad variable en servicios

no orientados a conexión.

• AAL5: Usada para transferencia de datos como IP sobre ATM y emulación

de LAN.

La subcapa SAR segmenta la información de las capas más altas para adecuarlas

a la carga útil de la capa ATM y el proceso inverso; es decir, el reensamblado de

la información de un flujo de celdas en paquetes de datos que se entregarán a la

capa superior.

En la capa ATM se distinguen dos ¡nterfaces: la UNÍ (User-Network Interface,

Interfaz Usuario-Red) y la NNI (Network-Network Interface, Interfaz Red-Red). La

primera define el límite entre un terminal (hosf)2 y una red ATM (en muchos casos

1 Folleto de Telemática, Ing. Pablo Hidalgo, 19992 En adelante se usa indistintamente Terminal o Host

CAPITULO 3 126

entre el cliente y la portadora). La última se aplica a la conexión entre dos

conmutadores ATM.

Una conexión ATM consiste en un flujo de celdas contenidas en un circuito virtual

VC, cada celda está compuesta por 53 bytes de los cuales 48 son de carga útil y

una cabecera de 5 bytes para procesos de control. Las cabeceras de los dos

¡nterfaces (UNÍ y NNI), son ligeramente diferentes como se muestra en la figura

3.13.

5 4

GFC

VPI

VPI

VCI

VCI

VCI PTI

HEC

CLP

1

2

3

4

5

Figura 3.13a. Estructura de cabecera ATM en la UNÍ

7 6 5 4 3 2 1

VPI

VPI VCi

VCI

VCI PTI

HEC

CLP

Figura 3.13b. Estructura de cabecera ATM en la NNI

Cada uno de los campos que componen la cabecera se detalla a continuación:

GFC: Control general de flujo

VPI: Identificador de trayectoria virtual

VCi: Identificador de canal virtual

PTI: Tipo de carga útil

CLP: Prioridad de pérdida de celdas

CAPITULO 3 127

El campo GFC está presente sólo en las celdas entre un host y la red; es

sobrescrito por el primer conmutador al que llega, por lo que no tiene un

significado de terminal a terminal, y no se entrega al destino. Originalmente se

pensó que este campo tendría alguna utilidad para el control de flujo o de

prioridad entre los hosts y las redes, pero no hay valores definidos para él, y la red

lo ignora.

El campo VPI es un entero pequeño que selecciona una trayectoria virtual en

particular. De la misma manera, el campo VCI selecciona un circuito virtual en

particular en la trayectoria virtual seleccionada. Dado que el campo VPI tiene 8

bits (en la UNÍ) y el campo VCI tiene 16 bits, en teoría un host puede tener hasta

256 trayectorias virtuales, conteniendo cada uno hasta 65536 circuitos virtuales.

En realidad, la cantidad disponible de ambos es un poco menor, pues algunos

VCI se reservan para funciones de control, como el establecimiento de circuitos

virtuales.

El campo PTI define el tipo de carga útil que contiene la celda, de acuerdo con los

valores dados en la Tabla 3.5. Aquí los tipos de celda son proporcionados por el

usuario, pero la información de congestionamiento es proporcionada por la red.

En otras palabras, una celda enviada con PTI 000 podría llegar con 010 para

avisar al destino que hay problemas en el camino.

Tipo de carga

000

001

010

011

100

101

110

111

Significado

Celda de datos de usuario, sin congestionamientos, Celda tipo 0

Celda de datos de usuario, sin congestionamientos, Celda tipo 1

Celda de datos de usuario, hubo congestionamiento, Celda tipo 0

Celda de datos de usuario, hubo congestionamiento, Celda tipo 1

Información de mantenimiento entre conmutadores adyacentes

Información de mantenimiento entre conmutadores de origen y destino

Celda de administración de recursos (usada para el control

congestionamientos ABR)

de

Reservado para función futura

Tabla 3.5. Valores del campo PTI,

CAPITULO 3 128

El bit CLP puede ser establecido por un host para distinguir entre el tráfico de alta

prioridad y el de baja prioridad. Si ocurre un congestionamiento y deben

descartarse celdas, los conmutadores primero intentan descartar las que tienen el

CLP establecido en 1 antes de descartar cualquiera que lo tenga establecido en 0.

Por último, el campo HEC es una suma de comprobación de la cabecera; no

verifica la carga útil. Puede corregir todos los errores de un solo bit y puede

detectar aproximadamente el 90% de los errores multibit. Numerosos estudios

han mostrado que la gran mayoría de los errores de los enlaces ópticos son

errores de un solo bit.

A continuación de la cabecera vienen 48 bytes de carga útil. Sin embargo, no

todos los 48 bytes están disponibles para el usuario, pues algunos de los

protocolos AAL ponen sus cabeceras y sus terminaciones dentro de la carga.

El formato NNI es igual al formato UNÍ, excepto que el campo GFC no está

presente y esos 4 bits se usan para hacer que el campo VPI sea de 12 bits en

lugar de 8.

3.6. RED WDM1

La razón principal por la que el despliegue de las redes WDM se evidencia con

mucha fuerza, es el enorme incremento del ancho de banda que existe con el uso

de esta tecnología, como ya se ha mencionado en el capítulo anterior; el diseño

de una red que utilice WDM exige el analizar previamente todas las

características que la red debe presentar para llegar a un óptimo funcionamiento.

En el diseño de la red WDM se debe prever las características y limitaciones de la

fibra y de los equipos, sin hacer presunciones irreales sobre éstas, para

aprovechar todo el potencial de WDM. La interoperabilidad es muy importante

para los operadores, que utilizan equipos de diferentes proveedores para que

trabajen juntos en una misma red. Los estándares WDM están siendo

1 WDM Optícal Networks: Concept Design and Algorithms, Cap 1, Pearson Education 2001

CAPITULO 3 129

desarrollados para lograr ¡nteroperabilidad entre diferentes fabricantes de

equipos.

Las redes WDM presentan facilidades en la realización de procesamiento y

enrutamiento de la señal en el dominio óptico, lo que se denomina conmutación

fotónica.

3.6.1. CONMUTACIÓN FOTÓNICA

La utilización de fibra óptica en la transmisión de información, hasta hace poco no

iba mas allá de una simple sustitución de unos metros o unos kilómetros de cable,

ya que todo el procesamiento necesario para la regeneración, conmutación y

almacenamiento de la señal óptica se lo hacía aún mediante la conversión óptico-

eléctrica. Aunque el proceso de regeneración y sobre todo el de almacenamiento

no se pueden realizar todavía de manera totalmente óptica se han realizado

avances considerables en lo que se refiere a la conmutación.

Un conjunto de nuevas tecnologías cuyo objetivo es el control y encaminamiento

de una señal luminosa sin la conversión a señal eléctrica es a lo que se denomina

conmutación fotónica.

La multiplexación en longitud de onda (WDM) se utiliza para realizar funciones de

conmutación en el dominio óptico, mediante las técnicas broadcast and select y

wavelength routed, las cuales definen también las arquitecturas utilizadas en

WDM.

3.6.2. ARQUITECTURAS DE REDES ÓPTICAS WDM

Hay dos clases principales arquitecturas para redes WDM de las que a

continuación se dará una explicación general:

CAPITULO 3 130

3.6.2.1. Redes de Difusión y Selección (Broadcast - and - Select NetworK)

Este tipo de arquitectura, consiste en un acoplador óptico en configuración

estrella, el cual conecta a los nodos de la red como se observa en la figura 3.14.

QJn W-¡ t íZJ".-, y Z^r Longitudes de onda usadas en el sistema

Figura 3.14. Acoplador Tipo Estrella

Cada uno de los nodos está equipado con uno o más transmisores ópticos

sintonizables y uno o más receptores ópticos sintonizares. Diferentes nodos

transmiten mensajes en diferentes longitudes de onda simultáneamente. El

acoplador combina todos los mensajes recibidos y los difunde hacia todos los

nodos. El nodo selecciona la longitud de onda deseada para recibir el mensaje

correspondiente mediante la sintonización de su receptor a dicha longitud de

onda. Nótese que el acoplador de estrella es similar a un sistema de radio,

difunde todos los mensaje en diferentes longitudes de onda y los receptores se

encuentran sintonizados para recibir únicamente la señal deseada. Un acoplador

en estrella N x N, puede ser realizado utilizando una conexión multietapa la cual

tiene Log2 N etapas de acopladores 2 x 2 con N/2 acopladores por etapa

(asumiendo que N es potencia de 2).

CAPITULO 3 131

En redes de difusión y selección de un solo salto, el mensaje transmitido llega

directamente al destino final sin transformar la señal óptica transmitida en señal

eléctrica en el trayecto. Para que la conmutación de paquetes pueda ser

soportada en estas redes, se necesitan transmisores (receptores) con capacidad

de rápida sintonización; debido a que en las redes de conmutación de paquetes,

un nodo debe ser capaz de transmitir (recibir) sucesivamente paquetes hacia

(desde) diferentes nodos en diferentes longitudes de onda. Siendo el principal

cambio en las redes la coordinación para transmitir paquetes entre varios nodos.

En ausencia de coordinación o un adecuado protocolo de acceso al medio, las

colisiones suceden cuando dos nodos transmiten al mismo tiempo y en la misma

longitud de onda, también pueden ocurrir conflictos cuando dos nodos transmiten

al mismo destino en diferentes longitudes de onda, tomando en cuenta que el

receptor tiene la posibilidad de sintonizarse a una sola longitud de onda. Se han

previsto algunos protocolos de acceso al medio para solucionar tales conflictos,

asumiendo transmisores y receptores sintonizables rápidamente.

Para mejorar la eficiencia de la red en la transmisión de paquetes se puede usar,

una tecnología de multisaltos. En este caso, cada nodo tiene un pequeño arreglo

de transmisores y receptores ópticos, cada transmisor del arreglo trabaja a una

longitud de onda diferente. La figura 3.15 representa la configuración lógica de

este tipo de red en donde un nodo y el siguiente representan un par de

receptores-transmisores a la misma longitud de onda, así un nodo transmite en un

arreglo de longitudes de onda y recibe en un arreglo de longitudes de onda, de

acuerdo a la figura 3.15, el nodo O puede llegar directamente hacia el nodo 1

transmitiendo a la longitud de onda co0, pero no hacia el nodo 2; para este proceso

el nodo 1 toma la información del nodo O y luego la retransmite a la longitud de

onda co 1 hacia el nodo 2, en este caso el paquete enviado puede tener mas de un

salto para llegar al destino final lo que incrementa el retardo de propagación y las

colas de espera, dando como resultado un desperdicio de la capacidad de la red.

La ventaja de la red de Difusión y Selección es la simplicidad que presenta y

sobretodo la capacidad que ésta tiene de transmitir un mensaje simultáneamente

CAPITULO 3 132

hacia múltiples destinos. Sin embargo presenta serias limitaciones como la

necesidad de una gran cantidad de longitudes de onda, por lo menos tantas como

nodos existan en la red debido a la no reutilización de longitudes de onda, es por

esto que la red no podrá ser escalable sobre un número determinado de

longitudes de onda. La potencia transmitida se reparte entre algunos nodos, lo

que reduce la capacidad de cubrir grandes áreas, asimismo coarta la posibilidad

de incrementar una cantidad considerable de nodos. Por estas razones, su

principal aplicación es en redes de área local de gran velocidad y en redes de

área metropolitana.

Figura 3.15. Topología Lógica Red Multisaltos

3.6.2.2. Redes de Enrutamiento de Longitud de Onda (Wavelength Routed NetworK)

Estas redes evitan los problemas de la imposibilidad de reuso de longitudes de

onda, pérdidas por división de potencia y la no escalabilidad de las redes de

difusión y selección. Una red de enrutamiento de longitudes de onda consiste en

nodos de enrutamiento (WXC, Wavelength Selectivo Crossconectf

interconectados por enlaces punto - punto de fibra en una topología arbitraria.

Cada nodo final (usuario final) está conectado a un WXC por medio de una fibra

óptica. La combinación del nodo final con su respectivo WXC es considerado para

1 Analizado en la sección 2.2.2.1

CAPITULO 3 133

la red como un solo nodo. Cada nodo está equipado de un grupo de transmisores

y receptores para enviar y recibir datos hacia y desde la red, pudiendo ser éstos

sintonizables en longitud de onda.

En una red de enrutamiento de longitud de onda un mensaje es enviado desde un

nodo a otro usando una ruta continua de longitud de onda llamada lightpath, sin

requerir ninguna conversión óptica-eléctrico-óptica ni almacenamiento en nodos

intermedios. Este proceso es conocido como ruteo en longitud de onda. Un

lightpath es un camino de comunicación totalmente óptico entre dos nodos,

establecido para utilizar la misma longitud de onda a lo largo de la ruta de los

datos transmitidos. Por lo tanto este es un canal de un gran ancho de banda,

llevando datos a algunos gigabits por segundo, y es identificado por un único

camino físico y una única longitud de onda. El requerimiento de la misma longitud

de onda para todos los enlaces de una ruta seleccionada es conocido como

wavelength contínuity constraint (longitud de onda continua obligada). Dos

caminos ópticos no pueden ser asignados a la misma longitud de onda en una

fibra, este requerimiento es conocido como distinct wavelength assignment

constraint (asignación obligada de distinta longitud de onda). Sin embargo, dos

caminos ópticos pueden usar la misma longitud de onda si usan distintos enlaces;

esta propiedad es llamada wavelength reuse (reuso de longitud de onda).

En estas redes WDM, el problema del ruteo y la asignación de las longitudes de

onda es un parámetro muy importante, algoritmos inteligentes son necesarios

para garantizar que estas funciones se desempeñen usando un mínimo de

longitudes de onda. El número de longitudes de onda disponibles en una fibra

juega un papel muy importante en estas redes, las cuales varían generalmente

entre 4 y 32, pero se espera incrementarlas.

La conmutación de paquetes en las redes de enrutamiento de longitud de onda

puede ser soportada usando tanto técnicas de salto simple o multi-salto, de

manera similar a la red de difusión y selección. En la técnica multi-salto, se

impone una topología virtual (un grupo de caminos ópticos o capas ópticas) sobre

la topología física (la cual no es de difusión) por configuración de los WXCs en los

CAPITULO 3 134

nodos. Sobre esta topología virtual, un paquete desde un nodo puede ser ruteado

a través de algunos nodos intermedios antes de llegar a su destino, en cada nodo

intermedio el paquete es convertido en forma eléctrica y retransmitido en otra

longitud de onda.

Una solución viable y de costo efectivo es el uso de la tecnología WDM en el

backbone de la red (por ejemplo IP sobre WDM), en estas redes los nodos son

¡nterconectados por enlaces de fibra WDM, y los nodos emplean WXCs y

elementos de procesamiento electrónico. La figura 3.16 muestra una red de

backbone típica WDM.

EquipoSDH

Figura 3.16. Red de backbone WDM.

Los elementos que realizan procesamiento electrónico pueden ser un router IP,

un swítch ATM o un sistema SDH. La conmutación de paquetes puede ser

provista por routers IP, switches ATM o equipo SDH, convirtiéndose en una red IP

sobre WDM o ATM sobre WDM o SDH sobre WDM respectivamente.

Una red WDM evidencia claramente tres capas, una capa física de acceso al

medio, una capa óptica y una capa de usuario como se muestra en la figura 3.17.

CAPITULO 3 135

Dentro de la capa de usuario se pueden tener varias configuraciones las cuales

pueden ser: IP sobre ATM sobre SDH, IP sobre SHD, IP sobre ATM o solamente

IP; cada una de las cuales se aplica de acuerdo a la estructura existente y a las

perspectivas de futuras aplicaciones.

:m

Figura 3.17. Posibles capas en una red óptica WDM

La aplicación de la tecnología WDM ha introducido la capa óptica entre la capa

física de acceso al medio y la capa de usuario. Un grupo de caminos ópticos

constituyen la capa óptica (topología virtual). Se puede configurar una red con una

capa óptica de acuerdo a la aplicación, los caminos ópticos pueden ser

reenrutados sobre caminos alternativos automáticamente. Esto provee un alto

grado de confiabilidad en la red.

La capa física de acceso al medio es el ¡nterfaz final entre la fibra óptica (medio

de transmisión) y las capas superiores de la red, se encarga de establecer la

adecuada transmisión y recepción de los bits en el medio físico.

3.6.3. LA RED DE ACCESO WDM

Aunque los últimos tiempos han dado muestra de los grandes cambios en la red

de backbone, orientándose hacia el uso de redes ópticas; sin embargo, en la red

CAPITULO 3 136

de acceso aún no se tiene un gran desarrollo manteniéndose las estructuras de

par de cobre en la mayor parte de la red para el acceso telefónico y cable coaxial

para la transmisión de señales de TV. La necesidad de anchos de banda mayores

para transportar las aplicaciones de banda ancha, hace que sea inviable el

mantener las estructuras anteriores ya que la solución del problema del cuello de

botella en el bucle de abonado es bastante difícil de conseguirla con el uso del par

trenzado.

Una red de acceso comprende un hub1, que puede ser una central telefónica o un

terminal de distribución de televisión, nodos remotos (RN's) y las unidades de

interfaz de red (NIU's). Cada hub, el cual puede ser parte de una red de

backbone, sirve a algunos usuarios mediante las NIU's; para evitar el cableado

excesivo, un hub es conectado con varios RN's. De las diferentes soluciones de

acceso que se encuentran desplegándose en la actualidad, (DSL, HFC, FITL);

FITL2 está tomando mucha importancia debido al aparecimiento de las PON3.

Una red PON-WDM, usa un dispositivo de enrutamiento de longitud de onda para

proveer un solo enlace dedicado a cada terminal (una sola longitud de onda), se

pueden usar diferentes técnicas de multiplexación para conseguir una transmisión

bidireccional, cuando se destina una sola fibra a cada usuario, se pueden usar

longitudes de onda que pertenecen a la ventana de los 1550nm para el tráfico

red-usuario (downstream) mientras que longitudes de onda en la ventana de

1300nm serán utilizadas para la transmisión entre usuario-red (upstream), cuando

dos fibras son dedicadas para cada usuario, cada una de éstas puede llevar el

tráfico en una dirección. Desafortunadamente la implementación de la red de

acceso WDM implica todavía un elevado costo.

Una red WDM necesita de un mecanismo de control para determinar

correctamente todas las conexiones ópticas. Cuando se recibe el requerimiento

de una conexión, el mecanismo de control debe ser capaz de seleccionar una ruta

1 Concentrador: Dispositivo donde convergen varias señales para ser enviadas en un solo canal.2 Fiber In The Loop, comprende todas las redes analizadas en la sección 3.3.3.3 Passive Optical Network, red óptica en donde no se realiza tratamiento de la señal.

CAPITULO 3 137

y asignar una longitud de onda a la conexión, además debe configurar

correctamente los swítchs a lo largo de la ruta y debe entregar información acerca

de los caminos ópticos disponibles y la forma cómo las longitudes de onda están

siendo asignadas en cada enlace de fibra. El mecanismo de control puede ser

centralizado o distribuido, aunque se prefiere un mecanismo distribuido por ser

más robusto, el objetivo aquí es maximizar el número de conexiones establecidas

y minimizar los tiempos de conexión y el ancho de banda utilizado para señales

de control.

ONU:

Figura 3.18 Red de Acceso WDM

Las funciones realizadas por el sistema de administración de la red, incluyen

funciones de monitoreo y administración de algunos parámetros tales como el

nivel umbral, la utilización de recursos (longitudes de onda), el BER1, medidas que

determinan el desempeño de la red; se encarga también del control de fallas y

seguridad de la red.

El despliegue creciente de las redes WDM ha hecho que se presente a los

operadores el problema de la administración óptima de las longitudes de onda,

para proporcionar un servicio rápido y confiable a sus usuarios. La red WDM

debe soportar las funciones de operación mantenimiento y administración de la

red (OAM)2. Las funciones OAM pueden ser realizadas usando bits de cabecera

SONET/SDH, pero esto implicaría que cada señal de usuario tenga un formato

SONET/SDH. Una tecnología denominada "digital wrapper" (envoltura digital) que

consiste en la añadidura de bits en la capa óptica, efectúa funciones similares con

1 Bit Error Rate, tasa de bits errados: margen con el cual se mide la calidad de una transmisión.2 Operation Administration and Management: Intercambio de bits de control.

CAPITULO 3 138

la diferencia de que el usuario puede escoger el formato de su señal (SDH, IP o

ATM).

Otro asunto importante en las redes WDM es la forma cómo se controlarán las

fallas del sistema, al transportarse una gran cantidad de tráfico por la red WDM,

es necesario tener una restauración del sistema muy rápida con tiempos de

recuperación del orden de los milisegundos. La recuperación de fallas se puede

efectuar bien en la capa de usuario o bien en la capa óptica, la restauración en la

capa de usuario se hará con procedimientos propios de SDH o ATM. Sin

embargo, la restauración de fallas en la capa óptica presenta algunas ventajas, la

restauración de fallas en la capa óptica será más rápida, en caso de que algún

dispositivo como un nodo o enlace fallara, el número de caminos ópticos que

fallarían sería mucho menor que el número de éstos que se presentarían en la

capa de cliente, esto ayudaría a tener una restauración del sistema más rápida lo

que redundaría en pérdidas menores y un menor control de cabecera.

3.6.3. WDM-ATM PON's1

Es necesario introducir, el concepto de Redes Ópticas Pasivas (PON), el cual

considera una red óptica formada en su totalidad por componentes pasivos, con la

llegada de los servicios de banda ancha las PON's y especialmente las PON's-

ATM (APON's) se muestran como una de las mejores alternativas que los

proveedores de servicios y los operadores tienen para tender sus nuevas redes.

Una APON consiste en una Terminación de Línea Óptica (OLT), una Terminación

de Red Óptica (ONT), fibra que soporta componentes ópticos y un sistema de

gestión. La OLT generalmente reside en la central mientras que la ONT se

encuentra en las instalaciones del usuario. Un puerto OLT, puede conectarse con

algunas ONT's a través de una sola fibra; con el uso de filtros ópticos y

multiplexores WDM, una sola APON puede equiparse hasta con 64 ONT's,

aunque el rango característico es entre 32 y 48. Una OLT puede aceptar algunas

Redes Ópticas Pasivas ATM, Revista de Telecomunicaciones Alcatel, 4to. Trimestre del 2000.

CAPITULO 3 139

APONs, lo que significa que se pueden cubrir amplias zonas geográficas y que el

número de usuarios del sistema es bastante grande.

El uso de técnicas WDM incrementa enormemente las prestaciones de la red,

permitiendo la transmisión de aplicaciones como video bajo demanda, así como

datos bidireccionales.

Al utilizar WDM con tres longitudes de onda para transmitir información, las dos

ventanas bajas son utilizadas para distribuir datos, en la dirección de bajada (Red-

Usuario), los datos se distribuyen a 1490 nm utilizando TDM (Multiplexación por

División de Tiempo), en la dirección de subida (Usuario - Red), la información se

transmite a 1310 nm, con el uso de TDMA (Acceso Múltiple por División de

Tiempo) para poder manejar el medio compartido multipunto-punto, la ventana

alta es usada para la transmisión de señales de video entre la OLT y las ONTs,

constituyéndose en una alternativa de bajo coste y buen desempeño para

transmitir una gran cantidad de canales de video tanto analógicos como digitales

hacia el usuario. Para la transmisión de información de control se utilizan celdas

ATM especiales.

La APON de acuerdo a las recomendaciones de la UIT, trabajará a dos

velocidades 155 Mbits/s (simétrico), 622 Mbits/s (asimétrico) en la vía

descendente, mientras que trabajará a 155 Mbits/s (asimétrico) en el enlace

ascendente. La información de la OLT será recibida por todas las ONTs,

discriminándose la dirigida a un terminal en especial mediante ¡dentificadores de

canal virtual, la información de todas formas por seguridad deberá ir encriptada.

Debido a que una ONT puede estar considerablemente alejada respecto de otra e

igualmente de la OLT, es necesario efectuar un proceso denominado "ranglng"

por el cual se asignan eficientemente los tímeslots en los que pueden transmitir

las distintas ONT's, aumentando el desempeño de la red.

Entre las múltiples ventajas que presenta la red APON se pueden mencionar: el

contar con una planta externa totalmente pasiva, lo que reduce los costos de

CAPITULO 3 140

mantenimiento e incrementa la Habilidad de la red, la tecnología punto-multipunto

usada permite el compartir recursos así como también costos, se tiene una

distribución estadística del tráfico, entre otras.

Una OLT puede tener varios puertos, es decir podrá estar ¡nterconectada con

varias redes a la vez, mientras que en el interfaz con el abonado presenta hasta

una subdivisión 64 veces, lo que representa una alta densidad de abonados. La

ONT estará equipada con una terminal APON, así como puertos de par trenzado

y cable coaxial para proporcionar el acceso final al usuario.

3.7. INTERCONEXIÓN EN REDES WDM1

La interconexión se define, según el Reglamento General a la ley especial de

Telecomunicaciones, como: "la capacidad de enlazar dos sistemas de

telecomunicaciones, a través de medios físicos o inalámbricos , mediante equipos

e instalaciones , que proveen líneas o enlaces de telecomunicaciones, con el

objeto de permitir comunicaciones de voz, datos, imágenes o video entre usuarios

de ambos sistemas, en forma continua o discreta, y bien sea en tiempo real o

virtual."

Con la normativa de telecomunicaciones existente al momento en el país, las

operadoras de telecomunicaciones que cuentan con redes públicas, tienen la

obligatoriedad de prestar los servicios de interconexión, siempre y cuando se

cumplan las condiciones de compatibilidad, seguridad y un acuerdo válido entre

las partes.

Dentro de este marco, es indispensable que la red WDM a diseñarse en el

capítulo 4, presente las características adecuadas para que se presten las

facilidades de interconexión por parte de ANDINATEL. A continuación, se expone

un pequeño análisis de las posibles vías de interconexión que se usan en WDM.

1 Reglamento General a la Ley Especial de Telecomunicaciones, Ecuador, Registro Oficial No. 404, 4 deseptiembre del 2001.

CAPITULO 3 141

a) Estrella Pasiva.- En esta configuración una señal es inyectada, en una

determinada longitud de onda desde una fibra óptica de entrada,

posteriormente la potencia de esta señal es dividida y distribuida hacia los

diferentes puertos de salida.

b) Router Pasivo.- Encamina las señales recibidas independientemente,

hacia los puertos de salida, toma las longitudes de onda de llegada, las

demultiplexa y posteriormente vuelve a multiplexarlas distribuyéndolas en

los puertos de salida correspondientes.

c) Switch de División de Espacio.- Este dispositivo, permite la conexión de

un puerto de entrada con cualquier puerto de salida y viceversa, por lo que

se convierte en un dispositivo bidireccional. AI igual que el caso anterior,

las señales deben ser demultiplexadas en la entrada, de manera que solo

una longitud de onda esté presente al momento de la conexión entre la

entrada y la salida.

d) Switch Activo.- Se construye añadiendo switches de división de espacio a

un router pasivo, con lo que se logrará la posibilidad de reconfiguración

electrónica de las interconexiones entre los puertos de entrada y salida.

e) Multíplexores Add/Drop.- Estos dispositivos, permiten la inclusión y

exclusión dinámica de señales en la red, la configuración de los mismos ha

sido detallada en la sección 2.2.2.1., también se aplica el uso las funciones

de los multiplexores add/drop, para permitir los procesos de interconexión.

