UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA

CARRERA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

PROPUESTA DE IMPLEMENTACIÓN DE LA TECNOLOGÍA CWDM (COARSE WAVELENGTH

DIVISION MULTIPLEXING) EN LA RED DE TRANSPORTE DE FIBRA ÓPTICA DE COMTECO

LTDA.

Proyecto de Grado, Presentado Para Optar al Diploma Académico de

Licenciatura en Ingeniería Electrónica.

Presentado por: RAFAEL HERNÁN POZO GARCÍA Tutor: Ing. José Luís E. Pérez Aparicio Ph. D

COCHABAMBA – BOLIVIA

Noviembre, 2012

DEDICATORIA

A Dios, a Crisólogo y Alicia

mis padres por estar siempre,

a Mariela y Gabriel mis hermanos,

Santiago y Matías por alegrar los días de la familia,

ustedes hacen más llevadera la vida

gracias por su apoyo incondicional,

este logro también es suyo.

AGRADECIMIENTOS

A Dios por darme la alegría de compartir la vida con

las personas que quiero.

A mis padres por todo el apoyo que me brindan.

A mi tutor, Ing. José Luís E. Pérez Aparicio Ph. D. por su tiempo,

sus consejos, y su paciencia en el transcurso de este proyecto.

Al Ing. Jorge Zambrana Vilar por toda la colaboración en el

inicio de este proyecto.

A los miembros del tribunal:

Ing. Gonzalo Guzmán, Hugo Antezana y José Urrutia

por haber contribuido a la culminación de mi formación profesional.

A todos los amigos, gracias por permitirme compartir

esta etapa de mi vida.

A mis familiares por estar pendientes de mi.

A los docentes de la carrera por compartir sus conocimientos.

A la Universidad por darme la oportunidad de adquirir los

conocimientos que ahora tengo.

FICHA RESUMEN

El presente Proyecto realiza el estudio para proponer la implementación de la tecnología

CWDM en la red de transporte de fibra óptica de la COOPERATIVA DE SERVICIOS Y

TELECOMUNICACIONES COMTECO LTDA., de manera tal que se consiga incrementar la

capacidad de la red de transporte.

Con la creciente demanda que se genera a través del uso masivo de los servicios multimedia

surge la necesidad de incrementar la capacidad de los enlaces de fibra óptica. Este motivo genera

el surgimiento de la tecnología WDM, que evoluciona hacía DWDM y CWDM.

Se inicia el Proyecto con una breve descripción del funcionamiento de la tecnología WDM y

su avance hacia DWDM y CWDM en la que se explica la diferencia entre ambas tecnologías y su

campo de aplicación.

Se describe la técnica CWDM, detallando los métodos de multiplexación y demultiplexación

que se emplean, los tipos de fibra óptica que soportan CWDM, el plan de canales especificados

por la UIT-T y explicando los métodos de gestión y control que se aplican a CWDM.

Se efectúa un estudio previo de la situación actual de la red de transporte de fibra óptica de

COMTECO Ltda., que sirve como medio de transporte del servicio de telefonía fija (voz) y del

servicio de Internet ADSL, este estudio es la base para realizar el análisis de la cantidad de tráfico

que soporta en la actualidad y las proyecciones futuras determinan que enlaces de la red de

transporte sufrirán la congestión de tráfico a un mediano plazo.

Para finalizar el Proyecto se determina que dispositivos y en qué cantidad serán necesarios

para la implementación de CWDM. Teniendo en cuenta el tipo de fibra óptica que COMTECO

Ltda. tiene en su red, la compatibilidad y características de los dispositivos, se elije la mejor

opción encontrada dentro las ofertas de los grandes fabricantes de equipos CWDM. Se realiza el

análisis de costos para conocer el monto de la inversión que se requiere para la implementación de

la tecnología CWDM en la red de transporte de fibra óptica.

Palabras claves:

ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line, Línea de Abonado Digital Asimétrica.

CWDM: Coarse Wavelength Division Multiplexing, Multiplexación por División de Longitud de

Onda Esparcida.

DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexing, Multiplexación por División de Longitud de

Onda Densa.

OADM: Optical Add Drop Multiplexer, Multiplexor Óptico de Inserción Extracción.

SFP: Small Form-Factor Pluggable.

Índice de Contenidos

ABSTRACT i

INTRODUCCIÓN ii

MARCO METODOLÓGICO v

CAP.1. PRINCIPIO Y EVOLUCIÓN DE LA TÉCNICA Wavelength Division

Multiplexing WDM 1

1.1. Luz y fibra óptica 1

1.2. Comunicaciones 1

1.3. Comunicaciones por fibra óptica en la actualidad 3

1.4. Multiplexación por división de longitud de onda 6

1.4.1. Principios básicos 6

1.4.2. Síntesis histórica de WDM 6

1.4.3. Sistemas WDM implementados en Bolivia 8

1.5. Diferencia en costo y densidad 9

1.5.1. Tecnologías WDM en redes de acceso metropolitanos 9

1.5.1.1. DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) 10

1.5.1.2. CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) 11

1.5.2. Servicios empresariales y requisitos de una red de acceso metropolitana 12

1.5.3. Elección de CWDM ó DWDM 13

1.6. Justificación de la propuesta CWDM 14

1.7. Introducción a CWDM 15

CAP.2. DESCRIPCIÓN DEL ESTÁNDAR Coarse Wavelength Division

Multiplexing CWDM 17

2.1. Recomendación UIT-T G.694.2 17

2.2. Recomendación UIT-T G.695 18

2.2.1. Nomenclatura de código de aplicación 18

2.2.2. Métodos Black Box y Black Link 21

2.2.2.1. Black Box 22

2.2.2.2. Black Link 22

2.2.2.3. Campo de aplicación de las arquitecturas Black Box y Black Link 23

2.2.3. Transmisiones unidireccionales y bidireccionales 24

2.2.4. Topologías 25

2.2.5. Cálculo de potencia 26

2.2.6. Distancia 27

2.2.7. Planes de canales CWDM 28

2.3. Multiplexores y demultiplexores 29

2.3.1. Técnicas de multiplexado y demultiplexado 29

2.3.2. Multiplexor Óptico de Inserción y Extracción (Optical

Add/Drop Multiplexer) 32

2.3.3. MEMS Micro-Electrical Mechanical System 33

2.4. Control y gestión en la red CWDM 34

2.4.1. Establecimiento de canales ópticos 35

2.4.2. Arquitectura propuesta para el plano de control 36

2.4.3. Arquitectura propuesta para el plano de gestión 37

2.5. Propiedades de la fibra y su efecto sobre el desempeño en un sistema CWDM 38

2.5.1. Atenuación de la fibra óptica 38

2.5.2. Dispersión cromática 40

2.5.2.1. Efectos de la dispersión 41

2.5.2.2. Efectos de dispersión cuando el transmisor tiene CHIRP 42

2.6. Fibras ópticas para transmisiones CWDM 44

2.6.1. Fibra óptica SSMF (Standard Single Mode Fiber) 44

2.6.1.1. Fibra con bajo pico de agua y fibra con pico de agua cero 44

2.6.1.2. Diseño de fibra óptica con curva de baja atenuación 44

2.6.2. Fibra con dispersión desplazada no cero NZDSF 45

2.7. Fibras monomodo Zero OH- para aplicaciones CWDM 45

2.8. Introducción a los transceptores CWDM 46

2.9. Fuentes para CWDM 48

2.9.1. Tipos de láseres y sus propiedades 49

2.9.1.1. Láser de realimentación distribuida (Distributed Feedback

Laser DFB) 50

2.9.1.2. Láser de rejilla de fibra (Fiber Grating Laser) 51

2.9.2. Aplicaciones para CWDM 52

2.9.2.1. Tolerancia de dispersión 52

2.9.2.2. Fluctuación de la longitud de onda 54

2.10. Detectores para CWDM 56

2.10.1. Diodos PIN 57

2.10.2. Diodos APD 57

2.11. Transceivers 59

2.11.1. Bloques de construcción 60

CAP.3. REFERENCIAS TÉCNICAS DE LA RED DE TRANSPORTE ÓPTICO

DE COMTECO LTDA. 64

3.1. Reseña histórica de COMTECO Ltda. 64

3.2. Red de telefonía 65

3.2.1. Descripción de la red de telefonía básica de COMTECO Ltda. 65

3.2.1.1. Red de conmutación 66

3.2.1.2. Red de señalización 67

3.2.1.3. Red de energía 69

3.2.1.4. Red de transporte 71

3.3. Cálculo del tráfico en las diferentes centrales de COMTECO Ltda. 79

3.3.1. Formula Erlang-B 80

3.3.2. Método de Kruithof 89

3.4. Tráfico de Internet Banda Ancha ADSL 92

3.4.1. Acceso a Internet en la red de COMTECO Ltda. 93

3.4.1.1. Cálculo del enlace entre centrales locales y la central que cursa

el tráfico de Internet 95

CAP.4. PROPUESTA DE IMPLEMENTACIÓN DE CWDM EN LA RED DE

TRANSPORTE DE COMTECO Ltda. 98

4.1. Puntos de implementación estimados 99

4.1.1. Diseño de red CWDM en la red de transporte de fibra óptica de

COMTECO Ltda. 101

4.1.1.1. Diseño de red CWDM en los anillos de transporte de

COMTECO Ltda. 101

4.1.1.2. Diseño de red CWDM en los enlaces punto a punto de

COMTECO Ltda. 102

4.2. Plan de canales CWDM para los Mux/Demux y los OADMs 107

4.3. Gestión de la red CWDM 108

4.4. Cotización de los dispositivos propuestos 111

4.4.1. W-Onesys 111

4.4.2. MRV 112

4.4.3. Ghip Systems GmbH 113

4.4.4. Cisco Systems 113

CAP.5. ANÁLISIS DE COSTOS 123

5.1. Fabricantes de dispositivos DWDM 123

5.1.1. Lucent Technologies 124

5.1.2. Nokia Siemens Networks 124

5.1.3. Huawei 124

5.2. Fabricantes de dispositivos CWDM 125

5.2.1. W-Onesys 125

5.2.2. MRV 126

5.2.3. Ghip Systems Gmbh 127

5.2.4. Cisco Systems 127

5.3. Análisis de costos utilizando dispositivos Cisco Systems 127

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

GLOSARIO DE TÉRMINOS

BIBLIOGRAFÍA

ANEXOS

Índice de Figuras 1.1. Cableados submarinos alrededor del mundo 4

1.2. Usuarios de Internet en el mundo 5

1.3. Concepto básico WDM 6

1.4. Curva de atenuación en una fibra óptica convencional 11

1.5. Metro CWDM, bandas definidas por UIT-T G.694 16

2.1. Ejemplo del código de aplicación G.695 20

2.2. Transmisor y receptor Black Box 22

2.3. Concepto Black Link 23

2.4. Enlaces CWDM punto a punto 25

2.5. Enlace lineal “Black Link” CWDM de inserción/extracción 25

2.6. Anillo “Black Link” CWDM, que incluye en sus enlaces OADMs 26

2.7. Coeficientes de atenuación asumidos 28

2.8. Prisma refractando distintas longitudes de onda 30

2.9. Rejilla de difracción 30

2.10. Arrayed Waveguide Gratings 31

2.11. Filtro de interferencia multicapa 31

2.12. Esquema general de un multiplexor OADM 32

2.13. Conmutadores MEMS 33

2.14. MEMS Micro-Electrical Mechanical System 34

2.15. Comparación de fibra ZWP (G.652D) con la fibra SSMF (G.652) 39

2.16. Dispersión versus longitud de onda en fibras de transmisión comunes. 41

2.17. Cálculo del ensanchamiento de pulso para un pulso Gaussiano 43

2.18. Impacto de la dispersión sobre la sensibilidad de un receptor 43

2.19. Longitudes de onda usadas en un enlace de comunicaciones ópticas 47

2.20. Comparación de desempeño y costo de los láseres FP y DFB 49

2.21. Interacción del chirp de láser y la dispersión para DML 53

2.22. Desviación de la longitud de onda láser para un canal CWDM 55

2.23. Distribución estadística de longitudes de onda alrededor de 1550 nm 55

2.24. Responsividad de un fotodetector PIN de InGaAs/InP 56

2.25. Componentes básicos de un transceptor 57

2.26. Enlace de transmisión CWDM estándar 59

2.27. Transceptor SFP para aplicaciones CWDM 60

2.28. Enlace CWDM bidireccional con dos enlaces individuales 61

2.29. Enlace CWDM bidireccional sobre una sola fibra 62

2.30. Enlace bidireccional con 16 transceptores en ambos lados 62

3.1. Diagrama esquemático de la red de COMTECO Ltda. 68

3.2. Plataforma de red SDH de la red de fibra óptica de COMTECO Ltda. 74

3.3. Plataforma de transmisión NORTEL 75

3.4. Plataforma de transmisión SIEMENS 76

3.5. Plataforma de transmisión ERICSSON 77

3.6. Modelo de tráfico para Erlang B 81

3.7. Tipos de conexiones a Internet 92

4.1. Propuesta de enlaces CWDM 100

4.2. Ubicación de OADMs y multiplexores en los anillos de transporte 103

4.3. Enlace CWDM punto a punto Centro-Hipódromo 104

4.4. Enlaces CWDM punto a punto en la red de transporte 105

4.5. Enlace CWDM punto a punto Gran Centro-Sacaba 106

4.6. Plano de control y gestión propuesto en los anillos de transporte I, II y III 109

4.7. Plano de control y gestión propuesto en los enlaces punto a punto 110

4.8. Rack Optria System S12 111

4.9. LambdaDriver 1600 de MRV 112

4.10. Dispositivos Ghip Systems 113

4.11. Cisco CWDM SFP-Based Transponder 117

4.12. Cisco CWDM SFPs 118

4.13. 8-Channel Multiplexer/Demultiplexer CWDM-MUX-8A= 119

4.14. 4-Channel OADM (CWDM-OADM4-1) y (CWDM-OADM4-2) 120

B.1. Estructura OTN

B.2. Puntos de terminación de capas OTN

B.3. Encapsulamiento de la señal cliente (SONET, SDH, Null, PRBS)

B.4. Unidad OPU-k

B.5. Unidad de datos óptica ODU-k

B.6. Estructura de trama de ODUk y tara de ODUk y de OPUk

B.7. Supervisión de conexión en cascada (TCM)

B.8. Bytes adicionales en la cabecera ODU

B.9. Canal de comunicación de informe de localización y tipo de fallo

B.10. Cabecera ODU-k y Canal de localización de falla

B.11. Unidad de transporte de canal óptico-k (OTU-k)

B.12. Estructura de trama de OTU-k, alineación de trama y tara de OTU-k

B.13. Subfilas FEC en OTU-k

B.14. Formación de la unidad OTU-k

B.15. Trama del canal óptico

B.16. Carga útil y cabecera del canal óptico

B.17. Estructura básica de grupo de portadora óptico OCG sobre WDM

B.18. Cabeceras no asociadas

B.19. Formación de un módulo de transporte óptico

Índice de Tablas

1.1. Plan de frecuencias DWDM ENTEL 8

1.2. Cantidad de canales DWDM en función de la densidad 11

1.3. Comparación de tecnologías de acceso metropolitanas 13

2.1. Longitudes de onda CWDM (centro de longitud de onda) 18

2.2. Resumen de Códigos de Aplicación G.695 20

2.3. Plan de canales CWDM norma G.695 29

2.4. Distancia de transmisión de una señal NRZ en una fibra SSMF 41

2.5. Longitudes de onda CWDM bajo condiciones de operación 47

2.6. Percepción de las fuentes de luz 50

2.7. Datos del dispositivo láser DFB 51

2.8. Alcance para diferentes tipos de láser (10 Gbps) y fibras de transmisión 53

3.1. Disponibilidad de alimentación eléctrica 69

3.2. Capacidad en redes urbanas de transmisión 71

3.3. Estaciones SDH 73

3.4. Tabla de enrutamiento 78

3.5. Horas de mayor tráfico telefónico 80

3.6. Proyección de crecimiento de usuarios Central Centro 82

3.7. Proyección de crecimiento de usuarios Central Norte 83

3.8. Proyección de crecimiento de usuarios Central Sur 84

3.9. Proyección de crecimiento de usuarios Central Hipódromo 85

3.10. Proyección de crecimiento de usuarios Central Condebamba 86

3.11. Proyección de crecimiento de usuarios Central Sacaba 87

3.12. Proyección de crecimiento de usuarios Central Quillacollo 88

3.13. Datos iniciales 89

3.14. Tráfico actual medido 89

3.15. Resumen de líneas proyectadas 90

3.16. Datos futuros 90

3.17. Matriz futura 91

3.18. Matriz futura en función de los canales requeridos 91

3.19. Enlaces y sus capacidades asociadas 91

3.20. Abonados registrados por tipo de acceso a Internet 93

3.21. Cantidad de usuarios por central 94

3.22. Proyección de abonados de Internet ADSL 94

3.23. Estimación de ancho de banda 96

4.1. Capacidad requerida en los enlaces 99

4.2. Enlaces punto a punto CWDM 102

4.3. Número de dispositivos propuestos 106

4.4. Lista de precios 114

4.5. Plataforma Cisco 2-Channel SFP WDM Transponder 117

4.6. Cisco CWDM SFP solution 118

4.7. Plataforma Cisco Multiplexor/Demultiplexor CWDM-MUX8A 119

4.8. Plataforma Cisco CWDM-OADM4-1 121

5.1. Características de Alcatel-Lucent 1694 enhanced optical networking 123

5.2. Características de Nokia Siemens SURPASS Hit 7300 124

5.3. Características de Huawei Optix bws 1600G DWDM system 125

5.4. Características de CWDM/DWDM W-Onesys 125

5.5. Características de MRV LambdaDriver Optical 126

5.6. Características de Ghip Systems Gmbh express CWDM 127

5.7. Costo total de los dispositivos para la red de COMTECO 128

B.1. Tipos y capacidad de OPU

B.2. Periodos de trama de OTUk/ODUk/OPUk

 

Índice de Anexos

 

A. Método del Doble Factor de Kruithof

B. Arquitectura funcional OTN (Optical Transport Network)

B.1. Estructura de capas OTN

B.2. Estructura de tramas y cabeceras

B.2.1. Unidad de carga óptica OPU-k (Optical Channel Payload Unit-k)

B.2.2. Campo de cabecera OPU-k

B.2.3. Unidad de datos óptica (ODU-k)

B.2.3.1. Campo de cabecera de ODU-k

B.3. Unidad de transporte óptica (OTU-k)

B.4. Campo de cabecera de OTU-k

B.5. Canal óptico OCH (Optical Channel)

B.5.1. Portadora del canal óptico y grupo de canales ópticos

B.6. Cabeceras no asociadas

C. Recomendación UIT-T G.671

D. CISCO WDM SERIES OF CWDM PASSIVE DEVICES (data sheet)

D.1. CWDM PASSIVE DEVICES

D.1.1. Product Overview

D.1.2. Product details

D.1.3. Cisco CWDM solution applications

D.1.4. Key features and benefits

D.1.5. High-level product specifications

D.2. CISCO 2-CHANNEL SFP WDM TRANSPONDER

D.2.1. Product Overview

D.2.2. Applications

D.2.3. Product Specifications

D.2.4. Ordering Information

D.2.5. Service and Support

Acrónimos

ADM

ADSL

APD

APS/PCC

ASL

ATM

ATT

AWG

BDI

BEI

BIAE

BIP-8

CCAMP

CCI

CMIP

CWDM

DCN

DFB

DML

DSF

DSLAM

DWDM

EA-EML

Add Drop Multiplexer, Multiplexor de Inserción Extracción

Asymmetric Digital Subscriber Line, Línea de Abonado Digital Asimétrica

Avalanche PhotoDiode, Fotodiodo de Avalancha

Automatic Protection Switching/Protection Communication Channel, Canal de

Conmutación de Protección Automática y Canal de Comunicación de Protección.

Área de Servicio Local

Asynchronous Transfer Mode, Modo de Transferencia Asíncrona

Autoridad de Regulación y Fiscalización de Telecomunicaciones y Transporte

Arrayed Waveguide Gratings, Rejilla de Guía de Ondas

Backward Defect Indication, Indicador de Defecto Hacia Atrás

Backward Error Indication, Indicador de Error Hacia Atrás

Backward Incoming Alignment Error, Indicador de Error de Alineación Entrante Hacia

Atrás

Bit Interleaved Parity, Paridad de Entrelazado de bits-nivel 8

Common Control And Management Protocols Working Group, Protocolo de Control y

Gestión Común

Connection Control Interface, Control de la Interfaz de Conexión

Common Management Information Protocol, Protocolo de Administración de

Información Común

Coarse Wavelength Division Multiplexing, Multiplexación por División de Longitud de

Onda Esparcida

Data Communications Network, Red de Comunicación de Datos

Distributed FeedBack Laser, Láser de Realimentación Distribuida

Directly Modulated Laser, Láser Directamente Modulado

Dispersion Shifted Fiber, Fibra de Dispersión Desplazada

Digital Subscriber Line Access Multiplexer, Multiplexor de Línea de Acceso Digital de

Abonado

Dense Wavelength Division Multiplexing, Multiplexación por División de Longitud de

Onda Densa

Electro-Absorption Externally Modulated Laser, Láser de Electro-Absorción Modulado

Externamente

EDFA

FAS

FBGL

FC

FDM

FEC

FP

Frame Relay

FTFL

FTTB

FTTH

GBIC

GMPLS

GoS

GSMP

IAE

IETF

IMS

IN

INE

IP

LC

LED

LMP

LWPF

MAN

MCVD

MEMS

MFAS

MIB

MPLS

MQW

NGN

Erbium Doped Fiber Amplifier, Amplificador de Fibra Dopada con Erbio

Frame Alignment Signal, Trama de Alineación de Señal

Fiber Bragg Grating Lasers, Láser de Rejilla de Bragg

Fibre Channel, Canal de Fibra

Frequency Division Multiplexing, Multiplexación por División de Frecuencia

Forward Error Correction, Corrección de Errores Hacia Adelante

Fabry Perot Laser, Láser Fabry Perot

Frame-mode Bearer Service

FaultType and Fault Location channel, Canal de Tipo y Localización de Fallo

Fiber-To-The-Building, Fibra Hasta la Acometida del Edificio

Fiber To The Home, Fibra Hasta el Hogar

Gigabit Interface Converter, Convertidores de Interfaz Gigabit

Generalized Multiprotocol Label Switching, Conmutación de Etiquetas Multiprotocolo

Generalizada

Grade of Service, Grado de Servicio

General Switch Management Protocol, Protocolo de Gestión de Conmutación General

Incoming Alignment Error, Error de Alineación de Señal Entrante

Internet Engineering Task Force, Grupo Especial sobre Ingeniería de Internet

IP Multimedia Subsystem, Subsistema Multimedia IP

Intelligent Network, Red Inteligente

Instituto Nacional de Estadística

Internet Protocol, Protocolo de Internet

Lucent Connector, Conector Lucent

Light Emitting Diode, Diodo Emisor de Luz

Link Management Protocol, Protocolo Administrador de Enlaces

Low Water Peak Fiber, Fibra de Pico de Agua Bajo

Metropolitan Area Network, Red de Área Metropolitana

Modified Chemical Vapor Deposition, Deposición Química de Vapor Modificada

Micro-Electrical Mechanical System, Sistemas Micro-Electro-Mecánicos

Multi Frame Alignment Signal, Señal de Alineación de Multitrama

Management Information Base, Base de Gestión de Información

Multiprotocol Label Switching, Conmutación de Etiquetas Multiprotocolo

Multiple Quantum Well

Next Generation Networking, Red de Siguiente Generación

NMI

NMS

NNI

NRZ

NZDSF

OADM

OAM&P

OBI

OCC

OCh

ODU

OMS

OPU

OSC

OSI

OSPF

OTN

OTS

OVD

PCVD

PDH

PIN

PMD

PSI

PSTN

PT

RAR

RSVP-TE

SAN

SC

SCP

SDH

SFP

Network Management Interface, Interfaz de Gestión de Red

Network Management System, Sistema de Gestión de Red

Network Node Interface, Interfaz del Nodo de Red

Non Return to Zero, No Retorno a Cero

Non Zero Dispersion Shifted Fiber, Fibra de Dispersión Desplazada No-Cero

Optical Add/Drop Multiplexer, Multiplexor Óptico de Inserción/Extracción

Operations, Administration, Maintenance, and Provisioning

Oferta Básica de Interconexión

Optical Connection Controller, Controlador de Conexiones Ópticas

Optical Channel, Canal Óptico

Optical Data Unit, Unidad de Datos Ópticos

Optical Multiplex Section, Sección de Multiplexación Óptica

Optical Channel Payload Unit, Unidad de Carga Útil en el Canal Óptico

Optical Supervisory Channel, Canal de Supervisión Óptico

Open Systems Interconnection, Interconexión de Sistemas Abiertos

Open Shortest Path First, Abrir Primero la Ruta más Corta

Optical Transport Network, Red de Transporte Óptico

Optical Transmission Section, Sección de Transmisión Óptica

Outside Vapor Deposition, Deposición de Vapor Externa

Plasma Chemical Vapor Deposition, Deposición de Vapor Químico de Plasma

Plesiochronous Digital Hierarchy, Jerarquía Digital Plesiócrona

P-Intrinsic-N photodiode

Polarization Mode Dispersion, Dispersión de Modo de Polarización

Payload Structure Identifier, Identificador de Estructura de Carga

Public Switched Telephone Network, Red Telefónica Pública Conmutada

Payload Type, Tipo de Carga

Resolución Administrativa Regulatoria

ReSerVation Protocol-Traffic Engineering, Protocolo de Reserva de Recursos para la

Ingeniería de Tráfico

Storage Area Network, Red de Área de Almacenamiento

Subscriber Connector, Conector de Suscriptor

Service Control Point, Punto de Control de Servicio

Synchronous Digital Hierarchy, Jerarquía Digital Síncrona

Small Form-Factor Pluggable

SIP

SITTEL

SMI

SNMP

SONET

SSCC

SSMF

SSP

STM

STP

TCP/IP

TCM

TDM

TES

TIA

TIR

TTI

UIT

ULH

UNI

URA

VAD

VAN

VCSEL

WDM

WiFi

WiMax

ZWP

Session Initiation Protocol, Protocolo de Inicio de Sesiones

Superintendencia de Transporte y Telecomunicaciones

Structure of Management Information, Estructura de Gestión de Información

Simple Network Management Protocol, Protocolo Simple de Administración de Red

Synchronous Optical Network, Red Óptica Síncrona

Sistema de Señalización por Canal Común N°7

Standard Single Mode Fiber, Fibra Monomodo Estándar

Service Switching Point, Punto de Conmutación de Servicio

Synchronous Transport Module, Módulo de Transporte Síncrono

Signaling Transfer Point, Punto de Transferencia de Señal

Transmission Control Protocol/Internet Protocol, Protocolo de Control de

Transmisión/Protocolo de Internet

Tandem Connection Monitoring, Monitoreo de Conexión en Tándem

Time Division Multiplexing, Multiplexación por División de Tiempo

Traffic Engineering Server, Servidor de Ingeniería de Tráfico

TransImpedance Amplifier, Amplificador de TransImpedancia

Tasa Interna de Retorno

Trail Trace Identifier, Identificador de Traza de Camino

Unión Internacional de Telecomunicaciones

Ultra Long-Haul applications, Aplicaciones de Ultra-Larga Distancia

User Network Interface, Interfaz de Usuario de Red

Unidad Remota de Abonado

Vapor Axial Deposition, Deposición de Vapor Axial

Valor Actual Neto

Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser, Emisor Láser de Superficie de Cavidad

Vertical

Wavelength Division Multiplexing, Multiplexación por División de Longitud de Onda

Wireless Fidelity

Worldwide Interoperability for Microwave Access, Interoperabilidad Mundial para

Acceso por Microondas

Zero Water Peak, Pico de Agua Cero

i  

ABSTRACT

This project takes the study to propose the implementation of CWDM technology in the

transmission fiber optic of COMTECO Ltda., so as to achieve increased capacity of the transport

network.

With the growing demand generated through the use of massive multimedia services emerges

the need to increase the capacity of optical fiber links. This motive generates the emergence of

WDM technology, evolving towards DWDM and CWDM.

Project starts with a brief description of the operation of WDM technology and its progress

towards DWDM and CWDM in explaining the difference between the two technologies and

scope.

CWDM technology is described, detailing the multiplexing and demultiplexing methods that

are used, the fiber types that support CWDM channel plan specified by ITU-T and explaining the

methods management and control applied to CWDM.

It made a preliminary study of the current status of the transmission fiber optic of COMTECO

Ltda., which serves as a transport of fixed telephone service (voice) and ADSL Internet service,

this study is the basis for analysis of the amount of traffic that currently support and future

projections dictate that links the transport network suffer congestion in the medium term.

To finish the project is determined that devices and how much will be needed for the

implementation of CWDM. Considering the type of fiber optic COMTECO Ltda. has in its

network, compatibility and device characteristics choose the best option is found within the great

offers CWDM equipment manufacturers. Analysis the cost is performed to determine amount of

the investment required for the implementation of CWDM technology in the transmission fiber.

Keywords:

ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line.

CWDM: Coarse Wavelength Division Multiplexing.

DWDM: Dense Wavelength Division Multiplexing.

OADM: Optical Add Drop Multiplexer.

SFP: Small Form-Factor Pluggable.

ii  

INTRODUCCIÓN

La manera en la que los seres humanos se comunican a evolucionado tanto en las últimas tres

décadas teniendo un crecimiento explosivo en los últimos años. De tal manera que este

crecimiento obliga a las empresas de telecomunicaciones a mejorar las ofertas a los usuarios

finales.

Las empresas de telecomunicaciones inicialmente fueron diseñadas para prestar servicios de

transmisión de voz por lo que toda su infraestructura estaba diseñada para lograr ese objetivo.

Ahora las necesidades que experimentan las redes metropolitanas con una gran demanda de

capacidad de transporte en estos entornos es cada vez mayor, debido a la introducción de servicios

y aplicaciones con gran consumo de ancho de banda (Internet de alta velocidad, vídeo bajo

demanda, redes de almacenamiento, etc.), soportados por tecnologías de acceso como ADSL. Esta

necesidad de ancho de banda en la red metropolitana planteo un problema a las operadoras de

telecomunicaciones y originó un gran interés en la técnica WDM.

La tecnología WDM permite multiplexar a nivel óptico diferentes servicios y transportarlos a

largas distancias de forma económica sin necesidad de regenerar eléctricamente la señal y

minimizando los recursos de fibra necesarios. Por este motivo los sistemas WDM aparecen como

la opción más adecuada para satisfacer la demanda de ancho de banda en una red metropolitana

ofreciendo a los operadores mayor flexibilidad a un precio razonable.

Derivadas de WDM se tiene 2 tecnologías: DWDM y CWDM que tienen el mismo principio

de funcionamiento, pero con variantes tecnológicas que hacen que se implementen bajo ciertos

criterios de diseño, teniendo como resultado en una gran diferencia económica entre ambos

sistemas de multiplexación por división de longitud de onda.

La tecnología DWDM se adapta muy bien al entorno metropolitano, caracterizado por la

necesidad de integrar una gran diversidad de clientes, servicios y protocolos. DWDM no tuvo gran

aceptación debido principalmente a su alto costo y al lento retorno de las inversiones realizadas en

su adquisición y despliegue. Fue este inconveniente que motivo la búsqueda de una técnica WDM

que se adapte al entorno metropolitano y que consiga ofrecer gran ancho de banda a un costo

relativamente bajo.

Es así que CWDM aparece como la mejor alternativa, dada su menor complejidad que a su vez

implica el menor costo de los componentes ópticos y aunque más limitada en cuanto a capacidad y

alcance que DWDM, se adapta perfectamente a las necesidades de las redes empresariales y

metropolitanas de corta distancia como las que se tiene en los anillos de transporte y enlaces punto

a punto de la red de fibra óptica de COMTECO Ltda.

iii  

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

En la actualidad las redes de transporte de información que inicialmente fueron diseñadas para

el transporte de tráfico de voz se tienen que adaptar a los cambios tecnológicos que surgen del

gran crecimiento en aplicaciones de gran ancho de banda que utilizan los usuarios conectados a

Internet. El resultado de este crecimiento hace que inclusive el medio de mayor capacidad de

transporte de información (fibra óptica) esté operando al límite de su capacidad.

Ante la presencia de este fenómeno surge la necesidad de determinar el crecimiento que

deberán soportar los enlaces y anillos de la red de transporte de COMTECO Ltda., y así definir en

qué enlaces y anillos deben implementar los dispositivos CWDM de tal forma que satisfagan los

requerimientos futuros.

OBJETIVOS:

Objetivo General

Proponer la aplicación de la tecnología CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing,

Multiplexación por División de Longitud de Onda Esparcida) en la red de transporte de fibra

óptica de COMTECO Ltda.

Objetivos Específicos

Analizar el desarrollo de los sistemas de multiplexación por división de longitud de onda

(WDM, DWDM y CWDM).

Explicar a detalle los aspectos técnicos concernientes a la tecnología CWDM que se

propone para la implementación en la red de transporte, fibras que soportan esta tecnología

dispositivos de transmisión/recepción SFPs, inserción/extracción OADMs y

multiplexores/demultiplexores.

Describir la situación actual de la red de transporte de fibra óptica de COMTECO Ltda., a

fin de determinar los enlaces que incrementaran el tráfico de datos en función de los

nuevos servicios que se ofrecen.

Realizar el estudio de ingeniería del proyecto para la implementación de esta técnica en la

red de transporte de fibra óptica de COMTECO Ltda.

Efectuar un análisis de costos para conocer la inversión que se requiere para implementar

CWDM en la red de transporte de fibra óptica.

iv  

JUSTIFICACIÓN

Ante el incremento de tráfico que sufren las redes de transporte de información se ve la

necesidad de optimizar el medio de transmisión (fibra óptica) existiendo tres opciones:

incrementar la velocidad de transmisión, realizar nuevos tendidos de fibra óptica ó implementar

técnicas WDM. La primera opción depende de la capacidad de los dispositivos electrónicos que se

empleen, la segunda opción requiere de una gran inversión y tiempo de implementación, la tercera

opción es la más viable ya que con una inversión menor respecto de las otras dos opciones se

puede desplegar la tecnología WDM en un tiempo de implementación corto. De esta manera se

optimiza el medio, obteniendo una gran capacidad de transporte de información.

Actualmente COMTECO Ltda. cuenta con la tecnología SDH operando en su red de

transporte, los enlaces punto a punto operan a 155 Mbps (STM-1) y los anillos de acceso y de

transporte operan a 622 Mbps (STM-4), en caso de que se requiera mayor ancho de banda

COMTECO Ltda. tendría que implementar los módulos STM-16 o STM-64 que operan a 2.5 y 10

Gbps respectivamente. Lo que conlleva una fuerte inversión económica y tener que desechar los

módulos STM-1 y STM-4.

En función del tipo de fibra óptica que COMTECO Ltda. tiene en su red de transporte se

propone implementar CWDM multiplexando 8 canales en una fibra óptica. De esta manera, un

anillo de transporte que opera a 655 Mbps, pasaría a tener en el mismo hilo de fibra óptica 8

canales CWDM operando a 2.5 Gbps cada uno, lo que hace un total de 20 Gbps de capacidad de

ancho de banda.

Los enlaces en los que se implemente la tecnología CWDM incrementaran su capacidad

disponiendo de una capacidad máxima de hasta 20 Gbps.

ALCANCE Y LIMITACIONES

Este Proyecto pretende implementar la tecnología CWDM en red de fibra óptica de

COMTECO Ltda. La propuesta abarca solamente a los enlaces punto a punto y los 3 anillos de

transporte ya que estos son los que manejan mayor cantidad de tráfico en relación a los anillos de

acceso.

Los anillos de acceso no entran en el análisis para implementación de CWDM debido a que la

información detallada de cada una de las URAs, para determinar la cantidad de tráfico que cada

una maneja, es reservada lo que quiere decir que COMTECO Ltda. no facilita esta información

que es un factor limitante al momento de determinar la necesidad o no de implementar la

tecnología CWDM.

v  

MARCO METODOLÓGICO

En esta sección se explica los aspectos metodológicos necesarios para la realización de este

Proyecto, que propone la implementación de la tecnología CWDM en la red de transporte óptico

de COMTECO Ltda. La metodología incluye la selección de sistemas de búsqueda de información

utilizados para la fundamentación teórica y técnica del Proyecto y las herramientas de software

que se utilizaron para la realización del mismo.

De acuerdo a la investigación realizada y a los objetivos de la misma, el diseño del Proyecto es

de campo y documental. De campo ya que se logro ingresar a algunas centrales de la corporación

COMTECO Ltda. y así verificar la disponibilidad de espacio, energía y tipo de fibra que se

emplean en la red de transporte; y documental porque se utilizaron datos bibliográficos que

sirvieron de base para la realización de la investigación.

La propuesta planteada en este Proyecto se enfoca exclusivamente en la red de transporte de

fibra óptica. Anillos de transporte y enlaces punto a punto que optimizan su capacidad de manera

rápida y económica en relación a otras propuestas.

Nivel de Investigación

El nivel de investigación se refiere al grado de profundidad con que se aborda un objeto o

fenómeno. En esta apartado se define si la investigación empleada en el Proyecto es de tipo

exploratoria, descriptiva o explicativa. Para este Proyecto la investigación a efectuar de acuerdo al

problema planteado es de tipo descriptiva.

Universo o población

El universo o población comprende todos aquellos elementos relacionados directamente o que

están involucrados con el estudio o investigación.

En este Proyecto el universo es la cantidad de población asociada a cada una de las áreas de

servicio de centrales de la corporación COMTECO Ltda. Haciendo un análisis independiente en

los abonados del servicio de telefonía fija y del servicio de Internet Banda Ancha.

Técnicas de recolección de datos

Las técnicas de recolección de datos son las distintas maneras de obtener la información; la

observación directa, el análisis documental, la encuesta, análisis de contenido, etc.

vi  

Información bibliográfica

La información seleccionada para esta propuesta fue recopilada mediante la revisión de fuentes

bibliográficas (reportes, libros de telecomunicaciones y manuales técnicos), consultas a páginas

Web especializadas en la materia que abarca el Proyecto de grado y fuentes donde se indiquen las

normativas de los entes reguladores en el área de telecomunicaciones (a nivel nacional e

internacional).

Fuentes de información muy útiles son:

Resolución Administrativa Regulatoria RAR.

Oferta Básica de Interconexión OBI.

Ambos documentos requeridos por la Autoridad de Fiscalización y Control Social de

Telecomunicaciones y Transportes, ATT Bolivia.

Información técnica

Se recopilo información de la estructura general de la red de telefonía de COMTECO Ltda.

teniendo en detalle la red de conmutación, red de señalización, red de energía y la red de

transporte.

Dentro la red de transporte se hizo énfasis en el transporte de información por fibra óptica,

determinando el tipo de fibra óptica que se tiene en servicio, los anillos de transporte y enlaces

punto a punto que interconectan las once centrales que la corporación COMTECO Ltda. tiene en

servicio.

Información cuantitativa

Para determinar el tráfico que cada una de las centrales cursa (tráfico exclusivo de señales de

voz) a través de la red de transporte se obtuvo información histórica de ciertas centrales y su área

de cobertura, con proyecciones de crecimiento obtenidas de COMTECO Ltda. y crecimiento

poblacional obtenido del Instituto Nacional de Estadística INE.

Se recopilo información de Internet Banda Ancha COMTECO, para establecer el tráfico actual

generado por cada una de las centrales y en función del crecimiento poblacional en el área de

cobertura y así realizar las respectivas proyecciones.

Para el análisis financiero se obtuvieron datos del informe económico brindado por el consejo

de vigilancia de la corporación COMTECO Ltda. en las gestiones 2008, 2009 y 2010.

vii  

Procesamiento y análisis de datos

Los datos obtenidos en este Proyecto fueron proyectados en un tiempo de 5 años, por tal

motivo la información inicial obtenida para cada una de las centrales es sometida a la proyección

en función del crecimiento poblacional y de número de abonados para el servicio de voz y número

de abonados y requerimiento de ancho de banda para el servicio de Internet.

Para el procesamiento de los datos se utilizaron herramientas como Microsoft Excel para el

desarrollo de teorema de Kruithof, para realizar las proyecciones y gráficas en las centrales en las

que se evalúa el análisis y la calculadora Erlang-B en línea para determinar la cantidad de líneas

físicas que se requieren en los enlaces.

De las proyecciones realizadas se obtuvo el tráfico total que cada una de las centrales maneja

dentro la red de transporte y así se determinó que anillos y enlaces punto a punto requieren

incrementar su capacidad de transmisión.

Análisis de costos

Una vez determinados los enlaces que requieren mayor capacidad de transporte se establecen

los dispositivos y la cantidad que se requieren, realizando la cotización se obtiene un precio total y

se realiza el respectivo análisis financiero para determinar la viabilidad o no del Proyecto.

 

1  

Capítulo 1

PRINCIPIO Y EVOLUCIÓN DE LA TÉCNICA

Wavelength Division Multiplexing WDM

1.1. Luz y fibra óptica

Por miles de años usamos la luz para comunicarnos, ya sea para prevenir posibles ataques de

animales salvajes, ataques de tropas enemigas o simplemente guiarnos en la oscuridad.

Es conocido el hecho de que, cuando un rayo de luz se desplaza en línea recta es imposible

conseguir que la misma se dirija a través de líneas curvas cerca de los bordes.

Pero fue en 1.870 en Boston, Mass., USA cuando el físico irlandés Jhon Tyndall realizo una

demostración pública de un experimento que no solo refuto esta creencia sino que dio lugar a una

brillante idea que dio lugar a la revolución en la tecnología de las comunicaciones ópticas.

Los requisitos básicos para lograr este fenómeno son los mismos hasta el día de hoy, una

fuente de luz y un material transparente (usualmente plástico o vidrio) que guía la luz.

1.2. Comunicaciones

El uso de la luz para la codificación de señales no es nuevo, los antiguos griegos usaban

espejos para transmitir información, de modo rudimentario, usando luz solar. En 1.792, Claude

Chappe diseñó un sistema de telegrafía óptica, que mediante el uso de un código, torres y espejos

distribuidos a lo largo de los 200 km que separan Lille y París, conseguía transmitir un mensaje en

tan sólo 16 minutos.

