PROYECTO INTEGRADOR CARRERA DE INGENIER IA EN

PROYECTO INTEGRADOR CARRERA DE

INGENIERIA EN TELECOMUNICACIONES

ANALISIS, EVALUACION Y PROPUESTA DEPROYECTO PARA IMPLEMENTACION DE UNA REDDE COMUNICACIONES POR FIBRA OPTICA SOBRE

INFRAESTRUCTURA EXISTENTE DE ACCESO YTRANSPORTE

Santiago Chipolina

Julio Cesar BenıtezDirector

Miembros del JuradoEduardo Broglio (Cooperativa de Electricidad Bariloche)

Leonardo Morbidel (CNEA - Instituto Balseiro)

9 de Diciembre de 2019

Grupo de Comunicaciones Opticas (GCO)Centro Atomico Bariloche

Instituto BalseiroUniversidad Nacional de Cuyo

Comision Nacional de Energıa AtomicaArgentina

A mi familia

A mis amigos

Indice de sımbolos

ASE Amplified Spontaneous Emission

ADSL Asymmetric DSL

AT&T American Telephone and Telegraph

BER Bit Error Rate

CATV Community Antenna Television

CD Chromatic Dispersion

CEB Cooperativa de Electricidad Bariloche

CMTS Cable Modem Termination System

CO Central Office

DCF Dispersion Compensating Fiber

DGD Differential Group Delay

DOCSIS Data Over Cable Service Interface Specification

DP-QPSK Dual Polarization - Quadrature Phase Shift Keying

DSL Digital Suscriber Line

DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing

EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier

ENACOM Ente Nacional de Comunicaciones

ER Extintion Ratio

FDM Frequency Division Multiplexing

FEC Forward Error Correction

FTTx Fiber To The x

GbE Gigabit Ethernet

HDSL High data rate DSL

HE Head End

HFC Hıbrido Fibra Coaxial

ITU International Telecommunication Union

ISP Internet Service Provider

NZ-DSF Non-Zero Dispersion-Shifted Fiber

ODF Optical Distribution Frame

v

vi Indice de sımbolos

OLT Optical Line Terminal

ONT Optical Network Terminal

ONU Optical Network Unit

OOK On-Off Keying

OSNR Optical Signal to Noise Ratio

OTDR Optical Time Domain Reflectometer

OTN Optical Transport Network

OTU Optical Transpor Unit

PB Power Budget

PDH Plesiochronous Digital Hierarchy

PMD Polarization Mode Dispersion

PON Passive Optical Network

RF Radio Frecuencia

SDH Synchronous Digital Hierarchy

SDM Space Division Multiplexing

SFP Small Form-factor Pluggable

SMF Single Mode Fiber

SONET Synchronous Optical Network

STM Synchronous Transport Module

TDM Time Domain Multiplexing

VDSL Very high data rate DSL

WDM Wavelength Division Multiplexing

XFP 10 Gigabit Small Form-factor Pluggable

Indice de contenidos

Indice de sımbolos v

Indice de contenidos vii

Indice de figuras ix

Indice de tablas xi

Resumen xiii

Abstract xv

1. Introduccion 1

1.1. Motivacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2. Estado del arte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.2.1. Redes de transporte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2.2. Redes de acceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.3. Redes en Argentina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.4. Redes en Bariloche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.5. Objetivos del trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.6. Breve descripcion de los otros capıtulos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2. Escenario 1 - Barrio 400 Viviendas 11

2.1. Propuesta de solucion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.2. Evaluacion de propuesta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.2.1. Enlace de bajada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.2.2. Enlace de subida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.2.3. Capacidad disponible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.3. Conclusiones preliminares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3. Escenario 2 - Villa Mascardi 17

3.1. Descripcion del enlace Bariloche - Villa Mascardi . . . . . . . . . . . . 17

3.2. Mediciones del enlace optico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

vii

viii Indice de contenidos

3.3. Red de transporte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.3.1. Propuestas de equipamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.3.2. Evaluacion de propuestas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3.3.3. Validacion de las propuestas y capacidad disponible . . . . . . . 32

3.3.4. Pruebas de concepto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

3.4. Red de acceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

3.4.1. Propuesta de equipamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

3.4.2. Evaluacion de propuesta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

3.4.3. Capacidad disponible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

3.5. Conclusiones preliminares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

4. Conclusiones 41

A. Calculos auxiliares de la propuesta Barrio 400 Viviendas 43

A.1. Calculos del enlace de bajada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

A.1.1. Enlace nodo optico - amplificador troncal A . . . . . . . . . . . 43

A.1.2. Enlace nodo optico - amplificador troncal B . . . . . . . . . . . 44

A.1.3. Enlace nodo optico - BRANCH . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

A.2. Calculos del enlace de subida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

A.2.1. Enlace amplificador troncal A - nodo optico . . . . . . . . . . . 48

A.2.2. Enlace BRANCH - nodo optico . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

Bibliografıa 55

Agradecimientos 57

Indice de figuras

1.1. Evolucion del trafico de Internet y prediccion hacia el ano 2022 [1]. . . 2

1.2. Division jerarquica de la red basada en la geografıa [2]. . . . . . . . . . 2

1.3. Espectro optico disponible en escenarios de coexistencia de sistemas

PON [3]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.1. Zona de cobertura actual del nodo optico ubicado en el barrio 400 Vi-

viendas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.2. Nueva diagramacion de cobertura del barrio 400 Viviendas. . . . . . . . 12

2.3. Diagrama de bloques del nodo optico que reemplaza el amplificador de

lınea. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.1. Traza del puerto 2 Villa Mascardi - Bariloche. . . . . . . . . . . . . . . 20

3.2. Traza del puerto 3 Villa Mascardi - Bariloche. . . . . . . . . . . . . . . 20

3.3. Descripcion de un evento no reflectivo en mediciones con OTDR [4]. . . 21

3.4. Esquema para la medicion de una fusion entre fibras de distinto nucleo. 21

3.5. Traza de la fusion de fibras de distinto tamano de nucleo. . . . . . . . . 22

3.6. Esquema de curvatura de 12.8 mm de diametro realizado en el laboratorio. 22

3.7. Traza de fusion de fibras de distinto nucleo mas una curvatura de 12,8

mm de diametro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.8. Comparacion de las trazas del puerto 2 del enlace original y reparado

en 1550 nm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24


en 1550 nm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24


en 1310 nm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25


en 1310 nm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.12. Diagrama de la red de transporte entre Bariloche y Villa Mascardi. . . 26

3.13. Diagrama del enlace de transporte Opcion 1. . . . . . . . . . . . . . . . 27



ix

x Indice de figuras


3.17. Equipamiento Padtec a instalar en sitio. . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

3.18. Espectro optico de la senal transmitida sobre la red de transporte. . . . 34

3.19. Diagrama de bloques de la implementacion del proyecto de la red de

transporte junto con conectivdad a Internet para un usuario final. . . . 34

3.20. Resultados del SpeedTest dentro de las instalaciones de la usina Emilio

Frey. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

3.21. Diagrama de la red de acceso pasiva en Mascardi siguiendo el estandar

GPON. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Indice de tablas

1.1. Principales caracterısticas de servicios DSL [5]. . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2. Velocidades de transmision de los estandares DOCSIS [5]. . . . . . . . . 6

1.3. Comparacion de las principales caracterısticas de los sistemas G-PON

[6], XG-PON2 [7] y NG-PON2 [3]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.1. Descripcion de los BRANCHs mencionados en el diagrama de bloque. . 13

2.2. Niveles de potencia a la entrada de los amplificadores y en los finales de

linea. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3.1. Parametros de configuracion del OTDR para la medicion de la fibra. . . 19

3.2. Perdida del evento no reflectivo detectado a los 20,3 km. . . . . . . . . 20

3.3. Comparacion del modelo teorico con las mediciones del enlace optico

Bariloche - Mascardi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.4. Especificaciones de los equipos de transportes Padtec mencionados en

las propuestas realizadas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3.5. Potencia de salida del EDFA de la opcion 3 en funcion del numero de

canales del sistema, considerando Ptx=-2 dBm . . . . . . . . . . . . . . 31

3.6. Evaluacion de las propuestas para el enlace de transporte. . . . . . . . 31

3.7. Capacidad disponible en la red de transporte de las propuestas realizadas. 32

3.8. Resultados del test de datos Ethernet sobre la red utilizando el analiza-

dor de redes de datos Anritsu Network Master MT9090A. . . . . . . . . 35

3.9. Resultados del test de trafico segun ITU-T G.826 utilizando el analizador

de comunicaciones W&G ANT-20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

3.10. Lugares de interes de Villa Mascardi para brindarles conectividad. . . . 36

3.11. Especificaciones de los transceptores GPON UFiber[8] . . . . . . . . . . 37

3.12. Perdidas de insercion de splitters de potencia UFiber [8]. . . . . . . . . 37

3.13. Perdidas de insercion del hogar mas cercano y mas lejano para cada

interfaz del OLT GPON. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

3.14. Capacidad maxima disponible por usuario en funcion del grupo al que

pertenecen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

xi

xii Indice de tablas

A.1. Descripcion tecnica del BRANCH 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

A.2. Descripcion tecnica del BRANCH 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

Resumen

En este Proyecto Integrador se analizaron y evaluaron proyectos de implementacion

de una red de comunicaciones por fibra optica. Se detectaron dos escenarios de trabajo

aprovechando la infraestructura existente de red de acceso y transporte.

En primer lugar se presenta un proyecto de rediagramacion de una red de acceso

HFC en operacion en el Barrio 400 Viviendas, en la ciudad de Bariloche, con el objetivo

de duplicar el ancho de banda disponible para con los usuarios finales.

En segundo lugar se presenta un proyecto de red de transporte optico interurbana

entre la ciudad de Bariloche y la localidad de Villa Mascardi. En este, se detallan

el relevamiento preliminar, mediciones, ensayos de laboratorio y acciones correctivas.

Luego se presentan propuestas de redes de transporte de 10, 20 y 100 Gbps con sus

correspondientes evaluaciones y simulaciones. Por ultimo, se presentan los resultados de

las pruebas de concepto de una red de transporte de 20 Gbps con equipos de la firma

Padtec. Se incluye, ademas, una propuesta de red de acceso basada en el estandar

GPON.

Palabras clave: RED DE TRANPORTE OPTICO, REDES DE ACCESO OPTICAS,

HFC, GPON, RELEVAMIENTO DE INFRAESTRUCTURA DE TELECOMUNICA-

CIONES

xiii

Abstract

In this dissertation, projects for the implementation of a fiber optic communica-

tions network were analyzed and evaluated. Two work scenarios were detected taking

advantage of the existing access and transport network infrastructure.

In the first place, a project of redesigning an HFC access network in operation

in Barrio 400 Viviendas, in the city of Bariloche, is presented, with the objective of

doubling the bandwidth available to end users.

Secondly, an interurban optical transport network project between the city of Bar-

iloche and the town of Villa Mascardi is presented. This details the preliminary survey,

measurements, laboratory tests and corrective actions. Then proposals for transport

networks of 10, 20 and 100 Gbps with their corresponding assessments and simula-

tions are presented. Finally, the results of the proof of concept of a 20 Gbps transport

network with equipment from the Padtec company are presented. It also includes an

access network proposal based on the GPON standard.

Keywords: OPTICAL TRANSPORT NETWORK, OPTICAL ACCESS NETWORK,

HFC, GPON, TELECOMMUNICATIONS INFRASTRUCTURE SURVEY

xv

Capıtulo 1

Introduccion

Se presenta el punto de partida del trabajo comenzando por las necesidades actuales

que motivaron a abordar el proyecto. Se menciona el estado del arte de las redes de

transporte y de acceso en general, y se realiza una pequena descripcion de las redes de

Argentina y de la ciudad de San Carlos de Bariloche. Luego, se plantea los objetivos

del trabajo y los dos problemas desarrollados en el mismo. Por ultimo, se proporciona

una descripcion de la estructura y organizacion de este documento.

1.1. Motivacion

Las enormes demandas de ancho de banda previstas a fines del milenio pasado se

han hecho realidad. Esto ha sido provocado por la aparicion de los nuevos servicios de

banda ancha, como ser streaming de video, video vigilancia por Internet, aplicaciones de

realidad virtual y realidad aumentada, Video-on-Demand (por ejemplo, las plataformas

de NETFLIX, Youtube, entre otras) y juegos online [1].

El trafico total de Internet ha experimentado un crecimiento exponencial en los

ultimos 25 anos. En 1992, la red global de Internet transportaba aproximadamente 100

GB de trafico por dıa. Diez anos despues, en 2002, el trafico global de Internet ascendio

a los 100 GB por segundo. Se espera que, en el 2022, la red global transporte supere

los 150 TB por segundo. En la Figura 1.1 se muestra la evolucion historica del trafico

de Internet [1].

Por otro lado, el aumento de las tasas de transmision de bit da la posibilidad de

un mayor consumo de los servicios mencionados anteriormente. La velocidad promedio

global continua creciendo y segun predicciones, se duplicara de 2017 a 2022, de 39

Mbps a 75,4 Mbps. Las tecnologıas implementadas en las redes de telecomunicaciones

y los servicios de valor agregado que estas soportan son los principales factores en las

proyecciones de aumento de tasa de transmision [1].

1

2 Introduccion

1992 1997 2002 2007 2012 2017 2022

Año

105

107

109

1011

1013

1015

Trá

fico

de

In

tern

et

[Bp

s]

Figura 1.1: Evolucion del trafico de Internet y prediccion hacia el ano 2022 [1].

1.2. Estado del arte

Al momento de estudiar las tecnologıas de las redes de telecomunicaciones, es util

segmentar las mismas en distintos niveles geograficos con caracterısticas diferentes en-

tre cada nivel como ser el numero de clientes, la capacidad requerida y la extension

geografica. En la Figura 1.2 se puede observar una de estas particiones [2].

Backbone

Regional

Metro

Acceso

Usuarios finales

Figura 1.2: Division jerarquica de la red basada en la geografıa [2].

La red de acceso, tambien conocida como red de dispersion o ”ultima milla”, es

donde el trafico es distribuido/recolectado desde/hacia los clientes de la red. La red de

acceso generalmente atiende decenas - cientos de clientes y abarca unos pocos kilome-

tros. Las redes metro son las responsables de soportar el trafico a las redes de acceso,

y en general, interconecta varias oficinas centrales (Central Office - CO) o tambien

conocidas como cabeceras o head end (HE). Una red metro agrega el trafico de miles

1.2 Estado del arte 3

de clientes y abarca decenas - cientos de kilometros [2].

Ascendiendo en la jerarquıa nos encontramos con las redes regionales que interco-

nectan multiples redes metro. Una red regional es compartida por cientos - miles de

usuarios y tienen una extension geografica que varıa entre cientos a miles de kilometros.

Por ultimo, la red troncal o backbone transporta el trafico interregional. La red troncal

puede ser compartida por millones de clientes y abarcan miles de kilometros [2].

El conjunto de las redes metro, redes regionales y la red troncal conforman lo que

se denomina red de transporte. A continuacion, se presenta una descripcion del estado

del arte de las redes de transporte y de las redes de acceso.

1.2.1. Redes de transporte

Durante los anos 70, el desarrollo de las redes de telefonıa condujo a numerosos

avances en los sistemas de comunicaciones. Se utilizaban tecnologıas como el par de

cobre, el cable coaxial y los sistemas de microondas. Debido a las perdidas y la baja

capacidad, la tecnologıa de estos sistemas fue alcanzando sus lımites.

Con la necesidad de aumentar la capacidad de los sistemas de comunicacion, y ya

habiendo alcanzado un grado de avance tecnologico que permitıa contar con niveles

adecuados de atenuacion en la fibra optica, comenzaron a implementarse sistemas de

comunicaciones opticas. Por ejemplo, AT&T envio sus primeras senales de prueba el

1 de abril de 1977 en el distrito financiero de Chicago. Tres semanas despues, General

Telephone and Electronics envio trafico telefonico a 6 Mbps en Long Beach, California.

Fue seguido por la British Post Office que comenzo a enviar trafico telefonico a traves

de fibras cerca de Martlesham Heath, Reino Unido. Estas pruebas representaron el

puntapie inicial para el desarrollo e implementacion de los sistemas comerciales con

multiplexacion en el dominio del tiempo (Time Domine Multiplexing - TDM) del tipo

semisincronico (Plesiochronous Digital Hierarchy - PDH), que comenzaron a instalarse

masivamente a partir de 1980. Funcionaban, tıpicamente, a velocidades de 34/45 Mbps

con repetidores cada 10 km, llegando alcanzar en su madurez tasas de 140 Mbps [9].

La falta de un estandar internacional completo y ciertas limitaciones propias del

PDH, condujeron al advenimiento de un nuevo estandar. En Estados Unidos se desa-

rrollo el estandar llamado Red Optica Sıncrona (Synchronous Optical Network - SO-

NET) y en paralelo, la version europea denominada Jerarquıa Digital Sıncrona (Syn-

chronous Digital Hierarchy - SDH) (ITU-T G.707). Este estandar define una estructura

de trama sıncrona para transmitir senales digitales TDM en una unica longitud de onda

sobre una fibra optica [9].