Además, se encuentra en proceso de elaboración un sistema mediante el uso de

cascadas de filtros ¡nterferométricos, mediante los cuales se sustituye la longitud

de onda que se quiere retirar por otra que se quiere añadir.

CAPÍTULOS 142

3.8. PERSPECTIVA FUTURA DE LAS REDES ÓPTICAS

Hoy en día, los sistemas de comunicaciones ópticas presentan un límite práctico

para el régimen binario en torno a los 10Gbps, siendo la electrónica el cuello de

botella de estos sistemas.

La tendencia actual de los sistemas de comunicaciones ópticas para un futuro se

concentra en la eliminación del cuello de botella que representa todo paso al

dominio electrónico, es decir, se pretende conseguir transparencia óptica entre el

origen de la señal y el destino. Para llegar a este propósito es necesario que las

funciones de conmutación y encaminamiento de señales se realicen en el dominio

óptico. Esta es la consecuencia de denominar a los futuros sistemas de

comunicaciones ópticas por fibra con el término "a// optical network', es decir,

redes totalmente ópticas.

Actualmente, los principales problemas que limitan a los sistemas de

comunicaciones ópticas son la dispersión cromática que presenta la fibra estándar

ya tendida, un espectro de ganancia no plano de los EDFA, los efectos no

lineales que presenta la fibra debido a las altas potencias que se transmiten en los

sistemas WDM, y, los efectos relacionados con la polarización.

Se prevé que la evolución de estas emergentes redes ópticas pasará por una

serie de estadios que podrán ser:

• Redes Ópticas con WDM

• Redes Ópticas con WDM + OTDM

• Redes Ópticas con WDM + OTDM + Procesamiento Óptico de la señal

CAPITULO 3 143

Sisterr

*t*•

4 - Traitsporte

3 - Red

1 - Físico '

Dominioelectrónico

Dominioóptico

KEVOLUCIONA

V

las actuales de comunicaciones

ópticas por fibra

*±*•

4 — Transporte

3-Rsd

1 - Físico

Futuras Redes

ópticas

J

_

_ Dominioelectrónicc

Dominioh óptico

Figura 3.19 Evolución de los sistemas de comunicaciones ópticas por fibra

actuales hacia las futuras redes ópticas.

3.8.1. REDES ÓPTICAS CON WDM

Estas redes estarán basadas en la multiplexación por división en longitud de onda

o frecuencia óptica. Las primeras que surjan funcionarán por difusión de todos los

canales y selección de cada uno de ellos en recepción, siendo el siguiente paso

las redes ópticas conmutadas por longitud de onda.

3.8.2. REDES ÓPTICAS CON WDM + OTDM

El siguiente paso de evolución para estas redes será, combinar las redes WDM

con las técnicas de multiplexación por división en el tiempo óptico OTDM. Estas

dos técnicas de multiplexación son complementarias y con ellas se espera poder

obtener el máximo rendimiento de la red. Sin embargo, para la implementación de

las técnicas OTDM deberán pasar unos años hasta que la tecnología basada en

transmisión de solitones1 por fibra esté más consolidada.

1 Pulso que se adapta a altas velocidades, con flancos que no son pronunciados.

CAPITULO 3 144

3.8.3. REDES ÓPTICAS CON WDM + OTDM + PROCESADO ÓPTICO DE LA

SEÑAL

Por último, estas redes sumarán a las anteriores la funcionalidad de tratamiento

de la señal en el dominio óptico. El desarrollo de estas redes se encuentra en un

estado más primitivo debido fundamentalmente a la necesidad de memorias

ópticas para conmutación y dispositivos para el procesado óptico de la señal.

En el próximo capítulo se diseñará una red de acceso para un sitio específico de

la ciudad de Quito, en base a la red de cobre existente de ANDINATEL.

CAPITULO 4 145


4.1. INTRODUCCIÓN

Para iniciar con el proceso de diseño de la red de acceso, se justificará la

necesidad de aplicarla, puesto que la implantación de técnicas de acceso

mediante fibra óptica es un asunto que requiere de una gran inversión, un alto

despliegue de tecnología y recursos humanos, su desarrollo debe estar

debidamente respaldado por una demanda actual de servicios considerable y una

proyección de demanda a futuro, creciente.

Existe, en efecto, un requerimiento creciente de los servicios de

telecomunicaciones en el país, como lo indican las estadísticas recientes que se

han efectuado en este ámbito.

.NUMERO DE ÓNJfcDpS,pE^ELEFq|j]A:'FUÁ A NIVEL ; .• ',; "* "";;,>>;',',;r* "•'.*• * 'i -''fí»NAClO|Í L '^? ,-1 V "• • '- ', . -•'"'«;-'•!, •",

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Figura 4.1, Abonados de telefonía fija en el país1

1 www.conatel.gov.ee

CAPITULO 4 146

Figura 4,2. Densidad de abonados de telefonía fija en el país1

«

PROVEEDORES DÍ&NT¿SÑÉt-Á-NIVEL .NACIONAL

Figura 4.3. Proveedores de Internet a nivel nacional

1>2 www.conatel .gov.ec

CAPITULO 4 147

ABONADdSOE ^Y CYBERNAUTAS.f, ,' i , ¡i.' -- ' ",~*

' -

o*;^-,;;^ 2001 "**;;J?', ¡ >-".^'),}CYBERNAUTAS I , '"f, '(, i f. %

Figura 4.4. Abonados de Internet y cybernautas en el país1

Los cuadros estadísticos que se muestran en las figuras 4.1 a 4.4, indican el

enorme crecimiento que el sector de las telecomunicaciones tiene en el país,

ejemplo de esto es el número de abonados de telefonía fija que ha crecido desde

un número de 748.000 abonados en 1995 hasta alcanzar 1'308.000 abonados en

el 2001, es decir que en apenas seis años se ha duplicado la cantidad de

suscriptores de este servicio, existiendo un incremento igualmente significativo en

la densidad de abonados.

El crecimiento de los proveedores de Internet es más notorio, de 6 existentes en

1998 han pasado a un total de 77 en el 2001. En el caso de los abonados de

Internet y cybernautas el incremento tiene similares índices.

La explosión de servicios multimedia y su efecto en los índices de tráfico

demandan un incremento en la capacidad de la red, la perspectiva de la red de

banda ancha futura exige a su vez, que la estructura prevista sea flexible y

1 www.conatel.gov.ee

CAPITULO 4 148

soporte la introducción de nuevas aplicaciones y tráfico con diferentes formatos.

Si se considera que la ciudad con mayor penetración de sistemas de

telecomunicaciones en el país, es la ciudad de Quito, la introducción de fibra

óptica en la red de acceso para esta ciudad se encuentra justificada y la

utilización de WDM se muestra como una necesidad para llegar a optimizar el uso

de la fibra y llegar con mayor calidad de servicio al usuario final de la red a más

de ampliar la capacidad de transmisión del sistema.

El presente trabajo considera el diseño de la Red de Acceso para la cetral de

Carcelén en la ciudad de Quito, por lo tanto es necesario hacer un análisis de la

situación actual de la red de fibra óptica de esta ciudad.

4.2. SITUACIÓN ACTUAL DE LA RED DE FIBRA ÓPTICA DE LA

CIUDAD DE QUITO

El planteamiento del caso que se ha propuesto resolver, exige un análisis previo

de la situación actual en la que se encuentra la red de fibra óptica de la ciudad de

Quito; para esto, se ha acudido a la información proporcionada a este respecto

por la empresa ANDINATEL S. A. operadora actual de la red cableada de la

ciudad.

La red de fibra óptica actual se encuentra particularmente orientada al

mejoramiento del servicio telefónico provisto por la operadora; sin embargo, se

cuenta con una muy buena base para posteriores adelantos en lo que tiene que

ver con servicios multimedia.

Básicamente, la topología existente en la actualidad cuenta con una red

metropolitana o inte reentra I es (red de transporte), constituida por cinco anillos

distribuidos a lo largo de la ciudad, interconectados entre sí, los cuales cuentan

con tecnología SDH.

Los cinco anillos de la red intercentrales que se han desplegado son los

siguientes:

CAPITULO 4 149

a) Anillo Suroeste.- Es un anillo STM-16, es el más extenso, interconecta las

centrales de Quito Centro, El Condado, Cotocollao, Iñaquito, Mariscal Sucre,

Villaflora, Cuájalo, Guarnan! y El Pintado. Es un anillo simple de dos fibras con

protección.

b) Anillo Valle.- Es un anillo STM-16 que interconecta las centrales de Quito

Centro, Villaflora, Conocoto, Sangolquí, San Rafael, Estación Terrena y Monjas.

Es un anillo de dos fibras con protección.

c) Anillo Norte.- Es un anillo STM-4 que interconecta las centrales de Cotocollao,

Carcelen, La Luz e Iñaquito. Es un anillo de 2 fibras con protección.

d) Anillo Cumbayá.- Es un anillo STM-4 que interconecta las centrales de

Iñaquito, Mariscal Sucre y Cumbayá, éste es el menor de los enlaces, solo cuenta

con tres nodos, este anillo cuenta además con un enlace remoto con la central de

Tumbaco.

e) Anillo Central.- Es un anillo STM-16, ¡nterconecta las centrales de Iñaquito,

Mariscal Sucre y Quito Centro, es un anillo doble con cuatro fibras.

La red de transporte se encuentra ¡mplementada en su totalidad, usa tecnología

SDH como ya se había mencionado, cada una de las estaciones cuenta con dos

multiplexores de distintas capacidades dependiendo de la cantidad de abonados

existentes en la central.

En lo que se refiere a la red de acceso, ésta se encuentra aún en proceso de

implementación; al momento el diseño y puesta en marcha se encuentra

totalmente adjudicado a las empresas de telecomunicaciones: Ericsson, Alcatel y

NEC; se debe aclarar que las redes se encuentran implementándose con

tecnología SDH y no cuentan con tecnología WDM, motivo de el presente diseño.

Los anillos SDH, propuestos para la red de acceso, estarán tendidos alrededor de

12 centrales; de los cuales se hace una corta referencia a continuación.

CAPITULO 4 150

Los anillos de la red de acceso que se ¡mplementarán en la red de ANDINATEL

en la ciudad de Quito son los siguientes1:

• Anillo El Condado

• Anillo Carcelén

• Anillo Cotocollao

• Anillo La Luz

• Anillo Iñaquito

• Anillo Mariscal Sucre

• Anillo Quito Centro

• Anillo Monjas

• Anillo Villaflora

• Anillo Guajaló

• Anillo El Pintado

• Anillo Guamaní

Cada anillo presenta diferentes características físicas; por ejemplo el anillo de El

Condado, el cual cubre una reducida parte de la ciudad, cuenta solo con un nodo

a más de la central, lo que hace que sea el más pequeño, incluso, al tener un solo

nodo podría tomarse como un enlace punto a punto y no como un anillo.

1 Información proporcionada por la Gerencia de Transmisiones de ANDINATEL S.A.

CAPITULO 4 151

Existen otros anillos que podrían considerarse como intermedios, hablando de la

extensión que cubren y del número de nodos, como el anillo de Monjas, el mismo

que cuenta con dos nodos a más de la central y que cubre un área considerable

pero específica dentro de la ciudad. Caso parecido al anillo de Quito Centro el que

cuenta con tres nodos a más de la central y se extiende en una parte

relativamente pequeña de la ciudad.

Mientras que otros anillos, como el de Guajaló, que aunque cubren extensas

zonas territoriales cuentan con un reducido número de nodos, en este caso tres. Y

los anillos mayores, los cuales se extienden en amplias zonas y cuentan con

varios nodos como el de Iñaquito que cubre prácticamente el 50% de la zona

norte de la ciudad y cuenta con cuatro nodos.

El detalle anterior, muestra la particularidad que existe en cada uno de los anillos

de la red, debido a las características propias de la ciudad y a la demanda de

servicios, aunque también depende en gran medida de la antigua red de cobre de

ANDINATEL. Con esto, podría tomarse cada anillo como un caso diferente y

tratarse de acuerdo a los requerimientos propios del mismo.

Las características físicas de los diferentes anillos se ha mencionado únicamente

para mostrar la diversidad existente en la red de acceso propuesta; este no es un

parámetro definitivo para determinar la complejidad del diseño, no obstante, se

debe tomar en cuenta para definir parámetros de atenuación y dispersión en la

fibra utilizada.

El Anexo 2, presenta un mapa de la ciudad, en el cual se muestran los anillos de

acceso que se están implementando en la actualidad.

El presente trabajo, tiene como objetivo, diseñar una red que aplica la tecnología

WDM en el anillo de acceso correspondiente a la central de Carcelén; se ha

escogido la realización de este anillo en particular, tomando en cuenta que se

trata de un anillo con características promedio, en referencia con los otro anillos

CAPITULO 4 152

de la ciudad y por el hecho de contar con suficientes datos referentes a la central

en mención.

En la siguiente sección se efectúa un análisis de tráfico para la zona de interés

con la finalidad de dimensionar el anillo a diseñarse.

4.3 ANÁLISIS DE TRAFICO

El análisis de tráfico que se presenta en esta sección, incluye una proyección de

diez años, período considerado debido al tiempo de vida útil de los equipos,

suponiendo que la red no sufrirá cambios mayores durante este lapso y que por lo

tanto deberá satisfacer la demanda para el período establecido.

En primer lugar se hace un estudio poblacional de la ciudad de Quito, se proyecta

el número de habitantes para los diez años posteriores; y, con el uso de la

densidad telefónica, de la que también se realiza una proyección, se determina el

número de líneas necesarias en la red. Finalmente se incluye un incremento

debido al tráfico generado por el uso de Internet y servicios multimedia que

podrían implementarse a futuro; con esto, y mediante una previsión de la matriz

de tráfico futura en pasos de cinco años, se obtienen los parámetros suficientes

para el dimensionamiento de la red de acceso propuesta.

4.3.1. ESTUDIO POBLACIONAL

El estudio poblacional a realizarse en esta sección, contempla una proyección del

incremento de habitantes en la ciudad de Quito, dicha proyección se realiza en

base a los datos obtenidos del censo poblacional efectuado por el INEC en 19901.

Para determinar la proyección de pobladores a los años de interés, se ha

recurrido a la información de la ciudad de Quito en su totalidad y bajo la

suposición de que el crecimiento es uniforme de acuerdo a una tendencia lineal,

1 Los Datos del censo realizado en el 2001 aún no se encuentran disponibles.

CAPITULO 4 153

determinada mediante un análisis de los datos históricos usados en el estudio.

La tabla 4.1, contiene la proyección de habitantes de la ciudad de Quito para los

años 1990-2000, realizada por el INEC.

ANOS19901991199219931994199519961997199819992000

POBLACIÓN15700721585902162490816717661718563176512718114061857633190369619494841994885

Tabla 4.1. Proyección de la Población de Quito

Años 1990-2000, realizada por el INEC

Se toman como base para la proyección, los datos de la tabla 4.1; al graficar los

resultados se muestra que el incremento de habitantes lleva una tendencia

aproximadamente lineal; por lo que, se ha escogido el método de los mínimos

cuadrados, para realizar una regresión con los datos disponibles y encontrar la

ecuación de la recta que describe la variación de los resultados para efectuar una

extrapolación con el menor error posible.

La regresión lineal considera una ecuación de la forma:

y = ax + b Ecuación 4.1

Para este caso "x" representa la variación de años; es decir, en pasos de uno y "y"

representa la variación de la población.

CAPITULO 4 154

Los valores de "a" y "b" se calculan con las siguientes ecuaciones:.1

n n n

_ 1=0 _ 1=0 1=0

n i n

«2X- £*1=0 V 1=0 y

Ecuación 4.2

n n n nV^ 2

b = ¡=Q ;=Q ;=Q ;=Q Ecuación 4.3

;=0

Donde "n" representa el número de datos considerados.

Con esto se obtiene:

= H;c3.8814;clOIU -21945^1945344211x43780385-481583025

a = 44357.58

b =19453442x43780385- 21945x3.8814x1010

11*43780385-481583025¿ = -86724881

Entonces la ecuación será:

= 44357.58* -86724881 Ecuación 4.4

Mediante el uso de esta ecuación se realiza la proyección para los años entre el

2001 y el 2012, mismos que se detallan en la tabla 4.2.

1 Estadística Aplicada, Alien L. Webster, Tercera Edición.

CAPITULO 4 155

AÑOS

200120022003200420052006200720082009201020112012

POBLACIÓN

203463720789942123352216770922120672256424230078223451402389497243385424782122522569

Tabla 4.2. Proyección de la Población de Quito

Años 2001-2012, calculada por el método de mínimos cuadrados

El error producido por la aplicación del método de los mínimos cuadrados se lo

calcula al comparar la proyección efectuada por el I NEC y la obtenida por el

método de predicción para los años 1990 - 2000, el resultado obtenido referente

al error promedio es de 0,37%, nivel aceptable para tomar los datos calculados

como reales. El cálculo correspondiente se detalla en la tabla 4.3.

19901991199219931994199519961997199819992000

PROYECCIÓN INEC

15700721585902162490816717661718563176512718114061857633190369619494841994885

PROYECCIÓNCALCULADA

15467031591061163541816797761724133176849118128491857206190156419459211990279

PROMEDIO ERROR

ERROR %

1 ,49%0,32%0,64%0,48%0,32%0,19%0,08%0,02%0,11%0,18%0,23%0,37%

Tabla 4.3. Error en la Proyección de Población

En la tabla 4.3, el dato correspondiente al año 1990, se considera como un valor

aislado, debido a la considerable desviación existente entre éste y los valores

CAPITULO 4 156

correspondientes a los años siguientes, los mismos que se encuentran dentro de

un rango aceptable,

4.3.2 PROYECCIÓN DE LA DENSIDAD TELEFÓNICA

Para proyectar la densidad telefónica en la "ciudad, es necesario establecer

parámetros de partida basados en datos históricos, los cuales se utilizarán en la

aplicación de un método de predicción, el que finalmente establecerá una

aproximación de la densidad telefónica en los años subsiguientes a los tomados

como referencia.

En este caso, los resultados históricos considerados son los correspondientes a la

densidad telefónica de los años 1997, 1998, 1999, 2000 y 2001; esta información

no se la ha obtenido directamente, sino que se ha calculado relacionando el

número de abonados totales de la ciudad1 con la población de Quito,

Los resultados obtenidos se muestran en la tabla 4.4

DENSIDAD

1997

15,34

1998

16,20

1999

17,27

2000

18,92

2001

20,90

Tabla 4.4. Densidad telefónica de la ciudad de Quito

Existen varios métodos por medio de los cuales se puede efectuar la proyección a

futuro de densidad telefónica, dentro del presente estudio, se considerarán dos

posibles opciones, de las cuales se optará por una, misma que será aplicada para

el cálculo de la densidad de abonados telefónicos en la ciudad de Quito.

Los métodos que se analizarán son el método de "Gompertz" y el método de la

"Curva Logística de Crecimiento".

1 Información proporcionada por la Dirección de Planificación de las Telecomunicaciones de la SNT.

CAPITULO 4 157

4.3.2.1. Método de Gompertz

La proyección de la densidad telefónica con este proceso se basa en la

determinación de una ecuación de crecimiento mediante la aplicación de datos

históricos a un modelo previamente establecido, el cual se representa por la

siguiente expresión:

Ecuación 4.5

Donde:

D = Densidad telefónica al año t.

t = Tiempo en años a partir del año origen

a,b,r = constantes que dependen de datos históricos

Se considera un valor límite al año cuando í^-oo igual a un valor de densidad

máximo, el cual determinará una asíntota para la ecuación de densidad, con el

uso de este límite se determina la constante "a". Las constantes "b" y Y, se

establecen con la utilización de los valores de los años anteriores.

4.3.2.2. Método de la Curva Logística de Crecimiento

Este método está basado, al igual que el de Gompertz, un modelo preestablecido

del cual hay que calcular las constantes que lo componen mediante el empleo de

datos históricos conocidos.

El modelo es aplicable a sistemas telefónicos y está recomendado por la UIT en

los manuales GAS 5 y GAS 1 01.

El referido modelo se basa en la siguiente expresión:

1 Diseño de Una Red Troncal SDH con Fibra Óptica para el Sur del Ecuador, Dalton Méndez, Tesis deGrado, EPN.

CAPITULO 4 158

(MT-FT)Ecuación 4.6

Donde:

¿n~(í) = densidad telefónica en el año t

FT = cota mínima en la etapa primaria

MT = cota máxima de la curva

to = tiempo inicial del período de la previsión

a = coeficiente a evaluarse

b = coeficiente a evaluarse

El cálculo de los coeficientes "a" y "b" se realiza a partir de la aplicación de los

datos históricos detallados anteriormente en el modelo matemático, mientras que

la cota FT establece, el punto inicial desde el que se calcula la proyección.

Los dos modelos planteados, dan como resultado una curva de crecimiento que

corresponde a una exponencial atenuada, es decir, presenta un crecimiento

acelerado en los primeros años para luego evidenciar un crecimiento menos

sostenido hasta finalmente llegar a un valor máximo tomado como asíntota.

Las características tanto del un caso como del otro son bastante parecidas, en

este trabajo se ha decidido la utilización del modelo de la "curva logística de

crecimiento" debido principalmente a que es un sistema realizado precisamente

para sistemas telefónicos, contempla tanto un límite superior como inferior y es el

modelo recomendado por la UIT para este tipo de aplicaciones.

4.3.3.3 Cálculo de la Densidad Telefónica Proyectada

La evaluación de las cotas mínima y máxima de la curva se hace teniendo en

cuenta que en el punto inicial FT debe ser igual a cero y que la evaluación en el

CAPITULO 4 159

tiempo cuando í->oo debe tener una asíntota en 451; es decir el grado máximo

de introducción del servicio será del 45%; con lo que se tiene:

(MT-0)

45 =Mr-oi + o

Con los datos de densidad de los años 2000 y 2001, se obtendrán los valores de

los coeficientes "a" y "b"; así:

Se tomará como año inicial de la previsión el año 2000, con lo que se tiene:

(57(2000) = 18,92 =

18,92 = —1 + a

a = 1,37843

45^¿(2000-2000)

Ahora, incluyendo el dato de densidad para el año 2001, se tiene:

<XT(2001) = 20,90 =45

1,37843/(2001-2000)

20,90 =1,37843^

= -0,17848

Entonces la ecuación tomará la forma:

45

l,37843r°'17848("o)Ecuación 4.7

1 UIT, GAS-10, Curva Logística

CAPITULO 4 160

Aplicando los valores correspondientes a los años de interés, se obtienen los

resultados que se detallan en la tabla 4.5; en la figura 4.5 se muestra una gráfica

de los resultados obtenidos para la densidad telefónica en el país. La proyección

mostrada en la figura se la hace hasta el año 2030 con el objeto de que pueda

apreciarse la asíntota existente en una densidad igual a 45 de acuerdo a lo

esperado.

ANO20022003200420052006200720082009201020112012

DENSIDAD22,9124,9026,8628,7630,5632,2533,8235,2536,5537,7038,73

Tabla 4.5. Proyección de densidad telefónica en la ciudad de Quito

15

1995

PROYECCIÓN DE DENSIDAD TELEFÓNICACIUDAD DE QUITO

2000 2030 2035

Figura 4.5. Proyección de Densidad telefónica para la ciudad de Quito

CAPITULO 4 161

Relacionando la densidad telefónica con el número de habitantes de la ciudad, se

obtiene el número de abonados de la ciudad de Quito, dato que será utilizado en

la proyección de la matriz de tráfico.

•f*

En vista de que la matriz de tráfico será proyectada para períodos de 5 años,

únicamente se calculan los abonados para esos años (2002, 2007 y 2012);

obteniéndose:

ANO

No. ABONADOS

2002

476298

2007

742003

2012

976993

Tabla 4.6. Proyección del número de abonados en la ciudad de Quito.

Una vez que se han calculado la densidad y el número de abonados totales para

la ciudad de Quito, es necesario realizar la deducción del número de abonados

por central local. Para efectuar este trabajo se recurre a los datos del número de

abonados por central para los años 1997-20011, con estos datos se calcula qué

porcentaje promedio respecto del total de la ciudad representa el número de

abonados de cada una de las centrales; se asume que el crecimiento de la

densidad telefónica para cada central lleva características similares al de la

ciudad; por lo que los porcentajes calculados se mantendrán en los años futuros.

Así se tiene para la central de Carapungo el siguiente análisis:

AbonadosQuito

AbonadosCarapungo%

Abonados

1997

284993

9485

3,33

1998

308074

9756

3,17

1999

336164

10527

3,13

2000

377465

13464

3,57

2001

425351

15105

3,55

%Promedio

3,35

Tabla 4.7. Ejemplo de cálculo de porcentaje de abonados por central.

1 Información proporcionada por la Dirección de Planificación de las Telecomunicaciones de la SNT.

CAPITULO 4 162

Una vez determinado este porcentaje se lo relaciona con el número de abonados

totales proyectados, con lo que se obtiene el número estimado de abonados por

central para los años de interés.

La predicción del número de abonados de cada central se determina con un

proceso análogo, los resultados se detallan en la tabla 4.8. Debido a que la

Estación Terrena de ANDINATEL S.A. se encuentra incluida en la matriz de

tráfico1, es necesario efectuar el mismo análisis que para el resto de centrales;

tomando en cuenta que la Estación Terrena no posee abonados se ha optado por

relacionarla con una central de características de tráfico parecidas y de esta

manera asignarle un número de abonados hipotético, el cuál será el mismo que el

de la central escogida. Tras observar el tráfico que cada central cursa, se

concluye que la central que más se aproxima es la de Guajaló, por lo que se

utiliza ésta para el proceso detallado anteriormente.

CENTRALESCARAPUNGOCARGELENCOTOCOLLAOEL CONDADOEL PINTADOCUÁJALOG U AMAN!INAQUITOLA LUZMSC. SUCREMONJASQUITO CENTROVILLAFLORACONOCOTOCUMBAYASANGOLQUISAN RAFAELTUMBACOEST. TERRENA

ABONADOS 20021595121720308649774

28364233307161

9253827525924209745

365624255377097034775986256663

23330

ABONADOS 200724849338374808215227441883634511155

14416042880143977151815695866292120091095812088134361038036345

ABONADOS 201232719445536330920049581824785614688

18981656459189574199897499787287158131442915916176921366747856

Tabla 4.8. Proyección de Abonados por Central para la Ciudad de Quito

1 Matriz de tráfico intercentrales ciudad de Quito año 2000, Información proporcionada por la Gerencia deTransmisiones de ANDINATEL S.A.