En 1.880, solo cuatro años después de la invención del teléfono, Alexander Graham Bell uso la

luz para la transmisión de sus discursos. Él llamo a este dispositivo él fotófono. Era un tubo con un

espejo flexible en el final. Él hablaba hacia el tubo y el sonido hacía vibrar el espejo, la luz

modulada era detectada por una foto celda colocada a una distancia de 200 metros o más.

 

2  

El resultado ciertamente no tuvo una buena calidad, pero el discurso era comprendido en su

totalidad.

Charles K. Kao1, en su tesis doctoral, estimó que la máxima atenuación que debería tener la

fibra óptica, para que resultara práctica en enlaces de comunicaciones, fuese de 20 dB/km.

Siguiente a la invención del láser de rubí en 1.960, el uso de luz directa para comunicaciones

fue re-investigado. Sin embargo los enlaces de datos aun carecían de un medio capaz de transmitir

la señal sin obstrucciones entre el emisor y el receptor [5]. En 1.966, en un comunicado dirigido a

la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia, los investigadores Charles K. Kao y G. A.

Hockham, de los laboratorios de Standard Telecommunications, en Inglaterra, afirmaron que se

podía disponer de fibras de una transparencia mayor y propusieron el uso de fibras de vidrio y luz,

en lugar de electricidad y conductores metálicos, en la transmisión de mensajes telefónicos.

El artículo de Kao-Hockman estimuló a algunos investigadores a producir dichas fibras con

baja atenuación. El gran avance se produjo en 1.970, cuando los investigadores Maurer, Keck,

Schultz y Zimar que trabajaban para Corning Glass, fabricaron la primera fibra óptica aplicando

impurezas de titanio en sílice, con cientos de metros de largo con la claridad cristalina que Kao y

Hockman habían propuesto. La atenuación era de 17 dB/km. Durante esta década las técnicas de

fabricación se mejoraron, consiguiendo una atenuación de tan solo 0,5 dB/km.

Enormes recursos fueron invertidos en la búsqueda de un material con la suficiente claridad

que permita que un haz de luz sea guiado a distancias más extensas.

Los primeros resultados eran decepcionantes. La atenuación era tan alta que la potencia de luz

se reducía a la mitad cada tres metros a lo largo de la fibra. Esto reduciría la potencia por un factor

de un millón solamente a lo largo de 60 metros. Obviamente esto gobernaría la comunicación a

grandes distancias aún cuando se usasen láseres de alta potencia.

Poco después, Panish y Hayashi, de los laboratorios Bell, mostraron un láser de

semiconductores que podía funcionar continuamente a temperatura ambiente. Además, John

MacChesney y sus colaboradores, también de los laboratorios Bell, desarrollaron

independientemente métodos de preparación de fibras. Todas estas actividades marcaron un punto

decisivo ya que ahora, existían los medios para llevar las comunicaciones de fibra óptica fuera de

los laboratorios, al campo de la ingeniería habitual. A medida que continuaban las investigaciones,

las fibras ópticas mejoraron constantemente su transparencia.

El 22 de abril de 1.977, General Telephone and Electronics envió la primera transmisión

telefónica a través de fibra óptica, en 6 Mbit/s, en Long Beach, California.

También en 1.980, AT&T presentó a la Comisión Federal de Comunicaciones de los Estados

Unidos un Proyecto de un sistema de 978 kilómetros que conectaría las principales ciudades del

                                                            1 Sir Charles Kuen Kao, nacido el 4 de noviembre de 1933 en Shanghái, China es un profesor e investigador. Condujo la investigación que permitió desarrollar la fibra óptica. Por este motivo fue galardonado con el Premio Nobel de Física 2009 y es considerado el "padre de la comunicación por fibra óptica".

 

3  

corredor que iba de Boston a Washington D. C. Cuatro años después, cuando el sistema comenzó

a funcionar, su cable, de menos de 25 centímetros de diámetro, proporcionaba 80.000 canales de

voz para conversaciones telefónicas simultáneas. Para entonces, la longitud total de los cables de

fibra únicamente en los Estados Unidos alcanzaba 400.000 kilómetros.

Por otro lado, un sistema de fibra óptica usando una fibra de vidrio indudablemente es capaz

de transportar luz a grandes distancias. Al convertir una señal de entrada en un pulso corto de luz,

la fibra óptica puede transportar compleja información a distancias tan altas con cientos de

kilómetros sin amplificación adicional. Esto es por lo menos cinco veces mejor que las distancias

alcanzables con el mejor cable coaxial de cobre.

Básicamente el sistema es muy simple: una señal es usada para variar, o modular, la luz de

salida de una fuente apropiada, usualmente un láser o un LED (Light Emitting Diode, Diodo

Emisor de Luz). Los pulsos de luz viajan a lo largo de la fibra y en el extremo lejano, se convierte

a una señal eléctrica por medio de una celda foto-eléctrica.

Cuando los primeros teléfonos fueron inventados, tomo 75 años para que se alcanzara una cifra

global de 50 millones de abonados. A la televisión le tomo solamente 13 años en alcanzar la

misma penetración y a la Internet le tomo solamente 4 años. Como estos tres sistemas transportan

información a través de fibra óptica no es sorprendente que cables estén siendo instalados a lo

largo de continentes y océanos. Las fibras ópticas llevan más de medio millón de las llamadas

internacionales de teléfono cada día solo en los Estados Unidos, y en el Reino Unido cerca del

95% del tráfico de llamadas telefónicas son transportadas vía fibra óptica. A nivel mundial las

fibras ópticas transportan cerca del 85% de todas las comunicaciones. Algunos de los cables

principales de rutas internacionales se muestran en la Figura 1.1.

1.3. Comunicaciones por fibra óptica en la actualidad

Las telecomunicaciones hacen amplio uso de técnicas ópticas donde la onda portadora

pertenece al dominio óptico clásico. La onda modulada permite la transmisión de señales

analógicas o digitales de pocos GHz o Gbps sobre portadoras de muy alta frecuencia, típicamente

186 a 196 Thz. En realidad, la tasa de bits se puede incrementar aún más, usando varias ondas

portadoras que están propagando sin interacción significativa sobre la misma fibra.

Teóricamente tiene un ancho de banda extremadamente alto (cerca de 25 THz o 25* 1012 Hz)

en la banda de baja atenuación de 1.500 nm, esto es aproximadamente 1.000 veces el total de

ancho de banda en RF del planeta. Sin embargo, solamente velocidades de unos cuantos Gbps

están disponibles debido a que las velocidades de los dispositivos electrónicos, que intervienen en

las comunicaciones ópticas, son el principal limitante para aprovechar toda la capacidad del ancho

de banda de una sola fibra utilizando un único canal debido a la incompatibilidad del ancho de

banda electrónico.

 

4  

Figura 1.1: Cableados submarinos alrededor del mundo

Fuente: Global Marine Systems

Los avances más recientes son el resultado de 2 acontecimientos importantes: WDM, que es

un método de envío de muchos haces de luz de diferentes longitudes de onda simultáneamente por

el núcleo de la fibra óptica, y el EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier, Amplificador de Fibra

Dopada con Erbio), que amplifica las diferentes longitudes de onda simultáneamente,

independientemente de su esquema de modulación y velocidad [2].

WDM es conceptualmente similar a FDM (Frequency Division Multiplexing, Multiplexación

por División de Frecuencia) en el que múltiples señales de información modulan las señales

ópticas o longitudes de onda diferentes, y las señales resultantes se combinan y transmiten

simultáneamente sobre la misma fibra óptica como se muestra en la Figura 1.3 prismas y rejillas

de difracción se pueden emplear para combinar (multiplexar), o separar (demultiplexar) señales de

diferente color (lambda ó ). FDM se utiliza para transportar múltiples señales de radio a través

del aire o varios canales de televisión simultáneamente a través de cable.

En otras palabras WDM trata del uso de haces lumínicos, compuestos por rangos de longitudes

de onda diferentes entre sí, para transportar señales diferentes sobre el mismo medio óptico sin

interferir unas con otras. Se trata, en definitiva, de una modalidad de multiplexación por división

de frecuencias, pero en este caso se aplica sobre luz en la banda de los infrarrojos y la frecuencia

se expresa en longitudes de onda. De esta manera se logra un uso más eficiente del medio de

transmisión.

En las últimas 3 décadas la comunicación óptica a cambiado totalmente la manera en la que

nos comunicamos. Este fenómeno tiene totalmente transformado al núcleo de las

 

5  

telecomunicaciones, su ciencia, su capacidad tecnológica y su industria, con la innovación de la

tecnología WDM se presenta una revolución dentro las comunicaciones ópticas y está aportando

lo último en tecnología para su crecimiento exponencial.

La fibra óptica constituye el medio de transmisión por excelencia para los sistemas de

comunicaciones ópticas. Desde sus primeras instalaciones, en las líneas que enlazaban las grandes

centrales de conmutación, la fibra se está trasladando hoy en día hasta los mismos hogares,

extendiéndose su uso a un mayor abanico de aplicaciones.

Este papel destacado de las fibras es debido a sus muchas propiedades favorables, entre las que

merecen destacarse:

Gran capacidad de transmisión (por la posibilidad de emplear pulsos cortos y bandas

de frecuencias elevadas).

Reducida atenuación de la señal óptica.

Inmunidad frente a interferencias electromagnéticas.

Cables ópticos de pequeño diámetro, ligeros, flexibles y de vida media superior a los

cables de conductores convencionales.

Bajo costo, a causa de la abundancia del material básico empleado en su fabricación

(óxido de silicio).

La demanda del mercado para la transmisión con capacidades más altas y el hecho que las

computadoras fueran evolucionando requiriendo cada vez velocidades más altas de interconexión

ayudo al crecimiento explosivo de la tecnología de transmisión de información sobre fibra óptica.

Figura 1.2: Usuarios de Internet en el mundo

Fuente: Internet World Stats [15]

Estas tecnologías se han combinado para encontrar una demanda global explosiva para nuevos

servicios de información incluyendo datos, Internet y servicios de Banda Ancha, lo más probable

 

6  

es que la incursión de técnicas como WDM en el mercado de las telecomunicaciones haya tenido

que ver con el crecimiento en la demanda de estos servicios y la reducción de los costos para el

acceso del usuario final. “Se sabe que la demanda de tráfico en Internet, según un estudio realizado

por Internet World Stats [15], duplico su capacidad en los últimos 5 años2”, Figura 1.2.

1.4. Multiplexación por división de longitud de onda

1.4.1. Principios básicos

Con WDM, es posible acoplar fuentes emisoras de luz a diferentes longitudes de onda 1, 2,

3, j,......... n en la misma fibra óptica. Después de la transmisión por la fibra, las señales 1,

2, 3, j,........n pueden ser separadas hacia diferentes detectores en el extremo de la fibra,

Figura 1.3. Los componentes a la entrada deben inyectar las señales procedentes de las diferentes

fuentes en la fibra con un mínimo de atenuación: este es el multiplexor. El componente separador

de longitudes de onda es el demultiplexor. Un simple acoplador óptico puede reemplazar al

multiplexor, pero la atenuación se incrementa. Obviamente cuando la propagación de la luz se

invierte el multiplexor se convierte en demultiplexor en un extremo y lo contrario en el otro

extremo.

Figura 1.3: Concepto básico WDM

Fuente: DWDM Fundamentals, Components, and Applications [4]

1.4.2. Síntesis histórica de WDM

El concepto de multiplexación óptica no es nuevo. Como apunte importante el mismo proviene

al menos desde 1.958. Quizá hoy se pueda decir que la idea de enviar múltiples señales, como

                                                            2 En Diciembre del 2.006, el mundo tenía 1.093 millones de usuarios y a Diciembre del 2.011 se tiene 2.267 millones de usuarios conectados a Internet. Fuente: Internet World Stats.

 

7  

muestra la Figura 1.3, era sencilla, ya que solo sería la transposición de técnicas usadas en la

telecomunicación clásica con señales electrónicas. Sin embargo, los problemas técnicos que

resolver eran muy difíciles, y tomo a los expertos bastante tiempo en resolverlos. Unos 20 años

después, los primeros componentes prácticos para multiplexación se proponen principalmente en

Estados Unidos, Japón y Europa. En 1.977, se desarrolla el primer componente pasivo la rejilla de

difracción WDM.

La técnica WDM, consiste en la transmisión de señales moduladas en diferentes portadoras,

sobre el mismo medio.

En otras palabras se trata del uso de haces lumínicos, compuestos por rangos de longitudes de

onda diferentes entre sí, para transportar señales diferentes sobre el mismo medio óptico sin

interferir unas con otras. Se trata, en definitiva, de una modalidad de multiplexación por división

de frecuencias, pero en este caso se aplica sobre luz en la banda de los infrarrojos y la frecuencia

se expresa en longitudes de onda. De esta manera se logra un uso más eficiente del medio de

transmisión.

Con técnicas como DWDM en sistemas de larga distancia operando con tasas de bit de hasta

40 Gbps y con más de 80 canales densamente espaciados, tendiendo puentes terrestres y

submarinos a distancias de miles de kilómetros se satisfizo la gran necesidad de ancho de banda

por parte de los grandes operadores de telecomunicaciones, pero, que paso con la gran necesidad

de ancho de banda de las operadoras que prestan sus servicios en las ciudades con grandes

poblaciones y poca posibilidad de hacer crecer su red debido a la saturación de sus redes por

cables de cobre, un espacio de transporte de micro-ondas ya saturado, y el tendido de fibra óptica

siempre costoso tanto en tiempo de instalación como económicamente.

Existió la necesidad de innovar una nueva tecnología derivada de DWDM pero que

fundamentalmente fuese económicamente viable para las operadoras y que principalmente utilice

la infraestructura existente sin necesidad de hacer grandes cambios en la red de fibra óptica.

El desafío de diseño de requerimientos de este nuevo sistema fue bautizado por una nueva

técnica conocida como CWDM. La idea básica de CWDM es el uso de componentes ópticos de

bajo costo para transmisión sin amplificación. En su forma adoptada actualmente, esta tecnología

define hasta 18 canales o longitudes de onda sobre una grilla precisa especificada por la norma

UIT-T G.694.23 a través de la región espectral de baja atenuación de la fibra óptica, un ancho de

banda mayor a 300 nm. Debido al rendimiento restringido y a la poca complejidad del diseño de

los componentes usados, hay algunas limitaciones físicas de los sistemas CWDM. En términos de

rendimiento, CWDM no puede ser comparado con la tecnología DWDM basado en el transporte

óptico de larga distancia solamente algunas aplicaciones son heredadas donde la combinación de

capacidad, flexibilidad y bajo costo son requeridas.

                                                            3  Planes espectrales para las aplicaciones de multiplexación por división de longitud de onda: Plan de multiplexación por división de longitud de onda esparcida.

 

8  

Tabla 1.1: Plan de frecuencias DWDM ENTEL

frecuencia

central Tx

(Thz)

longitud de

onda central

(nm)

frecuencia

central Rx

(Thz)

longitud de

onda central

(nm)

1 192.10 1560.61 192.10 1560.61

2 192.20 1559.79 192.20 1559.79

3 192.60 1556.55 192.60 1556.55

4 192.70 1555.75 192.70 1555.75

5 192.80 1554.94 192.80 1554.94

6 192.90 1554.13 192.90 1554.13

7 193.00 1553.33 193.00 1553.33

8 193.10 1552.52 193.10 1552.52

9 193.20 1551.72 193.20 1551.72

10 193.30 1550.92 193.30 1550.92

11 193.40 1550.12 193.40 1550.12

12 193.50 1549.32 193.50 1549.32

Fuente: OBI RAR-1832-08 Entel S.A

1.4.3. Sistemas WDM implementados en Bolivia

En la actualidad en el país solo hay una empresa que maneja la multiplexación por división de

longitud de onda, la Empresa Nacional de Telecomunicaciones ENTEL S.A. tiene implementado

en la red troncal de fibra óptica la técnica DWDM.

Con equipos Huawei, modelo OptiX BWS 1600G ENTEL maneja 12 lambdas de 10 Gbps

cada una que viene a constituir la red de transporte para su tecnología 4G-HSPA (High-Speed

Packet Access+).

La asignación de canales depende del tipo de fibra y si estas aceptan en sus bandas de

operación las longitudes de onda con las que el OptiX BWS 1600G opera. A continuación se

detalla las bandas de operación en las que puede operar este equipo:

Asignación de canales en la banda-C, 80 canales con un espaciamiento de 50 Ghz.

Asignación de canales en la banda-L, 80 canales con un espaciamiento de 50 Ghz.

Asignación de canales en la banda-C, sistema de 8 canales en fibra G.653.

Asignación de canales en la banda-C, sistema de 16 canales en fibra G.653.

Entel emplea un par de fibras, una para transmisión y la otra para recepción, con el siguiente

plan de frecuencias mostrado en la Tabla 1.1.

Como se puede observar ENTEL solamente utiliza el 15% de la capacidad total de sus

multiplexores, que son suficientes para satisfacer la capacidad de ancho de banda demandada por

parte de sus clientes.

 

9  

Para habilitar nuevas lambdas solamente se debe insertar tarjetas de transponder LOG 8-port

Gigabit Ethernet Multiplex & Optical Wavelength Conversion Board (AFEC, C BAND, Tunable),

50 GHz (1 200ps/nm, Rxl-PlN, LC), que se hace en un proceso transparente para el usuario final

sin la necesidad de interrumpir el servicio, de una manera rápida y de fácil gestión.

La información presentada tiene como fuente a: HUAWEI, OBI4 RAR-1832-08 ENTEL de la

ATT y ENTEL. Por lo confidencial de la información no se puede mostrar más detalles de los

enlaces y la configuración de los multiplexores, OADMs y amplificadores presentes en los enlaces

de la red de transporte.

También se tiene información por parte de Huawei que la empresa de telecomunicaciones

TIGO está en proceso de implementar la tecnología DWDM en los enlaces de su red troncal de

transporte de fibra óptica.

1.5. Diferencia en costo y densidad

1.5.1. Tecnologías WDM en redes de acceso metropolitanos

La cuestión de si la implementación de sistemas basados en tecnología DWDM o CWDM se

hace más frecuente a medida que los sistemas CWDM son fácilmente accesibles. Estas soluciones

en sistemas de transporte óptico CWDM de bajo costo son adecuados para satisfacer la demanda

de voz, datos, servicios de almacenamiento y multimedia de corta distancia (<80 km). La pregunta

es: ¿Cuáles son los servicios adquiridos que dan por la elección de un sistema CWDM en lugar de

un sistema DWDM?

Las diferencias entre los dos se pueden explicar mejor mediante la comprensión de los

principales componentes de todos los sistemas WDM, incluyendo rayos láser, amplificadores,

OADMs ópticos (add/drop multiplexores) y detectores. La tasa de bits de un láser WDM

directamente determina la capacidad de la longitud de onda y es responsable de convertir la señal

entrante de datos eléctricos en una longitud de onda.

El láser DWDM tiene una velocidad de bits típica de hasta 10 Gbps y el láser CWDM de hasta

2.5 Gbps. El detector es responsable de la función inversa, recibir la luz de la fibra y convertirla en

señales eléctricas. El láser transmisor y el detector de recepción se suelen integrar en un solo

conjunto llamado un “transceptor”. El precio de un transceptor DWDM es normalmente de cuatro

a cinco veces más caro que su contraparte CWDM, y tiende a aumentar los gastos de

funcionamiento asociados por el consumo de más energía y disipación de calor.

Dado que las aplicaciones CWDM están destinadas a distancias de fibra de menos de 80 km,

los amplificadores ópticos no son necesarios y por lo tanto, no es un factor determinante en el

proceso de toma de decisiones. El coste de un OADM (Optical Add/Drop Multiplexer,

                                                            4 Oferta Básica de Interconexión, Reglamento de Interconexión del sector de Telecomunicaciones. 

 

10  

Multiplexor Óptico de Inserción/Extracción) para DWDM es típicamente 2x a 3x el costo de un

OADM de banda amplia CWDM, puesto que un entorno DWDM tiene una granularidad

significativamente más fina entre las longitudes de onda (espaciado típico 100 GHz), en oposición

a un espaciado mucho más amplio de longitudes de onda 20 nm (aproximadamente 2.500 GHz)

utilizados en los sistemas CWDM.

1.5.1.1. DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)

DWDM se caracteriza por un espaciamiento de canal denso, tal como se define en la

recomendación UIT-T G.671. En general, los transmisores utilizados en las aplicaciones DWDM

requieren un mecanismo de control que les permita cumplir con los requisitos de estabilidad de

frecuencia de las aplicaciones, contrario a lo que ocurre con los transmisores CWDM que no lo

necesitan [17].

El plan de frecuencias que se define en la recomendación G.694.1 soporta diversos

espaciamientos de canal en la banda-C5, que abarcan de 12,5 GHz hasta 100 GHz (múltiplos

enteros de 100 GHz). Asimismo, se pueden utilizar espaciamientos no uniformes entre canales. El

espaciamiento de frecuencia actual entre canales resulta de la evolución histórica del plan inicial

de 100 GHz, que se ha subdividido sucesivamente por factores de dos.

A continuación se explica el plan de frecuencias centrales nominales para sistemas DWDM

con diferentes espaciamientos en frecuencia:

Las frecuencias (en THz) permitidas, para espaciamientos de canales de 12,5 GHz en una

fibra, se definen de la siguiente manera:

193,1 + n x 0,0125, donde n es un entero positivo o negativo incluido el 0.

Las frecuencias (en THz) permitidas, para espaciamientos de canales de 25 GHz en una fibra,

se definen de la siguiente manera:

193,1 + n x 0,025, donde n es un entero positivo o negativo incluido el 0.

Las frecuencias (en THz) permitidas, para espaciamientos de canales de 50 GHz en una fibra,

se definen de la siguiente manera:

193,1 + n x 0,05, donde n es un entero positivo o negativo incluido el 0.

Las frecuencias (en THz) permitidas, para espaciamientos de canales de 100 GHz en una fibra,

se definen de la siguiente manera:

193,1 + n x 0,1, donde n es un entero positivo o negativo incluido el 0.

La frecuencia 193,1 Thz es el parámetro de referencia a partir del cual se varia (“n” entero

positivo o negativo) la frecuencia, ya que en este punto se tiene 1.552,52 nm el punto de menor

atenuación dentro del espectro de bandas para comunicaciones por fibra óptica, La Figura 1.4

muestra la curva de atenuación y las bandas de operación ópticas.

                                                            5 Banda-C (Convencional) comprende longitudes de onda entre 1530-1565 nm es la región de menor atenuación dentro el espectro destinado a comunicaciones ópticas.

 

11  

Figura 1.4: Curva de atenuación en una fibra óptica convencional

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

En la Tabla 1.2 se muestra el número de canales del que se puede disponer en función de la

densidad (separación entre canales) que se utilice, en este caso particular solamente se emplea la

banda-C aunque existen aplicaciones de DWDM donde también se incluye la banda-L con lo que

se obtiene un número mayor de canales.

Tabla 1.2: Cantidad de canales DWDM en función de la densidad

f (GHz) (nm) Número de canales (banda-C)

200 1,6 20

100 0,8 40

50 0,4 80

25 0,2 160

12,5 0,1 320

Fuente: Elaboración propia

1.5.1.2. CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing)

Esta técnica hace posible la transmisión simultánea de varias longitudes de onda con una

separación suficiente para permitir la utilización de fuentes sin dispositivos de refrigeración.

CWDM una tecnología del tipo WDM, se caracteriza por un espacio más ancho entre canales

que en la tecnología WDM densa DWDM, tal como se define en la recomendación UIT-T G.671.

 

12  

Los sistemas CWDM permiten aplicaciones rentables, gracias a una combinación de láser sin

dispositivos de refrigeración, tolerancias de selección de longitudes de onda láser menos exigentes,

y filtros pasabanda amplios [18].

Los sistemas CWDM6 se pueden utilizar en las redes de transporte metropolitanas y como

plataforma integrada para una diversidad de clientes, servicios y protocolos.

Las aplicaciones eficaces de CWDM, que utilizan láser sin sistemas de refrigeración y filtros

pasabanda amplios, requieren un espaciamiento de longitud de onda central nominal de al menos

20 nm.

f (GHz) (nm) Número de canales

2.500 1,6 18

1.5.2. Servicios empresariales y requisitos de una red de

acceso metropolitana

Comprender los requerimientos de la red de acceso metropolitana, que son impulsados por las

necesidades de servicio por parte de los clientes empresariales, es clave para determinar si CWDM

o DWDM se deben implementar. Cada servicio individual tiene un conjunto específico de

requerimientos, lo que impide que cualquier protocolo de red único de transporte sea el más

adecuado para cada servicio de la empresa. Mientras las empresas continúan evolucionando y

diversifican sus negocios y ofertas de servicios, nuevos servicios y nuevos protocolos que emergen

para satisfacer esas necesidades son necesarios. Esta evolución constante en toda la empresa

presenta un reto difícil para dar servicio por parte de los proveedores para entregar óptimos

servicios de acceso metropolitano.

Los requisitos para la tecnología de acceso metropolitano ideal serán:

Soporte multi-servicio.

Protocolo independiente (que soporte cualquier protocolo: Ethernet, SDH, IP, etc.).

Tasa de bits independiente.

Rápido aprovisionamiento.

Ancho de banda escalable.

Protección de datos a nivel de portadora.

Disponibilidad a nivel de portadora.

                                                            6 Para obtener un espaciamiento tan amplio de 20 nm CWDM emplea todas las bandas ópticas asignadas por la UIT-T, bandas O, E, S, C, L, y U.

 

13  

Manejable y simple (sin necesidad de conversión de protocolos o unidades de gestión).

Económico.

Tabla 1.3: Comparación de tecnologías de acceso metropolitanas

Requerimiento SONET/SDH Ethernet DWDM CWDM

multi-servicio No No Si Si

independencia de protocolo

No No Si Si

tasa de bit independiente No No Si Si

aprovisionamiento rápido Si Si Si Si

ancho de banda escalable Medio Medio Muy Buena Alto

protección de fallos a nivel de portadora

Si No Si Si

disponibilidad a nivel de portadora

Si No Si Si

distancia > 80 km Si Si Si No

capacidad de gestión Buena Buena Buena Buena simplicidad Media Media Buena Buena

valor económico Alto Bajo Alto Bajo

Fuente: The difference: dollars and dense [11]

Las tecnologías de acceso metropolitano más frecuentes que se implementan para satisfacer

estos requisitos incluyen SONET (Synchronous Optical Network, Red Óptica Síncrona)/SDH

(Synchronous Digital Hierarchy, Jerarquía Digital Síncrona), Ethernet y WDM. Como se ve en la

Tabla 1.3, el grado en que estas tecnologías realmente pueden cumplir todos los requisitos varía

considerablemente. La tabla pone de relieve la universalidad de un sistema WDM para cumplir

con los requisitos de acceso de la red metropolitana. La tecnología WDM se sobrepone fácilmente

al colapso de redes IP (Internet Protocol, Protocolo de Internet), el almacenamiento, la voz y los

demás servicios en una sola red WDM con una capa de gestión común. Además, los sistemas

WDM no introducen datos adicionales que hacen ineficiente el transporte, tratando de mapear

(convertir) el servicio de red de origen en un formato común de transporte, tales como

SONET/SDH, ATM (Asynchronous Transfer Mode, Modo de Transferencia Asíncrona) o

Ethernet. Esto proporciona un alto grado de simplicidad en el diseño general de la red, y reduce la

cantidad de equipos en la red, reduciendo así los costes operativos asociados.

1.5.3. Elección de CWDM ó DWDM

La cuestión es si los sistemas basados en CWDM pueden ofrecer la misma estabilidad,

fiabilidad, disponibilidad, seguridad, protección de fallo y la universalidad en general, en

 

14  

comparación con DWDM. Como muestra la Tabla 1.3, la respuesta es afirmativa ya que tiene las

mismas características que DWDM.

El mercado mundial de redes ópticas metropolitanas se incrementará de $ 1,1 billones en 2001

a $ 13.3 billones en 2011, según un reciente informe de ACG Research Networking and Telecom

[13]. Los sistemas CWDM están a punto de capturar una parte importante de este mercado.

Aplicaciones CWDM son ideales para la cobertura de hasta 80 km cuando las distancias son más

cortas y la necesidad de capacidad es menor, se puede utilizar aplicaciones CWDM de separación

más amplia entre canales y equipos menos costosos, logrando los mismos estándares de calidad de

los sistemas de larga distancia de fibra óptica.

La decisión final de si se debe implementar un sistema CWDM ó DWDM puede ser

contestada mediante la revisión de las diferencias básicas entre un sistema CWDM y DWDM: la

capacidad, cobertura y costos. Todos los otros factores como la independencia de protocolo, la

independencia de la velocidad de bits, la seguridad y la fiabilidad son los mismos.

Para WDM requisitos de servicio que estén a una distancia inferior a 80 km y no requieren más

de 16 longitudes de onda (40 Gbps con láseres 2.5 Gbps) sobre una sola fibra durante el ciclo de

vida esperado del sistema, un sistema CWDM ofrece una solución significativamente más

económica, si más de 16 longitudes de onda son necesarios para cumplir con las expectativas de

capacidad futura, entonces un sistema DWDM debe ser considerado.

1.6. Justificación de la propuesta CWDM

Por las consideraciones que hasta este punto se discutieron y tomando en cuenta que el estudio

propuesto en el presente Proyecto se realiza para la Cooperativa de Telecomunicaciones y

Servicios COMTECO Ltda., se justifica el estudio y posterior propuesta de la técnica CWDM por

las siguientes razones:

Se consideran los anillos de transporte ópticos que tiene en su infraestructura como una

red MAN (Metropolitan Area Network, Red de Área Metropolitana).

En este Proyecto se pretende optimizar el recurso de la fibra óptica incrementando su

capacidad de manera gradual teniendo como máximo 16 longitudes de onda.

La implementación de esta tecnología debe ser rápida y económicamente viable para

COMTECO7 Ltda.

Por estas consideraciones y las demás ventajas comunes a la tecnología WDM como ser fácil

gestión, gran escalabilidad y soporte multiservicio se toma la decisión de hacer un estudio

                                                            7 En adelante se denominara a la Cooperativa de Telecomunicaciones y Servicios COMTECO Ltda. solamente como COMTECO Ltda.

 

15  

detallado de CWDM, tomando como punto de partida el estándar asignado por la UIT-T, los

dispositivos que intervienen en la aplicación de esta tecnología y terminar cotizando estos

dispositivos y así realizar el análisis económico para ver la viabilidad de la implementación de

CWDM en la red de transporte de fibra óptica de COMTECO Ltda.

1.7. Introducción a CWDM

El concepto original de CWDM antes de su estandarización en la UIT-T está estrechamente

ligado a la historia WDM en general, porque originalmente no había una distinción entre WDM

esparcida (CWDM) y densa (DWDM). A principios de la década de 1.980, el progreso continúo

en la fabricación de fibra óptica y el aumento de componentes para los sistemas de comunicación

óptica dio lugar al estudio de nuevas técnicas de transmisión. El concepto de WDM para la

transmisión de múltiples longitudes de onda sobre una sola fibra ya había sido presentado en una

etapa temprana del desarrollo.

Para aplicaciones metro se requiere menos capacidad de red y bajo costo en comparación a lo

requerido en sistemas DWDM, las soluciones basadas en CWDM requieren nuevas tecnologías

más simples, fabricación de láseres de una amplia tolerancia, sin control de temperatura, se reduce

la complejidad del diseño, y el bajo costo de las fibras ópticas. La tecnología CWDM desarrollada

para el mercado de redes LAN fue la elección más obvia; sin embargo, estos tuvieron que ser

rediseñados para proveer un rango de longitudes de onda más acorde con los requerimientos de

distancia de transmisión para aplicaciones metro. Es así que desde el año 2.000, informes de los

estudios realizados empezaron a promocionar la tecnología CWDM y normalizar las aplicaciones

en redes metropolitanas con filtros de espaciamiento de 20 a 25 nm y láseres DFB (Distributed

FeedBack Laser, Láser de Realimentación Distribuida). Reconocidas por las empresas de

transporte y la UIT la necesidad del bajo costo de la tecnología CWDM y las diferencias entre

CWDM y DWDM resulto en dos estándares separados: UIT-T G.694.1 “grilla espectral para

aplicaciones WDM: grilla de frecuencias DWDM” e UIT-T G.694.2 “grilla espectral para

aplicaciones WDM: grilla de frecuencias CWDM”.

Estas normas prepararon el terreno para “metro CWDM” y ayudaron a DWDM a dar el gran

salto hacia redes de transporte de larga y ultra larga distancia. Las tecnologías metro CWDM

ahora comprenden de fibra óptica y láseres sin refrigeración con espaciamiento de 20 nm.

Actualmente hay 18 longitudes de onda especificadas con un rango de longitud de onda nominal

que va desde 1.270 nm hasta 1.610 nm. Mientras los sistemas DWDM típicamente usan la banda-

C y si es requerida mayor capacidad para ampliar el ancho de banda se dispone de la banda-L a

mayores longitudes de onda, CWDM requiere mayor ancho de banda espectral debido al

espaciamiento esparcido de las longitudes de onda. La Figura 1.5 provee una visión general de la

grilla CWDM fundamentada en los estudios realizados por la UIT, se puede apreciar las bandas O-

 

16  

(Original), E-(Extended), S-(Short), C-(Conventional) y L-(Long) [3].

Figura 1.5: Metro CWDM, bandas definidas por UIT-T G.694

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

Resulta obvio observando la Figura 1.5, que cinco de las longitudes de onda definidas por la

UIT para CWDM caen dentro la banda-E. Esta banda no se usa normalmente por el tipo de fibra

de la norma G.652 debido a la alta atenuación óptica en el pico de agua. Esta atenuación

típicamente es de 0.5 dB/km8, que no es grande; sin embargo, la máxima atenuación puede ser de

2 dB/km o mayor y la amplificación no está disponible para compensar esta atenuación. Las

grandes empresas de transporte ópticos no tomaran un riesgo voluntario adquiriendo equipos que

no ocuparan todo el ancho de banda disponible; consecuentemente, los primeros productos

CWDM a ser implementados y desarrollados en aplicaciones de redes metropolitanas se enfocaron

solamente en las bandas O, S, C, y L. Para todas las aplicaciones ópticas donde la banda-O aun no

ha sido establecida para el servicio de transporte, hay una preferencia por no utilizar estas

longitudes de onda corta y más bien se ha añadido nueva capacidad por medio de ocho canales

CWDM en las bandas S, C y L. Por esta razón, los primeros láseres y filtros desarrollados

encontraron el emergente estándar UIT.T G.694.2 y fueron diseñados para ocho canales CWDM

entre 1470 y 1610 nm. La atenuación de la fibra en esta región está en o cerca de su mínimo

                                                            8 Decibelio es la unidad relativa empleada en acústica y telecomunicaciones para expresar la relación entre dos magnitudes, acústicas o eléctricas, o entre la magnitud que se estudia y una magnitud de referencia en una distancia de 1 km.

 

17  

Capítulo 2

DESCRIPCIÓN DEL ESTÁNDAR Coarse Wavelength

Division Multiplexing CWDM

2.1. Recomendación UIT-T G.694.2

Recomendación G.694.2 rejilla del espectro para aplicaciones WDM [3]: la rejilla de

longitudes de onda CWDM, especifica las longitudes de onda a ser usadas por CWDM. Como se

hizo para DWDM, regulando el grupo de longitudes de ondas a ser usado por CWDM, fue muy

importante, el primer paso para la proliferación de la tecnología CWDM en el mercado porque

evitó a los proveedores tener que diseñar un gran número de componentes con variantes ligeras y

permitió a los operadores de red proceder al uso de esta tecnología con la confianza de que la

interoperabilidad sea posible. La versión original del estándar G.694.2 publicada en el 2002 define

una rejilla de longitudes de onda de CWDM con un espaciado de 20 nm comenzando en 1270 nm

y terminando en 1610 nm. En ese momento, y todavía hoy, la mayoría de los fabricantes de láseres

CWDM, están haciendo láseres que obedecen esta rejilla de longitudes de onda operando a una

temperatura de 25°C con una variación típica de ± 2 nm a ± 3 nm. En reconocimiento del hecho

que componentes y sistemas CWDM estaban operando eficazmente con un desplazamiento de +1

nm y con el deseo de evitar especificar un valor de desviación de longitud de onda central

asimétrica, en diciembre del 2003 la UIT-T publica una revisión de G.694.2 que especifica el

grupo de 18 canales CWDM mostrados en la Tabla 2.1. En la sección 2.9.2.2 se describe porque

existe este desplazamiento de +1 nm.

Longitudes de onda en la región de los 1400 nm sufren una pérdida óptica mayor, debido al

pico de absorción del agua residual que presenta la fibra óptica en la actualidad.

Puede ser posible tener sistemas CWDM que usan longitudes de onda fuera del rango definido

en G.694.2. Los menores a 1270 nm pueden sufrir atenuaciones dramáticas. Longitudes de onda

mayores a 1610 nm pueden sufrir atenuación y pérdidas en las curvaturas de la fibra.

 

18  

Tabla 2.1: Longitudes de onda CWDM (centro de longitud de onda)

Número de canal Longitud de onda nominal (nm) 1 1271 2 1291 3 1311 4 1331 5 1351 6 1371 7 1391 8 1411 9 1431 10 1451 11 1471 12 1491 13 1511 14 1531 15 1551 16 1571 17 1591 18 1611

Fuente: UIT-T G.694.2

2.2. Recomendación UIT-T G.695

La recomendación G.695 trata de las Interfaces Ópticas para Aplicaciones de Multiplexación

por División de Longitud de Onda Esparcida (CWDM). Publicada por primera vez en febrero del

2004. G.695 fue concebido sobre la grilla básica publicada dos años antes en la recomendación

G.694.2 añadiendo en esta publicación en detalle la información necesaria para aplicaciones de

interoperabilidad que no se tomaron en cuenta en la recomendación G.694.2. Estas especifican

parámetros de interfaces ópticas para varias aplicaciones, cada una tiene diferente número de

canales, tasas de transmisión, distancias y tipos de fibra. G.695 permite dos enfoques diferentes a

la ingeniería de enlaces CWDM. Los llamados Black Box (Caja Oscura) y Black Link (Enlace

Oscuro).

2.2.1. Nomenclatura de código de aplicación

En todas las recomendaciones de interfaces ópticas UIT-T, “los códigos de aplicación” son

usados como un tipo de nomenclatura para describir una interfaz en particular. Esto es análogo a

Ethernet, donde 10BASE-T, 100BASE-FX y 100BASE-SX todos tienen significados muy

particulares. Un código de aplicación es un código alfanumérico especial que permite a un

 

19  

vendedor, integrador de sistemas, u operador de red especificar inequívocamente, los parámetros

ópticos para un enlace o interfaz CWDM. G.695 define códigos de aplicación para interfaces

CWDM. Los códigos de aplicación contienen dígitos y letras que describen la aplicación. A

continuación se detalla la interpretación que se debe dar a un código CWDM:

CnWx-ytz

C: identificador de aplicaciones CWDM.

n: código del número máximo de canales soportados por la aplicación (4, 8, 12 ó 16).

W: letra que indica la distancia del enlace, tal como:

S: que indica corta distancia (short-haul), con una distancia objetiva típica de hasta 37

km.

L: que indica larga distancia (long-haul), con una distancia objetiva desde 38 km hasta

90 km.

x: número máximo de espacios admitido entre el código de aplicación (x=1 en esta

recomendación).

y: indica la clase más alta de señal óptica tributaria soportada.

0 indica hasta 1.25 Gbps con señal NRZ (Non Return to Zero, No Retorno a Cero).

1 indica hasta 2.5 Gbps con señal NRZ.

t: marca de espacio reservado, la configuración soportada por el código de aplicación. En

la versión actual de esta recomendación el único valor usado es “D” que indica que la

aplicación no contiene amplificador óptico.

z: indica el tipo de fibra como ser:

2 indica tipo de fibra G.652.

3 indica tipo de fibra G.653.

5 indica tipo de fibra G.655.

Un sistema bidireccional se indica con la inclusión de la letra B por delante: B-CnWx-ytz. Un

sistema que usa el enfoque “black-link” se indica con la adición de la letra S delante del código de

aplicación: S-CnWx-ytz.

En la Figura 2.1 se muestra un ejemplo y en la Tabla 2.3 se tiene los códigos y aplicaciones

definidas en la norma G.695.

 

20  

Figura 2.1: Ejemplo del código de aplicación G.695

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

La Tabla 2.2 resume los códigos de aplicación que se han estandarizado en la norma G.695.

Una variedad de 4, 8, y 12 canales de aplicación CWDM se han especificado totalmente en dicha

norma. Las aplicaciones para 16 canales CWDM han sido incluidas tentativamente en un apéndice

de G.695, pero esos parámetros no han sido totalmente ratificados por la UIT-T que está

esperando las contribuciones de expertos que puedan confirmar que los valores tentativos son

prácticos y así poderlos ratificar en la recomendación G.695.

Tabla 2.2: Resumen de Códigos de Aplicación G.695

Código de

aplicación

Número de

Canales a

Tasa de

Bit b

Tipo de

Fibra c

Distancia

(km)d

“Black Box” Unidireccional

C4S1-1D2 4 2.5G G.652 ?

C4S1-1D3 4 2.5G G.653 ?

C4S1-1D5 4 2.5G G.655 ?

C4L1-1D2 4 2.5G G.652 ?

C4L1-1D3 4 2.5G G.653 ?

C4L1-1D5 4 2.5G G.655 ?