Durante los 90, la atencion de los disenadores de sistemas se oriento hacia el uso de

tres nuevas tecnologıas: amplificacion optica periodica para gestionar las perdidas de

fibra, compensacion periodica de dispersion y tecnicas de multiplexacion en el dominio

4 Introduccion

de la frecuencia (Wavelength Division Multiplexing - WDM) [9]. Ya sobre finales de la

decada, con la intencion de adaptar formalmente las redes sıncronas al transporte de

informacion paquetizada, la ITU comenzo a trabajar en las, posteriormente denomina-

das, redes de transporte optico (Optical Transport Network - OTN) (ITU-T G.709) a

fin de soportar los nuevos requerimientos surgidos a partir de la explosion de Internet

[2].

La principal caracterıstica de los sistemas WDM es transmitir varias longitudes

de onda (o canales) a traves de una unica fibra optica [9]. Esta tecnologıa permitio

aumentar exponencialmente la capacidad de transmision. Como ejemplo, en 2001 se

realizo un experimento en el que se transmitieron 273 canales, cada uno operando a

40 Gbps, alcanzando los 11 Tbps a una distancia de 117 km [10]. Es decir, en un

perıodo de 20 anos aumento en un factor mayor a 200000 la capacidad de los sistemas

de comunicaciones opticos.

Con la intencion de mejorar la eficiencia espectral, se desarrollaron los sistemas

de deteccion coherente. Los receptores coherentes son capaces de detectar tanto la

amplitud como la fase de una senal optica [9]. En 2011 se alcanzo un nuevo record

cuando se realizo una transmision de 64 Tbps sobre una fibra monomodo (Single Mode

Fiber - SMF) usando 640 canales WDM separados 12,5 GHz. Cada canal contenıa dos

senales de 107 Gbps, una en cada polarizacion [11].

Desde aproximadamente el ano 2010 a la fecha, el foco esta puesto en las tecnicas

de multiplexacion por division espacial (Space Division Multiplexing - SDM). La idea

basica es emplear fibras de pocos modos, de manera que se puedan transmitir multiples

canales WDM a traves de cada uno de los diferentes modos de la misma. Se realizaron

varios experimentos donde se emplean fibras multinucleos, donde cada nucleo esta

disenado para admitir un unico modo [9]. Por ejemplo, en 2012, SDM fue usado para

demostrar una transmision de 1000 Tbps empleando una fibra con 12 nucleos. Cada

nucleo soportaba 222 canales WDM, y cada longitud de onda transmitıa 380 Gbps

sobre una fibra multinucleo de 52 km de longitud [12].

1.2.2. Redes de acceso

Las redes de acceso tienen como mision conectar el CO/HE con los usuarios finales.

A continuacion se realizara una breve descripcion de las tecnologıas de redes de acceso

mas utilizadas como son el par trenzado de cobre, el cable coaxial y la fibra optica.

Lınea de abonado digital (xDSL)

El estandar linea de abonado digital (Digital Suscriber Line - xDSL) utiliza el

par trenzado de cobre como lınea de transmision. La tasa de datos y la distancia de

1.2 Estado del arte 5

transmision en servicios DSL estan limitados por fenomenos intrınsecos al par de cobre

como ser la atenuacion, y externos como ser ruidos impulsivos.

Debido al crecimiento de la demanda de ancho de banda el estandar xDSL se fue

modificando. La ”x” representa cada una de las versiones del estandar. Por ejemplo,

ADSL (Asymmetric DSL), HDSL (High data rate DSL) y VDSL (Very high data rate

DSL) son algunos servicios mas comunes de DSL. En la Tabla 1.1 se presentan algunas

caracterısticas de la tecnologıa DSL [5].

Maxima velocidad Maxima distanciaTipo de DSL Upstream Downstream de transmision

ADSL 800 kbps 8 Mbps 5500 mHDSL 1,54 Mbps 1,54 Mbps 3650 mVDSL 16 Mbps 52 Mbps 1200 m

Tabla 1.1: Principales caracterısticas de servicios DSL [5].

Hıbrido Fibra Coaxial (HFC)

Originalmente, las redes CATV (Community Antenna Television) utilizaban el ca-

ble coaxial como medio de transmision para proporcionar servicios de TV broadcasting.

Cada canal CATV ocupa un slot FDM (Frequency Division Multiplexing) de 6 MHz

en el estandar NTSC. Normalmente, las senales de difusion de TV ocupan la banda de

frecuencias entre 50 y 750 MHz [5].

Ante el aumento de la cantidad de canales y con el fin de mejorar el rendimiento

de las redes troncales, se reemplazo el cable coaxial por fibra optica. De esta manera,

las senales CATV son transmitidas desde el HE hacia nodos remotos de fibra donde

se convierte nuevamente al dominio de radio frecuencia (RF). Finalmente, las senales

son distribuidas a traves de cable coaxial hacia los usuarios finales. Por este motivo,

los sistemas CATV tambien son llamados sistemas hıbrido fibra coaxial (HFC) [5].

Con el advenimiento del Internet, y la necesidad de aprovechar la infraestructura de

red desplegada, en 1997, se publico el protocolo DOCSIS 1.0 (Data Over Cable Service

Interface Specification) que permitıa la transmision de datos a traves de la red CATV

que prestaba servicios de television por cable.

El estandar DOCSIS fue desarrollado por Cable Labs. Los cables a hogares indi-

viduales son conectados a un sistema de terminacion de cable modem (Cable Modem

Termination System - CMTS) en un HE. Los datos de los clientes son multiplexados

utilizando esquemas TDM [5].

Las senales de datos del enlace de bajada o downstream, es decir desde el HE hacia

los usuarios finales, son del tipo broadcast y cada usuario reconoce sus datos a partir

de un ID. CATV usa la banda 0 - 45 MHz en el cable coaxial para el enlace de subida

o upstream [5].

6 Introduccion

Maxima velocidadVersion de DOCSIS Downstream Upstream

1.0 38 Mbps 10 Mbps2.0 40 Mbps 30 Mbps3.0 160 Mbps 120 Mbps

Tabla 1.2: Velocidades de transmision de los estandares DOCSIS [5].

Nuevamente, con el crecimiento en la demanda del ancho de banda, el estandar

fue evolucionando. Debido a los avances tecnologicos y las demandas de consumo, la

banda de frecuencia se extendio de 750 a 1200 MHz. En la Tabla 1.2 se presentan las

tasas de transmision de las versiones mas relevantes del estandar DOCSIS. Por ejemplo,

en DOCSIS 2.0 se utiliza 256-QAM como esquema de modulacion en downstream y

128-QAM en upstream, alcanzando tasas de 40 y 30 Mbps, respectivamente [5].

Sistemas de acceso por fibra

Los accesos opticos por fibra generalmente son implementados por redes opticas

pasivas (Passive Optical Network - PON) sobre una arquitectura de fibra del tipo

FTTx (Fiber To The x ). Dependiendo de la distancia entre la fibra optica y el usuario

final, la ”x” representa el destino de la fibra (FTTB: fibra hasta el edificio, FTTH:

fibra hasta el hogar, etc).

La estandarizacion de los sistemas PON comenzo en los anos 90, cuando los pro-

veedores de servicio anticiparon las crecientes demandas de ancho de banda. La ITU

ha elaborado varios estandares de estos sistemas, como ser G-PON (ITU-T G.984 [6]),

XG-PON2 (ITU-T G.987 [7]), NG-PON2 (ITU-T G.989 [3]) entre otros. En la Tabla

1.3 se comparan los estos tres sistemas.

GPONITU-T G.984

XG-PON2ITU-T G.987

NG-PON2ITU-T G.989

Ano de publicacion 2003 2010 2015Maxima Upsteream 2,4 Gbps 10 Gbps 10 Gbpsvelocidad Downstream 2,4 Gbps 10 Gbps 40 Gbps

Alcance de fibra 60 km 60 km 60 kmMaximo split ratio 1:128 1:256 1:256

Tabla 1.3: Comparacion de las principales caracterısticas de los sistemas G-PON [6], XG-PON2[7] y NG-PON2 [3].

Se entiende por alcance de fibra a la distancia entre unidades o terminales de red

opticas (Optical Network Unit - ONU)/(Optical Network Terminal - ONT) y el terminal

de linea optica (Optical Line Terminal - OLT). El maximo split ratio es la maxima

relacion de division o splitter que soporta cada estandar.

1.3 Redes en Argentina 7

Al momento de elaborar un nuevo estandar, la ITU tiene en cuenta los trabajos rea-

lizados anteriormente y contempla la coexistencia con los sistemas anteriores o legacy.

En la Figura 1.3 se presentan el plan de longitudes de onda asignados a los sistemas

G-PON y XG-PON [3].

1260 1280 1340 1360 1380 1400 1420 1440

1480 1500 1520

XG-PON GPON U/S

XG-PON D/S

1300 1320

1540 1560 1580 1600 1620 1640

1460

1460

[nm]

[nm]

BANDA O BANDA E

BANDA S BANDA C BANDA L BANDA U

RF-VIDEO

GPON D/S

Figura 1.3: Espectro optico disponible en escenarios de coexistencia de sistemas PON [3].

1.3. Redes en Argentina

En Argentina existen multiples redes de transporte optico que de soporte a las co-

municaciones del paıs. Entre las mas importantes, se encuentran las redes de transporte

de Telefonica, Telecom, Silica Network y la de ARSAT, la Red Federal de Fibra Optica

(REFEFO).

En particular, la REFEFO es la herramienta del estado argentino para brindar

servicios de comunicacion de banda ancha. Tiene como objetivo homogeneizar los de-

rechos de acceso a estos servicios de cada ciudad y pueblo del paıs. Actualmente, la red

cuenta con aproximadamente 35000 km de fibra tendida donde el 65 % de esta fibra se

encuentra en operacion. Esta red brinda conectividad a 1000 localidades aproximada-

mente.

La REFEFO utiliza tecnologıa DWDM (Dense WDM, WDM donde la separacion

de canales es menor a 100 GHz) con interfaces coherentes de hasta 100 Gbps. Entre

las caracterısticas mas destacadas de la red, se puede mencionar el uso de ROADMs

(Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer) y amplificacion concentrada EDFA y

distribuida Raman.

1.4. Redes en Bariloche

En la Ciudad de San Carlos de Bariloche, conviven varios prestadores de servicios

con su propia red de acceso y su tecnologıa. Por ejemplo, Telefonica posee una red

de acceso basada en tecnologıa DSL con expectativas de sumar FTTx en el corto

plazo. Por otro lado, la Cooperativa de Electricidad de Bariloche (CEB) cuenta con

una importante red de acceso HFC. Su infraestructura esta basada en una red troncal

8 Introduccion

sobre fibra optica que conecta el HE con los nodos opticos y una red de dispersion

utilizando cable coaxial como lıneas de transmision.

Actualmente, la red cuenta con 95 interfaces de CMTS que operan sobre DOCSIS

2.0. Cada interfaz provee 4 portadoras de 35 Mbps utilizables. La red esta compuesta

por 58 nodos opticos y, debido a esta configuracion, la red soporta aproximadamente

12000 usuarios con servicio de banda de 10 Mbps. La CEB, por otro lado, presta servicio

de telefonıa fija sobre la misma red.

1.5. Objetivos del trabajo

El objetivo principal de este trabajo es realizar ingenierıa en temas de actualidad

en el area de las comunicaciones opticas sobre infraestructura existente y en operacion.

Este contexto requiere realizar tareas de estudio, analisis, medicion e implementacion

en laboratorio y campo.

De esta manera, el trabajo se divide en dos partes:

Escenario 1: El primer escenario elegido para este proyecto fue el Barrio 400

Viviendas de la ciudad de San Carlos de Bariloche. Este barrio cuenta con 402

potenciales clientes a los cuales brindarles servicio de television y banda ancha. Al

momento en que se inicio el trabajo, la red de acceso contaba con un unico nodo

optico con una tasa de transmision de 140 Mbps que imposibilitaba la prestacion

de un servicio acorde a las demandas de ancho de banda de los usuarios finales.

En este escenario, el objetivo primario es presentar una propuesta de solucion al

problema de la sobre demanda de ancho de banda y, en funcion de las posibili-

dades, realizar la implementacion de la misma y evaluar el nuevo desempeno de

la red.

Escenario 2: El segundo escenario elegido fue Villa Mascardi. Aquı se encuentra

la usina Emilio Frey de la CEB. Ahora, el objetivo es evaluar el estado del enlace

optico entre Bariloche y Villa Mascardi. Luego, utilizando la infraestructura de la

CEB, desarrollar un proyecto de red de transporte y acceso sobre fibra optica para

brindar cobertura y servicios de telecomunicaciones a Villa Mascardi. Finalmente,

realizar una prueba de concepto implementando parte del proyecto elaborado.

1.6. Breve descripcion de los otros capıtulos

A continuacion, se presenta una breve explicacion de los contenidos de cada uno de

los capıtulos que conforman este trabajo, ademas del glosario y bibliografıa:

1.6 Breve descripcion de los otros capıtulos 9

Introduccion: Este primer capıtulo presenta la motivacion y el contexto que

han impulsado el inicio de este proyecto. Aportando cifras estadısticas reales

que respaldan la necesidad de abordarlo. Ademas, se describe el estado del arte

de las redes de telecomunicaciones en Argentina y en San Carlos de Bariloche.

Finalmente, se incluye el planteo de los problemas a abordar en este trabajo.

Escenario 1 - Barrio 400 Viviendas: Este capitulo incluye la descripcion del

problema del primer escenario. A partir de esto se propuso una solucion realizando

pequenas modificaciones en la red HFC existente. Luego, se realizo la evaluacion

de la misma a partir de las caracterısticas de los componentes involucrados en el

diseno y el marco normativo que rige en este tipo de redes.

Escenario 2 - Villa Mascardi Este capıtulo, en primer lugar, describe el enlace

optico existente entre Bariloche y Villa Mascardi. Se realizaron mediciones sobre

la fibra optica detectando fallas que impedıan su correcta operacion. Luego de

entregar un trabajo a la cooperativa local informando los problemas encontrado,

el enlace fue reparado. Su correcto funcionamiento motivo a la elaboracion de un

proyecto de telecomunicaciones.

Se elaboraron propuestas para el enlace de transporte, utilizando modulacion de

amplitud (On-Off Keying - OOK) de 10 y 20, y coherente DP-QPSK (Dual Po-

larization - Quadrature Phase Shift Keying) de 100 Gbps, todos sobre tecnologıa

DWDM. Luego, se realizo la evaluacion de cada una de estas propuestas a par-

tir de las caracterısticas de la red y de los sistemas involucrados. Por ultimo, se

realizo una prueba de concepto de una red de transporte de dos canales DWDM

de 10 Gbps sobre el mencionado enlace. Ademas, se elaboro una propuesta de

red de acceso utilizando el estandar GPON.

Conclusiones: Se realiza una sıntesis de las conclusiones mas importantes que

se alcanzaron durante el desarrollo de este proyecto.

Capıtulo 2

Escenario 1 - Barrio 400 Viviendas

El barrio 400 Viviendas cuenta con 402 potenciales clientes a los cuales brindarles

servicio de television y banda ancha. Como se menciono en la Seccion 1.4, en este barrio

se utiliza tecnologıa HFC. Al momento de abordar el proyecto, la red de acceso contaba

con un unico nodo optico con una tasa de transmision de 140 Mbps que imposibilita

la prestacion de un servicio acorde a las demandas de ancho de banda de los usuarios

finales. En la Figura 2.1, sombreado en rojo, se delimita el alcance del nodo optico

utilizado en la actualidad para la cobertura de dicho barrio.

Figura 2.1: Zona de cobertura actual del nodo optico ubicado en el barrio 400 Viviendas.

Este nodo optico esta conectado a una interfaz del CMTS del HE donde se le provee

4 canales de 38 Mbps, de los cuales 35 Mbps son utiles para los usuarios. Para solucionar

el problema de demanda de ancho de banda, se propone agregar un nuevo nodo optico

incorporando otra interfaz al CMTS y, de esta manera, duplicar la tasa de transmision

en el barrio.

El diseno de la red se realiza en funcion de hogares pasados por nodo, es decir, por

la cantidad potencial de usuarios que el proveedor de servicios tiene la capacidad de

conectar a la red en dicho nodo. Entonces, se propone dividir la red de 402 hogares

11

12 Escenario 1 - Barrio 400 Viviendas

pasados en dos nuevas redes con una cantidad similar de clientes. La division propuesta

se puede observar en la Figura 2.2. El nodo original brindara cobertura a la zona

delimitada en verde, mientras que la region delimitada en azul sera cubierta por el

nuevo nodo optico.

Para realizar dicha rediagramacion de la red se utiliza la mayor parte de la red exis-

tente para no realizar grandes modificaciones. El nodo optico original brinda servicio

a 230 hogares pasados, mientras que el nuevo nodo optico a 172.

Figura 2.2: Nueva diagramacion de cobertura en el barrio 400 Viviendas. El nodo opticooriginal brinda cobertura a la zona delimitada en verde. El nuevo nodo optico cubrira la regiondelimitada en azul.