CAPITULO 4 163

Una vez que se han obtenido los datos necesarios, se procederá a realizar la

matriz de proyección de tráfico para los años 2002, 2007 y 2012, en base de la

matriz de tráfico para el año 2000.

4.3.3. PROYECCIÓN DE LA MATRIZ DE TRAFICO

El método aplicado para la proyección de la matriz de tráfico es el de Rapp1, el

cual proyecta los datos de la matriz basándose en la información de tráfico y el

número de abonados actuales, así como, el número de abonados de cada central

para el año de proyección. Se ha decidido utilizar el método de Rapp, debido a

que efectúa una proyección directa, sin necesidad de realizar un proceso iterativo

complejo, como sucede con otros procedimientos aplicables a la estimación de

matrices de tráfico.

La información que se considera para la determinación de la matriz futura, es el

crecimiento de abonados de las centrales, parámetro muy susceptible de medirse

adecuadamente, mientras que otros procesos, consideran estimaciones de tráfico,

lo que resulta más subjetivo y propenso a errores. Se considera únicamente el

tráfico de pares de centrales independientes en la predicción, el resultado de cada

análisis es inherente únicamente a ese par de centrales, con lo que se puede

detectar fallos en las estimaciones y comparar resultados para tener una intuición

de la correcta obtención de los resultados.

El método considera los siguientes parámetros:

N¡(0) = abonados iniciales de cada central.

[A(0)] = matriz de tráfico inicial.

N¡(t) = abonados de cada central al tiempo t

1 Diseño de Una Red Troncal SDH con Fibra Óptica para el Sur del Ecuador, Dalton Méndez, Tesis deGrado, EPN.

CAPITULO 4 164

[A(t)] = matriz de tráfico al tiempo t.

Cada una de las filas de la matriz proyectada, se determina de la siguiente forma:

A¡(t) = A Ecuación 4.8.

Donde a representa una constante que depende del tipo de tráfico que se curse,

se considera un tráfico por línea constante, es decir que el comportamiento del

tráfico generado por cada abonado será el mismo en los años proyectados, con lo

que el coeficiente toma el valor de cc=1.

Para calcular cada uno de los elementos de la matriz, se usan las denominadas

fórmulas de Rapp, mediante las cuales se obtienen los parámetros necesarios

para la aplicación del método. Con la aplicación de la segunda fórmula de Rapp

se determina el coeficiente "W", relacionado con el número de abonados futuros

de cada central, de la siguiente forma:

y;

El coeficiente "G", representa la tasa de crecimiento de abobados, se calcula a

partir de las expresiones:

G,= y;

Jff

CAPITULO 4 165

Los subíndices i, j representan a la central origen y la central destino, por tratarse

de un cálculo punto a punto (central con central).

Con estos coeficientes se calcula la matriz futura a través de la ecuación:

Ecuación 4,9.

Considerando la matriz dato (matriz de tráfico intercentrales ciudad de Quito año

2000), la que se detalla en la tabla 4.9, se evalúa la matriz para el año 2002, año

inicial de este proyecto, los resultados se muestran en la tabla 4.10.

La tabla 4.11 tiene los datos de la matriz para el 2007 y la tabla 4.12. los

correspondientes a la matriz del año 2012.

La matriz original (año 2000), usada en los cálculos, incluye el tráfico generado

por el uso de Internet, por lo tanto, en las matrices proyectadas este tráfico se

encuentra ya incluido; sin embargo, se advierte un crecimiento mayor en el sector,

por lo que es necesario incluir un factor de crecimiento en las matrices

proyectadas, de manera que la posible explosión de nuevos servicios en los años

venideros puedan ser atendidos eficientemente por la red de acceso.

Para determinar la incidencia del uso de Internet en el tráfico cursado por las

centrales de la ciudad de Quito, se hará una proyección de la densidad de

suscriptores de Internet; para esto, se utilizará el mismo método aplicado en la

densidad del tráfico telefónico, en razón de tratarse de los suscriptores de Internet

que utilizan conexión dial-up1. Por el hecho de que el uso de Internet tiene un

comportamiento diferente del que se presenta en el tráfico telefónico, la curva

resultante de la proyección tendrá una pendiente más pronunciada; sin embargo,

la asíntota a la que se llegaría finalmente sería el número total de abonados

telefónicos, puesto que no puede haber más suscriptores que éstos.

1 Acceso al servicio a través la red telefónica pública conmutada (PSTN)

o > 3! H

CA

RA

PU

NG

O

CA

RC

ELE

NC

OT

OC

OLL

AO

EL

CO

ND

AD

O

CU

ÁJA

LO

GU

AM

AN

I

INA

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ITO

LA L

UZ

MO

NJA

S

MA

RIS

CA

L

PIN

TA

DO

QU

ITO

CE

NT

RO

VIL

LA F

LOR

A

TU

MB

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O

SA

NG

OLQ

UI

SA

N R

AF

AE

L

CO

NO

CO

TO

CU

MB

AY

A

ES

T. T

ER

RE

NA

TO

TA

L (E

rlang

s)

i|Í 17

5,80

376,

30

042,

76

795.°

3^^S

3481'5

7

EL

CO

ND

AD

O

26,9

0

106,

10

59,8

8

227,

70

100,

40

189,

60

710,

58

CU

ÁJA

LO

308,

12

57,3

3

242,

50

221,

00

167,

20

851,

62

267,

41

2115

,18

GU

AM

AN

I

57,3

3

18,8

6

44,8

6

171,

99

32,2

3

325,

27

INA

QU

ITO

333,

63

234,

34

1069

,20

227,

70

242,

50

1982

,32

254,

07

29,0

0

2484

,41

73,1

0

2907

,06

255,

30

62,7

2

29,3

9

100,

89

26,4

6

143,

05

1045

5,10

N _j 5

28,8

8

210,

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CA

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201

2.

CAPITULO 4 170

Primeramente se determina la densidad de usuarios de Internet respecto del

número total de abonados, estos datos se utilizan para efectuar la proyección, la

asíntota se marca en 100, puesto que ese valor representa el 100% de abonados

telefónicos, tal y como se explicó anteriormente. Los resultados obtenidos para la

densidad de abonados de Internet, representa el porcentaje en el cual se debe

incrementar el tráfico de la matriz. La tabla 4.13 muestra los datos de abonados

para los años 2000 y 20011, y la densidad respecto del número de abonados de la

ciudad.

AÑO

2000

2001

ABONADOS

26032

32863

DENSIDAD

6.90%

7.73%

Tabla 4.13. Porcentajes de tráfico de Internet

Se utilizará la ecuación 4.6 con los parámetros descritos, con lo que se procede al

cálculo de los coeficientes "MT", "a" y "b", obteniéndose:

100 =

->oo) = 100 =

Mr-o

(MT-0)

1 + 0= 100

Tomando el valor de densidad del año 2000 se calcula "a":

1 Información obtenida de la Dirección de Gestión de los Servicios de Telecomunicaciones de la SNT.

CAPITULO 4 171

£T(2000) = 6,90 = -

6,90 =

a = 13,5 \0

Con la densidad del año 2001 se calcula "b":

£r(2001) = 7,73=-

7,73 =100

1 + 13,5^

= -0,12253

1005^6(2001-2000)

La ecuación tomará la forma:

8T(t} =100

Ecuación 4.10.

Con lo cuál los porcentajes de incremento para los años de interés son los que se

muestran en la tabla 4.14. •

ANO200220032004200520062007200820092010

% INCREMENTO8,9,10121314161820

6566,79,03,38,87,49,24,14

CAPITULO 4 172

ANO20112012

% INCREMENTO22,1924,37

Tabla 4.14. Porcentaje de incremento en la matriz de tráfico por el uso de

Internet.

Las matrices definitivas se muestran en las tablas 4.15, 4.16 y 4.17; para los años

2002, 2007 y 2012 respectivamente.

DENSIDAD DE SUSCRIPTORES DEINTERNET

2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035

AÑO

Figura 4.6. Densidad de suscriptores de Internet.

CA

RA

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CAPITULO 4 176

4.4. DISEÑO DE LA RED DE ACCESO WDM PARA LA CENTRAL DE

CARCELEN

La red de acceso correspondiente a la central de Carcelén, constituye la parte

central de este trabajo, se optó por efectuar este diseño, en razón de que esta red

de acceso presenta características que se pueden considerar como medias, en

referencia a longitud, número de nodos y sector geográfico al que sirve, respecto

de los restantes anillos que se encuentran en la ciudad de Quito. Para dar una

idea clara de las propiedades físicas del anillo destinado a la central en mención,

la figura 4.7 muestra un diagrama del mismo.

Av. de la Prensa 5500 - Central de Carcelén

Comité del Pueblo Carcelén Sector 29 de Abril

Figura 4.7. Diagrama del anulo de Fibra Óptica de la Central de Carcelén

La longitud total del anillo es de aproximadamente 16 Km, aunque esta distancia

podría variar ligeramente el momento de realizar el tendido real de la fibra, debido

a que se pueden encontrar dificultades en el tránsito del cable por algún sector de

la ciudad. ;

La central de Carcelén sirve al momento a un número aproximado de 22.000

abonados y se espera un aproximado de 45.000 abonados para el año 2012,

valores con los cuales se ha trabajado; en la proyección de la cantidad de tráfico

cursado en estos años. Los parámetros descritos, se utilizan en el análisis de los

CAPITULO 4 177

requerimientos de la red, necesario para efectuar el dimensionamiento,

escogitamiento de la fibra, y de los equipos y el diseño en si de la red.

4.4.1. DIMENSIONAMIENTO DE LA RED

La estimación de las caracteristicas.de tráfico efectuadas en el análisis previo,

determinan los parámetros fundamentales para el establecimiento de la capacidad

final que tendrá la red, es importante recalcar que al dimensionar un sistema

como el del caso, se tienen que tomar en cuenta las peores condiciones,

asumiendo un caso de máxima exigencia para la red, la cual deberá responder

con una completa efectividad y con un; grado de servicio aceptable de acuerdo a

los requerimientos establecidos.

Para el dimensionamiento, se traducen los valores de tráfico de las centrales en el

número de E1's (considerando 30 Erl = 1 E1) necesarios para cursar el mismo,

posteriormente, se especificará para el caso de la central de Carcelén,

traduciendo el tráfico en STM-1's (considerando 64 E1's = 1 STM-1), para

finalmente estimar la capacidad que de;berá soportar el equipo que se utilizará en

la red.

Tomando como referencia la matriz calculada para el año 2012, se fija la matriz

de acuerdo al número de E1's correspondientes al tráfico cursado desde y hacia

cada central. La matriz de E1's se muestra en la tabla 4.18. La matriz en STM-1's,

se presenta en la tabla 4.19.

El resultado refleja que los 44.553 abonados de la central de Carcelén generan

4.350,07 Erlangs para el año 2012, que representan 145 E1's, lo que significa un

total de 2.27 STM-1's, esto se puede observaren las tablas 4.18 y 4.19.

De esta manera se llega a determinar una capacidad de la red que alcance un

nivel aproximado de un STM-4 (622 Mbps) para el año 2012, el uso de WDM hará

flexible la capacidad de la red y se logrará una escalabilidad acorde con las

exigencias que en un momento determinado se presenten.

CAPITULO 4 178

En el dimensionamiento de la red se ha considerado un margen de incremento

grande, considerando que la demanda de video y transmisión de datos crecerá a

futuro, y que la red prestará principalmente servicios portadores para empresas

grandes; una mayor oferta de líneas dedicadas para pequeñas y medianas

empresas, cybercafés o usuarios privados, así como el establecimiento de un

servicio totalmente confiable de transmisión de voz y mayores anchos de banda

para acceder a Internet, con lo que se pueden mejorar las ofertas de ANDINATEL.

4.4.2. SELECCIÓN DEL TIPO DE FIBRA.

El escogitamiento de la fibra va a depender de diversos parámetros y de la

aplicación final del sistema.

Dentro de las principales características a considerar para determinar la fibra

óptima se tienen: las pérdidas de potencia, la dispersión, la capacidad de

multiplexación, la velocidad de transmisión, el ancho de banda estimado, entre

otros.

Para el caso del presente diseño, las pérdidas de potencia no tienen mayor peso

al momento de la selección de la fibra; por tratarse de una red local, ya que la

misma cubre un sector geográfico pequeño (16 Km), por lo que la atenuación pori

longitud del trayecto será mínima y no es necesario efectuar procesos de

regeneración, amplificación o tratamiento de la señal.

En lo referente a la dispersión, la ventana de 1300 nm es la de mínima dispersión

cromática y la de 1550 nm es la de mínimas pérdidas. Los adelantos en cuanto a

fibras con mejores parámetros condujeron a modificar la característica espectral

de dispersión en la fibra, esto se puede conseguir modificando el perfil de índice

de la fibra, estas fibras de diseño especial trasladan la ventana de mínima

dispersión a los 1550 nm y se denominan fibras de dispersión desplazada; este

tipo de medio es recomendable para sistemas de muy alta velocidad y han sido

normalizadas por la UIT en la recomendación G.653.

CAPITULO 4 179

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CAPITULO 4 181

Las fibras de dispersión desplazada se fabricaron para tener una mínima

atenuación con dispersión cero en los 1550 nm, sin embargo, debido a la

evolución tardía de los sistemas de multiplexación TDM versus otras técnicas

como WDM ha hecho que éstas se vuelvan obsoletas, a tal punto que se han

dejado de fabricar a nivel mundial. ;

El gran desarrollo de WDM, sumado al hecho de que esta multiplexación, al

contrario de TDM necesita de un poco de dispersión, debido a que los receptores

necesitan sintonizarse en las diferentes frecuencias emitidas lo cual implica un

pequeño retardo en la detección, ha producido que se trabaje en nuevos tipos de

fibra que puedan operar alrededor de las ventanas más aptas para la aplicación

de WDM y además que presenten características de dispersión adecuadas para

la mencionada técnica.

Dentro de los últimos adelantos en cuanto se refiere a construcción de fibra se

tienen las fibras con Dispersión Desplazada No Cero (NZDSF), que se normalizan

bajo la recomendación G.655 de la UIT. Se puede considerar a estas fibras como

las de mejor desempeño considerando la posibilidad de aplicar las dos técnicas

TDM y WDM. Con esta fibra se permiten actualmente capacidades de transmisión

reales cercanas a los Tera bits por segundo y en los laboratorios se alcanzan

incluso velocidades superiores a los 4 Tbps. Con este tipo de fibras se trabajará

en el diseño de la red de acceso para la central de Carcelén, la tabla 4.20

contiene las especificaciones técnicas de la fibra mencionada.

FIBRA CON DISPERSIÓN DESPLAZADA \O NULA

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Diáffietro (Mr-eTfts&niaato ¡

Lüfigftuá 3» o&íia ti* fiíSíte

Atsnw&eióft

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125 pm(-*y- 1

1260 tílíl

Dasóe 0,22 a. 0,30 dB/Km en 1S5G ant

4f ps/kmjim en 1550 nm

Bss<íel54Q%156Qamj

4,20. Características de Fibras Ópticas con Dispersión Desplazada no Nula

Según la Recomendación G.655

CAPITULO 4 182

Un detalle de costos referenciales de la fibra se muestra en la tabla 4.21, el

mismo se encuentra especificado para; cables de 2, 4, 6, 8, 12 y 24 fibras, debido

a que la Infraestructura que se establezca en la implementación de esta red,

deberá ser utilizada en futuras aplicaciones, es necesario dejar un excedente en

fibra, tomando en cuenta que esto no encarecerá demasiado el sistema y evitará

gastos innecesarios en caso de requerir una ampliación. El Anexo 4 incluye las

características técnicas de cables de fibra óptica.

Fibra

Cable de 02 F.O. SM (9/125)

Cable de 04 F.O. SM :(9/125)

Cable de 06 F.O. SM 1(9/125)

Cable de 08 F.O. SM:(9/125)

Cable de 12 F.O. SM:(9/125)

Cable de 24 F.O. SM {9/125)

Precio/m

(USD)

2,02

2,18

3,67

3,98

5,69

10,85

Tabla 4.21. Precios Referenciales de Cables de Fibra

La limitación que tendrá el sistema en cuanto a velocidad de transmisión se

calcula a continuación, para determinar si la fibra utilizada satisface el

requerimiento de capacidad de la red.

La velocidad de transmisión máxima que se puede cursar por un sistema de fibra

óptica, va a depender de la dispersión: que se tenga y del tipo de fibra utilizado.

Esta velocidad de transmisión se puede calcular mediante la siguiente expresión1:

Ko 0.187cr<-

R BEcuación 4.10.

1 Curso de Tecnologías de Comunicaciones Ópticas y Normativas; UIT-Univ. Blas Pascal

CAPITULO 4 183

Donde: :

a = Dispersión :

R = Velocidad de Transmisión i

B = Ancho de Banda

Ko = constante con un valor entre 200 y 300 para fibras multimodo y entre

100 y 150 en fibras monomodo.

El nivel de dispersión máximo que se puede soportar en un sistema característico

que utiliza fibra óptica es de 5 ns1, asumiendo un valor de Ko igual a 100 por

tratarse de fibra monomodo y considerando que con ese valor se tendrían las

condiciones más críticas. Mediante el; uso de la ecuación 4,9, se determina la

mayor velocidad de transmisión permisible en la red, obteniéndose:

cr<-

R100

5*10"9

R < 2QGbps

Es decir, que se pueden transmitir hasta 20 Gbps sin que se produzca ISI2, estos

niveles son calculados para un BER de; 10~9, considerado aceptable para sistemas

de comunicaciones ópticas.

Si se considera que el requerimiento de la red es de aproximadamente un STM-4,

lo que representa una velocidad de 622 Mbps, la capacidad que ofrece la fibra

satisface con mucho el requerimiento de la red de acceso de este estudio.

1 Tecnologías de Comunicaciones Ópticas y Normativas, UIT-Universidad Blas Pascal2 ISI, Interferencia ínter Símbolo, se produce cuando dos pulsos de señal se superponen ocasionando una

lectura errónea de la información. i

CAPITULO 4 184

4.4.3. TOPOLOGÍA

Por el hecho de contar con una estructura de fibra ya instalada, misma que cuenta

con una topología en anillo, se limita la posibilidad de escoger una topología

diferente; ya que, el cambiar la existente representa un gasto y trabajo excesivos

e injustificados, tomando en cuenta que un anillo se puede adaptar plenamente a

las exigencias de la red de acceso. ;

En este tipo de topología se puede efectuar una distribución de abonados por

nodo acorde a la densidad geográfica de los mismos. Es decir, que se puede

configurar los nodos de manera que presten servicio a un grupo determinado de

usuarios que se encuentran dentro de su zona de influencia física; esto quiere

decir, que no necesariamente cada nodo debe aportar con la misma cantidad de

tráfico que el resto de nodos de la red.

Para efectos del presente trabajo, se ^asumirá que todos los nodos sirven a un

grupo igual de suscriptores, es decir, aportan con igual cantidad de tráfico a la

red; esto debido a que no se tienen datos acerca de la densidad poblacional

detallada por sectores específicos. La, red de acceso de la central de Carcelén

cuenta con 4 nodos distribuidos alrededor del anillo.

Para el año 2012, se tiene una perspectiva de servicio de 445531 abonados, por

lo que se llegará a un total de 11138 abonados por nodo, este nivel podría variar

dependiendo de un crecimiento no uniforme geográficamente de la población del

sector, así como por causas de mejoras en el desenvolvimiento de la red

mediante una distribución no equitativa.

La topología lógica que se aplica en: la red, es también de un anillo por las

ventajas en cuanto a control de la red que esta topología presenta, el tráfico que

se cursa será encaminado a través de cada uno de los nodos, partiendo desde el

nodo ubicado en la central telefónica de Carcelén, que tendrá las características

de nodo central puesto que en éste se introduce el sistema de gestión de la red.

1 Tabla 4.8. Proyección de Abonados por Central para la Ciudad de Quito

CAPITULO 4 185

NODO 2Av. de la Prensa 5500

WODO1OSTRAL BE

NODOSComité del Pueblo

NODO ICarcelén Sector 29 de Abril

Figura 4.8. Topología de la Red

4.4.4. EQUIPOS

El equipo necesario para la ¡mplementación de la red, se ¡nterconectará con la red

de transporte por un lado y con la red de abonado por el otro, mediante un interfaz

acorde con sus características, por lo que no se necesitarán fuentes de

transmisión ópticas, es decir, las señales que se cursarán por la red han sido

previamente transmitidas ya sea por una central hacia la red ¡ntercentrales o

desde un terminal de abonado hacia la red de acceso, con un proceso previo de

conversión electro-óptica de la señal, por lo tanto, el sistema contará únicamente

con equipo pasivo.

Las redes de acceso WDM se encuentran actualmente en una fase de

introducción en el mercado, los resultados de la aplicación de este sistema aún no

se han probado totalmente, la gran capacidad posible de alcanzarse mediante la

aplicación del modelo determina su aplicación mayoritaria en las redes de

transporte mas no en las redes locales: Esto ha influido en el hecho de que no se

CAPITULO 4 186

encuentren todavía equipos con gran difusión en el mercado y el margen para un

escogitamiento de los mismos es limitado. Sin embargo, se considera que en un

futuro cercano (no mayor a 2 años), la explosión de los equipos de esta

naturaleza se hará sentir en el mercado.

Con estos antecedentes se ha escogido entre dos equipos que presentan

características más adecuadas para esta red que son el LD-800 (lambda driver

800) de la empresa ORTIGAL ACCESS y el equipo Edge Access 6000 ™ de la

empresa CANOGA PERKINS. La i tabla 4.22, muestra las principales

características técnicas y económicas del módulo LD-800, mientras que la tabla

4.23, contiene las especificaciones correspondientes al módulo Edge Access

6000, posteriormente se hace un análisis del equipo que presenta mejores

condiciones para adecuarse al presente caso.

Parámetro

Dimensiones Físicas

Entrada de Voltaje

Peso del Chasis

Condiciones Ambientales

Desempeño del Sistema

Sistema de Gestión

Parámetros de Potencia

Multiplexación

Rango de Longitudes de Onda

Transponder

Costo (Incluye Chasis, Multiplexor y

Transponder)

Especificación

446mmx267mmx200mm

AC: 90V-240V, 50/60 Hz DC: 36V-72V

20 Kg máx

Temperatura de Operación: 0 a 45°C

i Humedad Relativa: 85%

:Rango de Tx: 100 Mbps a 2.5 Gbps por

canal.

¡SNMP Mega Vision Software

Salida del Tx: -5 dBm

Rango del Rx: -3 a -19 dBm

Módulos para 1,2,3,4 longitudes de

:onda multiplexadas.

¡1470 nm- 1610 nm

Apto para Fibra Multimodo y

monomodo

USD 30.760,00

Tabla 4.22. Características Módulo LD-800

CAPITULO 4 187

Parámetro

Dimensiones Físicas

Entrada de Voltaje \o del Chasis

Condiciones Ambientales ;

Desempeño del Sistema

Sistema de Gestión

Parámetros de Potencia ;

Multiplexación

Rango de Longitudes de Onda '

Transponder

Costo (Incluye Chasis, Multiplexor y

Transponder)

Especificación

482mmx264mmx222mm

AC: 90V-264V, 50/60 Hz DC: 36V-58V

8,17 Kg máx

Temperatura de Operación: 0 a 4°C

Humedad Relativa: 10 a 95%

Rango de Tx: 100 Mbps a 1,25 Gbps

por canal.

Canoga View Software

Salida del Tx: 1,5 a -3 dBm

Rango del Rx: -0 a -28 dBm

Módulos para 2,3,4 longitudes de onda

multiplexadas.

1310 nma 1557 nm

Apto para Fibra Multimodo y monomodo

USD 24.809,00

Tabla 4,23, Características Módulo Edge Access 6000

Los dos equipos tienen características bastante similares, se tratan de equipos

modulares, presentan su aplicación en redes de acceso; sin embargo, se ha

escogido el equipamiento perteneciente a la empresa CANOGA PERKINS, por

presentar un mejor rango de sensibilidad de sus equipos (O a -28 dBm) en

comparación con LD-800 (-3 a -19 dBm), posee además condiciones de peso y

dimensiones menores, trabaja en un rango más amplio de frecuencias (1310 nm —

1557 nm) que el equipo LD-800 (1470 ¡nm - 1610 nm). A pesar de que el módulo

LD-800 presenta la posibilidad de alcanzar una capacidad mayor; la que se

consigue con el otro equipo, es suficiente para satisfacer la necesidad de la red

de acceso-de Carcelén, a cambio, el módulo Edge Access 6000 tiene un costo

mucho más bajo. Cabe resaltar que los multiplexores, transponders y demás

CAPITULO 4 188

implementos del nodo son dispositivos adjuntos a cada equipo, por lo tanto, se

utilizarán los pertenecientes al módulo escogido.

A continuación se presenta una descripción del equipo escogido, los catálogos

completos del mismo se encuentran en1 el Anexo 3.

El multiplexor WDM, sumado a una tarjeta que soporte el sistema de gestión, los

interfaces de interconexión con otro medio, los módulos de conversión electro

óptica y las fuentes de alimentación, constituyen el denominado nodo de acceso.

El nodo se compone de una estructura modular, soportada por el UCS (Universal

Chassis System), el cual tiene 14 slots en los cuales se montarán los diferente

módulos del sistema.

El equipo presenta la propiedad de la remoción de dispositivos tipo Rack "en-

caliente", o sea que se pueden efectuar modificaciones sin necesidad de apagar

el equipo. Presenta una gran flexibilidad en cuanto a inserción de nuevas tarjetas

(nuevos servicios), reducción de costos y manejo tanto de velocidades bajas y

altas a través de un módulo WDM integrado.

MóduloDMM

MtMuloC1M

Figura 4.9. Nodo de acceso Edge Access

CAPITULO 4 189

La figura 4.9 presenta los principales dispositivos del chasis, los cuales se

describen a continuación: :

• Módulo DMM (Domain Management Module), realiza funciones de

administración de los componentes del chasis.

• Módulo CIM, realiza también funciones de administración del equipo y

presenta señales de alarma.

• Fuente de AC

• Fuente de DC

• Módulos individuales, los mismos que pueden ser Modems o Multiplexores

WDM.

• Módulos de ¡nterfaz de línea eléctrica e interfaz de línea óptica.