C8S1-1D2 8 2.5G G.652 27

C8L1-1D2 8 2.5G G.652 55

C16S1-1D2 16 2.5G G.652 C o D 20

C16L1-1D2 16 2.5G G.652 C o D 42

“Black Box” Bidireccional

B-C4L1-0D2 2 + 2 1.25G G.652 90

B-C4L1-0D3 2 + 2 1.25G G.653 90

B-C4L1-1D2 2 + 2 2.5G G.652 80

 

21  

B-C4L1-1D3 2 + 2 2.5G G.653 83

B-C8S1-1D2 4 + 4 2.5G G.652 27

B-C8L1-0D2 4 + 4 1.25G G.652 64

B-C8L1-0D3 4 + 4 1.25G G.652 64

B-C8L1-1D2 4 + 4 2.5G G.653 55

B-C8L1-1D3 4 + 4 2.5G G.652 58

B-C12L1-0D2 6 + 6 1.25G G.652 42

B-C12L1-1D2 6 + 6 2.5G G.652 C o D 38

B-C16S1-1D2 8 + 8 2.5G G.652 C o D 20

B-C16L1-1D2 8 + 8 2.5G G.652 42

“Black Link” Unidireccional

S-C8S1-1D2 8 2.5G G.652 e

S-C8S1-1D3 8 2.5G G.653 e

S-C8S1-1D5 8 2.5G G.655 e

S-C8L11D2 8 2.5G G.652 e

S-C8L11D3 8 2.5G G.653 e

S-C8L11D5 8 2.5G G.655 e a El número de canales para aplicaciones bidireccionales es expresado como

N+N, donde N es el número de canales en cada dirección. Por ejemplo, una aplicación

bidireccional con cuatro canales en cada dirección (4+4) usa ocho longitudes de onda

diferentes. b Un tipo de tasa de bit de 1.25G significa cualquier tasa de bit nominal de 622 Mbps a

1.25 Gbps. Un tipo de tasa de bit de 2.5G significa cualquier tasa de bit nominal de

622 Mbps a 2.67 Gbps. c Una fibra óptica monomodo estándar G.652 (por ejemplo, SMF-28). Puede ser

“húmeda” (por ejemplo, G.652A o G.652B) o “seca”, “pico de agua bajo”, o “pico de

cero” (por ejemplo, G.652C o G.652C). Las fibras “secas” pueden ser usadas para

aplicaciones CWDM de 16 canales. d Las distancias trazadas no son especificadas en G.695, los valores mostrados son

suministrados como valores indicativos. e El alcance esperado para aplicaciones “Black Link” depende de la pérdida de

inserción de los multiplexores y demultiplexores ópticos.

Fuente: Recomendación UIT-T G.695

2.2.2. Métodos Black Box y Black Link

Hay 2 modelos de referencia fundamentales de interfaces de transmisión usados en G.695.

Son denominados el de Black Box y método Black Link.

 

22  

2.2.2.1. Black Box

En el modelo Black Box, mostrado en la Figura 2.2, el láser CWDM y los filtros de

multiplexación idealmente se colocan juntos en el Black Box. Similarmente los filtros y los

receptores CWDM se colocan idealmente juntos en otro Black Box. La implementación de los

Black Box puede contener los láseres CWDM y los multiplexores ópticos en una unidad física

simple con las conexiones de fibra empalmadas interiormente entre el láser CWDM y los

multiplexores, o pueden tener tarjetas de transponder y una unidad óptica separadas por patch

cords que los unen. En cualquier caso, la interfaz Black Box de la norma G.695 siempre se toma

para ser una señal multicanal a la salida del multiplexor óptico o a la entrada del demultiplexor.

Las señales ópticas en el interior del Black Box entre el láser CWDM y el multiplexor y entre el

demultiplexor y los receptores no están estandarizadas en la norma G.695 para aplicaciones del

Black Box.

Figura 2.2: Transmisor y receptor Black Box

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

2.2.2.2. Black Link

El concepto de Black Link, mostrado en la Figura 2.3 fue introducido dentro G.695, para

describir la concatenación de un multiplexor óptico, un cable de fibra óptica, y un demultiplexor

óptico, a lo largo de todas las conexiones ópticas, patch cords, y empalmes. El modelo Black Link

permite definir las características ópticas de un solo canal de interfaz entre un transmisor CWDM,

típicamente un pequeño plug SFP (Small Form-Factor Pluggable) o conversor de interfaz GBIC

(Gigabit Interface Converter, Convertidores de Interfaz Gigabit) y una entrada tributaria de un

multiplexor óptico o la salida tributaria de un demultiplexor óptico. Porque G.695 no especifica

 

23  

detalles sobre el multiplexor o el demultiplexor, el enfoque Black Link permite pérdidas

combinadas de inserción del par multiplexor/demultiplexor para ser optimizado por cada longitud

de onda CWDM. Por ejemplo la pérdida de inserción combinada para una señal de 1470 nm se

puede concebir para ser menor que la pérdida de una señal de 1550 nm, en consecuencia

compensado por el factor de que la atenuación de la fibra óptica es mayor a 1470 nm que a 1550

nm, y para que la pérdida de la inserción global para cada longitud de onda en el Black Link pueda

minimizarse para proporcionar el mayor alcance.

Un Black Link puede ser usado para servicios de fibra oscura para varios usuarios, con cada

servicio operando a una diferente longitud de onda CWDM. Las aplicaciones bidireccionales de

Black Link no se especificaron en el estándar G.695.

Figura 2.3: Concepto Black Link

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

2.2.2.3. Campo de aplicación de las arquitecturas Black Box y Black Link

Las arquitecturas descritas anteriormente se implementan en función de los requerimientos de

diseño, a continuación se detallan los argumentos de la utilización de una arquitectura respecto de

la otra:

En un sistema Black Box, la plataforma CWDM tiene entradas tributarias que no son

compatibles con G.695, las convierte en señales compatibles con G.695, multiplexa estas

entradas y las coloca juntas en una salida común. Los sistemas de Black Box trabajan bien

con el equipo existente en la red. En una red de servicio, el proveedor tiene que integrar los

servicios tales como voz en tramas SDH, Frame Relay, Ethernet, y vídeo digital. Cada

plataforma de servicio se debe mantener para maximizar la reutilización de la infraestructura

existente y minimizar los costos y la interrupción de los servicios. Esto se hace mediante la

 

24  

adopción de los resultados de estas respectivas plataformas, por lo general a 850 o 1310 nm, y

la introducción en un sistema Black Box CWDM.

Es esencial disponer de una etapa óptica-eléctrica-óptica (OEO) en un sistema Black Box. La

señal óptica entrante a 1.310 nm se convierte en una señal electrónica, a continuación, a una

señal óptica compatible con G.695 CWDM multiplexa esta señal con otras señales y se

envían hacia la fibra, Figura 2.2. Un diseño electrónico inteligente permite integrar esta etapa

OEO en un solo dispositivo multiplexor de bajo costo.

Mediante la integración de la etapa de OEO, es posible ofrecer un sistema simple que no tiene

longitud de onda específicas en sus interfaces, transceptores, módulos de filtros, o similares.

Entonces, para su integración en los equipos existentes en la red se requiere una función de

transponder y un sistema integrado OEO que vienen en un sistema Black Box.

Con un diseño plug and play integrado en CWDM Black Box, un técnico puede implementar

un sistema sin siquiera saber que el sistema utiliza la tecnología WDM. Este tipo de diseño

del sistema está en consonancia con el concepto de la red de servicios, donde se esconde la

tecnología inteligente "Black Box ó caja oscura", permitiendo a las compañías centrarse en la

prestación de servicios de calidad al cliente [14].

En un sistema Black Link, el sistema CWDM tiene entradas tributarias que cumplen con

G.695 y simplemente multiplexa varias entradas de este tipo sobre una salida común. Por lo

tanto, los sistemas Black Link son más adecuados para las nuevas implementaciones de redes

ópticas. Estos sistemas reflejan la dirección en que el mercado se está moviendo, con la óptica

conectable en el borde de la red. Black Box y Black Link permitirán la compatibilidad G.695

que cumplen, los SFP sobre los dispositivos de borde y multiplexores CWDM que no

contienen etapas OEO transponder, Figura 2.3.

Esta arquitectura reduce el costo de implementación de CWDM, pero aún queda trabajo que

hacer, especialmente en el área de la gestión del desempeño para asegurar que el sistema

Black Link es fácil de administrar y mantener. Por ejemplo, habilitar la detección de fallas

físicas en los enlaces. Estos problemas serán solucionados y representan oportunidades para

los fabricantes de sistemas empresariales. De cara al futuro, la UIT propone adoptar la

interoperabilidad transversal completa. Como se muestra en la Figura 2.3, cuando esto sucede,

el multiplexor y demultiplexor pueden proceder de diferentes proveedores con la interfaz

entre ambos especificado por UIT-T G.695 [14].

2.2.3. Transmisiones unidireccionales y bidireccionales

G.695 estandariza aplicaciones unidireccionales requiriendo dos fibras para ambas direcciones

de transmisión y aplicaciones una sola fibra para ambas direcciones de transmisión. Los códigos

de aplicación para aplicaciones bidireccionales son prefijados con “B”.

 

25  

Figura 2.4: Enlaces CWDM punto a punto

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

Figura 2.5: Enlace lineal “Black Link” CWDM de inserción/extracción

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

2.2.4. Topologías

La versión 2004 de G.695 solo apuntaba a enlaces CWDM punto a punto, como se muestra en

la Figura 2.4, eso es, que no tomaba en cuenta enlaces ópticos en anillo con multiplexores OADM.

La segunda versión de G.695, a principios del 2.005 se extendió el concepto Black Link para

 

26  

proporcionar cadenas lineales CWDM con OADMs (Figura 2.5) y anillos CWDM con OADMs

(Figura 2.6). Esta extensión de la norma se lograra agregando un medidor de interferencias cross-

talk1 especificado para el demultiplexado de una señal de canal CWDM.

Figura 2.6: Anillo “Black Link” CWDM, que incluye en sus enlaces OADMs

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

2.2.5. Cálculo de potencia

Los cálculos de potencia generalmente son considerados el punto de arranque de cualquier

enlace óptico o diseño de red. Los cálculos de potencia usados durante el desarrollo de cada

código de aplicación se basaron normalmente en estudios de dispositivos CWDM entre las

velocidades de 1.25 y 2.5 Gbps con dispositivos como ser: láseres, receptores, multiplexores y

demultiplexores CWDM. Las características siguientes fueron convenidas como lo más

representativo de los componentes inspeccionados, y por consiguiente una base conveniente para

la normalización:

                                                            1  La interferencia cross-talk es una medida de cuanto del restante de una potencia de señal de una

imperfección añadida al canal CWDM interfiere con una señal insertada sobre el mismo canal CWDM. 

 

27  

Potencia de salida del láser: de 0 a 5 dBm2, permite el uso de láseres de modulación directa

sin refrigeración.

La pérdida de inserción de un multiplexor de 8 canales CWDM: de 1 a 3.5 dB, para permitir

una variedad de diseños de multiplexores y futuras mejoras potenciales en el diseño de filtros

y tecnologías de fabricación.

La pérdida de inserción de un demultiplexor de 8 canales CWDM: de 1 a 4.0 dB, de nuevo

para permitir una variedad de diseños de multiplexores y avances en los filtros.

Potencia de entrada en el receptor PIN (P-Intrínseco-N) para una velocidad de 2.5 Gbps: -18 a

0 dBm, proporciona el rango típico de sensibilidad y valores de sobrecarga vistos en los

receptores PIN de bajo costo.

Potencia de entrada en el receptor de APD (Avalanche PhotoDiode, Fotodiodo de Avalancha)

para una velocidad de 2.5 Gbps: de -28 a -9 dBm.

Potencia de entrada en el receptor de fotodiodo de avalancha APD para una velocidad de 1.25

Gbps: -30 a -9 dBm.

2.2.6. Distancia

La distancia de transmisión alcanzada para cada código de aplicación depende de la atenuación

máxima del enlace especificado por el código de aplicación y la atenuación esperada de la fibra

para cada longitud de onda. En el caso de aplicaciones Black Link, la pérdida de inserción del

multiplexor y demultiplexor en cada longitud de onda también determina el alcance deseable. Las

aplicaciones Black Box incluyen los multiplexores y demultiplexores ópticos dentro el Black Box

y para que la atenuación permitida entre la salida de un Black Box y la entrada de otro sea menor

que para aplicaciones Black Link que miden la atenuación del enlace entre el láser y el receptor

óptico. Sin embargo si estos mismos láseres, multiplexores, fibras, demultiplexores, y receptores

fuesen usados en cualquier implementación de Black Box o despliegue de Black Link, entonces el

alcance seria el mismo para ambos, incluso aunque la atenuación del enlace permitida por el Black

Link pueda ser, por ejemplo, 7.5 dB más que para los Black Boxes.

En algunas implementaciones, por ejemplo, aquellos con medias menores que la atenuación de

la fibra, el alcance puede ser la dispersión limitada en lugar de ser una atenuación limitada y puede

exceder significativamente las distancias designadas en la norma G.695. Las pérdidas de inserción

de los multiplexores y demultiplexores ópticos que son usados en aplicaciones Black Link no

están normalizadas y no es posible para la norma G.695 ofrecer una distancia designada para los

                                                            2  dBm, unidad de medida que se define como el nivel de potencia en decibelios en relación a un nivel de referencia de 1 mW.

 

28  

enlaces Black Link. A cambio G.695 provee un apéndice que muestra el alcance que puede

esperarse para varios valores de pérdida de inserción del par multiplexor/demultiplexor. Para

ayudar a los componentes, sistemas y diseñadores de red, G.695 tiene un apéndice que muestra

atenuaciones asumidas máximas y mínimas con valores de coeficientes para cada valor de

longitud de onda que será usado mientras se especifiquen los valores de los parámetros para cada

código de aplicación en la norma G.695, los valores para el coeficiente de atenuación fueron

separados para las fibras con la presencia de pico de agua y sin él cómo se muestran en las Figuras

2.7 a y 2.7 b respectivamente.

Figura 2.7: Coeficientes de atenuación asumidos

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

2.2.7. Planes de canales CWDM

Se usan grupos diferentes de longitudes de onda de G.694.2 para las aplicaciones que usan 4,

8, 12 o 16 canales CWDM. Las longitudes de onda fueron escogidas para aumentar al máximo la

capacidad del enlace. En el caso de aplicaciones de 12 canales las longitudes de onda en la banda-

 

29  

E cerca del pico de absorción de agua OH- a 1385 nm, qué experimenta la atenuación

relativamente alta, fue evitado con el propósito de que fibras antiguas (con pico de agua) y fibras

nuevas (sin pico de agua) puedan soportar el mismo grupo de códigos de aplicación de 12 canales.

El plan de canales usados en la norma G.695 es mostrado en la Tabla 2.3.

Tabla 2.3: Plan de canales CWDM norma G.695

Fuente: Elaboración propia

2.3. Multiplexores y demultiplexores

Dado que los sistemas CWDM envían señales de varias fuentes sobre una sola fibra, se debe

incluir algunos dispositivos para combinar las señales de entrada. Esto lo hace un multiplexor, que

toma las señales ópticas de múltiples fibras y las convierte en un solo haz de luz.

En el extremo receptor, el sistema debe poder separar los componentes de luz, así que puedan

ser detectados individualmente. Los demultiplexores realizan esta función desglosando el rayo

receptor en sus componentes de longitud de onda y acoplándolos a la fibra individual.

Los multiplexores y los demultiplexores pueden ser de diseño pasivo o activo. El diseño pasivo

se construye con prismas, rejillas de difracción, o filtros mientras que el diseño activo combina

dispositivos pasivos y filtros sintonizables. Los principales retos en estos dispositivos es minimizar

la diafonía y maximizar la separación de canal. La diafonía es una medida de cuanto están

separados los canales, mientras que la separación de canales se refiere a la posibilidad de distinguir

cada longitud de onda.

2.3.1. Técnicas de multiplexado y demultiplexado

Una forma simple de multiplexar y demultiplexar la luz se puede hacer con un prisma. En la

Figura 2.8 se muestra un caso de demultiplexación. Un rayo paralelo de luz policromática incide

en la superficie de un prisma; cada componente de longitud de onda es refractada de forma

distinta. Es el efecto arco iris. En la luz de salida, cada longitud de onda se distingue de la

siguiente mediante un ángulo. Entonces un lente enfoca cada longitud de onda a un punto donde

 

30  

necesita entrar en una fibra. Los mismos componentes se pueden usar de forma inversa para

multiplexar diferentes longitudes de onda en una fibra.

Figura 2.8: Prisma refractando distintas longitudes de onda

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

Otra tecnología está basada en los principios de la difracción e interferencia óptica. Cuando

una fuente de luz policromática incide en una rejilla de difracción, cada longitud de onda es

difractada con un ángulo diferente y por tanto a un punto distinto del espacio. Usando una lente,

estas longitudes de onda se pueden enfocar en fibras individuales. Este concepto se ilustra en la

Figura 2.9.

Figura 2.9: Rejilla de difracción

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

Las AWGs (Arrayed Waveguide Gratings, Rejilla de Guía de Ondas) matriz de rejillas de guía

de onda también se basan en los principios de la difracción. Un dispositivo AWG, a veces llamado

enrutador óptico de guía de onda o enrutador rejilla de guía de onda, consiste en una matriz de

guías de onda curvadas con una diferencia fija en la longitud del camino entre canales adyacentes.

Las guías de onda están conectadas a cavidades en la entrada y la salida. Cuando la luz entra en la

cavidad de entrada, es difractada y entra en la matriz de guías de onda. Allí la diferente longitud

óptica de cada guía de onda introduce un desfase en la cavidad de salida, donde un conjunto de

 

31  

fibras está acoplado. El proceso consigue que diferentes longitudes de onda tengan la máxima

interferencia en diferentes ubicaciones, que corresponden a los puertos de salida. Figura 2.10.

Figura 2.10: Arrayed Waveguide Gratings

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

Otra tecnología usa dispositivos con filtros de interferencia, llamados filtros de película

delgada o filtros de interferencia multicapa. Mediante el empleo de varios filtros de película

delgada en el camino óptico se pueden demultiplexar las longitudes de onda. La propiedad de cada

filtro es tal que transmite una longitud de onda mientras refleja las demás. Colocando en cascada

varios filtros, se pueden demultiplexar muchas longitudes de onda. Figura 2.11.

Figura 2.11: Filtro de interferencia multicapa

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

De estos diseños, el AWG y los filtros de interferencia de película delgada tienen una ganancia

mayor. Los filtros ofrecen buena estabilidad y aislamiento entre canales a un precio moderado

pero con una alta pérdida de inserción. Los AWGs dependen de la polarización (que se puede

 

32  

compensar), y exhiben una respuesta espectral plana y de baja pérdida de inserción. Un

inconveniente potencial es que son sensibles a las temperaturas de forma que no se pueden

emplear en todos los ambientes. Su gran ventaja es que se pueden diseñar para realizar

operaciones de multiplexación y demultiplexación simultáneamente. El AWG es mejor para

incluir muchos canales, donde el uso de filtros de película delgada en cascada no es posible.

2.3.2. Multiplexor Óptico de Inserción y Extracción (Optical Add/Drop

Multiplexer)

Entre puntos de multiplexación y demultiplexación de los sistemas CWDM, hay un área en la

que existen múltiples longitudes de onda. A menudo es deseable remover o insertar una o más

longitudes de onda en algún punto del enlace. Un multiplexor óptico OADM realiza esta función.

Más que combinar o separar todas las longitudes de onda, los OADM pueden remover algunas

mientras dejan pasar las restantes. Los OADMs son una parte clave en cuanto a las redes ópticas.

Los OADMs son similares en muchos aspectos a los ADM (Add Drop Multiplexer, Multiplexor

de Inserción Extracción) de SONET/SDH, excepto que solamente las longitudes de onda ópticas

son añadidas o removidas, y no hay conversión de la señal de óptica a eléctrica. En la Figura 2.12

hay una representación esquemática de un proceso inserción/extracción. Este ejemplo incluye pre

y post-amplificación; estos componentes pueden estar o no presentes en un OADM, dependiendo

del diseño.

Figura 2.12: Esquema general de un multiplexor OADM

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

Hay dos tipos generales de OADMs. La primera generación es un dispositivo fijo que se

configura físicamente para extraer una longitud de onda predeterminada mientras se añaden otras.

La segunda generación es reconfigurable y capaz de seleccionar dinámicamente que longitudes de

onda se añaden y cuales se remueven. Los filtros de película delgada han emergido como la

 

33  

tecnología elegida para los OADMs en los sistemas CWDM metropolitanos actuales porque

cuestan menos y son más estables. En cuanto a la segunda generación de OADMs, se prefieren

otras tecnologías tales como las rejillas de fibra sintonizables y circuladores.

2.3.3. MEMS Micro-Electrical Mechanical System

Los dispositivos que hacen posible la adición y/o extracción de una o varias longitudes de onda

que el operador desee, son los MEMS (Micro-Electrical Mechanical System, Sistemas Micro-

Electro-Mecánicos), dispositivos que son extremadamente pequeños que son montados en un

arreglo MxN de M entradas por N salidas que hace que insertar o extraer longitudes de onda sea

más rápido debido a que no se requiere conversiones óptica-eléctrica-óptica realizando todo el

procedimiento en el dominio óptico.

Figura 2.13: Conmutadores MEMS

Fuente: MEMS in a new age in Optical Switching [8]

Este dispositivo integra elementos eléctricos, mecánicos y ópticos en un solo chip, usando

diminutos arreglos de espejos ligeramente inclinados. Señales eléctricas son usadas para ajustar el

arreglo de espejos a un ángulo correcto, para obtener la señal de salida sobre el puerto deseado.

Arreglos de hasta 32x32 son fabricados en su versión 2D y para mayores requerimientos, por su

complejidad, existe la versión en tercera dimensión 3D.

 

34  

Figura 2.14: MEMS Micro-Electrical Mechanical System

Fuente: MEMS in a new age in Optical Switching [8]

La Figura 2.14a muestra una fotografía de un micro espejo en funcionamiento y la Figura

2.14b muestra la fotografía de un conmutador óptico en un arreglo 8x8.

Hasta el momento se han descrito todos los aspectos concernientes a la recomendación de la

UIT para la aplicación de CWDM en una red de transporte y en la siguiente sección se detalla

funciones de control y gestión de una OTN (Optical Transport Network, Red de Transporte

Óptico) que lleva información en múltiples canales en un solo medio de transporte óptico. El

anexo B muestra en detalle la descripción de señalización y aspectos relativos a la seguridad de la

información de la multiplexación óptica CWDM en una red de transporte óptica.

2.4. Control y gestión en la red CWDM

El plano de transporte es la red de transporte óptica propiamente dicha, y es el responsable de

suministrar canales ópticos unidireccionales o bi-direccionales entre usuarios y detectar

información del estado de la conexión (como averías o calidad de la señal). El plano de control

soporta el establecimiento/eliminación en tiempo real y de forma dinámica de conexiones ópticas

mediante protocolos de señalización y enrutamiento, utilizando la interfaz NNI (Network Node

Interface, Interfaz del Nodo de Red) para comunicarse con los otros nodos y la interfaz CCI

(Connection Control Interface, Control de la Interfaz de Conexión) para configurar el hardware

óptico del nodo.

Finalmente, el plano de gestión lleva a cabo la solicitud de conexiones ópticas soft-permanent

y, en un futuro, realizará funciones de gestión para los planos de control y transporte, como gestión

de averías, configuración de elementos de red, operaciones de contabilidad o seguridad.

 

35  

2.4.1. Establecimiento de canales ópticos

Existen dos casos de establecimiento de canales ópticos empleados en sistemas CWDM:

mediante el sistema NMS (Network Management System, Sistema de Gestión de Red) o mediante

un servidor TES (Trafic Engineering Server, Servidor de Ingeniería de Tráfico), que se describen

a continuación.

NMS es quien inicia el establecimiento de la conexión óptica, es decir, informa al nodo

origen, a través de la interfaz NMI (Network Management Interface, Interfaz de Gestión de

Red), de la petición de establecimiento de una conexión óptica. Una vez el nodo origen

recibe dicha petición, se utilizan los protocolos de señalización y enrutamiento del plano de

control para establecer el canal óptico con el nodo destino. Por último, el nodo origen recibe

una respuesta afirmativa o negativa de la creación de la conexión óptica e informa al NMS.

Este tipo de conexión recibe el nombre de soft-permanent.

Así, la comunicación entre el NMS y el nodo óptico origen se realiza a través de la interfaz

NMI, y se basa en el protocolo SNMP (Simple Network Management Protocol, Protocolo

Simple de Administración de Red), mientras que la comunicación entre los nodos ópticos se

realiza a través de la interfaz NNI, y se basa en los protocolos de enrutamiento y

señalización de GMPLS (Generalized Multiprotocol Label Switching, Conmutación de

Etiquetas Multiprotocolo Generalizada), con lo que este tipo de conexiones se considera

híbrido porque involucra tanto al plano de gestión como al de control, aunque no explota

todas las posibilidades del plano de control óptico. Por último, hay que remarcar que quien

solicita la conexión óptica al NMS es el operador de red, con lo cual la petición de

conexiones ópticas soft-permanent depende única y exclusivamente del factor humano.

La segunda opción, los comandos de iniciación para establecer canales ópticos son enviados

por TES. Cada nodo dispone de un TES que se encarga de monitorizar el tráfico en los

equipos cliente. La información recogida por cada TES (carga de cada puerto, paquetes

perdidos, recursos disponibles, etc.) se utiliza para estimar situaciones desfavorables en que

podrían ser necesarias más conexiones ópticas. Cuando un TES detecta una situación crítica

se solicita una nueva conexión óptica a su nodo. Igual que en el caso anterior, cuando el

nodo origen detecta la petición de establecimiento de una conexión, se utilizan los

protocolos de señalización y de enrutamiento del plano de control para establecer la

conexión óptica con el nodo destino. Una vez el nodo origen recibe la respuesta afirmativa

negativa de la creación de la conexión óptica, se informará al TES para que éste configure

los puertos del equipo cliente que requiere el canal óptico. Este tipo de conexión recibe el

nombre de dinámica, y en él la comunicación entre el TES y el nodo óptico se realiza a

través de la interfaz UNI (User Network Interface, Interfaz de Usuario de Red).

 

36  

2.4.2. Arquitectura propuesta para el plano de control

Originariamente la IETF (Internet Engineering Task Force, Grupo Especial sobre Ingeniería

de Internet) propuso basar el plano de control de una red óptica en protocolos de enrutamiento

y señalización IP, particularmente en el plano de control MPS, que es esencialmente el plano de

control MPLS (Multiprotocol Label Switching, Conmutación de Etiquetas Multiprotocolo)

con extensiones para la conmutación de lambdas. Más recientemente, también ha sido

propuesto GMPLS, que extiende MPLS para soportar múltiples tipos de conmutación, como la

conmutación de paquetes, por división en el tiempo TDM (Time Division Multiplexing,

Multiplexación por División de Tiempo), que permite la conmutación SONET/SDH, de lambdas o

de fibras.

Concretamente, el plano de control GMPLS de la red, utiliza el protocolo RSVP-TE

(ReSerVation Protocol-Trafic Engineering, Protocolo de Reserva de Recursos para la Ingeniería

de Tráfico) para señalización, el protocolo OSPF (Open Shortest Path First, Abrir Primero la Ruta

más Corta) para enrutamiento y el protocolo LMP (Link Management Protocol, Protocolo

Administrador de Enlaces) para la gestión de canales de control y correlación de enlaces.

Así, el plano de control óptico propuesto está compuesto por la DCN (Data Communications

Network, Red de Comunicación de Datos) y por OCC (Optical Connection Controller,

Controlador de Conexiones Ópticas). La DCN proporciona canales de control con conectividad IP

entre nodos ópticos vecinos. Los canales de datos multiplexados se transportan por la misma fibra

que los mensajes de control, siendo los OCCs los responsables de manipular los recursos ópticos

de la red de transporte con el objetivo de gestionar y supervisar el establecimiento y eliminación

de las conexiones ópticas mediante el intercambio de mensajes de control. Cada OCC actúa como

un router IP, en el que cada interfaz Ethernet utiliza direcciones IPv4. El NMS también utiliza la

DCN para el intercambio de mensajes de gestión.

A continuación se ofrece una breve descripción de cada módulo de la arquitectura propuesta

para el plano de control óptico:

Connection Controller (CC): gestiona y supervisa el establecimiento, modificación y

eliminación de las conexiones ópticas, asignando rutas y recursos ópticos a cada petición. Es

el responsable de la coordinación entre todos los demás módulos.

Routing Controller (RC): almacena información de la topología de la red óptica. Consiste

en una lista de destinos alcanzables y un enlace de salida recomendado para cada destino,

que se actualiza dinámicamente mediante el protocolo de enrutamiento OSPF. La función de

RC es responder a las peticiones del CC cuando éste necesita información sobre una ruta

para establecer un canal óptico.

 

37  

Link Resource Manager (LRM): almacena información local sobre el estado de los

recursos de los enlaces ópticos, tanto los disponibles como los que se utilizan para alguna

conexión. La información almacenada es global en caso de utilizarse el protocolo de

enrutamiento OSPF con extensiones para GMPLS.

Network Call Controller (NetCallC): acepta (después de verificar los derechos y políticas

de recursos), procesa y valida las peticiones entrantes del servidor de ingeniería de tráfico,

por lo tanto este módulo no se implementa para conexiones soft-permanent.

Protocol Controller (PC): mapea los parámetros de las interfaces abstractas de los

componentes de control en mensajes transportados por un protocolo para soportar

interconexión mediante una interfaz. Se implementan las siguientes interfaces; NNI, CCI,

NMI y UNI. La interfaz NNI, permite comunicarse con los demás OCCs de la red óptica

mediante los canales de control de la DCN, utilizándose el protocolo RSVP para

señalización, con las oportunas extensiones para adaptarlo a la arquitectura GMPLS. En

cuanto a la interfaz UNI, permite comunicarse con el TES y utiliza RSVP como protocolo

de señalización. Para la interfaz CCI, que permite comunicarse con el hardware óptico del

nodo, incluyendo los OADMs, se utiliza GSMP (General Switch Management Protocol,

Protocolo de Gestión de Conmutación General) como propuesta de la IETF para protocolo

estándar de la interfaz CCI. Por último, la interfaz NMI permite comunicarse con el NMS y

se basa en el protocolo en SNMP, estandarizado para gestión, operaciones y mantenimiento

de redes.

2.4.3. Arquitectura propuesta para el plano de gestión

El plano de gestión propuesto tiene la función principal de realizar peticiones de

establecimiento y eliminación de conexiones ópticas soft-permanent, integrándose en un futuro

funciones de monitorización de los planos de control y transporte. El plano de gestión del Proyecto

tiene dos ejes básicos: (i) una estructura de información de gestión basada en SMIv2 (Structure of

Management Information, Estructura de Gestión de Información), que utiliza MIB-II como base

de datos de gestión, y (ii) una interfaz de comunicación entre el plano de gestión y el de control

(NMI), que utiliza SNMP como protocolo de transferencia de información de gestión y la DCN

para el intercambio de mensajes de gestión. Por otra parte, el plano de gestión está formado por un

NMS que contiene un bloque gestor para el plano de control del anillo óptico (cuyo diseño

modular permitirá la incorporación de funciones de monitorización de los planos de control y

transporte), está conectado a dicho plano de control por la DCN, y realiza funciones de sistema de

operaciones, transformación y estación de trabajo, que permiten la petición de establecimiento y

eliminación de canales ópticos soft-permanent y la interpretación de información de gestión.

En resumen se tiene:

 

38  

En el plano de gestión: un entorno de introducción de parámetros de caracterización del

establecimiento o eliminación de canales ópticos (pues la petición de conexiones soft-

permanent depende del factor humano) y de interpretación de mensajes (respuestas a dichas

peticiones, notificaciones y alarmas) y una interfaz de comunicación entre los planos de

gestión y de control del anillo óptico que permita al NMS dar al primer nodo óptico OCC la

orden de establecer/eliminar un canal óptico soft-permanent entre dos puntos de la red (NMI

basada en el protocolo de gestión SNMP), ambos elementos contenidos en la aplicación

Optical NMS.

En el plano de control: acceso y almacenamiento de la información de gestión contenida

en los OCCs del plano de control MIB (Management Information Base, Base de Gestión de

Información) y una interfaz de comunicación entre los planos de gestión y de control (NMI

mediante protocolo SNMP), ambos elementos contenidos en el bloque agente SNMP de los

OCCs del plano de control. Hay que remarcar que los OCCs dispondrán de información

actualizada sobre sí mismos (clientes de cada nodo óptico, mapeo entre puertos, etc.), sus

condiciones de funcionamiento, su vecindario (OCCs y routers activos, averías, estadísticas,

etc.) y las conexiones ópticas activas, información que se almacenará según las directrices

del CCAMP(Common Control And Management Protocols Working Group, Protocolo de

Control y Gestión Común) de IETF para la modelización y gestión de etiquetas del

protocolo GMPLS y será accedida por el NMS en las peticiones de establecimiento y

eliminación de conexiones ópticas soft-permanent.

2.5. Propiedades de la fibra y su efecto sobre el desempeño

en un sistema CWDM

El enfoque de desarrollo de fibra cambió de apoyar la última capacidad DWDM a estudiar y

desarrollar la tecnología CWDM, sistemas de costo efectivo para transportar tráfico de redes

metropolitanas y redes de acceso. Este trabajo llevó a la aceptación extendida que lleno el espectro

de fibras que proporcionan baja atenuación sobre un amplio rango de longitudes de onda

eliminando el pico de absorción OH- alrededor de los 1385 nm y la sensibilidad de atenuación de

la fibra a la exposición al hidrógeno molecular.

2.5.1. Atenuación de la fibra óptica

Una curva de atenuación espectral típica de 1000 a 1700 nm de una fibra óptica moderna en

base a silicato de germanio en una bobina de 150 mm de diámetro se muestra en la Figura 2.15.

La forma espectral es dominada por 4 ´s cerca de los 1400 nm dependientes de la pérdida por

la dispersión de Rayleigh. Cerca de los 1500 nm, la atenuación alcanza el valor más bajo alrededor

 

39  

de 0.185 dB/km. En los 1310 nm, la curva de atenuación tiene un mínimo local de

aproximadamente 0.325 dB/km. En longitudes de onda mayores a 1550 nm, los niveles de

atenuación se deben a efectos de empaquetamiento para su transporte y comercialización, como la

atenuación por macro-curvaturas asociadas con el diámetro de 150 mm que es la curvatura del

devanado en el carrete. Puede haber atenuaciones adicionales a longitudes de onda mayores

resultantes de “las colas de longitudes de onda menores” pérdidas de absorción del infrarrojo

como la contaminación de OH-.

Figura 2.15: Comparación de fibra ZWP (G.652D) con la fibra SSMF (G.652)

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

En 1385 nm, los armónicos de la contaminación OH- relacionada con la absorción molecular

mejor conocidos como “picos de agua”. La atenuación a 1385 nm puede además degradarse por la

exposición a temperatura ambiente de la fibra. El crecimiento en el pico de agua es permanente,

incluso a niveles bajos de H2 expuestos en un ambiente a alta temperatura puede crecer a 1 dB/km

o más cuando ciertos defectos atómicos están presentes en la estructura del vidrio que compone la

fibra.

El progreso en las técnicas de procesamiento del vidrio a fines de los 90´s ha llevado a la

reducción en la contaminación de OH- y la magnitud del pico de absorción. La Figura 2.15

también ilustra los efectos de este proceso de mejoras. La curva de atenuación etiquetada como

SSMF (Standard Single Mode Fiber, Fibra Monomodo Estándar) muestra el incremento en la

atenuación por encima del nivel de dispersión de Rayleigh en la región cercana a los 1385 nm que

es típica en la fibra SSMF. La curva etiquetada como ZWP (Zero Water Peak, Pico de Agua Cero)

muestra la atenuación de una fibra moderna con la contaminación OH- reducida y el pico de agua

eficazmente quitado.

 

40  

2.5.2. Dispersión cromática

La dispersión cromática juega un rol crítico en la propagación de señales ópticas puesto que los

componentes del espectro asociados con los pulsos individuales viajan con diferentes velocidades

a lo largo de la fibra. Sin embargo si la atenuación de la fibra es superada con una amplificación

suficiente y un enlace con una distancia previamente calculada, los restos de los pulsos dispersivos

ensanchados son factores limitantes en un sistema CWDM. La dispersión en una fibra monomodo

se define como:

𝐷 = (2.1)

Donde es el tiempo de retardo de grupo, es la longitud de onda y L es la longitud de la

fibra. La dispersión está estrechamente relacionada con la segunda derivada β2 de la propagación

constante β: 𝐷 = −

𝛽 (2.2) 𝛽 = −

(2.3)

Donde c es la velocidad de la luz en el vacío. La bibliografía a menudo define la segunda

derivada de β como la dispersión, pero en el uso práctico es la ecuación 2.1 la que se utiliza.

La dispersión en una fibra monomodo puede ser dividida en tres términos:

Dispersión material

Dispersión de guía de onda

Perfil de dispersión

La dispersión material se debe al cambio del índice de refracción del vidrio contra la longitud

de onda. La dispersión de guía de onda es causada por el cambio de modo del campo de

distribución en la fibra contra la longitud de onda y consecuentemente el cambio en el índice

efectivo contra la longitud de onda. El perfil de dispersión, se debe a los diferentes materiales de

dispersión de la fibra, es muy pequeño en fibras normales y puede ser omitido. La dispersión del

material es el factor dominante de dispersión en la norma de la UIT-T G.652. En fibras DSFs

(Dispersion Shifted Fiber, Fibra de Dispersión Desplazada), la dispersión del material y de guía

de onda son iguales en magnitud, mientras la dispersión de guía de onda es dominante, por

ejemplo, en fibras con dispersión compensada.

En la Figura 2.16 se muestran curvas típicas de dispersión para fibras ópticas de transmisión

comunes en las bandas de canales CWDM (1270 a 1610 nm). En la actualidad el tipo de fibra más

utilizado en sistemas CWDM es la fibra SSMF, con una dispersión típica de -4 ps/(nm·km) en

1270 nm y +20ps/(nm·km) en 1610 nm.

 

41  

Figura 2.16: Dispersión versus longitud de onda en fibras de transmisión comunes.

SSMF G.652; DSF G.653; LDNZDF G.655; y MD MZDF G.656

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

2.5.2.1. Efectos de la dispersión

Debido al ancho de banda de una señal “nonzero”, la dispersión lleva al ensanchamiento del

pulso debido a grupos diferentes de retardo de los diferentes componentes espectrales de la señal.

Para láseres de banda estrecha externamente moduladas, el ancho de banda de una señal es

gobernada por la modulación. El incremento de la velocidad de modulación lleva a un inminente

incremento del ancho de banda. Por otro lado el ensanchamiento del pulso tolerable decrece con la

frecuencia de modulación. Por lo tanto, la tolerancia de dispersión L disminuye con el cuadrado de

la tasa de bit B y linealmente con la longitud transmitida. La máxima longitud de transmisión, para

la transmisión limitada por dispersión se expresa como: 𝐿 = | | (2.4)

Donde K es una constante dependiente de detalles de transmisión y recepción, el formato de

modulación y los excesos permitidos. La máxima dispersión limitó las distancias de transmisión

para tasas de bit de 2.5, 10 y 40 Gbps, estas se muestran en la Tabla 2.4 para una fibra SSMF

convencional en los 2 canales CWDM extremos 1270 y 1610 nm.

Tabla 2.4: Distancia de transmisión de una señal NRZ en una fibra SSMF

Tasa de bits (Gbps) Alcance en (km) a 1270 nm Alcance en (km) a 1610 nm 2.5 4160 830 10 260 52 40 16 3.3

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

 

42  

2.5.2.2. Efectos de dispersión cuando el transmisor tiene CHIRP

El DML (Directly Modulated Laser, Láser Directamente Modulado) es la elección preferida

para sistemas CWDM: este tipo de láser es atractivo debido al bajo costo y a la alta potencia de

salida. Sin embargo, los DMLs tienen una frecuencia de chirp3 significativa, que puede disminuir

drásticamente la distancia limitada de dispersión. La frecuencia del chirp de un DML puede ser

modelada como: ∆ = ∅ = ( ) ( ) + 𝑘∆𝑃(𝑡) (2.5)

Donde ∅ es la fase, P(t) es la potencia de salida como una función del tiempo (t), 𝛼 es el factor

de perfeccionamiento del ancho de línea, y k es el coeficiente de chirp adiabático. El primer

término de la ecuación 2.5 representa el chirp dinámico, considerando que el segundo término

representa el chirp adiabático. Los valores de los parámetros 𝛼 y k dependerán del diseño del láser.

Los valores de 𝛼 y k citados en la literatura son 𝛼3 y k20 Thz/W.

En general, la simulación numérica se exigirá para modelar la influencia exacta de la

interacción del chirp y la dispersión en el desenvolvimiento de la transmisión. Sin embargo, para

el caso especial de pulsos Gaussianos dado por:

E ignorando el chirp adiabático (k = 0), se demostró que el pulso después de la transmisión

sobre una fibra con dispersión D y longitud L todavía será Gaussiano con el nuevo pulso con T1.

Aquí el pulso ensanchado es:

= 1 − ( ) + ( ) (2.7)

Donde 𝛽 se deriva de D de la ecuación 2.1. En la Figura 2.17, el cálculo del pulso ensanchado

para un pulso Gaussiano con 𝑇 = 30 ps y valores de chirp diferentes se muestra como una función

de la dispersión acumulada. 𝑇 = 30 ps es equivalente a una mitad del ancho máximo de un pulso

de 50 ps de ancho, que es de nuevo la mitad del periodo de bit para una señal de 10 Gbps.

Cuando se compara el resultado para los pulsos de chirp con los resultados para los pulsos sin

chirp (𝛼 = 0), se observa que para D > 0, la presencia de chirp conduce a incrementar

significativamente la dispersión inducida del pulso ensanchado.

Las conclusiones mostradas sobre el intercambio entre la dispersión y el chirp fueron

presentados aquí para el caso especial de un pulso Gaussiano solamente con el chirp dinámico; sin

embargo, la validez de este análisis se amplía a casos más generales.

                                                            3 Un pulso con chirp se define como aquel pulso cuya frecuencia instantánea cambia a lo largo del tiempo. 

 

43  

Figura 2.17: Cálculo del ensanchamiento de pulso para un pulso Gaussiano

T0 = 30 ps, chirp dinámico, y una longitud de onda = 1550 nm como una función de la dispersión acumulada:

D· L Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

Midiendo el impacto de la dispersión acumulada sobre una canal CWDM a 1550 nm con una

señal NRZ directamente modulada de 10 Gbps. La sensibilidad del receptor para la relación de

extinción (Extinction Ratio ER4) de 6 y 8 dB mostrados en la Figura 2.18. Los ER más altos darán

más chirp de láser. Se nota en la Figura 2.18 que la compresión del pulso para la dispersión

acumulada negativa realmente lleva a mejorar la sensibilidad del receptor. En general con los

DMLs, es posible transmitir hasta unos 200 km a 2.5 Gbps.

Figura 2.18: Impacto de la dispersión sobre la sensibilidad de un receptor

Dispersión acumulada para una señal NRZ de 10 Gbps a 1551 nm

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

                                                            4  La relación de extinción de un transmisor óptico utilizado en comunicaciones digitales es simplemente la relación de la energía media de un nivel lógico 1 transmitido a la energía media en un nivel lógico 0 transmitido.

