Durante muchos años la telefonía fija fue un medio que cubrió todas las necesidades de comunicación en el mundo, pero hace unos años las necesidades de un mayor ancho de banda para las comunicaciones comenzaron a crecer de forma exponencial, sobre todo a raíz de la aparición de Internet. Se comenzó con un ancho de banda máximo de 64 Kbps hasta la llegada de la ADSL, que permitió aumentar progresivamente la velocidad de transmisión hasta alcanzar anchos de banda superiores a 10 Mbps, utilizando cables de pares de cobre. Pero todo tiene un límite y las propiedades inherentes al cobre conllevan un coste muy elevado para poder aumentar la velocidad de transmisión con cables metálicos.

Para satisfacer la demanda de aumento del ancho de banda se optó por utilizar la fibra óptica, un medio de transmisión que además ofrece más seguridad y mayor calidad. La fibra óptica ha sido ampliamente reconocida entre todos los medios de transmisión como el más adecuado para poder ofrecer servicios de gran ancho de banda. La fibra hasta el hogar (Fiber To The Home) FTTH es el último avance tecnológico que permite ofrecer servicios de alta velocidad, a través únicamente de cables de fibra óptica y elementos ópticos para conectar las centrales de los operadores con los usuarios. FTTH ha sobrepasado los 20 millones de abonados en todo el mundo y continúan creciendo.

Historia
En 1975 se instaló en Bournemouth, Reino Unido, el primer sistema comercial de comunicaciones por fibra óptica. Seis meses después se instaló otro sistema en Japón y al año siguiente las compañías GTE y AT&T respectivamente instalaron dos sistemas en California y Chicago, USA.
En los años 80 los operadores de CATV comenzaron a sustituir cables metálicos por cables de fibras ópticas para obtener redes Híbridas Fibra/Coaxial (HFC) y sistemas FTTC (Fiber To The Curb) fibra hasta la acera, ya que la tecnología no permitía llevar la fibra hasta los abonados con costes competitivos.

La compañía NTT en Japón realizó una gran inversión en investigación, para resolver los problemas tecnológicos que facilitasen su expansión y como consecuencia de ello, en 1990 NTT anunció la puesta en marcha de un plan que finalizaría en 2025, para que todo Japón dispusiese de esta tecnología, por considerarla la más adecuada para el futuro. Para ello, convocó a los principales fabricantes del mundo como AT&T, Fujitsu, Hitachi, Fujikura, etc., solicitándoles que comenzasen a desarrollar los sistemas necesarios para las redes FTTH y en 1994 anunció que los costes de instalación de los sistemas FTTH en el año 2000 serían los mismos que para los cables metálicos.

En el año 2001 NTT comenzó a dar servicio FTTH, reduciendo los costes de instalación de forma vertiginosa y como consecuencia el número de usuarios comenzó a aumentar rápidamente, lo que supuso que otros operadores siguiesen su ejemplo, actualmente más de 40 países en el mundo tienen desplegadas redes FTTH.

FTTx
FTTx es el término genérico para cualquier arquitectura de red de banda ancha, en redes de telecomunicación, que utilice cables de fibras ópticas para reemplazar todos o parte de los cables metálicos que se emplean en el último tramo de conexión con el abonado. Las siglas FTT provienen de Fiber To The (fibra hasta) y la letra que ocupe el puesto de la “x” indica el punto hasta el que llega la fibra óptica, después del cual y hasta el domicilio del usuario, los cables serán metálicos.

Las diferentes arquitecturas FTTx son las siguientes:
FTTN- Fiber To The Node (fibra hasta el nodo).
FTTC - Fiber To The Curb (fibra hasta la acera).
FTTB - Fiber To The Building (fibra hasta el edificio).
FTTH- Fiber To The House (fibra hasta el hogar), no se utilizan cables metálicos.
FTTP/FTTU-Fiber To The Premise (USA) / Fiber To The User , indican que la fibra llega directamente desde las instalaciones de los operadores hasta los locales de compañías o usuarios que necesitan altas velocidades y requieren fibras para uso exclusivo.