Para la aplicación en este caso, se ha decidido la instalación de los equipos con

los siguientes componentes, multiplexbr WDM 6003, el cual servirá para la

multiplexación de las tres longitudes de onda que utilizará la red; L600

Transponder, que realizará las funciones de conversión electro-óptica y viceversa;

además de los módulos de administración e interconexión y las fuentes de poder,

indispensables en la red para procesos de control y alimentación de energía del

equipo, una breve descripción de cada uno de los equipos se presenta

seguidamente:

El multiplexor WDM 6003, pertenece a los equipos de la serie 6000 de CANOGA

PERKINS, dentro de esta serie se incluyen los multiplexores 6002/6003 y 6004,

tienen la característica de utilizar para su operación longitudes de onda

ampliamente separadas, esto comprende trabajar en la ventana de 1300nm y de

1550nm, a diferencia de otros sistemas que utilizan longitudes de onda muy

cercanas, por lo general, alrededor de la ventana de 1550nm. De ahí que en las

especificaciones de los dispositivos pertenecientes a esta familia, se utilice la

nomenclatura WWDM, en referencia a Widely-Spaced WDM; sin que esto

represente ninguna variación en las características técnicas y de operación del

sistema y únicamente especifica la separación en las longitudes de onda

multiplexadas. '

CAPITULO 4 190

El escogitamiento de los equipos se ha realizado tomando en cuenta el

comunicado de prensa emitido por la comisión de estudio 15 de la UIT-T, del 13

de junio de 2002, en el cual se hace referencia al establecimiento de una norma

mundial (UIT-T G.694.2) para las redes de fibra óptica con distancias de hasta 50

Km con el uso de la técnica de multiplexación por división aproximada de longitud

de onda (CWDM).

La técnica CWDM, también denominada como WWDM, debido a que utilizan

longitudes de onda ampliamente separadas, es la que utilizan los equipos

seleccionados; con esto se tiene la ventaja de que no es necesario el dispositivo

termoeléctrico de refrigeración que es utilizado en DWDM, para estabilizar la

emisión de longitudes de onda y absorber la energía disipada por el láser; de este

modo se disminuye el consumo de energía y al mismo tiempo el costo.

La Recomendación UIT-T G.694.2, dentro de la cual se enmarca la técnica de

multiplexación CWDM, se aprobó recientemente y se espera que entre en vigor

antes de fin del presente año (2002).

Algunas de las características especiales del multiplexor 6003 se mencionan

seguidamente, una información detallada al respecto se encuentra en el Anexo 3.

Multiplexor WDM 6003

Módulo pasivo, no necesita alimentación

Aplicaciones Add/Drop '.

No limitación de protocolos (ATM, SDH, FDDI, etc.)

Distancias únicamente limitadas por los equipos externos.

Longitudes de Onda (1310 nm, 1480 nm, 1543 nm, 1557 nm)

Conectares Ópticos (ST, FC/PC,;SC)

Aislamiento en longitud de onda (>25 dB)

Pérdidas de Inserción 1.5 - 3.8 dB

Peso (0.54 Kg) i

Temperatura de trabajo 0° - 50 °C

CAPITULO 4 191

• Rango de humedad 0-95 %

Los multiplexores 6002/6003/6004, tienen compatibilidad con el Transponder

L600, la función principal de este componente es la de realizar todo el

acondicionamiento de la señal para que ingrese en el muitiplexor WDM

(conversión electro-óptica) y para la inserción de la señal saliente en la red de

abonado (conversión óptico-eléctrica), i

Un diagrama simplificado del funcionamiento del L600, se muestra en la figura

4.10. Hay que tomar en cuenta que e| gráfico usa un multiplexor 6004, pero el

funcionamiento con un multiplexor 6003 es análogo, con la única diferencia del

número de canales con los que opera. El diagrama de la figura 4.10, establece la

operación del nodo de acceso con un camino óptico doble y el uso de láseres

WWDM.

DualTscTUM DusíTxTLÍM

Figura 4.10, Operación L600 con 4 canales

CAPITULO 4 192

Las principales características técnicas de este equipo son:

Transponder L600

Velocidad de transmisión

Sensibilidad de recepción

Potencia de salida

1310 nm láser FP

1310 nm láser DFB

1480 nm láser DFB

1543 nm láser DFB

1557 nm láser DFB

Tipo de fibra

Terminal Local

Terminal Remoto

;8a'l250Mbps

-28 dBm

:-4 a -10 dBm

Í1.5 a-3 dBm

;1.5 a-3 dBm

1.5 a-3 dBm

:1.5 a-3 dBm

monomodo y multimodo

monomodo

No limitación de protocolos (ATM, SDH, FDI, etc.)

Desempeño del Sistema BER<10-15

Figura 4.11. Módulo L600 en el UCS

CAPITULO 4 193

4.4.5. CONFIGURACIÓN DEL ANILLO DE LA RED DE ACCESO PARA LA

CENTRAL DE CARCELEN

El objetivo principal de la red propuesta en este trabajo, es el de satisfacer

totalmente la demanda de servicio de la zona de influencia de la central de

Carcelén, aportar con un margen de capacidad considerable para ser utilizado en

aplicaciones, multimedia de banda ancha y presentar de esta forma una buena

alternativa para ganar espacio en el mercado frente al ingreso de otras

tecnologías de telefonía fija y de transporte de datos como WLL1 y las redes

tendidas por empresas con licencias de servicios portadores.

La migración a WDM, supone una inversión relativamente baja y ofrece facilidad

en cuanto a implementación respecto de otras tecnologías, que aunque pueden

llegar a tener capacidades similares, requieren de una mayor cantidad de

recursos, en especial fibras; lo que produce una elevación de costos y mayor

dificultad en la puesta en funcionamiento de la red.

La red que se diseñara será del tipo FTTC, considerando que la penetración de la

fibra para este caso no llega directamente hasta el usuario, sin embargo llega a

un punto desde el cuál un nodo sirve a un número relativamente pequeño de

usuarios, optimizando el uso de la fibra y acortando el enlace de cobre final.

Los equipos analizados en este diseño, trabajan con multiplexación de 2, 3 y 4

longitudes de onda, el escogido lo hace con tres, en razón de que se considera

que con la capacidad que se alcanza es suficiente para satisfacer holgadamente

la demanda de la red. Las longitudes de onda con las que opera el equipo se

especifican en la tabla 4.18. < i

El nodo estará programado en el modo 1, debido a que en este caso las pérdidas

de inserción del sistema presentan picos menores, lo que quiere decir que se

utilizarán los siguientes valores: A,1=1310 nm, X2=1480 nm y A,3=1550 nm.

1 Wireless Local Loop, técnica para brindar servicio de telefonía fija con bucle de abonado inalámbrico.

CAPITULO 4 194

CONFIGURACIÓN DEL

EQUIPO 6003

LONGITUD DE ONDA

(nm)

NIVEL DE PERDIDAS

(dB)

1310/1480/1550

1.5(1310)

3.0 (1480)

2.5(1550)

1310/1543/1557

1.5(1310)

3.6(1543)

2.8(1557)

1480/1543/1557

1.5(1480)

3.8(1543)

2.8(1557)

Tabla 4.18. Longitudes de onda para el multiplexor 6003

La red cuenta con tres longitudes de onda multiplexadas, A,i, X2 y A,3; por cada

longitud de onda puede transmitirse una velocidad máxima de 1250 Mbps, lo que

implica una capacidad de 2 STM-4, por longitud de onda, obteniéndose una

capacidad total de 6 STM-4, es decir superior a un STM-16.

Por tratarse de un anillo unidireccional será necesario la utilización de dos fibras

una para la transmisión en el downlink y otra para la transmisión en el uplink.

Las longitudes de onda A.-I y A.2, se utilizan para la transmisión de voz y datos, ya

que con la capacidad que éstas brindan se satisface totalmente la demanda de

tráfico de los servicios mencionados, ^mientras que la longitud de onda A,3, se

utilizará para la transmisión de señaleside video, se ha reservado una longitud de

onda exclusiva para la transmisión de estas señales debido a las características

diferentes que presentan (mayor ancho de banda, acceso final mediante cable

coaxial), además con la perspectiva de que en un futuro cercano existirá una gran

demanda de este servicio.

CAPITULO 4 195

Los nodos que componen el anillo son transparentes al protocolo de transmisión

utilizado, por lo tanto, se puede aplicar tanto SDH como ATM sobre la capa física

WDM.

La interconexión con la red de transporte utiliza el interfaz proporcionado por el

transponder L600, se tratará a la red metropolitana como una caja negra, sin

importar posibles cambios en las características de la misma (actualmente SDH,

en un futuro DWDM), puesto que éstos pueden aceptarse sin problema en la red

de acceso solamente con la reprogramación de los equipos.

En el sentido red - usuario el ¡nterfaz utilizado por el equipo, permite el

establecimiento de la red de abonado mediante cable de cobre, por lo que no se

efectúan modificaciones mayores a la red de cable multipar actualmente tendida

en la ciudad para el acceso final. Se pueden aplicar técnicas xDSL para esta parte

de la red con un tratamiento adecuado.

Todos los nodos contarán con el equipamiento descrito en la sección 4.4.4; y, en

la central además del nodo, se establecerá equipamiento para el sistema de

gestión de la red, del cual se hablará en la sección 4.4.6.

El enrutamiento de las longitudes de onda, que suele ser un problema de bastante

complejidad en redes WDM de topología en malla, en este caso se soluciona con

relativa facilidad por tratarse de una topología en anillo y por contar con pocos

nodos, las tres longitudes de onda en el anillo se transmitirán en todos los

enlaces, para aprovechar la capacidad que ofrece la fibra, extrayéndose los datos

correspondientes a cada nodo únicamente con el direccionamiento de la cabecera

del mensaje sin aplicar ningún algoritmo especial.

En la figura 4.12. se muestra un diagrama detallado del anillo, cada longitud de

onda está representada con un color diferente, las señales transmitidas por el

sistema de gestión se representan como una línea entrecortada. La configuración

de la red, se encuentra adecuadamente diseñada con miras a la aplicación del

estándar CWDM.

CAPITULO 4 196

CENTRO DEGESTIÓN

Figura 4.12. Diagrama del anillo

Protecciones

Se utilizará un anillo doble de fibra óptica, con el propósito de tener un sistema de

respaldo en caso de fallas. El equipo utilizado presenta señales de alarma en

caso de encontrarse algún problema en la recepción de mensajes o en la

transmisión de los mismos, en el momento que ocurre un fallo en la red (caída del

enlace entre dos nodos) ya sea de carácter físico o lógico, el equipo restaurará el

funcionamiento cambiando el sentido de la transmisión; para de esa forma aislar

el enlace defectuoso o un nodo que presenta fallas, la restauración del sistema

podrá realizarse sin necesidad de dejar fuera de funcionamiento la red.

En la figura 4.13 se muestra un diagrama explicativo de cómo se comportaría el

sistema en el caso de ocurrir un fallo, generalmente los sentidos de transmisión

se denominan como "east" (E) y "west" (W) de acuerdo a la dirección física de

transporte de los datos.

CAPITULO 4 197

FALLA DELENLACE

(a) (b)

FALLA DELENLACE

(c)Figura 4.13. Diagrama de protección del anillo

En la figura 4.13 (a), se presenta el estado del anillo en condiciones normales, el

sentido de transmisión en este caso es "east", en caso de ocurrir una falla en uno

de los enlaces, figura 4.13 (b), el sistema automáticamente cierra nuevamente el

anillo mediante un lazo en los nodos pertenecientes al enlace (N2 y N3 en la

figura 4.13 (c)), nótese que la dirección de transmisión entre los nodos N2 - N1,

N1 - N4 y N4 - N3, ha cambiado dé "east" a "west" mientras que anteriormente

toda la información circulaba solamente en un sentido. De esta forma se logra

mantener operando el anillo, en caso de existir más de un fallo se utiliza el

sistema de back-up (respaldo), que consiste en un anillo adicional paralelo. Todos

los procesos de recuperación de fallas y reenrutamiento están contemplados en el

diseño.

CAPITULO 4 198

4.4.6. GESTIÓN DE LA RED

Se entiende por sistema de gestión de la red al proceso mediante el cuál se

administra y realiza un monitoreo permanente de los parámetros característicos

que deben mantenerse en la red para considerar un servicio confiable y

establecer un buen desempeño.

Para la gestión de la red se utilizará el sistema CANOGA VIEW, propio de la

empresa fabricante de los equipos y que es compatible con todos los productos

del mismo, por lo tanto presenta las características adecuadas para el manejo de

la red.

El sistema de gestión de la red operará en forma centralizada, desde el nodo de la

central de Carcelén, con acceso remoto para el control de los nodos que

conforman el anillo.

El sistema de gestión corre bajo una plataforma Windows, Solaris o Unix con

requerimientos mínimos tanto en software como en hardware para su óptimo

funcionamiento.

En caso de producirse un fallo en el nodo perteneciente al centro de gestión,

existe la posibilidad de derivar automáticamente a un nodo secundario asignado

previamente por el usuario de acuerdo a tablas de prioridad.

Este software está encargado de : monitorear continuamente el correcto

funcionamiento de los equipos y presentar algunos parámetros de control de los

equipos como: Monitoreo de alarmas, diagnóstico de funcionamiento, reportes de

todos los eventos ocurridos, posibilidad1 de administración remota, control del reloj

de sincronismo del sistema, entre los mas importantes.

Tiene un interfaz visual con el usuario de fácil manejo presentando

detalladamente las opciones mediante iconos de sencillo reconocimiento,

CAPITULO 4 199

ofreciendo además seguridades para ;el ingreso a la administración de la red,

evitando que se efectúe un manejo inadecuado.

La información detallada acerca del sistema de administración se presenta en el

anexo 3.

4.5. ANÁLISIS DE COSTOS

4.5.1. DETALLE DE COSTOS

En esta sección se realizará un estudio general acerca del costo estimado de

implementación de la red, basado en precios referenciales obtenidos de

proveedores de equipos de telecomunicaciones, hay que mencionar que este tipo

de información tiene mucha restricción de ser difundida, por lo tanto los datos

presentados en este apartado serán únicamente aproximados a los reales,

además se debe tener en cuenta que los costos están variando constantemente

dependiendo de la influencia de la oferta y demanda en el mercado.

La longitud del anillo es de 16 Km; tiene 4 nodos, cada uno de los cuales contará

con sus respectivos multiplexores, transporders, fuentes de poder, y los

componentes complementarios de cada dispositivo. La Tabla 4.19 presenta un

detalle de los rubros establecidos para cada ítem.

Cantidad

4

4

4

4

16000m

ítem

Nodos de acceso CANOGA PERKINS.

Universal Chasis Syestem UCS 1000

Transponder L600

Multiplexer 6003

Total Nodos

Fibra Óptica monomodo de 12 hilos norma

UIT-T G.655

CostoUnitario(USD)

3684

10725

10400

24809

5.69

CostoTotal(USD)

14736

42900

41600

99236

91040

CAPITULO 4 200

16000m

1

4

4

4

Tendido de Fibra

Sistema de Gestión (Software)

Instalación y Pruebas

Seguros ;

Varios"

0.81

50000

35000

5000

60000

TOTAL (USD)**

12960

50000

140000

20000

240000

653236Tabla 4.19. Detalle de Rubros

• En Varios se incluyen los siguientes ítems, entre los más importantes:

• Lote de repuestos (incluye un módulo extra, baterías extras, conectares,

racks, etc.). i

• Sistema de Tierra.

• Documentación.

• Material de instalación (Armarios, Racks, Regletas de Enchufles,

repartidores de Fibra, etc.)

• Sistema de detección de incendios.

• Capacitación.

** Los precios no incluyen IVA.

Los costos de los implementos varios, constituyen únicamente una aproximación

puesto que finalmente este rubro dependerá de las exigencias de la empresa

solicitante, los ofrecimientos de la empresa encargada de la construcción y al

acuerdo final al que lleguen las partes.

4.5.2. ANÁLISIS COSTO - BENEFICIO

El costo final estimado para la impleméntación y puesta en marcha de la red de

acceso para la central de Carcelén asciende a un total de USD 653236.00; para

una red de estas características, el monto determinado resulta económico, viable

de ser invertido, manteniendo la calidad de servicio ofrecido y con posibilidades

de expansión.

CAPITULO 4 201

La inversión que implica la introducción de WDM en la red de acceso tiene una

retribución enorme en cuanto se refiere a ventajas en los servicios ofrecidos por la

red, la principal fuente de ingresos que se puede obtener luego de la aplicación de

la red de acceso WDM, será la transmisión de datos, se ampliará la cantidad de

usuarios grandes de la red, entendiéndose como usuarios grandes a empresas

que solicitan enlaces dedicados por los que se transmitirán grandes volúmenes de

datos, la nueva red marcará una diferencia ingente respecto de los niveles que se

manejan hasta la actualidad; al tratarse de un servicio costoso, las ganancias

serán altas y se obtendrá una amortización rápida de la inversión.

La distribución de telefonía se incrementará permitiendo entregar más líneas

dentro de la ciudad, estableciendo una expansión en el sistema, rompiendo con la

saturación existente en ciertos sectores populosos de la ciudad; la inclusión de

más abonados representa mayores ingresos para la empresa lo que finalmente

redundará en beneficio tanto para los clientes como para la operadora, en razón

de que se mejora la calidad del servicio y se perciben ganancias aún si se

mantienen las tarifas actuales.

Finalmente existe la posibilidad de introducir en el mercado de la empresa nuevas

facilidades como acceso a Internet más rápido y confiable, interconexión más fácil

con otras redes y la posibilidad de introducirse en la transmisión de señales de

video, lo que abrirá un nuevo mercado produciendo más rentabilidad.

La introducción de WDM en todas las redes de acceso de la ciudad de Quito,

establece que se realice una inversión aproximadamente igual a la calculada para

la central de Carcelén para cada anillo, lo que en suma daría una cantidad

relativamente baja en comparación con los beneficios obtenidos; es posible

también, hacer la implementación únicamente para ciertos sectores de la ciudad

como prueba, para luego realizar la aplicación total.

En suma, los beneficios que se lograrán de la aplicación de WDM en el acceso,

superan con mucho a la inversión que se realiza; por lo tanto, la implementación

CAPITULO 4 202

del presente diseño es una inversión: con enormes ventajas y susceptible de

presentar ganancias con rapidez.

Un estudio económico acerca del movimiento que tendría el mercado con la

inclusión de la tecnología WDM, es unitrabajo que mostraría la dimensión exacta

del crecimiento que se obtendría, sin embargo, esto implica un amplio análisis de

parámetros tanto internos como externos de la empresa operadora y del mercado

de las telecomunicaciones, lo que no representa el objetivo central de este

trabajo.

Con el marcado crecimiento que ha tenido el sector de las telecomunicaciones en

los últimos años en el país, se han concesionado licencias para sistemas

portadores y telefonía fija inalámbrica lo que constituye una fuerte competencia

para los servicios que ofrece ANDINATEL. Con la red de acceso de fibra óptica

WDM se consigue una red robusta, que se convertirá en una opción de grandes

posibilidades frente a la apertura de las telecomunicaciones en el Ecuador.

203

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES

El desarrollo de la construcción de fibras ópticas tiende a la utilización de todo

el rango de longitudes de onda desde 1270 a 1610 nm, eliminando la

existencia inicial de tres ventanas de transmisión, incrementando el número

de longitudes de onda factibles de utilizarse, aumentando la capacidad de la

fibra.

El escogitamiento de la fibra en las redes de acceso, no representa un

parámetro demasiado crítico ya que por su corta distancia (16 Km) como para

el caso de la Red de Acceso de Carcelén, no presenta atenuaciones o

dispersiones que puedan influir drásticamente en el comportamiento de los

receptores.

Con el crecimiento de usuarios de servicios de telecomunicaciones y el

aparecimiento de aplicaciones en donde el mayor ancho de banda es

indispensable, aparece la tecnología WDM, que amplía las prestaciones de la

red, sin necesidad de incrementar fibras, únicamente con cambios en los

equipos.

La técnica WDM (hasta cuatro longitudes de onda) ha sido desplazada por

DWDM (más de cuatro longitudes de onda) en las redes metropolitanas,

teniendo mayor acogida en la actualidad y hacia futuro en las redes de

acceso.

Sin dejar de ser un parámetro importante, los láseres en WDM no requieren

ser tan precisos como en DWDM, porque existe una separación más amplia

entre las longitudes de onda que seitransmiten.

La introducción masiva de WDM en las redes de fibra óptica ha hecho que

paulatinamente los precios de estos equipos vayan disminuyendo, por lo que

en la actualidad se trata de una alternativa de bajo costo para su aplicación.

204

En el proceso de la introducción de fibra óptica hacia el bucle de abonado, la

etapa de la implantación de redes de acceso con fibra hasta la acera (FTTC)

como el caso de este trabajo, debe tener una previsión de alta capacidad con

miras al establecimiento de fibra hasta el hogar (FTTH).

La tendencia de las redes de fibra óptica va encaminada hacia una red

totalmente óptica eliminando casi por completo la conversión electro-óptica, lo

que inicialmente implicaba que no se pueda utilizar toda la capacidad ofrecida

por la fibra.

En comparación con otras tecnologías de acceso como ADSL o LMDS, la red

de fibra WDM tiene ventajas en cuanto a transmisión de diferentes tipos de

protocolos, expansión, flexibilidad y capacidad del sistema.

Una de las características importantes de la red SDH, es la posibilidad de

incluir tributarios en cualquier nivel de la multiplexación, de ahí que es

necesario la utilización de multiplexores add/drop (ADM) en los nodos de la

red. \a creciente demanda de los servicios de telecomunicaciones en el Ecuador

justifica la realización de la red de acceso óptica y de la aplicación de la

tecnología WDM en la misma.

El anillo propuesto para la central!de Carcelén, por las características que

presenta en cuanto al número de nodos y la extensión del mismo, sirve como

un modelo admisible para el diseño de los restantes anillos.

El estudio efectuado contempla únicamente tráfico de voz y un incremento en

el dimensionamiento de la red por la incidencia del tráfico de Internet, sin

embargo, la red fue diseñada para brindar además servicios portadores y en

un futuro transmisión de video.

Se ha escogido la topología en anillo para el diseño de la red, debido a que

esta configuración es la que está implementada actualmente en la red de

acceso de la ciudad, con lo qué una migración hacia WDM implicaría

205

únicamente el cambio de los equipos sin ninguna variación en el tendido de lai

fibra.

La utilización de longitudes de; onda ampliamente separadas (CWDM) en el

diseño, abarata el costo de la red debido a que estos equipos no utilizan

dispositivos termoeléctricos de refrigeración porque la disipación de energía

del láser es menor.

ANDINATELS. A., ha implementado una red de acceso mediante fibra óptica

con la tecnología SDH, el diseño'realizado en este trabajo, presenta una

alternativa viable y económica para la migración hacia WDM con todas las

ventajas que esto representa.

Los beneficios que se lograrían con la introducción de WDM en la red dei

acceso son enormes, justifican la inversión que se realice y abren un amplio

campo de posibilidades para la mejora del servicio brindado por ANDINATEL

en la ciudad de Quito.

Los equipos que se utilizan en el diseño de la red de acceso, tienen un costo

razonable y presentan características de funcionamiento adecuadas para la

aplicación en redes de acceso. Se puede efectuar ampliaciones de capacidad

incrementando longitudes de onda; de operación sin necesidad de cambiar

todo el equipo. i

El sistema de gestión de la red, al ser parte del equipo garantiza una

compatibilidad total, lo que permite una aplicación directa y asegura un control

eficiente y adecuado.

RECOMENDACIONES

Se recomienda la utilización de fibra óptica con dispersión no nula (Rec.

UIT-T G.655) para la aplicación ;de la tecnología WDM, por obtenerse un

comportamiento óptimo del sistema en cuanto a eficiencia en la

transmisión, con este medio en especial.

206

Es importante contar con equip;os que tengan la capacidad de cambiar

automáticamente el sentido de I la transmisión en caso de detectar unai

caída del enlace entre dos nodos.

El hecho de implementar un anillo doble en la red, garantiza una operación

continua de la red, ofrece una vía de restauración rápida en caso de fallos

y no representa un gran despliegue de recursos para establecerlo.

Es recomendable que la red de acceso utilice la tecnología CWDM, por el

establecimiento de un nuevo estándar por parte de la UIT-T, para redes de

fibra de hasta 50 Km el cual utiliza esta técnica y que se considera que a

futuro será mayormente utilizado!en las redes de este tipo.i¡

Es de mucha utilidad contar cofi equipos de características modulares y

que además tengan la posibilidad de ser removidos o añadidos "en

caliente", puesto que cualquier i modificación en el sistema se lo puede

realizar sin necesidad de dejar el| nodo fuera de servicio.j

Finalmente no está por demásj recomendar el periódico mantenimiento

tanto de los equipos y el software implementado, pruebas en los cables de

fibra y las correspondientes mediciones de tráfico para determinar el

desempeño y la calidad de servicio de la red.ij

La realización de futuros trabajos en este campo, uno de los cuales podría

ser la introducción a futuro de fibra hasta el hogar, debería tomar como

referencia el presente estudio,! en razón de alcanzar una estructura

complementaria que podría establecer un sistema con parámetros de

funcionamiento acordes con lo previamente establecido.

ANEXO 1

CALCULO DE LA APERTURA NUMÉRICA

índice de Refracción

El índice de refracción "n" en un material es el cociente de la velocidad de la luz

en el vacío y la velocidad de la luz en dicho material.

n = — => n > 1v

Ley de Reflexión

Los ángulos formados por los rayos incidentes y reflejados con respecto ala

normal de la superficie de separación de los medios son iguales.

Ley de Refracción o de Snell

Los índices de refracción de los medios están en razón inversa de los senos de

los ángulos que forman la normal a la superficie de separación con las

respectivas ondas.

«i sen(or2)

Se puede llegar a un valor de cc-i tal que la onda refractada está contenida en el

plano de separación de los medios. Este ángulo recibe el nombre de ángulo

límite, y es definido como el ángulo de incidencia para el cual la onda

refractada se propagará por el plano. de separación de los dos medios.

Cualquier rayo que incida con un ángulo| mayor al límite, se reflejará en su

totalidad, lo que se denomina fenómeno de reflexión total.

n1

Figura A1.1. Ondas Incidente, Refractada y Reflejada

Cálculo del ángulo Límite

El ángulo límite OCL será tal que aa valga n/2. Con estos valores y la Ley de Snell

se obtiene:

Onda Reflejada

a\L ~

Si se llama ao al ángulo de entrada (ángulo del rayo que viene del exterior, con

el eje de la fibra, se obtiene:

nt

Onda Reflejada

Figura A.1.2 Ángulo límite

Siendo o,E el ángulo del rayo luminoso con el eje del núcleo en su interior.