2.1. Propuesta de solucion

El proyecto que se propone como solucion consiste en el reemplazo de un amplifi-

cador de lınea por un nodo optico, conservando el resto de la red que se desprende del

mencionado amplificador. Debido a la topologıa de la red existente, una reestructura-

cion alternativa requerirıa mayores cambios dentro de la red. Ası mismo, el proyecto

incluye la informacion acerca de la configuracion de los amplificadores troncales y del

nodo optico, detallando el uso de ecualizadores y atenuadores.

El amplificador a reemplazar se encuentra ubicado en calle Rıo Negro entre calles

Jacobacci y El Cuy en el poste numero 19492. Los criterios que se tuvieron en cuenta

fueron:

Los amplificadores deben funcionar en la zona lineal y satisfacer la relacion por-

tadora a ruido o Carrier to Noise C/N > 44 dB que requiere este tipo de disenos

[13].El rango de potencia al final de la lınea debe ser entre +10 y +23 dBmV.

El amplificador de lınea a reemplazar conecta, en uno de sus puertos, a los am-

plificadores troncales A y B, y por el otro directamente a los usuarios finales. En la

2.1 Propuesta de solucion 13

Figura 2.3 se puede observar una diagrama en bloques de la region que es cubierta por

el nuevo nodo que reemplaza al amplificador de linea mencionado anteriormente. El

nodo optico a utilizar cuenta con dos puertos de salida en donde se pueden configurar

diferentes niveles de potencia (POUT1 y POUT2). Cada rama o BRANCH representa un

cable coaxial dentro de la red. En el puerto 2 se utiliza un splitter interno para cubrir

los BRANCH 5 y BRANCH 6 alcanzando directamente a los usuarios finales.

Figura 2.3: Diagrama de bloques del nodo optico que reemplaza el amplificador de lınea.

Para poder configurar los niveles de potencia de salida en el nodo optico es necesario

analizar los BRANCHs del diagrama. En la Tabla 2.1 se detallan las caracterısticas de

cada uno de los BRANCHs del diagrama de bloques de la Figura 2.3. De esta manera,

los niveles de potencia de salida del nodo optico propuestos son:

CaracterısticasBRANCH 1 Coaxial 0.750” de 103m de longitudBRANCH 2 El splitter se encuentra dentro del nodoBRANCH 3 Coaxial 0.500” de 111m de longitud

BRANCH 4El amplificador se encuentra a continacion

del acoplador direccional

BRANCH 5Coaxial 0.500” de 115m de longitud

4 TAPs a lo largo de la lınea

BRANCH 6Coaxial 0.500” de 111m de longitud

3 TAPs a lo largo de la lınea

Tabla 2.1: Descripcion de los BRANCHs mencionados en el diagrama de bloque.

POUT1(750 MHz) = +37 dBmV POUT1(55 MHz) = +33 dBmV

POUT2(750 MHz) = +49 dBmV POUT2(55 MHz) = +39 dBmV

Estos niveles fueron obtenidos de manera iterativa para cumplir con los criterios

mencionados al principio de esta seccion.

14 Escenario 1 - Barrio 400 Viviendas

2.2. Evaluacion de propuesta

2.2.1. Enlace de bajada

Para evaluar la propuesta realizada, es necesario tener en cuenta los criterios de

diseno mencionados en la Seccion 2.1. Para asegurar una respuesta plana y niveles

adecuados de potencia de entrada a los amplificadores es necesario:

Amplificador troncal A: Colocar un atenuador de 13 dB a la entrada del mismo.

Amplificador troncal B: Colocar un ecualizador EQ9.0 y un atenuador de 10 dB

a la entrada del mismo.

A partir de esta configuracion, los niveles de potencia alcanzados en la entrada de

los amplificadores troncales y en los finales de linea de los BRANCHs 5 y 6 se detallan

en la Tabla 2.2. Los calculos realizados se encuentran detallados en el Apendice A.1.

(@ 750 MHz) (@ 55 MHz)PINA

+10.45 dBmV +10.26 dBmVPINB

+10.6 dBmV +10.3 dBmVBRANCH 5 +19.1 dBmV +19.3 dBmVBRANCH 6 +22.4 dBmV +20.4 dBmV

Tabla 2.2: Niveles de potencia a la entrada de los amplificadores troncales y en los finalesde linea luego de configurar la potencia de transmision del nodo optico y las entradas de losamplificadores troncales.

Tambien, es necesario verificar que la relacion C/N en los enlaces desde el nodo

optico hacia los nodos troncales cumpla con los requerimientos mencionados anterior-

mente.

C/N(750 MHz) = 55,35 dB C/N(55 MHz) = 59,16 dB

Es importante remarcar que no hay amplificadores en los BRANCH 5 y 6, por lo que

la C/N en estos casos no serıa un problema.

2.2.2. Enlace de subida

Por otro lado, es necesario verificar que se satisfacen los requerimientos en el en-

lace de upstream en la banda de 5 - 42 MHz. Es decir, que ni el nodo optico ni los

amplificadores troncales se saturen operando en inversa.

El nodo optico tiene una ganancia mınima en inversa GNI = 18 dB. Se asegura un

correcto funcionamiento si el nivel de potencia de cada puerto no supera los +18 dBmV.

En los amplificadores troncales ocurre algo similar, tienen una ganancia GAI = 19,5 dB

y aseguran un correcto funcionamiento si el nivel de potencia de salida del amplificador

es +35 dBmV.

El puerto 1 del nodo optico recibe el trafico proveniente de los dos amplificadores

troncales. Para garantizar su correcto funcionamiento se debe:

2.3 Conclusiones preliminares 15

Amplificador troncal A: Colocar un atenuador de 12 dB a la salida del mismo en

inversa.

Amplificador troncal B: Colocar un atenuador de 12 dB a la salida del mismo en

inversa.

Nodo optico: Colocar un atenuador de 15 dB a la entrada del puerto 2 en inversa.

El puerto 2 del nodo optico recibe el trafico de subida de los BRANCH 5 y 6.

En este caso, los transmisores son los modems de usuarios y el nivel de potencia de

transmision se ajusta automaticamente para que la potencia en el nodo optico sea de

+18 dBmV. Los calculos realizados se encuentran detallados en el Apendice A.2.

2.2.3. Capacidad disponible

En esta Seccion se realiza un breve analisis de la capacidad disponible de la red

para con los usuarios finales. Como se menciono al inicio de esta Seccion, el Barrio

400 Viviendas cuenta con 402 hogares pasados. Debido a que desconoce el numero

de usuarios finales, se considera una ocupacion del 50 %. Actualmente, la tasa de bit

promedio disponible por usuario es de 0,7 Mbps.

Ahora, con la rediagramacion propuesta, se obtienen dos subredes con 230 hogares

pasados que dependen del nodo orignal y 172 del nuevo nodo. Nuevamente, conside-

rando una ocupacion del 50 %, la tasa de bit promedio disponible para los usuarios del

nodo original es de 1,2 Mbps y 1,6 Mbps para los del nuevo nodo.

2.3. Conclusiones preliminares

Ante el aumento de la demanda de ancho de banda y la saturacion de los equipos

de transmision para la cobertura del Barrio 400 Viviendas, se realizo una propuesta de

rediagramacion de la red de acceso para la solucion de este problema.

Con la intencion de aprovechar la red existente, se propuso reemplazar un amplifi-

cador de lınea por un nuevo nodo optico, y de esta manera, dividir la zona de cobertura

original en dos nuevas regiones, cada una con su nodo optico.

Se elaboro una propuesta formal incluyendo los calculos de diseno y configuracion de

los equipos involucrados. La misma fue presentada y validada por el personal de la CEB.

Dicha solucion, a partir de una pequena inversion, permite aumentar la capacidad de

los usuarios finales de 0,7 Mbps a 1,2 y 1,6 Mbps dependiendo del nodo optico. Debido

a problemas operativos que excede a este Proyecto Integrador, esta propuesta no pudo

ser implementada.

Capıtulo 3

Escenario 2 - Villa Mascardi

Villa Mascardi es una localidad del Departamento Bariloche, Rıo Negro, Argentina.

Se encuentra a orillas del Lago Mascardi, dentro del Parque Nacional Nahuel Huapi y

se accede por la Ruta Nacional 40. Segun el Censo Nacional del INDEC 2010 cuenta

con 59 habitantes [14]. Villa Mascardi es uno de los atractivos turısticos de la region

debido a la presencia del Lago Mascardi, la obligada ruta a El Bolson, y el acceso a

Cerro Tronador y Cascada de los Alerces.

En Villa Mascardi y su zona de influencia encontramos, ademas de viviendas, alo-

jamientos turısticos como ser campings y hoteles, oficina de Parques Nacionales, un

destacamento de la Policıa de Rıo Negro, una estacion de servicio ACA y la Escuela

Provincial N◦ 202.

A pesar de que esta poblacion fue fundada hace mas de 70 anos, cuenta con servicios

de comunicacion practicamente nulos. Si bien es considerada poblacion rural, debido a

su gran atractivo turıstico y su ubicacion geografica, es un escenario ideal para proponer

una solucion que permita brindar servicios de comunicaciones acordes a las necesidades

del mismo.

En Villa Mascardi, ademas, se encuentra la usina hidraulica Emilio Frey de la

CEB. Existe un enlace optico desde el HE de la CEB en Bariloche hacia la usina de

Villa Mascardi previsto para telecontrol y telecomando. La intencion de este trabajo

es estudiar el estado del mencionado enlace, elaborar un proyecto del transporte desde

Bariloche hacia Mascardi y proponer una red de acceso sobre algunas de las tecnologıas

mencionadas en la Seccion 1.2.2.

3.1. Descripcion del enlace Bariloche - Villa Mas-

cardi

El enlace optico entre el HE de la CEB y la usina Emilio Frey se encuentra fuera

de servicio y se desconoce el estado del mismo. La cooperativa, a partir de un convenio

17

18 Escenario 2 - Villa Mascardi

de interoperabilidad de red, obtuvo los derechos de operacion sobre este enlace. El

mismo consta de un par de pelos de fibras, propiedad de un tercero, que se encuentran

instaladas hace mas de 20 anos cuando la empresa implemento la red de transporte

cordillerana hacia el sur del paıs.

Antes de realizar una prospeccion del escenario, se realizo un estudio con el objetivo

de inferir parametros relevantes del enlace para un futuro diseno de red. Entre ellos,

se estimo la longitud del enlace, atenuacion total, dispersion cromatica acumulada y

dispersion por modo de polarizacion.

Para estimar la distancia optica se utilizo un modelo que contempla irregularidades

en el terreno, distancia hacia sala de equipos, adicionales por reserva de bobina y

adicionales por ganacia para fusiones. Entonces, la distancia optica d viene dada por

la Ecuacion (3.1)

d = dG(1 + fc) + dSE + dB + dF (3.1)

donde dG es la distancia geografica, fc es el factor de correccion por irregularidades en

el terreno, dSE es la distancia hacia la sala de equipos, dB es la longitud adicional de

fibra por reserva de bobina y dF es la longitud adicional de fibra para fusiones.

La distancia geografica que separa la usina del HE es aproximadamente dG = 35 km.

Se considero un factor de correccion fc = 0,1 debido a la geografıa de la Ruta 40.

dSE = 2 km debido a las conexiones entre el HE de la CEB y las oficinas de Telefonica.

Debido a la antiguedad del enlace, se supusieron las peores condiciones. Se considero

dB = 0,2625 km ya que se estimo 30 m de fibras cada 4 km de fibra y dF = 0,4 km de-

bido a que se estimo 20 fusiones considerando 0,5 fallasanos

x 20 anos x 2 fusionesfallas

. Entonces,

la distancia optica estimada fue d = 41,1625 km.

Para estimar la atenuacion del enlace se utilizo un modelo que contempla la ate-

nuacion de la fibra, factores de envejecimiento y de reparacion, atenuacion por causas

climaticas, atenuacion por fusiones y perdidas de insercion en un distribuidor de fibra

optica (Optical Distribution Frame - ODF). Entonces, la atenuacion del enlace L en

dB viene dada por la Ecuacion 3.2 donde NODF es el numero de ODFs y LODF es la

perdidas de insercion de los ODF.

L = d (αFO + αENV EJ + αCLIMA + αFUSION + αREP ) +NODFLODF (3.2)

De esta manera, se obtuvo que la atenuacion del enlace es L(λ = 1310 nm) =

18, 3 dB y L(λ = 1550 nm) = 12, 95 dB 1.

Luego, para estimar la dispersion cromatica acumulada CD se considero el valor

1Se considero una fibra ITU-T G.652 αFO(1310 nm) = 0, 35 dB/km. αFO(1550 nm) =0, 23 dB/km, αENV EJ = 0, 006 dB/km, αCLIMA = 0, 01 dB/km, αFUSION = 0, 023 dB/km,αREP = 0, 007 dB/km, NODF = 4 y LODF = 0, 5 dB

3.2 Mediciones del enlace optico 19

del parametro de dispersion cromatica D = 20 pskmnm

y se obtuvo CD = D · d =

823, 2 ps/nm. Finalmente, la dispersion por el modo de polarizacion DGD 2, conside-

rando el parametro de PMD DP = 0, 2 ps√km

, se obtuvo DGD = DP · d = 1, 28 ps.

3.2. Mediciones del enlace optico

Con el objetivo de verificar el modelo planteado en la Seccion 3.1, se realizaron me-

diciones en Villa Mascardi. En primer lugar, se llevaron a cabo mediciones preliminares

del enlace optico, ya que, antes de comenzar el proyecto, se sabıa de la existencia del

enlace pero se desconocıa su estado. Se detecto un evento no reflectivo importante y,

para poder inferir la causa del mismo, se efectuaron trabajos en el laboratorio caracte-

rizando este tipo de eventos. Luego de reportar las mediciones realizadas y los trabajos

en el laboratorio, los propietarios de la fibra repararon dicho enlace. Finalmente, se

realizo un nuevo relevamiento de la fibra obteniendo la atenuacion total y la dispersion

por PMD del enlace.

Mediciones preliminares del enlace optico

Para evaluar el estado del enlace se realizo un perfilado de la fibra optica utilizando

un reflectometro optico en el dominio del tiempo (Optical Time Domain Reflectometer

- OTDR). Se realizaron las mediciones tanto para el enlace ascendente (Villa Mascar-

di - Bariloche) como para el enlace descendente (Bariloche - Villa Mascardi). No se

estudiaron las mediciones realizadas en el enlace descendente debido a problemas de

conexion en la red y de instrumental en el momento que fueron efectuadas.

Actualmente, a las instalaciones de la usina llegan dos fibras que se encuentran

conectadas a un ODF. Estas fibras estan conectadas en el puerto 2 y 3, respectivamente.

Debido al estado del ODF y de cada una de las fibras, los parametros de la medicion se

modificaron para cada uno de los puertos. En la Tabla 3.1 se detalla la configuracion

utilizada.

Puerto 2 Puerto 3Rango 50 km 50 kmResolucion 2 m 2 mAncho del pulso 100 ns 200 nsLongitud de onda 1310 - 1550 nm 1310 - 1550 nmIndice de reflexion 1,4675 1,4675

Tabla 3.1: Parametros de configuracion del OTDR para la medicion de la fibra del puerto 2 ypuerto 3 del ODF de la usina Emilio Frey.

2El DGD es el retardo de grupo diferencial que se produce entre los instantes de llegada de dosmodos de polarizacion para una longitud de onda y un instante determinado.


En la Figura 3.1 y 3.2 observan las mediciones realizadas con el OTDR del puerto

2 y 3, respectivamente. En ambos casos, la traza en rojo es la medicion realizada para

λ = 1550 nm y en azul para λ = 1310 nm. La atenuacion total LTOTAL del enlace del

puerto 2 es de LTOTAL2 = 20 dB y la del puerto 3 LTOTAL3 = 22, 7 dB.

10 20 30 40 50

Distancia [km]

-50

-40

-30

-20

-10

0

Pé

rdid

as [

dB

]

LTOTAL

2

=20 dB

=1310nm Le=1,54 dB

=1550nm Le=5,4 dB

Figura 3.1: Traza medida desde Villa Mascardi hacia Bariloche. Puerto 2 del ODF de la usinaEmilio Frey, Villa Mascardi. Mediciones realizadas en 1310 y 1550 nm.

10 20 30 40 50

Distancia [km]

-50

-40

-30

-20

-10

0

Pé

rdid

as [

dB

]

LTOTAL

3

=22,7 dB

=1310nm Le=1,82 dB

=1550nm Le=7,6 dB

Figura 3.2: Traza medida desde Villa Mascardi hacia Bariloche. Puerto 3 del ODF de la usinaEmilio Frey, Villa Mascardi. Mediciones realizadas en 1310 y 1550 nm.

En ambos puertos, se puede observar un evento no reflectivo muy llamativo en

torno a los 20 km. Se midio la perdida de insercion Le producida en dicho evento.

Los resultados se pueden ver en la Tabla 3.2 para cada uno de los puertos en ambas

longitudes de onda.