 

44  

En esta sección se hizo énfasis en la dispersión cromática y su efecto en un sistema CWDM,

entrar en detalle en PMD (Polarization Mode Dispersion, Dispersión de Modo de Polarización) es

innecesario ya que su efecto no es significativo en un sistema CWDM. Una regla muy manejada

detalla que un sistema de transmisión puede tolerar un PMD total igual a aproximadamente el 10%

del periodo de bit. Por ejemplo, un sistema de 10 Gbps puede tolerar un PMD total de 10 ps.

Debido a la longitud típica relativamente corta y tasas de bit de 2.5 Gbps, el PMD no será

propiamente un problema en sistemas CWDM.

2.6. Fibras ópticas para transmisiones CWDM

A continuación, se muestra una visión general de varios tipos de fibras disponibles que serán

utilizados en los sistemas de multiplexación óptica CWDM.

2.6.1. Fibra óptica SSMF (Standard Single Mode Fiber)

Fibra monomodo, utilizada en sistemas de telecomunicaciones esta especificada en la

recomendación G.652 y generalmente referida como SSMF. G.652 es bastante amplia y de varios

diseños de fibras, realizada por las principales técnicas de fabricación: OVD (Outside Vapor

Deposition, Deposición de Vapor Externa), VAD (Vapor Axial Deposition, Deposición de Vapor

Axial), MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition, PCVD (Plasma Chemical Vapor

Deposition, Deposición de Vapor Químico de Plasma). La mayoría de las fibras SSMF

comerciales caen en un rango estrecho del índice de perfil de refracción radial y son denominadas

fibras de revestimiento-emparejado porque el índice de refracción del revestimiento de bajas

pérdidas de la región adyacente al núcleo iguala a la del revestimiento del exterior, resultando un

índice de refracción aproximadamente constante en la región integra del revestimiento.

2.6.1.1. Fibra con bajo pico de agua y fibra con pico de agua cero

Las tecnologías de fabricación de fibras ópticas se han desarrollado para reducir el nivel de

contaminación OH- hasta el punto que el centro del pico de absorción cerca de los 1385 nm,

conocido como el pico de agua, puede ser drásticamente reducido (fibra LWP) o virtualmente

eliminada (fibra ZWP), Figura 2.15. Los beneficios del perfeccionamiento en la tecnología de

fabricación de reducción de atenuación asociada son reflejados en las pérdidas requeridas

contenidas en la especificación de fibras G.652D.

2.6.1.2. Diseño de fibra óptica con curva de baja atenuación

Con el enfoque actual de inversión de las telecomunicaciones a la porción metro de la red, hay

un renovado interés de los transportadores de información en fibras con baja sensibilidad a la

 

45  

curva de atenuación. Los factores principales en fibras con curvas de baja atenuación están

generalmente relacionados al deseo de extender la fibra a través de toda la red llegando hacia el

cliente con sistemas FTTH5 (Fiber To The Home, Fibra Hasta el Hogar). Además en sistemas

CWDM se utilizan las longitudes de onda finales de la banda-L donde particularmente esta el

desafió de diseñar fibras con baja sensibilidad de micro y macro-curvaturas.

2.6.2. Fibra con dispersión desplazada no cero NZDSF

La fibra NZDSF (Non Zero Dispersion Shifted Fiber, Fibra de Dispersión Desplazada No-

Cero) se ha desarrollado principalmente para aplicaciones donde los EDFA y la tecnología

DWDM están desplegadas.

Las especificaciones de fibra UIT-T G.655 e UIT-T G.656 fueron desarrolladas para cubrir la

amplia gama de fibras NZDSF que están comercialmente disponibles. En los 1550 nm, la

magnitud de la dispersión de la fibra NZDSF esta típicamente dentro el rango de 4 a 8

ps/(nm·km), que es bajo comparado con los 17 ps/(nm·km) de SMMF. Por lo tanto, el alcance de

los sistemas de 10 Gbps ante la compensación de dispersión puede ser de 2 a 4 veces más largo

para la transmisión sobre NZDSF comparado con SSMF. El límite de alcance de la dispersión

extendida de NZDSF, comparado con SSMF, es atractivo para aplicaciones en redes de anillo

metropolitano donde la circunferencia de los anillos puede extenderse a unos cientos de

kilómetros. Desde que los sistemas CWDM se desplegaron en las redes metropolitanas, es

probable que los sistemas CWDM operen sobre fibras NZDSF tal como en fibras SSMF.

2.7. Fibras monomodo Zero OH- para aplicaciones CWDM

El OH- o “pico de agua” causa el incremento en la atenuación óptica alrededor de los 1360 a

1460 nm, una región de longitudes de onda ahora designadas como la banda-E por el grupo de

normalización de la UIT-T. Debido a la alta atenuación en fibras monomodo comerciales, muchos

sistemas de telecomunicaciones hasta hace no mucho tiempo han evitado esta banda-E y en

cambio han usado las ventanas laterales al pico de agua, las bandas O y C ubicadas en los 1310 y

1550 nm, respectivamente. Aunque los beneficios de eliminar completamente el pico de agua en la

atenuación de la fibra óptica habían sido obvios por más de dos décadas, los enormes desafíos

técnicos y comerciales de realizar una fibra con pico de agua cero en el proceso de fabricación

llevo a muchos a no creer en la viabilidad de estas fibras. Consecuentemente, la presencia del pico

de agua (OH-) en la fibra óptica se asumía inevitable y las aplicaciones en fibra tuvieron que ser

desarrolladas alrededor del mismo. Fue de hecho la realización de tal fibra (ZWP) o, las

                                                            5  FTTH utiliza cables de fibra óptica y sistemas de distribución ópticos adaptados a esta tecnología para la distribución de servicios avanzados, como el Triple Play: telefonía, Internet de banda ancha y televisión, a los hogares y negocios de los abonados.

 

46  

aplicaciones menos exigentes, una fibra de pico de agua bajo (LWP) que lo mantuvo habilitado

como un componente importante y el impulso para el desarrollo de CWDM. En otras palabras, fue

la presentación de fibras ZWP/LWP que adicionaron 100 nm en la banda-E e influyeron en el

costo, todo el espectro de los sistemas CWDM (de 1270 a 1610 nm) con la posibilidad de canales

de espaciado amplio. En redes de acceso locales de media y larga distancia, el bajo costo de

CWDM con fibras SSMF ZWP/LWP esta idealmente preparado para agregar tráfico rápidamente

al creciente número de usuarios de Banda Ancha con conexiones FTTH y FTTB (Fiber-To-The-

Building, Fibra Hasta la Acometida del Edificio) y lo entrega a la red de larga distancia de manera

eficaz a muy buen costo. La disponibilidad de todo el espectro es la clave que permite a los

carriers aprovechar el bajo costo de la tecnología CWDM a 10 Gbps. Mientras que siempre ha

estado claro que para lograr fibras LWP o ZWP uno tiene que mantener la contaminación OH- en

el silicio a un nivel extremadamente bajo menor a 0.1 ppb de OH- en el núcleo de la fibra ZWP o

atenuaciones menores a 0.005 dB/km en los 1385 nm, por ejemplo el mayor desafío era diseñar en

la practica un alto rendimiento y bajo costo en el proceso de fabricación. Para poner este desafío

en perspectiva, incluso hasta el momento con todas las mejoras tecnológicas en la industria de la

fibra óptica, algunas fibras monomodo comerciales todavía tienen una atenuación tan alta como 2

dB/km a los 1385 nm, que es equivalente a cerca de 40 ppb de OH- en el núcleo de la fibra.

Aunque la reducción o eliminación de la atenuación OH- es la clave para fibras ZWP/LWP y

aplicaciones CWDM económicas, otros parámetros de actuación de fibra también son importantes

para las áreas de aplicación restantes.

2.8. Introducción a los transceptores CWDM

Un sistema de comunicación simple usa solamente un solo láser que transmite la información

en cualquier longitud de onda , Figura 2.19a, que encuentra el criterio que puede descubrirse para

un receptor apropiadamente diseñado y cae dentro la región de baja atenuación espectral de la

fibra óptica, tendiendo un puente entre la distancia del transmisor y la unidad receptora. La Figura

2.19b describe una versión extendida del enlace de comunicación simple donde se usa cuatro

longitudes de onda diferentes 1 a 4 para transmitir la información sobre la fibra.

La multiplexación de diferentes s con el par multiplexor (MUX)/demultiplexor (DEMUX)

agrega una extensa complejidad al sistema desde que mas unidades transmisoras y receptoras son

requeridas y componentes adicionales son requeridos para la multiplexación y demultiplexación

de cuatro s. El avance más grande de WDM es el incremento en la capacidad lograda sobre una

sola fibra. El enlace de la Figura 2.19b tiene cuatro veces la capacidad del enlace de referencia

asumiéndose que la misma tasa de bits es usada en cada enlace. Teniendo un número de puertos

suficientes en el dispositivo multiplexor, se puede también realizar la actualización en servicio sin

 

47  

la interrupción del tráfico. Las longitudes de onda existentes no son afectadas cuando se agregan

canales adicionales en nuevas longitudes de onda. Es más los láseres en las diferentes longitudes

de onda pueden operar a tasas de bit independientes, basados en la capacidad de demanda así

como las propiedades físicas del enlace.

Figura 2.19: Longitudes de onda usadas en un enlace de comunicaciones ópticas.

(a) Transmitiendo una sola longitud de onda. (b) Sistema WDM extensión para cuatro canales

de transmisión Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

Tabla 2.5: Longitudes de onda CWDM bajo condiciones de operación Canal Centro Mínimo Máximo

1 1271 1264.5 1277.5 2 1291 1284.5 1297.5 3 1311 1304.5 1317.5 4 1331 1324.5 1337.5 5 1351 1344.5 1357.5 6 1371 1364.5 1377.5 7 1391 1384.5 1397.5 8 1411 1404.5 1417.5 9 1431 1424.5 1437.5

10 1451 1444.5 1457.5 11 1471 1464.5 1477.5 12 1491 1484.5 1497.5 13 1511 1504.5 1517.5 14 1531 1524.5 1537.5 15 1551 1544.5 1557.5 16 1571 1564.5 1577.5 17 1591 1584.5 1597.5 18 1611 1604.5 1617.5

Fuente: UIT-T, norma G.694.2

 

48  

WDM, o más específicamente, CWDM, requiere un control sobre las longitudes de onda

usados en cada enlace de transmisión. Al contrario de sistemas de un solo canal con una amplia

tolerancia para la variación de la longitud de onda del láser, la presencia de canales vecinos dicta el

rango de longitudes de onda de cada uno de los láseres. El espaciado entre canales en los primeros

sistemas DWDM era típicamente de 200 Ghz, eventualmente dejando bajar a 100 o 50 Ghz. Las

longitudes de onda para CWDM están definidas de acuerdo a una rejilla estándar de

frecuencia/longitud de onda desarrollado por la UIT. Extendida desde 1270 a 1610 nm para

CWDM con un espaciado de 20 nm entre los 18 canales CWDM. En la Tabla 2.5 se resume las

longitudes de onda nominales así como el rango de longitudes de onda láseres CWDM. Los

límites mínimos y máximos toman en cuenta los filtros pasa-banda de los multiplexores CWDM,

la temperatura de láseres sin refrigeración de 0.1 nm/°C de variación, y el rango de temperatura de

operación de 0 a 70°C.

Láseres y receptores combinados en un transceptor son usados como una solución compacta y

modular incorporando ambos funciones del transmisor y receptor en un solo dispositivo. El

transceptor juega un rol crucial en los sistemas de transmisión CWDM. El desempeño de un

sistema típico CWDM de 16 canales esta principalmente determinado por las propiedades de los

láseres utilizados.

2.9. Fuentes para CWDM

Los transmisores usan diodos láser o LEDs como fuentes; donde los LEDs están normalmente

reservados para aplicaciones de corto alcance con un alcance de solo unos cientos de metros, los

láseres constituyen la mayoría de las fuentes en sistemas de medio y largo alcance. Incluso entre

los diferentes tipos de láseres disponibles, hay diferencias significantes en el desempeño y se debe

tener cuidado en su selección, dependiendo de la aplicación en particular. En general, láseres FP

(Fabry Perot, Láser Fabry Perot), VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser, Emisor Láser

de Superficie de Cavidad Vertical) y láseres DFB son usados principalmente en transmisores, los

láseres FBGL (Fiber Bragg Grating Lasers, Láser de Rejilla de Bragg) y EAEML (Electro-

Absorption Externally Modulated Laser, Láser de Electro-Absorción Modulado Externamente) se

usan con menor frecuencia. Los requerimientos de uso de láseres para aplicaciones CWDM están

basados en los siguientes criterios:

Los requerimientos de desempeño para láseres en sistemas CWDM metropolitanos y de

acceso son menos exigentes que para aplicaciones de largo alcance debido a las cortas

distancias de transmisión y a la menor capacidad (baja tasa de bits y amplio espaciado entre

canales).

Los láseres sin refrigeración pueden reducir los costos, reducir el consumo de potencia y el

tamaño del equipo.

 

49  

Las consecuencias y desafíos para láseres de bajo costo deberían ser: baja potencia de salida,

transciente alta del chirp debido a la modulación directa, temperatura no estabilizada, control

inactivo del desempeño del láser.

2.9.1. Tipos de láseres y sus propiedades

Hay diferentes medidas para evaluar el desempeño de los diferentes láseres usados en la Tabla

2.6. Si un láser modulado a 1 Gbps permite transmisión sobre una fibra de 100 km, sin la

necesidad de compensar la fibra de dispersión cromática, tiene un producto tasa de bits-distancia

comparable a un DML de 10 Gbps con un alcance máximo de 10 km. En la Figura 2.20 se

compara el producto tasa de bits-distancia para dos de los tipos más comunes, los láseres FP y

DFB. Para aplicaciones de bajo costo, la mejor elección es el láser FP. Estos tienen un bajo

producto tasa de bit-distancia debido a su amplio rango espectral, que hacen estos dispositivos

muy sensibles a la dispersión de fibra. Por otro lado, los láseres DFB en 1550 nm aprovecha el

empuje de la amplificación en la distancia de transmisión.

Figura 2.20: Comparación de desempeño y costo de los láseres FP y DFB

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

Debido a un diseño simple, sin un aislador óptico en la salida, el láser FP es menos sensible a

las reflexiones. El láser sin estabilización de temperatura experimenta una fluctuación de la

longitud de onda con la temperatura. El centro de longitud de onda cambia a 0.4 nm hacia lo largo

de la longitud de onda cuando la temperatura de operación se incrementa en 1°C. La aplicación de

FPs para CWDM es algo limitada debido a la amplitud del ancho de línea y de la alta sensibilidad

de la dispersión cromática, acoplado con una significante longitud de onda dependiente de la

temperatura.

 

50  

Tabla 2.6: Percepción de las fuentes de luz

Tipo Costo Potencia de

salida (dBm) Longitud de onda

(nm) Modulación Aplicación

LED Bajo <0 850 155 Mbps LAN Fabry perot Bajo 3 850, 1310 2.5 Gbps Acceso

VCSEL Bajo 0 850, 1310, 1550 hasta 10 Gbps Acceso DFB Medio 6 1270-1610 2.5-10 Gbps CWDM

FBGL Medio 3 1550 2.5 Gbps Metro EA-EML Alto 0 1310, 1550, 1590 2.5-40 Gbps Metro

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

VCSEL es un dispositivo de acción láser donde la luz es emitida perpendicularmente a la capa

de la estructura. En contraste a los láseres FP, la corta cavidad solamente soporta un solo modo de

acción láser. Sin control de temperatura, el VCSEL puede operar hasta 90°C, haciéndolo

conveniente como una fuente de bajo costo. A pesar de los recientes progresos, el uso de VCSEL

en todo el espectro de sistemas CWDM es un desafío puesto que estos láseres solo están

disponibles en lambdas6 alrededor de 850, 1310 y 1550 nm.

2.9.1.1. Láser de realimentación distribuida (Distributed FeedBack Laser DFB)

Los láseres DFB son los dispositivos “que hacen el trabajo pesado” en sistemas WDM, ambos

dispositivos el refrigerado como el no refrigerado. Son usados para todas las aplicaciones yendo

desde redes metro hasta larga distancia. Este tipo de láser está fundamentado en una estructura

MQW (Multiple Quantum Well) como la ganancia media con una estructura de rejilla sobrepuesta

como un elemento de longitud de onda selectiva para filtrar con precisión fuera de un solo modo

longitudinal en que el dispositivo está emitiendo su señal. Debido a su estructura más compleja es

más costoso que un láser FP o VCSEL. En el caso de un alto rendimiento, el láser esta

externamente modulado con un modulador separado, una técnica principalmente usada para

aplicaciones de ULH (Ultra Long-Haul applications, Aplicaciones de Ultra-Larga Distancia). En

aplicaciones metropolitanas con sistemas CWDM donde las distancias son cortas, la técnica de

modulación directa es empleada donde la señal de datos modula la potencia de salida óptica por el

impulso actual. El claro avance está en la simplicidad ya que un modulador adicional no es

necesario en la salida del láser. Este aspecto es particularmente importante cuando ningún

amplificador está disponible y el cálculo del enlace es solamente determinado por la potencia de

salida del láser y la sensibilidad del receptor. El láser DFB es comúnmente usado para longitudes

de onda dentro de la banda-C (1530 a 1565 nm) y también cerca de 1310 nm para sistemas

legados. Sus aplicaciones están a menudo extendidos dentro la banda-L y, en algunos casos,                                                             6 Para referirnos a un canal CWDM, se mencionara al mismo indistintamente como: canal, lambda ó . 

 

51  

cualquier otra longitud de onda desde 1310 hasta 1610 nm. Los datos característicos están

resumidos en la Tabla 2.7. Los láseres DFB son los láseres de elección más común en aplicaciones

CWDM.

Tabla 2.7: Datos del dispositivo láser DFB

Parámetro Valor típico Longitud de onda 1300-1600 nm Potencia de salida Hasta 40 mW

Ancho de línea <10 Mhz Threshold 10-20 mA

Desviación de temperatura 0.1nm/°C Modulación 2.5-10 Gbps, 40 Gbps es posible

Voltaje del controlador de RF 2-3 V Tolerancia de dispersión 150-200 ps/nm a 10 Gb/s

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

2.9.1.2. Láser de rejilla de fibra (Fiber Grating Laser)

El uso de láseres de modulación directa DFB en sistemas CWDM está restringido por la baja

tolerancia a la dispersión causada por el chirp del láser. Otros tipos de láseres directamente

modulados pueden superar esta limitación, como los F(B)GL. Estos láseres están desarrollados

junto a un revestimiento anti reflexión que cubre las facetas de una fibra pigtailed de un láser FP y

formando una cavidad externa compuesto por una rejilla de Bragg en el pigtail del láser. Mientras

los láseres FP tienen un amplio ancho de banda, debido a las condiciones de acción láser para

varios modos, la cavidad externa de los láseres FBGL actúa como un elemento de longitud de

onda selectiva. Al contrario de los DFB, esta rejilla está separada del chip7 láser utilizado. Los

láseres muestran sus ventajas bajo modulación. Los láseres son directamente modulados vía la

corriente de transmisión donde la máxima tasa de bits alcanzable está determinada por el tiempo

de viaje de ida y vuelta de la cavidad externa. Las principales propiedades de estos dispositivos se

resumen a continuación:

La longitud de onda del láser está determinada por la rejilla de cavidad externa

exclusivamente.

Ancho de línea menor a 1 nm bajo modulación, bajo chirp del láser.

Solamente 0.01nm/°C temperatura de fluctuación en operaciones sin refrigeración.

Comercialmente disponible hasta 2.5 Gbps y pruebas en laboratorio de hasta 10 Gbps.

                                                            7 Monocristal semiconductor que contiene un circuito integrado. 

 

52  

2.9.2. Aplicaciones para CWDM

Entre los tipos de láseres discutidos, los directamente modulados DFB están ampliamente

usados por canales CWDM entre 1310 y 1610 nm. Los ocho canales más bajos entre 1310 y 1470

nm pueden ser solamente usados en transmisión en fibra, como fibras LWPF (Low Water Peak

Fiber, Fibra de Pico de Agua Bajo). Este tipo de fibras, que están volviéndose en una alternativa a

las fibras SSMF, no exhiben la típica absorción del pico de agua OH-, que para el legado de fibras

SSMF están centrados en 1385 nm e inhiben la transmisión en hasta tres canales CWDM. Por otra

parte, la fibra LWPF tiene las mismas propiedades de la SSMF, en particular la misma

característica de dispersión cromática. En fibras convencionales G.685, solamente los ocho

canales más altos de 1490 a 1610 nm son usados. Los láseres CWDM normalmente están

valorados para una potencia de salida típica de 1 mW (0 dBm). Esto es porque los láseres sin

refrigeración comúnmente usados tienen una potencia de salida menor que los láseres refrigerados.

2.9.2.1. Tolerancia de dispersión

La modulación directa del láser activo lleva a una modulación de la densidad de portadora

óptica y chirp. Los pulsos de chirp de la fuente del láser se propagan sobre la fibra óptica donde la

dispersión de la fibra determina el desempeño de los canales, esto es, si la señal se degrada esto se

debe al pulso de distorsión. La dispersión de la fibra se describe en la ecuación 2.8 y se expresa

comúnmente por la constante de dispersión D, que da el retardo dispersivo en pico segundos para

una variación de longitud de onda de = 1nm después de la propagación sobre una longitud

L=1 km de fibra. Para fibras de sílice a una 0≈1.3 µm la dispersión es cero (β= 0) y los pulsos no

se ensanchan debido a la dispersión cero. 𝐷 =

= −

𝛽 (2.8)

Generalmente, la dispersión D tiene una inclinación positiva y por consiguiente incrementa a

lo largo de la longitud de onda con D<0 para < 0 y D>0 para > 0. Para fibras SSMF, la

dispersión para el primer canal CWDM a 1310 nm está cerca de cero con un incremento de

dispersión positiva acumulada hacia lambdas mayores alcanzando un máximo en 1610 nm.

Por consiguiente, el efecto del chirp DML sobre el pulso tiene el mismo efecto como la

propagación de un pulso sin chirp en un régimen de dispersión anómala mostrado en la Figura

2.21. Con ambos efectos combinados, el chirp DML positivo interactúa recíprocamente con la

dispersión de la fibra de transmisión:

D>0: La señal modulada experimenta ensanchamientos amplios debido a los efectos

combinados de chirp y dispersión. Este efecto nocivo es más fuerte en lambdas más altas

 

53  

de CWDM donde la dispersión es más alta o cuando el chirp del láser es más alto, como se

observa para una relación de extinción alta de fuente directamente modulada.

D<0: Acá el pulso ensanchado del chirp del láser es compensado por la fibra de dispersión

y los pulsos son recompensados. Mientras la fibra SSMF tiene dispersión positiva para la

mayoría de los canales CWDM, el uso de otras fibras como LS o MetroCore con D<0

puede ayudar en algunos casos a mejorar el desempeño de transmisión de DMLs.

Figura 2.21: Interacción del chirp de láser y la dispersión para DML.

(Izquierda) pulsos DML de pre-chirp; (arriba) pulso dispersivo ensanchado (D>0); (abajo) pulso ensanchado para (D<0); (derecha) señal de salida resultante mas ensanchada para

(D>0) o re-comprimida para (D<0). Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

El desempeño de ciertos láseres esta expresado por el parámetro de tolerancia de dispersión

indicando la cantidad de dispersión que lleva a una cierta restricción, donde 2 dB es comúnmente

usado. Las fibras DMLs comerciales a 2.5 Gbps con una tolerancia de dispersión de 1600 a 1800

ps/nm están disponibles.

Tabla 2.8: Alcance para diferentes tipos de láser (10 Gbps) y fibras de transmisión SSMF G.652, G.652C NZDSF G.655 MDF G.656

1310 nm

DFB/VCSEL 55 km 32 km 10 km FP 14 km 8 km 2 km

1550 nm

DFB/VCSEL 21 km 50 km 37 km FP 4 km 12 km 9 km

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

En adición al ensanchamiento del espectro óptico bajo modulación directa, hay diferencias

entre el ancho de línea intrínseca de los tipos de láseres discutidos aquí. Los láseres DFB tienen un

 

54  

solo ancho de línea en comparación a un láser FP, que emite muchas lambdas sobre un amplio

espectro de entre 5 y 8 nm. Esto es una característica importante cuando se transmite señales de

altas tasas de bit sobre largas distancias, porque debido al amplio ancho de línea del láser, son

mayores los efectos de la dispersión cromática y finalmente el desempeño del enlace. Otro

problema con los láseres FP es que contienen múltiples lambdas, que generan modos de salto y da

lugar a la elevación del ruido. La Tabla 2.8 compara el alcance calculado en fuentes láser FP o

DFB.

2.9.2.2. Fluctuación de la longitud de onda

Cuando la tolerancia de fabricación se combina con una variación de temperatura típica de un

láser CWDM +0.1 nm/°C sobre un rango de operación de temperatura de 0 a 70°C, esto brinda

láseres CWDM con una variación total de longitud de onda central de 13 nm es así que cada una

de las longitudes de onda dentro el intervalo de ±3 nm del láser se desplazará por 7 nm hacia

longitudes de onda mayores con el incremento de temperatura.

Desde que las longitudes de onda son especificadas para 25°C, la longitud de onda real a 0°C

(longitud de onda más baja) se cambia por -2.5 nm para que la ventana se vuelva asimétrica,

típicamente -5.5 a +7.5 nm, con respecto al canal CWDM. Por ejemplo en el canal CWDM de

1550 nm la longitud de onda del láser se puede colocar entre 1544.5 y 1557.5 nm a cualquier

temperatura. En consecuencia, los filtros CWDM se especificarán con una compensación de 1 nm

para las longitudes de onda G.694.2 y un pasa banda de ±6.5. Por consiguiente se tiene que

distinguir entre el canal CWDM, por ejemplo 1550 nm y la longitud de onda del centro real que el

equipo usa para ese canal en particular. La Figura 2.22 muestra el análisis de la variación de

longitud de onda en función de la temperatura y el centro de longitud de onda que se debe asumir

en un láser CWDM, también se muestra la desviación de longitud de onda del láser respecto al

filtro pasa-banda.

Como se muestra en la Tabla 2.1, la especificación UIT de los centros de longitud de onda de

los filtros CWDM están posicionadas en 1511, 1531, 1551, 1571 nm, etc. Sin embargo, las

longitudes de onda nominales de láseres CWDM están en 1510, 1530, 1550, 1570 nm, etc. La

razón de este desplazamiento de 1 nm de los filtros es para acomodar el aumento asociado con la

disipación de potencia del circuito electrónico, aproximadamente 10°C. Este es un número típico,

la variación entre la temperatura externa y la temperatura ambiente encontrada dentro el

receptáculo del dispositivo puede ser grande o pequeña, dependiendo de las condiciones de diseño

y operación. La Figura 2.22 resume la relación entre el centro del pasa-banda y los bordes del

filtro.

Las longitudes de onda nominales están medidas a 25°C. La distribución de longitudes de onda

alrededor del valor nominal DFB son típicamente ±2 o ±3 nm. La razón de esta distribución de

longitudes de onda es producto de la variación. Si se observa los valores máximos y mínimos de

 

55  

las longitudes de onda de los láseres producto de la variación, la fluctuación en el pasa-banda sería

como la que se muestra en la Figura 2.23.

Figura 2.22: Desviación de la longitud de onda láser para un canal CWDM.

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

El rango de temperatura puede ser especificado mirando la fluctuación máxima y mínima de la

longitud de onda que mantiene la longitud de onda en la banda especificada para el filtro (Figura

2.22).

Figura 2.23: Distribución estadística de longitudes de onda alrededor de 1550 nm.

(Centro) Longitud de onda láser nominal a T=25°C, líneas grises: como fruto también se

tiene ±2 nm a T=25°C Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

La suposición básica es que las longitudes de onda están confinadas en el filtro pasa-banda.

Las influencias combinadas de la distribución de las longitudes de onda del láser y el desempeño

térmico da el rango de operación de temperatura para el láser transmisor. Con un filtro pasa- banda

 

56  

óptico de 13 nm, este rango es de -10 a +80°C. Con las longitudes de onda herméticamente

controladas y/o filtros pasa-bandas más amplios, el rango de operación de temperatura se puede

incrementar. Una especificación de láser de ±1 nm alrededor de la longitud de onda nominal puede

dar un rango de operación de temperatura de -20 a +90°C. Adicionalmente, se puede expandir el

pasa-banda de 13 a 14 nm y ganar 10°C de temperatura de operación.

2.10. Detectores para CWDM

La función básica de un receptor óptico es detectar luz y convertirla en señales eléctricas. Los

fotodiodos (PINs) P-Intrinsic-N y fotodiodos de avalancha (APDs), son dos de los más usados en

sistemas de detección de comunicación óptica. Los fotodetectores pueden ser considerados fuentes

de corriente cuando modelan la conducta de los dispositivos, con los fotodetectores PIN que tienen

una relación lineal entre la medida de luz de entrada y la corriente de salida. Este parámetro es

definido como responsividad.

Sensibilidad Velocidad Costo PIN Media Alta Bajo APD Alta Media Alto

Comparación de los dos principales tipos de fotodetectores para enlaces CWDM

Los APDs por otro lado se diferencian ligeramente de los PIN, en que estos tienen una relación

no lineal entre la luz de entrada y la corriente de salida. La implicación de los receptores APD es

que tienen mayor sensibilidad que los receptores PIN en enlaces de telecomunicaciones de altas

tasas de bit.

Figura 2.24: Responsividad de un fotodetector PIN de InGaAs/InP

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

 

57  

2.10.1. Diodos PIN

Un diodo PIN es un dispositivo semiconductor normalmente desarrollado a través de un

proceso químico donde para su operación, un campo eléctrico es aplicado a la estructura del diodo

dopado P y N con polarización inversa para actuar como un capacitor. La luz incidente consigue

absorber y generar portadoras proporcionales a la intensidad. Los dos principales parámetros que

caracterizan el desempeño de un diodo PIN son la responsividad y la capacitancia. La

responsividad describe la eficiencia de conversión de un diodo, que es, la medida de la

fotocorriente producida como una función de la potencia óptica incidente. Este valor puede estar

en el orden de 0.5 a 0.9 A/W, (amperios por watts). La Figura 2.24 muestra la responsividad a

través del ancho de banda de la fibra.

Los fotodetectores GaAs/InP que son los más comunes para ser utilizados en sistemas

CWDM tienen una respuesta de ancho espectral de 900 a 1650 nm. La capacidad de los receptores

ópticos de tener un desempeño similar sobre un amplio rango de lambdas de entrada permite

diseñar sistemas para usar cualquier receptor con cualquier transmisor (con lambdas en la

banda CWDM).

2.10.2. Diodos APD

Los diodos APD utilizan el efecto de avalancha dentro un campo eléctrico alto donde la luz

incidente genera portadores libres, que generan más portadores dentro del campo eléctrico,

produciendo así una sensibilidad más alta que es comparable con los diodos PIN. Los diodos

APDs son una elección ideal para enlaces CWDM que no requieren amplificación, debido a la alta

sensibilidad y por lo tanto el presupuesto estimado del enlace aumenta. La máxima tasa de bits de

los APDs comercialmente disponibles es de 10 Gbps y, aunque menores que para diodos PIN,

suficiente para todas las aplicaciones CWDM. Algunos problemas prácticos son el bajo nivel de

potencia de entrada máxima de alrededor de 0 dBm y la polarización inversa relativamente alta del

voltaje DC que oscila entre 20 a 100 V necesarios para la operación del diodo APD.

Figura 2.25: Componentes básicos de un transceptor.

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

 

58  

Los receptores ópticos básicos se fundamentan en dos unidades: Detección y amplificación. El

bloque funcional de un receptor se muestra en la Figura 2.25 donde el foto-detector como el frente

posterior convierte la luz interior a señales de datos eléctricas. Dependiendo del tipo de detector, se

pueden clasificar dos tipos de receptores: o los receptores PIN o los receptores APD. Siguiendo

con la detección, la parte de amplificación del receptor está diseñada para restaurar la señal de

datos original, a menudo junto con una señal de reloj derivada de los datos. Los receptores que se

consideran en este estudio usan detección directa y están trabajando con el formato de modulación

NZR.

Las ventajas de integrar el receptor desde una perspectiva técnica es común en la integración

del foto-detector con el TIA (TransImpedance Amplifier, Amplificador de TransImpedancia), el

PIN-TIA o APD-TIA. Los receptores emplean dicha combinación detector/amplificador ya que

tienen mejor sensibilidad debido a mejoras en la inmunidad al ruido y una baja impedancia de

conexión entre los dos dispositivos. En sistemas digitales, el siguiente paso en la evolución fue un

receptor totalmente integrado con un detector y combinando con la circuitería de digitalización,

que provee señales de nivel lógico. Esta construcción es a menudo referida como un receptor tipo-

2R, donde la señal es convertida a corriente mediante el foto-detector y después en voltaje con el

TIA. Las señales eléctricas pueden entonces o ser amplificadas o colocarse directamente en un

circuito comparador donde hay cuantificación en los niveles lógicos “1” y “0”. Con la tendencia

actual hacia la estandarización de los protocolos de transporte, los receptores ópticos pueden ser

diseñados para reunir los requisitos específicos. Con las limitaciones de volúmenes mayores y

menores costos, la flexibilidad de contar con elementos separados no era necesario. Dado que el

desempeño del receptor es fuertemente dependiente de la sensibilidad óptica, a continuación se

discuten los 2 fotodetectores más comúnmente usados.

Circuitos receptores APD

Permite un incremento en el cálculo del enlace y por consiguiente habilita la

transmisión sin amplificación en una fibra larga, ideal para CWDM.

Ideal para detección de longitudes de onda donde amplificadores no ópticos están

disponibles o cuando el costo de la línea de transmisión tiene que ser bajo.

Receptores con mejor sensibilidad, -30 dBm para 2.5 Gbps, -24 dBm para 10 Gbps.

Circuitos receptores PIN

El diodo PIN para la detección en la mayoría de tasas de bit, incluyendo >10 Gbps;

sin embargo, la tasa de operación más común para CWDM es de 1.5 a 2.5 Gbps.

Usualmente utilizado para receptores de bajo costo donde la sensibilidad menor que

APD puede ser tolerado, por ejemplo, -16 dBm a 10 Gbps, -22 dBm a 2.5 Gbps.

 

59  

Receptores compactos con amplificadores eléctricos de bajo ruido.

Figura 2.26: Enlace de transmisión CWDM estándar

16 canales usando 16 pares de Transmisores (TX) y Receptores (RX)

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

2.11. Transceivers

La Figura 2.26 se muestra un enlace convencional, unidireccional, que es, donde todas las

señales son transmitidas paralelamente. Cada uno de los canales requiere el par

transmisor/receptor.

En lugar de usar láseres discretos, circuitos de control, PIN/APDs y circuitería del receptor

montado sobre un tablero, estas funciones están adecuadamente más integradas dentro un módulo.

Este alto grado de integración dio lugar al concepto de transceiver.

Estos dispositivos son particularmente útiles cuando operan en enlaces bidireccionales, puesto

que cada sitio comprende un transmisor, así como un receptor. Los láseres, diodos receptores, y la

electrónica pertinente para controlar el láser y formar la señal recibida están integrados en un

módulo con una interfaz estándar, como la mostrada en la Figura 2.27. Otro rasgo poderoso de los

transceivers es su modularidad, que es, la habilidad para conectar los transceivers dentro de las

placas de circuito electrónicos para que sean más fáciles de intercambiar. Esta modularidad

permite separar la parte óptica de la electrónica y por lo tanto diseñar un sistema rentable. Uno de

los requerimientos para esta modularidad es la adopción de estándares comunes para los

transceivers. Después de resaltar el uso de los transceivers para sistemas CWDM, se dirige a los

 

60  

estándares para transceivers de 2.5 y 10 Gbps, que empujan a la amplia aceptación en más

sistemas de acceso y redes metropolitanas.

Figura 2.27: Transceptor SFP para aplicaciones CWDM

Cada dispositivo tiene un conector óptico para el receptor y el transmisor Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

2.11.1. Bloques de construcción

Los transceivers son dispositivos altamente integrados y están compuestos de varios

elementos: Diodo láser (DFB, VCSEL, o FP), receptores (PIN o APD), y circuitos electrónicos.

Los transceivers CWDM típicamente usan láseres DFB por su buen desempeño y diodos PIN por

su simplicidad y costo. En la interfaz óptica, los conectores ópticos son usados de manera

convenientemente rápida y permiten una conexión simple y fiable para las fibras de transmisión u

otros componentes ópticos. Los conectores en general son del estándar tipo LC (Lucent

Connector, Conector Lucent) o SC (Subscriber Connector, Conector de Suscriptor).

A continuación se resalta el uso de los transceivers como un elemento fundamental en los

sistemas CWDM. En la Figura 2.26 se mostro que para 16 canales unidireccionales en un sistema

CWDM se necesitaron 16 transmisores en un lado y 16 receptores en el otro lado del enlace.

Cuando se usan transceivers son posibles tres casos diferentes para una configuración en un enlace

bidireccional CWDM.

Los 16 transmisores y receptores son reemplazados por transceivers, resultando 16

transceivers a cada lado y dos fibras separadas. Consecuentemente, los 16 canales de

referencia del sistema de la Figura 2.26 son doblados a un total de 32 canales transmitidos

sobre dos fibras. Acá el uso de los transceivers dobla la capacidad agregando otro sub-enlace

transmitiendo en la dirección opuesta. Por ejemplo, el canal “1” en 1310 nm existe en ambos

enlaces, pero la separación espacial para las dos fibras elimina cualquier crosstalk.

Típicamente los cables consisten de múltiples fibras, por ejemplo, 48 o 96, para que la

selección individual de las fibras pueda lograrse fácilmente. La Figura 2.28 ilustra el arreglo

de estos dos enlaces unidireccionales. Los dos conectores ópticos por transceiver están

 

61  

conectados de manera tal que una de las señales de transmisión se lanza en el primer enlace

y la señal recibida en el segundo enlace es acoplada en el mismo transceiver por medio del

otro conector. Sin embargo, este acercamiento requiere doblar el número de componentes

ópticos, conduciendo al incremento de la complejidad y costo.

Figura 2.28: Enlace CWDM bidireccional con dos enlaces individuales

2x16 transceptores conduciendo 16 canales de transmisión CWDM en cada dirección

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

En cada lado, ocho transceivers son usados con una sola fibra. En este caso, solo hay un

pequeño cambio comparado con el enlace referencial de 16 canales. Solo es requerida, una

fibra de tráfico bidireccional y ningún multiplexor adicional. En cada lado ocho transceivers

son usados donde la mitad de las 16 longitudes de onda se propagan del origen al destino,

por ejemplo, 1310, 1350, 1390 nm, etc., mientras las lambdas restantes, 1330, 1370 nm, etc.,

se propagan en dirección contraria. Otro plan de canales es también posible donde los ocho

canales inferiores hasta 1450 nm se propagan en una dirección y la otra dirección usa los

canales superiores hasta los 1610 nm. Aunque se usa una sola fibra, el crosstalk es

despreciable. Al contrario del caso anterior, solo la mitad de la capacidad se alcanza pero,

por otro lado, la cantidad de nuevos equipos es considerablemente reducida para reemplazar

los discretos transmisores y receptores con el módulo del transceiver. La Figura 2.29

muestra una implementación total del esquema ya discutido con un total de 16 transceivers.

 

62  

Figura 2.29: Enlace CWDM bidireccional sobre una sola fibra

2x8 transceptores y un total de 16 longitudes de onda

Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

Figura 2.30: Enlace bidireccional con 16 transceptores en ambos lados

Cada longitud de onda es usada 2 veces en esta configuración y se combina dentro el mismo

puerto multiplexor Fuente: CWDM Technologies and Applications [3]

 

63  

De manera similar al primer caso, 16 transceivers son usados en cada lado con una sola

fibra (Figura 2.30). Comenzando con el enlace CWDM mostrado en la Figura 2.29, la

capacidad de transmisión es duplicada por 16 canales propagándose en cada dirección. El

desafío aquí es que en cada uno de los 16 multiplexores pasa-bandas haya transmisión

bidireccional. Por ejemplo, el canal a 1310 nm es lanzado en un puerto multiplexor y, al

mismo tiempo, la señal del otro extremo del enlace de transmisión se detecta por el mismo

puerto. Como resultado, este sistema es mucho más compacto que la solución descrita en la

Figura 2.28, pero los requerimientos en los componentes son más altos. El crosstalk en

banda ocurre de las reflexiones en la ruta de la señal, la luz reflejada viaja en la dirección

opuesta y así actúa como una interferencia al canal detectado.

 

64  

Capítulo 3

REFERENCIAS TÉCNICAS DE LA RED DE

TRANSPORTE ÓPTICO DE COMTECO LTDA.

3.1. Reseña histórica de COMTECO Ltda.

El 10 de junio de 1944 nació la institución como el Servicio Municipal de Teléfonos

Cochabamba dependiente de la Alcaldía de Cercado y después se logró transferir a la modalidad

de cooperativa.

El 13 de julio de 1984 entró en vigencia la Cooperativa Mixta de Teléfonos Automáticos

Cochabamba, hoy COMTECO Ltda., bajo la administración del primer consejo de Vigilancia y

Administración.

En 1997 contando con 73.468 líneas telefónicas COMTECO Ltda. crea la Unidad de Negocios

Supernet y Transmisión de Datos, ofreciendo servicios por discado directo Dial Up y Frame

Relay. Hoy en día la cooperativa ha diversificado su oferta de servicios Internet con Banda Ancha

ADSL y cable modem - Televisión por Internet (Web TV) - Videos por Internet – Web Hosting,

Supernet Ready, Televigilancia por Internet y el mayor portal de noticias de Bolivia: www.noticiasbolivianas.com.

En 1998, anticipando la explosión de la demanda de líneas de telefonía móvil, se crea Nuevatel

VIVA junto con Western Wireless International.

El año 2000 se crea InteracTv, empresa proveedora de servicio de televisión por cable en

sociedad con Richardson Electronics. Esta nueva Unidad de Negocios incrementa su accionar y se

fortalece más al absorber a Vidivisión y tornarse como una de las mejores opciones en lo que se

refiere al servicio de cable en Cochabamba.

El 2002 se erige Boliviatel junto con otras cooperativas de teléfonos del país, convirtiéndose en

la actualidad, en la empresa líder de larga distancia posicionada con el código 13 y distinguida

 

65  

como sinónimo de empresa boliviana de elevada confiabilidad por su capacidad de reinvertir en la

región.