Redes de Distribución Óptica ODN
Una red FTTH se puede dividir en tres partes principales: la sala de equipos o central, la red de distribución óptica (ODN) y la conexión/equipos en los locales de los usuarios.

La sala de equipos (equipment room), cabecera (head end) o oficina central (central office) como queramos llamarle dispone de los equipos necesarios para transmitir y recibir la información a/de los abonados y de los suministradores de contenidos, por lo tanto debe disponer de equipos receptores de voz, video y datos, para después redistribuirlos entre los usuarios utilizando un Terminal Óptico de Red (OLT).
La ODN proporciona los medios ópticos de transmisión desde la OLT hacia el usuario, y viceversa.
La ODN es una parte crítica en las redes FTTH, ya que las cabeceras y los equipos de los usuarios se pueden actualizar fácilmente, durante periodos de 20, 30 o más años y utilizarán la misma ODN, por lo tanto la instalación de debe realizar de forma fiable para poder resistir el paso del tiempo.

Existen dos tipos de redes ópticas principales:
-    Red óptica activa (Active Optical Network) AON, en la cual se utilizan elementos activos que requieren energía para su alimentación y permiten largas distancias entre la sala de equipos y los abonados.
-    Red óptica pasiva (Passive Optical Network) PON, en la que todos los elementos de la red son pasivos, por lo que no se necesita energía para alimentación en ningún punto intermedio de la red. Son las más utilizadas, sobre todo en redes extensas y aunque la distancia máxima es de 10 a 60 km, se considera suficiente. Las redes pasivas, generalmente no requerirán ningún tipo de actualización ante un posible cambio de tecnología.


Tecnología de Redes PON
Las redes PON se diferencian principalmente por la tecnología activa conectada a sus extremos, que les confieren diferentes cualidades y capacidades. Las actuales redes PON son las siguientes:
-  BPON : Proviene de la antigua APON norma ITU-T G.983, que está basada en modo de transmisión asíncrono ATM (Asynchronous Transfer Mode), que permite velocidades de bajada de 155, 622 y 1244 Mbps y de subida de 155 ó 622 Mbps, en modos asimétrico o simétrico. La distancia máxima desde la central a los abonados es de 20 km y el máximo número de abonados por fibra es de 32.
-   EPON / GEPON: Están basadas en tráfico Ethernet y Gigabit Ethernet respectivamente, según se recoge en la norma IEEE 802.3ah. Sus velocidades de bajada y subida son simétricas a 1244 Mbps y la distancia máxima a los abonados es de 10 km aunque se está estudiando la ampliación a 20 km, 32 abonados pueden compartir cada fibra óptica que sale de la central. Está muy introducida en todo el mundo, pero especialmente en Asia y Pacífico, con más de 13 millones de usuarios.
-   GPON: Es una evolución del estándar BPON según la norma ITU-T G.984 y tiene altas velocidades de bajada y subida pudiendo llegar hasta 2488 Mbps en modos simétricos y asimétricos; puede utilizar tráfico ATM, Ethernet y TDM. El número máximo de usuarios por fibra es 64, aunque se está estudiando la posibilidad de ampliarlo a 128. La distancia máxima a los abonados, puede llegar a los 60 km. Todas estas características suponen mejoras con respecto al resto de tecnologías, por lo que ha sido elegida por la mayoría de los operadores que han comenzado el despliegue tras su desarrollo, como es el caso de Telefónica en España.

Topologías de red
Las de redes para conectarse con los abonados, se han diseñado teniendo en cuenta las expectativas y las posibles necesidades de los usuarios, dando como resultados las siguientes topologías:
-    Punto a Punto (Point to Point), P2P: Está compuesta por una conexión directa desde la central hasta el abonado. Un grupo de enlaces punto a punto desde una misma conexión de origen dan como resultado una topología en estrella. Se utiliza esta topología para oficinas o usuarios que necesitan tráfico dedicado.
-    Punto a Multipunto (Point to Multipoint), P2MP: Cada una de las fibras que salen de la cabecera dan servicio a varios usuarios mediante elementos pasivos o activos. A esta topología también se la denomina árbol.
-    Anillo (Ring): Las fibras abandonan la central retornando al final de su recorrido permitiendo dar servicio a los usuarios mediante derivaciones con divisores, splitters o elementos activos. Esta topología ofrece la posibilidad de redundancia de conexiones.