Le2 Le3

1550 nm 5,4 dB 7,6 dB1310 nm 1,54 dB 1,82 dB

Tabla 3.2: Perdida del evento no reflectivo detectado a los 20,3 km para cada una de lasmediciones realizadas.


Trabajo de laboratorio: estudio de eventos no reflectivos

Para analizar con mayor profundidad el evento localizado en torno a los 20 km,

se estudiaron los eventos no reflectivos en el laboratorio. Los eventos no reflectivos

ocurren cuando no hay discontinuidad en la fibra y, generalmente, son producidos por

fusiones de fibra de distinta area o por bendings o curvaturas. Referido a esto ultimo,

si un radio de curvatura es tal que produce la perdida de la condicion de reflexion total

interna a una dada longitud de onda, se observa que parte de la potencia optica se

refracta y se pierde en el cladding aumentando la atenuacion resultante de la fibra.

En la practica, una vez superado este lımite, las perdidas aumentan rapidamente

conforme disminuye el radio de curvatura. Las mismas dependen de la longitud de

onda, siendo mayores en 1550 nm que en 1310 nm [15] [16]. En fibras ITU-T G.652,

por ejemplo, si el radio de curvatura es menor a 30 mm, se consideran que las perdidas

de insercion no son despreciables [17]. En la Figura 3.3 se puede ver un esquema de los

eventos no reflectivos [4].

Pérdida de luz en el evento

no reflectivo

Pérdida

del evento

Figura 3.3: Descripcion de un evento no reflectivo en mediciones con OTDR [4].

En primer lugar se estudio la fusion de dos fibras de distinta area efectiva Aeff de

nucleo. El esquema experimental se puede observar en la Figura 3.4. El mismo esta

compuesto por 20 km de fibra ITU-T G.655 (Aeff = 50 µm2) NZ-DSF seguida de 4,53

km de fibra ITU-T G.652 SMF (Aeff = 80 µm2). Se configuro el OTDR de la misma

manera que en la medicion del enlace del puerto 2, parametros presentados en la Tabla

3.1. En la Figura 3.5 se puede observar los resultados de la medicion realizada.

OTDRFusión

L = 20 km

ITU-T G.655

L = 4.53 km

ITU-T G.652

Figura 3.4: Esquema para la medicion de una fusion entre fibras de distinto nucleo.

Se midio la perdida de insercion de la fusion para ambas longitudes de onda y se

obtuvo: L(λ = 1550 nm) = 1,62 dB y L(λ = 1310 nm) = 1,21 dB.


10 20 30 40 50

Distancia [km]

-40

-30

-20

-10

0

Pé

rdid

as [

dB

]

=1310nm L=1,21 dB

=1550nm L=1,62 dB

Figura 3.5: Traza medida con OTDR de un esquema compuesto por dos fibras de distintonucleo fusionadas. Mediciones realizadas en 1310 y 1550 nm.

En segundo lugar se estudio la perdida de insercion que introduce un micro bend.

Para ello, se imprimio una curvatura sobre un cilindro de 12.8 mm de diametro como

se muestra en la Figura 3.6. Se realizo la medicion con el OTDR utilizando los mismos

parametros que para el caso de la fusion. Los resultados de la medicion se pueden

observar en la Figura 3.7.

Figura 3.6: Esquema de curvatura de 12.8 mm de diametro realizado en el laboratorio.

Nuevamente se midio la perdida de insercion de la fusion junto con la curvatura

para ambas longitudes de onda y se obtuvo: L(λ = 1550 nm) = 6,02 dB y L(λ =

1310 nm) = 2,03 dB.


10 20 30 40 50

Distancia [km]

-40

-30

-20

-10

0

Pé

rdid

as [

dB

]

=1310nm L=2,03 dB

=1550nm L=6,02 dB

Figura 3.7: Traza medida con OTDR de un esquema compuesto por dos fibras de distintonucleo fusionadas y una curvatura de 12,8 mm de diametro. Mediciones realizadas en 1310 y1550 nm.

Luego de realizar estas pruebas en el laboratorio, estudiando los eventos no reflecti-

vos en la medicion de la traza utilizando un OTDR, se pudo inferir lo que posiblemente

sucede en el enlace Bariloche - Villa Mascard:

El evento ubicado en torno a los 20 km de las Figuras 3.1 y 3.2 es producido por

una curvatura. Dicho comportamiento se emulo en el laboratorio.

Una fusion entre dos fibras diferentes no producirıa una perdida de insercion tan

grande como las que se midieron.

La fibra no esta cortada ni es un problema de un empalme mecanico ya que eso

producirıa un evento reflectivo en la traza del enlace.

Mediciones finales del enlace optico

Tanto las mediciones preliminares como los trabajos realizados en el laboratorio

fueron reportados a la cooperativa local a la espera de la reparacion del enlace bajo

estudio. Una vez reparada la fibra optica, se repitieron las mediciones para verificar el

nuevo estado del enlace. La configuracion de los parametros del OTDR fue la misma

que se utilizo en las mediciones preliminares (ver Tabla 3.1). En la Figura 3.8 y 3.9

se presentan las nuevas mediciones del puerto 2 y 3 en 1550 nm, respectivamente,

contrastando con las mediciones preliminares.

Se puede ver que el evento situado en torno a los 20 km fue solucionado. Esto

impacto directamente en la atenuacion total del enlace. En el caso del puerto 2, la

atenuacion total del enlace es LTOTAL2 = 12 dB, y en el puerto 3, LTOTAL3 = 14, 9 dB.

Es decir, la atenuacion de ambas fibras disminuyo aproximadamente 8 dB.


10 20 30 40 50

Distancia [km]

-40

-30

-20

-10

0

Pérd

idas [dB

]

Original L=20 dBReparado L=12 dB

Figura 3.8: Comparacion de las trazas del enlace original y reparado medida desde VillaMascardi hacia Bariloche. Puerto 2 del ODF de la usina Emilio Frey, Villa Mascardi. Medicionesrealizadas en 1550 nm.

10 20 30 40 50

Distancia [km]

-50

-40

-30

-20

-10

0

Pérd

idas [dB

]

Original L=22,7 dBReparado L=14,9 dB

Figura 3.9: Comparacion de las trazas del enlace original y reparado medida desde VillaMascardi hacia Bariloche. Puerto 3 del ODF de la usina Emilio Frey, Villa Mascardi. Medicionesrealizadas en 1550 nm.

En las Figuras 3.10 y 3.11 se comparan las mediciones del enlace Bariloche - Villa

Mascardi del puerto 2 y 3, respectivamente, en 1310 nm antes y despues de ser repara-

do. La atenuacion de ambas fibra disminuyo aproximadamente en 2,5 dB. Existe una

diferencia notoria frente a las mejoras que se lograron cuando la longitud de onda es

1550 nm. Esto se debe principalmente a que las perdidas de insercion provocadas por

la curvatura eran mayores para esa longitud de onda.

Por otro lado, para determinar el estado de la fibra, se midio el retardo diferencial

de grupo DGD debido a la dispersion por modo de polarizacion. Para esto, se utilizo

la plataforma modular VIAVI MTS8000 con el modulo 81DISPAP que permite medir

DGD, junto con su fuente optica de banda ancha OBS-550. Las mediciones se realiza-

ron ubicando la fuente de banda ancha en Mascardi y el instrumento de medicion en

Bariloche. De esta manera, se obtuvo DGD2 = 0,20 ps y DGD3 = 0,25 ps.


10 20 30 40 50

Distancia [km]

-40

-30

-20

-10

0

Pérd

idas [dB

]

Original L=20 dBReparado L=17,55 dB

Figura 3.10: Comparacion de las trazas del puerto 2 del enlace original y reparado medidadesde Villa Mascardi hacia Bariloche en 1310 nm.

10 20 30 40 50

Distancia [km]

-50

-40

-30

-20

-10

0

Pérd

idas [dB

]

Original L=22,7 dBReparado L=19 dB

Figura 3.11: Comparacion de las trazas del puerto 3 del enlace original y reparado medidadesde Villa Mascardi hacia Bariloche en 1310 nm.

Comparacion de las mediciones con el modelo preliminar

En la Seccion 3.1 se realizo una descripcion del enlace Bariloche - Villa Mascardi. Se

planteo un modelo para estimar la longitud del enlace, su posible atenuacion y DGD.

En la Tabla 3.3 se compara las estimaciones con las mediciones realizadas.

La longitud real del enlace es levemente superior a las estimaciones realizadas.

Respecto a la atenuacion del enlace, el puerto 2 se comporta de manera equivalente a

las estimaciones. No ası el puerto 3, en el que existe una diferencia de aproximadamente

3 dB. Por ulitmo, el DGD por PMD es menor al DGD calculado.


Estimacion MedicionLongitud del enlace 41,16 km 41,93 km

Atenuacion del enlace(@1550 nm)

12,95 dBPuerto 2 12 dBPuerto 3 14,9 dB

DGD 1,28 psPuerto 2 0,20 psPuerto 3 0,25 ps

Tabla 3.3: Comparacion del modelo teorico con las mediciones del enlace optico Bariloche -Mascardi.

3.3. Red de transporte

Una vez verificado el correcto funcionamiento del enlace optico entre Bariloche y

Villa Mascardi se elaboraron propuestas para la red de transporte. En este caso, la red

de transporte comunica el HE de la CEB en Bariloche (Sitio A) con la Usina Emilio

Frey en Villa Mascardi (Sitio B).

En cada propuesta se especifica las interfaces a utilizar en el lado de lınea o red,

es decir, en el enlace de transporte, y en el lado de cliente, las interfaces para con los

proveedores de servicios o usuarios finales. En el diagrama de la Figura 3.12 se observa

una representacion grafica de esto.

Sitio A Sitio B

Bariloche Villa Mascardid = 41,93 km

InterfazLado Cliente

InterfazLado Cliente

Proveedoresde servicios

Usuariosfinales

InterfazLado Linea

InterfazLado Linea

Figura 3.12: Diagrama de la red de transporte entre Bariloche y Villa Mascardi.

3.3.1. Propuestas de equipamiento

Las propuestas de red de transporte se realizaron utilizando especificaciones de

equipos de la empresa brasilena Padtec. Esta, se especializa en el desarrollo, fabricacion

y comercializacion de equipos para acceso corporativo, redes metropolitanas y redes

multi-terabit de larga distancia terrestre y submarinas [18].

Dicha empresa es uno de los proveedores de equipos de Silica Networks, propietaria

de importantes redes de transporte en Latinoamerica como ser la red Reina del Plata,

que conecta Rıo de Janeiro, San Pablo y Buenos Aires [19].

Utilizando este tipo de equipamiento, se proponen cuatro disenos de red de trans-

porte, compatible con la normativa ITU-T G.709 [20]. La opcion 1 utiliza modulacion

OOK de 10 Gbps. La opcion 2 utiliza modulacion OOK de 10 Gbps con capacidad de

brindar servicios sub 10 Gbps. La opcion 3 utiliza dos canales OOK de 10 Gbps con

3.3 Red de transporte 27

capacidad de ampliar el sistema hasta 8 canales de 10 Gbps cada uno. Por ultimo, de-

bido a la madurez tecnologica y las necesidades del mercado, en la opcion 4 se propone

tambien una solucion donde se utiliza modulacion DP-QPSK Coherente de 100 Gbps.

Es importante remarcar que, a pesar de la existencia de los sistemas de 40 Gbps, la

tecnologıa de 100 Gbps coherente es la impuesta por el mercado para soluciones de

este tipo.

Opcion 1: 10 Gbps OOK

En primer lugar, se plantea la opcion de un transporte de 10 Gbps con modulacion

OOK. Se propone utilizar el equipo 10 Gbps Dual Transponder. El mismo cuenta con 4

interfaces XFP (10 Gigabit Small Form-factor Pluggable) para transmision y recepcion

de senales DWDM. Estas interfaces soportan los protocolos OTU2/OTU2e y STM-64

[21].

En la Figura 3.13 se puede observar el diagrama del enlace de transporte de esta

configuracion. En el lado linea, se propone utilizar un modulo optico XFP DWDM de

10 Gbps en la banda C de transmision (1530 - 1565 nm). En el lado cliente, utilizar un

XFP de 10 Gbps en 1310 nm.

Sitio A Sitio B


XFP DWDM XFP DWDM

XFP 1310 nm

10 Gbps

XFP 1310 nm

10 Gbps

10 Gbps Dual

Transponder

10 Gbps Dual

Transponder

Figura 3.13: Diagrama del enlace de transporte de la Opcion 1 utilizando interfaces de redOOK de 10 Gbps en el transporte y servicios de 10 Gbps en las interfaces de cliente.

Opcion 2: 10 Gbps OOK con servicios sub 10 Gbps

En segundo lugar, se propone utilizar equipos donde la itnerfaz de red es de 10 Gbps

OOK y la interfaz de cliente soporta tasas de bit menores. En este caso, el equipo a

utilizar es 10 Gbps Combiner ODU-XC 8:2. El mismo cuenta con 8 interfaces de cliente

y 2 interfaces OTU2 de red. Cada interfaz de cliente soporta Gigabit Ethernet, Fast

Ethernet, STM-16, STM-4, STM-1, entre otros protocolos [21].

En la Figura 3.14 se puede observar el diagrama de esta configuracion. En el lado

linea, se propone utilizar un modulo optico XFP DWDM de 10 Gbps en la banda C

de transmision. Mientras que, en el lado cliente, la propuestaa es utilizar 2 SFP de 1

Gbps en 850 nm.


Sitio A Sitio B


XFP DWDM XFP DWDM

SFP 1Gbps

SFP 1Gbps

SFP 1Gbps

SFP 1Gbps

Combinador

ODU-XC

Combinador

ODU-XC

Figura 3.14: Diagrama del enlace de transporte de la Opcion 2 utilizando interfaces de red de10 Gbps y servicios de 1 Gbps en las interfaces de cliente.

Opcion 3: 2 canales de 10 Gbps OOK con ampliacion de hasta 8 canales

Esta opcion sugiere utilizar la Opcion 2 con dos canales DWDM en el lado lınea.

Para esto, se incluye multiplexores, demultiplexores y amplificacion EDFA para poder

ampliar el sistema a 8 canales DWDM de 10 Gbps cada uno. En la Figura 3.15 se

puede observar el diagrama de esta configuracion.

Sitio A Sitio B


XFP DWDM XFP DWDM

XFP DWDM XFP DWDM

SFP 1Gbps

SFP 1Gbps

SFP 1Gbps

SFP 1Gbps

Mux/D

em

ux

Mux/D

em

ux

EDFABooster

Pre-amp

Combinador

ODU-XC

Combinador

ODU-XC

Figura 3.15: Diagrama del enlace de transporte de la Opcion 3 utilizando interfaces de red de10 Gbps. Ademas, se incluye Mux/Demux y amplificacion EDFA permitiendo la expansion delsistema hasta 8 canales DWDM.

Opcion 4: 100 Gbps DP-QPSK coherente

Por ultimo, se propone utilizar modulacion DP-QPSK coherente de 100 Gbps. Se

sugiere utilizar el equipo 100G Muxponder junto co un amplificador EDFA. El mux-

ponder posee una interfaz de red que soporta OTU4 y 10 interfaces XFP de cliente que

soportan STM-64, 10 GbE, OTU2, entre otros protocolos [21].

En la Figura 3.16 se presenta el diagrama de esta configuracion. En el lado linea,

se propone utilizar un modulo optico de 100 Gbps en la banda C de transmision.

Mientras que, en el lado cliente, se propone utilizar 2 XFP de 10 Gbps en la banda C

de transmision.

En la Tabla 3.4 se presentan las principales caracterısticas de los equipos men-

cionados en las tres propuestas realizadas anteriormente. La perdida de insercion del

multiplexoy y demultiplexor LMUX = LDEMUX = 4 dB y la potencia de salida del

amplificador EDFA varıa entre -8 y 18 dBm. Este ultimo es un amplificador dual, es

decir, en transmision actua como booster y en recepcion como pre-amplificador [21].


Sitio A Sitio B


XFP DWDM

XFP DWDM

XFP DWDM

XFP DWDM

EDFABooster

Pre-amp

100 G

Muxponder

100 G

Muxponder

Figura 3.16: Diagrama del enlace de transporte de la Opcion 2 utilizando interfaces coherentesde 100 Gbps y servicios de 10 Gbps en la interfaces de clientes

Opcion 1,2,3 Opcion 4Tasa de bit soportada 10,709 Gbps 127 Gbps

Modulacion OOKDP-QPSKCoherente

Sensibilidad mınimadel receptor (@BER 10−12)

-24 dBm -18 dBm

Potencia de saturaciondel receptor (@BER 10−12)

-5 dBm -5 dBm

Potencia maximadel transmisor

+3 dBm +5 dBm

Potencia mınimadel transmisor

-1 dBm -3 dBm

Maxima dispersioncromatica tolerada

1600 ps/nm 40000 ps/nm

Maximo DGD tolerado 30 ps 100 ps

Tabla 3.4: Especificaciones de los equipos de transportes Padtec mencionados en las propuestasrealizadas.