El 2003 se marca un hito importante en la historia de las telecomunicaciones en todo el país,

cuando COMTECO Ltda. fusiona sus Unidades de Negocio en torno a la cooperativa,

constituyéndose en la Corporación más sólida y completa dentro del rubro, ofreciendo a sus socios

todos los servicios y complementando su accionar en el complejo y abigarrado campo de las

telecomunicaciones.[19]

Bajo la denominación actual de COOPERATIVA DE TELECOMUNICACIONES Y

SERVICIOS COCHABAMBA LTDA. y la sigla “COMTECO Ltda.”Tiene por objeto principal

prestar por si y/o asociado a terceros, a sus socios y usuarios en general, en áreas urbanas y rurales

tanto en el departamento de Cochabamba, como en el interior del país, servicios de

telecomunicaciones en general, de corta y larga distancia, nacional e internacional, a través de

redes de telecomunicaciones públicas o privadas estableciendo equipos de conmutación,

estaciones terrenas, equipos de cabecera, además de canales o circuitos entre dos o más puntos

para conducir símbolos, señales, imágenes fijas y en movimiento, voz, sonidos, datos, información

de cualquier naturaleza o aplicaciones que faciliten los mismos, por cable, líneas físicas, radio

electricidad, ondas hertzianas, medios ópticos, otros sistemas electromagnéticos de cualquier

índole o especie, así como de otras tecnologías.[20]

3.2. Red de telefonía

Los medios de transmisión de datos de telefonía utilizados dentro COMTECO Ltda. son la

fibra óptica y en menor proporción radioenlaces de microondas, tomando en cuenta las provincias

de Cercado, Quillacollo y Sacaba del departamento de Cochabamba, que contienen la mayor

densidad de población y consecuentemente el mayor porcentaje de abonados de telefonía fija

respecto de las demás provincias del departamento.

En la actualidad COMTECO Ltda. cuenta con dos sistemas de conmutación: conmutación de

circuitos para servicios de voz PSTN (Public Switched Telephone Network, Red Telefónica

Pública Conmutada) y conmutación de paquetes para servicio de datos.

En la interconexión de los nodos SDH de COMTECO Ltda. se tiene instalada fibra óptica

marca Furukawa, fibra monomodo de clase NZDSF que trabaja en la segunda ventana de

operación 1310 nm definida por la UIT-T.

3.2.1. Descripción de la red de telefonía básica de COMTECO Ltda.

La red de telefonía básica de COMTECO Ltda. se divide en cuatro segmentos que se detallan a

continuación:

Red de conmutación

 

66  

Red de señalización

Red de transporte

Red de energía

3.2.1.1. Red de conmutación

La red de conmutación en el eje troncal del departamento de Cochabamba se ha dividido en 7

áreas de servicio: Centro, Hipódromo, Norte, Sur, Condebamba, Quillacollo y Sacaba. Todas estas

interconectadas por tres anillos de fibra óptica.

En su ASL (Área de Servicio Local), COMTECO Ltda. cuenta con 11 centrales de

conmutación digitales las cuales se encuentran relacionadas entre sí por una interconexión de tipo

malla. Diez de las once centrales atienden un área de servicio de su mismo nombre, las centrales

encargadas de sus respectivas áreas de servicio son:

Central telefónica Centro (área de servicio Centro)

Central telefónica Hipódromo (área de servicio Hipódromo)

Central telefónica Norte (área de servicio Norte)

Central telefónica Quillacollo (área de servicio Quillacollo)

Central telefónica Sur (área de servicio Sur)

Central telefónica Sacaba (área de servicio Sacaba)

Central telefónica Condebamba (área de servicio Condebamba)

Central telefónica Pucara (área de servicio Pucara)

Central telefónica Quintanilla (área de servicio Quintanilla)

Central telefónica Pacata (área de servicio Pacata)

La central IMS (5420) de ALCATEL LUCENT que soporta una arquitectura de redes NGN

(Next Generation Networking, Red de Siguiente Generación), para soportar telefonía y servicios

multimedia a través de IP. Más concretamente, IMS (IP Multimedia Subsystem, Subsistema

Multimedia IP) define un marco de trabajo y arquitectura base para tráfico de voz, datos, video,

servicios e imágenes conjuntamente a través de infraestructura basada en el ruteo de paquetes a

través de direcciones IP. Esto permite incorporar en una red todo tipo de servicios de voz,

multimedia y datos en una plataforma accesible a través de cualquier medio con conexión a

internet, ya sea fija, o móvil. Sólo requiere que los equipos utilicen SIP (Session Initiation

 

67  

Protocol, Protocolo de Inicio de Sesiones) que permite la señalización y administración de

sesiones. [21]

Para la interconexión con otros operadores (BOLIVIATEL, AXS, NUEVATEL, ENTEL,

COTEL, COTAS y TELECEL) y para gestionar tráfico de origen y destino de llamadas nacionales

e internacionales COMTECO Ltda. dispone de dos centrales: central Hipódromo TMX-100

(Telrad) y la central Centro EWSD (Siemens), la Figura 3.1 muestra la interconexión y

configuración entre las distintas centrales de conmutación.

Para abarcar un área de servicio geográfica más extensa las centrales de conmutación disponen

de URAs (Unidades Remotas de Abonados), multiplexores digitales y de un sistema inalámbrico.

Estas unidades son etapas de abonados remotos, conectados en forma de extensión de líneas de las

centrales.

El sistema inalámbrico de COMTECO Ltda. es de la marca Ericsson (DRA-1900) que

interactúa con las centrales de Quillacollo y Condebamba.

El porcentaje de abonados que manejan las diferentes tecnologías que están instaladas en la red

de COMTECO Ltda. son los siguientes:

La central TELRAD modelo TMX-100 maneja el 16% de los abonados del

mercado.

La central SIEMENS modelo EWSD maneja el 22% de los abonados del mercado.

Las centrales NORTEL en conjunto manejan el 18% de los abonados del mercado.

Las centrales ERICSSON en conjunto manejan el 16% de los abonados del

mercado.

La central LUCENT CTS 5420 maneja el 26% de los abonados del mercado.

3.2.1.2. Red de señalización

En la actualidad todas las centrales de COMTECO Ltda. manejan el SSCC N°7 (Sistema de

Señalización por Canal Común N°7) Su principal propósito es el establecimiento y finalización de

llamadas, si bien tiene otros usos. Entre estos se incluyen: traducción de números, mecanismos de

tarificación pre-pago y envío de mensajes cortos (SMS).

El sistema de señalización SS7 soporta la PSTN manejando el establecimiento de la llamada,

el intercambio de información, el enrutamiento, las operaciones, la facturación, el soporte para los

servicios de red inteligente y la terminación de la llamada. Las entidades que se conectan a la red

SS7 están clasificadas de la siguiente manera:

Puntos de Servicio de Conmutación (SSP, Service Switching Point)

 

68  

Figura 3.1: Diagrama esquemático de la red de COMTECO Ltda.

Fuente: COMTECO Ltda., Noviembre 2010

 

69  

Puntos de Transferencia de Señalización (STP, Signaling Transfer Point)

Punto de Control de Servicio (SCP, Service Control Point)

Las centrales Norte, Quillacollo, Pucara, Condebamba, Quintanilla, Sacaba, Pacata y Sur,

están configuradas como SSPs. Estas centrales conectan circuitos de voz y realizan las funciones

necesarias para originar y terminar llamadas. Las centrales telefónicas Centro, Hipódromo y Gran

Centro están configuradas como STPs. La central IMS por tener funciones de IN (Intelligent

Network, Red Inteligente), está configurada como SCP.

En la red de señalización de COMTECO Ltda. las troncales de voz y las troncales de

señalización comparten la misma ruta física (señalización asociada) y cada enlace cuenta con dos

enlaces de señalización por seguridad, lo que significa que si una ruta física fallara la otra llevaría

la señalización para las troncales de voz.

Todos los enlaces de señalización operan a una velocidad de 64 Kbps.

3.2.1.3. Red de energía

COMTECO Ltda. cuenta con la disponibilidad de energía eléctrica detallada en la Tabla 3.1 en

la que se describe la capacidad de cada central y URA1 que es parte de la red.

Tabla 3.1: Disponibilidad de alimentación eléctrica

Ubicación Tipo de Corriente Voltaje Capacidad Disponible

Central Centro AC DC

Generador (AC)

220 -48 220

20 KVA 35 Amp. 20 KVA

URA Muyurina (*) URA Las Cuadras (*) URA San Miguel (*)

URA km. 0 (*) URA Aeropuerto (*) URA Matadero (*)

URA Sucre

AC DC

Generador (AC)

220 -48 220

10 KVA 10 Amp. 20 KVA

Central Hipódromo

AC

DC

Generador (AC)

220

-48

220

20 KVA

35 Amp.

20 KVA

                                                            1 Unidad remota de abonado (URA): Son centros de conmutación de menor categoría que las centrales locales, que dependen de los centros locales.

 

70  

URA Chimba (*) URA Villa Busch Sur (*)

URA Villa Busch Norte (*)URA Seminario (*)

URA Sarco (*)

AC DC

Generador (AC)

220 -48 220

10 KVA 10 Amp. 20 KVA

Central Norte

AC

DC

Generador (AC)

220

-48

220

20 KVA

30 Amp.

20 KVA

URA Tupuraya (*) URA Pacata (*)

URA Queru Queru (*) URA Temporal (*)

AC DC

Generador (AC)

220 -48 220

10 KVA 10 Amp. 20 KVA

Central Quillacollo

AC

DC

Generador (AC)

220

-48

220

20 KVA

35 Amp.

20 KVA

URA Florida Norte (*) URA Florida Sud (*)

URA Piñami (*) URA Vinto (*)

AC DC

Generador (AC)

220 -48 220

10 KVA 10 Amp. 20 KVA

URA Montenegro (*) AC DC

Generador (AC)

220 -48 220

10 KVA 5 Amp. 20 KVA

Central Sur

AC

DC

Generador (AC)

220

-48

220

20 KVA

30 Amp.

20 KVA

URA La Feria (*) URA S. Pagador (*)

URA Valle Hermoso (*) URA Tamborada (*)

URA Huayra Khasa (*)

AC DC

Generador (AC)

220 -48 220

10 KVA 10 Amp. 20 KVA

Central Pucara

AC

DC

Generador (AC)

220

-48

220

20 KVA

20 Amp.

20 KVA

URA Arocagua (*) URA Quintanilla (*) URA Huayllani (*)

AC DC

Generador (AC)

220 -48 220

10 KVA 10 Amp. 20 KVA

 

71  

Central Sacaba (*)

AC

DC

Generador (AC)

220

-48

220

10 KVA

10 Amp.

20 KVA

(*) COMTECO LTDA cuenta con dos grupos electrógenos móviles y los ambientes de las URAs disponen de conexiones para una inmediata instalación

Fuente: COMTECO Ltda., Noviembre 2010

3.2.1.4. Red de transporte

Para establecer comunicación entre sus centrales COMTECO Ltda. cuenta con su propia red

de transporte y para la interconexión de las centrales “madre” con sus respectivas URAs se cuenta

con una red de acceso, tanto la red de transporte como para la red de acceso están constituidas por

anillos ópticos operando a niveles STM-N (Synchronous Transport Module, Módulo de

Transporte Síncrono) dentro la tecnología SDH. Los nodos de la red SDH se denominan ADM,

COMTECO Ltda. cuenta en su red con ADMs de diferentes modelos y marcas como ser: Siemens

(SMA-4/16c), Nortel (TN-4x/E y TN-1x/4) y Ericsson (AXD-620).

La red de transporte SDH está constituida por 10 anillos: 3 anillos de transporte y 7 de

acceso.

El “Anillo de Transporte I” interconecta las centrales Centro, Hipódromo, Norte y Boliviatel.

El “Anillo de Transporte II” interconecta las centrales Centro, Gran Centro y Quillacollo, el

“Anillo de Transporte III” interconecta las centrales Centro, Hipódromo y Entel. La comunicación

entre los ADMs que interconectan los anillos de transporte se realizan a un nivel STM-4 (622.08

Mbps), la comunicación entre los ADMs que conforman los anillos de acceso también se realiza a

un nivel STM-4 (622.08 Mbps) y la conexión entre los ADMs que enlazan los anillos de

transporte y de acceso se lo realiza a un nivel STM-1 (155.22 Mbps).

En la Figura 3.2 se muestra la configuración completa de los anillos de transporte y de acceso

de la red de COMTECO Ltda. y en la Tabla 3.2 el detalle de todos los anillos ópticos y enlaces

punto a punto tanto SDH como PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy, Jerarquía Digital

Plesiócrona) que se encuentra en funcionamiento en la red de transporte de la Corporación:

Tabla 3.2: Capacidad en redes urbanas de transmisión

Tipo de Red Número de nodos de derivación, o

Enlaces

Velocidad De

Transmisión (Mbps)

Tecnología

Anillo óptico de

Acceso Hipódromo 7 622.0 SDH por fibra óptica

 

72  

Anillo óptico de

acceso Norte 5 622.0 SDH por fibra óptica

Anillo óptico de

acceso Sacaba 5 622.0 SDH por fibra óptica

Anillo óptico de

acceso Quillacollo 4 622.0 SDH por fibra óptica

Anillo óptico de

acceso Condebamba 3 622.0 SDH por fibra óptica

Anillo óptico de

acceso Sur 6 622.0 SDH por fibra óptica

Anillo óptico de

acceso Centro 8 622.0 SDH por fibra óptica

Anillo óptico de

transporte Centro I 4 622.0 SDH por fibra óptica

Anillo óptico de

transporte Centro II 3 622.0 SDH por fibra óptica

Anillo óptico de

transporte Centro III 3 622.0 SDH por fibra óptica

Enlace óptico punto

a punto Centro-Quillacollo 155.0 SDH por fibra óptica

Enlace óptico punto

a punto

Centro-

Condebamba 155.0 SDH por fibra óptica

Enlace óptico punto

a punto Centro-Sur 155.0 SDH por fibra óptica

Enlace óptico punto

a punto Centro-Norte 155.0 SDH por fibra óptica

Enlace óptico punto

a punto Centro-Pucara 155.0 SDH por fibra óptica

Enlace óptico punto

a punto

Quillacollo-Sipe

Sipe 155.0 SDH por fibra óptica

Enlace óptico punto

a punto

Gran Centro-

Hipódromo 140.0 PDH por fibra óptica

Enlace óptico punto

a punto

Gran Centro-

Quillacollo 140.0 PDH por fibra óptica

 

73  

Enlace óptico punto

a punto Centro-Sacaba 34.0 PDH por fibra óptica

“áreas de servicio local” de COMTECO Ltda., en su red de fibra óptica.

Fuente: COMTECO Ltda., Noviembre 2010

Como se puede observar en la Figura 3.2 los anillos de transporte y los anillos de acceso de la

red de COMTECO Ltda. están constituidas con tecnologías de 5 diferentes marcas como

son: Lucent, Siemens, Ericsson, Nortel y Telrad, en las Figuras 3.3, 3.4 y 3.5 se muestra la

sección de la red SDH que está compuesta por cada una de estas diferentes marcas. En la Tabla 3.3

se resume las estaciones que están conectados a los anillos de transporte y de acceso

respectivamente.

Tabla 3.3: Estaciones SDH

Anillo Estaciones que comunica Anillo de transporte I Centro-Hipódromo-Norte-Boliviatel Anillo de transporte II Centro-Gran Centro-Quillacollo Anillo de transporte III Centro-Hipódromo-Entel

Anillo de acceso Centro Centro-Gran Centro-Muyurina-Las

Cuadras-San Miguel-Km “0”-Aeropuerto-ExMatadero

Anillo de acceso Hipódromo

Hipódromo-Sarco-V. Busch Norte-Seminario-V. Busch Sur-Chimba

Anillo de acceso Norte Norte-Temporal-Queru Queru-Pacata-Tupuraya

Anillo de acceso Quillacollo

Quillacollo-Piñami-Florida Norte-Florida Sur

Anillo de acceso Condebamba

Condebamba-Linde-Tiquipaya

Anillo de acceso Sur Central Sur-Huayra Khasa-Feria-S. Pagador-V. Hermoso-Tamborada

Anillo de acceso Sacaba Pucara-Sacaba-Arocagua-Quintanilla-

Huayllani

Fuente: COMTECO Ltda., Noviembre 2010

Hasta este punto se tiene una visión general de la red de conmutación, señalización y energía.

Y se tiene una descripción detallada de la red de transporte ya que es en esta red en la que se

realizará el análisis para ver los posibles puntos de congestionamiento de tráfico de la red de

transporte, como un resumen de la red de transporte se tiene la tabla de enrutamiento (Tabla 3.4)

que da una idea de cómo interactúan las diferentes centrales para conectar a los usuarios finales.

 

74  

Fig

ura

3.2

: P

lata

form

a d

e re

d S

DH

de

la r

ed d

e fi

bra

óp

tica

de

CO

MT

EC

O L

tda.

Fue

nte:

CO

MT

EC

O L

tda.

, Nov

iem

bre

2010

 

 

75  

Figura 3.3: Plataforma de transmisión NORTEL

Fuente: COMTECO Ltda., Noviembre 2010

 

76  

Fig

ura

3.4

: P

lata

form

a d

e tr

ansm

isió

n S

IEM

EN

S

Fue

nte:

CO

MT

EC

O L

tda.

, Nov

iem

bre

2010

 

77  

Fue

nte:

CO

MT

EC

O L

tda.

, Nov

iem

bre

2010

Fig

ura

3.5

: P

lata

form

a d

e tr

ansm

isió

n E

RIC

SS

ON

 

78  

X

R

uta

Dir

ecta

x/

.... .

.

Tan

dem

por

.....

F

uent

e: C

OM

TE

CO

Ltd

a., N

ovie

mbr

e 20

10

Tab

la 3

.4:

Pla

tafo

rma

de

tran

smis

ión

ER

ICS

SO

N

 

79  

El propósito final del presente Proyecto es ubicar los puntos que en determinado tiempo

llegaran a saturarse debido a factores como el creciente número de abonados telefónicos, el tipo de

información que se puede brindar con los últimos avances tecnológicos brindando servicios como

el que se dispone con un creciente número de subscriptores en Internet Banda Ancha ADSL, para

tal propósito se realiza una proyección del crecimiento del número de líneas telefónicas en función

del crecimiento demográfico que se tiene en las provincias de mayor penetración de telefonía fija,

el tráfico generado por cada abonado, la capacidad de cada central, y la capacidad de los enlaces

entre centrales que interactúan en la red de transporte de COMTECO Ltda.

A continuación se hace referencia a definiciones y unidades importantes para realizar el

cálculo del tráfico proyectado para las centrales en consideración:

Intensidad de tráfico telefónico: Es el flujo de ocupaciones simultáneas en un grupo de

órganos durante un período de tiempo dado. Es una magnitud sin dimensión, que se

presenta siempre en la unidad Erlang, indicando este valor la cantidad de ocupaciones que

en promedio existen simultáneamente.

Una sola línea ocupada constantemente equivale, a un tráfico con la intensidad de 1 Erlang.

Erlang: Es la unidad internacional de tráfico en reconocimiento al creador de la teoría de

tráfico telefónico, el danés A.K. Erlang. La intensidad de tráfico expresada en Erlang

representa:

La cantidad de horas de ocupación por hora en n grupo de órganos. Si se refiere a un

solo órgano el tráfico máximo que se puede obtener es un Erlang, en el caso de que el

órgano se encuentre ocupado toda la hora.

Esta unidad equivale al porcentaje de ocupación por órgano en un grupo. Si por

ejemplo en una hora un grupo de 10 órganos cursa un tráfico de 6 erl., cada órgano

presenta una ocupación promedio de un 60% durante una hora medida.

Representa el número promedio de llamadas en progreso simultáneamente durante un

período de una hora.

El número promedio de llamadas originadas durante un período de tiempo igual al

promedio de llamada normal.

El tiempo total, expresado en horas, para transportar todas las llamadas.

3.3. Cálculo del tráfico en las diferentes centrales de

COMTECO Ltda.

Teniendo en cuenta que las distintas categorías de abonados originan diferentes intensidades de

tráfico, COMTECO Ltda. especifica en:

 

80  

180 segundos de ocupación en toda la red, en la hora pico.

Definiendo la hora pico como aquella que comienza a la misma hora todos los días, por el

periodo de 60 minutos consecutivos, cuando más ocupada pasa la central telefónica debido a la

demanda que tiene dicha central, que es, en este tiempo en que la mayor cantidad de usuarios

desea ocupar el servicio en el tiempo indicado.

Tabla 3.5: Horas de mayor tráfico telefónico

Día Hora inicial Hora final Lunes 09:30 10:30 Martes 10:00 11:00

Miércoles 10:00 11:00 Jueves 10:00 11:00 Viernes 15:00 16:00 Sábado 09:30 10:30

Domingo 09:30 10:30 Fuente: COMTECO Ltda., Noviembre 2010

Las horas de mayor movimiento que se muestran en la Tabla 3.5, son las horas en que se mide

el tráfico y serán la base para realizar las proyecciones futuras.

Se debe asumir las siguientes condiciones para el dimensionamiento de las centrales:

Las rutas de interconexión se dimensionaran en función a la suma de las intensidades de

tráfico que se estima cursar por ellas en la hora de mayor tráfico tanto en un sentido como

en el otro y se consideraran como rutas finales sin desbordamiento.

Estas rutas se dimensionaran para una probabilidad de pérdida del 1% en la hora de mayor

tráfico en base a la formula de Erlang-B.

Cuando se dimensiona una ruta se desea encontrar el número de circuitos requeridos. Hay

varias fórmulas disponibles para encontrar ese número, basándose en el tráfico en la hora pico. Los

factores que se deben considerar son: distribución del tiempo de llegada de las llamadas y su

duración, número de usuarios (fuentes), disponibilidad y manejo de las llamadas bloqueadas.

3.3.1. Formula Erlang-B

En el modelo de tráfico utilizando la formula de Erlang-B las llamadas que son bloqueadas

toman una nueva ruta y nunca regresan a la troncal original. Es decir, lo que diferencia este tipo de

medición con esta fórmula de las demás, es que el usuario realiza un único intento de llamada, el

cual si no logra establecerlo será enrutado otra vez de manera inmediata. La formula Erlang-B se

 

81  

ocupa principalmente cuando se espera un porcentaje de bloqueo pequeño o cuando no se

consideran retroalimentaciones.

Figura 3.6: Modelo de tráfico para Erlang B

Fuente: Elaboración propia

La formula de Erlang-B provee la probabilidad de bloqueo en la conmutación, debido a que

todas las centrales están ocupadas, es decir debido al congestionamiento. Este es expresado como

GoS (Grade of Service, Grado de Servicio) o la probabilidad de encontrar N canales ocupados.

Los supuestos para aplicar esta fórmula son:

El tráfico es originado por un número infinito de fuentes.

Las llamadas pérdidas son limpiadas asumiendo un “holding time” de cero.

Existe disponibilidad completa del sistema.

La probabilidad de que un usuario este ocupando un canal (denominado tiempo de

servicio) está basada en la distribución exponencial.

Las peticiones de tráfico son representadas por una distribución de Poisson.

En la Figura 3.6 se muestra el modelo de tráfico para Erlang-B, donde se tiene una entrada de

fuentes infinitas, aleatorias y con un determinado grado de servicio que brindara el servicio a unas

llamadas y a otras en su primer intento las bloqueará sin retroalimentación.

La fórmula para Erlang-B es la siguiente:

𝐵(𝑁, 𝐴) = 𝐴𝐴!∑ 𝐴𝑖!

Donde:

N=número de canales de servicio.

A=carga ofrecida.

B(N, A)=probabilidad de bloqueo.

 

82  

ANÁLISIS DE LA CENTRAL CENTRO

La proyección de crecimiento en la ASL de la central Centro está en función del porcentaje

estimado por COMTECO Ltda., para esta central es de 5 %, porcentaje que está en función de los

datos históricos y el crecimiento poblacional dentro el área geográfica donde está emplazada la

central Centro.

Datos históricos:

Año Población Líneas telefonía fija Densidad telefonía fija 2007 178.246 40.833 22,91% 2008 184.413 42.875 23,25% 2009 190.794 45.018 23,60%

Fuente: COMTECO Ltda.

Proyección:

Tabla 3.6: Proyección de crecimiento de usuarios Central Centro

Año Población Líneas telefonía

fija

Densidadtelefonía

fija

Densidadde

servicio C

A=C*T Erlang Canales

2010 197.395 47.269 23,95 0,239 0,01197 566,0 593 2011 204.225 49.633 24,30 0,243 0,01215 603,1 630 2012 211.291 52.114 24,66 0,247 0,01233 642,7 670 2013 218.602 54.720 25,03 0,250 0,01252 684,9 713 2014 226.165 57.456 25,40 0,254 0,01270 729,8 758 2015 233.991 60.329 25,78 0,258 0,01289 777,7 806

Fuente: Elaboración propia

Proyección de ambas curvas

Tendencia exponencial Tendencia exponencial

Fuente: Datos iniciales, INE Fuente: COMTECO Ltda.

Fuente: Elaboración propia

 

83  

ANÁLISIS DE LA CENTRAL NORTE

La proyección de crecimiento en la ASL de la central Norte está en función del porcentaje

estimado por COMTECO Ltda., para esta central es de 9 %, porcentaje que está en función de los

datos históricos y el crecimiento poblacional dentro el área geográfica donde está emplazada la

central Norte.

Datos históricos:

Año Población Líneas telefonía fija Densidad telefonía fija 2007 119.240 22.400 19,08% 2008 123.771 24.416 20,04% 2009 128.475 26.614 20,99%

Fuente: COMTECO Ltda.

Proyección:

Tabla 3.7: Proyección de crecimiento de usuarios Central Norte

Año Población Líneas telefonía

fija

Densidadtelefonía

fija

Densidadde

servicio C

A=C*T Erlang Canales

2010 133.357 29.009 21,94 0,219 0,01097 318,2 345 2011 138.424 31.620 22,89 0,229 0,01145 362,0 387 2012 143.684 34.465 23,85 0,238 0,01192 411,0 434 2013 149.144 37.567 24,80 0,248 0,01240 465,8 485 2014 154.812 40.948 25,00 0,250 0,01250 511,9 510 2015 160.695 44.634 25,00 0,250 0,01250 557,9 529

Fuente: Elaboración propia

Proyección de ambas curvas

Tendencia exponencial Tendencia exponencial

Fuente: Datos iniciales, INE Fuente: COMTECO Ltda.

Fuente: Elaboración propia

 

84  

ANÁLISIS DE LA CENTRAL SUR

La proyección de crecimiento en la ASL de la central Sur está en función del porcentaje estimado

por COMTECO Ltda., para esta central es de 10 %, porcentaje que está en función de los datos

históricos y el crecimiento poblacional dentro el área geográfica donde está emplazada la central

Sur.

Datos históricos:

Año Población Líneas telefonía fija Densidad telefonía fija 2007 227.418 20.350 8,95% 2008 236.014 22.385 9,48% 2009 244.936 24.623 10,05%

Fuente: COMTECO Ltda.

Proyección:

Tabla 3.8: Proyección de crecimiento de usuarios Central Sur

Año Población Líneas telefonía

fija

Densidadtelefonía

fija

Densidadde

servicio C

A=C*T Erlang Canales

2010 254.194 27.085 10,66 0,107 0,00533 144,3 163 2011 263.803 29.794 11,29 0,113 0,00565 168,2 188 2012 273.775 32.773 11,97 0,120 0,00599 196,2 217 2013 284.123 36.051 12,69 0,127 0,00634 228,7 250 2014 294.863 39.656 13,45 0,134 0,00672 266,7 289 2015 306.009 43.621 14,25 0,143 0,00713 310,9 335

Fuente: Elaboración propia

Proyección de ambas curvas

Tendencia exponencial Tendencia exponencial

Fuente: Datos iniciales, INE Fuente: COMTECO Ltda.

Fuente: Elaboración propia

 

85  

ANÁLISIS DE LA CENTRAL HIPÓDROMO

La proyección de crecimiento en la ASL de la central Hipódromo está en función del porcentaje

estimado por COMTECO Ltda., para esta central es de 5 %, porcentaje que está en función de los

datos históricos y el crecimiento poblacional dentro el área geográfica donde está emplazada la

central Hipódromo.

Datos históricos:

Año Población Líneas telefonía fija Densidad telefonía fija 2007 198.236 33.719 17,01% 2008 205.749 35.405 17,21% 2009 213.547 37.176 17,41%

Fuente: COMTECO Ltda.

Proyección:

Tabla 3.9: Proyección de crecimiento de usuarios Central Hipódromo

Año Población Líneas telefonía

fija

Densidadtelefonía

fija

Densidadde

servicio C

A=C*T Erlang Canales

2010 221.640 39.034 17,61 0,176 0,00881 343,7 368 2011 230.040 40.986 17,82 0,178 0,00891 365,1 390 2012 238.759 43.035 18,02 0,180 0,00901 387,8 413 2013 247.808 45.187 18,23 0,182 0,00912 412,0 437 2014 257.199 47.446 18,45 0,184 0,00922 437,6 463 2015 266.947 49.819 18,66 0,187 0,00933 464,9 491

Fuente: Elaboración propia

Proyección de ambas curvas

Tendencia exponencial Tendencia exponencial

Fuente: Datos iniciales, INE Fuente: COMTECO Ltda.

Fuente: Elaboración propia

 

86  

ANÁLISIS DE LA CENTRAL CONDEBAMBA

La proyección de crecimiento en la ASL de la central Condebamba está en función del porcentaje

estimado por COMTECO Ltda., para esta central es de 10 %, porcentaje que está en función de los

datos históricos y el crecimiento poblacional dentro el área geográfica donde está emplazada la

central Condebamba.

Datos históricos:

Año Población Líneas telefonía fija Densidad telefonía fija 2007 198.236 33.719 17,01% 2008 205.749 35.405 17,21% 2009 213.547 37.176 17,41%

Fuente: COMTECO Ltda.

Proyección:

Tabla 3.10: Proyección de crecimiento de usuarios Central Condebamba

Año Población Líneas telefonía

fija

Densidadtelefonía

fija

Densidadde

servicio C

A=C*T Erlang Canales

2010 221.640 39.034 17,61 0,176 0,00881 343,7 368 2011 230.040 40.986 17,82 0,178 0,00891 365,1 390 2012 238.759 43.035 18,02 0,180 0,00901 387,8 413 2013 247.808 45.187 18,23 0,182 0,00912 412,0 437 2014 257.199 47.446 18,45 0,184 0,00922 437,6 463 2015 266.947 49.819 18,66 0,187 0,00933 464,9 491

Fuente: Elaboración propia

Proyección de ambas curvas

Tendencia exponencial Tendencia exponencial

Fuente: Datos iniciales, INE Fuente: COMTECO Ltda.

Fuente: Elaboración propia

 

87  

ANÁLISIS DE LA CENTRAL SACABA

La proyección de crecimiento en la ASL de la central Sacaba está en función del porcentaje

estimado por COMTECO Ltda., para esta central es de 8 %, porcentaje que está en función de los

datos históricos y el crecimiento poblacional dentro el área geográfica donde está emplazada la

central Sacaba.

Datos históricos:

Año Población Líneas telefonía fija Densidad telefonía fija 2007 77.692 14.280 18,38% 2008 81.242 15.423 18,98% 2009 84.955 16.656 19,61%

Fuente: COMTECO Ltda.

Proyección:

Tabla 3.11: Proyección de crecimiento de usuarios Central Sacaba

Año Población Líneas telefonía

fija

Densidadtelefonía

fija

Densidadde

servicio C

A=C*T Erlang Canales

2010 88.838 17.989 20,25 0,202 0,01012 182,1 203 2011 92.897 19.428 20,91 0,209 0,01046 203,2 224 2012 97.143 20.982 21,60 0,216 0,01080 226,6 248 2013 101.582 22.661 22,31 0,223 0,01115 252,8 275 2014 106.225 24.474 23,04 0,230 0,01152 281,9 305 2015 111.079 26.431 23,80 0,238 0,01190 314,5 338

Fuente: Elaboración propia

Proyección de ambas curvas

Tendencia exponencial Tendencia exponencial

Fuente: Datos iniciales, INE Fuente: COMTECO Ltda.

Fuente: Elaboración propia

 

88  

ANÁLISIS DE LA CENTRAL QUILLACOLLO

La proyección de crecimiento en la ASL de la central Quillacollo está en función del porcentaje

estimado por COMTECO Ltda., para esta central es de 5 %, porcentaje que está en función de los

datos históricos y el crecimiento poblacional dentro el área geográfica donde está emplazada la

central Quillacollo.

Datos históricos:

Año Población Líneas telefonía fija Densidad telefonía fija 2007 146.982 27.401 18,64% 2008 153.273 28.771 18,77% 2009 159.833 30.210 18,90%

Fuente: COMTECO Ltda.

Proyección:

Tabla 3.12: Proyección de crecimiento de usuarios Central Quillacollo

Año Población Líneas telefonía

fija

Densidadtelefonía

fija

Densidadde

servicio C

A=C*T Erlang Canales

2010 166.674 31.720 19,03 0,190 0,00952 301,8 325 2011 173.807 33.306 19,16 0,192 0,00958 319,1 343 2012 181.246 34.971 19,29 0,193 0,00965 337,4 362 2013 189.004 36.720 19,43 0,194 0,00971 356,7 381 2014 197.093 38.556 19,56 0,196 0,00978 377,1 402 2015 205.528 40.484 19,70 0,197 0,00985 398,7 424

Fuente: Elaboración propia

Proyección de ambas curvas

Tendencia exponencial Tendencia exponencial

Fuente: Datos iniciales, INE Fuente: COMTECO Ltda.

Fuente: Elaboración propia

 

89  

Y utilizando la calculadora de Erlang-B se puede obtener el número total de canales necesarios

para cierto tráfico cursado en cada una de las centrales.

En las Tablas 3.6 a 3.12 se detalla el tráfico en la red SDH de COMTECO Ltda. en el periodo

2007-2009 y se realiza el análisis del crecimiento de tráfico en las centrales que se fundamenta en

estimaciones de crecimiento poblacional obtenidas del (INE) y con las proyecciones estimadas

COMTECO Ltda.

3.3.2. Método de Kruithof

Para tener una idea más exacta de la proyección de los datos se emplea el método de doble

factor de Kruithof, trabajando con 6 centrales de la red de COMTECO Ltda., cada una de estas 6

centrales esta enlazada con las otras 5 por lo tanto se tendrá un matriz de tráfico de 6x6.

El anexo A muestra toda la información correspondiente. Las 6 centrales que entran en

consideración para este análisis son: Hipódromo, Gran Centro, Quillacollo, Sur, Norte y Centro.

En las Tablas 3.13 y 3.14 se tienen los datos iniciales2 con los cuales se comienza el análisis de

estimación de tráfico con el método de factor doble de Kruithof.

Tabla 3.13: Datos iniciales

CENTRAL LINEAS (0)Centro 45.018

Hipódromo 37.176 G. Centro 18.696

Quillacollo 30.210 Norte 26.614 Sur 24.623

Fuente: COMTECO Ltda.

Tabla 3.14: Tráfico actual medido

i/j Centro Hipódromo G. Centro Quillacollo Norte Sur Ai.(0) Centro 376,32 638,58 225,37 339,91 167,27 1747,45

Hipódromo 310,76 358,6 304,48 194,27 74,68 1242,79G. Centro 229,88 156,28 118,99 139,75 133,2 778,1

Quillacollo 208,94 341,87 306,52 102,96 133,49 1093,78Norte 166,68 115,36 190,39 102,96 72,82 648,21 Sur 72,5 39,2 160,41 62,4 64,37 398,88 A.j(0) 988,76 1029,03 1654,5 814,2 841,26 581,46 5909,21

Fuente: COMTECO Ltda., Noviembre 2010

                                                            2 Datos medidos al mes de junio de 2007. Este tráfico es el medido por cada ruta. 

 

90  

Luego de realizar las proyecciones en cada una de las centrales el dato que más interesa de esas

proyecciones es la cantidad de líneas que se tendrán al cabo de 6 años, resumiendo los datos

obtenidos de cada una de las centrales se obtiene la Tabla 3.15, que compara el número de líneas

en el tiempo “0” y las líneas en el tiempo “t=6”.

Tabla 3.15: Resumen de líneas proyectadas

CENTRAL Ni(0) Ni(t) Centro 45.018 60.329

Hipódromo 37.176 49.819G. Centro 18.696 23.440

Quillacollo 30.210 40.484Norte 26.614 44.634Sur 24.623 43.621

Fuente: Elaboración propia

La Tabla 3.16 de datos futuros es también conocida, tomando en cuenta las proyecciones

realizadas en la Tabla 3.15 y los datos conocidos de Ai.(0) y A.j(0) de la Tabla 3.14.

Tabla 3.16: Datos futuros

Central Ai.(t) A.j(t) Ai.(t) A.j(t) Centro 2.341,8 1.325,0 2.351,5 1.319,6

Hipódromo 1.665,4 1.379,0 1.672,3 1.373,3 G. Centro 975,5 2.074,3 979,6 2.065,8

Quillacollo 1.465,8 1.091,1 1.471,8 1.086,6 Norte 1.087,1 1.410,9 1.091,6 1.405,1 Sur 706,6 1.030,1 709,6 1.025,9

Total 8.242,3 8.310,4 8.276,3* 8.276,3* * Se obtiene un promedio de Ai.(t) y A.j(t) dando como resultado un Total que es igual para ambos.

Fuente: Elaboración propia

Según el método de Kruithof, se debe realizar una serie de iteraciones para obtener la igualdad

entre la suma de la columna Ai.(0) con la fila A.j(0), realizando este proceso se obtiene la Tabla

3.17 que es la matriz proyectada para el tiempo (t) en la cual se obtiene el tráfico cursado desde

una central origen a una de destino.

La Tabla 3.17 de la matriz futura contiene datos que están establecidos en Erlangs, utilizando

la calculadora en línea http://ict.ewi.tudelft.nl/index.php?option=

com_sections&id= 164&Itemid=286, se obtiene la cantidad de canales o líneas que se

requieren en cada enlace y realizando esta conversión se obtiene la Tabla 3.18, una matriz futura

en función de la cantidad de canales que se necesitaran en los enlaces entre centrales.

 

91  

Tabla 3.17: Matriz futura

i/j Centro Hipódromo G. Centro Quillacollo Norte Sur total i Ai.(t)

Centro 0,00 484,18 737,65 283,11 557,23 289,33 2.351,5Hipódromo 398,34 0,00 424,08 391,58 326,05 132,25 1.672,3G. Centro 256,82 179,41 0,00 133,37 204,42 205,58 979,6

Quillacollo 264,59 444,87 358,11 0,00 170,71 233,53 1.471,8Norte 273,70 194,66 288,43 169,63 0,00 165,19 1.091,6Sur 126,20 70,12 257,60 108,98 146,70 0,00 709,6

total j A.j(t)

1.319,6 1.373,2 2.065,8 1.086,6 1.405,1 1.025,8 8.276,4

Fuente: Elaboración propia

Tabla 3.18: Matriz futura en función de los canales requeridos

i/j Centro Hipódromo G. centro Quillacollo Norte Sur

Centro 0 510 766 306 584 313Hipódromo 423 0 449 417 350 151G. centro 279 200 0 152 226 227

Quillacollo 287 471 383 0 191 255Norte 297 215 312 190 0 185Sur 144 53 280 126 166 0

Fuente: Elaboración propia

Tabla 3.19: Enlaces y sus capacidades asociadas

Enlace Líneas (t=6) Canales (E1) Centro-Hipódromo 510 16 Centro-Gran Centro 766 25 Centro-Quillacollo 306 10

Centro-Norte 584 19 Centro-Sur 313 10

Hipódromo-Gran Centro 449 15 Hipódromo-Norte 350 12 Hipódromo-Sur 151 5

Quillacollo-Hipódromo 471 16 Quillacollo-Gran Centro 383 13

Quillacollo-Norte 191 7 Quillacollo-Sur 255 9

Norte-Gran Centro 312 10 Norte-Sur 185 6

Sur-Gran Centro 280 9 Fuente: Elaboración propia

 

92  

En la Tabla 3.19 se tiene una mejor interpretación de todo el análisis realizado hasta el

momento, mostrando en la misma la capacidad requerida en un lapso de 6 años, en los diferentes

enlaces entre centrales que se tiene dentro de la red de COMTECO Ltda., esta Tabla está en

función de canales E13 como parámetro de referencia.

3.4. Tráfico de Internet Banda Ancha ADSL Antes de abordar la situación de la conectividad, es preciso entender por qué hablamos de

Banda Ancha. En realidad se trata de lograr que el acceso a internet sea efectivo y para ello es

importante que la conexión sea de alta velocidad, es decir, con ancho de banda mayor que permita

a los usuarios tener acceso a los servicios de Internet con una velocidad alta de transmisión digital

de datos. Esto significa que el texto, las imágenes y el sonido son transmitidos como “bits” por la

tecnología de Banda Ancha y pueden enviarse o recibirse más rápido que las conexiones

tradicionales de teléfono o inalámbricas, incluyendo el acceso tradicional a Internet mediante la

marcación telefónica por pulsos.

Como se advierte en la Figura 3.7 existe un 29% de abonados al servicio de Internet que usan

conexión inalámbrica, 15% de abonados Dial Up que además de costos de conexión implica

costos por pulsos de la línea telefónica. En tanto que un 55% de abonados accede a Internet

mediante conexión de Banda Ancha ADSL, siendo en la actualidad la conexión que permite tomar

ventaja de los nuevos servicios multimedia que convergen en Internet.

Figura 3.7: Tipos de conexiones a Internet

Fuente: ATT

                                                            3 Un canal E1 representa a 2.048 Mbps. 

 

93  

En 2001, en Bolivia se instaló un nuevo régimen de interconexión a partir del mercado

mayorista entre los operadores. En este mercado uno de los elementos que se promueve es el

intercambio de servicios desde los operadores, que incorporan el concepto de desagregación del

“bucle local”, concepto que permitió a los usuarios elegir el proveedor de servicios.

En 2007 SITTEL buscó una forma de fomentar el acceso al bucle local o plantas y redes

telefónicas, pero éstas tienen más de 20 años de antigüedad y no ofrecen la buena calidad

requerida para Banda Ancha. Alternativamente se logró canalizar la señal satelital a través de WiFi

(Wireless Fidelity) y hasta hace poco WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access,

Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas) con acceso inalámbrico. Para este tipo

de canalizaciones, que permiten el uso de frecuencias para el acceso a Banda Ancha, aún no existe

una política pública. Estas iniciativas forman parte únicamente de la dinámica competitiva de los

proveedores de conexiones de Internet que operan actualmente en el mercado.