Entonces:

= arcsinl —L-sinaE = arcsinl

—-cosalL

Figura A.1.3. Incidencia de rayos en la fibra

Apertura Numérica

La energía luminosa que procede del exterior penetra en el punto por cada uno

de los puntos de una sección perpendicu

propaga por sucesivas reflexiones entre elj

ar a su eje. Así la energía que se

núcleo y el revestimiento va ha ser

contenido por un ángulo sólido OCOL; esto es, un cono cuya generatriz forma un

ángulo CCOL con el eje de la fibra.

Bajo estas premisas se define la Apertura Numérica como:

AN = nsi

Y, por lo visto antes:

donde:

AN = n —cosa =0 — l L7Í1

AN = A/TÍ} — 772 = — 772) = -y 2/Zj 8 = n-^

ANEXO 2

ANILLOS DE ACCESO CIUDAD DE QUITO

A.2.1. Diagrama Total de la Ciudad con los Anillos

de Acceso

•i

1

Anillo Carcelén

Anillo El Condado

Anillo Cotocollao

Anillo La Luz

Anillo Iñaquito

Anillo Mariscal Sucre

Anillo Quito Centro

Anillo Monjas

'<**

Anillo El Pintado

Anillo Guamaní

Anillo Villaflora

Anillo Cuájalo

ANEXO 3

CATÁLOGOS DE EQUIPOS

CANOBAPERKNSIS

Universal Chassis SystemUCS1000

EdgeAccess® Universal Chassis System

Chapter 1Introduction

This manual describes the main components of the Model 1000 Universal Chassis System (UCS)Chassis. Mounting, insertion and installation oí the Chassis power supplies andpower supply optionsare discussed. It briefly describes the management capabilities of the Chassis when deployed with theoptional Chassis Interconnect Modules (CIM) aiid Domain Management Modules (DMM).

Figure 1 points outthe location of some of the main Chassis components:• The DMM (optional) provides advanced management to the Chassis• The CIM (optional, required for the DMM)! provides alarm relays and múltiple Chassis

management• AC Power Supply• DC Power Supply• An Individual Module, such as a Modem of, Wave División Multiplexer (WDM)• Electrical Line Merface Modules (ELIMs) iand Optical Line Merface Modules (OLIMs) within

DomainManagement

Module

A hot-swappableUM Card

within a singlemodule

IndividualModule in asingie slot

ACPowerSupply

DCPowerSupply

íChassis

interconnectModule

the Module

Each module hascaptive screws with

knurled knobs.

A hot-swappabíeUM Card

within a single •module

Figure 1. APopulated Chassis.

Note: A module card or LIM is removed by loósening the captive screw by hand andpulling it out.All modules are hot-swappable and will be detécted by the Chassis without resetting the system

UCS 1000 Users Manual 1-1


Chapter2Initial Chassis Setup

The following section describes the process of setting up the Chassis, including the requiredequipment, power supply options, mounting, cabling, and the steps involved in initially powering upthe unit.

2.1 Requirements for Chassis InstallationChassis installation requires the following stepS:

1. Unpacking the Chassis contents2. Grounding and mounting the Chassis3. Installing and configuring power options and CH_GND and SIG_GND connection4. Setting the Chassis DIP switch for multiple| Chassis configuration, if required5. Inserting modules into the Chassis

2.1.1 Unpacking and InspectionFirst, unpack and inspect the Chassis, cables, and modules. Set the packaging aside in case returnshipment is necessary.

2.1.2 Requirements for Initial SetupBefore proceeding with set up, make sure the following are available:

1. The Chassis with application modules. The| Chassis Interconnect Module (CIM) and the DomainManagement Module (DMM) are optionaL

2. Power Cables3. Alarm Contact wires for Alarm Relays (for Optional CIM module)4. Serial port cable, EIA-232 (DE-9), male/female straight-through cable (Required to manage the

DMM vía VT100 type terminal or PC)5. VT100 type terminal or PC

2.2 GroundingThe Chassis can be tied to Earth Ground by connecting it to one or more of the following:

1. The bonding lug on the rear of the Chassis2. The grounding prong on the AC power cord3. The ground side of the -48VDC terminal strip4. The mounting hardware for rack mounting if the rack is tied to Earth Ground

Note: There is an ESD grounding strap connector on thefront ofeach power supply This is tied tothe Chassis which is connected to Earth Ground.

UCS1000 Users Manual 2-1


There is a shorting plug on the back of the Chassis for the Signal ground/Chassis ground connectionoption. If the shorting plug is installed in the CH_GND/SIG_GND ISOLATED location, then thesystem signal ground is isolated fromthe Chassis ground (See Figure 2).

¿?L• ^c^GND/S|;¿<y^^

.: •.; ISOLATEp '-y^^i^j^^^^f^fí^^^^^iff Jt-';;

Figure 2. Grounding Options.

If the shorting plug is installed in the CH_GNE>/SIG_GND CONNECTED location, then the systemsignal ground is connected to the Chassis grourid. The factory default configuration isCH_GND/SIG_GND ISOLATED. i

These threescrews hold thebracket in place.

Figure 3. Chasis with Mouníing Bracket.

2-2 UCS 1000 Users Manual


2,3 Mounting the ChassisThe Chassis can be mounted in a standard 19-irjch relay rack or a 23-inch rack using optionalmounting ears. !

2.3.1 19 inch Relay Rack MountingThe Chassis comes standard with mounting brapkets to allow installation into a standard19-inch relay rack. These can be positioned to enable mounting of the unit. The Chassis comespreconfigured with the mounting brackets in the flush mounting position. To install the Chassis in astandard 19 inch relay rack, position the Chassis in. the desired location in the rack and attach to therack's guide rails at the four locations.

2.3.2 23-inch Relay Rack MountingIf you are installing optional mounting ears for mounting in a 23-inch relay rack, attach them now.Replace the 19-inch mounting brackets by unscfewing the bracket screws shown in Figure 3.

2.3.3 Tabletop InstallationTo use the Chassis as a tabletop unit, four self-adhesive feet have been provided and need to beattached to the bottom of the Chassis. To mount the feet, tan the Chassis up-side-down and attach thefeet near the four corners of the Chassis. The surface selected to lócate the Chassis should be fíat andsecure. A non-blocked air space should be provided around the Chassis to allow for convectivecooling to take place. !

2.4 Airflow and VentilationWhen mounting your Chassis in a rack or otheí configuration, leave enough room for cables to begrouped, organized and accessed. The standard! flush mounting setup allows for a cable managementbracket to be used in conjunction with the Chagsis and can be located on the bottom. The purpose ofthis bracket is threefold: '

• Allows channeling of patch cables or bulk cables from the front of the Chassis to the back of theChassis without obstructing adjacent modules

• Provides a surface for tie-wrapping patch cables• Allows for sufñcient patch cord slack

Ensure adequate airflow around the Chassis, leaving at least one rack unit space between múltipleChassis or other equipment. A positive airflow cabinet is recommended. In an environment with littleair flow, closely spaced equipment, and a heayily loaded Chassis, a supplemental fan tray or bafflemay be needed to ensure adequate cooling. Cohtact Canoga Perkins for recommendations on the useof our optional fan tray or baffle.



Chapter 3Configuring the Chassis for Múltiple Chassis Use

Lócate the DIP switch at the upper left of the backplane, inside the Chassis, as shown in Figure 4.This switch needs to be configured for múltiple Chassis use, according to the diagram shown inTable 1.

All modules are inserted into a slot and make contact with the backplane. Circled here is the DIPswitch, which must be configured if múltiple Chassis are to be used. The switch will be factory-presetfor single Chassis use. Factory default setting is "Chassis 1."

J

Figure 4. Chassis Backplane/DIP Swiich.



Chapter 4Chassis Power Supply(s)

The power supply options will affect the number of modules that can be inserted into each Chassis.An AC power supply actually takes up two slots, while two DC power supplies can fit into a singleslot.

4.1 Power Supply OptionsTable 2 describes how mixing and matching the power supply (s) can effect the máximum number ofModules that can be used per Chassis.

4.1.1 AC Powered Only VersiónThe Chassis comes with a small spacer panel on the far right side and can accommodate one or twoAC power supplies only. With one AC power supply the Chassis will hold up to 14 modules and withtwo AC power supplies the Chassis will hold up to 12 modules.

4.1.2 DC Non-lsolated VersiónThis Chassis versión comes with the front panel and guide rails to accommodate one or tworedundant -48VDC non-isolated power supplies (one slot is covered with a blankpanel). In thisconfiguration the Chassis can accommodate up to 15 modules. This Chassis versión can alsoaccommodate an AC power supply redundant with the DC power. In this configuration the Chassiscan accommodate up to 13 modules.

Table 2: Power Supply - Máximum Modules per Power Supply.

AC Power Supply DC Power Supply Máximum # Modules0112

I o r 2010

15141312


EdgeAccess Universal Chassis System

4.2 Power Supply Placement ConsiderationsThe type of power supply will determine its placement in the Chassis.

4.2.1 DC Power Supply PlacementIf a DC power supply is included with the Chassis, it willhouse a special dual bracket, installed in the slot bracketfurthest to the right in the Chassis (See Figures 5 and 6). TheDC power supply (s) will always be inserted into this bracket.

4.2.2 AC Power Supply PlacementIf an AC power supply module is included, inserí it into thefurthest right slot.

Figure 5. A C/D C Power Supply and Position.

4.3 Installing the Power Supply(s)Installing a power supply requires a Phillips screwdriver. Power cords should not be attached to thepower supply(s) at this time.

To install the power supply(s):

1. Verify that the power switches (AC supply) are in the off position. Slide the unit into theappropriate slot, securing it in place with a Phillips screwdriver. The power supply should fitsnugly, connecting firmly into the backplane connector without being forced.

2. If a DC supply is to be installed, after inserting the supply into the chassis and securing it, connectthe GND and -VDC wires to the respective termináis on the front panel of the DC supply.Reference Figure 6. A fíat blade screwdriver will be necessary when installing the DC supply.

3. In a redundant DC configuration, both DC sources must have the same GND potential.

Caution: Befare applying power to a DC power supply, ensure that input wire .orientation from theDC source is corred A quick check to ensure this is to use a ohmmeter (multimeter in the ohmsposition) to verijy —48VDC is not shorted to GND.



Figure 6. DCPower Suppfy Connection.

4.4 Power Failure AlarmPlease note that by itself, the Chassis is not an alanned unit and it will not genérate an alarm without aChassis Interconnect Module (CIM). The optional CIM module iacludes dry alarm relay contacts thatcan be routed to an external alarm, such as an audible shop alarm or a blinking overhead alarm unit.Additionally, there are several ways that equipment attached to the Chassis can detect and report totalpower failure.

• If a CIM in another Chassis is configured with the CIM that experienced power loss, then thatCIM will detect the problem and display a major alarm.

• When power is restored, the DMM will have logged the power outage as part of its Alarm Logrecord (See the Model 1500 DMM Users Manual for details).

• If a remote modem is sharing data with a module in this Chassis, that remote modem will displaya data loss alarm.



4.4 -48VDC Non-lsolated Power Supply Specificatíons• Input p ower range-3 6 to -5 8 VD C• Physical front panel has ON/OFF circuit breaker rated at 4 amp continuous and 5 amp up to 25

seconds.• The physical power connector is a terminal block secured with a flat blade screwdriver

LED (Power Supply State)• Amber, Soft Start Delay• Oreen, Output power is within range

Note: The DC power supply may take up to eight seconds to becomefully operational,

4.5 AC Power Supply Specífications• Input power range: 85 to 264VAC, 47 to 63Hz• 200W Surge, 150W Nominal Full load• Physical front panel has ON/OFF circuit breaker rated at 5A• The physical power connector is an EEC power cord

LED (Power Supply State)• Green, Output power is within range

CAUTION: TheAC or DC power supply (s) should be installed in the Chassis with the circuitbreaker in the OFFposition befare connecting or disconnecting the power cord.



Chapter 6Chassis Specifications

6.1 Physícal:Chassis Dímensions

AC Power Supply Dimensions

Chassis Weight

AC Power Supply Weight

DC Power Supply Weight

8.75"Hxl9"Wxll.75D"(222mm x 482mm x 264mm)

8.5"Hxl.7"Wxll.5"D(216mm x 43nxtn x 292mm)

12 Ibs. (5.45kg) (unpopulated chassis)

5 Ibs. (2.27kg)

1 Ibs. (.45kg)

6.2 Mounting:19-inch rack mountable23-inch rack mountable (with optional brackets)

6.3 Power:Redundancy:

AC power supply:

DC power entry module:

Chassis total power consumption:

Backplane:

Optional (AC/AC, DC/DC or AC/DC)

150W, 90 to 264VAC @ 2A Max. 50/60Hz input

150W, -36 to -58VDC @ 3A Max. input36 to -58VDC @ 3A Max. output, non-isolated

ISOWMax.

-36 to -58VDC input, 180mA Max. per slot

6.4 EnvironmentOperating Temperature:

Humidity:

0-40°C with convection cooling, 0-50°C with fan tray

10 to 95% (non-condensing)



6.5 Regulatory Complíance• ETL(UL1950;CSAC22.2No. 950)• IEC 60950• IEC 60825-1• FCCpartl5classA• EN 55022• EN 50082• AS/NZS 3548• FCCpart68/lCCS-03• CTR12, CTR13,NTR4• TS016• NEBS Level 3

• C€

6.6 Fan (Optional)-48VDC cooling fan connector (located on the CIM)


A.3.2. Catálogo Multiplexores 6002, 6003 y 6004

CAIMOGA

Model 60022-Channel Wavelength

División MultiplexerUsers Manual

The EdgeAccess Universal Chassis System

OverviewThe BdgeAccess Model 6002 is a passive, bidirectional 2-Channel Wavelength DivisiónMultiplexer (WDM) that fits into the EdgeAccess Universal Chassis System, or UCS. Itmultiplexes (MUX) two optical signáis onto a single composite signal for transmission to aremote location. Additionally, it demultiplexes (DEMUX) the composite signáis back totheir constituent components at a level that is acceptable to minimize data channel cross-talk.

The Model 6002 is a fully passive device that efficiently combines 1310nm and 1550nmwavelength signáis together over a composite single mode fiber pair, or 850nm and 1310nmwavelengths over multimode fiber. The two signáis are then separated (demultiplexed) at theopposite end without electrical conversión. The 6002 is protocol, speed, and line codeindependent.

The Model 6002 is offered as a non-powered stand alone unit, or as a management awaremodule in the EdgeAccess Universal Chassis System. Both are fully compatible with theAAccess WA-2 WDM.

Installing the Model 6002Step 1 In order to ensure the proper optical performance levéis, you will want to determine

the respective loss budget. This will insure link integrity and ampie signal strengthat the remote end of your composite link. Measure each of the optical compositefiber links at the lower wavelength, which will be the limiting factor of the 6002 lossbudget. Each device attached to the 6002 has a loss budget as specifíed by themanufacturer. This specified loss budget must exceed the measured loss of the entirefíber link, plus the attenuation of the 6002 (see the 6002 specification section in thismanual).

Example: The composite link has an 8dB loss measured at ISlOnm. The device beingattached to the 13 lOnm channel has a stated loss budget of 15dB. The 6002 willhave a máximum attenuation of 2dB for a pair of units on single mode fiber (SMF).Factor in approximately IdB for the additional connector loss from the patch cablesbetween the 6002 and the local device. This would result in a safety margin ofapproximately 15dB - 8dB - 2dB - IdB = 4dB.

Step 2 On each 6002, connect the 1310nm device to the connectors marked"Local Tx -1310 - Rx." Connect a 1550nm device to the connectors marked "Tx -1550 - Rx Local." (Reference Figure 3.)

NOTE: When using multimode devices the wavelengths will be ISlOmn and 850nm asopposedto 1550nm and 1310nm referended above.

6002 Wavelength División Multiplexer User's Manual


Step 3 Attach. one (1) composite fiber link cable to trie connector marked "Remote Tx" on one 6002 and"Remote Rx" on the other 6002. Attach the other composite fiber link to the connector marked"Remote Rx" on the fírst 6002 and "Remote Tx" on the other 6002. See Figure 3.

Step 4 Installation is complete. Power up your equipment to transmit optically multiplexed signáis.

ChannelA1550 nm CUSTOMER DEVICE

Channel B1310 nm CUSTOMER DEVICE

COMPOSITEFIBER OPTIC

UNES BMirectional1310 and 1550 nm

1550 nm CUSTOMER DEVICEA

1310 nm CUSTOMER DEVICEB

Figure 3. Diagram of 6002/WA-2 Installation.

NOTE: The WÁ-2 and 6002 arefully interoperable.


The EdgeAecess Universal Chassis System

Operation of the Model 6002The 6002, being a passive, bidirectional 2-Channel Wavelength División Multiplexer, has no userconfígurable switches or jumpers that require settíng or change for proper operation.

The 6002 Raok Mount Module has one status LED, "STA" on the front panel which, when illuminatedgreen, indicates the following:

• The module is properly seated in the chassis• The module is receiving power from the backplane• The module is available to be polled by the DMM (the DMM is an optional item for the EdgeAecess

Universal Chassis System)

*$ Canosa Peikins • HjiperTeiminal

Canoga Perkins Corp,

Model 1500-0001

Welcome to the Edge Access Domain Management Module

1. Manage or access the Domain Management Module2. Manags or access a specific Virtual Group

3. Manage or access a specific Chassis

4. Manage or access a specific Module5. Manage or access the CDÍ modules

6. Access Module Code library

7. Alarm Üog

8. 3yatem Log9. Logout

Choose-Number [1..9]: 4_

-Mess.ages-

Figure 4. EdgeAecess Universal Chassis Main Menú.

To view the Management Screen that identifies the 6002 you have installed in the UCS:• Select 3, "Manage or access a specific Chassis.," then <Enter> from the Main Menú.• The following Screen, as shown in Figure 4, will appear.



Canoga Perkins Corp.Model 1500-0001

3456139

10111213141516

IOCA1i Modula Type

6002-WDM6QQ2-WDM

.Jodem23Sl-Modem2361-Modem2361-Modem2361-Modem2361-Modem2361-Modem2361-Modem2361-Modem2361-Modem2361-Modem2361-Modem2361-Modem1110-Fov.er

BAR to move cur¡

EdgeAccess UCS DHMrsíy

—Chassis ManageiREMÓTE

Status Module Type

OK 60D2-WDM

OH 6002-WDM

OK 2361-Hodem

Ñame Redundancy

Canoga Perkins H/ACanoga Perkins-2

OK

OK

OK

OK

OK

OK

OK

OK

OK

OK

OK

H/A

2361-Modsm2361-Hodem2361-Modem2361-Modem2361-Modsm2361-Modem2361-Modüm2361-Modsm2361-Modem2361-Modem2361-Modem

Canoga

Canoga

llone

Kone

HoneNone

Hone

Hone

Hone

Hone

Hone

Hone

Hone

Hone

Hone

IDE/ CR to entsc module, and TAB to view more.. _

Model 6002s are loaded into Slots 1 & 2.The unit ¡n Slot 1 is named 'CanogaPerkins' and the unlt ¡n Slot 2 will be

named 'Canoga Perkins-2'.

Figure 5. DMM Chassis Management Screen Showing a 6002 ¡n Chassis 1, Slots 1 and 2.

To scroll down through. the selections, press the SPACE BAR imtil the desired slot is highlighted, then<Enter>. The WDM Information Screen will appear, as shown in Figure 6, identifying all data theDMM has gathered when polling the Model 6002.

Canoga Perkins Corp.

Model 1500-0001

EdgeAccess ÜCS B«M

Chassis 4 Slot O

WDM Information

ll:Aug:139909:50:40

Chassis:

Slot!Serial Humber:

Model Humber:

Revisión:Madel form:Feature:

lype:Optical Power:

Connect Type:

4219SB11142036002-2003-2101A

r/m

2 stage/counter directional over two íibers

1310/1510

n/a.ST

Information screen forthe Model 6002-no customer configurable prompts are

avallable.Hit Escto return to previous screen.

Figure 6. WDM Information Screen.


TMThe EdgeAccess Universal Chassis System

In many applications it may be benefícial to ñame the Model 6002(s) in the Chassis or the circuit that it is apart of. This feature is very useful for the identification of a circuit or circuits that the module is connectedto, to identify external modules attached, or to provide a customer ñame, especially when múltiplecustomers are serviced with a single module. To ñame the Model 6002(s) that you have installed in yourChassis, do the following:

• Select 4, "Manage or access a specifíc Module," trien <Enter> from the Main Menú.• You will be prompted to enter the desired Chassis and Slot where the module resides. For this

example, you will note that the 6002 is in Chassis 4, Slot 2.• The Module menú will appear as shown in Figure 7.• Select 1, "Ñame the module," then <Enter> from the Module Menú.• You can enter up to 16 characters as the ñame (or new ñame) as shown prompted in Figure 7. (Note

that the ñame Canoga Perkins, reference Figure 7, was previously established as an aid for thisexample.)

Canoga Perkins Corp,Model 1500-0001

EdgeAccess UCS DMK

ChíSSÍS 4 Slot O

Module Menú

ll¡Aug¡199909:48:30

Chaasis: 4 Slot: 2 lype: 6002-WM SUBÍ:

1. Hamo the Module2. Reset the Module3. Reset «nd Suitch OS on the Module4. Access User Interface

Choose Nuraher [1..4]: 1

Adding a ñame for the Model 6002 that isloaded into Chassis 4, Slot 2:

Canoga Perkins-2 - or use circuitdesignations, e.g. C5-3 (chassis 5, slot 3)

Figure 7. Entering a Descriptivo Ñame for the 6002 Module.


The EdgeAccess™ Universal Chassis System

TroubleshootingThe 6002 is a bidirectional Wavelength División Multiplexer (WDM). It allows the simultaneoustransmission of two optícal signáis in opposite directions over a single fíber. The remote links arebidirectional, thus the labeling of Remote Tx and Rx are an aid to the installer. Although this labeling maymake the installation easier to understand, it may cause confusión to the troubleshooter, because eachconnection acts as a transmitter and a receiver for the WDM. A top-level schematic of a system employinga pair of 6002s is shown in Figure 8 below.

6002orWA-2 6002 or W-2

Unk Rbers

1310Rx

1550Tx

1310TX

1550 Rx

r1310RX

1550TX

1310 Tx

1550 Rx

Figure 8. Schematic of the 6002 or WA-2 WDM Transmission.

10 6002 Wavelength División Multiplexer User's Manual

The EdgeAccess™ Universal Chassis System

Single Mode

No Signal at Local 1550 Tx

1) Remove the local patch cable from the 6002 position marked Local 1550 Tx. Attach an optical powermeter to the 6002 at the Local 1550 Tx position, set the meter for the correct wavelength and verifythat a signal is presen!

If YES, then troubleshoot local cable and device.

If NO, reattach local patch. cable, and proceed to 2.

2) Remove the link cable from the 6002 position marked Remote Tx. Attach an optical power meter tothe link cable and verify that a signal is present.

If YES, fault lies with 6002 - remove and replace unit.

If NO, fault lies in remote end or in fiber link - troubleshoot as appropriate.


1) Remove the local patch cable from the 6002 position marked Local 1310 Tx. Attach an optical powermeter to the 6002 at the Local 1310 Tx position, set the meter for the correct wavelength and verifythat a signal is present.

If YES, then troubleshoot local patch cable and device.

If NO, reattach local cable, and proceed to 2.

2) Remove the link cable from the 6002 position marked Remote Rx. Attach an optical power meter tothe link cable and verify that a signal is present.


If NO, fault lies in remote end or link fiber - troubleshoot as appropriate.

6002 Wavelength División Multiplexer User's Manual 11

TMThe EdgeAccess Universal Chassis System

No 1310 Signal to 6002 Remote Site1) Remove the local patch cable from the 6002 position marked Local 1310 Rx. Attach an optícal power

meter to the end of local cable, set the meter for the correct wavelength and verify that a signal ispresent.

If NO, then troubleshoot local cable and device.

If YES, reattach local cable, and proceed to 2.

2) Remove the link cable from the 6002 position marked Remote TX. Attach an optícal power meter tothe 6002 and verify that a signal is present.

If NO, then fault lies with 6002 - remove and replace.

If YES, then fault lies with link fiber or remote end.

No 1550 Signal to 6002 Remote Site

1) Remove the local patch cable from the 6002 position marked Local 1550 Rx. Attach an optícal powermeter to the end of the local patch cable, set the meter for the correct wavelength and verify that asignal is present.

If NO, then troubleshoot local patch cable and device.

If YES, reattach local patch cable, and proceed to 2.

2) Remove the link cable from the 6002 position marked Remote Rx. Attach an optical power meter tothe 6002 and verify that a signal is present.

If NO, then fault lies with 6002, remove and replace.




Multimode


1) Remove the local patch cable from the 6002 position marked Local 1310 Tx. Attach an optical powermeter to the 6002 at the Local 1310 Tx position, set the meter for the correct wavelength and verifythat a signal is present.

If YES, then troubleshoot local cable and device.

If NO, reattach local patch cable, and proceed to 2.

2) Remove the link cable from the 6002 position marked Remote Tx. Attach an optical power meter tothe link cable and verify that a signal is present.


If NO, fault lies in remote end or in fiber link - troubleshoot as appropriate.


1) Remove the local patch cable from the 6002 position marked Local 850 Tx. Attach an optical powermeter to the 6002 at the Local 850 Tx position, set the meter for the correct wavelength and verify that.a signal is present.

If YES, then troubleshoot local patch cable and device.

If NO, reattach local cable, and proceed to 2.

2) Remove the link cable from the 6002 position marked Remote Rx. Attach an optical power meter tothe link cable and verify that a signal is present.


If NO, fault lies in remote end or link fiber - troubleshoot as appropriate.



No 850 Signa! to 6002 Remote Site

1) Remove the local patch cable from the 6002 position marked Local 850 Rx. Attach an optical powermeter to the end of local cable, set the meter for the correct wavelength and verify that a signal ispresent.

If NO, then troubleshoot local cable and device.

If YES, reattach local cable, and proceed to 2.

2) Remove the link cable from the 6002 position marked Remote TX. Attach an optical power meter tothe 6002 and verify that a signal is present.

If NO, then fault lies with 6002 - remove and replace.


No 1310 Signal to 6002 Remote Site

1) Remove the local patch cable from the 6002 position marked Local 1310 Rx. Attach an optical powermeter to the end of the local patch cable, set the meter for the correct wavelength and verify that asignal is present.

If NO, then troubleshoot local patch cable and device.

If YES, reattach local patch cable, and proceed to 2.

2) Remove the link cable from the 6002 position marked Remote Rx. Attach an optical power meter tothe 6002 and verify that a signal is present.

If NO, then fault lies with 6002, remove and replace.