3.3.2. Evaluacion de propuestas

Para evaluar disenos de enlaces opticos, es necesario tener algunas consideracio-

nes donde se contemple el presupuesto de potencia, la sobrecarga de los receptores y

dispersiones cromaticas y por modo de polarizacion. La evaluacion se realizo contem-

plando las condiciones lımites de los equipos con el objetivo de garantizar su correcto

funcionamiento en los proximos 20 anos. A continuacion, se detalla brevemente cada

una de ellas.

Presupuesto de potencia

Se debe verificar que el presupuesto de potencia (Power Budget - PB) sea mayor

que la atenuacion del enlace L (Ecuacion 3.2). El PB en dB viene dado por la Ecuacion

3.3.

PB = min PTX − LDEMUX − sens minRX − penalidad optica (3.3)


donde min PTX es la potencia mınima de transmision, LDEMUX la perdida de in-

sercion del demultiplexor, sens minRX es la sensibilidad mınima del receptor, y la

penalidad optica tiene en cuenta las penalidades por dispersion cromatica o por el mo-

do de polarizacion. Segun el fabricante, para los equipos a utilizar, LDEMUX = 4 dB

y la penalidad optica es igual a 2 dB si no es posible compensar, antes del receptor,

ninguno de los tipos de dispersion. Todas las magnitudes de la Ecuacion 3.3 deben

estar en dB/dBm.

Sobrecarga del receptor

Se debe verificar que la potencia a la entrada del receptor PinRX no sea mayor a

la soportada por el equipo. PinRX en dBm viene dada por la Ecuacion 3.4.

PinRX = min PTX − LDEMUX −NODFLODF − d (αFO + αFUSION) (3.4)

donde min PTX es la mınima potencia de transmision, NODF es el numero de ODF,

LODF es la perdida de insercion de un ODF, d la distancia optica del enlace, αFO

la atenuacion de la fibra y αFUSION las perdidas de insercion por fusion. Todas las

magnitudes de la Ecuacion 3.4 deben estar en dB/dBm.

Dispersion cromatica y dispersion por modo de polarizacion

En la actualidad, las interfaces opticas de los receptores soportan cierta dispersion

debido a que realizan compensacion electronica. Por lo tanto, es necesario verificar que

la dispersion cromatica CD y la dispersion por modo de polarizacion PMD acumulada

en el enlace sea menor a la soportada por el equipo.

Las 4 opciones satisfacen todas las consideraciones de diseno. La evaluacion de las

opciones 1 y 2 se verifican rapidamente utilizando las especificaciones de la Tabla 3.4

y las Ecuaciones 3.3 y 3.4. La evaluacion de las opciones 3 y 4 no es tan directa. Estas

propuestas incluyen un amplificador EDFA, y ahora, la potencia de transmision de

cada canal PTX depende de la potencia de salida del amplificador PoutEDFAy de la

cantidad de canales NCH del sistema, como lo indica la Ecuacion 3.5.

PTX = PoutEDFA− 10 log NCH (3.5)

El presupuesto de potencias, como se menciono anteriormente, debe ser mayor a la

atenuacion total del enlace, es decir

PB = PTX − LDEMUX − sens minRX − penalidad optica > L


PTX > L+ LDEMUX + sens minRX + penalidad optica . (3.6)

Si reemplazamos las especificaciones de la Tabla 3.4 en la Ecuacion 3.6 considerando

que la opcion 4 no incluye demultiplexor, y que la atenuacion total del enlace es L =

14, 9 dB, se obtienen que PTXOPC3> −3, 1 dBm y PTXOPC4

> −1, 1 dBm.

Se desea tener un margen de seguridad adicional de 5 dB, entonces, PTXOPC3=

+2 dBm y PTXOPC4= +4 dBm. A partir de los niveles de potencia de transmision de

cada canal es posible determinar la potencia de salida del EDFA, teniendo en cuenta

la cantidad de canales del sistema. En la Tabla 3.5 se presenta la potencia de salida del

EDFA dependiendo de la cantidad de canales del sistema para la opciones 3. Como la

opcion 4 contempla un unico canal, PoutEDFA4= PTXOPC4

= +4 dBm.

NCH PoutEDFA

1 +2,0 dBm2 +5,0 dBm3 +6,8 dBm4 +8,0 dBm5 +9,0 dBm6 +9,8 dBm7 +10,4 dBm8 +11,0 dBm

Tabla 3.5: Potencia de salida del EDFA de la opcion 3 en funcion del numero de canales delsistema, considerando Ptx=-2 dBm

Ahora, utilizando las mediciones del enlace presentadas en la Seccion 3.2, las es-

pecificaciones de los equipos de la Tabla 3.4, las Ecuaciones 3.3 y 3.4 y los niveles de

potencia de transmision para las opciones 3 y 4, se realizo la Tabla 3.6 donde se evalua

cada una de las propuestas presentadas.

Opcion1 y 2

Opcion 3 Opcion 4Parametro decomparacion

Presupuesto depotencia PB

21 dB 20 dB 20 dBAtenuaciondel enlace

14,9 dB

Sobrecarga delreceptor

-5 dBm

PinRX -8,2 dBm -13,9 dBm -7,9 dBmMaxima CD

tolerada1600 ps/nm

40000ps/nm

CDacumulada

823,2 ps/nm

Maximo DGDtolerado

30 ps 100 psDGD

acumulado0,25 ps

Conclusion

Tabla 3.6: Evaluacion de las cuatro propuestas realizadas para el enlace de transporte entreBariloche y Villa Mascardi.


3.3.3. Validacion de las propuestas y capacidad disponible

Para verificar la viabilidad de las propuestas realizadas (ver Seccion 3.3.1), y atento

a la posible implementacion de una prueba de concepto, se intercambio informacion con

Padtec acerca del enlace optico. La companıa nos compartio resultados de su propio

calculo de diseno para este enlace, y comparandolos con los nuestros, validaron nuestras

propuestas para la red de transporte entre Bariloche y Villa Mascardi.

A continuacion se presenta un breve analisis de la capacidad disponible en Villa

Mascardi en cada una de las propuestas realizadas. La opcion 1 provee una capacidad

de 10 Gbps tanto para el lado lınea como para el lado cliente, es decir, no se admiten

servicios para clientes con tasas de bit menores ni se permite la ampliacion del sistema.

La opcion 2, al igual que la opcion 1, provee una capacidad de 10 Gbps para el lado

lınea y 2 interfaces de cliente de 1 Gbps. Esta propuesta no permite la ampliacion de

la capacidad de la red de transporte pero si la ampliacion de la cantidad de servicios

de clientes.

La opcion 3 provee una capacidad de 20 Gbps para el lado lınea con la posibilidad

de ampliar el sistema hasta 80 Gbps. En este caso, se mantiene la cantidad de servicios

de clientes de la opcion 2. Por ultimo, la opcion 4 provee una capacidad de 100 Gbps

para el lado lınea y dos interfaces de cliente de 10 Gbps. Este propuesta no permite la

ampliacion de la capacidad de la red de transporte pero si la ampliacion de la cantidad

de servicios de clientes.

En la Tabla 3.7 se presenta un resumen de las capacidades disponibles para cada

una de las propuestas realizadas.

Capacidad de lared de transporte

Capacidad de serviciosa clientes por interfaz de

transportePropuesta Maxima Propuesta Maxima

Opcion 1 10 Gbps 10 Gbps 10 Gbps 10 GbpsOpcion 2 10 Gbps 10 Gbps 2 Gbps 10 GbpsOpcion 3 20 Gbps 80 Gbps 2 Gbps 10 GbpsOpcion 4 100 Gbps 100 Gbps 20 Gbps 100 Gbps

Tabla 3.7: Capacidad disponible en la red de transporte de las propuestas realizadas.

3.3.4. Pruebas de concepto

Con el objetivo de realizar una prueba de concepto, la empresa Padtec nos pro-

veyo dos terminales equipados segun la tercera propuesta de red de transporte (Ver

Figura 3.15), pero sin el amplificador EDFA. A partir de esto, se realizaron medicio-

nes en laboratorio y en campo para verificar parametros del transmisor y el correcto

funcionamiento del enlace.


Pruebas de laboratorio

En primer lugar, se procedio a montar ambos extremos del enlace en el laboratorio,

realizando el correspondiente conexionado optico y electrico, y la posterior energizacion

y configuracion de tarjetas y puertos. Ademas, se verifico, vıa gestor local, niveles de

potencia y estado de alarmas. En la Figura 3.17a y Figura 3.17b se presenta el frente

de los equipos a instalar en Bariloche y Villa Mascardi, respectivamente.

(a) Equipo de Bariloche

(b) Equipo de Villa Mascardi

Figura 3.17: Equipamiento Padtec a instalar en sitio.

Luego, se procedio a medir la potencia de salida del transmisor de manera de

contrastar con los datos provistos por el fabricante. Para la medicion de la potencia del

transmisor PTX se utilizo un medidor de potencias optica Keysight N7752A y se obtuvo

PTX = −0, 04 dBm. La medicion realizada se corresponde con el rango de potencias

de salida especificado por el fabricante (Pmin = −1 dBm - Pmax = +3 dBm).

Tambien, se verifico la atenuacion total soportada por los equipos en el lado li-

nea, para lo cual se utilizo la funcionalidad de atenuador optico variable del Keysight

N7752A. El enlace tolero 19 dB de atenuacion entre los dos puertos de lınea, es decir,

una atenuacion mayor a la que se calculo en la etapa de diseno de la red. Este resultado

permitio que la propuesta pueda ser implementada sin incluir el amplificador EDFA.

Posteriormente, se midio la relacion senal a ruido optica OSNR. Para esto, se uti-

lizo un analizador de espectro optico Anritsu MS9740A y se midio la potencia de

senal con una resolucion de ancho de banda (Resolution Bandwidth - Res BW) de

0,2 nm y la potencia de ruido Res BW = 0,1 nm. De esta manera, se obtuvo que la

OSNR0,1nm = 40, 2 dB. En la Figura 3.18 se presenta el espectro de salida del trans-

ceptor (utilizando el punto de monitoreo 90/10) con un Res BW = 0,1 nm.

Cabe aclarar que una medicion clave que no se pudo realizar fue la de diagrama de

ojo, debido a la imposibilidad de recuperar el reloj con el modulo optico 86105C que

equipa al osciloscopio de muestreo Keysight Infiniium DCA-X 86100D. Si bien estaban

contempladas, tampoco se realizaron mediciones de desempeno con adicion de ruido

de emision espontanea amplificada (Amplified Spontaneous Emission - ASE) debido a

que el enlace no requirio amplificacion optica.


1559 1559.5 1560 1560.5 1561 1561.5

Longitud de onda [nm]

-70

-60

-50

-40

-30

Niv

el d

e p

ote

ncia

[d

Bm

]

Espectro ópticoC21 192,1 THzC22 192,2 THz

Figura 3.18: Espectro optico de la senal transmitida sobre la red de transporte.

Pruebas de campo

Luego de las pruebas de laboratorio, y previamente a la conexion del equipamiento

a la red, se verifico el estado del enlace con el OTDR. Se obtuvieron resultados simi-

lares a las mediciones detalladas en la Seccion 3.2. Posteriormente, se continuo con la

instalacion de los terminales en sitio. El equipo de 4 unidades de rack (4 RU) se ubico

en el HE de la CEB, y el equipo de 2 unidades de rack en la usina Emilio Frey.

Con el equipamiento ya instalado en campo, se realizaron pruebas de verificacion

de potencia y sensibilidad, ademas del monitoreo de alarmas mediante el sistema de

gestion local. Luego, se llevo a cabo una prueba de conectividad con trafico vivo. Esta

consistio en conectar switches TP-LINK en los puertos de cliente de ambos extremos del

enlace, a fin de conectar a un usuario final en Villa Mascardi dentro de las instalaciones

de la usina E. Frey, con un servicio de Internet de 10 Mbps provisto desde el HE de la

CEB.

Sitio A Sitio B


XFP DWDM XFP DWDM

XFP DWDM XFP DWDM

SFP 1Gbps

SFP 1Gbps

SFP 1Gbps

SFP 1Gbps

Switch

SFP

1 GbE

Switch

SFP

1 GbE

Modem10 Mbps

PCISP

Mux/D

em

ux

Mux/D

em

ux

Combinador

ODU-XC

Combinador

ODU-XC

Figura 3.19: Diagrama de bloques de la implementacion del proyecto de la red de transportejunto con conectivdad a Internet para un usuario final.


Para esto, se utilizaron las interfaces de clientes SFP de 1 GbE para conectar los

equipos de transporte a los switches. En la Figura 3.19 se presenta un diagrama de

la conectividad entre el usuario final y el proveedor de servicios de Internet (Internet

Service Provider - ISP) de la CEB.

Una vez establecido el enlace, se verifico la funcionalidad del acceso a internet

mediante el acceso a paginas web con contenido de streaming de video. Luego, y a fin de

cuantificar el desempeno del enlace de datos, se realizo un test de velocidad utilizando

el servicio SpeedTest y se contrastaron velocidades de 9,3 Mbps en downstream y 0,8

Mbps en upstream. En la Figura 3.20 se presentan los resultados del test.

Figura 3.20: Resultados del SpeedTest dentro de las instalaciones de la usina Emilio Frey.

Finalmente, se realizaron dos pruebas de calidad del sistema implementado. En

primer lugar, utilizando un analizador de redes de datos Anritsu Network Master

MT9090A con el modulo 1 Gigabit Ethernet, se realizo un test de datos Ethernet

sobre la red. La prueba consiste en incluir informacion adicional en la transmision, y

luego de la deteccion, verificar si hubo errores en la comunicacion. El test duro 40 mi-

nutos y no se detectaron errores. En la Tabla 3.8 se pueden ver los resultados arrojados

por el instrumento de medicion.

Duracion del test 40 minutosNumero de tramas

transmitidas2, 50 109

Numero de tramasperdidas

0

Resultado del test Aceptado

Tabla 3.8: Resultados del test de datos Ethernet sobre la red utilizando el analizador de redesde datos Anritsu Network Master MT9090A.

En segundo lugar, utilizando un analizador de comunicaciones Wandel & Golter-

mann ANT-20, se realizo un test de trafico TDM segun ITU-T G.826, utilizando como

cliente una interfaz optica STM-1 (155,52 Mbps). El test duro 63 minutos y, nueva-

mente, no se detectaron errores como tampoco indicaciones de alarmas. En la Tabla

3.9 se pueden ver los resultados arrojados por el instrumento de medicion.


Cantidad DescripcionES 0 Segundos con errores

EFS 3806 Segundos libres de errorSES 0 Segundos con muchos erroresDM 0 Minutos degradadosUAS 0 Segundos no disponible

VERDICT Aceptado

Tabla 3.9: Resultados del test de trafico segun ITU-T G.826 utilizando el analizador de comu-nicaciones W&G ANT-20.

3.4. Red de acceso

Si bien el proyecto de una red de dispersion para el enlace Bariloche - Vila Mascardi

es un trabajo que excede a este Proyecto Integrador, se desarrollo un breve diseno a

modo ilustrativo. El objetivo es presentar un posible despliegue de fibra para la presta-

cion de servicios de comunicaciones. Esto se podrıa llevar a cabo luego de implementar

alguno de los proyectos de red de transporte desarrollados en la Seccion 3.3.

El diseno de la red de acceso viene asociado al estandar que se utilizara, en este

caso, GPON (ITU-T G.984). Se propone ubicar el OLT GPON en la Usina Emilio Frey

y desde ahı realizar la dispersion hacia Villa Mascardi y otros lugares de interes.

En la Tabla 3.10 se presentan los lugares de interes para la red de acceso, espe-

cificando la distancia geografica que los separan de la usina. En el barrio central E.

Frey y en Villa Mascardi se considero la cantidad de hogares presentes. Luego, se los

agrupo segun la region geografica y distancia de la usina. Las distancias fueron estima-

das utilizando Google Maps y considerando un factor de correccion del 10 % debido a

las imperfecciones del terreno.

Lugar Distancia [km] GrupoBarrio central E. Frey x 7 0,5 1Hotel Padre Mascardi 0,5 1Parques Nacionales 0,6 2Camping Las Carpitas 1,2 2Villa Mascardi x 6 2,0 2Pobladores del P. N. x 5 2,5 3Cabanas Mascardi SJ 2,9 3Camping La Querencia 5,3 3ACA 5,6 2Campamento Ruca Lauquen 6,1 2Camping ATE 8,5 3Camping Los Rapidos 10,0 3Hotel Tronador 26,4 3Camping Los Cesares 26,7 3

Tabla 3.10: Lugares de interes de Villa Mascardi para brindarles conectividad mediante tec-nologıa GPON. Se los agrupo segun la region geografica y su distancia a la Usina Emilio Frey.

3.4 Red de acceso 37

3.4.1. Propuesta de equipamiento

Se elaboro una propuesta de red de acceso utilizando equipos GPON UFiber de la

empresa Ubiquiti. Se propone utilizar 3 interfaces del OLT, una para cada grupo de

clientes, y mediante splitters de potencia, realizar la dispersion de la red. En la Tabla

3.11 se presentan las caracterısticas de los transceptores GPON UFiber [8].