El acceso a internet mediante conexión domiciliaria es todavía reducido. Como recurso

alternativo gran parte de la población accede a la red a través de conexiones en sus fuentes de

trabajo y en gran medida a través de los servicios públicos de internet como “cibercafés” y

“telecentros”. En las áreas rurales y las ciudades intermedias el acceso sigue siendo todavía

reducido a través de algunos espacios públicos que ofrecen este servicio en condiciones limitadas.

Tabla 3.20: Abonados registrados por tipo de acceso a Internet

Año Acceso dedicado Dial Up WiFi ADSL WiMax Total 2002 406 40.401 - 2.285 - 43.092 2003 389 42.968 - 4.888 - 48.245 2004 434 49.597 2.383 7.780 - 60.194 2005 479 47.675 4.610 18.724 - 71.488 2006 512 51.454 5.048 24.300 - 81.314 2007 557 61.366 7.353 33.977 - 103.253 2008 606 73.188 10.711 47.508 - 132.013 2009 670 20.609 16.730 74.544 22.531 135.084

Fuente: Viceministerio de telecomunicaciones

La Tabla 3.20 muestra la evolución que han tenido las diferentes tecnologías que brindan el

acceso a la red Internet en el periodo 2002-2009 que comprende solamente las tecnologías de

acceso como son: Dial-Up, ADSL, Wi-Fi y WiMAX.

3.4.1. Acceso a Internet en la red de COMTECO Ltda.

COMTECO Ltda. Actualmente brinda servicios de acceso a Internet Dial Up y ADSL, este

último de gran crecimiento en los últimos años, Tabla 3.21 la necesidad de acceso a la red por

parte de los usuarios hizo que Dial Up tuviera una gran aceptación en el periodo 2002-2007, pero

las desventajas propias de esta tecnología como su limitado ancho de banda, el tener ocupado todo

 

94  

el tiempo un canal de voz y su alto costo hicieron que en el periodo 2007-2010 (estadísticas

recientes) ADSL tenga un mejor posicionamiento logrando copar el 85% de conexiones a Internet

contra el 15% de Dial Up.

Tabla 3.21: Cantidad de usuarios por central

Central Conexiones ADSL* Centro 3.838 Norte 2.185 Sur 2.003

Hipódromo 3.169 Condebamba 1.173

Sacaba 1.381 Quillacollo 2.575

* Conexiones ADSL a junio de 2.009, total de 16.324 Fuente: COMTECO Ltda.

El acceso a Internet ADSL esta aún limitada por factores tecnológicos inherentes a factores de

atenuación en función de las distancias de los puntos de acceso, es por este motivo que el área de

cobertura ADSL tiene el limitante de no exceder ciertas distancias entre los terminales del usuario

y las centrales telefónicas que albergan a los DSLAM4 (Digital Subscriber Line Access

Multiplexer, Multiplexor de Línea de Acceso Digital de Abonado).

Tomando en cuenta el porcentaje de penetración que tiene ADSL en el mercado local y las

limitantes propias de esta tecnología se realiza el análisis de requerimiento de ancho de banda en

función de la cantidad de conexiones para cada central de la red y sus respectivas proyecciones de

crecimiento, para realizar estas proyecciones se considera un crecimiento de 30% por año en el

periodo de 2010-2015, porcentaje establecido en función a estadísticas proporcionadas por la ATT

y la Internet World Stats, Tabla 3.22.

Tabla 3.22: Proyección de abonados de Internet ADSL

central\año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Centro 4.989 6.486 8.431 10.961 14.249 18.523 Norte 2.841 3.693 4.801 6.241 8.114 10.548 Sur 2.604 3.386 4.401 5.722 7.438 9.670

Hipódromo 4.120 5.356 6.963 9.052 11.768 15.298 Condebamba 1.524 1.982 2.576 3.349 4.354 5.660

Sacaba 1.795 2.333 3.033 3.943 5.126 6.664 Quillacollo 3.348 4.352 5.658 7.355 9.562 12.430

TOTAL 21.221 27.588 35.864 46.623 60.610 78.793 Fuente: Elaboración propia

                                                            4 DSLAM proporciona a los abonados acceso a los servicios DSL sobre cable de par trenzado de cobre. 

 

95  

3.4.1.1. Cálculo del enlace entre centrales locales y la central que cursa el tráfico de

Internet

Dentro COMTECO Ltda. ante el inminente crecimiento que tiene el tráfico de datos en

Internet, se toma la decisión de que cada conexión ADSL que se realiza tenga un ancho de banda

de 2.5 Mbps., tomando en cuenta este dato se realiza la proyección de requerimiento de ancho de

banda para cada una de las centrales.

Como es conocido en el ámbito de las telecomunicaciones, los diferentes dispositivos

conectados a la red comparten el medio de transmisión, y este aspecto es aprovechado por ADSL.

Es por este motivo que para realizar el cálculo de la capacidad que deberá tener un enlace se

realiza un análisis similar al de tráfico de voz utilizando la formula erlang-b y teniendo en cuenta

ciertos parámetros descritos a continuación:

Se asume un tiempo de medio de acceso a la red de 15 minutos en la hora de mayor tráfico.

Se garantiza la disponibilidad de la red el 90% del tiempo.

La velocidad para cada abonado es de 2.5 Mbps.

Considérese que para volúmenes de tráfico elevados, y para una probabilidad de pérdida del

10 %, la distribución Erlang-B exige el concurso de 0,91 servidores por erlang demandado.

Teniendo en cuenta estas especificaciones, se tiene las siguientes relaciones para calcular la

capacidad total que requieren los abonados conectados a una central.

a = tráfico medio (erlangs)

𝑎 = 𝑇𝑇

A = tráfico para un número n de abonados (erlangs) 𝐴 = # 𝑎𝑏𝑜𝑛𝑎𝑑𝑜𝑠 ∗ 𝑎

Vadsl = velocidad total

Vadsl = A * disponibilidad de servicio * velocidad abonado

Este método de pronóstico de la capacidad de un enlace entre el DSLAM y la central que

gestiona el servicio de Internet es una de las más utilizadas en el diseño de redes ADSL [22]. Los

parámetros listados anteriormente, como son: tiempo medio de acceso, disponibilidad de la red y

la velocidad para cada abonado son datos obtenidos de COMTECO Banda Ancha.

 

96  

Capacidad requerida en función de Mbps o canales E1 por central

Tabla 3.23: Estimación de ancho de banda

Año Centro Mbps E1 2010 4.989 2.837,5 1385 2011 6.486 3.688,9 1801 2012 8.431 4.795,1 2341 2013 10.961 6.234,1 3044 2014 14.249 8.104,1 3957 2015 18.523 10.535,0 5144

Año Norte Mbps E1 2010 3.263 1.855,8 906 2011 4.242 2.412,6 1178 2012 5.515 3.136,7 1532 2013 7.170 4.077,9 1991 2014 9.321 5.301,3 2589 2015 12.117 6.891,5 3365

Año Sur Mbps E1 2010 750 426,6 208 2011 975 554,5 271 2012 1.268 721,2 352 2013 1.649 937,9 458 2014 2.143 1.218,8 595 2015 2.786 1.584,5 774

Año Hipódromo Mbps E1 2010 5.197 2.955,8 1443 2011 6.756 3.842,5 1876 2012 8.783 4.995,3 2439 2013 11.417 6.493,4 3171 2014 14.842 8.441,4 4122 2015 19.295 10.974,0 5358

Año Quillacollo Mbps E1 2010 1.655 941,3 460 2011 2.151 1.223,4 597 2012 2.796 1.590,2 776 2013 3.635 2.067,4 1009 2014 4.725 2.687,3 1312 2015 6.143 3.493,8 1706

Año Sacaba Mbps E1 2010 1.124 639,3 312 2011 1.461 830,9 406 2012 1.899 1.080,1 527 2013 2.469 1.404,2 686 2014 3.210 1.825,7 891 2015 4.173 2.373,4 1159

Año Condebamba Mbps E1 2010 1.251 711,5 347 2011 1.626 924,8 452 2012 2.114 1.202,3 587 2013 2.748 1.562,9 763 2014 3.572 2.031,6 992 2015 4.643 2.640,7 1289

Fuente: Elaboración propia

En la Tabla 3.23 se muestra en detalle la proyección de crecimiento del número de usuarios,

dentro el periodo de tiempo comprendido entre el año 2010-2015, con un crecimiento estimado

del 30% en cada gestión (datos obtenidos de la ATT y de las gestiones 2008-2009 de COMTECO

Banda Ancha). El tipo de información que circula por la red, cada vez necesita más velocidad

 

97  

debido al contenido multimedia de los servicios que se ofertan en Internet y a los cuales se accede

con mayor frecuencia por parte de los clientes. Es por esta razón que las redes deben estar en

continuo crecimiento haciendo mejoras en su infraestructura o instalando nueva infraestructura

para satisfacer la gran demanda de este servicio.

Según la configuración de la topología de la red SDH de COMTECO Ltda. los canales (para el

tráfico ADSL) se deberían de dimensionar desde la central Centro5 hacia las demás centrales

donde se conectan las terminales de los usuarios.

En este capítulo se mostro la situación actual de la red de transporte de voz y datos de

COMTECO Ltda., también se hizo el respectivo análisis de crecimiento que tendrán que soportar

todos los enlaces de la red de transporte. Crecimiento que no solo depende del crecimiento

demográfico, también depende de los nuevos servicios a los que la población desea acceder a

través de la red Internet.

En el siguiente capítulo se definen los enlaces que necesitan incrementar su capacidad de

transporte, dispositivos que se instalaran y el respectivo análisis costos.

                                                            5 Donde se realiza la gestión de toda la red de COMTECO Ltda. hacia Internet. 

 

98  

Capítulo 4

PROPUESTA DE IMPLEMENTACIÓN DE CWDM EN

LA RED DE TRANSPORTE DE COMTECO Ltda.

La proliferación de nuevos servicios multimedia han provocado un imprevisible aumento del

tráfico que la red debe cursar lo que ha derivado en una necesidad de mayor ancho de banda en los

sistemas de telecomunicaciones. La demanda ha sido tan inesperada, que las líneas, originalmente

diseñadas para servicios de voz, se están viendo desbordadas y esto también incluye para los

enlaces de fibra óptica de gran capacidad.

En el capítulo anterior se realizaron las proyecciones de crecimiento en el número de líneas

telefónicas (servicio de voz) y número de líneas ADSL (servicio de Internet), de los resultados

obtenidos, se establece que los enlaces de toda la red dentro el tiempo estimado en la proyecciones

atendiendo solamente el tráfico de voz no llegan a saturar la red de transporte óptico. Pero

analizando las proyecciones para cada una de las centrales de las líneas ADSL se observa un gran

incremento en el tráfico que tendrán que soportar los anillos y algunos enlaces punto a punto de la

red de transporte de fibra óptica de COMTECO Ltda.

Este nuevo escenario requiere tecnologías de acceso y redes troncales de elevados anchos de

banda para transportar información. En relación con las tecnologías de acceso, las redes de

transporte deben ser mejores, con menores costos y amplia cobertura. Este solo hecho aumenta la

complejidad de la arquitectura y administración de la red de transporte óptico. El desafío de este

Proyecto es proveer una solución a estas necesidades de manera rápida, a un bajo costo, con un

proceso de implementación que sea transparente para el usuario final, de fácil gestión y

administración.

Teniendo en cuenta todas las proyecciones del capítulo anterior realizadas para cada una de las

centrales, en este capítulo se realiza una interpretación de los puntos específicos dentro la red de

transporte (anillos y enlaces punto a punto) de fibra óptica donde será necesaria la implementación

de dispositivos transmisores, receptores, OADM y transceiver que forman parte de la tecnología

CWDM.

 

99  

4.1. Puntos de implementación estimados

El tráfico de voz en los enlaces de la red de COMTECO Ltda. es mucho menor en

comparación al tráfico de datos que se realiza con la asignación de ancho de banda especifico para

cada conexión ADSL, tráfico (voz) que en el tiempo proyectado no llega a saturar los enlaces de la

red de transporte.

Pero con la creciente demanda de acceso al servicio de Internet, la capacidad de los enlaces de

las centrales que tienen que comunicarse con la central Centro quedan saturadas en un corto plazo.

De los resultados obtenidos en las Tablas 3.19 y 3.23, se establece la Tabla 4.1 donde se tiene el

incremento total que soportara cada enlace en el transporte de los servicios de voz y datos, con esta

información existen las condiciones para estimar los puntos en los cuales se debe tomar

previsiones con la inclusión de los dispositivos que son inherentes a la tecnología CWDM.

Tabla 4.1: Capacidad requerida en los enlaces

Enlace Tráfico de voz (Mbps)

Tráfico de datos (Mbps)

Tráfico Total (Gbps)

Centro-Hipódromo 31,88 10.974,00 11,0 Anillo de acc. Centro-Centro 10.535,00 10,5

Centro-Norte 36,50 6.891,50 6,9 Centro-Quillacollo 19.13 3.493,80 3,5

Centro-Condebamba 10,75 2.640,70 2,7 Centro-Sacaba 2.373,40 2,4

Centro-Sur 19,56 1.584,50 1,6 Centro-Gran Centro 47,88 0,0

Hipódromo-Gran Centro 28,06 0,0 Hipódromo-Norte 21,88 0,0 Hipódromo-Sur 9,44 0,0

Quillacollo-Hipódromo 29,44 0,0 Quillacollo-Gran Centro 23,94 0,0

Quillacollo-Norte 11,94 0,0 Quillacollo-Sur 15,94 0,0

Norte-Sur 11,56 0,0 Fuente: Elaboración propia

En la Tabla 4.1 se observa que los anillos de transporte I, II y III1 y los enlaces que conectan a

la central Centro y las centrales Hipódromo, Norte, Quillacollo, Condebamba, Sacaba y Sur,

deberán incrementar su capacidad.

En la Figura 4.1 se muestra los anillos y enlaces que requieren incrementar su capacidad en

función de la cantidad de tráfico que los mismos transportan.

                                                            1 Anillos de transporte que reciben tráfico de los anillos de acceso. 

 

100  

Fig

ura

4.1

: P

rop

ues

ta d

e en

lace

s C

WD

M

Fue

nte:

Ela

bora

ción

pro

pia

 

101  

4.1.1. Diseño de red CWDM en la red de transporte de fibra óptica de

COMTECO Ltda.

En esta sección se realiza una descripción detallada de los enlaces y anillos de la red de

transporte de COMTECO Ltda. que requieren de la implementación de la tecnología CWDM.

Es necesario tomar en consideración que en el estudio de implementación de CWDM, tanto

para los anillos de transporte como para los enlaces punto a punto se requieren un par de fibras

ópticas, una para transmisión TX y otra para recepción RX. Teniendo en cuenta esta información

en el inicio y final de un anillo o de un enlace punto a punto se debe tener un dispositivo

Mux/Demux CWDM en cada extremo y en los anillos que tienen derivaciones se debe tener un

par de dispositivos OADM CWDM por cada derivación.

4.1.1.1. Diseño de red CWDM en los anillos de transporte de COMTECO Ltda.

De los tres anillos de transporte con los que cuenta COMTECO Ltda., los anillos I, II y III

requieren de la implementación de multiplexores/demultiplexores y OADMs, el número y

ubicación de estos se describen a continuación.

ANILLO DE TRANSPORTE I

El anillo de transporte I, cuenta con 4 nodos de derivación que conectan a las centrales Centro,

Hipódromo, Norte y Boliviatel que en función del análisis realizado en el capítulo anterior

requiere la implementación de:

2 dispositivos Multiplexor/demultiplexor a ubicarse en el inicio/final del anillo en la

cabecera de la central CENTRO.

El anillo consta de 4 nodos de derivación el anillo, pero en el estudio realizado solo se toma

en cuenta a los nodos de derivación Hipódromo, Boliviatel y Norte, por lo tanto se debe

disponer de la instalación de 6 dispositivos OADMs.

ANILLO DE TRANSPORTE II

El anillo de transporte II, cuenta con 3 nodos de derivación que conectan a las centrales

Centro, Gran Centro y Quillacollo, que en función del análisis realizado en el capítulo anterior

requiere la implementación de:

2 dispositivos Multiplexor/demultiplexor a ubicarse en el inicio/final del anillo en la

cabecera de la central CENTRO.

El anillo consta de 2 nodos de derivación, Quillacollo y Gran Centro, por lo tanto se debe

disponer de la instalación de 4 dispositivos OADMs.

 

102  

ANILLO DE TRANSPORTE III

El anillo de transporte III, cuenta con 3 nodos de derivación que conectan a las centrales

Centro, Entel e Hipódromo, que en función del análisis realizado en el capítulo anterior requiere la

implementación de:

2 dispositivos Multiplexor/demultiplexor a ubicarse en el inicio/final del anillo en la

cabecera de la central CENTRO.

El anillo consta de 2 nodos de derivación, Entel e Hipódromo, por lo tanto se debe

disponer de la instalación de 4 dispositivos OADMs.

Dentro el análisis realizado para los anillos de transporte I y III que tienen un nodo de

derivación a Boliviatel y Entel respectivamente, se vio la necesidad de colocar un dispositivo

OADM en cada uno de ellos para que pudieran tener acceso al anillo de transporte ya que si no

están enlazados mediante los OADMs estos nodos no estarían en la capacidad de acceder al tráfico

que se transporta en dichos anillos.

En la Figura 4.2 se muestra la ubicación de los dispositivos Mux/Demux y OADMs CWDM

en cada uno de los anillos detallados anteriormente.

4.1.1.2. Diseño de red CWDM en los enlaces punto a punto de COMTECO Ltda.

Los enlaces punto a punto que requieren la implementación de la tecnología CWDM son todas

aquellas que tienen una conexión directa entre estas y la central Centro que es la central que

maneja todo el tráfico desde y hacía Internet, que respecto al tráfico de voz es el parámetro que

requiere mayor capacidad en la red de transporte, el número de dispositivos Mux/Demux CWDM

se muestran en la Tabla 4.2.

Tabla 4.2: Enlaces punto a punto CWDM

Enlace Cant. disp. mux/demux

CWDM Centro-Hipódromo 2

Anillo de acc. Centro-Centro 2 Centro-Norte 2

Centro-Quillacollo 2 Centro-Condebamba 2

Centro-Sacaba 2 Centro-Sur 2

Fuente: Elaboración propia

 

103  

Fig

ura

4.2

: U

bic

ació

n d

e O

AD

Ms

y m

ult

iple

xore

s en

los

anil

los

de

tran

spor

te

Fue

nte:

Ela

bora

ción

pro

pia

 

104  

Fig

ura

4.3

: E

nla

ces

CW

DM

pu

nto

a p

un

to e

n la

red

de

tran

spor

te

Fue

nte:

Ela

bora

ción

pro

pia

 

105  

Fig

ura

4.4

: E

nla

ce C

WD

M p

un

to a

pu

nto

Gra

n C

entr

o-S

acab

a

Fue

nte:

Ela

bora

ción

pro

pia

 

106  

Figura 4.5: Enlace CWDM punto a punto Centro-Hipódromo

Fuente: Elaboración propia

Como los enlaces son punto a punto sin derivaciones intermedias no existe la necesidad de

implementar los dispositivos OADMs, por lo tanto cada enlace dispondrá de dos dispositivos

Mux/Demux CWDM, uno en cada extremo. Las Figuras 4.2, 4.3, 4.4 y 4.5 muestran la ubicación

de estos dispositivos.

Tabla 4.3: Número de dispositivos propuestos

Dispositivo CantidadMux/Demux CWDM 20

OADM CWDM 14 CWDM-CHASSIS-2 64

Transponder 94 Transceivers SFP 376

Fuente: Elaboración propia

 

107  

Del diseño planteado en las secciones 4.1.1.1 y 4.1.1.2 para los anillos de transporte y para los

enlaces punto a punto se obtiene una cantidad total del equipamiento requerido, Tabla 4.3, con los

que se consigue incrementar considerablemente la capacidad de la red de transporte de fibra

óptica.

4.2. Plan de canales CWDM para los Mux/Demux y los

OADMs

En el presente Proyecto se propone la utilización de 16 canales unidireccionales CWDM (8 de

Tx y 8 de Rx), en función al modelo “Black Box” unidireccional con código de aplicación C8S1-

1D2 tanto para los enlaces con topología punto a punto y la topología en anillo. Se eligió este

sistema ya que es el que mejor se adapta a las condiciones de distancia y modelo de fibra óptica,

ya que como se menciono en la sección 3.2 COMTECO Ltda. cuenta con la fibra óptica

monomodo de clase NZDSF (Furukawa) que trabaja en la segunda ventana de operación.

El plan de longitudes de onda o canales para los anillos de transporte es el siguiente:

ANILLO DE TRANSPORTE I

Transmisión Tx: 1470, 1490, 1510, 1530, 1550, 1570, 1590 y 1610 nm.

Recepción Rx: 1470, 1490, 1510, 1530, 1550, 1570, 1590 y 1610 nm.

Los canales de inserción/extracción en los OADMs:

Hipódromo: 1470 nm.

Boliviatel: 1490 nm.

Norte: 1510 nm.

ANILLO DE TRANSPORTE II

Transmisión Tx: 1470, 1490, 1510, 1530, 1550, 1570, 1590 y 1610 nm.

Recepción Rx: 1470, 1490, 1510, 1530, 1550, 1570, 1590 y 1610 nm.

Los canales de inserción/extracción en los OADMs:

Quillacollo: 1510 nm.

Gran Centro: 1530 nm.

ANILLO DE TRANSPORTE III

 

108  

Transmisión Tx: 1470, 1490, 1510, 1530, 1550, 1570, 1590 y 1610 nm.

Recepción Rx: 1470, 1490, 1510, 1530, 1550, 1570, 1590 y 1610 nm.

Los canales de inserción/extracción en los OADMs:

Hipódromo: 1470 nm.

Entel: 1490 nm

Como los enlaces punto a punto son independientes, los lambdas asignados son exactamente

los mismos para cada uno de los 7 enlaces.

El plan de longitudes de onda o canales para los enlaces de transporte punto a punto es el

siguiente:

Transmisión Tx: 1470, 1490, 1510, 1530, 1550, 1570, 1590 y 1610 nm.

Recepción Rx: 1470, 1490, 1510, 1530, 1550, 1570, 1590 y 1610 nm.

4.3. Gestión de la red CWDM

Con el fin de reducir costes, los suministradores de sistemas CWDM también utilizan

protocolos de gestión diferentes de los sistemas DWDM. Los sistemas DWDM utilizan el

protocolo CMIP (Common Management Information Protocol, Protocolo de Administración de

Información Común) de la familia de protocolos OSI (Open Systems Interconnection,

Interconexión de Sistemas Abiertos). Para reducir los costes, los fabricantes de sistemas CWDM

utilizan SNMP de la pila de protocolos TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol,

Protocolo de Control de Transmisión/Protocolo de Internet). La utilización de SNMP frente a

CMIP supone, para los fabricantes de equipos, una menor complejidad en el desarrollo de sus

herramientas de gestión de red, lo cual redunda en un menor coste de éstas. Por otro lado, el

operador se beneficia también porque SNMP está más extendido y es más conocido, consume

menos recursos y es más barato de implementar en la red de routers que interconectará la red

CWDM con el centro de supervisión central. Por otro lado, la nueva y última versión de SNMP,

SNMPv3, solventa muchas de las limitaciones inherentes a las primeras versiones de SNMP que

propiciaron la utilización de CMIP en las redes de las grandes operadoras de telecomunicaciones,

principalmente las prestaciones de seguridad [12].

El plano de transporte está definido, protocolos de control y gestión que se describen en la

sección 2.4 establecen o asignan canales ópticos, explican cómo se discrimina en que canal añadir

o extraer en un OADM ó como se verifica la utilización o no de un canal.

El plano de gestión y control propuesto con la implementación de CWDM tanto en los anillos

de transporte como en los enlaces punto a punto se muestran en las Figuras 4.6 y 4.7.

 

109  

Fig

ura

4.6

: P

lan

o d

e co

ntr

ol y

ges

tión

pro

pu

esto

en

los

anil

los

de

tran

spor

te I

, II

y II

I

Fue

nte:

Ela

bora

ción

pro

pia

 

110  

Fig

ura

4.7

: P

lan

o d

e co

ntr

ol y

ges

tión

pro

pu

esto

en

los

enla

ces

pu

nto

a p

un

to

Fue

nte:

Ela

bora

ción

pro

pia

 

111  

4.4. Cotización de los dispositivos propuestos

Los equipos propuestos en este Proyecto han sido elegidos de una gran variedad ofertada por

los diferentes fabricantes que existen en el mercado en función de la tecnología que ya se tiene

instalada en la red de transporte tomando en cuenta la compatibilidad de los dispositivos CWDM

propuestos y la interoperabilidad que estos tienen que tener con los diferentes dispositivos que se

encuentran en operación.

En la búsqueda de dispositivos que manejan la tecnología CWDM, grandes empresas como

Alcatel lucent tiene soluciones CWDM pero con dispositivos que son diseñados para manejar la

tecnología DWDM y Huawei se enfoca plenamente en la tecnología DWDM dado que su plan de

negocios comprende la implementación de redes de transporte de grandes distancias y altas

capacidades.

Dentro los resultados encontrados para soluciones CWDM, existen fabricantes como W-

Onesys Wdm-Optical NEtworks SYStems (España), MRV Optical Communications Systems

(USA), Ghip Systems GmbH (Alemania) y CISCO Systems (USA).

4.4.1. W-Onesys

La plataforma Optria es un sistema de transporte óptico multiservicio orientado a redes ópticas

de acceso, metropolitanas y regionales. La plataforma se presenta en formato rack de 19” y en dos

modelos distintos en función de la capacidad de alojamiento de módulos: el modelo S4 permite

alojar hasta 4 módulos de transporte y el S12 hasta 12 módulos. Ambos modelos disponen de

fuentes de alimentación redundantes a -48 Vdc y módulo de supervisión SNMP. El Optria S12,

adicionalmente, puede suministrarse con un módulo de supervisión redundante (1+1) [28].

Figura 4.8: Rack Optria System S12

Fuente: http://www.w-onesys.com (2012/09/23)

 

112  

El sistema es muy versátil y dispone de un gran rango de soluciones para distintas

aplicaciones: la simple conversión de lambda y regeneración 3R mediante módulos básicos de 4

puertos hasta 10 Gbps multiprotocolo (que, entre otras, permiten la configuración de 2 lambda

converters), módulos con salida 1+1 (interfaz de línea duplicado), la conversión de lambda con

digital performance monitoring de la señal transportada según los estándares correspondientes a

cada protocolo, módulos con soporte de OAM&P, módulos WAN multiprotocolo, filtros de

agregación WDM mux/demux y OADM, módulos de amplificación EDFA, transponders con

lambda DWDM sintonizable en toda la banda C, etc.

La desventaja de estos dispositivos radica en que los módulos mux/demux, OADMs y

transceivers se deben instalar en el rack mostrado en la Figura 4.8, lo que resulta ineficiente ya que

en el caso de querer extraer una longitud de onda en algún tramo de un anillo óptico se debe

instalar todo el rack y solamente un módulo OADM.

4.4.2. MRV

MRV Optical Communications Systems ha desarrollado un sistema de transporte óptico de

alto rendimiento para operadores metropolitanos y redes de transporte de larga distancia. Este

sistema compacto, modular y multifunción soporta las tecnologías CWDM y DWDM.

El sistema LambdaDriver está compuesto de un módulo rack de 19” donde se conectan los

módulos que pueden ser seleccionados en función de los servicios que se requieran en la red, la

versatilidad del sistema desarrollado por MRV hace posible que en el mismo dispositivo

LambdaDriver se pueda implementar la técnica CWDM ó DWDM [29].

Figura 4.9: LambdaDriver 1600 de MRV

Fuente: http://www.mrv.com/datasheets/ (2012/09/23)

La arquitectura modular y tamaño compacto del sistema permite gran flexibilidad y

escalabilidad. Topologías punto a punto, anillo y estrella se implementan con facilidad.

Típicamente se utilizan los siguientes módulos en un dispositivo Lambda Driver:

Módulos multiplexores y demultiplexores CWDM/DWDM de 8, 16 y 40 canales.

 

113  

Módulos OAMD CWDM/DWDM de 1 a 8 canales.

Módulos Amplificadores ópticos EDFA (solo en aplicaciones DWDM).

Módulo de puertos en interfaces de acceso para transceivers SFP.

1 canal de protección (1+1) y una canal de supervisión óptica OSC.

Incluso con la gran versatilidad de poder manejar CWDM ó DWDM la desventaja de esta

marca radica en la necesidad de tener que instalar un dispositivo LambdaDriver (Figura 4.9) para:

multiplexar 8, 16 ó 40 canales, o solamente extraer uno ó dos canales con un módulo OADM; lo

que encarece el costo final de implementación de esta tecnología.

4.4.3. Ghip Systems GmbH

Ghip Systems se especializa en la fabricación de dispositivos para redes de telecomunicaciones

ópticas a diferencia de los dispositivos presentados anteriormente los equipos de Ghip Systems son

más compactos y específicos en donde se independizan las diferentes funciones que se requieren

para implementar una red CWDM [30].

Es así que se tienen multiplexores/demultiplexores, OADMs y transponders en módulos

independientes como se observa en la Figura 4.10.

Figura 4.10: Dispositivos Ghip Systems

Fuente: http://www.ghipsystems.com (23/09/2012)

La ventaja de disponer de dispositivos independientes entre sí se encuentra en la posibilidad de

tener dispositivos multiplexores en la transmisión y demultiplexores en la recepción, en anillos

ópticos solamente se requieren OADMs para extraer e insertar ciertas longitudes de onda, lo que

conlleva una reducción en el costo final de la implementación de CWDM en una red de transporte

óptico.

4.4.4. Cisco Systems

De todas estas opciones se elige la de CISCO Systems, ya que es el fabricante que muestra a

detalle la información de toda la gama de dispositivos CWDM con las que se puede contar.

 

114  

Lamentablemente los demás fabricantes solo muestran una información muy básica y no entran en

el detalle concerniente a cada uno de sus dispositivos ofertados. Un motivo más para la elección de

CISCO Systems, es que esta marca tiene un muy buen posicionamiento a nivel global en el

mercado de las redes y telecomunicaciones, lo que garantiza la experiencia de esta empresa para

provisión de dispositivos CWDM y la capacitación de personal en el manejo de esta tecnología.

Una referencia de los precios de los dispositivos CWDM de la marca CISCO se muestra en la

Tabla 4.4.

Tabla 4.4: Lista de precios

Dispositivo Características Costo

$ USD

CWDM-MUX8A= 8-channels CWDM Mux/Demux Module 5.650,00

CWDM-MUX-4-SF1= Single Fiber 4-Channel Mux/Demux 3.995,00

CWDM-MUX-4-SF2= Single Fiber 4-Channel Mux/Demux 3.995,00

CWDM-CHASSIS-2= 2 Slot Chassis for CWDM Mux Plug in Modules 375,00

EWDM-MUX8= 8-channels EWDM Mux/Demux Module 12.000,00

EWDM-OADM4= 4-channels EWDM OADM Module 6.000,00

EWDM-OADM2= 2-channels EWDM OADM Module 3.000,00

EWDM-OA= EWDM Optical Amplifier 12.000,00

WDM-SFP-2CHCONV= 2-channel WDM SFP-based transponder 2.800,00

CWDM-OADM1-

1470= Dual single channel OADM Module ( 1470nm) 2.000,00

CWDM-OADM1-

1490= Dual single channel OADM Module ( 1490nm) 2.000,00

CWDM-OADM1-

1510= Dual single channel OADM Module ( 1510nm) 2.000,00

CWDM-OADM1-

1530= Dual single channel OADM Module ( 1530nm) 2.000,00

CWDM-OADM1-

1550= Dual single channel OADM Module ( 1550nm) 2.000,00

CWDM-OADM1-

1570= Dual single channel OADM Module ( 1570nm) 2.000,00

 

115  

CWDM-OADM1-

1590= Dual single channel OADM Module ( 1590nm) 2.000,00

CWDM-OADM1-

1610= Dual single channel OADM Module ( 1610nm) 2.000,00

CWDM-OADM4-1= 4-channels CWDM OADM Module 1470, 1490,

1510, 1530 4.000,00

CWDM-OADM4-2= 4-channels CWDM OADM Module 1550, 1570,

1590, 1610 4.000,00

WDM-1300-1550-S= 1300nm/1550nm WDM splitter cable 750,00

CWDM-SFP-1470= CWDM 1470 NM SFP Gigabit Ethernet and

1G/2G FC 2.000,00

CWDM-SFP-1490= CWDM 1490 NM SFP Gigabit Ethernet and

1G/2G FC 2.000,00

CWDM-SFP-1510= CWDM 1510 NM SFP Gigabit Ethernet and

1G/2G FC 2.000,00

CWDM-SFP-1530= CWDM 1530 NM SFP Gigabit Ethernet and

1G/2G FC 2.000,00

CWDM-SFP-1550= CWDM 1550 NM SFP Gigabit Ethernet and

1G/2G FC 2.000,00

CWDM-SFP-1570= CWDM 1570 NM SFP Gigabit Ethernet and

1G/2G FC 2.000,00

CWDM-SFP-1590= CWDM 1590 NM SFP Gigabit Ethernet and

1G/2G FC 2.000,00

CWDM-SFP-1610= CWDM 1610 NM SFP Gigabit Ethernet and

1G/2G FC 2.000,00

GLC-LH-SM GE SFP, LC connector LX/LH transceiver 995,00

GLC-SX-MM GE SFP, LC connector SX transceiver 500,00

GLC-ZX-SM 1000BASE-ZX SFP 3.995,00

CWDM-GBIC-1470= 1000BASE-CWDM 1470 nm GBIC (single mode only)

4.995,00

CWDM-GBIC-1490= 1000BASE-CWDM 1490 nm GBIC (single mode only)

4.995,00

CWDM-GBIC-1510 1000BASE-CWDM 1510 nm GBIC (single mode only)

4.995,00

 

116  

CWDM-GBIC-1530= 1000BASE-CWDM 1530 nm GBIC (single mode

only) 4.995,00

CWDM-GBIC-1550= 1000BASE-CWDM 1550 nm GBIC (single mode

only) 4.995,00

CWDM-GBIC-1570= 1000BASE-CWDM 1570 nm GBIC (single mode

only) 4.995,00

CWDM-GBIC-1590= 1000BASE-CWDM 1590 nm GBIC (single mode

only) 4.995,00

CWDM-GBIC-1610= 1000BASE-CWDM 1610 nm GBIC (single mode

only) 4.995,00

Fuente: http://www.cisco.com/ (2012/01/30)

Los dispositivos necesarios para implementar CWDM en una red de transporte óptico son:

Transponders, SFPs, multiplexores/demultiplexores y OADMs. A continuación se muestra en

detalle las especificaciones técnicas de cada uno de estos dispositivos y se explica detalladamente

cómo operan dentro una red CWDM.

Cisco 2-Channel SFP WDM Transponder

Los transponder se encargan de recibir canales con longitudes de onda de operación

tradicionales y las convierten a longitudes de onda dentro el rango de operación que requieren los

multiplexores y viceversa, sus características más importantes son:

Es compatible con cualquier tipo de protocolo utilizado para la transmisión de información,

y soporta cualquier velocidad entre 155 Mbps y 2.5 Gbps.

Convierte longitudes de onda tradicionales 850/1300/1550 nm a cualquier longitud de onda

definidas para CWDM.

La conversión se realiza mediante dispositivos CWDM-SFP para los cuales se tienen

puertos específicos.

En la Tabla 4.5 se muestran las características de operación de este dispositivo.

Este dispositivo en el proceso de transmisión convierte una longitud de onda convencional

recibida en el puerto “EQPT 1” a una longitud de onda con la que el multiplexor trabaja (estándar

CWDM UIT-T G.694.2) puerto “NTWK 1”, en el proceso de recepción se recibe una longitud de

onda CWDM del multiplexor por el puerto “NTWK 1” obteniendo una longitud de onda

 

117  

convencional en el puerto “EQPT 1”. Ocurre exactamente lo mismo con los puertos “EQPT 2” y

“NTWK 2”, Figura 4.11. Todo este proceso se logra en combinación con los transceivers SFP.

Tabla 4.5: Plataforma Cisco 2-Channel SFP WDM Transponder

Protocolo SDH

CWDM-SFP-1470= CWDM-SFP-1490= CWDM-SFP-1510= CWDM-SFP-1530= CWDM-SFP-1550= CWDM-SFP-1570= CWDM-SFP-1490= CWDM-SFP-1610=

Capacidad de transmisión

100-2500 Mbps

Dimensiones Peso (Kgr.) 2.25

Ancho x Alto x Fondo (plg.) 6.91x1.6x10 Especificaciones

Eléctricas Alimentación 90 - 240 VAC

Consumo 9.7 W Condiciones

Ambientales de operación

Temperatura de operación 0°C - 60°C

Costo $USD 2.800 Fuente: http://www.cisco.com (2012/01/30)

Figura 4.11: Cisco CWDM SFP-Based Transponder

Fuente: http://www.cisco.com/(2012/07/04)

Cisco CWDM SFP

Dispositivo que se conecta en el Cisco 2-Channel SFP WDM Transponder, Figura 4.12. El

SFP es un dispositivo de transmisión/recepción que opera en longitudes de onda dentro el rango

que recomienda la norma G.694.2. Tx entrega esta señal al multiplexor y Rx recibe un señal de

demultiplexor, la señal entregada y la recibida son convertidas respectivamente en el transponder.

 

118  

Figura 4.12: Cisco CWDM SFPs

Fuente: http://www.cisco.com/(2012/07/04)

Tabla 4.6: Cisco CWDM SFP solution

Product Number Descripción Color CWDM-SFP-1470= SFP; SDH\Gigabit Ethernet Gray CWDM-SFP-1490= SFP; SDH\Gigabit Ethernet Violet CWDM-SFP-1510= SFP; SDH\Gigabit Ethernet Blue CWDM-SFP-1530= SFP; SDH\Gigabit Ethernet Green CWDM-SFP-1550= SFP; SDH\Gigabit Ethernet Yellow CWDM-SFP-1570= SFP; SDH\Gigabit Ethernet Orange CWDM-SFP-1590= SFP; SDH\Gigabit Ethernet Red CWDM-SFP-1610= SFP; SDH\Gigabit Ethernet Brown

Especificaciones técnicas

Parámetro Símbolo Mínimo Típica Máxima UnidadCorriente Is 220 300 mA

Corriente de sobretensión ISurge +30 mA Voltaje de entrada Vmax 3.1 3.3 3.5 V

Fuente: http://www.cisco.com (2012/01/30)

8-Channel Multiplexer/Demultiplexer (CWDM-MUX-8A=)

Los dispositivos multiplexores y demultiplexores de la plataforma CISCO tienen las siguientes

características:

Multiplexor/demultiplexor pasivo en modelos que transportan 4, 8 ó 16 canales.

Cumple la recomendación UIT-T para aplicaciones CWDM G.694.2.

Fácil integración de nuevos servicios en líneas de fibra óptica.

Los transceivers son de bajo costo, por lo tanto los equipos de transmisión y recepción

existentes todavía pueden ser utilizados.

 

119  

Totalmente transparente a velocidades de datos y protocolos.

Dispositivo completamente pasivo, no necesita fuente de alimentación.

El modelo CWDM-MUX8A es el que se elige ya que es el que mejor se adapta al tipo de fibra

óptica que se tiene en la red de transporte de COMTECO Ltda. este dispositivo cuenta con

capacidad para 8 canales CWDM, Figura 4.13, las especificaciones técnicas se muestran en la

Tabla 4.7.

Figura 4.13: 8-Channel Multiplexer/Demultiplexer CWDM-MUX-8=

Fuente: http://www.cisco.com/(2012/07/04)

Tabla 4.7: Plataforma Cisco Multiplexor/Demultiplexor CWDM-MUX8A

Tipo de fibra óptica Salida 1/2 Fibras ópticas Monomodo Acceso 2 Fibras ópticas Monomodo/Multimodo por canal

Longitudes de onda de operación

Salida 1470, 1490, 1510, 1530, 1550, 1570, 1590, 1610 nm. Acceso 1300 nm, 1470 nm

Formato de los datos SDH/SONET STM -1/4/16

Gigabit Ethernet 1.25 Gbps

Interfaces

Expansión 8 x network node - Ethernet

1000Base-CWDM - SC single mode x 2

Conectividad 1 x network host - Ethernet

1000Base-CWDM - SC single mode x 2

Especificaciones ópticas por canal

Potencia de Salida Láser 0 a 5 dBmMáxima distancia sin Regenerar 80 km

Máxima velocidad 2.5 Gbps

Dimensiones Peso (gr.) 680

Ancho x Alto x Fondo (mm.) 212 x 44 x 221 Especificaciones

eléctricas Dispositivo Pasivo

Condiciones Ambientales

Temperatura de operación de 0°C a 60°C

Costo $USD 5.650

Fuente: http://www.cisco.com (2012/01/30)

 

120  

Operando como un multiplexor, este recibe las longitudes de onda entregadas por el

Transponder en sus puertos Tx y multiplexa todos esos canales hacia el puerto Tx “NETWORK”.

Operando como demultiplexor, se recibe una señal que contiene hasta 8 canales por el puerto Rx

(NETWORK), dentro del multiplexor se realiza el proceso de demultiplexión y en cada uno de los

puertos Rx se tiene las longitudes de onda ya separadas listas para ser enviadas al Transponder

donde se realiza la conversión de cada longitud de onda del estándar G.694.2 a una longitud de

onda convencional. Todo este proceso puede ser supervisado en todo momento a través del puerto

“MONITOR”, tanto en la TX como Rx, Figura 4.13.

4-Channel OADM (CWDM-OADM4-1) & (CWDM-OADM4-2)

Los dispositivos encargados de realizar la inserción y extracción de los diferentes canales

multiplexados son los OADMs, y la solución que mejor se adapta a las características de la red de

COMTECO Ltda. es, la plataforma CWDM-OADM de CISCO con las siguientes características:

Ideal para arquitectura de redes tipo anillo.

Este modelo en particular puede extraer e insertar hasta cuatro canales CWDM de manera

independiente y transparente a los demás canales.

Equipado con puertos de monitoreo que permiten conectar un medidor de potencia o un

analizador de espectro óptico para el seguimiento y solución de problemas de la red.