Model 6002 Specifications

Single Mode - 1310nm and 1550nm

Local ChannelsData Rate:Protocols:Wavelength:Fiber:Optical Connector:Opposing WavelengtbRejectíon:Directivity:

Remote ChannelComposite Data Rate:Wavelengths:Fiber:Optical Connector:

Wavelength Isolation:Attenuation:

Speed independentAll, no limitation1310nmandl550nmSingle modeST, FC/PC, SC Dúplex

>30dB>55dB

Speed independent1310nmandl550nmSingle modeST, FC/PC, SC Dúplex (Do not over tighten FC/PC connectors ordamage may occur)>55dB<2dB end-to-end (mux and demux), less customer cable andconnector loss

PhysicalDimensions:

Stand Alone:

Rack Mount:

Weight:Stand Alone:Rack Mount:

EnvironmentalOperating Temperatura:

Operating Humidity:

11.50"Dx8.45"Wxl.72"H(291mm x 215mm x 43mm)10.5"Dxl.O"Wx7.9"H(266mm x 25mm x 201mm)

1.5 Ib. (68kg)1.2 Ib. (54kg)

-20° to 70° C (Stand Alone)0° to 50° C (Rack Mount)10 to 95%, non-condensing



Multimode - 850nm and 1310nm

Local ChannelsData Rate:Protocols:Wavelength:Fiber:Optical Connector:Opposing WavelengthRejeotion:Directivity:

Remote ChannelComposite Data Rate:Wavelengths:Fiber:Optical Connector:Wavelength Isolation:Attemiation:

PhysicalDimensions:

Stand Alone:

Rack Mount:

Weight:Stand Alone:Rack Mount:

En vi ron menta IOperating Temperature:

Operating Humidity:

Speed independentAll, no limitation850nmand ISlOnmMultimodeST, SC Dúplex

>20dB>50dB

Speed independent850nmandl310nmMultimodeST, SC Dúplex>50dB<2.5dB without connector loss / 3.5dB with connectors end-to-end

11.50"D x 8.45"W x 1.72"H(291mm x 215mm x 43mm)10.5"Dxl.O"Wx7.9"H(266mm x 25mm x 201mm)

1.5 Ib. (68kg)1.2 Ib. (54kg)

-20° to 70° C (Stand Alone)0° to 50° C (Rack Mount)

10 to 95%, non-condensing

16 6002 Wavelength División Multíplexer User's Manual

CANOGAPERKIMS

L600 Transponder SeriesUsers Manual


Chapter 1Overview (Theory of Operation)The L600 Transponder Line Interface Module (TLIM) Series in conjunction with the6100 Access Module can be fashioned to perform in a variety of applications. The L600TLIMs function as a mode converter or a repeater that is protocol independent,supporting speeds of SMbps to 1.25Gbps. Additionally, the 6102 (rate specifíc TLIM)operates at all gigabit speeds.

1.1 Transponder Line Interface Modules (TLIMs) OptionsThe L600 TLIMs require a 6100 Access Module as a host and can be used in bothrackmount and standalone environments. With optional Clock Recovery, the TLIMs, canreceive a degraded input signal, amplify it, reclock it, and retransmit the refíned signal.The TLIMs also have a SpeedCop feature to monitor bandwidth explicit services.

Figure 1. Modular L600 TLIMs ¡n UCS 5U Chassis

L600 Transponder Series 1-1

Figure 2. Modular TLIMs in a 6100 Standalone Endosare

1.2 Management Options for the L600 Series TLIMs

Two basic methods exist in which to establish a software session:

• CanogaView Network Management System (NMS). CanogaView is an optionalmanagement package that can be obtained in addition to the standard managementfeatures. CanogaView requires a network connection and can be opened from anynetwork terminal with web browser capabilities or a site with internet access.

• VT100 Terminal Emulation, which is accessible vía a Telnet session, HyperTerminal(or similar terminal emulation software) and also vía CanogaView.

1.3 L600 Series Applications

The L600 TLIMs are application specific units that can be classed into two maincategories:

Unidirectional ConverterThe converter takes in an optical signal, converts it to an electrical signal, then back againto an optical signal of a specific wavelengm. The optical-electrical-optical (OEO)converter is protocol transparent and rate agüe (with the exception of the L602 and L612transponder) within specific ranges. Mode conversión can be from multimode (MM) tosingle mode (SM), or short reach data transmission to long reach. This converter is oftenreferred to as a repeater, which will extend the distance of a fiber optic link.

Note: Reference dockRecovery in Section 3.4.2 for additional options.

In the case of wavelength conversión, the new wavelength can be 13 lOnm, 1550nm orany wavelength specific to a channel on a Canoga Perkins WDM Module. A short reach13 lOnm signal can be converted into a 1550nm long reach, and with the inclusión of theclock recovery option (Clock Recovery), the converter will effectively take in a noisyinput signal, reshape and retime it prior to conversión and retransmit over the link.

1-2


In some applications, only one converter TLIM is required. The TLIM takes in a 13 lOnmMM signal and converts it to a long reach 1310 or 1550nm signal to travel a longerdistance. Providing the receiver on the customer's equipment has the receiver sensitivitycapable of the detecting the resulting signal, there is no reason to place another converterTLIM in the link as depicted in Figure 3 and 4.

Reference Figure 3 and Figure 4 for Unidirectional Converter applications.

Gustóme rEquipment

Tx

Rx

1310 [o|c[0[

„ 1310 or 1550

1310

, inTp Tnl-

or1559

1310

Rx

Tx

CustomerEquipment

Figure 3. Unidirectíonal Converter TLIM

Bidirectional ConverterTwo-way communication requires a pair of TLIM modules to be utilized in the 6100.This pair of TLIMs will créate one two-way link as shown in Figure 4.

'!._ UnHirectíonal Converter ./

Input Signa! from Customer EquipmeníBSOnm or 1310rtm-1550n«s

Signa! ío Customer Equipment850nmor1310nm

Signal fo Customer Equipment I Input Signa! from Customer Equipment850nmor1310nm •.,—Storf, LóngKeach'ór -. 850nmor1siOnm-1550nm

''^.Waveíength SpecifícOptions _ „ . -

Figure 4. Unidirectional and Bidirectional Converter


Míd-span Repeater TL1MA pair of hot-swappable TLIMs, available in a variety of speed options, can be placed inan óptica! link to act as a repeater as depicted in Figure 5. This may be provisioned for13 lOto 1310, 1550 to 1550, or 1310to 1550nm conversión. As long as the TLIMRxreceives a good clean signal, it will be accurately reproduced at the Tx. If the link span islarge creating excessive link loss, or more than one repeater in the link, use of theoptional clock recovery is recommended.

Customer , • • '

" i ( Rxin-j^, i^oj e L_oJ*— • — C

— , '-, Customer|Rx2 Equipment

^^^^ • r\ *

CustomerEquipmení

1

Txl Rx1nnU M

CustomerEquipment

2

Tx2 Rx2

n nÜ U

Figure 5. Míd-span Repeater TLIM

1-4


Chapter 2Setup and InstallatioriL600 Series Transponder modules require a rack mounted or standalone Model 6100 hostmodule in order to opérate. The 6100 will provides both power and managementcapabilities.

2.1 Unpacking and Installing

Each L600 Series TLIM and 6100 Host Module are factory tested and shipped inprotective cartons. After unpacking the unit and accessories, retain the shipping cartónand protective packing material, in the unlikely event that a need arises for returning it tothe factory.

When unpacking, the TLIMs may be packaged separately or factory installed.

2.1.1 Standalone 6100 Host ModuleThe standalone module may be installed on any desktop or rack mounted with theoptional rackmount bracket kit. Keep in miad that the operator must have access to therear of the module for cable and dry alarm contact attachment as well as the front of themodule for terminal interface access and viewing the 6100 LED status.

2.1.2 Rackmount 6100 Host Module

If the Universal Chassis System (UCS) rack has not been set up and installed, this shouldbe completed before you continué. If the Domain Management Module (DMM) and theChassis Interconnect Module (CIM) are to be employed; these too should be installedprior to the 6100 host modules. See the appropriate Users Manual for installationinstructions as needed on the Chassis, DMM and CIM. A module can be mstalled at anytime into an operating 1U or 5U chassis.


2.2 Installing 6100 Host Modules mto a UCS ChassisInstallation of the hot-swappable 6100 modules into the UCS Chassis:

• While sliding the hot-swappable 6100 module correctly into position, you will feeland hear the module connect fírmly with the backplane. It should fit snugly withoutthe use of excessive forcé.

• Hand tighten the knurled knobs that fasten the module fírmly into place. The use of ascrewdriver is not necessary.

Furthermore; modules can be inserted into the chassis at any time, and will be detected bythe Universal Chassis System without rebooting the Chassis.

When inserted into an active chassis, all 6100 and associated TLIM LEDs will illuminateamber to begin the LED lamp test. If a DMM is installed and operating, the DMM willdetect the presence of the module, and will display status on appropriate softwarescreens. For a detailed description of the LED activity, reference Section 3.2,"Description and Definitions of LEDs. "

2.2.1 Inserting a TLIM into a 6100 Host ModuleTransponder Line Interface Modules (TLIM) are hot-swappable and can be inserted intoeither of the two slots in a 6100 at any time. The Chassis rackmount and the standalonemodules use the same TLIMs.

2-2


2.3 Power-up

6100 standalone units have both the AC and DC options. All modules mounted in achassis obtain power by means of internal backplane connectors. Depending on thechassis configuration, power supplies may be in AC or DC combinations. Refer toapplicable Users Manuals for specific power requirements.

2.3.1 AC Power ApplicationStandalone units obtain power, AC or DC, vía the rear panel. Figure 6 depicts VACpower. The rackmount modules are powered simultaneously with the UCS (powerapplied to the chassis) or upon insertion into the UCS. The standalone unit is powered upwith the insertion of the AC power cord.

2.3.2 DC Power ApplicationThe -48 volt standalone module is equipped with a separable terminal block connectorand is intended for use with an external -48VDC power supply. It is clearly marked as towhich connection will be attached to the positíve (+) and negative (-) terminal of the DCsupply.

Warning! Ensure thatpower has been removedfrom the source -48VDCprior toconnecting to the 6100 standalone unit. It is also important to ensure that uponconnection and prior to the application of power the two termináis are not shortedtogether.

To provide power to a standalone 6100 DC versión:

• Remove the quick disconnect from the separable terminal block on the rear panel ofthe unit.

• Using al/16-inch fíat blade insulated screwdriver, loosen the two captive wireinstallation screws on the quick disconnect plug to accommodate 16-22 AWG solidwire.

• Remove %-inch insulation from wire ends. Avoid nicking the wire.

• Connect the -48 Volt source DC power leads to the termináis on the power supplyterminal block. In so doing, you must strictly observe the following order ofconnection of the source power supply wire:

• + (positive) terminal to (GND)• - (negative) terminal to (-48VDC)

• Tighten the two captive wire installation screws on the quick disconnect plug. Inseríthe quick disconnect plug into the rear of the unit. Note that the source wires arerouted downward. Apply power and verify proper LED status.


Figure 6 depicts a typical -48VDC connector. The positive and negative terminallocations are clearly indicated on the panel face.

AC POWERRECEPTACL

DC POWERRECEPTACL

Figure 6. AC and DC Power Jacks

2-4


2.4 Cabling

The rack mounted TLIM requires only fiber optic cabling while the standalone modelwill requke fiber optic cabling as well as electrical cabling if the unit is equipped withmanagement.

2.4.1 Fiber Optic CablingAll optical cables should be connected using a Tx to Rx, or Rx to Tx orientation.Labeling each connector is highly recommended. Keeping optical connectors lint/dustfree, clean and protected when not in use is imperative. Reference Figures 7 and 8 fordetails on fiber optic cabling.

Note: Different applications may díctate that a change in the labeling convention ofthefiber optics is required - dependent upon the architecture ofthe customer's application.

Tx

Customer Equlpmentat Local Site

6100REse

*

6004

Cusíomer Eqtripmentat Re mote Site

Figure 7. Fiber Optic Cabling of a Converter to WWDM


Customer Equipmentat Remóte Site

Customer Equipmentat Local Site

Figure 8, Fiber Optic Cablíng ofa Converter to Converter

2.4.2 Connecting Fiber Optic Cables

Ensure that prior to connecting the fiber optíc cables the following is performed:• Cleaning fiber connectors• Check optical power levéis• Measure remote transmitter output power• Measure receiver input power• Measuring Local Transmitter Output Power

Cleaning the Fiber ConnectorsDirty fiber connectors are a common source of attenuation, especially when single modefiber is used. Keep the connectors clean at all times and keep the dust covers installedwhen not in use.

Before installing any type of cable or connector, use a lint-free alcohol pad from a fibercleaning kit, or similar lint-free cloth saturated with alcohol, to clean theferrule and theend-face surface of the fiber coupler. Use extreme care when removing or installingconnectors so that damage is not incurred to the fiber end-face surface or to the connectorhousing.

2-6


Figure 9, Standard Fíber Connections and Labels

In an application where the TLIMs are a Mid-span Repeater:

• Two TLIMs will be loaded in a single 6100 Host Module

• TLIM 1 will be marked• Local Rx to Tx of Customer Site 1• Remote Tx to Rx at Customer Site 2

• TLIM 2 will be marked• Local Rx to Tx at Customer Site 1• Remote Tx to Rx at Customer Site 2



3.5 Fiber RedundancyFiber redundancy uses a single modem with a dual path TLIM to provide dual fiber links.

3.5.1 Fiber Path RedundancyThis feature consists of fiber link redundancy only. There is no redundancy on the power,electrical, or the Eléctrica! Interface path.

Dual Path TLIMs (reference Figure 14) can be used to accomplish fiber path redundancywhen the major consideration is a break in the fiber optic link path. One end of the linkwill use a dual path TLIM that employs dual transmitters, while the opposite end of thelink will use a dual path TLIM that employs dual receivers. Reference Figure 15.

Figure 14. Dual TLIMs.rR«ro*

1 2• 1 60-

The dual transmitters transmit the same signal, split onto two lines; while the dualreceivers will receive the signal according to the parameters set vía managementconfiguration.

Management settings for Dual path receivers:

• Auto SelectRx's• Forcé Rxl Active• Forcé Rx2 Active

When "Auto Select Rx's" is selected, Rxl is automatically selected as the primary Rx.This will remain the active (primary) receiver until the Rxl input signal drops below theacceptable threshold. When this condition occurs, the dual TLIM automatically switches


over to Rx2. Rx2 will now remain the active receiver even after Rxl is brought backwithin the acceptable threshold. If Rx2 falls below the allowable threshold and Rxl isgood, the "Auto Select Rx's" circuitry will switch over to Rxl, otherwise, Rx2 willremain the active receiver and an alarm will be generated and notification of thiscondition will show on the Configuration Status screen.

To reestablish Rxl as the primary receiver, "Forcé Rxl Active" will need to be selected,or the 6100 host module can be rebooted. After Rxl is selected as the active receiver,Auto Select can again be selected and Rxl will remain the active receiver.

If Rx2 is forced active, upon Auto Select, Rx2 will remain the active receiver.

Alarm Conditions upon a loss of signal:

• A trap will be generated if any loss of receive signal is detected• Auto Select Rx's - two bad receive signáis will cause an alarm condition• Forcé Rxl Active - Rxl receive signal bad will cause an alarm condition• Forcé Rx2 Active - Rx2 receive signal bad will cause an alarm condition

3.5.2 L600 Series Dual-Fiber TLIML600 Series Dual Fiber TLIM Description

The L600 Dual-Fiber TLIM is a transponder that can either transmit or receive twooptical signáis for mission-critical applications requiring optical redundancy.

Dual Tx TLIM DualTxTLIM

Legend_ Prlmaiy

Optlo-al Path

Optlo^l Path

optloj] Input

Figure 15. Dual-Fiber TLIM.

3-16


Dual-Fiber TLIMs are similar in functionality to standard L600 Series TLIMs with theexception of a coupler on the transmitter side. This coupler is used to split the transmittedoptical wavelength, thereby providing a secondary path for optical redundancy. On thereceive end of the link, a Dual-Fiber Receiver is used to receive both primary andsecondary optical paths. The receive side of the link does not utilize an optical switch;because each Dual Fiber Receiver receives both optical signáis simultaneously, anOptical Switch is unnecessary. Through software and alarm settings the customer willreceive a trap or an output alarm upon a broken link.

As a result of its similarities with the standard L600 Series TLIM, the Dual-Fiber L600Series TLIM can be fitted with WWDM wavelength specific lasers. This means thecustomer can incorpórate up to four applications with optical redundancy using only twopair of fiber. Reference Figure 16.


DualTxTLIM DualTxTLIM

Figure 16. Dual Path TLIMs with WWDM Lasers.

All data rates and functionality supported by the standard TLIMs are supported by theDual-Fiber TLIMs providing identical rate agüe (with the exception of the rate specificL602GB transponder), protocol independent, hot-swappable management and hostmodule functionality.

Data rate operation and optíons:

Tabíe 7. Dual TLIM Options.

Part Number DescriptionL60X-133Y-11ZZL60X-139Y-01ZZL60X-149Y-01ZZL60X-179Y-01ZZL60X-189Y-01ZZ

Dual Rx-13 10-1550nm, Tx-1310, -7.5dBm, local module2fíberTx-1310, -1.5dBm/SM, Rx-13 10~1550nm remote module2 fiber Tx-1480, -1.5dBm/SM5 Rx-13 10-1550nm remote module2 fiber Tx-1543, -1.5dBm/SM, Rx-13 10-1550nm remote module2 fiber Tx-1557, -1.5m/SM, Rx-13 10-1550nm remote module

3-18


Note: Specifications are subject to change.

Table 8. Dual TLIM Data Rafes.

X Data Rates012

8Mbpsto300Mbps10Mbpsto622Mbps

lOOMbpsto 1250Mbps

Table 9. Dual TLIM Connector Types.

Y Connector Type124

STFC/PC

SC simplex

Table 10. Dual TLIM Clocking Option.

ZZ Clocking Option000110

no clock optionsSpeedCop (recommended for the remote side)

Clock Recovery (recommended for the local side)

Circuit Configurations and Applications

A typical application is in a high security environment. Whether it is disaster recovery,ES CON, Fibre Channel, Data back up, or any application requiring optical redundancy,Dual-Fiber TLIMs can be used to créate two optical paths that are mirror images of thetransmitted data. Banking institutions, military and government applications will be veryinterested in such applications. Naturally, if the customer's fiber is already exhausted, thesame applications can be satisfied with WWDM. Up to four channels can be multiplexedinto one fiber composite with optical redundancy.


Dual Tx TLIM Dual Tx TLIM

Figure 17. Basic Duaí-Fiber Application.

For Service Providers already offering redundancy to customers, SpeedCop can beinstalled as an option to each Dual Tx TLIM. This option enables the Service Provider tomonitor bandwidth usage by the customer and tariff or charge for services used. ClockRecovery is also available for higher data rates longer distance coverage and is normallyinstalled in the Dual Rx TLIM to guarantee a cleaner signal to the end device.

3-20


Chapter 7Specifications7.1 L600 TLIMs

7.1.1 L60XTLIMThe L600 Series TLIMs are SMbps to 1.25Gbps protocol transparentconverter/transponders. Both TLIMs can be housed in either a standalone or a rackmounted 6100.

L600 Series Converter/Transponder TLIMThe L60x series of Converter/Transponders are designedto take in an optical signal,convert it to an electrical signal, then back again to an optical signal of a specificwavelength. The optical to electrical to optical (OEO) converter is protocol transparentand rate agüe (with the exception ofthe Gigabit rate specific 6102 transponder) withinspecific ranges. Wavelength conversión can be from multimode (MM) to single mode(SM) or short-reach data transmission to long-reach data transmission.

Two-way communication requires two TLIM modules to be utilized which will créateone two-way link.

7.1.2 Local Channels (L60x)Data Rates

Low Speed L600MidSpeedL601High Speed L602High Speed L612 (S/W Rate select)

Receiver SensitivityLow Speed L600Mid Speed L601High Speed L602High Speed L612

Transmitter Output13 lOnmFP Láser13 lOnmDFB Láser1480nm DFB Láser1543nm DFB Láser1550nm DFB Láser

8 to 300Mbps10to622Mbps100 to 1250MbpslOOto 1250Mbps

O to -27dBmO to -28dBmO to -28dBmO to -28dBm

-4.0 to -lOdBm*+1.5 to -3dBm*+1.5to-3dBm*+1.5to-3dBm*+1.5to-3dBm*

* Dependant upon theposition ofthe opticalpower level (OPL) switch, modifiesExtinction Ratiofor low data rotes andfor L602 andL612 units only.

Note: power levéis are subject to change.


Fiber TypeLocal Receiver - multimode or single modeRemote Transmitter - single mode only

Protocols and ESCON10/100/1 OOOMbps Ethernet; Token Ring; FDDI; T3/E3; ATM or Sonet/SDH at OC1,OC3, or OC12; Fibre Channel; ESCON, and otherproprietary protocols

ManagementManagement Platform

SNMP, Teinet, VT100

Supported ProtocolPPP, SLIP, TFTP

Supported Management ConnectionsEIA-232, 10BASE-T (UCS only)

7.1.3 Remote ChannelsLoss BudgetsLow-speed Converter Module

Standard moduleWith Redundant FiberWith 4-Channel WWDMRedundant fíber

Mid-speed Converter ModuleStandard moduleWith Redundant FiberWith 4-Channel WWDMRedundant fiber

L60028dB28dB28dB26dB

28dB28dB28dB26dB

L601

High-speed Converter ModuleStandard moduleWith Redundant FiberWith 4-Channel WWDMRedundant fiber

L602/L61228dB28dB28dB26dB

Note: Valúes ~were achieved using bare, singlemodefiber spools. Your results vri.ll varydepending on grade and condition ofthe fiber plañí.

7-2


7.1.4 Clock Recovery OptionsClock Recovery - This circuitry reconstructs the input signal by syncing up with theclock and retiming the signal for output

7.1.5 Bandwidth MonitorSpeedCop (Baud Rate Monitoring) - This allows a máximum baud rate to be definedby the user in management software. If the baud rate of the incoming signal does not fallwithin this window, a minor alarm will be generated.

7.1.6 System PerformanceBit Error Rate (BER) - <1 x 10"15


7.2 6100 Specífications

7.2.1 System PerformanceBit Error Rate (BER)

BER: IxlO"1 2

ManagementManagement Platform

SNMP,Telnet,VT100

Supported ProtocolPPP, SLIP, TFTP

Supported Management ConnectionsEIA-232, 10BASE-T (UCS only)

7.2.2 PhysicalDimensión

Standalone

Rackmount

WeightStandaloneRackmount

Optical InterfacesST, SC, FC/PC

11.50"L x 8.450"Wx 1.72"H(292mm x 215mm x 44mm)10.4"Lxl.O"Wx7.9"H(264mm x 25mm x 218mm)

3.21b(1.45kg)1.21b(.54kg)

7.2.3 Power10 Watts Max.90 to 250VAC; 47 to 63Hz autoranging38to78VDC

7.2.4 Operating EnvironmentTemperature

0°C to 50°C

HumidityO to 95% (non-condensing)

7-4

A3.4. Catálogo Sistema de Gestión Canoga View

Guide

CANOGAPERKINS


Chapter 1System Requirements

The system requirements for CanogaView Network Management System are listed in Sections 1.1through 1.4. CanogaView can be integrated into three platforms: Windows, Solaris, and HP-UX.

1.1 Windows Platform1.1.1 Mínimum Hardware Requirements

• Intel Pentium 23 3MHz Processor (SOOMHz is recommended)• 128MB RAM (256MB is recommended)• lOOMBfreediskspace• SVGA Monitor• Network Adapter Card

1.1.2 Mínimum Software Requirements

• Microsoft Windows OS with TCP/IP Services:• Windows NT 4.0 SP4 -or-• Windows 2000

• Web Browser supporting Java Plug-rn:• Netscape Navigator 4.06 -or-• Microsoft Internet Explorer 4.0

• JavaPlug-Inl.3.0_01• HP OpenView Network Node Manager 6.1 (optional)

1.2 Solaris Platform1.2.1 Mínimum Hardware Requirements

• Sun SparcStation• 128MB RAM (256MB is recommended)• 100MB free disk space• CD-ROM Drive


• Sun Solaris OS Versión 7 (a.k.a. Solaris 2.7, SunOS 5.7)• Web Browser supporting Java Plug-In:• Netscape Navigator 4.76• Javaplug-Inl.3.0_01• HP OpenView Network Node Manager 6.1 (optional)

CanogaView Network Management System 1-1


1.3 HP-UX Platform1.3.1 Mínimum Hardware Requirements

• HP 9000 workstation, Series 700 or 800• 128MB RAM (256MB is recommended)• 100MB free disk space• CD-ROM Drive


• HP-UX versión 11.0• Web Browser supporting Java Plug-In:• Netscape Navigator 4.76• Javaplug-Inl.3.0• HP OpenView NetworkNode Manager 6.1 (optional)

1.4 Other RequirementsThe IP address of the server on which the CanogaView software is to be installed must be added tothe DMM host table in each domain that is to be managed.

1-2 CanogaView Network Management System


Chapter 2Installing CanogaView

All files necessary for the installation of the CanogaView software are contained on the installationCD.

2.1 Installation ProcessThe following steps assume that the CanogaView NMS software is being installed via the installationCD.

If you install CanogaView onto a computer running Network Node Manager (NNM) and you selectthe option to intégrate with NNM, the NNM services must be running. Additionally, if the NNM userinterface is running, ensure that the Event Configuration application is not displayed. You will bereminded of this during the installation.

For the easiest installation, ensure that Java is enabled in your web browser. TypicaUy, Java can beenabled via a setting the browser's Options or Preferences dialog.

Note: The actual installprocess will vary slightly depending upon the hardware platform, operatingsystem software and the response to installer prompís. Not olí ofthe installer steps described appearduring installation.

2.1.1 Starting the InstallerWindows Platform1. Inserí the CD into the CD-ROM drive.

2. Read the contents ofthe read_lst.txt and read_win.txt files on the CD. These files containimportant information regarding the installation and operation of CanogaView.

3. If the installer web page did not automatically display when the CD was inserted into the CD-ROM drive, lócate the file install.htm and double click on it or open it with your browser (File» Open or File » Open Page). A browser page will open with the CanogaView imagedisplayed as well as a menú of installation options.

If prompted with a security warning, allow "Install Anywhere Web histaller" to be executed.

4. Select one ofthe installation options on the upper right, then click on the button under"Recommended Installation for Your Platform" that corresponds to the selected option.

5. Once the installer window is displayed on the screen, follow the subsequent directions as detailedin section 2.1.2 and forward.



Solaris Platform1. Inserí the CD into the CD-ROM drive. Mouní the CD via the command:

cd /cdrom/cdromOIf this command fails, wait a few moments and try again (it may take a short time for the CD-ROM to be detected).