Longitud de onda TX 1490 nmLongitud de onda RX 1310 nmRango de potencia TX +1,5 - +5 dBmRango de potencia RX -28 - -8 dBmTasa de datos Downstream 2,5 GbpsTasa de datos Upstream 1,25 Gbps

Tabla 3.11: Especificaciones de los transceptores GPON UFiber[8]

Se sugiere utilizar fibra SMF donde α1310 = 0,35 dB/km y α1490 = 0,24 dB/km.

En la Tabla 3.12 se presentan las perdidas de insercion de splitters de potencia UFiber

[8].

Splitter 1x4 7,4 dBSplitter 1x8 10,5 dBSplitter 1x16 13,7 dBSplitter 1x32 17,0 dB

Tabla 3.12: Perdidas de insercion de splitters de potencia UFiber [8].

Se propone utilizar tres interfaces GPON SFP, una por cada grupo de la Tabla

3.10. Luego, utilizar un splitter 1x8 en la interfaz 1 y un splitter 1x16 en la interfaz 2 y

3. Finalmente, conectar los usuarios finales con fibra SMF. Este esquema se representa

en la Figura 3.21.

OLT GPON

1

2

3

4

Grupo 1: 8 hogares

Grupo 2: 10 hogares

Grupo 3: 11 hogares

......

...

1x8

1x16

1x16

Red de transporte

Figura 3.21: Diagrama de la red de acceso pasiva en Mascardi siguiendo el estandar GPON.

3.4.2. Evaluacion de propuesta

Para evaluar disenos de redes de acceso pasiva, a diferencia de las redes de trans-

porte, basta con analizar el presupuesto de potencia. Esto se lleva a cabo, teniendo en


cuenta los rangos de potencia de transmision y recepcion, las perdidas de insercion de

los splitters de potencia y la atenuacion de la fibra optica.

Los transceptores GPON UFiber ajustan automaticamente su potencia de trans-

mision para alcanzar mayores/menores distancias. De esta manera, la mınima perdida

de insercion entre el transmisor y el receptor permitida es de 9,5 dB. Asimismo, la

maxima perdida de insercion admitida es de 33 dB.

Utilizando las especificaciones de las Tablas 3.11 y 3.12, se calculo las perdidas de

insercion para el hogar mas cercano LDmin y para el hogar mas lejano LDmax para cada

grupo de la Tabla 3.10. Ademas, se calculo el margen adicional como la diferencia entre

la maxima perdida de insercion admitida y la perdida de insercion para el hogar mas

lejano. Estos resultados se presentan en la Tabla 3.13.

GrupoNumero de

usuariosSplitter LDmin LDmax

Margenadicional

1 8 8 10,67 dB 10,67 dB 22,33 dB2 10 16 13,91 dB 15,83 dB 17,17 dB3 11 16 14,57 dB 23 dB 10 dB

Tabla 3.13: Perdidas de insercion del hogar mas cercano y mas lejano para cada interfaz delOLT GPON.

Entonces, dada la configuracion de la Figura 3.21, y con los resultados de la Tabla

3.13 se puede concluir que es viable la propuesta realizada. En todos los grupos, LDmin

es mayor a la mınima perdida de insercion admitida (9,5 dB) y LDmax es menor a

la maxima perdida de insercion admitida (33 dB). Ademas, se cuenta con un margen

adicional en el caso de que se quiera cambiar los splitters y anadir mas usuarios, o se

incrementen las perdidas de insercion debido a posibles futuros empalmes de la fibra

utilizada.

3.4.3. Capacidad disponible

En esta Seccion se presenta un breve analisis de la capacidad disponible para los

usuarios finales de cada uno de los grupos segun la propuesta realizada anteriormente.

Cabe destacar que los numeros que se obtienen estan relacionados a la propuesta rea-

lizada. Existen multiples combinaciones de propuestas, pero se opto por esta debido a

la disposicion geografica de los usuarios finales.

Cada interfaz del OLT tiene 2,5 Gbps de capacidad para brindarle a los usuarios

finales. El grupo 1 abarca 8 usuarios finales que pueden alcanzar los 300 Mbps, y, segun

la propuesta realizada, no se podrıan agregar nuevos usuarios a esa interfaz sin cambiar

el splitter utilizado. El grupo 2 y 3 abarcan 10 y 11 usuarios finales respectivamente. Los

mismos pueden alcanzar velocidades aproximadas de 150 Mbps. La propuesta realizada

permite anadir hasta 16 usuarios en las interfaces 2 y 3 del OLT.

3.5 Conclusiones preliminares 39

En la Tabla 3.14 se presenta un resumen del numero de usuarios de cada interfaz y

la capacidad maxima disponible para los usuarios finales.

GrupoNumero de

usuariosCapacidad disponiblemaxima por usuario

Actuales Maximo1 8 8 ∼300 Mbps2 10 16 ∼150 Mbps3 11 16 ∼150 Mbps

Tabla 3.14: Capacidad maxima disponible por usuario en funcion del grupo al que pertenecen.

3.5. Conclusiones preliminares

Ante la presencia de un enlace optico fuera de servicio entre Bariloche y Villa

Mascardi, se realizaron una serie de trabajos sobre dicha infraestructura con el objetivo

primario de brindar servicios de telecomunicaciones en este lugar.

En primera instancia, se realizo un estudio con el objetivo de inferir algunos parame-

tros relevantes del mencionado enlace. Se siguio con las primeras mediciones, obtenien-

do un perfilado de las fibras y el estado de la misma. Se observaron eventos no reflectivos

con perdidas de insercion mayores a 5 dB que dificultaban el correcto funcionamiento

del enlace.

Por otro lado, se realizaron experiencias en el laboratorio con el fin de reproducir

el escenario observado en las mediciones. De esta manera, se pudo inferir que el evento

no reflectivo medido sobre el enlace a Mascardi estarıa producido por una curvatura.

Se elevo un informe al personal de la CEB en donde se plantearon los problemas

encontrados mencionando sus posibles orıgenes.

Una vez reparada la fibra optica, se repitieron las mediciones en el enlace y se verifico

su correcto funcionamiento. El enlace es de 41,93 km y tiene una atenuacion total de

14,9 dB. Ademas, para verificar el estado de la fibra, se midio el retardo diferencial

de grupo DGD debido a la dispersion por modo de polarizacion. Se obtuvieron valores

adecuados segun el marco normativo.

Una vez que se verifico el correcto funcionamiento del enlace optico, utilizando equi-

pos de la empresa Padtec, se elaboraron cuatro propuestas para la red de transporte.

Las mismas utilizaban modulaciones de amplitud y fase, desde tasas de 10 Gbps hasta

100 Gbps, utilizando tecnologıa DWDM. Las mismas fueron evaluadas a partir de las

especificaciones de los equipos.

Con ayuda de la CEB y Padtec, se implemento una de las propuestas de red de

transporte desarrollada. Se transmitieron 2 canales DWDM de 10 Gbps sobre el enla-

ce Bariloche - Villa Mascardi. Se verificaron algunos parametros del transmisor y se

conecto a un usuario final en Villa Mascardi con un servicio de Internet de 10 Mbps.


Finalmente, a modo complementario, se elaboro una breve propuesta de red de

acceso PON basada en el estandar GPON presentando un posible despliegue de fibra

para la prestacion de servicios de comunicaciones. Este proyecto permite brindarles

servicios de hasta 300 Mbps para los usuarios finales de Villa Mascardi.

Capıtulo 4

Conclusiones

Las enormes demandas de ancho de banda previstas a fines del milenio pasado se

han hecho realidad. El trafico de Internet ha experimentado un crecimiento exponencial

en los ultimos anos, provocando la necesidad de optimizar y mejorar la tecnologıa de

las redes de telecomunicaciones.

En este Proyecto Integrador, se trabajo sobre infraestructura existente en dos esce-

narios: la red de acceso HFC del Barrio 400 Viviendas y el enlace de fibra optica entre

Bariloche y Villa Mascardi.

En primer lugar, se realizo una propuesta de rediagramacion de la red HFC para

resolver el problema de la demanda de ancho de banda en el Barrio 400 Viviendas. Se

propuso reemplazar un amplificador de lınea por un nuevo nodo optico, y de esta ma-

nera, dividir la zona de cobertura original en dos nuevas regiones, cada una con su nodo

optico. Se elaboro una propuesta formal incluyendo los calculos de diseno y configura-

cion de los equipos involucrados. La misma fue presentada y validada por el personal

de la CEB. Esta solucion permite aumentar la capacidad de los usuarios finales de 0,7

Mbps a 1,2 y 1,6 Mbps dependiendo del nodo optico. Debido a problemas operativos

que exceden a este Proyecto Integrador, esta propuesta no pudo ser implementada.

En segundo lugar, ante la presencia de un enlace optico fuera de servicio entre Ba-

riloche y Villa Mascardi, se realizaron una serie de trabajos sobre dicha infraestructura

con el objetivo primario de brindar servicios de telecomunicaciones en este lugar.

En primera instancia, se realizo un estudio con el objetivo de inferir algunos parame-

tros relevantes del mencionado enlace. Se siguio con las primeras mediciones, obtenien-

do un perfilado de las fibras y el estado de las mismas. Se observaron eventos no

reflectivos con perdidas de insercion mayores a 5 dB que dificultaban el correcto fun-

cionamiento del enlace.

Luego, se realizaron experiencias en el laboratorio con el fin de reproducir el esce-

nario observado en las mediciones. De esta manera, se pudo inferir que el evento no

reflectivo medido sobre el enlace a Mascardi se produjo por una curvatura. Se elevo

41

42 Conclusiones

un informe al personal de la CEB en donde se plantearon los problemas encontrados

mencionando las posibles causas que lo ocasionaron.

Una vez reparada la fibra optica, se repitieron las mediciones en el enlace y se

verifico su correcto funcionamiento. Se obtuvo una mejora de 8 dB en la atenuacion

del enlace, permitiendo desarrollar propuestas de redes de transporte. Ademas, para

verificar el estado de la fibra, se midio el retardo de grupo diferencial DGD debido a la

dispersion por modo de polarizacion. Se obtuvieron valores adecuados segun el marco

normativo.

Sabiendo que el enlace optico se encuentra en buenas condiciones, y utilizando

equipos de la empresa Padtec, se elaboraron cuatro propuestas para la red de transporte

con tecnologıa DWDM y canales de 10 y 100 Gbps. Las mismas fueron evaluadas

siguiendo las especificaciones de los equipos.

Junto con la empresa Padtec y la CEB, se realizo una prueba de concepto im-

plementando una de las propuestas de red de transporte. La misma consistio en la

transmision de 2 canales DWDM de 10 Gbbps sobre el enlace Bariloche - Villa Mascar-

di. Se realizaron mediciones en el laboratorio verificando parametros del transceptor y

mediciones en el campo verificando el correcto funcionamiento de la red. Tambien se

brindo servicio de Internet de 10 Mbps a un usuario final dentro de la Usina Emilio

Frey en Villa Mascardi.

Finalmente, complementando la propuesta de la red de transporte, se elaboro un

breve propuesta de red de acceso PON basada en el estandar GPON presentando un

posible despliegue de fibra para la prestacion de servicios de comunicaciones. Esta

propuesta permitirıa brindar servicios con tasas superiores a los 150 Mbps.

Apendice A

Calculos auxiliares de la propuesta

Barrio 400 Viviendas

A.1. Calculos del enlace de bajada

A.1.1. Enlace nodo optico - amplificador troncal A

La potencia de entrada del amplificador troncal A PINAdebe ser menor a 11 dBmV

para que el mismo opere en la zona lineal. Este nivel viene dado por la Ecuacion (A.1)

donde:

POUT1 potencia de salida del puerto 1 del nodo optico.

LBRANCH1 perdidas en el BRANCH 1: Cable coaxial 0.750” de 103m de longitud.

LDCAperdidas de insercion en la salida acoplada del acoplador direccional LDCA

=

8,5 dB.

LBRANCH4 perdidas en el BRANCH 4: el amplificador se encuentra a continuacion

del acoplador direccional, por lo tanto, LBRANCH4 = 0.

PINA= POUT1 − LBRANCH1 − LDCA

− LBRANCH4 (A.1)

Este calculo debe realizarse tanto para la banda alta (750 MHz) como para la banda

baja (55 MHz). Hay que asegurar que no se generen productos de intermodulacion en

el upstream. Para eso, es necesario que el nivel de potencia en la banda baja no supere

al nivel de la banda alta.

Si bien las perdidas de insercion del acoplador direccional son uniforme en toda la

banda, no ocurre lo mismo con las perdidas en BRANCH 1. LBRANCH1(750 MHz) =

0,049 dB/m y LBRANCH1(55 MHz) = 0,012 dB/m. Reemplazando en la Ecuacion

(A.1), se obtuvo:

43

44 Calculos auxiliares de la propuesta Barrio 400 Viviendas

PINA(750 MHz) = POUT1(750 MHz) − 103 m · 0,049 dB/m− 8,5 dB

PINA(75 0MHz) = POUT1(750 MHz) − 13,55 dB

PINA(55 MHz) = POUT1(55 MHz) − 103 m · 0,012 dB/m− 8,5 dB

PINA(55 MHz) = POUT1(55 MHz) − 10,25 dB

Configurando POUT1(750 MHz) = +37 dBmV POUT1(55 MHz) = +33 dBmV y

reemplazando en la Ecuacion A.1 se obtiene:

PINA(750 MHz) = 23,45 dBmV PINA

(55 MHz) = +23,26 dBmV

Por ultimo, es necesario que este nivel de potencia sea menor a 11 dBmV, ası que

se colocara un atenuador de 13 dB a la entrada del amplificador. De esta manera se

obtiene:

PINA(750 MHz) = +10,45 dBmV PINA

(55 MHz) = +10,26 dBmV

La Ecuacion (A.2) define la relacion Carrier to Noise en una cascada de amplifica-

dores, donde

PIN potencia de entrada al primer amplificador de la cadena.

NA figura de ruido del amplificador NA(750 MHz) = 10 dB NA(55 MHz) =

10,5 dB.

n numero de amplificadores en cascada.

C/N = PIN [dBmV ] + 59,4 dB −NA [dB] − 10 log n (A.2)

En el BRANCH que empieza a la salida del amplificador troncal A no hay otro am-

plificador, por lo que el numero de amplificadores en cascada es n = 1. Si se reemplaza

los valores de PINApropuestos anteriormente se obtiene:

C/NA(750 MHz) = 55,35 dB C/NA(55 MHz) = 59,16 dB

A.1.2. Enlace nodo optico - amplificador troncal B

Se trabajo de manera similar para el amplificador troncal B. Nuevamente, la po-

tencia de entrada del amplificador troncal A PINBdebe ser menor a 11 dBmV. Este

nivel viene dado por la Ecuacion (A.3) donde:


LBRANCH1 perdidas en el BRANCH 1: Cable coaxial 0.750” de 103 m de longitud.

LDC perdidas de insercion en la salida directa del acoplador direccional.

LBRANCH3 perdidas en el BRANCH 3: Cable coaxial 0.500” de 111 m de longitud.

A.1 Calculos del enlace de bajada 45

PINB= POUT1 − LBRANCH1 − LDC − LBRANCH3 (A.3)

Este calculo debe realizarse tanto para la banda alta (750 MHz) como para la banda

baja (55 MHz). Hay que asegurar que no se generen productos de intermodulacion en

el upstream. Para eso, es necesario que el nivel de potencia en la banda baja no supere

al nivel de la banda alta.

Las perdidas de insercion del acoplador direccional son LDC(750 MHz) = 2,6 dB

y LDC(55 MHz) = 1,7 dB.

En el BRANCH 1: LBRANCH1(750MHz) = 0,049 dB/m y LBRANCH1(55MHz) =

0,012 dB/m.

En el BRANCH 3: LBRANCH3(750 MHz) = 0,07 dB/m y LBRANCH3(55 MHz) =

0,017 dB/m.

Reemplazando en la Ecuacion (A.3), se obtiene:

PINA(750 MHz) = POUT1(750 MHz) − 103 m · 0,049 dB/m− 2,6 dB − 111 m ·

0,07 dB/m


PINA(55 MHz) = POUT1(55 MHz) − 103 m · 0,012 dB/m − 1,7 dB − 111 m ·

0,017 dB/m


Configurando POUT1(750 MHz) = +37 dBmV POUT1(55 MHz) = +33 dBmV se

obtiene:


(55 MHz) = +28,2 dBmV

Como el nivel de potencia en la banda baja es mas grande que en la banda alta, es

necesario colocar un ecualizador EQ9.0 a la entrada del amplificador troncal B. Este

ecualizador tiene una respuesta lineal en frecuencia que atenua LEQ9,0(750 MHz) =

1 dB LEQ9,0(55 MHz) = 7,9 dB y se obtiene:


(55 MHz) = +20,3 dBmV

Por ultimo, es necesario que este nivel de potencia sea menor a 9 dBmV, ası que se

colocara un atenuador de 10 dB a la entrada del amplificador. De esta manera se

obtiene:


(55 MHz) = +10,3 dBmV

Para analizar C/N en este amplificador, observamos la Ecuacion (A.2). En el

BRANCH que empieza a la salida del amplificador troncal B no hay otro amplifi-

cador, por lo que n = 1. Si se reemplaza los valores de PINBpropuestos anteriormente

se obtiene:

C/NB(750 MHz) = 55,35 dB C/NB(55 MHz) = 59,16 dB


A.1.3. Enlace nodo optico - BRANCH

Para calcular la potencia al final del BRANCH PBRANCH es necesario considerar

las perdidas en el coaxial, las perdidas de insercion de los taps (dispositivos pasivos

para la distribucion de la senal al usuario final) y la perdida de la boca del tap. La

Ecuacion (A.4) relaciona la potencia final del BRANCH y las perdidas mencionadas

donde:


LSP perdidas de insercion en el splitter: LSP (750MHz) = 4,9 dB LSP (55MHz) =

4,2 dB.