Figura 4.14: 4-Channel OADM (CWDM-OADM4-1) y (CWDM-OADM4-2)

Fuente: http://www.cisco.com/(2012/07/04)

Este dispositivo se emplea cuando se tiene derivaciones entre los enlaces o anillos de la red de

fibra óptica, Figura 4.14. Inserta ó Extrae longitudes de onda en el dominio óptico, estos modelos

 

121  

en particular pueden insertar/extraer hasta 4 canales cada uno. Las señales multiplexadas llegan

por la fibra hasta el puerto “NETWORK”, en el modelo OADM4-1 se puede insertar/extraer los

canales 1470, 1490, 1510 y 1530 nm, en el puerto “PASS” se tiene nuevamente un señal que

combina los canales que se insertaron/extrajeron junto a los que no sufrieron ningún cambio en su

contenido.

Tabla 4.8: Plataforma Cisco CWDM-OADM4-1

Tipo de Fibra Óptica

Salida 2 Fibras ópticas Monomodo

Acceso 2 Fibras ópticas Monomodo/Multimodo

por canal Longitud de

onda de operación

Salida 1470 nm, 1490 nm, 1510 nm, 1530 nm. Acceso 1300 nm, 1470 nm, 1500 nm

Interfaces Expansión / Connectivity 2 x network - SC x 2

Puerto Ethernet RJ-45 (Para Gestión) Características

Ópticas por Canal

Potencia de Salida Láser 0 a 5 dBm Máxima distancia sin Regenerar 80 km

Formato de Datos

SDH/SONET STM -1/4/16 Gigabit Ethernet 1.25 Gbps

Máxima Velocidad

2.5 Gbps

Dimensiones Peso (gr.) 680

Ancho x Alto x Fondo (mm) 212x44x221 Especificaciones

Eléctricas Dispositivo Pasivo

Condiciones Ambientales de

operación Temperatura de operación 0°C - 60°C

Costo $USD 4000 Fuente: http://www.cisco.com (2012/01/30)

En el modelo OADM4-2 se tiene el mismo proceso para los canales 1550, 1570, 1590 y 1610

nm. Las características técnicas se muestran en la Tabla 4.8.

Todo este proceso puede ser supervisado en todo momento a través del puerto “MONITOR”,

en “NETWORK” y en “PASS”.

En los enlaces punto a punto mostrados en las Figuras 4.3, 4.4 y 4.5 las distancias entre las

centrales en las que se emplazarían los dispositivos CWDM en ninguno de los casos excede los 27

km que especifica como límite la aplicación empleada.

En el apartado 2.6.2 se hace referencia al tipo de fibra NZDSF que tiene implementada

COMTECO Ltda. en su red de fibra óptica que cumple todos los requisitos para que en cada uno

de sus hilos se puedan transportar 8 canales CWDM.

 

122  

Con la implementación de CWDM en la red de transporte se logra incrementar la capacidad de

la red, sin la necesidad de realizar nuevos tendidos de fibra óptica que significa una fuerte

inversión en el costo de la fibra óptica, instalación, equipos de transmisión y recepción. Ya que

CWDM utiliza un medio que está en funcionamiento y que cumple las normas especificadas para

emplear esta tecnología es la solución más eficiente para incrementar la capacidad de los anillos

ópticos y los enlaces punto a punto de una manera económica y de rápida implementación.

El tipo de información que viaje en un haz de luz a través de un canal CWDM es transparente,

en la actualidad COMTECO Ltda. realiza el transporte de sus datos utilizando la tecnología SDH.

CWDM transporta cualquier tipo de información que este modulada dentro las frecuencias de

operación especificadas por la UIT-T, Tabla 2.1, entre las aplicaciones que se pueden tener con

CWDM se tiene: TDM, SDH, Gigabit, Fiberchannel, SAN (Storage Area Network, Red de Área

de Almacenamiento), etc.

 

123  

Capítulo 5

ANÁLISIS DE COSTOS

Determinados los anillos y enlaces en los que se proponen la implementación de la tecnología

CWDM, la cantidad de dispositivos y definidos los equipos necesarios para esta propuesta, se

procede a realizar el análisis financiero que determina la viabilidad económica del Proyecto.

En este capítulo se realiza una comparación de los diferentes proveedores de sistemas

CWDM/DWDM que existen en el mercado tomando en cuenta a fabricantes que se especializan

en tecnologías DWDM y CWDM respectivamente.

5.1. Fabricantes de dispositivos DWDM

En este punto se realiza una descripción de los principales fabricantes de tecnología DWDM,

para realizar una comparación de características y costo que existe entre cada una de estas marcas.

Tabla 5.1: Características de Alcatel-Lucent 1694 enhanced optical networking

Parámetro Alcatel-Lucent 1694

enhanced optical networking

Capacidad 320 Gbps Num. de canales 32 (10 Gbps)

Interfaces STM-1/4/16/64 FICON,

ESCON, FC, FDDI GigaE, 10 GigaE

Distancia sin regeneración 640 km Banda operación C

Gestión TL-1 sobre TCP/IP Topologías Punto-punto

Costo 400.000 $ USD Fuente: http://www.lucent.com/wps/portal/Products/ (2012/11/14)

 

124  

5.1.1. Lucent Technologies

Alcatel-Lucent 1694 enhanced optical networking es el sistema que optimiza las redes de

transporte óptico con tecnología DWDM, que se emplea en redes punto a punto, de anillo y malla.

La distancia que puede abarcar sin regeneración es de 640 Km con velocidades desde los

2.5 Gbps hasta 10 Gbps por canal DWDM, se dispone de interfaces Ethernet, SDH y SAN.

Tabla 5.1.

5.1.2. Nokia Siemens Networks

SURPASS Hit 7300 presenta una plataforma DWDM de transporte óptico seguro y confiable,

soporta todos los tipos de arquitecturas de red punto a punto, anillo y malla. Diseñado

principalmente para el transporte regional o de redes metropolitanas de larga distancia en enlaces

hasta los 600 kilómetros con tasas de bits de 2.5 Gbps, 10 Gbps y 40 Gbps por longitud de onda,

cuenta con interfaces Ethernet, SONET/SDH, SAN o OTH. Además de ser un equipo totalmente

flexible es decir que las implementaciones pueden variar desde pasivas, 8 canales CWDM para

aplicaciones de redes acceso pequeñas o implementaciones activas de 40, 64 y 96 canales

DWDM. Tabla 5.2.

Tabla 5.2: Características de Nokia Siemens SURPASS Hit 7300

Parámetro Nokia Siemens Networks hiT 7300 Capacidad 640-960 Gbps

Num. de canales 64-96 (10- 40Bbps)

Interfaces STM-1/4/16/64 FICON, ESCON,

FC,FDDI, PDH, HDTV FastE, GigaE, 10 GigaE

Distancia sin regeneración 600 Km Banda operación C y L

Gestión SNMPv1, TL-1, System Manager,

Optical Network Manager Topologías Punto-punto , anillo y malla

Costo 380.000 $ USD Fuente: http://www.nokiasiemensnetworks.com/ (2012/11/14)

5.1.3. Huawei

OptiX BWS 1600G es un equipo multiplexor diseñado por Huawei para sistemas DWDM, una

de sus principales características es la multiplexación de hasta 160 longitudes de onda en una

misma fibra llegando a una transmisión unidireccional total de 1600G, con gran facilidad de

adaptación a varios protocolos como STM-64/16/4/1, y servicios de transferencia de datos IP

 

125  

desde 34 Mbps a 2.5 Gbps. Este tipo de equipo tiene como ventaja su modularidad la que ayuda a

la actualización de 400G a 1600G reduciendo los costos iníciales de inversión. Tabla 5.3.

Tabla 5.3: Características de Huawei Optix bws 1600G DWDM System

Parámetro Huawei Optix bws 1600G DWDM

system Capacidad 400-1600 Gbps

Num. de canales 40-160 (10-40 Gbps)

Interfaces STM-1/4/16/64 FICON, ESCON, FC,FDDI FastE, GigaE, 10 GigaE

Distancia sin regeneración 1500 km Banda operación C y L

Gestión T-2000, SNMP, System Manager Topologías Punto-punto, anillo y malla

Costo 480.000 $ USD Fuente: http://www.huawei.com/es/products/transport(2012/11/14)

5.2. Fabricantes de dispositivos CWDM

A continuación se describen las principales características de las marcas más reconocidas en el

mercado de dispositivos que proveen tecnología CWDM.

Tabla 5.4: Características de CWDM/DWDM W-Onesys

Parámetro CWDM/DWDM W-Onesys Capacidad (2.5*8) y (2.5*64)

Num. de canales 8/16/32/64

Interfaces STM-1/4/16/64 FICON, ESCON,

FC, GigaE, 10 GigaE Distancia sin regeneración 120 Km

Banda operación (O, E, S, C y L en CWDM) y (C y

L en DWDM) Gestión SNMP, GMPLS

Topologías punto a punto, anillos y redes

malladas Costo 200.000 $ USD

Fuente: http://www.w-onesys.com/esp/productos.php (2012/11/14)

5.2.1. W-Onesys

Los sistemas DWDM de W-onesys funcionan dentro la grilla UIT-T DWDM, con canales

habitualmente separados 100/200 GHz (desde 1530.33 nm hasta 1600.60 nm en las bandas C y L)

 

126  

conformando canales de datos a una velocidad de transmisión máxima de hasta 10 Gbps. Los

formatos típicos de datos que permiten transportar nuestros sistemas son: tráfico SDH/SONET,

SAN. La plataforma Optria de W-onesys permite el transporte de hasta 64 canales

multiformato a lambda fija. La plataforma Proteus permite el alojamiento de hasta 8 transponders

a lambda sintonizable DWDM. Nuestros sistemas ofrecen soluciones end-to-end: acceso

(transponders, OADM, GFP, mux/demux, ROADMs, EXCs), transporte (amplificación,

switching) y gestión (SNMP, GMPLS), son escalables y modulares. Soportan topologías punto a

punto, anillos y redes malladas.

Los sistemas CWDM de W-onesys son capaces de transmitir hasta 8 canales bidireccionales

por dos fibras ópticas monomodo, o bien 4 canales bidireccionales por una única fibra (8

longitudes de onda), mediante técnicas de multiplexación de longitud de onda. Cada longitud de

onda tiene una capacidad de transporte de información de hasta 2,5 Gbps. Son sistemas específicos

de entornos de área metropolitana (< 120 Km), y soportan tanto enlaces punto a punto como redes

en anillo. El núcleo del sistema es la plataforma Naxos, un módulo de 4 canales bidireccionales

transparente (3R) hasta 2,5 Gbps. Cada módulo puede consumir una o dos fibras, puesto que el

módulo MUX/DMUX puede ser independiente y configurable. Tabla 5.4.

Tabla 5.5: Características de MRV LambdaDriver Optical

Parámetro CWDM/DWDM LambdaDriver

Optical Capacidad (2.5*8) y (10*40)

Num. de canales 8/16/40

Interfaces STM-1/4/16/64 FICON, ESCON,

FC, GigaE, 10 GigaE Distancia sin regeneración 90 Km

Banda operación (O, E, S, C y L en CWDM) y (C y

L en DWDM) Gestión SNMP

Topologías punto a punto, anillos y redes

malladas Costo 230.000 $ USD

Fuente: http://www.mrv-corporate.com/Solutions (2012/11/14)

5.2.2. MRV

El sistema de transporte LambdaDriver Optical es una plataforma CWDM/DWDM para redes

ópticas proporcionando una solución multifuncional y modular para aplicaciones metropolitanas,

regionales y de mediano/largo recorrido. El sistema Lambda Driver es capaz de realizar todo tipo

de servicios a velocidades que van desde 8 Mbps hasta 10 Gbps. La arquitectura modular y

 

127  

tamaño compacto del sistema permite rápida configuración, flexibilidad y escalabilidad.

Topologías punto a punto, anillo y malla se implementan con facilidad. Tabla 5.5.

5.2.3. Ghip Systems Gmbh

Con la tecnología express CWDM de Ghip Systems se transmitirá un máximo de 16 canales

con diferentes tipos de datos o protocolos. ESCON, ATM, Fiber Channel, Gigabit Ethernet se

soportan simultáneamente, sin molestar a los demás. El sistema CWDM también se puede

conectar en cascada: Comenzando por ejemplo, con 4 canales y utilizar el puerto de extensión

posterior para acceder a aplicaciones adicionales cuando sea necesario. Hasta 16 canales pueden

ser transportados de esta manera sin extender nueva fibra óptica. Tabla 5.6.

Tabla 5.6: Características de Ghip Systems Gmbh express CWDM

Parámetro Gmbh express CWDM Capacidad 2.5 Gbps y 10 Gbps.

Num. de canales 4/8/16

Interfaces SDH, ESCON, ATM, FC, Gigabit

Ethernet Distancia sin regeneración 80 km

Banda operación O, E, S, C y L Gestión SNMP

Topologías punto a punto, anillos y redes

malladas Costo 90.000 $ USD

Fuente: http://www.ghipsystems.com/en/Products/ (2012/11/14)

5.2.4. Cisco Systems

Todas las características de los dispositivos que dan soporte de tecnología CWDM de la marca

Cisco Systems se describen en la sección 4.4.4. Que muestra en detalle las todas las

especificaciones técnicas y características en las tablas 4.5, 4.6, 4.7 y 4.8. El costo (referencial) de

implementación de la tecnología CWDM para un enlace punto a punto con dispositivos Cisco

Systems es de 97.700 $ USD.

5.3. Análisis de costos utilizando dispositivos Cisco Systems

El costo total de los dispositivos empleados en este estudio se muestra en la Tabla 5.7 donde se

detallan los dispositivos a instalarse en los diferentes puntos ya determinados para la

implementación de esta nueva tecnología. Es importante tomar en cuenta que dentro costo total se

debe incluir el precio de un analizador de espectro CWDM que es fundamental para realizar las

 

128  

mediciones correspondientes de instalación y mantenimiento. Un equipo especializado para

realizar este trabajo es: CWDM OPTICAL SPECTRUM ANALYZER FTB-5230 de la marca

EXFO Telecommunications Test and Measurement que tiene un costo de 7.995 $USD.

Tabla 5.7: Costo total de los dispositivos para la red de COMTECO

Dispositivo Cantidad Precio/unitario $USD Precio/total $USDCWDM-MUX8A 20 5.650 113.000

CWDM-OADM4-1 14 4.000 56.000 2-Channel SFP WDM

Transponder 94 2.800 263.200

CWDM-CHASSIS-2 64 375 24.000 CWDM-SFP-1XXX 376 2.000 752.000 Sistema de Gestión 1 5.000 5.000

Servicios de Ingeniería e Instalación

1 25.000 25.000

Analizador de espectro óptico CWDM

1 7.995 7.995

TOTAL 1.246.195 TOTAL + IVA 1.408.200

Fuente: Elaboración propia

En la tabla 5.7 se tiene el costo total del diseño para implementar la tecnología CWDM en la

red de transporte de fibra óptica de COMTECO Ltda.

 

 

CONCLUSIONES

Se analizó en forma detallada la evolución funcional con relación a la velocidad de

transporte en sistemas de multiplexación WDM, DWDM y CWDM.

Conocidos los sistemas de multiplexación por división de longitud de onda, se realizó la

elección de la técnica que mejor se adapta a la red de transporte de fibra óptica de

COMTECO Ltda., en función del tipo de fibra con el que se dispone, las distancias que se

requiere abarcar, la cantidad de información que se requiere transmitir y los recursos

económicos con los que se dispone.

Se explicó en detalle las recomendaciones de la UIT-T que son inherentes a la tecnología

CWDM, las técnicas de multiplexación/demultiplexación que existen, los dispositivos que

hacen posible la implementación de CWDM en una red de transporte de fibra óptica y el

control y gestión de una red CWDM.

Dentro las recomendaciones se explican los códigos de aplicación, las fibras ópticas que

soportan CWDM y las topologías en las que se aplica CWDM. También se mostró los

transmisores y receptores para la implementación de CWDM sobre enlaces de fibra óptica.

Se describió la red de telefonía, de conmutación, de señalización, de energía y la red de

transporte que tiene una explicación más detallada de los enlaces y anillos de fibra óptica, se

realizó las proyecciones de crecimiento de tráfico en la red de transporte de fibra óptica

obteniendo los enlaces y anillos de transporte que requieren la implementación de CWDM.

Esta descripción tiene más énfasis en la red de transporte de fibra óptica en la que se

propone implementar la tecnología CWDM empleando métodos distintos para el análisis de

crecimiento de tráfico de voz y tráfico de datos, con los que se determina que enlaces y

anillos de transporte serán los que tengan que incrementar su capacidad en un cierto tiempo.

Se realizó la ingeniería del proyecto para los enlaces y anillos de la red de transporte de fibra

óptica determinando así la cantidad de dispositivos que se requieren.

Definidos los enlaces que tendrán un incremento en su capacidad de transporte, se determinó

la ubicación de los dispositivos CWDM, los canales que se utilizaran en cada enlace o

anillo, también se definió el plano de control y gestión de la red CWDM, en función de

todos los dispositivos y el software que se necesitan para la implementación de esta

tecnología se realizó el análisis financiero teniendo como soporte financiero los ingresos de

Internet Banda Ancha de COMTECO Ltda.

Se realizó el respectivo análisis de costos que muestra un parámetro de la inversión

requerida para implementar CWDM en la red de transporte óptica de COMTECO Ltda.

 

 

RECOMENDACIONES

Es necesario que COMTECO Ltda. tome las previsiones correspondientes en los anillos de

acceso ya que el Proyecto solo comprende el estudio y propuesta de CWDM para los anillos de

transporte y enlaces punto a punto de fibra óptica.

Con el incremento que se tendrá a futuro existirá la necesidad de realizar nuevos tendidos de

fibra óptica, por lo tanto, se deberá prever que esta fibra cumpla con las características que

requiere la tecnología DWDM que maneja mayor capacidad que la que se propone en este

Proyecto.

COMTECO Ltda. a futuro debe adquirir centrales que soporten redes de nueva generación

NGN, que manejan telefonía y servicios multimedia a través de IP. Tal como se tiene con la

central IMS ya que con la implementación de CWDM se tiene la capacidad para manejar gran

capacidad de información.

 

 

GLOSARIO DE TÉRMINOS

ADM (Add Drop Multiplexer)

Multiplexor de extracción-inserción permite extraer en un punto intermedio de una ruta parte del

tráfico cursado y a su vez inyectar nuevo tráfico desde ese punto.

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)

Línea de abonado digital asimétrica, es un tipo de tecnología de línea DSL. Consiste en una

transmisión analógica de datos digitales apoyada en el par simétrico de cobre que lleva la línea

telefónica de abonado.

APD (Avalanche PhotoDiode)

Los fotodiodos de avalancha son fotodetectores especialmente diseñados para medir luz de muy

baja intensidad. El voltaje de polarización inversa es típicamente de 100-200 V y la ganancia por

efecto de avalancha es del orden 100 veces.

APS/PCC (Automatic Protection Switching and Protection Communication Channel)

Canal de conmutación de protección automática y canal de comunicación de protección, se define

una señal ODUk-APS/PCC de cuatro octetos en la fila 4, columnas 5 a 8 de la tara de ODUk. En

este campo pueden estar presente hasta ocho niveles de señales APS/PCC anidadas.

ASL (Área de Servicio Local)

Es el ámbito geográfico dentro del cual el precio de los servicios de telecomunicaciones que

brindan los prestadores de telecomunicaciones no depende de la distancia.

ATM (Asynchronous Transfer Mode)

Modo de transferencia asíncrona, es una arquitectura de red de cuatro capas diseñada para

presentar circuitos virtuales que permitan integrar voz, datos y vídeo (red multimedia).

ATT (Autoridad de Regulación y Fiscalización de Telecomunicaciones y Transporte)

La ATT se encarga de regular los servicios de telecomunicaciones y transportes y fiscalizar a sus

operadores en un marco de transparencia y competencia, promoviendo el uso eficiente de los

escasos recursos naturales a través de la otorgación de autorizaciones, garantizando la provisión de

estos servicios.

AWG (Arrayed Waveguide Gratings)

Una rejilla de guía de ondas en array es un dispositivo (típicamente fibra de acoplamiento) que

puede separar o combinar señales con diferentes longitudes de onda. Por lo general se construye

como un circuito de onda de luz planar, donde la luz procedente de una fibra de entrada primero

entra en una sección de guía de ondas multimodo, y luego se propaga a través de varias guías de

ondas de modo único a una segunda sección multimodo, y finalmente en las fibras de salida.

BDI (Backward Defect Indication)

 

 

Indicador de defecto hacia atrás, es un solo bit que brinda información del fallo de la señal en

dirección hacia atrás, esto quiere decir que es un mecanismo que informa al extremo de origen de

cualquier defecto que observa en el destino.

BEI (Backward Error Indication)

Indicador de error hacia atrás, este indicador trae consigo información acerca de los bloques de

entrelazado de bit detectados con error en la dirección hacia atrás.

BIAE (Backward Incoming Alignment Error)

Indicador de error de alineación entrante hacia atrás, se usa para llevar errores de alineación de

entrada en dirección hacia atrás.

BIP-8 (Bit Interleaved Parity-8)

Paridad de entrelazado de bits-nivel 8, cada bit de la palabra de código corresponde a una

columna/bloque y vale “1” si el número de ceros en la columna es impar y “0” si es par,

definiendo así un método de paridad par, en el extremo receptor se compara la palabra del código

generado localmente con el recibido de manera que si fueran diferentes se interpretaría como un

error en la porción de señal monitorizada.

CCAMP (Common Control And Management Protocols Working Group)

El grupo de trabajo CCAMP coordina el trabajo dentro de la IETF define un plano de control

común y un plano separado de medida común para la ruta de acceso física y el núcleo de

tecnologías de Internet y proveedores de servicios de telecomunicaciones.

CCI (Connection Control Interface)

La CCI se encarga de las conexiones entre el plano de control y los elementos de transporte

ópticos.

CMIP (Common Management Information Protocol)

El protocolo de administración de información común, es un protocolo de administración de red

que define la comunicación entre las aplicaciones de administración de red y la gerencia de los

agentes.

CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing)

La multiplexación por división de longitud de onda esparcida ó gruesa, es una técnica de

transmisión de señales a través de fibra óptica que permite multiplexar hasta 18 longitudes de onda

en una sola fibra óptica.

DCN (Data Communications Network)

La DCN se refiere a la infraestructura de comunicación usada para la mensajería entre los agentes

de control en una red óptica (o dominio de control). Por lo tanto la DCN suministra conectividad a

nivel de red (nivel 3) entre las entidades de control en una red óptica.

DFB (Distributed FeedBack Laser)

Láser de realimentación distribuida, se aplica a un tipo de láser de muy pequeña anchura espectral

que produce una radiación altamente coherente.

 

 

DML (Directly Modulated Laser)

Consiste en un diodo láser al que se le aplica una señal eléctrica de información, este es el sistema

más directo para enviar información mediante dispositivos láser.

DSF (Dispersion Shifted Fiber)

La fibra de dispersión desplazada es un tipo de fibra óptica monomodo con un perfil de índice de

núcleo-revestimiento adaptado para desplazar la longitud de onda de dispersión nula de 1300 nm

en fibras de vidrio de sílice a la ventana de mínima pérdida a 1550 nm.

DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer)

El multiplexor de línea de acceso digital del abonado DSLAM es un multiplexor localizado en la

central telefónica que proporciona a los abonados acceso a los servicios DSL sobre cable de par

trenzado de cobre. El dispositivo separa la voz y los datos de las líneas de abonado.

DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)

Multiplexación por división de longitud de onda densa, es una técnica de transmisión de señales a

través de fibra óptica que permite multiplexar 20, 40, 80, 160 y 320 longitudes de onda en una sola

fibra óptica.

EA-EML (Electro-Absorption Externally Modulated Laser)

El láser de electro-absorción modulado externamente es un dispositivo semiconductor que puede

ser utilizado para modular la intensidad de un rayo láser a través de una tensión eléctrica aplicada

externamente.

EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier)

Amplificador de fibra dopada con erbio, dispositivo que amplifica una señal óptica directamente,

sin la necesidad de convertir la señal al dominio eléctrico, amplificar en eléctrico y volver a pasar a

óptico.

Ethernet

Ethernet define las características de cableado y señalización de nivel físico y los formatos de

tramas de datos del nivel de enlace de datos del modelo OSI.

FAS (Frame Alignment Signal)

Trama de alineación de señal, es una secuencia distintiva de bits utilizados para llevar a cabo la

alineación de trama. Una señal de alineación de trama también puede contener bits adicionales

para el estado, control y detección de errores.

FBGL (Fiber Bragg Grating Lasers)

Un láser de rejilla de fibra consiste en un chip semiconductor y un amplificador de rejilla de Bragg

externo a la fibra óptica.

FDM (Frequency Division Multiplexing)

La multiplexación por división de frecuencia, es un tipo de multiplexación utilizada generalmente

en sistemas de transmisión analógicos. La forma de funcionamiento es la siguiente: se convierte

 

 

cada fuente de varias que originalmente ocupaban el mismo espectro de frecuencias, a una banda

distinta de frecuencias, y se transmite en forma simultánea por un solo medio de transmisión.

FEC (Forward Error Correction)

La corrección de errores hacia adelante es un tipo de mecanismo de corrección de errores que

permite su corrección en el receptor sin retransmisión de la información original.

FC (Fibre Channel)

Nació para ser utilizado principalmente en el campo de la supercomputación, pero se ha

convertido en el tipo de conexión estándar para redes de almacenamiento en el ámbito

empresarial.

FP (Fabry Perot Laser)

En un láser FP la luz es reflejada y vuelta a reflejar entre dos espejos a ambos lados de un

semiconductor. El material y los dos espejos forman una cavidad resonante que determina la

longitud de onda.

Frame Relay

Es una técnica de comunicación mediante retransmisión de tramas para redes de circuito virtual, la

técnica Frame Relay se utiliza para un servicio de transmisión de voz y datos a alta velocidad que

permite la interconexión de redes de área local separadas geográficamente a un coste menor.

FTFL (Fault Type and Fault Location channel)

Canal de tipo y localización de fallo. Se reserva un octeto en la cabecera del ODU para el mensaje

FTFL. Este octeto provee información del estado de fallo incluyendo información en cuanto al

tipo y ubicación del fallo.

FTTB (Fiber-To-The-Building)

Fibra hasta la acometida del edificio, la fibra normalmente termina en un punto de distribución

intermedio en el interior o inmediaciones del edificio de los abonados.

FTTH (Fiber To The Home)

Fibra hasta el hogar, la fibra llega hasta el interior de la misma casa u oficina del abonado.

GBIC (Gigabit Interface Converter)

Convertidores de interfaz gigabit, es un transmisor-receptor que convierte las señales eléctricas

utilizada entre los adaptadores del transportador anfitrión (dispositivos similares del canal y de

Ethernet de fibra) y las señales eléctricas u ópticas convenientes para la transmisión.

GMPLS (Generalized Multiprotocol Label Switching)

GMPLS está enfocado al plano de control de las distintas capas ya que cada una de ellas puede

usar físicamente diferentes tipos de datos. Por lo tanto, la intención es cubrir tanto la señalización

como la parte de enrutamiento de este plano de control.

GoS (Grade of Service)

Medición de la calidad del servicio telefónico sobre la base de la probabilidad de que una llamada

se encuentre con una señal de ocupado durante las horas pico.

 

 

GSMP (General Switch Management Protocol)

El protocolo de gestión de conmutación general (GSMP) es un protocolo de propósito general para

controlar un conmutador de etiquetas. GSMP permite a un controlador establecer y liberar

conexiones a través del conmutador, para manejar los puertos del conmutador y solicitar

información de configuración o estadísticas.

IAE (Incoming Alignment Error)

Error de alineación de señal entrante, un solo bit, está definido para permitir al punto de entrada

informar al punto de salida que un error de alineación en la señal entrante ha sido detectado.

IAE=1 con error, IAE=0 sin error.

IETF (Internet Engineering Task Force)

Grupo especial sobre ingeniería de Internet es una organización internacional abierta de

normalización, que tiene como objetivos el contribuir a la ingeniería de Internet, actuando en

diversas áreas, como transporte, encaminamiento y seguridad.

IMS (IP Multimedia Subsystem)

Subsistema Multimedia IP es un conjunto de especificaciones que describen la arquitectura de las

redes de siguiente generación NGN, para soportar telefonía y servicios multimedia a través de IP.

IN (Intelligent Network)

La red inteligente está destinada a redes de telecomunicaciones móviles. Permite a los operadores

diferenciarse al ofrecer servicios de valor agregado, además de los servicios estándar de

telecomunicaciones como PSTN, ISDN y servicios GSM de los teléfonos móviles.

INE (Instituto Nacional de Estadística)

El INE es la entidad técnica encargada de producir, analizar y difundir información estadística

oficial y de calidad, así como normar, coordinar y promover el sistema nacional estadístico para el

desarrollo del país.

IP (Internet Protocol)

Protocolo de Internet es un protocolo no orientado a conexión, usado tanto por el origen como por

el destino para la comunicación de datos, a través de una red de paquetes conmutados no fiable y

de mejor entrega posible.

LC (Lucent Connector)

Es un conector de fibra desarrollado por Lucent.

LED (Light Emitting Diode)

Diodo emisor de luz, es un diodo semiconductor que emite luz. Los dispositivos actuales emiten

luz de alto brillo en el espectro infrarrojo, visible y ultravioleta.

LMP (Link Manager Protocol)

Protocolo administrador del enlace, se trata de un nuevo protocolo diseñado para resolver

problemas relacionados con vincular la gestión de redes óptica. LMP es lo que un router utiliza

para descifrar la disponibilidad de un enlace entre sí mismo y otro router.

 

 

LWPF (Low Water Peak Fiber)

Fibra monomodo de bajo pico de agua fabricada con bajos niveles del ión hidroxilo (OH) para

reducir el pico de atenuación en la ventana de los 1400 nm en inmediaciones de la banda-E.

MAN (Metropolitan Area Network)

Red de área metropolitana con un rango de unos 50 km, con velocidades en los cientos de Mb/s y

que permite la integración de datos y voz.

MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition)

Deposición química de vapor modificada, donde la energía para la precipitación del vidrio es

generada por un mechero de gas.

MEMS (Micro-Electrical Mechanical System)

Sistemas micro-electro-mecánicos utilizan un arreglo de finos espejos montados en sistemas

mecánicos que hacen posible la adición y/o extracción de una o varias longitudes de onda.

MFAS (Multi Frame Alignment Signal)

El byte de señal de alineación de multitrama (MFAS) se utiliza para ampliar las funciones de

comando y de gestión a través de varias tramas. Los MFAS cuentan de 0 a 255, proporcionando

una estructura multitrama de 256.

MIB (Management Information Base)

La base de gestión de información es un tipo de base de datos que contiene información jerárquica,

estructurada en forma de árbol, de todos los dispositivos gestionados en una red de

comunicaciones. Es parte de la gestión de red definida en el modelo OSI.

MPLS (Multiprotocol Label Switching)

Conmutación de etiquetas multiprotocolo representa un conjunto de especificaciones definidas por

el IETF que le asigna a las tramas que circulan por la red una identificación que le indique a los

routers la ruta que deben seguir los datos.

MQW (Multiple Quantum Well)

MQW es un diodo de láser en el que la región activa del dispositivo es tan estrecha que se produce

un confinamiento cuántico. La longitud de onda de la luz emitida por un láser MQW está

determinada por la anchura de la región activa en lugar de sólo la banda prohibida del material del

que está construido. Esto significa que las longitudes de onda más cortas se pueden obtener a partir

de láseres MQW en lugar de diodos láseres convencionales usando un material semiconductor

particular.

NGN (Next Generation Networking)

Red de siguiente generación es un amplio término que se refiere a la evolución de la actual

infraestructura de redes de telecomunicación y acceso telefónico con el objetivo de lograr la

convergencia de los nuevos servicios multimedia (voz, datos, video...) en los próximos 5-10 años.

NMI (Network Management Interface)

 

 

Se define una interfaz de gestión de red como la capa intermedia de un sistema de gestión de red,

situada entre los procesos de control de alto nivel y los componentes de bajo nivel del sistema.

NMS (Network Management System)

El sistema de gestión de red es la combinación de equipos, hardware y software utilizados en la

supervisión, control y gestión de una red de comunicación de datos.

NNI (Network Node Interface)

Interfaz del nodo de red. Normativa de la UIT-T que desembocó en el SDH.

NRZ (Non Return to Zero)

Sin retorno a cero. Un esquema binario para codificación y transmisión en el cual “unos” y “ceros”

son representados por un voltaje alto y otro bajo por toda la duración del intervalo de bit.

NZDSF (Non Zero Dispersion Shifted Fiber)

Fibra de dispersión desplazada no-cero. Presenta una dispersión baja, pero que todavía es lo

suficientemente alta para impedir el desarrollo de los fenómenos de no linealidad. De todos modos

la atenuación de esta fibra es un poco mayor que la de la fibra SSMF (0.20 dB/Km en promedio de

SSMF contra 0.22 dB/Km de NZDSF).

OADM (Optical Add/Drop Multiplexer)

Multiplexor óptico de inserción/extracción remueve selectivamente una longitud de onda de una

multiplicidad de longitudes de onda en una fibra, y por lo tanto el tráfico de un canal en particular,

a continuación, agrega en el misma dirección del flujo de datos de la misma longitud de onda, pero

con un contenido de datos diferente.

OAM&P (Operations, Administration, Maintenance, and Provisioning)

OTN añade operaciones, administración, mantenimiento y aprovisionamiento (OAM&P) a la

funcionalidad de soportes ópticos, específicamente en un sistema multi-longitud de onda tales

como CWDM y DWDM.

OBI (Oferta Básica de Interconexión)

OBI para la interconexión de redes públicas de telecomunicaciones, es el detalle de elementos de

orden técnico, económico, comercial, jurídico y administrativo, y de servicios de apoyo que un

operador de telecomunicaciones ofrece para la interconexión con redes de otros operadores,

nuevos o establecidos.

OCC (Optical Connection Controller)

El controlador de conexiones ópticas se encarga de controlar un conmutador óptico del plano de

transporte mediante el interfaz CCI.

OCh (Optical Channel)

El canal óptico es una estructura de información que consiste en la carga útil de información con

un ancho de banda determinado y una cabecera no asociada para la gestión del canal óptico.

ODU (Optical Data Unit)

 

 

Unidad de datos ópticos, este nivel añade al camino óptico de nivel de supervisión, las señales de

indicación de alarma y conmutación de protección automática.

OMS (Optical Multiplex Section)

La sección de multiplexación óptica multiplexa varias longitudes de onda, cada una llevando una

OCh en una fibra. La capa OMS se refiere a la sección entre el multiplexor y el demultiplexor

óptico.

OPU (Optical Channel Payload Unit)

La unidad de carga útil en el canal óptico mapea, encapsulada o envuelve digitalmente la señal

cliente (por ejemplo, SONET / SDH, paquetes IP, Ethernet) y realiza justificación tasa, si es

necesario.

OSC (Optical Supervisory Channel)

El canal de supervisión óptico se utiliza principalmente para administrar amplificadores ópticos en

línea y puede transportar también sobrecarga de información asociada OCh, OMS, y las señales de

la OTS.

OSI (Open Systems Interconnection)

El modelo de interconexión de sistemas abiertos es el modelo de red descriptivo creado por la

Organización Internacional para la Estandarización (ISO) en el año 1984. Es decir, es un marco de

referencia para la definición de arquitecturas de interconexión de sistemas de comunicaciones.

OSPF (Open Shortest Path First)

Es un protocolo de enrutamiento jerárquico de pasarela interior o IGP (Interior Gateway Protocol),

que usa el algoritmo Dijkstra para calcular la ruta más corta posible.

OTN (Optical Transport Network)

Las redes de transporte óptico son un conjunto de elementos de red ópticos conectados mediante

fibra óptica, capaces de proveer transporte, multiplexación, enrutado, gestión y supervisión de las

señales ópticas.

OTS (Optical Transmission Section)

Es la sección dentro una red OTN entre dos puntos de acceso sobre el que la señal multiplexada se

transmite.

OVD (Outside Vapor Deposition)

La técnica de deposición de vapor externa OVD ha sido la primera técnica de deposición de vapor

química para ser aplicado en la fabricación de fibras ópticas, y en la actualidad sigue siendo uno de

los métodos industriales más difundidos e importantes. Pocas modificaciones marginales se han

introducido a la técnica original.

PCVD (Plasma Chemical Vapor Deposition)

Deposición de vapor químico de plasma proceso de fabricación de fibra óptica en el que la fuente

de calor se sustituye por un plasma interno, inducido por un reactor de microondas. Proceso que

 

 

logra incrementar la capacidad de fabricación que sin embargo requiere grandes inversiones y por

lo tanto no es muy utilizado.

PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy)

La jerarquía digital plesiócrona, es una tecnología usada en telecomunicación tradicionalmente

para telefonía que permite enviar varios canales telefónicos sobre un mismo medio (ya sea cable

coaxial, radio o microondas) usando técnicas de multiplexación por división de tiempo y equipos

digitales de transmisión.

PIN (P-Intrinsic-N) photodiode

Se llama diodo PIN a una estructura de tres capas, siendo el intermedio semiconductor intrínseco,

y las externas, una de tipo P y la otra tipo N.

PMD (Polarization Mode Dispersion)

Dispersión de modo de polarización es una forma de dispersión modal donde dos polarizaciones

diferentes de la luz en una guía de onda, que normalmente viajan a la misma velocidad, viajan a

velocidades diferentes debido a las imperfecciones aleatorias y asimetrías de la fibra, causando

propagación de impulsos ópticos aleatorios.

PSI (Payload Structure Identifier)

Identificador de estructura de carga útil, se encuentra en la cabecera del OPU y transporta un

mensaje de 256 bytes alineados con la multitrama ODU.

PSTN (Public Switched Telephone Network)

La red telefónica pública conmutada es una red con conmutación de circuitos tradicional

optimizada para comunicaciones de voz en tiempo real que garantiza la calidad del servicio (QoS)

al dedicar el circuito a la llamada hasta que se cuelga el teléfono.

PT (Payload Type)

Tipo de carga útil está contenida en el campo PSI y es específica de la correspondencia y

concatenación.

RAR (Resolución Administrativa Regulatoria)

RAR es una resolución emitida por la ATT que regula los servicios de telecomunicaciones y es de

cumplimiento obligatorio.

RSVP-TE (ReSerVation Protocol-Trafic Engineering)

El protocolo de reserva de recursos para la ingeniería de tráfico es un protocolo de la capa de

transporte diseñado para reservar recursos de una red bajo la arquitectura de servicios integrados.

RSVP no es una aplicación de transporte, es más bien un protocolo de control de Internet, como

ICMP, IGMP, o protocolos de enrutamiento.

SAN (Storage Area Network)

Una red de área de almacenamiento es una red dedicada al almacenamiento que está conectada a

las redes de comunicación de una compañía.

SC (Subscriber Connector)

 

 

Conector de fibra óptica SC reduce la posibilidad de daños en el extremo de la fibra de cara al

contacto durante la conexión.

SCP (Service Control Point)

Un punto de control servicio es un componente de las llamadas de red inteligente de los sistemas

de telefonía, el cual tiene como función el control de los servicios.

SDH (Synchronous Digital Hierarchy)

La jerarquía digital síncrona es un estándar internacional para redes ópticas de telecomunicaciones

de alta capacidad diseñada para proveer una infraestructura más sencilla, económica y flexible

para redes de telecomunicaciones.

SFP (Small Form-Factor Pluggable)

Factor de forma pequeño conectable es una especificación para una nueva generación de

transceptores ópticos modulares. Los dispositivos están diseñados para ofrecer alta velocidad y un

tamaño compacto.

SIP (Session Initiation Protocol)

Protocolo de inicio de sesiones es un protocolo desarrollado con la intención de ser el estándar

para la iniciación, modificación y finalización de sesiones interactivas de usuario donde

intervienen elementos multimedia como el video, voz, mensajería instantánea, juegos en línea y

realidad virtual.

SITTEL (Superintendencia de Transporte y Telecomunicaciones)

La misión de la Superintendencia de Telecomunicaciones es: promover la universalización de las

comunicaciones electrónicas; regulando, controlando y supervisando los servicios, en resguardo de

los derechos de todos los bolivianos. En la actualidad se reemplazo a SITTEL por la ATT.

SMI (Structure of Management Information)

La estructura de gestión de información describe los tipos básicos de información que pueden ser

manipulados por SNMP. Proporciona una estructura que especifica el formato básico y la jerarquía

de gestión de datos, pero no describe los objetos que se pueden administrar. Más bien, describe los

componentes básicos de los que se construyen los objetos administrados.

SNMP (Simple Network Management Protocol)

El protocolo simple de administración de red es un protocolo de la capa de aplicación que facilita

el intercambio de información de administración entre dispositivos de red. Permite a los

administradores supervisar el funcionamiento de la red, buscar y resolver sus problemas, y planear

su crecimiento.

SONET (Synchronous Optical Network)

Red óptica síncrona define una tecnología para transportar muchas señales de diferentes

capacidades a través de una jerarquía óptica síncrona y flexible. Esto se logra por medio de un

esquema de multiplexado por interpolación de bytes. La interpolación de bytes simplifica la

multiplexación y ofrece una administración de la red extremo a extremo.

 

 

SSCC (Sistema de Señalización por Canal Común N°7)

El sistema de señalización por canal común Nº 7 es un conjunto de protocolos de señalización

telefónica empleado en la mayor parte de redes telefónicas mundiales. Su principal propósito es el

establecimiento y finalización de llamadas.

SSMF (Standard Single Mode Fiber)

Fibra monomodo estándar se caracteriza por una atenuación en torno a los 0,2 dB/km y una

dispersión cromática de unos 16 ps/km-nm en tercera ventana (1550 nm). La longitud de onda de

dispersión nula se sitúa en torno a los 1310 nm (segunda ventana) donde su atenuación aumenta

ligeramente.

SSP (Service Switching Point)

En telefonía, un punto de conmutación de servicio es la central telefónica que responde

inicialmente, cuando una persona que llama marca un número de teléfono, mediante el envío de

una consulta a una base de datos central que se llama punto de control de servicio (SCP) para que

la llamada puede ser manejada.

STM (Synchronous Transport Module)

Módulo de transporte síncrono. Unidad de transmisión básica de la jerarquía digital síncrona

(SDH), correspondiente al primer nivel básico STM-1 de 155.52 Mbps y múltiplos de este ratio de

transmisión (8.000) dan lugar a los enlaces STM-4, STM-16 y STM-64 descritos en el estándar

SDH.