2. Read the contents of the read_lst.txt and read_sun.txt files on the CD. These files containimportant informatioii regarding the insíallation and operation of CanogaView.

3. Lócate the file install.htm and open it wiíh your browser (File » Open Page). A browser pagewill open with the CanogaView image displayed as well as a menú of instaüation options.

If prompted with a security warning, allow "Install Anywhere Web histaller" to be execuíed.

4. Select one of the insíallation options on the upper right, then click on the button under"Recommended Installation for Your Platform" that corresponds to the selected option.


HP-UX Platform1. Installation of CanogaView on HP-UX requires that the Portable File System (PFS) processes

pfs_mountd and pfsd be running. Determine if they are running by executing the command:ps-e/greppfs

If this command returns no output, start the PFS processes via these commands:nohup /usr/sbin/pfs_mountd &

nohup /usr/sbin/pfsd &

2. Inserí the CD into the CD-ROM drive. If the direcíory/cdrom doesnoí exist onyourworksíaíion, créate ií now:

mkdir /cdrom

Mount the CD via the command:/usr/sbin/pfs_mount -t rríp /dev/rdsk/cOíOdO /cdrom

Substituto the device ñame of your CD-ROM drive for /dev/rdsk/cOtOdO if necessary (command"ioscan -fhC disk" will display your CD-ROM device ñame).

3. Read íhe contents of the read_lst.txt and read_hp.txt files on the CD (in the /cdrom directory).These files contain important information regarding íhe installation and operation ofCanogaView.

4. Make sure that Neíscape Navigator recognizes the ".bin" file extensión as abinary executablefile.

Display the Navigator Preferences window (Edit» Preferences). Open the preferences forcategory Navigator » Applications, and find íhe "Binary Excuíable" lisí iíem. Selecí this Ítemand click Edií. If "bin" is noí listed in the Suffixes field, append it to the current valué of Suffixesand save íhe change (use a comma ío sepárate suffix valúes (e.g. "uu,bin")).


EdgeAccess Universal Qiassis System

5. Open the file install.htm on the CD with your browser (File » Open Page). A browser page willopen with the CanogaView image displayed as well as a menú of installation options.

If prompted with a security warning, allow "Install Anywhere Web Installer" to be executed.

6. Select one of the installation options on the upper right, then click on the button under"Recommended Installation for Your Platform" that corresponds to the selected option


2.1.2 Choose Install FolderThe frrst configurable installation screen that you will encounter is the "Choose Install Folder" screen.Canoga Perkins suggests that you select the default installation location if possible. If you are not sureseek the advice of your IT Administrator.

Figure 1. Choose Install Folder.

2.1.3 Choose Shortcut LocationNote: This screen appeors only during installation on a Windows platform.

The "Choose Shortcut Location" screen defines where application shortcuts will be placed.• In a new program group - Program groups are folders in a user profile that appear under the

menú: Start -> Programs. This option inserts the shortcuts hito a new program group that theinstaller defines.

Canoga View Network Management System 2-3


In an existing program group - This option inserts the shortcuts into a program group that akeadyexists.In the Start Menú - This option inserts the shortcuts into the Windows Start menú.On the Desktop - This option creates shortcut icons on the desktop.Other: select location - The user selects a location in which. to insert the shortcuts.Do not créate shortcut icons - No shortcut icons will be created.

Figure 2. Choose Shortcut Location.

Note: Dependant upon the installation options, the installer may not créate shortcuts at all.

2.1.4 Choose Link LocationNote: This screen appears only during installation on a Unix platform.

The "Choose Link Location" screen defines where symbolic links created by the installer are to beplaced.• In your home folder - This option creates symbolic links in the logged in user's home directory.• Other: select location - Specify a location in which to créate symbolic links.Don't créate links: No symbolic links will be created.



Figure 3. Choose Link Locatíon.

Note: Dependant upon the installation options, the installer may not créate links at olí.

2.1.5 Select Installation TypeNote: This screen appears only when Network Node Manager (NNM) software is detected on thetarget computer.

The "Select Installation Type" screen allows you to indícate how Canoga View should be installed andconfigured in relation to Network No de Manager (NNM).• CanogaView Standalone - This option installs CanogaView software on the target computer such

that it is completely independent of NNM. No NNM customization for Canoga Perkins devices orCanogaView access is performed.

• CanogaView Integrated with NNM - This option installs CanogaView software on the targetcomputer. NNM is customized for Canoga Perkins devices (e.g., custom symbols, eventconfigurations, etc.) and for access to CanogaView via NNM map symbols.

• NNM Setup for Remote CanogaView Access - This option does not install CanogaView softwareon the target computer, but does customize NNM for Canoga Perkins devices and for access toCanogaView software installed on other computers.


EdgeAccess® Universal Cliassis System

Figure 4. Select Installation Type.

2.1.6 Enter SNMP Trap PortNote: This screen appears only when the selectedInstallation Type is either "CanogaViewStandalone" or "CanogaView Integratedwith NNM".

The "Enter SNMP Trap Port" screen allows the selection of a port number on which the CanogaViewTrap Service should listen for SNMP traps. The default port is 162 and as explatned on theinstallation screen, unless other network management software uses this port, the default port shouldbe selected.

FigureS. Enter SNMPPort Trap.



Chapter 3Using CanogaViewOnce CanogaView is installed you are ready to initiate the program.

3.1 Opening CanogaViewOn a Windows platform, a shortcut to the CanogaView Start Page will have been installed at ashortcut location selected during installation (refer to Section 2.1.3).

Lócate the shortcut and select or double click on it.

On a UNIX platform, open the CanogaView Start Page by following the instructions for accessingCanogaView via a remote computer (reference Section 3.1.1).

3.1.1 CanogaView via a Remote ComputerCanogaView can be opened from a remote computer via a web browser by opening URL:

http ://canogaview_server_liost: 80 80/CanogaView/html/cv.htrnl

Note: "canogaview_server_host" is the DNS host ñame or the IP adaress ofthe computer on which the Canoga View software is installed.Álso note that the text in íhis URL is case sensitive.

3.1.2 CanogaView via HP OpenViewIf you installed CanogaView on a computer running NNM and you indicated that it should beintegrated with NNM, you can access it from the NNM web interface.

Launch the NNM web interface on a Windows platform via URL:http://canogaview_server_host/OvCgi/ovlaunch.exe

Launch the NNM web interface on a UNLX platform via UKL:http://canogaview_sen'er_host:8880/OvCgi/ovlauncli.exe

To launch CanogaView from the HP OpenView Launcher window, open the "IT Resources andApplications" ítem on the Object Views táb. Double-click on "CanogaView."



3.1.3 Client Access

CanogaView can be accessed from a client computer by opening the following UPJL's:

• Initial CanogaView Start Page:• htfp://canogaview_server_host:8080/CanogaView/htmycv.html• Agent Chooser:

http://canogaview_server_host:8080/CanogaView/jsp/AgentConfig.jsp• Directly to the Domain view for the IP address specified:

http://canogaview_server_liost:8080/CanogaView/jsp/DomainView.jsp?IP_CONTEXT=IP_address_of_the_DMM

• Directly to a particular Chassis View:http://canogaview_server_liost:8080/CanogaView/jsp/CliassisView.jsp?ff_CONTEXT=IP_address_of_the_DMM&CHASSIS_CONTEXT=chassis_number

• Account Manager:http://canogaview_server_host:8080/CanogaView/jsp/UsersConfíg.jsp

• Security Manager:http://canogaview_serverJiost:8080/CanogaView/jsp/AppsConfíg.jsp

3,2 Using CanogaViewThe CanogaView Start Page provides a starting point from which to access CanogaView. To launchCanogaView from the Start Page, click on the "Start" button.

Figure 8. CanogaView Start Page


EdgeAccess Universal Ctassis System

After the CanogaView Login screen opens the user will be prompted to enter a username and apassword.

Figure 9. Login Screen

3.2.1 Logging in to CanogaViewThe standard logia screen., shown above, will appear the first tune access to a CanogaViewapplication (e.g. Agent Chooser, Domain View, etc.) is attempted. After a successful logia, anyCanogaView application may then be accessed without having to enter a usemame and password.The logia session continúes until the user explicitly logs out or the session tunes out due to inactivity.

If the password for CanogaView has notbeen established, enter "guest" or "adrnin" as the usernameand password. This entry is case sensitive. After a successíul login, the Agent Configuration screenwill open.

Refer to Section 3.4 for details on setting up security.

3.2.2 Agent ChooserIt is from this page that the user configures the agent addresses where the domains to be managedreside.

Click on the "Add Agent" button and an Add Agent window will open. Enter the IP Address of theDMM managing the domain. Click OK.

You will see the Agent added to the list in the middle of the page. Repeat adding agent IP addressesfor each domain that you need to manage.

Additions and/or changes must be saved.


EdgeAccess® Universal Giassis System

Figure 10. Add Agent Screen.

To delete an agent, select the agent to delete from the list, click on the Delete Agent button, and savethe change.

3.2.3 Toolbar IconsToolbar icons appear in the upper leñ comer of a page under the drop-down menú bar. Icons reflectthe same ítems as will be found in the drop-down menus.

Each application page has a slightly different toolbar as the examples below show. A brief descriptionof the toolbar icons foliows.

Figure 11. Agent Chooser Toolbar.

Figure 12. Domain View Toolbar.



Figure 13. Chassis View Toolbar.

Figure 14. Devíce View Toolbar.



Figure 15. Domain View.

Note the symbols at the bottom of the chassis. There are six symbols:• Regular Clock - This symbol indicates the unit that is providing the clock for the other chassis in

this domain.• Red Exclamation Mark (Triangle) - A major alarm condition has occurred indicating the chassis

as reported by the CIM.• Yellow Exclamation Mark (Triangle) - A minor alarm condition has occurred indicating the

chassis as reported by the CIM.• Red Speaker Alarm - This indicates that a major output alarm relay is active.• Yellow Speaker Alarm - This indicates that a minor output alarm relay is active.• Fan - The unit displaying this symbol is equipped with a fan tray.

To configure, or manage, a particular chassis, point the mouse cursor over it and single left click.

CanogaView Network Management System

EdgeAcoess Universal Chassis System

3.3.3 Chassis ViewChassis View details all modules and LED status within a chassis. Major and minor alarm conditionsare reflected on the CIM and the individual

Figure 16. Chassis View.

modules LED status. Reference the applicable Users Manuals for details on the LED status.

To configure particular cards within the Chassis View screen, e.g. 2361, 2461, DMM CIM, etc., movethe mouse cursor over the card and single leñ click.

3,3.4 Device ViewTo manage particular devices, i.e. configure, monitor status and alarms, perform diagnostics, etc., usethe menú and/or toolbar icons to launch the associated applications as defined in Section 3.2.3"Toolbarlcons."


EdgeAccess Universal Ctassis System

23S1_!*» *5f

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-5*1' -_.Mjft-;' '.m T^.aif"...~'1^!j

Figure 17. Device View.

3.3.5 Alarm MonitorEach of the Domain, Chassis, and Device Views have a button with a yellow bell; the Alarm Monitor.The Alarm Monitor registers to receive events that origínate from the chassis, device, etc.

When initiated, the Alarm Monitor screen will open with a history of the latest alarms. This monitoroperates in real time, thus as one alarm is generated it is refiected in the alarms list while the lastalarm in the history file is removed when the máximum number of alarms is received.



Figure 18. Alarm Monitor.

3.4 SecuritySecurity setup is accomplished via the Account Manager and Security Manager pages. Two user loginaccounts are automatically created when CanogaView is installed:

• guest - this is used for both user ñame and password. This login account has been pre-installedwith the observer access level.

• admin - this is used for both user ñame and password. This login account has been pre-installedwith the Supervisor access level.

Note: Takíng into consideration security issues, it is advisable to either remove or change the pre-installed access accounts.

i3.4.1 Account ManagerTo manage login accounts (e.g., add/delete users, set up passwords, etc.) open the Account Manager.On a Windows platform, this page can be accessed from the Account Manager shortcut installedduring CanogaView installation. On a UNIX platform, open the URL for the Account Manager asdocumented in Section 3.1.3.

Use the admin account when estabHshing new users. To establish new users click the "Add User"button. Ful in the desired user ñame and password, then select a user security level via the drop-downmenú.This setting defines the level of access the user will have upon login. This setting is important andwill limit the security level placed upon users for specific applications and fields.

Note: Accounts and passwords are case sensitive.



Figure 19. Adding Users - Account Manager



3.4.2 Secunty ManagerTo manage application security, open the Security Manager. On a Windows platform, this page canbe accessed from the Security Manager shortcut installed during the CanogaView installation. On aUNIX platform, open the URL for the Security Manager as documented in Section 3.1.3.

Each application can have a mínimum access level assigned which is required to open the application(e.g., if UsersConfig application is assigned a Supervisor level access, users without this securitylevel will be denied access when attempting to configure the Users data.)

Individual fields within the application can also be assigned access levéis; "full access," "limitedaccess" and "none."

• Full Access - allows read/write privileges for users with the minimum access level (i.e., observer,operator, supervisor)

• Limited Access - allows read only privileges for users with the minimum access level (i.e.,observer, operator, supervisor)

• None - does not allow the field to be displayed or interacted with any user.

Figure 20. Security Manager.


ANEXO 4

CARACTERÍSTICAS DE CABLES DE FIBRA ÓPTICA

Cabos Blindados (Ármored)

Diámetro externototal do cabo

— Diámetro externo, kdo cabo internoincluindo a capa

Cabo interno de distribuí533Serie DXFita de Ferro corrugadorevestido de copoli meroCapa externa em poliálenoRipcord

Características e Aplicares:• Cabo para insta^oes aéreas ou subterráneas (sem caixa de passagem subterránea).• Fita de ferro corrugado protege o cordao de fibra ótica contra roedores e oferece rigidez adicional paraIan9amentos aéreos, se necessário.• A blindagem é fácilmente removível com o auxilio de um elemento de tra9ao em aramida (ripcord). Expoe-se assim o cabo interno, retardante as chamas, próprio para uso interno e externo. Isto elimina a necessidade desplice entre o cabo externo e interno.• A blindagem em a9o é urna op9ao de complemento que pode ser aplicada a maioria dos cabos tipo plenum etipo riser.• Próprio para terminólo direta em campo com a maioria dos conectares óticos padrao.

Retan to Cable Index

CT o jCZ

E-maü: sadams@occfíber.com

Opífeai Cable CerporatlonP.O, Box 11367 * Roanoke, VA 24022-1967 USA

Phone (540) 265-0&90 * Fax {540} 265-0724Sales Dept, (800) 622-7711

http ://www. o ccfib er. com/p ortugues e/page6 .html 22/04/2002

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Vea nustro e-catalog™

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Familias de ProductosCategoría 5eCategoría 6Categoría 7Fibra

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de ProductosSoporteLiteraturaInformación OficialNormas de CableadoGuía de AplicacionesHistorias exitosasComunicados de Prensa

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Optical Cable CorporationCables de Fibra Óptica para

Aplicaciones LightSystemsM y LightSPlus™

Seleccione el cable que corresponda a su entorno de instalación. Ces para interiores/exteriores, longitud requerida, Foso para Cables/número de fibras, multimodal o monomodal, rendimiento óptico y eninstalación.

Tipos de Cable LightSystem™ y LightSystem P

. Cable de Distribución Serie DX Cable de Distribución S

« Compacto para conduit limitadoc Alta resistencia flexible para

prolongados esfuerzos detracción

• Costo instalado total más bajo• Foso para cables

interior/exterior, Plenum o Cero-Halógeno

• 2 a 156 números de fibrasdisponibles

• Chaqueta con armaduraadicional disponible

Diseño resistente paraprotección extraFibras pueden terminadirectamentePuede colgarse verticsin migraciónFoso para cablesinterior/exterior, PlenuHalógeno2 a 108 números defidisponiblesChaqueta con armaduadicional disponible

http ://www. esp anol. siemon. com/esp anol/warranty/fib creable, asp 22/04/2002

Cable de Subgrupos Serie GX Cable de Ensamble Se

Subgrupos codificados porcolores para un fácilenrutamiento a diferentes áreasMúltiples tipos de fibra en unsolo cableFoso para cablesinterior/exterior, Plenum o Cero-Halógeno12 a 144 números de fibrasdisponiblesChaqueta con armaduraadicional disponible

Flexible para cables cconectares, cordonesconexión y cables conconectarDisponible en un grande diámetros para difconectaresDisponibles múltiplesmateriales para la chaFoso para cablesinterior/exterior, PlenuCero-Halógeno

Cable Mensajero Aéreo Serie M

Disponible en acero toralmentedieléctrico, inoxidable ogalvanizado

OptiRee!TM

Disponible en tipos dpopularesMarcaciones de longitdecreciente observablsimple vistaFácil manejo yalmacenamiento

Cables de Fibra Óptica con Revestimiento Code Optical Cable Corporation son la Respuest

Óptica I Cable Corporation se encuentra comprometido con la constrrevestimiento compacto, como el mejor diseño de tecnología de pun

http://www.espanol.siemon.com/espanol/wairanty/fibercable.asp 22/04/2002

•Es

-comprobada para casi todas las aplicaciones comerciales de comúnque exijan el alto rendimiento de las fibras ópticas Dichas aplicacioincluyen'transmisión a distancia moderada para lazo local de comptelefónicas, Redes de Área Local (LAN), y enlaces punto-a-punto eedificios, fábricas, parques de oficinas y campüs. Los cables con recompacto ofrecen la flexibilidad, conectabilidad-directa y versatilidanecesarias para satisfacer los diversos requerimientos existentes eaplicaciones de fibra óptica de alto rendimiento.

QPTTCALCABLEc o K j> o & ,i r r o ,v

REGRESAREnvíe sus comentarios a webmaster(a)siemon.com o use nuestro formato de come

Copyright © 1995-2001, The Siemon Company

http://www. esp ano!, siemon com/esp ano Vwarranty/fib ercable. asp 22/04/2002

r

Lista de estada resLos cables de tubo ajustado deOptical Cable Corporationsatisfacen los requisitos de lossiguientes estándares.

ANSÍ X3T9.5 PMDATM 155 Mb/sFDDIlOOMb/sFibre Chanel FC-PHTIA-568TIA-598-ATIA-758

Característica y Aplicaciones:• Construcción Figura Ocho para uso con ferretería de instala

Construcción Figura Ocho para uso con ferretería de instala(1) Acero Inoxidable (SS). Trenzado con alambre de acer(2) Acero Galvanizado (GS). Es un producto más competí(3) Mensajero Dieléctrico (DS). Construcción de alto rend

• También disponible en figura circular para uso sobre vanos« Rango de temperatura de -55°C a +85°C.

Nota: Al pedir cablesaéeoses necesario obtener informada de los vanos de instalada (distanda entre po

Radio de curvatura mínima: Con tensión de instalación

Con tensión de largo plazo

Tem peratura de operación

'Temperatura de almacenaje

http://www.occfiber.com/espanol/m-series-figure8/indexnt.html 22/04/2002

Optical Cable Corporation1-800-622-7711

Con tensión de instalación n


Temperatura de operación

Temperatura de almacenaje

Resistencia a aplastamiento

Resistencia a impactos

Resistencia de flexión cíclica

Part Number Suffíx

10X diámetro exterior

-40°C to +85°C

-55°C to +85°C

440 N/cm

20 impactos

25 ciclos

-CST (Corrugated electrolyticchrome-coated steel tape, 0.006inch thickness)-FRP (Fiberglacs RodentProtection)

Estas especificaciones pueden cambiarse sin aviso previo.

Core-Locked, Ultra-Fox and OptiReel are trademarks of Optical Cable Corporation

Information and specifications displayed on this site are subject to change without notice.

^(Sopyright Optical Cable Corporation1-800-622-7711

P.O. Box 11967, Roanoke, Virginia, USA 24022-1967Phone (540) 265-0690 - Canadá 1-800^43-5262

Fax (540) 265-0724www.occfiber.com

email: [email protected] to home page

http ://www. o ccfib er. com/esp anol/armored/indexnt.html 22/04/2002

Cables con Armadura

• clickfor enlarged view •

Lista de estádaresLos cables de tubo ajustado deOptical Cable Corporationsatisfacen los requisitos de lossiguientes estándares.

ANSÍ X3T9.5 PMDATM 155 Mb/sFDDIlOOMb/sFibre Chanel FC-PHTIA-568TIA-598-ATIA-758

Característica y Aplicaciones:• Este cable puede ser usado tanto para ser

instalado bajo tierra como de forma aérea.» Capa de acero corrugado protege las fibras

ópticas del cable contra roedores y provee unaprotección adicional para el uso en insalacionaéreas donde se use el método de devanado.

• La armadura es fácil de remover con la ayudade un hilo inerno de arámida dejando el cableexpuesto para uso exerno e interno, un cableanti-inflamable el cual se puede conectorizardirectamente sobre los subcables.

« La armadura es una opción que puede seraplicada a la mayoría de los conecoresestándares.

• El cable puede ser usado para instalacionesdirectas compatible cor la mayoría de losconectores estándares.

• Opcional: armadura dieléctrica (FRP)disponible para protección contra ratas dondepropiedades dieléctricas, peso liviano yflexibilidad son requeridas. Beneficios:(1) FRP provee protección efectiva contra .daños causados por roedores.(2) FRP es ideal para uso donde el cable estáexpuesto a túneles sub-terráneos, ductos, etc..

Please contact the factory for complete FRPspeciñcations.

Especificaciones Comunes Para Todoslos Cabíes con Armadura

Radio de curvatura mínima:Con tgnsión de instalación 15X diámetro exterior

h1±p://\v^/w.occfiber.com/espanol/armored/indexnt.html 22/04/2002

Óptica! Cable Corporation1-8OO-622-7711

1Resi

Resi

Resi

Part

rtencia a aplastamiento

rtencia a impactos

¡tencia de flexión cíclica

Síumber Suffíx

http://www.occfiber.eom/espanol/m-series-figure8/indexnt.b.tml 22/04/2002

Sém BX "Bmakout Cables"

«Forward to Riser Speciftcations»

• clickfor enlarged view •

Confiado por estero

Lista de estada resLos cables de tubo ajustado deOptical Cable Corporationsatisfacen los requisitos de lossiguientes estándares.

• ANSÍ X3T9.5 PMD« ATM 155 Mb/s« FDDI100 Mb/sc Fibre Chanel FC-PHo GR-409-CORE• ICEA-83-596« TIA-568• TIA-598-A• TIA-758

UL listará los cables comotipo OFNR de acuerdo conNEC secciones 770-51 (b) y770-53 (b) para uso vertical enedificios, para tiradas de unpiso a otro. Cumple y ademássupera los requisitos parainteriores requeridos para loscables de fibra óptica como selista en GR-409-CORE.

UL listará los cables comotipo OFNP de acuerdo conNEC secciones 770-51 (a)para uso en ductos, "plenums,"y en áreas de ventilación.Cumple y supera los requisitospara interiores requeridos paralos cables de fibra óptica comose detalla en GR-409-CORE.

Característica y Aplicaciones:e Un cable mucho más reforzado, un cable fácil de

instalar, un cable diseñado para áreas locales(LAN.)

• Para instalaciones donde la facilidad determinación y economía de conectorización sonfactores importantes.

o Distancias cortas y moderadas por enlace, entreedificios o dentro de edificios donde se necesitanterminaciones múltiples.

e Centro helicoidal (Core-Locked™) de la cubiertaexterna diseñado para instalaciones de largoplazo, un cable que no presenta problemasdurante su funcionamiento y que puede ser usadoen instalaciones verticales,

• Los sub-cables están diseñados paraterminaciones directas con conectores estándares.

• El Trenzado helicoidal de la fibras del cable dacomo resultado mayor flexibilidad ysupervivencia en tracciones largas, así comotambién mayor protección mecánica.

• Para uso interno y extemo, es decir no necesitaempalme de un cable externo con uno interno enla entrada de un edificio.

• Anti-infiamable para mayor seguridad enintalaciones internas. Resistencia a hongos,resistencia al agua, y protección a rayosUltavioletas en aplicaciones externas.

« La construcción de tubo ajustado permite al cabledar a cada fibra extra protección ambiental ymecánica dando como resultado un cable de altorendimiento.

• Un recubrimiento de material elastomérico ehilos de arámida protegen cada fibra, dando

http ://www. o ccfib er. com/esp anol/bx-series-breakout/indexnt.html 22/04/2002

, Optical Cable Corporation1-800-622-7711

hilos de arámida protegen cada fibra, dandocomo resultado un subcable fuerte y protegido..Cantidad de fibras de entre 2 hasta 108 por cable,una cantidad mayor de fibra por cable estadisponible a solicitud del cliente.Para los de serie BX extra protección de agua esopcional: Cada subunidad de cable en el BX de laserie "riser" han sido diseñados con protección alagua. E el número de parte sólo escribir WB(water-block) al tinal.

Especificaciones Comunes Para Todoslos Cables de la Serie BX

Radio de curvaturamínima: Con tensiónde instalación

Con tensión de largoplazo

Temperatura deoperación

Temperatura dealmacenaje

Resistencia aaplastamiento

¡Resistencia a impactos

Resistencia de flexióncíclica

Riser

15X diámetroexterior


-40°C to+85°C

-55°C to+85°C

2,200 N/cm

1,500 impactos

2,000 ciclos

PLENUM



-40°C to+85°C

-40°C to+85°C

2, 100 N/cm

1.000 impactos

2,000 ciclos

Esfas especificaciones pueden cambiarse sin aviso previo. |

«Forwctrd to Riser Specifications»



Copyright Optical Cable Corporation1-800-622-7711

P.O. Box 11967, Roanoke, Virginia, USA 24022-1957Phone (540) 265-0690 - Canadá 1-800^43-5262

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Cables con Armadura

Ciwínfeifegtsa

1 clickfor enlarged view •

Lista de estádaresLos cables de tubo ajustado deOptical Cable Corporationsatisfacen los requisitos de lossiguientes estándares.

ANSIX3T9.5PMDATM 155 Mb/sFDDI100 Mb/sFibre Chanel FC-PHTIA-568TIA-598-ATIA-758

Característica y Aplicaciones:• Este cable puede ser usado tanto para ser

instalado bajo tierra como de forma aérea.• Capa de acero corrugado protege las fibras

ópticas del cable contra roedores y provee unaprotección adicional para el uso en insalacionaéreas donde se use el método de devanado.

• La armadura es fácil de remover con la ayudade un hilo inerno de arámida dejando el cableexpuesto para uso exerno e interno, un cableanti-inflamable el cual se puede conectorizardirectamente sobre los subcables.

• La armadura es una opción que puede seraplicada a la mayoría de los conecoresestándares.

• El cable puede ser usado para instalacionesdirectas compatible con la mayoría de losconectores estándares.