LCOAXIAL perdidas en el cable coaxial.

N el numero de TAPs en el BRANCH.

LTAPn perdidas de insercion del TAP n.

PBRANCH = POUT2 − LSP − LCOAXIAL −N∑

n=1

LTAPn (A.4)

Las caracterısticas del BRANCH 5 se presentan en la Tabla A.1 y las del BRANCH

6 en la Tabla A.2.

L (@750 MHz) L (@ 55MHz)Cable coaxial 0.500”de 115m de longitud

8.0 dB 2.0 dB

TAP 9821 1.3 dB 0.6 dBTAP 9818 2.6 dB 1.2 dBTAP 9414 2.6 dB 1.2 dBTAP 9411 10.5 dB 10.5 dB

Tabla A.1: Descripcion tecnica del BRANCH 5. Caracterıstica del cable coaxial y de los TAPsdel BRANCH.

L (@750 MHz) L (@55 MHz)Cable coaxial 0.500”de 111m de longitud

7.8 dB 1.9 dB

TAP 9821 1.3 dB 0.6 dBTAP 9417 1.3 dB 0.6 dBTAP 9812 11.3 dB 11.3dB

Tabla A.2: Descripcion tecnica del BRANCH 6. Caracterıstica del cable coaxial y de los TAPsdel BRANCH.

A.1 Calculos del enlace de bajada 47

Para cumplir con los requerimientos de diseno hay que configurar:

POUT2(750MHz) = +49 dBmV POUT2(55MHz) = +39 dBmV

Reemplazando en la Ecuacion (A.4), se obtiene:

PBRANCH5(750 MHz) = POUT2(750 MHz) − 29,9 dB = +19,1 dBmV





A.2. Calculos del enlace de subida

Los calculos para el enlace de subida son muy similares a los del enlace de bajada. La

banda de upstream se encuentra entre 5 y 42 MHz. Se utilizo la informacion detallada

en el Anexo A.1 para la frecuencia de 55 MHz.

A.2.1. Enlace amplificador troncal A - nodo optico

La Ecuacion (A.5) relaciona la potencia de salida de los amplificadores troncales A

PAT con la potencia recibida en el puerto 1 del nodo optico PIN1 donde

LATx atenuador interno en inversa del amplificador troncal x.

LBRANCHx perdidas en el BRANCH x

LDC perdidas de insercion en la salida directa del acoplador direccional.

LDCAperdidas de insercion en la salida acoplada del acoplador direccional.

LNODO atenuador interno en inversa del nodo optico en el puerto 1.

PIN1 = (PATA−LATA

−LBRANCH1−LDCA)+(PATB

−LATB−LBRANCH3−LDC)+LNODO

(A.5)

La potencia recibida en el puerto 1 del nodo optico debe ser +18 dBmV. Las

potencias de salida de los amplificadores troncales son PATA= PATB

= +35 dBmV

(asegurando su operacion en el regimen lineal). Las perdidas en los BRANCH son

LBRANCH1 = 1,25 dB y LBRANCH3 = 1,9 dB. Las perdidas del acoplador direccional

son LDC = 1,7 dB y LDCA= 8,5 dB. Reemplazando en la Ecuacion A.5 se obtiene:

PIN1 = 56,65 dBmV − (LATA+ LATB

+ LNODO)

Se debe cumplir que LATA+LATB

+LNODO = 38,65 dB. Como solucion posible, se

propone LATA= LATB

= 12 dB y LNODO = 15 dB.

A.2.2. Enlace BRANCH - nodo optico

La Ecuacion (A.6) relaciona la potencia de salida del modem de un usuario del

ultimo TAP del BRANCH PU con la potencia recibida en el puerto 2 del nodo optico

PIN2.

LSP perdida de insercion en el splitter LSP .

LCOAXIALx perdidas en el cable coaxial del BRANCH x.

N5 numero de TAPs en el BRANCH 5.

A.2 Calculos del enlace de subida 49

N6 numero de TAPs en el BRANCH 6.

LTAPn perdidas de insecion del TAP n.

PBRANCH5 = PU5 − LSP − LCOAXIAL5 −N5∑n=1

LTAPn

PBRANCH6 = PU6 − LSP − LCOAXIAL6 −N6∑n=1

LTAPn

PIN2 = PBRANCH5 + PBRANCH6 (A.6)

Reemplazando la informacion de los BRANCHs, se obtiene: PIN2 = PU5 + PU6 −38,3 dB

Los modems de usuario pueden transmitir con un rango de potencia entre +8 dBmV

y +55 dBmV. Estos niveles se ajustan automaticamente para que la potencia recibida

en el puerto del nodo sea 18 dBmV. Se debe cumplir PU5 + PU6 = +56,3 dBmV .

Practica Profesional Supervisada

(PPS)

Se informa que este Proyecto Integrador (PI) ha cumplido con mas de 200 hs

de Practica Profesional Supervisada (PPS) en el Grupo de Comunicaciones Opticas

(GCO) del Departamento de Ing. En Telecomunicaciones (Gcia DTyPE – GAIyANN,

CNEA) y en instalaciones de la Cooperativa de Electricidad Bariloche (CEB), bajo

la supervision del Mg. Ing. Julio C. Benıtez. Dicha PPS cubre las actividades de los

capıtulos 2, 3 y 4 del presente PI.

Mg. Ing. Julio C. Benıtez

51

Proyecto y Diseno (P&D)

Se informa que este Proyecto Integrador ha cumplido con mas de 200 hs de ac-

tividades de Proyecto y Diseno (P&D), en las cuales se emplearon conocimientos de

ciencias basicas y de la ingenierıa para el desarrollo del trabajo. Las actividades que

contemplan P&D son las que se describen en los capıtulos 2, 3 y 4 del presente PI.

Mg. Ing. Julio C. Benıtez

53

Bibliografıa

[1] CISCO. Cisco Visual Networking Index (VNI): Forecast and Trends 2017 - 2022,

2019. URL https://www.cisco.com/c/en/us/solutions/

collateral/service-provider/visual-networking-index-vni/

white-paper-c11-741490.html. ix, 1, 2

[2] Simmons, J. M. Optical Network Design and Planning. 2014. ix, 2, 3, 4

[3] International Telecommunication Union. Recommendation ITU-T G.989.1 40-

gigabit-capable passive optical networks (NG-PON2): General requirements. 2013.

ix, xi, 6, 7

[4] JDSU Uniphase Corporation. Reference Guide to Fiber Optic Testing, Volume 1,

2007. ix, 21

[5] Lam, C. Passive Optical Networks: Principles and practice. 2007. xi, xi, 5, 6

[6] International Telecommunication Union. Recommendation ITU-T G.984.1

gigabit-capable passive optical networks (GPON): General characteristics. xi, 6

[7] International Telecommunication Union. Recommendation ITU-T G.987.1 10-

gigabit-capable passive optical networks (XG-PON): General requirements. 2016.

xi, 6

[8] Ubiquiti. UFiber GPON Datasheet. https://www.ui.com/downloads/ds/uf_

gpon, 2017. xi, xi, 37

[9] Agrawal, G. Optical Communication: Its History and Recent Progress. 2016. 3, 4

[10] Fukuchi, K., Kasamatsu, T., Morie, M., Ohhira, R., Ito, T., Sekiya, K., et al. 10.92-

tb/s (273 x 40-gb/s) triple-band/ultra-dense wdm optical-repeatered transmission

experiment. En: Optical Fiber Communication Conference and International Con-

ference on Quantum Information, pag. PD24. Optical Society of America, 2001.

URL http://www.osapublishing.org/abstract.cfm?URI=OFC-2001-PD24. 4

55

https://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/service-provider/visual-networking-index-vni/white-paper-c11-741490.html



https://www.ui.com/downloads/ds/uf_gpon

https://www.ui.com/downloads/ds/uf_gpon

http://www.osapublishing.org/abstract.cfm?URI=OFC-2001-PD24

56 Bibliografıa

[11] Zhou, X., Yu, J., Huang, M.-F., Shao, Y., Wang, T., Nelson, L., et al. 64-

tb/s, 8 b/s/hz, pdm-36qam transmission over 320 km using both pre- and post-

transmission digital signal processing. J. Lightwave Technol., 29 (4), 571–577, Feb

2011. URL http://jlt.osa.org/abstract.cfm?URI=jlt-29-4-571. 4

[12] Takara, H., Sano, A., Kobayashi, T., Kubota, H., Kawakami, H., Matsuura, A.,

et al. 1.01-pb/s (12 sdm/222 wdm/456 gb/s) crosstalk-managed transmission with

91.4-b/s/hz aggregate spectral efficiency. En: European Conference and Exhibition

on Optical Communication, pag. Th.3.C.1. Optical Society of America, 2012. URL

http://www.osapublishing.org/abstract.cfm?URI=ECEOC-2012-Th.3.C.1. 4

[13] Ministerio de Modernizacion. Resolucion 580 - Reglamento de Calidad de los

Servicios de TIC. https://www.enacom.gob.ar/multimedia/normativas/

2018/res580MM.pdf, 2018. 12

[14] Ministerio del Interior, Obras Publicas y Vivienda. Villa mas-

cardi. http://www.mininterior.gov.ar/municipios/masinfo.php?

municipio=RNO072&idName=municipios&idNameSubMenu=&idNameSubMenuDer=

&idNameSubMenuDerNivel2=&idNameSubMenuDerPrincipal=, 2017. 17

[15] CORNING - John A. Cay . An Overview of Macrobending and Microbending of

Optical Fibers. 21

[16] International Electrotechnical Commission . Measurement methods and test

procedures - Macrobending loss, 2011. 21

[17] International Telecommunication Union. Recommendation ITU-T G.652 charac-

teristics of a single-mode optical fibre and cable. 2009. 21

[18] Padtec. Sobre Padtec. https://www.padtec.com.br/, 2019. 26

[19] Silica Networks. Mapa de red. https://www.silicanetworks.com/es/

mapa-red/. 26

[20] International Telecommunication Union. Recommendation ITU-T G.709 interfa-

ces para la red optica de transporte. 2016. 26

[21] Padtec. LightPad i6400G Plataform: 200-channel DWDM Multiservice System.

Technical Manual, 2018. 27, 28

http://jlt.osa.org/abstract.cfm?URI=jlt-29-4-571

http://www.osapublishing.org/abstract.cfm?URI=ECEOC-2012-Th.3.C.1

https://www.enacom.gob.ar/multimedia/normativas/2018/res580MM.pdf

https://www.enacom.gob.ar/multimedia/normativas/2018/res580MM.pdf

http://www.mininterior.gov.ar/municipios/masinfo.php?municipio=RNO072&idName=municipios&idNameSubMenu=&idNameSubMenuDer=&idNameSubMenuDerNivel2=&idNameSubMenuDerPrincipal=



https://www.padtec.com.br/

https://www.silicanetworks.com/es/mapa-red/

https://www.silicanetworks.com/es/mapa-red/

Agradecimientos

En primer lugar, agradezco a mi familia, personas fundamentales desde el dıa uno

que llegue a Bariloche. A mi mama, Daniela, por ser mi sosten afectivo apoyando

incondicionalmente todas mis decisiones desde Tucuman. A mis hermanos, Solana y

Luciano, que a pesar de la distancia, me hicieron sentir parte de sus acontecimientos

importantes en estos ultimos tres anos y medio. Y a mi papa Luis y a mi hermano

Maurizio por apoyar mis proyectos a la distancia.

Agradezco a mis amigos de Tucuman que siempre estuvieron dispuestos a reencon-

trarnos en mis cortas estadıas. A mis companeros de carrera, Pablo, Belen, Omelio,

Rodri, Juan, Jose y Felix, por hacer mas llevadera la cursada y los largos dıas de estu-

dio. A Thomas, por ser un amigo incondicional compartiendo los buenos y los malos

momentos. Y al resto de la gente de Bariloche, IB 15, IB 16, IB 17, IB 18 y amigos de

posgrados por haber compartidos tantos momentos.

A Julio Benıtez, mi director, por la confianza que deposito en mi y por consejos a

la hora de enfrentar la vida laboral que arranca ahora. Tambien agradecer su tiempo y

ganas de trabajar que hizo que este proyecto se haga realidad. A Diego Grosz, director

de la carrera, por su humildad y disposicion a ayudarme en lo que necesite. Y al resto

de los integrantes del Grupo de Comunicaciones Opticas por su ayuda y predisposicion.

Al Instituto Balseiro y a la Comision Nacional de Energıa Atomica que me dieron la

inmejorable oportunidad de completar mis estudios en una institucion tan prestigiosa

como es el IB. Por darme la posibilidad de conocer excelentes personas y profesionales

que hicieron que me lleve de Bariloche algo mas que mi tıtulo de grado.

A la CEB, por medio de Roberto y Leonardo Otermin, Eduardo Broglio y Federico

Lutz, por poner a disposicion su infraestructura de telecomunicaciones para llevar a

cabo este trabajo y por transmitirme sus conocimientos en la operacion de este tipo

de redes. Tambien a Leo, Santiago y Axel por ayudarme a realizar las mediciones

pertinentes en campo.

A la empresa Padtec, a traves de Jorge Apfel, Pablo Prieto, Rafael Tabelli Terranova

y Eduardo Tadashi Hirata, por poner a disposicion su equipamiento para terminar este

Proyecto Integrador. Sin su colaboracion no hubiese sido posible concretar este trabajo.

57

Model 6940 Optoelectronic Node - 5-42/54-870 MHz Optical Section Specifications

Optical Section - Forward Receiver (RX) Module

Units

Standard RX

High Gain RX

Notes

Wavelength nm 1310 and 1550 1310 and 1550 Optical Input Range dBm -3 to +2.0 -3.0 to +1.0 Pass Band MHz 52-870 52-870 Frequency Response dB ± 0.75 ± 0.75 1 Tilt (±1.5 dB) dB 0 0 Optical Input Test Point (± 20 %) V DC 1V / mW 1V / mW 2 RF Output Test Point (± 1.0 dB) dB - 20 - 20 RF Output Level dBmv See Chart Below See Chart Below 3

Receiver RF Output Level Vs Transmitter OMI

Standard Receiver High Gain Receiver

19.520.020.521.021.522.022.523.023.524.024.525.025.526.0

2.25%

2.50%

2.75%

3.00%

3.25%

3.50%

3.75%

4.00%

Transmitter OMI per Channel

MinimumRF Output

Level 3

(dBmV)

with 0 dBm Optical Input

Power

1310 nm1550 nm

30.531.031.532.032.533.033.534.034.535.035.536.036.537.037.5

2.25%

2.50%

2.75%

3.00%

3.25%

3.50%

3.75%

4.00%

Transmitter OMI per Channel

MinimumRF Output

Level 3

(dBmV)

with 0 dBm Optical

Input Power

1310 nm1550 nm

Notes for Optical Section Specifications: 1. For forward receiver module only. Does not include frequency response contributions from forward optical transmitter. 2. Referenced to optical input power in milliwatts at 1310 nm. 3. Minimum receiver RF output level for the stated transmitter percent Optical Modulation Index (OMI) per channel, with receiver optical

input power of 0 dBm. To determine RF output levels at other optical input power, add (or subtract) 2 dB in RF level for each 1 dB increase (or decrease) in receiver optical input power.