STP (Signaling Transfer Point)

Un punto de transferencia de señal STP es un router que transmite mensajes de señalización SS7

entre puntos finales (SEP) y de otros puntos de transferencia de señalización (STP). SEP típicas

incluyen puntos de conmutación del servicio (SSP) y los puntos de control de servicio (SCP).

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

Protocolo de control de transmisión/protocolo de Internet. Software originado en la Arpanet del

Departamento de Defensa de los Estados Unidos y que se utiliza ampliamente para la

interconexión de redes heterogéneas. IP corresponde al nivel de capa 3 y TCP a la capas 4 del

modelo OSI.

TCM (Tandem Connection Monitoring)

El monitoreo de conexión en tándem TCM permite al usuario y sus portadores de señal controlar

la calidad del tráfico que se transporta entre los segmentos o conexiones de la red óptica.

TDM (Time Division Multiplexing)

La multiplexación por división de tiempo es una técnica que permite la transmisión de señales

digitales y cuya idea consiste en ocupar un canal (normalmente de gran capacidad) de transmisión

a partir de distintas fuentes, de esta manera se logra un mejor aprovechamiento del medio de

transmisión.

TES (Trafic Engineering Server)

 

 

Servidor de ingeniería de tráfico es router Internet gateway (hardware y software) muy potente y

fácil de usar en la gestión de ancho de banda, calidad de servicio, seguridad, aceleración /

optimización, control y funciones de filtrado dentro una red óptica.

TIA (TransImpedance Amplifier)

Un amplificador de TransImpedancia convierte pequeñas señales de corriente de un fotodetector

en un voltaje de salida diferencial.

TTI (Trail Trace Identifier)

El identificador de traza de camino es usado para reconocer la señal del origen al destino en la red

en niveles OTU y ODU.

UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones)

La UIT es el organismo especializado de las Naciones Unidas para las tecnologías de la

información y la comunicación - TIC. En la actualidad cuenta con 193 países miembros y más de

700 entidades del sector privado e instituciones académicas y se encarga de normar las tecnologías

que garanticen la interconexión continua de las redes.

ULH (Ultra Long-Haul applications)

Aplicaciones de ultra larga distancia empleadas en sistemas DWDM que requiere dispositivos de

transmisión, amplificación y recepción de alta capacidad.

UNI (User Network Interface)

En telecomunicaciones, una interfaz de usuario de red es un punto de demarcación entre la

responsabilidad del prestador de servicios y la responsabilidad del suscriptor.

URA (Unidad Remota de Abonado)

Las URA son dispositivos electrónicos digitales diseñados para ser conectados a centrales

digitales. Estas unidades son etapas de abonados remotas; es decir, la etapa de abonado de las

centrales es sacada de la central e instalada cerca de los abonados.

VAD (Vapor Axial Deposition)

Técnica de fabricación de fibra óptica por deposición de vapor axial que puede ser usado en un

proceso continuo para la fabricación de preformas de fibra óptica.

VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)

Emisor láser de superficie de cavidad vertical es un diodo láser especializado que promete

revolucionar las comunicaciones de fibra óptica, mejorando la eficiencia y aumentando la

velocidad de datos, donde la luz es emitida perpendicularmente a la capa de la estructura.

WDM (Wavelength Division Multiplexing)

La multiplexación por división de longitud de onda es una tecnología que multiplexa varias

señales sobre una sola fibra óptica mediante portadoras ópticas de diferente longitud de onda,

usando luz procedente de un láser o un LED.

WiFi (Wireless Fidelity)

Es un mecanismo de conexión de dispositivos electrónicos de forma inalámbrica.

 

 

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)

Interoperabilidad mundial para acceso por microondas, es una norma de transmisión de datos que

utiliza las ondas de radio en las frecuencias de 2,3 a 3,5 Ghz.

ZWP (Zero Water Peak)

Fibra óptica de pico de agua cero elimina la atenuación del pico de agua inicial, como resultado

tiene un 22% de pérdida inferior comparada con una fibra LWP y un rendimiento muy superior en

la banda comprendida entre los 1360 y 1460 nm.

 

 

BIBLIOGRAFÍA

[1] Bob Chomycz: Instalaciones de fibra óptica fundamentos, técnicas y aplicaciones 1ra

edición. McGraw-Hill International, 1998.

[2] Mohan Gurusamy and C. Siva Ram Murthy: WDM Technology and Issues in WDM

Optical Networks. Prentice Hall,Published Nov 26, 2001.

[3] Hans-Jorg Thiele y Marcus Nebeling: Coarse Wavelength Division Multiplexing

technologies and applications. CRC Press, 2007.

[4] Jean-Pierre Laude: DWDM Fundamentals, Components, and Applications. Artech House

optoelectronics library, 2002.

[5] Jhon Crisp: Introduction to Fiber Optics Newnes. Segunda edición 2001.

[6] Achyut Dutta, Niloy K. Dutta y Masahiko Fujiwara: WDM Technologies: Active Optical

Components. Academic Press, 2007.

[7] Ramón Gutiérrez Catrejon: Hacia un Sistema de Telecomunicaciones Completamente

Óptico. Universidad Nacional Autónoma de México, 2005.

[8] Lih Y. Lin and Evan L. Goldstein: Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) for WDM

Optical-Crossconnect Networks. AT&T Labs-Research, 2008

[9] MultiDyne Línea de productos:

http://www.multidyne.com/pdf-new/MultidyneProductLine9

Spanish.pdf (2011/10/26)

[10] N. Ghani, “On IP-over-WDM Integration”. IEEE Comm. Mag., Marzo 2008.

[11] “The difeerence: dollars and dense; what's a better bet for metro access; CWDM or

DWDM? - Optical Networking”. Telecommunications Americas.

[12] El gran salto a las redes metropolitanas:

http://www.ramonmillan.com/tutoriales/cwdm.php (2012/04/10)

 

 

[13] Ingresos de redes de transporte óptico:

http://acgresearch.blogspot.com (2012/02/10)

[14] Arquitecturas Black Box y Black Link:

http://www.lightwaveonline.com/articles/print/volume-21/issue-6/industry/cwdm-gfp-

technologies-for-service-networks-53905872._printArticle.html (2011/09/23)

[15] Estadísticas de crecimiento de Internet:

http://www.internetworldstats.com/emarketing.htm (2012/03/27)

[16] Análisis matemático de la dispersión en la fibra óptica: http://www.ee.ryerson.ca/~courses/ele885/myopticnotes.pdf

(2012/04/12)

[17] Recomendación UIT-T G.694.1: Plan de frecuencias con multiplexación por división de longitud de onda densa.

[18] Recomendación UIT-T G.694.2: Plan de multiplexación por división aproximada de longitud de onda.

[19] Breve reseña histórica de la Cooperativa de Telecomunicaciones y Servicios Cochabamba

Ltda.: http://www.comteco.com.bo/index.php?option=com_content&view=

article&id=278&Itemid=487 (2012/06/20)

[20] Estatutos de la Cooperativa de Telecomunicaciones Cochabamba Ltda., COMTECO Ltda.

[21] Información básica de la central IMS 5420 Lucent Technologies: http://www.alcatel-lucent.com/ims-communications/index.html

(2012/07/03)

[22] UIT-T G.992.1 SERIE G: Sistemas y medios de transmisión, sistemas y redes digitales.

[23] Dr. Herbert Leijon: Teorías Básicas de Pronóstico, Una Breve Introducción. UIT

[24] BRIGHAM Eugene, Tasa Interna de Retorno, Valor Actual Neto, Fundamentos de Administración Financiera, Doceava Edición, McGrawHill, 2001.

[25] HOUSTON, Joel, Análisis de sensibilidad, Fundamentos de Administración Financiera,

Segunda Edición, Cecsa, fecha de publicación 2001.

[26] Estados financieros de la Cooperativa de Telecomunicaciones y Servicios Cochabamba

Ltda.:

 

 

http://comteco.com.bo/images/stories/reportes_financieros/in

forme_gesti%C3%B3n-2010_2011-2.pdf (2012/07/10)

[27] Recomendación UIT-T G.709/Y.1331: Interfaces para la red óptica de transporte.

[28] Información técnica de los dispositivos CWDM/DWDM para sistemas ópticos de acceso,

metropolitanos y regionales:

http://www.w-onesys.com/doc/uperfil_17.pdf (2012/09/23)

[29] Hoja de datos técnica del dispositivo LambdaDriver de MRV Communications: http://www.mrv.com/datasheets/LD/PDF300/MRV-LD-1600_HI.pdf

(2012/09/23)

[30] Catálogo de los dispositivos ofertados por Ghip Systems GmbH: http://www.ghipsystems.com/Download/ghip-Catalogue.pdf

(2012/09/23)

 

 

ANEXOS

 

 

Anexo A

Método del Doble Factor de Kruithof [23]

El método de Kruithof nos permite estimar los valores individuales del tráfico futuro Aij en

una matriz de tráfico.

Los valores actuales se suponen conocidos así como los valores futuros de las sumas de las

filas y las columnas.

El procedimiento consiste en ajustar los valores individuales Aij de forma que estén de acuerdo

con las nuevas sumas de las filas y las columnas. Este es un método iterativo donde la precisión de

los resultados obtenidos estarán de acuerdo con los límites prefijados para los valores de las filas y

las columnas.

Y de la matriz de tráfico de la red en cuestión, obtenida por mediciones directas. Se tendría la

siguiente igualdad: 𝐴 (0) = 𝐴 .(0) = 𝐴. (0)

El tráfico actual medido es:

Tráfico Actual Medido i/j 1 2 3 4 .. j Ai.(0) 1 A11(0) A12(0) A13(0) A14(0) : A1j(0) ∑A1.(0) 2 A21(0) A22(0) A23(0) A24(0) : A2j(0) ∑A2.(0) 3 A31(0) A32(0) A33(0) A34(0) : A3j(0) ∑A3.(0) 4 A41(0) A42(0) A43(0) A44(0) : A4j(0) ∑A4.(0) : : : : : : : : i Ai1(0) Ai2(0) Ai3(0) Ai4(0) : A5j(0) ∑A5.(0)

A.j(0) ∑A.1(0) ∑A.2(0) ∑A.3(0) ∑A.4(0) ∑A.5(0) Atotal(0)

El segundo dato necesario para realizar este método es la tabla de líneas actuales Ni(0) en el

tiempo (t=0) y líneas futuras Ni(t) en cada una de las centrales.

Ni(0) Ni(t) 1 N1(0) N1(t)

 

 

2 N2(0) N2(t)3 N3(0) N3(t)4 N4(0) N4(t): : : i Ni(0) Ni(t)

Teniendo en cuenta que los valores futuros son conocidos de antemano, es posible entonces el

cálculo de una matriz de tráfico futuro pronosticado.

Datos Futuros

Cent. Ai.(t) A.j(t) 1 A1.(t) A.1(t)2 A2.(t) A.2(t)3 A3.(t) A.3(t)4 A4.(t) A.4(t): : : i Ai.(t) A.j(t)

donde: 𝐴𝑖. (𝑡) = 𝑁𝑖(𝑡) ∗ 𝐴𝑖. (0)𝑁𝑖(0) 𝐴𝑗. (𝑡) = 𝑁𝑗(𝑡) ∗ 𝐴. 𝑗(0)𝑁𝑗(0)

El tráfico futuro pronosticado será:

Tráfico Futuro Pronosticado

i/j 1 2 3 4 .. j Ai.(t) 1 A11(t) A12(t) A13(t) A14(t) : A1j(t) A1. (t) 2 A21(t) A22(t) A23(t) A24(t) : A2j(t) A2. (t) 3 A31(t) A32(t) A33(t) A34(t) : A3j(t) A3. (t) 4 A41(t) A42(t) A43(t) A44(t) : A4j(t) A4. (t) : : : : : : : : i Ai1(t) Ai2(t) Ai3(t) Ai4(t) : Aij(t) Ai. (t)

A.j(t) A .1 (t) A .2 (t) A .3 (t) A .4 (t) .. A .j (t) Atr

En el que los Ai.(t) y A.j(t) constituyen los valores de tráfico futuro pronosticados (conocidos)

y los elementos Aij(t) son desconocidos. Con todos estos elementos se está en condiciones de

encontrar la matriz futura inicial no balanceada la cual constituirá la matriz inicial para el

método iterativo de Kruithof de doble factor.

Matriz futura inicial no balanceada será la matriz inicial del método iterativo de Kruithof en

donde los Aij(n), siendo n el número de iteraciones, se calculan de la siguiente manera.

 

 

Tráfico Futuro Pronosticado i/j 1 2 3 4 .. j Ai.(t) 1 A11(t) A12(t) A13(t) A14(t) : A1j(t) ∑A1. (t) 2 A21(t) A22(t) A23(t) A24(t) : A2j(t) ∑A2. (t) 3 A31(t) A32(t) A33(t) A34(t) : A3j(t) ∑A3. (t) 4 A41(t) A42(t) A43(t) A44(t) : A4j(t) ∑A4. (t) : : : : : : : : i Ai1(t) Ai2(t) Ai3(t) Ai4(t) : Aij(t) ∑Ai. (t)

A.j(t) ∑A .1 (t) ∑A .2 (t) ∑A .3 (t) ∑A .4 (t) .. ∑A .j (t) Atotal(t) 𝐴 (1) = 𝐴 (0)𝐴 .(0) 𝐴 .(𝑡)

𝐴 (2) = 𝐴 (1)𝐴 .(1) 𝐴 .(𝑡)

𝐴 (3) = 𝐴 (2)𝐴 .(2) 𝐴 .(𝑡)

Aij(n) = Aij(n - 1)/A.j(n - 1)A.j(t) si n es par, y Aij(n) = Aij(n - 1)/Ai.(n - 1)Ai.(t) si n es impar.

Como el número de iteraciones depende de la precisión de las filas y las columnas, se itera

mientras que Ai.(n)/Ai.(t) = A.j(n)A.j(t) ≤ L donde L es la precisión.

 

 

Anexo B

Arquitectura funcional OTN (Optical Transport

Network) [27]

La red de transporte óptico es una tecnología desarrollada por la UIT-T que combina la

multiplexación óptica y eléctrica bajo un marco común, consta de protocolos estándares que deben

ser capaces de soportar múltiples servicios. OTN es una arquitectura basada en canales ópticos

transportados sobre una determinada longitud de onda la cual es definida por capas.

Para empezar a describir la OTN, tal como se define por el estándar UIT G.709, primero

debemos enumerar sus elementos fundamentales, sus puntos de terminación, y la forma en que se

relacionan entre sí en términos de jerarquía y función.

Figura B.1: Estructura OTN

Fuente: UIT-T G.709/Y.1331

B.1. Estructura de capas OTN

En esencia, la OTN se compone de tres partes, que son denominadas normalmente capas como

se ilustra en la Figura B.1:

Sección de Transmisión Óptica OTS (Optical Transmission Section).

Sección de Multiplexación Óptica OMS (Optical Multiplex Section).

Canal Óptico OCh (Optical Channel, Canal Óptico).

 

 

OCh es una conexión óptica entre dos usuarios, y ocupa todo un camino óptico. Los canales

ópticos son multiplexados y transmitidos como una señal a través de una única fibra. El tramo

entre un multiplexor y un demultiplexor sobre los que la señal multiplexada se transporta se refiere

a la sección de multiplexación óptica OMS.

Por último, el transporte entre dos puntos de acceso sobre el que la señal multiplexada se

transmite se refiere a la OTS. Cada capa se asocia con una estructura de trama y cabeceras

apropiadas.

La terminación del OTS, OMS y capas del canal óptico OCh son realizados en el nivel óptico

del OTN. La carga útil del canal óptico consiste en una infraestructura eléctrica, donde el canal de

la unidad de transporte óptico OTU (Optical Transport Unit) es el nivel que añade mayor

funcionalidad. Esta capa es la capa digital, que ofrece cabeceras específicas para manejar las

funciones digitales de OTN. El OTU también introduce a las interconexiones ópticas FEC

(Forward Error Correction, Corrección de Errores Hacia Adelante) a los elementos de la red,

permitiendo a operarios limitar el número necesario de regeneradores utilizados en la red y con

esto reducir costos.

Como se verá más adelante el FEC permite mayor administración de enlace óptico,

proporcionando un método para corregir errores, reduciendo así el impacto del ruido de la red y

otros fenómenos ópticos experimentados por la señal del cliente que viaja a través de los puntos de

terminación de red los cuales se ilustran en la Figura B.2. OTU también encapsula otras dos capas:

La unidad óptica de datos ODU (Optical Data Unit, Unidad de Datos Ópticos) y la unidad de

carga óptica OPU (Optical Channel Payload Unit, Unidad de Carga Útil en el Canal Óptico) que

dan acceso a la carga útil (SDH, FICON, etc.).

Figura B.2: Puntos de terminación de capas OTN

Fuente: UIT-T G.709/Y.1331

A continuación se indica el proceso por el cual una señal cliente debe seguir para su

transmisión.

El encapsulamiento de la señal del cliente es primero adaptado a la capa OPU. La adaptación

consiste en el ajuste de la tasa de señal de cliente a la tasa de OPU, para esto se añade una

 

 

cabecera. Esta cabecera OH contiene información para apoyar la adaptación de la señal del cliente.

Una vez adaptada la señal, el OPU es insertado en el ODU y se agregará las cabeceras necesarias

para asegurar supervisión y monitoreo de extremo a extremo. Por último, al ODU se le añade una

cabecera, que proporciona entramado así como sección de monitoreo y FEC, formando así el

OTU. Siguiendo la estructura de OTN presentada en la Figura B.3, la unidad de transporte óptico

OTU k (k = 1, 2, 3) se transporta utilizando el canal óptico OCh, cada canal es asignado a una

longitud de onda específica de la red. Varios canales pueden ser asignados en el OMS y entonces

transportados a través de la capa OTS. Cada una de las capas OCh, OMS y OTS tiene su propia

cabecera para propósitos de gestión en el nivel óptico. La cabecera de estas capas ópticas son

transportadas fuera de la red de la OTU, sobre un canal llamado canal de supervisión óptico OSC

(Optical Supervisory Channel, Canal de Supervisión Óptico). Cuando la estructura de trama de

OTU está completa (OPU, ODU y OTU), G.709 proporciona funciones de: Operación,

Administración, Mantenimiento y Provisionamiento OAM&P (Operations, Administration,

Maintenance, and Provisioning) que son apoyadas por las cabeceras descritas más adelante.

Figura B.3: Encapsulamiento de la señal cliente (SONET, SDH, Null, PRBS)

Fuente: UIT-T G.709/Y.1331

B.2. Estructura de tramas y cabeceras

B.2.1. Unidad de carga útil en el canal óptico OPU-k

La unidad de trama básica de OTN es la OPU-k, en el que las señales de clientes son

mapeadas. Teniendo en cuenta el FEC, la tasa de bits de transmisión nominal de OPU-k, para k =

1, 2, 3 se indica en la Tabla B.1. Una unidad OPU-K consta de cuatro filas de 3810 bytes cada

uno, incluyendo 2 bytes de cabecera colocada en el extremo inicial de cada fila para dar soporte a

la adaptación de diferentes señales de cliente, como se ilustra en la Figura B.4.

 

 

Tabla B.1: Tipos y capacidad de OPU

Tipo de OPU

Velocidad binaria nominal de cabida útil de OPU

Tolerancia de velocidad binaria de cabida útil de

OPU OPU1 2488320 kbit/s

± 20 ppm

OPU2 238/237 x 9953280 kbit/s OPU3 238/236 x 39813120 kbit/s

OPU1-Xv X x 2488320 kbit/s

± 20 ppm

OPU2-Xv X x 238/237 x 9953280

kbit/s

OPU3-Xv X x 238/236 x 39813120

kbit/s NOTA - Las velocidades nominales de cabida útil de OPUk son aproximadamente: 2.488.320,000

kbit/s (cabida útil OPU1), 9.995.276,962 kbit/s (cavidad útil OPU2) y 40.150.519,322 kbit/s

(cabida útil OPU3). Las velocidades nominales de cabida útil de OPUk-Xv son aproximadamente:

X x 2.488.320,000 kbit/s (cabida útil OPU1-Xv), X x 9 995 276,962 kbit/s (cabida útil OPU2-Xv)

y X x 40 150 519,322 kbit/s (cabida útil OPU3-Xv).

Fuente: UIT-T G.709/Y.1331

Figura B.4: Unidad OPU-k

Fuente: UIT-T G.709/Y.1331

B.2.2. Campo de cabecera OPU-k El principal campo de cabecera asociado con la unidad de carga óptica OPU se añade a los

datos del OPU, para dar soporte a las diferentes señales cliente así como también controla el

mapeo de las mismas y aporta información acerca del tipo de señal transmitida.

El estándar G.709 permite el mapeo asíncrono y síncrono de las señales cliente. La cabecera

del OPU está formada por el identificador de estructura de carga útil PSI (Payload Structure

Identifier, Identificador de Estructura de Carga) donde se encuentra el tipo de carga útil PT

 

 

(Payload Type) y los bits de cabecera asociados con el mapeo de las señales cliente, un ejemplo de

estos son los bits de justificación que son necesarios para los mapeos asíncronos.

El campo PSI del OPU transporta un mensaje de 256 bytes alineados con la multitrama ODU.

En la Figura B.6 se puede observar que el PSI contiene el campo PT (Payload Type, Tipo de

Carga) que es un único byte el cual identifica los datos a ser transportados.

B.2.3. Unidad de datos óptica (ODU-k)

La estructura de trama de ODUk (k=1, 2, 3) se muestra en la Figura B.5. Está organizada como

una estructura de trama de bloque basada en octetos con cuatro filas y 3824 columnas.

Las dos zonas principales de la trama ODUk son:

Zona de tara de ODUk;

Zona de OPUk.

Las columnas 1 a 14 de la ODUk están dedicadas a la zona de tara de ODUk.

NOTA - Las columnas 1 a 14 de la fila 1 están reservadas para alineación de trama y tara

específica de OTUk.

Las columnas 15 a 3824 de la ODUk están dedicadas a la zona de OPUk.

Figura B.5: Unidad de datos óptica ODU-k

Fuente: UIT-T G.709/Y.1331

B.2.3.1. Campo de cabecera de ODU-k

En la Figura B.6 se puede observar que la cabecera del ODU suministra dos importantes

cabeceras: la cabecera (PM - Path Monitoring) y la cabecera TCM (Tandem Connection

Monitoring, Monitoreo de Conexión en Tándem).

Cabecera Supervisión de Trayecto (PM Path Monitoring)

Figura B.6: Estructura de trama de ODUk y tara de ODUk y de OPUk

 

 

Fuente: UIT-T G.709/Y.1331

La cabecera Supervisión de trayecto de ODU permite la monitorización de secciones

determinadas dentro de la red así como la localización del fallo en la red vía los octetos de la

cabecera descritos en la cabecera Supervisión de trayecto PM.

La cabecera de Supervisión de trayecto PM está configurada como se muestra en la Figura

B.6, en la fila 3, columnas 10 a 12 para soportar la monitorización del camino la estructura del

campo PM contiene los siguientes subcampos:

 

 

Identificador de traza de camino (TTI-Trail Trace Identifier). Es usado para reconocer la

señal del origen al destino en la red. El identificador de traza de camino TTI contiene los

Identificadores de Punto de Acceso (API-Access Point Identifiers) que se encargan de

especificar el Identificador de Punto de Acceso Origen (SAPI-Source access point

identifier) y el Identificador del Punto de Acceso Destino (DAPI-Destination access point

identifier). Los Identificadores de Punto de Acceso APIs contienen información del país de

origen, del operador de la red.

Paridad de entrelazado de bits-nivel 8 BIP-8 (Bit Interleaved Parity). Este es un byte que

se usa para la detección de error. El octeto BIP-8 se trata de dividir cada porción de señal en

bloques de bits entrelazados, el código BIP-8 significa que la porción de la señal se dividen

en 8 bloques, cada bit de la palabra de código corresponde a una columna/bloque y vale “1”

si el número de ceros en la columna es impar y “0” si es par, definiendo así un método de

paridad par, en el extremo receptor se compara la palabra del código generado localmente

con el recibido de manera que si fueran diferentes se interpretaría como un error en la

porción de señal monitorizada.

Indicador de defecto hacia atrás (BDI-Backward Defect Indication). Es un solo bit que

brinda información del fallo de la señal en dirección hacia atrás, esto quiere decir que es un

mecanismo que informa al extremo de origen de cualquier defecto que observa en el destino.

Indicador de error hacia atrás (BEI-Backward Error Indication) y error de alineación

entrante hacia atrás (BIAE-Backward Incoming Alignment Error). Este indicador trae

consigo información acerca de los bloques de entrelazado de bit detectados con error en la

dirección hacia atrás. También se usan para llevar errores de alineación de entrada IAE

(Incoming Alignment Error, Error de Alineación de Señal Entrante).

Bits de estado para la señal de indicación y mantenimiento (STAT-Status bits). Estos tres bits

indican la presencia de señales de mantenimiento.

Cabecera de supervisión de conexión en cascada TCM (Tandem Connection Monitoring)

del ODU

La Supervisión de conexión en cascada (TCM-Tandem Connection Monitoring), es una

función que hace posible la gestión de la señal a través de múltiples redes, Figura B.7, también

utiliza los bytes de paridad para comprobar errores.

Los bytes de la cabecera TCM se ilustran en la Figura B.8, están definidos en la cabecera de la

fila 2, columnas 5 a 13 así como en la fila 3, columnas 1 a 9 en la cabecera del ODU.

 

 

Figura B.7: Supervisión de conexión en cascada (TCM)

Fuente: UIT-T G.709/Y.1331

Cada campo TCM contiene subcampos como ser BIAE descrito en la supervisión de trayecto

PM. La funcionalidad TCM implementada en el OTN es capaz de monitorear hasta 6 “conexiones

tándem” independientemente. A continuación se muestra una Figura B.8 en el que se encuentran

los bytes adicionales de la cabecera ODU para luego ser descritos:

Figura B.8: Bytes adicionales en la cabecera ODU

Fuente: UIT-T G.709/Y.1331

RES. Estos bytes están reservados para la futura estandarización internacional. Todos los

bytes están en cero ya que habitualmente no se usan.

TCM/ACT. Este byte aun está en estudio, es utilizado para la activación y desactivación de

los campos TCM.

 

 

EXP. Este campo es reservado para futuros usos experimentales.

Canales de Comunicación General (GCC1, GCC2 General Communication

Channels). Hacen posible la comunicación entre dos elementos de la red con acceso a la

trama ODU.

Canal de conmutación de protección automática y canal de comunicación de

protección (APS/PCC Automatic Protection Switching and Protection Communication

Channel). La conmutación APS es posible en uno o más niveles.

Canal de comunicación de informe de localización de fallo y tipo de fallo (FTFL-

FaultType and Fault Location channel). En la cabecera ODU existe un byte de reserva

para el mensaje FTFL. El mismo que aporta información del estado de la falla dando

información en cuanto al tipo y ubicación de está.

La subestructura de acuerdo a la Figura B.9 incluye: campos de indicación de fallo sin y con

canal de retorno, campos de identificación del operador anterior y posterior, y campos específicos

del operador anterior y posterior que realiza las funciones siguientes:

Figura B.9: Canal de comunicación de informe de localización y tipo de fallo

Fuente: UIT-T G.709/Y.1331

1. Campo de Indicación del Tipo de Fallo

Este campo indica las situaciones siguientes:

a) Sin Fallo

b) Fallo de la Señal

c) Degradación de la Señal

2. Campo Identificador del Operador

Especifica el origen geográfico del operador e incluye un campo de segmento nacional.

 

 

3. Campo Específico del Operador

Son campos que aun no están estandarizados por la UIT-T G.709.

Finalmente se ilustra en la Figura B.10 todos los componentes de la cabecera ODU-k,

incluyendo las subestructuras el campo FTFL descritas anteriormente.

Figura B.10: Cabecera ODU-k y Canal de localización de falla

Fuente: UIT-T G.709/Y.1331

La unidad de datos ópticos ODU-k es responsable de las siguientes funciones:

Adaptación de las señales de cliente a través de la OPU-k.

Supervisión de la ruta extremo a extremo a través de ODU-k.

Monitoreo de la conexión tándem a través de ODU-K.

Actualmente se define ODU-k [UIT-T G.802], las siguientes relaciones cliente/servidor:

Un ODU-2 puede transportar 4 ODU-1s; un ODU-2 es el equivalente de 4 ODU-1.

Un ODU-3 puede transportar 16 ODU-1, o 4 ODU-2, o cualquier combinación de ODU-1 y

ODU-2, siempre que no viole los límites de ancho de banda.

B.3. Unidad de transporte óptica (OTU-k)

El OTU soporta el transporte de una o más conexiones de canal óptico. También especifica la

alineación de trama y el FEC, la formación de la trama de la unidad de transporte de canal óptico-k

 

 

(OTU-k) se finaliza con la adición de bytes de cabecera OTU-k, la estructura de una unidad de

transporte óptico se puede constatar en la Figura B.11.

Figura B.11: Unidad de transporte de canal óptico-k (OTU-k)

Fuente: UIT-T G.709/Y.1331

B.4. Campo de cabecera de OTU-k

La cabecera OTU está compuesta por la sección de monitoreo (SM) (bytes 8-10), canal de

comunicaciones 0 (GCC0) (bytes 11 y 12), y se reservó (bytes 13 y 14). En la Figura B.12 se

puede apreciar estos campos.

Figura B.12: Estructura de trama de OTU-k, alineación de trama y tara de OTU-k

Fuente: UIT-T G.709/Y.1331

El área del FEC consta de cuatro filas con 256 bytes cada una. Así, el final de trama OTU-k

consta de cuatro hileras por 4080 columnas. La taza de bits nominal OTU-k (con ± 20 ppm de

tolerancia) se calculan en la Tabla B.2.

 

 

Tabla B.2: Periodos de trama de OTUk/ODUk/OPUk

Tipo OTU/ODU/OPU Periodo* OTU1/ODU1/OPU1/OPU1-Xv 48,971 µs OTU2/ODU2/OPU2/OPU2-Xv 12,191 µs OTU3/ODU3/OPU3/OPU3-Xv 3,035 µs

*El periodo es un valor aproximado, redondeado a tres cifras. Fuente: UIT-T G.709/Y.1331

La cabecera de la Alineación de Trama es parte de la cabecera del OTU. Se sitúa en la fila 1,

columnas 1 a 6 del OTU en que se define la FAS (Frame Alignment Signal, Trama de Alineación

de Señal).

La MFAS (Multi Frame Alignment Signal, Señal de Alineación de Multitrama) se define en la

fila 1, columna 7 de la cabecera OTU/ODU. El byte MFAS se incrementa con cada trama

OTU/ODU. La ubicación de los campos FAS y MFAS en la cabecera del OTU se muestran en la

Figura B.12.

La cabecera de la Sección de Monitorización (SM) está formada por los subcampos tratados en

la cabecera de la monitorización del trayecto, excepto el bit de Error de Alineación de Entrada

(IAE-Incoming Alignment Error), esta cabecera esta descrita a detalle en la Figura B.12.

Figura B.13: Subfilas FEC en OTU-k

Fuente: UIT-T G.709/Y.1331

El bit de Error de alineación permite al punto de entrada que informe al punto de salida que ha

sido detectado un error de alineación en la señal de entrada. IAE se pone “1” cuando ocurre el

error, de otra forma es “0”.

 

 

La recomendación G.709 define el FEC, el cual utiliza el código Reed-Solomon RS

(255,239)1.

Donde una fila OTU es dividida en 16 subfilas cada una de ellas conteniendo 255 bytes. Las

subfilas están formadas por interlineado de bit, donde la primera subfila consta del primer byte de

la cabecera y el primer byte de los datos. El primer byte FEC se inserta en el byte 240 de la

primera subfila. Esto es para todas las 16 subfilas.

Los 239 bytes de 255 se usan para calcular la comprobación de paridad del FEC, el resultado

del cual se transmite en los bytes 240 a 255 de la misma subfila. Entonces, todos ellos son bytes

multiplexados para la construcción de los 4.080 bytes de cada una de las cuatro filas OTU-k

incluyendo FEC, esto se ilustra en la Figura B.13.

Con el fin de evitar una larga secuencia de ceros o unos, la señal de OTU-k, después de que el

FEC ha sido añadido a la señal OTU-k y antes de ser transmitidos, es codificado mediante una

secuencia al azar, generada por el polinomio 1 + x1 + x3 + x12 + x16.

Figura B.14: Formación de la unidad OTU-k

Fuente: UIT-T G.709/Y.1331

Como resultado de las citadas funciones, la secuencia de las distintas operaciones funcionales

necesarias para constituir una trama OTU-k se muestra en la Figura B.14, la cual muestra como la

señal luego de ser adaptada se le añade la cabecera mas el FEC, cuyo propósito es reducir errores

en la transmisión de información entonces pasa por un proceso de entrelazado “interleaving” que

es utilizado para el arreglo de datos en una forma no contigua, finalmente antes de generar la señal

                                                            1 El código RS(255,239) es un código no binario (el algoritmo FEC opera sobre símbolos de octetos) y pertenece a la familia de códigos de bloque cíclicos lineales sistemáticos.

 

 

óptica se utiliza un scrambler “mezclador” el cual evita la transmisión larga de cadenas de unos y

ceros. Dándose el proceso inverso en el otro extremo.

Aunque no se indica explícitamente, la temporización y la tolerancia del jitter son muy críticos

en este proceso.

La capa OTU-k hasta ahora definidos por la UIT-T G.709/Y.1331 es una señal electrónica.

Cuando esta señal es convertida a una señal óptica, se convierte en un canal óptico OCh,

especificaciones de los cuales se definen en UIT-T G.872; además, UIT-T G.872 OTN define la

capa de redes que soporta la gestión de la red y funcionalidades de supervisión.

B.5. Canal óptico OCh (Optical Channel)

En la Figura B.15 se muestra la estructura de un canal óptico el cual brinda una conexión de

extremo a extremo para transmitir información transparente del cliente que puede tener diferentes

formatos por ejemplo SDH, ESCON, FICON, etc.

Figura B.15: Trama del canal óptico

Fuente: UIT-T G.872

Figura B.16: Carga útil y cabecera del canal óptico

Fuente: UIT-T G.872

Dos Canales ópticos OChs se definen:

 

 

El canal óptico con funcionalidad completa OCh.

El canal óptico con funcionalidad reducida (OChr) que proporciona conexiones de red

transparente entre regeneración 3R de la OTN.

En la Figura B.16 se muestra el canal óptico junto a su cabecera no asociada, la cual es

transportada sobre un canal de control independiente llamado canal de control óptico OSC el cual

lleva información de sección, ruta de acceso y conexión en tándem. La cabecera OCh incluye

información para el mantenimiento de apoyo a la gestión y protección de falla. Esta cabecera se

termina donde la señal OCh es ensamblada y desensamblada.

B.5.1. Portadora del canal óptico y grupo de canales ópticos

Para la transformación OTN de un canal óptico OCh en una longitud de onda WDM, se

necesita de un canal portador óptico (OCC) al cual se lo puede definir como canal portador óptico

con funcionalidad reducida ó canal óptico con funcionalidad completa.

Canal portador óptico OCC con funcionalidad reducida (OCCr): Se encarga de transportar

solo la carga útil del canal óptico OCh sus siglas son (OCCp), para este canal portador

óptico con funcionalidad reducida no existen cabeceras asociadas y se le asigna una longitud

de onda.

Canal portador óptico OCC con funcionalidad completa (OCC): Consiste en el canal

portador óptico de carga útil (OCCp) y en el canal portador óptico de cabecera (OCCo).

El canal OCCp transporta la carga útil del canal óptico OCh y se le asigna una longitud de

onda de la red OTN.

El canal OCCo lleva la cabecera de OCh, y es transportado con la cabecera óptica del módulo

de transporte (OTM) de la señal de canal de información, las mismas que se profundizará más

adelante.

El grupo de portadoras de canal óptico (OCC) se conoce como Grupo de Portadora Óptica de

Orden n (OCGn [r]) donde n representa el número de canales ópticos que pueden ser soportados y

r significa que su funcionalidad es reducida es decir no lleva cabeceras asociadas; Entonces son

multiplexados con WDM hasta n grupos de portadoras con n números de canales para ocupar un

conjunto de longitudes de onda de red.

Se definen dos Grupos de Portadoras Ópticas OCGs:

Grupo de Portadora Óptica de Orden OCG-n con función reducida (OCG-nr): consta de

hasta n canales portadores ópticos de carga útil sus siglas son OCC (OCCp) el mismo que

no lleva cabeceras asociadas.

 

 

Grupo de Portadora Óptica de Orden OCG-n con funciones completas (OCG-n): consta de

un máximo de n canales portadores ópticos de carga útil OCC (OCCp) y sus cabeceras

asociadas (OCCo).

Figura B.17: Estructura básica de grupo de portadora óptico OCG sobre WDM

Fuente: UIT-T G.709/Y.1331

En la Figura B.17 se ilustra lo anterior, cómo el canal óptico se transforma en una longitud de

onda a través de grupos de portadoras de canal óptico, las cuales pueden soportar n canales ópticos

que pasan a ser multiplexados con WDM.

 

 

B.6. Cabeceras no asociadas

Además de las cabeceras definidas en la OPU-k, ODU-k, y OTU-k, OTN define cabeceras no

asociadas para el canal óptico OCh (Figura B.18), OCC, OCG, para la sección de multiplexación

óptica, y para la sección de transmisión óptica.

Figura B.18: Cabeceras no asociadas

Fuente: UIT-T G.872

La cabecera de la sección de multiplexación óptica (OMS OH) se añade a la OCG para crear

una unidad de multiplexación óptica (OMU). Esto se utiliza para el mantenimiento y las funciones

operativas específicas de la sección de multiplexación óptica. La cabecera de la sección de

multiplexación óptica OMS OH se termina cuando la unidad de multiplexación OMU es

ensamblada y desensamblada. La cabecera de la sección de transmisión óptica (OTS OH) se añade

a la información de carga útil para crear un módulo de transporte óptico (OTM). Esto se utiliza

para el mantenimiento y funciones operativas específicas para las secciones de transmisión óptica.

La OTS OH se termina cuando el OTM se entrama y desentrama.

Además, la cabecera de comunicaciones de administración general (COMMS OH) se añadirá a

la información de carga útil para crear un módulo de transporte óptico OTM. Esto se utiliza para la

gestión general de comunicación entre los elementos de la red.

 

 

El conjunto de m (Grupo de Portadora Óptica de Orden n) OCG-n[r]s implica un módulo de

transporte óptico (OTM-n, m). Cuando los elementos OTM n, m tienen todas las funcionalidades,

la cabecera no asociada se transporta por la señal de la cabecera del módulo de transporte óptico

(OOS) por un canal de control (OSC) como se puede constatar en la Figura B.19.

Figura B.19: Formación de un módulo de transporte óptico

OMU: Unidad de Multiplexación Óptica

OTM: Módulo de Transporte Óptico

OTM COMMs: Módulo de Transporte Óptico Cabecera de Comunicación

OOS: Señal de Cabecera de Módulo de Transporte Óptico

OCCp: Canal Portador Óptico de Carga Útil

OCCn: Canal Portador Óptico de Orden n

OCGn: Grupo de Portador Óptico

Fuente: UIT-T G.872

 

 

Anexo C

Recomendación UIT-T G.671

La recomendación UIT-T G.671 Características de transmisión de componentes y subsistemas

ópticos, identifican parámetros relacionados a la transmisión óptica para los componentes que son

comúnmente usados en sistemas de telecomunicaciones ópticas. Los componentes dirigidos por

G.671 incluyen atenuadores, splitters, conectores, filtros, empalmes, switches, compensadores de

dispersión, multiplexores, demultiplexores y OADMs.

Para multiplexores y demultiplexores aplicados dentro el estándar CWDM los parámetros

siguientes están definidos:

Pérdida de inserción de canal: La reducción en potencia óptica entre la entrada y la salida

de un dispositivo CWDM.

Desviación de la pérdida de inserción de canal: La máxima variación de la pérdida de

inserción a través del rango de longitud de onda del canal CWDM.

Reflectancia: La relación de la potencia reflejada a la potencia incidente en un puerto.

Polarización dependiente de la pérdida: La variación máxima de la pérdida de inserción

debido al estado de polarización.

Polarización dependiente de la reflectancia: La variación máxima en reflectancia debido a

una variación del estado de polarización.

Potencia de entrada aceptable: La potencia óptica máxima que puede ser aplicada a un

componente óptico sin causar daño.

PMD: Es usualmente descrito en términos de un retardo de grupo diferencial, que es la

diferencia de tiempo entre estados de polarización diferentes de una señal óptica.

Rango de longitudes de onda: El rango de longitudes de onda que pertenece a un canal

CWDM. Usualmente expresado como la longitud de onda central nominal +/- la desviación

 

 

central de la longitud de onda. Por ejemplo, el rango para el canal a 1551 nm, el canal

CWDM es 1551 ± 6.5 nm que significa cualquier longitud de onda de 1544.5 a 1557.5 nm.

La onda: La variación en la pérdida de la inserción dentro un rango de longitudes onda de

un canal CWDM.

Aislamiento del canal adyacente: La diferencia de pérdida de inserción entre un canal que

circula por un filtro CWDM y los canales CWDM que usan la longitud de onda central

anterior o la siguiente.

Aislamiento del canal que no es adyacente: La diferencia en la pérdida de inserción entre

un canal que circula por un filtro CWDM y cualquier otro canal CWDM diferente a los

adyacentes.

Aislamiento bidireccional (near-end): Porque los diseños de multiplexores y

demultiplexores integrados en un solo dispositivo CWDM bidireccionales tienen ambos

canales de entrada y salida en el mismo lado del dispositivo, la luz de entrada para una

dirección puede aparecer sobre el puerto de salida en la otra dirección.

Atenuación de crosstalk unidireccional (far-end): Una medida de parte de la potencia

óptica de cada longitud de onda saliente del puerto de un demultiplexor CWDM a diferentes

longitudes de onda del rango de longitud de onda nominal para ese puerto.

Atenuación de crosstalk bidireccional (near-end): En un dispositivo combinado

multiplexor/demultiplexor CWDM bidireccional, esta es una medida de la potencia óptica

de cada longitud de onda entrante al puerto de entrada del multiplexor que es el puerto de

salida del demultiplexor sobre el mismo multiplexor/demultiplexor bidireccional.

 

 

Anexo D CISCO WDM SERIES OF CWDM PASSIVE DEVICES (data sheet)