• Opcional: armadura dieléctrica (FRP)disponible para protección contra ratas dondepropiedades dieléctricas, peso liviano yflexibilidad son requeridas. Beneficios: •(1) FRP provee protección efectiva contradaños causados por roedores.(2) FRP es ideal para uso donde el cable estáexpuesto a túneles sub-terráneos, ductos, etc..

Please contact the factory for complete FRPspecifications.

Especificaciones Comunes Para Todoslos Cables con Armadura

Radio de curvatura mínima:Con tensión de instalación 15X diámetro exterior

http ://www. o ccfib er. com/esp anol/armoreáVindexnt.html 22/04/2002


Con tensión de instalación n


Temperatura de operación

Temperatura de almacenaje

Resistencia a aplastamiento

Resistencia a impactos

Resistencia de flexión cíclica

Part Number Suffíx

1 OX diámetro exterior

-40°C to +85°C

-55°Cto+85°C

440 N/cm

20 impactos

25 ciclos

-CST (Corrugated electrolyticchrome-coated steel tape, 0.006inch tnickness)-FRP (Fiberglass RodentProtection)

Esfas especificaciones pueden cambiarse sin aviso previo.


Information and specifications displaved on this site are subject to change without notice.

OfVKXi.CA8f.is

(Eopyright Optical Cable Corporation1-800-622-7711

P.O. Box 11967, Roanoke, Virginia, USA 24022-1967Phone (540) 265-0690 - Canadá 1-800-443-5262


email: sadamsiSjoccfiber.comback to home page

http://www.occfiber.com/espanol/armored/indexnt.ritml 22/04/2002

1 ~~o~"

Serie DX Cable efe Distribución

Forward to Riser Specifícations »

• Sertart» Csotel

Lista de estádaresLos cables de tubo ajustado deOptícal Cable Corporationsatisfacen los requisitos de lossiguientes estándares.

ANSÍ X3T9.5 PMDATM 155 Mb/sFDDI100 Mb/sFibre Chanel FC-PHGR-409-CORE.ICEA-83-596TLA-568TIA-598-ATIA-758

UL listará los cables comotipo OFNR de acuerdo conNEC secciones 770-51 (b) y770-53 (b) para uso vertical enedificios, para tiradas de unpiso a otro. Cumple y ademássupera los requisitos parainteriores requeridos para loscables de fibra óptica como selista en GR-409-CORE.

UL listará los cables comotipo OFNP de acuerdo conNEC secciones 770-51 (a)para uso en ductos, "plenums,"y en áreas de ventilación.Cumple y supera los requisitospara interiores requeridos paralos cables de fibra óptica comose detalla en GR-409-CORE.

a iMértÍQ Primariods ftcnifo

HsCíirtnfefltó Secundada Tfgfvt-Buffsf<te 900 nm Codificado por Colores

Hitos efe temida

Outíeíta £xter«a tie PVC para: oso

Guarda tlsRasgura

~ clickfor enlarged view ~

Característica y Aplicaciones:• Para uso en aplicaciones de sistema troncal,

sistema de áreas locales (LAN) y enaplicaciones donde se requieran de cables deplanta externa a un cable de planta interna a laentrada de un edificio o construcción.

• Para uso de planta externa y planta interna,presentando la gran ventaja de no necesitar unextra empalme entre un cable de planta externaa un cable de planta interna a la entrada de unedificio o construcción.

e Anti-inflamable para un uso interno. Resistentea hongos, resistencia al agua, y proteccióncontra rayos ultravioleta en aplicaciones de usoexterno.

• Los cables de serie DX pueden ser protegidoscon una armadura en aplicaciones donde seanecesaria protección contra roedores y donde serequiera enterrar los cables en forma directa.

• Este cable presenta una de las más altastolerancia a peso. Diseño compacto perfectopara trabajar en ductos de espacio limitado ycables de tramos largos, el radio de curvaturapuede ser mínimo.

• El diseño de trenzado helicoidal alrededor delnúcleo del cable aumenta la flexibilidad y lepermite al cable resistir grandes cargas defuerza, además que aumenta la protección.

• Costos de instalación mucho menores a los dela competencia sobre cables con Bel.

• Recorridos más largos donde los costos y eltamaño del cable son muy significativos.

« Óptimo Desarrollo durante el desempeño,debido a la cubierta de tubo ajustado la cual daprotección mecánica y ambiental a cada fibra.

http://www.occfiber.com/espanol/dx-series-distribution/indexnt.html 22/04/2002


._******«*\

•¿•íf-ü ? tl££J

protección mecánica y ambiental a cada fibra.Los cables DX y los cables DC concaracterísticas de "Core-Locked" (Centrohelicoidal) en la cubierta externa, proveen alcable de gran versatilidad en la instalación delmismo ya sea en zonas con múltiples curvas overticales.Entre 2 a 156 fibras sin subagrupar, dandocomo resultado el más eficiente cable tipo tuboajustado (tight buffer) de gran tamaño. Unamayor cantidad de fibra por cable estadisponible bajo solicitud del cliente.Para cable de la serie D y de la serie DC, extraprotección contra agua es opcional, se utilizaríaentonces una cubierta de centro helicoidal desúper absorción, la cual se dilata al ser expuestaal agua. Para el número de parte usar losprefijos D o DC para cables de centro helicoidaly agregar la terminación WB (water-block). Porejemplo él numera de parte: DC06-055D-W3BB/1UC-900-RWB. Disponible en lamayoría de los cables.

Especificaciones Comunes Para Todoslos Cables de la Serie DX

Radio decurvaturamínima: Contensión deinstalación

Con tensión delargo plazo

Temperatura deoperación

Temperatura dealmacenaje

Resistencia aaplastamiento

Resistencia aimpactos

Resistencia deflexión cíclica

Ríser



-40°C a+85°C

-55°C a+85°C

1,800 N/cm

1,500 impactos

2,000 ciclos

PLENUM

15X diámetro exterior

1 OX diámetro exterior(15X diámetro exteriorpara fluoropolymerduro (K) cubiertaexterior)

-20°C to +85°C (S)-40°C to +85°C (K)

-40°C to -+85°C

1,500 N/cm

1,000 impactos

1,000 ciclos

Estas especificaciones pueden cambiarse sin aviso previo.

Forward to Riser Specifications »

http ://www. o ccfib er. com/esp anol/dx-series-distribution/indexnt.html 22/04/2002

raer Specmcations

Tabla de Conversión

CONVERTIRDE;

1 Aum

CONVERTIRA:

1 DE1 mus

mm II in

cm

mkm |km |

kg |kg/km |

N |\m |

N/cmkPa 1

°C |°F |

inftft |mi |Ibs |

Ibs/lOOOft |

Ibsf . |

ft-lbs 1

Ibs/in |

PSI |°F J°C |

MULTIPLICARPOR:

|_ Dividir| .03937

.03937

.39370

3.2808

3280.8

.621372.2046

.67197

.22481

.73756

.57101

.14504

1.8x°C + 32

(°F-32)/1.8

TIA-598-A Fibra ÓpticaCódigo de Colores

Estándares[1 Azul ]|7 Rojo|2 Anaranjado || |[8 Negro3 Verde ]|9Amanlb[4 Café LO Púrpura|5Gris

6 Blanco

11 Rosado12 *AzulMarino

*Para más de 12 fibras los colores son.Repetidos cada 12 fibras.

ColoresA menos que el cliente lo solicite de otro color,

la cubierta del cable, OFNR, es Negra.

OFNP Plenum, los colores de la cubierta de este

http ://www. o ccfib er. com/espanol/fib er-sp ecs/index.html 22/04/2002

\jpncai ydDI V^UrpOiaiIUJ.1

cable son seleccionados de acuerdo a las reglasde TIA-598-A como sigue:

50/125 - Anaranjado62.5/125 - Gris100/140-Verde200/23O-Negro

Monomodo — Amarillo

Si el cable OFNP va a ser usado a la intemperie,el color de la cubierta debe ser negro.

Especificaciones de las FibrasMultimodo (Características

Core/CladdingDiámetro

pm

850 nmdB/km

850 nmMHz/km

50/125 || 3.0 J| 400

50/125 || 3.0 400

50/125 || 3.0 _|| 600

50/125 || 3.0 || 600

50/125 ir 3.0 |P 600

62.5/125 J| 3.0 j| 200

62.5/125 || 3.0 J| 200

62.5/125 ]|~~ 3.0 || 200 ]

62.5/125 3.0 || 200

62.5/125 || 3.0 || 220 _|

62.5/125 lf 3.0 |P 220 |

62.5/125 || 3.0 ]| 300 |

62.5/125 || 3.0 || 300 |

62.5/125 j| 3.0 || 400 |

62.5/125 j| 3.0 || 500 |

100/140 || 4.0 || 100_J

100/140 ~\\0 |[ 160 |

100/140 || 4.0 ]| 160 |

100/140 || 4.0 || 300 |

100/140 1| 4.0 || 400 1

200/230HCS 8.0 20

1,300nm

dB/km

| 1.0

| 1.0

| 1.0

U i.o1.0

1.0 '

1.0

1.0

1.0

1.0 |

1.0 ~~|

1.0 |

1.0 |

1.0 |

1.0 |

2.0 |

2.0 |

2.0 |

2.0 |

2.0 |

-

Ópticas

1,300 nmMHz/km

| 400

| 1,000

600

| 800

1,000

500

600

800

1,000

600 ]

1,000 |

400 |

600 J

600 ~|

500 |

100 |

300 |

500 |

300 |

400 |

-

Típicas)

P/N Code

| A3FB/1FC

| A3FB/1IC

| A3GB/1GC

| A3GB/1HC

[ A3GB/1IC

[ W3EB/1UC

[ W3EB/1GC _|

W3EB/1HC

W3EB/1IC

W3RB/1GC*

W3RB/1IC

W3TB/1FC

W3TB/1GC

W3FB/1GC

W3UB/1UC

C4DB/2DC

C4SB/2TC

C4SB/2UC

C4TB/2TC

C4FB/2FC

F8BB

*Opt¡mized for Gigabit Ethernet extended distances of 300 meters at 850 nmand 600 meters at 1300 nm.

Other optícal characterístics available, please contact the factor/ for details.

http://www.occfiber.com/espanol/fiber-specs/index.ritmi 22/04/2002

Monomodo (Características Ópticas Típicas)Core/Cladding

Diámetro|-im

9/125 |

1 9/125 |9/125 |9/125 |

1,300 nmdB/km

0.4

0.5

1.0

1.0 |

1,550 nmdB/km

0.3

0.5

- 1i.o !

P/N Code

S.4MC/.3MD

S.5MC/.5MD

S1MC

S1MC/1MD

Los cables de Optícal Cable Corporation satisfacen los requisitos de TIA-568 parauna máxima atenuación de no mayor de 3.5 dB/km en 850 nm

y no mayor de 1.5 dB/km en 1300 nm.

Custom CablesOptical Cable Corporation prides itself onproviding customers withthe best fiber optic cables for their special requirements— not juststock iteras. If you need a custom cable, please cali our factory at

1-800-622-7711 or (540) 265-0690.

Core-Locked, Ultra-Foxand OptiReel are trademarks of Optical Cable Corporation


.TI?"-"- e

fficpyright Optic-i Cable Corporation1-800-622-7711



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calos Técnicos - Las Preguntas Mes Fmcuenles

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Las Preguntas Más Frecuentes Sobre Cables con Fibras Ópticas

Q. ¿Todas Jas cubiertas de cables de fibra ópticas son permeables al agua y alvapor de agua?A. Sí. Tosos los materiales de cubiertas extemas de cables y todo los que no estánherméticamente sellados pueden, de hecho, dejar pasar muy pequeñas cantidades demoléculas de agua. Los diseños de cables de fibra óptica tight-buffer (con amortiguador dehumedad hermético), tightbound (con cubierta hermética) confrontan este potencialproblema protegiendo cada fibra individual con una cubierta amortiguadora no porosa de900 micrones hecha con elastómeros duros o materiales de PVC de alta performance. Estediseño minimiza efectivamente la presencia de moléculas de agua en la superficie de vidriode la fibra y evita que las fibras para ambientes húmedos se vuelvan quebrazidas. Estoscables son tolerantes al agua, y pueden funcionar aún si hay moléculas de agua debajo de lacubierta externa.

Q. ¿A qué temperatura pueden ser usados los cables de fibra óptica parainterior/exterior e instalación vertical?A. Todos estos cables pueden operar entre - 40°C a +85°C de temperatura con un aumentode atenuación mínimo (testeados de acuerdo con TIA/EIA 453-3A y TIA/EIA 455-71).

Q. ¿Por qué cables con fibra óptica tight-buffer, tightbound cuestan menos alinstalar que los loose-tube rellenos con gel?A. Porque el instalador sólo debe remover la cubierta externa y la cubierta del subcablepara encontarar el buffer de 900 micrones. Una vez quitado este buffer de la fibra, se lotermina sin ninguna otra preparación. No hacen falta kits breakout o fan-out, no esnecesario colocar bloqueos del gel epoxi, no hay que extraer parte del gel, y no sonnecesarios tubos de bifurcación. Dependiendo del tipo de cable, de conectar y de lahabilidad de la persona que realiza el trabajo, los cables tight-buffer, tightbound pueden serentre un 30% y un 50% más baratos de conectorizar. Esto lógicamente induce unadisminución en el costo total de la instalación del cable. Y a mayor cantidad de cables,mayor es el ahorro por utilizar cables tight-buffer, tightbound.

Q. ¿Existen agencias regulatorias con el objetivo de definir los estándares deconstrucción de redes, y qué tareas realizan para garantizar la seguridad delconsumidor?A. Sí. Las dos organizaciones establecidas para cumplir tareas regulatorias son el NationalElectrical Code (NEC) y el Underwriters Laboratory (UL). Los cables con fibras ópticaspara instalación vertical de Opíical Cable Corporation están listados por el UL enconcordancia con las secciones 770-51 (b) y 770-53 (b) del NEC. Los cables con fibrasópticas para instalación vertical por ductos de Optical Cable Corporation están listados porel UL en concordancia con las secciones 770-51 (a) y 770-53 (a) del NEC.

Q. Los cables con fibras ópticas de Optical Cabíe Corporation cumplen con losestándares específicos de performance del Bell Company Research(BELLCORE)?

http ://www. o ccfib er. com/espanol/technical-articles/asked_questionsnt.html 22/04/2002

" upncai^apie

A. Sff BELLCORE rué creado con el objetivo de investigar y desarrollar, y establecer losestándares mínimos para la infraestructura de la Bell Telephone Company. Ellos son laparte'encargada específicamente del desarrollo, en el sistema público de teléfonos de losEstados Unidos. BELLCORE no establece los procedimientos de control para esosestándares. Estos son provistos por el TIA/EIA, específicamente en la serie de testsTL4/EIA 455. Los cables con fibras ópticas de Optical Cable Corporation están testeadospara cumplir todos los requerimientos genéricos aplicables delineados en GR-409-COREpara cables con fibras ópticas para interiores. Optical Cable Corporation también ofrece uncable que puede estar construido opcionalmente con cubierta de polímeros, lo cual permiteque los cables de la serie DX para distribución y los de la serie GX para reagrupamiento,cumplan con los requerimientos funcioneles de BELLCORE GR-20-CORE.

Q. ¿Cuál es la importancia de los estándares establecidos por el Rural UtilityService (antiguamente el REA) y a qué cables con fibras ópticas se aplica?A. El Rural Utíiiry Service es la agencia que garantiza las medidas agrarias de poco interéspara la construcción de las infraestructuras telefónicas públicas rurales. Ellas no tienenimpacto en los diseños o estándares del mercado privado de redes.

Q. ¿Es el 100 kpsi la prueba estándar de la industria para las fibras ópticas?A.Las fibras ópticas testeadas para el 100 kpsi se están convirtiendo en el estándar de laindustria. BELLCORE también concluyó que las redes públicas se beneficiarían con uncambio de las fibras ópticas testeadas para 50 kpsi, por otras testeadas para 100 kpsi. Esimportante para los diseñadores de sistemas pedir fibras ópticas para 100 kpsi en susespecificaciones.

s

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Os>nCÁ¡.CAI>.t.K

ffiopyright Optical Cable Corporation1-800-522-771-1



email: sadamsígjoccfiber.comback to'fiome page

http ://www. o ccfib er. coro/ esp anol/technical-articles/asked_questionsnt.html 22/04/2002

"opuuaj.

Artículos Técnicos - Resistencia 3 la Humedad..

Back to Table of Con ten ts

Resistencia a la Humedad de los Distintos Tipos de Cables

Los cables tight-buffer, tightbound ofrecen una mayor protección a la humedad sobre loscables del tipo loose-tube (fibra suelta en el tubo) con gel, y están preparados para uso enexteriores. Estos cables tight-buffer, tight-bound para interior/exterior han demostradosobrevivir durante períodos largos en ambientes húmedos.

El principal mecanismo de fallas mecánicas en fibras ópticas es el crecimiento deimperfecciones en la fibra causadas por la tensión. Este proceso de fatiga puede seracelerado por la presencia de moléculas de humedad (H2O) en la superficie de vidrio de lafibra. Cuanto mayor es la concentración de moléculas de agua (iones OH-) en la superficiedel vidrio, más rápidamente crecerán las imperfecciones en la superefidie. Esta fatigaacelerada en presencia de iones OH- se llama stress corrosión (corrosión por tensión).

La velocidad del crecimiento de imperfecciones en fibras ópticas también depende deltamaño de las grietas en la fibra. Para asegurarse de que no hay grietas mayores a untamaño predeterminado en la fibra terminada, los fabricantes sujetan sus fibras a pequeñaselongaciones o tensión). La velocidad del crecimiento de imperfecciones en fibras ópticastambién depende del tamaño de las grietas en la fibra. Para asegurarse de que no haygrietas mayores a un tamaño predeterminado en la fibra terminada, los fabricantes sujetansus fibras a pequeñas elongaciones o tensiones.

Todos los fabricantes de cables de fibras ópticas para uso en exteriores deben considerarentre sus prioridades, proteger la superficie de la fibra de la presencia de humedad. Esto sedebe a que el buffer primario de 250 um provee sólo una capa de 62.5 ¡im de materialacrilato curado con UV como protección básica sobre la superficie del vidrio. Este materialacrilato curado con UV no es elegido por el fabricante por su máxima resistencia al agua osu mínima porosidad. De hecho, es elegido primeramente por su gran velocidad deprocesamiento, ya que uno de los principales costos para los fabricantes de fibras es lavelocidad de producción. Ésta ha ido aumentando, y actualmente es de alrededor de 1metro por segundo. La misma capa de acrilato curado con UV es muy porosa para lasmoléculas de agua, y permite una muy alta concentración de iones OH- en la superficie dela fibra, si la fibra con buffer se sumerge en agua.

Todos los materiales plásticos son porosos en diferentes grados. Los tipos más comunes demateriales termoplásticos usados en cables absorben hasta cierto punto algo de agua, ylógicamente no actúan completamente como una barrera para la humedad. Sólo losmateriales como el vidrio o el metal pueden brindar un verdadero sellado hermético. Losmateriales plásticos son normalmente caracterizados con parámetros como la absorción deagua u otros solventes comunes, como aceitas, nafta, kerosene, etc. Entonces, no se puedeeliminar las moléculas de agua de ninguna fibra con cubierta plástica. El tema es minimizarla concentración de moléculas de agua en la superficie de vidrio de manera tal que losefectos de la corrosión por tensión sean mínimos.

Hay dos diferentes diseños para la protección contra el agua y la humedad en cables defibra óptica. Los cables loose-tube llenos con gel deben evitar que el agua alcance el buffer

http://www.occfiber.com/espano l/technical-articles/tolerance-vs-proofnt.html 22/04/2002

construcción "tight-buffer"y hilos de aramida proveenuna protección superior acada centímetro del cable.No precisa limpiezaespecial - no hay "gel", esfácil de instalar yconectorizar ahorrandotiempo y costos eincrementandoconfíabilidad.No requiere tensor central- un cable más flexible yfácil de instalar.El cable puede serinstalado verticalmente ypor múltiples curvas.Fácil de conectorizar., norequiere de equipos extras.Costo instalado más bajo.This tighí-buffer cable isthe CLEARADVANTAGE.

Óptica! Cable Corporation1-800-622-7711

\.Xr ^^<-.íj!,.ss¿

Fibra,del rollo Al

roífa d:oteka-up

Pruobas de comrol 'Esaidaros on la Induária"sentó en lalong'áudtóal de la fibra a unaca-ga dí

fssigadaSOkpáoso doblado aiOO kpsi.

Todas las fibras tienenimperfecciones.Competidores hanaceptado probar sus fibrasbajo un examen do 50spsi, permitiendo asiimperficciones de hasta2.3 um. En contraste,Ultra-Fox™ y Ultra-Fox™ Plus emplea fibrasque han sido sometidas a un examen de prueba bajo 100kpsi. Esto resulta en imperfecciones no mayoures de 0.7jim. Esto se traduce en un gran salto en la vida útil de lafibra de 10,000 veces más duración. Expresado entérminos prácticos fatiga que podría terminar con fibrasordinarias en un día no afectarían nuestros cables por cercade 30 años.

3. Una mejora de 25% en el rango detemperaturas

Uno de los atributos de funcionamiento de tácticasmilitares que hemos incorporado en nuestros cables defibra óptica Ultra-Fox™ y Ultra-Fox™ Plus es un rango deoperación extendido en ambientes extremos. Mientrasotros cables de fibra óptica tienen un rango de operaciónde alrededor 100°C (aproximadamente -20°C a+80°C,como mucho), Ultra-Fox™ y Ultra-Fox™ Plus excedeneste rango en un 25% (desde -40°C a +85°C). Si bien escierto puede no ser necesario, este funcionamiento deamplio rango de temperatura es una indicación del diseñoavanzado., calidad consistente y alto grado de materiales,asegurando una larga vida en cualquier ambiente.Temperaturas sorprendentemente altas pueden darse enclosets eléctricos, y cuartos de máquina. Condicionesextremas necesitan ocurrir solamente una vez para causarfallas en la fibra, y poner en peligro su instalación. Esto espor lo que hemos redefinido los estándares defuncionamiento de temperatura.

Ittatbc:

4. Uso Dual (interior y exterior)

Ultra-Fox™ y Ultra-Fox™ Plus incorporan unacombinación única deconstrucción y atributos defuncionamiento que loshacen ideales para uso emanas utiávwctainteriores y exteriores. Laresistencia al agua, hongosy emisiones ultra violeta; la cubierta resistente Core-Locked™; buffer de 900um; fibras ópticas probadas bajo100 kpsi; y funcionamiento ambiental extendida;contribuyen a una major confiabilidad durante el tiempo de

http://www.occfiber.com/espanol/tight-vs-loose/indexnthtml 22/04/2002

üptlüH.1

vida.

5. Tres tipos de protección enambientes húmedos

La fatiga de instalación y otros factores puedenresultar en grietas y orificios en las cubiertas de loscables a través de los cuales puede pasar agua. Encables de tubo holgado rellenos de gel, el geldentro de la cubierta se asienta dejando canalesque permiten que el agua migre hacia los puntos determinación. El agua puede acumularse enpequeñas piscinas en los vacíos, y cuando ladelicada fibra óptica es expuesta, la vida útil esrecortada por los efectos danñinos del agua encontacto. Ultra-Fox™ y Ultra-Fox™ Pluscombaten la intrusión de''humedad con múltiplescapas de protección alrededor de la fibra óptica. Elresultado es una mayor vida útil, mayorconfiabilidad especialmente ambientes húmedos.

6. Menores costos de terminación

En términos de mano de obra y costo demateriales, la terminación en el campo de loscables óptica tight-buffer de Optical CableCorporation provee ahorros significativos contralos competidores. Terminar un cable tight-bufferrequiere solamente una herramientas para peladode cable y un conectar. Cuando se utiliza cablerellenos de gel, los costos de instalación se elevanpara incluir extensivo tiempo de limpieza,solventes de limpieza, tubos de extensión, coletasde fibra óptica, empalmes, equipo de empalme,bandejas de empalme, cajas de empalme, etc., yotras herramientas y materiales no requeridos parala terminación de cable breakout. La velocidad ysimplicidad que Optical Cable Corporation trae alproceso de terminación puede reducir los costoshasta en dos tercios.

4 T1 A* Mua A f»«i é~ / 9 / m

Los cabísslouse-Tabe filíenos con gtl•dejan la fl&ra expuesta z] apa

1 (Míerta Externa2, Cubierta tfe:

Eía-stfimero3, Tfehl'-BüKer*

de 900 jimCablé"tíg«-BaífÉr*

7, Protección anti-inflamable paraseguridad y sentido común

El diseño tight-buffer y los materiales anti-inflamables de las cubiertas hacen Ultra-Fox™ y

http ://www. o ccfib er. com/esp anol/tight-vs-lo o se/indexnt.html 22/04/2002

"upncaí

Ultraf-Fox™ Plus la elección correcta por razonesde seguridad y practicidad. Ellos pueden disminuirla carga de cumplir con los requerimientos de lasnorfnas para instalaciones eléctricas. Algunoscompetidores utilizan cubiertas de materialinfljamable y relleno de gel que también esinflamable. Estos materiales no pueden cumplircon1 los requerimientos de las normas deinstalación, presentan un riesgo adicional, ypueden además crear un reto costoso y difícil en larestauración después de un incendio. Ya que elfuego puede viajar a lo largo de dicho cable, eldaño del cable se puedo extender profundamenteen las paredes y ductos. Ultra-Fox™ y Ultra-Fox™ Plus eliminan estos riesgos.

Pared-Cabbs daítíbo suefero rdlonocon gd f<ieddft conducirioagopffiíundatidití a en laspátedesy conctictü

Gal inflamable

8. Empaquetado de alta densidad

Con el máximo número de fibras en el menordiámetro posible. Ultra-Fox™ y Ultra-Fox™ Plusproveen una más rápida y más fácil instalacióndonde el cable debe enfrentar dobleces agudos yespacios estrechos. Por ejemplo, nuestro cable dela serie DX con 72 fibras de construcción superdensa tiene un diámetro 50% menor al deindustria. En nuestro cable de subgrupo de la serieGX, esta alta densidad permite un número total defibras de hasta 864.

EOT» monct qua los cables da nuosira can peineta

LosCábbsDX da CfÉícá CatíoCcrpcfaáicn airitacn uisafio

Cóbb süb-agriipadó do la



(Eopyright Optical Cable Corporation1-800-622-7711



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Cable de Distribución Serie DX Cable de Distribución S

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. Diseño resistente paraprotección extra

• Fibras pueden terminadirectamente

• Puede colgarse verticsin migración

• Foso para cablesinterior/exterior, PlenuHalógeno

. 2 a 108 números defidisponibles

a Chaqueta con armaduadicional disponible

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