Model 6940 Optoelectronic Node - 5-42/54-870 MHz RF Section Specifications General Station Performance

Units Forward Reverse Notes

Passband MHz 54-870 5-42 Amplifier Type - - PHD Push-Pull Return Loss dB 16 16 Hum Modulation @ 12A dB 65 65 Hum Modulation @ 15A dB

dB 65 (54-750MHz) 60 (751-870MHz)

65

Internal RF Test Points (± 1 dB) dB -20 -20 External RF Test Points (± 1.5 dB) dB -30 -30 Launch Amplifier Performance - Forward Units Forward Notes Operational Gain (minimum) dB 26 4 Frequency Response dB ± 0.5 Internal Tilt (±1.0 dB) dB 9.5 1,3 Noise Figure @ 870 MHz 750 MHz 650 MHz 550 MHz 54 MHz

dB 11 11.5 12.5 13.5 18.5

2

Reference Output Levels @… 870 MHz 750 MHz 650 MHz 550 MHz 55 MHz

dBmV 47.5 45.7 44

42.7 35

Reference Output Tilt (55-870 MHz) dB 12.5 1,5 78 NTSC Channels (CW) with digital 12 Composite Triple Beat dB 73 6 Cross Modulation dB 72 6 Composite Second Order (high side) dB 73 6 94 NTSC Channels (CW) with digital 13 Composite Triple Beat dB 69 6 Cross Modulation dB 67 6 Composite Second Order (high side) dB 71 6 110 NTSC Channels (CW) with digital 14 Composite Triple Beat dB 64 6 Cross Modulation dB 63 6 Composite Second Order (high side) dB 68 6 Forward Insertion Loss Optical Interface Board and Plug-Ins

(Loss from optical receiver RF output to launch amplifier RF input)

Units With Standard Thru Jumper Board

Installed

With Status Monitoring (SMC)

Thru Jumper Board Installed

Notes

Receiver position 1 and 2 dB 1.5 2.7 15 Unless otherwise noted, the above specifications reflect typical station performance at stated reference levels in the recommended Operating configuration (s). Unless otherwise noted, specifications are based on measurements made in accordance with NCTA Recommended Practices for Measurements on Cable Television Systems using standard frequency assignments and are referenced to 68°F (20°C).�

Model 6940 Optoelectronic Node - 5-42/54-870 MHz RF Section Specifications, Cont’d Launch Amplifier Performance - Reverse Units 6940 Reverse Notes Operational Gain (minimum) dB 18 8,10 Frequency Response dB ± 0.5 10 Noise Figure dB 14 9,10 Reference Output Levels @ 5 and 42 MHz dBmV 35 7,10 6 NTSC Channels (CW) Composite Triple Beat dB 78 10 Cross Modulation dB 71 10 Composite Second Order dB 73 10 Station Performance - Reverse (Station port input to optical transmitter input)

Units Notes

Amplifier Type - - Push Pull Operational Gain ( minimum) dB 14 11

Station Delay Characteristics Forward (Chrominance to Luminance Delay)

Reverse (Group Delay in 1.5 MHz BW)

Frequency (MHz) Delay (nS) Frequency (MHz) Delay (ns) 55.25 - 58.83 16 5.0 - 6.5 39 61.25 - 64.83 8 6.5 - 8.0 17 67.25 - 70.83 5 8.0 - 9.5 8

37.5 - 39.0 15 39.0 - 40.5 19 40.5 - 42.0 27

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

Unless otherwise noted, the above specifications reflect typical station performance at stated reference levels in the recommended Operating configuration (s). Unless otherwise noted, specifications are based on measurements made in accordance with NCTA Recommended Practices for Measurements on Cable Television Systems using standard frequency assignments and are referenced to 68°F (20°C).

Notes for RF Section Specifications: 1. Reference output tilt and internal tilt are both “Linear” tilt. 2. Launch amplifier forward noise figure with 1 dB input pad and 0 dB interstage equalizer (ISEQ). 3. Forward internal tilt specified with factory installed 0 dB ISEQ. 4. Launch amplifier forward gain from RF input to station output port, with 1 dB input pad and 0 dB ISEQ. The 1 dB input pad

simulates the loss of an ISEQ with value greater than 0 dB, which is typically field installed to achieve desired output tilt. 5. The forward reference output tilt specified is achieved via the field installation of appropriate ISEQ, in conjunction with the

internal tilt of the launch amplifier and the tilt associated with the optical link (transmitter/receiver combination). 6. Station performance can be determined by combining optic performance and launch amplifier performance. Stated distortion

performance is for launch amplifier section operated at reference output levels and tilt. 7. Reverse output reference level at reverse output of RF launch amplifier. 8. Launch amplifier reverse gain from station reverse input(s) to launch amplifier RF output, with 0 dB reverse input pad, 0 dB

reverse output pad, and 0 dB reverse EQ. 9. Reverse noise figure at station input with 0 dB reverse input pad, 0 dB reverse output pad and 0 dB reverse EQ. 10. All reverse specifications are with reverse switch installed. 11. Station reverse gain from station input(s) to reverse transmitter input. With 0 dB reverse input pad, 0 dB reverse output pad,

and 0 dB reverse EQ in launch amplifier. Includes optical interface board losses. 12. “Digital” refers to 550-870 MHz loading with 52 QAM carriers at –6 dB relative to analog video carrier levels. 13. “Digital” refers to 650-870 MHz loading with 35 QAM carriers at –6 dB relative to analog video carrier levels. 14. “Digital” refers to 750-870 MHz loading with 19 QAM carriers at –6 dB relative to analog video carrier levels. 15. Subtract this loss from the launch amplifier forward operational gain to determine forward station gain (gain from optical receiver

output to station output).

Notes:(1) Specifications are listed for a 2A-3 station with a jumper installed in the Aux signal director location.(2) Reference output tilt is specified as “CABLE” tilt (as opposed to “linear” tilt). (3) Down tilt, the effect of cable, is represented by a (-). Up tilt, the effect of equalization, is represented by a (+).(4) Forward gain and noise figure measured with 0 dB input EQ and 1 dB input pad.(5) “Digital” refers to 550-750 MHz loading with 33 QAM carriers at -6 dB levels relative to analog video carrier levels.(6) CTB and CSO measured using CW carriers, with spectrum analyzer as the measurement device.(7) X-Mod (@ 15.75 kHz) specified using 100% synchronous modulation and frequency selective measurement device.(8) Reverse output reference level with a 0 dB reverse output equalizer and factory selected reverse output pad.(9) Reverse gain and noise figure for station with 0 dB reverse input pad, 0 dB reverse output EQ, and factory-selected reverse output pad.

Unless otherwise noted, the above specifications reflect typical station performance at stated reference levels in the recommended operating configuration,including the input equalizer and reverse filters where applicable. Unless otherwise noted, specifications are based on measurements made in accordancewith NCTA Practices for Measurements on Cable Television Systems using standard frequency assignments and are referenced to 68°F (20°C).

Units Forward ReversePass Band MHz 52-750 5-40Amplifier Type --- PHD PPOperational Temperature Range degrees -40 to +140 F -40 to +140 FFrequency Response dB ±0.5 ±0.5Auto Slope & Gain Range dB ±4 N/AReturn Loss dB 16 16Operational AC Through Current Amps 15 N/AMax AC Through Current (2 hrs) Amps 25 N/AHum Modulation @ 10 A dB 66 (55-750 MHz) 60 (5-15 MHz)(over specified frequency range) 70 (16-40 MHz)Hum Modulation @ 15 A dB 56 (55-150 MHz) 50 (5-15 MHz)(over specified frequency range) 59 (151-600 MHz) 58 (16-40 MHz)

55 (601-750 MHz)Current Draw @ 24 V DC Amps 1.37 0.09Test Points (±0.5 dB) dB -20 -20Interstage Equalizer (value - type) dB 16.5 - fixed N/AInterstage Level Control (type) AGC w/ manual temp backoff N/AOperational Gain (minimum) 4, 9 dB 37 19Internal Tilt 3 (±0.5 dB) dB +12.5 0Noise Figure 4 @ 54 MHz dB 10.5 N/ANoise Figure 4 @ 750 MHz dB 10 N/AReverse Noise Figure 9 dB N/A 10Reference Output Level–High Freq. dBmV 46 @ 750 MHz 35 @ 40 MHz 8

44 @ 550 MHzReference Output Level–Low Freq. dBmV 36 @ 54 MHz 35 @ 5 MHz 8

Reference Output Tilt 2 dB 10 flat

Units Forward ReverseCW Channel Loading NTSC 79 w/ digital 5 6Composite Triple Beat 6 dB 70 92Cross Modulation 7 dB 67 80Composite Second Order 6 (high side) dB 64 82

TYPE 2A-3 SYSTEM AMPLIFIER III – 5-40/52-750 MHzGeneral Station Performance Data 1

Forward and Reverse Performance with Specified Channel Loading

Delay CharacteristicsForward Reverse (Chrominance to Luminance Delay) (Group Delay in 1.5 MHz BW)Freq. (MHz) Delay (ns) Freq. (MHz) Delay (ns)

55.25 - 58.83 27 38.5 - 40.0 3361.25 - 64.83 12 33.5 - 35.0 967.25 - 70.83 7 10.0 - 11.5 677.25 - 80.83 3 5.0 - 6.5 60

4.

Technical Specifications of Padtec DWDM System Units

TM.LP64.2018.03.ENG.V1 Padtec S.A. 4-2

4.1. 10 Gbps Dual Transponder G.709

4.1.1. Models:

T100-HA

T100-HB (with GCC)

OTU2 Interface Value

Supported bit rate [Gbps] 10.709 (FEC)

Sensitivity for error rate of 10-12

[dBm] -24 (Note 1)

Saturation power for error rate of 10-12

[dBm] -5

Minimum output power [dBm] -1

Maximum output power [dBm] 3

Extinction ratio [dB] > 10

Wavelength [nm] ITU-T grid [*] + 0.10 nm

Receiver OSNR [dB] (BER 10-12; DGD=0; Chromatic Dispersion=0) 17

Maximum tolerated dispersion [ps/nm] 0 up to 1,600

Supported DGD [ps] 30

Tunability [**] C or L Band, 50 GHz

[*] G.694.1

[**] Valid for tunable models

Note 1: The sensitivity values are valid only for attenuated loop assemblies (OUT DWDM Variable Attenuator IN DWDM). In this condition, the signal is attenuated until the sensitivity associated with respective BER, as below:

4.



4.2. 10 Gbps Combiner ODU G.709

4.2.1. Model:

4.2.1.1. 4,5U one slot model

TCX22-HA – Combiner ODU-XC with two 10G network interfaces, 8 client interfaces up to 4G and 20G traffic matrix.

OTU2 Interface Value

Supported bit rate [Gbps] 10.709 (FEC)

Sensitivity for error rate of 10-12

[dBm] -24 (Note 1)

Saturation power for error rate of 10-12

[dBm] -5

Minimum output power [dBm] -1

Extinction ratio [dB] > 10

Wavelength [nm] ITU-T grid [*] + 0.10 nm

Receiver OSNR [dB] (BER 10-12; DGD=0; Chromatic Dispersion=0) 17

Maximum tolerated dispersion [ps/nm] 0 up to 1,600

Supported DGD [ps] 30

Tunability [**] C or L Band, 50 GHz

[*] G.694.1

[**] Valid for tunable models

Note 1: The sensitivity values are valid only for attenuated loop assemblies (OUT DWDM Variable Attenuator IN DWDM). In this condition, the signal is attenuated until the sensitivity associated with respective BER, as below:

Pluggable Interfaces Characteristics

Client interfaces are implemented with SFP and DWDM Interfaces can also be implemented with XFP, pluggable modules that are widely commercially available. In these cases, parametric characteristics may diverge according to model and unit’s supplier (Erro! Fonte de referência ão encontrada. - Erro! Fonte de referência não encontrada.).

4.



4.4. 100G Transponders G.709

100G WDM-Side Interfaces – Coherent DP-QPSK Valor

Supported rate at OTU4 interface [Gbps] 127 (32 Gbaud)

Frequency range [THz] Min: 192,10

Max: 196,05

Limit pre-FEC BER to post-FEC BER of 10-12 1.0E-2*

Sensitivity for error rate of 10-12 [dBm] (post-FEC) -18

Saturation power for error rate of 10-12 [dBm] -5

Output power [dBm]

Min: -3

Typ: 0

Max: 5

Output Power Variation [dB] Max: + 1

Output Power Reading Accuracy [dB] Typ: + 1

Max: + 1.5

Frequency Stability [GHz] Max: + 2

Receiver OSNR [dB] (BER 10-12

; DGD=0; Chromatic Dispersion=0)

Special Features I: C

according to model code table Min: 15

Special Features I: I

according to model code table Min: 11.8

Chromatic Dispersion Tolerance [ps/nm] (1 dB of penalty to OSNR)

Special Features I: C

according to model code table + 40,000

Special Features I: I

according to model code table + 280,000

DGD Tolerance (1 dB of penalty to OSNR) [ps] Min: 0

Max: 100

Optical Return Loss [dB] 30

* From a pre-FEC BER of 1.0E-2, the post-FEC BER related to the delivery client signal will be 1.0E-12.

Client interfaces characteristics

The 100G transponders client interfaces are implemented with pluggable modules (XFP, QSFP+ e CFP) which are widely available commercially. Parametric characteristics may diverge according to CFP modules and its suppliers.

Model Comparison

UF‑SPLITTER‑4 UF‑SPLITTER‑8 UF‑SPLITTER‑16 UF‑SPLITTER‑32

Input (1) SC/APC (1) SC/APC (1) SC/APC (1) SC/APC

Outputs (4) SC/APC (8) SC/APC (16) SC/APC (32) SC/APC

Insertion Loss with Connectors 7.4 dB 10.5 dB 13.7 dB 17.0 dB

Uniformity Loss 0.6 dB 0.8 dB 1.2 dB 1.5 dB

Polarization Dependent Loss 0.3 dB 0.3 dB 0.3 dB 0.3 dB

Wavelength Bandwidth 1260-1650 nm 1260-1650 nm 1260-1650 nm 1260-1650 nm

Return Loss (All Ports) 50 dB 50 dB 50 dB 50 dB

Directivity 55 dB 55 dB 55 dB 55 dB

Fiber Type G657A1 G657A1 G657A1 G657A1

Operating Temperature

-40 to 85° C (-40 to 185° F)

-40 to 85° C (-40 to 185° F)

-40 to 85° C (-40 to 185° F)

-40 to 85° C (-40 to 185° F)

Total Length 4.06 m (13.32') 4.06 m (13.32') 4.06 m (13.32') 4.08 m (13.39')

Weight 58 g (2.0 oz) 62 g (2.2 oz) 110 g (3.9 oz) 160 g (5.6 oz)

PLC SplittersUbiquiti offers four PLC splitters that provide from 4 to 32 outputs.

• UF‑SPLITTER‑4 • UF‑SPLITTER‑8• UF‑SPLITTER‑16• UF‑SPLITTER‑32

Each model is available as a single‑pack.UF-SPLITTER-32

7

D A T A S H E E T

4‑Port GPON Optical Line Terminal (Model: UF‑OLT‑4)

Dimensions 299.80 x 258.95 x 42.55 mm (11.80 x 10.19 x 1.68")

Weight(with Mount Brackets)

1.93 kg (4.25 lb)2.13 kg (4.70 lb)

Networking Interfaces (4) GPON OLT SFP (1) 1G/10G SFP+

Concurrent Clients 512 Registered ONUs/ONTs (128 per GPON Port)

Management Interfaces (1) Ethernet for Out‑of‑Band Management(1) RJ45 Serial Console Port

(1) Uplink for In‑Band Management

GPON Speeds 2.488 Gbps Downstream1.244 Gbps Upstream

Operating Wavelengths 1490 nm TX1310 nm RX

Normal Optical Power Range TX (Class B+): 1.5 to 5 dBmRX: ‑28 to ‑8 dBm

Max. Fiber Distance 20 km*

Power Method 100‑240VAC/50‑60 Hz, Universal Input24VDC

Power Supply AC/DC Internal 56W DC

Max. Power Consumption 35W (Excluding SFP Modules)

Operating Mode OLT GPON Core and Layer 2 Ethernet Switch

Advanced QoS Supports 8 Priority Queues per User Port and Traffic Classification

Processor Specs MIPS 1004kc, 880 MHz Dual Core

Memory Information 512 MB DDR3, 512 MB NAND

Operating Temperature ‑10 to 45° C (14 to 113° F)

Operating Humidity 10 to 90% Noncondensing

Certifications CE, FCC, IC

* Distance varies according to your optical network design. For details, visit: ubnt.link/Designing-a-GPON-Network

S P E C I F I C A T I O N S

9

UFiber Nano G (Model: UF‑Nano)

Dimensions 77 x 77 x 28 mm (3.03 x 3.03 x 1.1")

Weight 110 g (3.88 oz)

Networking Interfaces (1) SC/APC, GPON WAN(1) Gigabit RJ45, Ethernet LAN

Networking Interface Speeds(1) GPON WAN, ITU G.984

(1) GbE LAN

2.488 Gbps Downstream1.244 Gbps Upstream

10/100/1000 Mbps

Management Interface In‑Band Ethernet/PON

Normal Optical Power Range TX (Class B+): 1.5 to 5 dBmRX: ‑28 to ‑8 dBm

Power Method Passive PoE (Pins +4, 5; ‑7, 8)Dying Gasp Support

Power Supply PoE Adapter: 24V, 0.3A (Included)

Max. Power Consumption 7W

Supported Voltage Range 20V to 28V

Processor Specs MIPS32, 240 MHz

Memory Information 128 MB DDR3

Buttons (1) Display Information(1) Reset

Operating Temperature ‑10 to 45° C (14 to 113° F)

Operating Humidity 5 to 95% Noncondensing

Certifications CE, FCC, IC

S P E C I F I C A T I O N S

10

Documents

PROYECTO INTEGRADOR CARRERA DE INGENIER IA EN