Es posible construir redes que mezclen las diferentes topologías para diversificar la oferta, mejorar la confiabilidad o permitir una mayor flexibilidad para ampliaciones o modificaciones futuras.
Las topologías más utilizadas en sistemas FTTH son P2P y P2MP.

Instrumentación para redes FTTH
La instrumentación necesaria para instalar y mantener redes FTTH es diferente o tiene diferentes características dependiendo del trabajo a realizar en la red, estas funciones las podemos dividir en:

-    Instalación equipamiento en la central.
-    Instalación de la red de distribución óptica ODN.
-    Instalación y alta a los abonados.
-    Mantenimiento de equipamiento de central.
-    Mantenimiento red de distribución óptica.
-    Mantenimiento abonados.

La instalación y mantenimiento del equipamiento de la central
Se requiere la siguiente instrumentación:

-    Medidor de potencia óptica selectivo GPON, con al menos, las siguientes características de medida: longitudes de onda 1310, 1490 y 1550 nm, nivel máximo de potencia Ž +6 dBm. Este instrumento permite verificar la potencia óptica de salida de la OLT. (Figura 2).
-    Analizadores de vídeo: CATV, VHD, IPTV, MPEG y MPEG2.
-    Analizadores de audio: VoIP, PSTN.
-    Analizadores de cableado.
-    Analizadores datos y protocolos: Ethernet, ATM, xDSL (ADSL2+, VDSL…). (Figuras 3 y 4).

Los analizadores permitirán verificar el cumplimiento de los posibles estándares a utilizar.
La instalación de la red de distribución óptica requiere equipamiento para la construcción e instrumentación para la verificación o pruebas.
Equipamiento construcción:

-    Fusionadora de fibra óptica. (Figura 5).
-    Elementos de limpieza e inspección de conectores.

Instrumentación de medida:
-    OTDR con longitudes de onda en 1310, y 1550 nm y rango dinámico
Ž 32dB y fibra de lanzamiento (Dumy Fiber) Ž 300 metros para localizar cualquier posible fallo en la instalación. (Figura 6).
-    Fuente de luz con longitudes de onda de 1310, 1490 y 1550 nm nivel de salida ŽŽ -10 dBm y medidor de potencia óptica, con sensibilidad mínima de  -40 dBm para medir las pérdidas de la red o cualquier elemento óptico. (Figura 7).


Instrumentación para altas de abonados
-    Fusionadora o empalmes mecánicos o kit de montaje de conectores en campo. (Figuras 8, 9 y 10).
-    Medidor de potencia óptico selectivo GPON para longitudes de onda de 1310, 1490 y 1550 nm y sensibilidad mínima   -40 dBm, permitirá verificar que la señal óptica que llega al abonado y la que emite la ONT, tienen el nivel adecuado.
-    OTDR con longitud de onda en 1625 o 1650 nm dotado de filtro paso banda y fibra de lanzamiento (Dummy fiber) Ž 300 metros para localizar cualquier posible fallo en la instalación cuando la fibra está iluminada. (Figura 11).
-    ONT o simulador, para verificar que la comunicación con la OLT.
-    Elementos de limpieza e inspección de conectores.
-    Fuente de luz visible 650 nm, para la localización de fibras y fallos en distancias cortas, no es imprescindible, pero sí aconsejable por su utilidad y bajo coste.


Instrumentación para mantenimiento de la red de distribución óptica
-    OTDR con longitud de onda en 1625 ó 1650 nm dotado de filtro paso banda y fibra de lanzamiento (Dummy fiber) Ž 300 metros para localizar cualquier posible fallo en la instalación cuando la fibra está iluminada.


Instrumentación para mantenimiento de abonados
-    Medidor de potencia óptico selectivo GPON para longitudes de onda de 1310, 1490 y 1550 nm y sensibilidad mínima  -40 dBm, que permitirá verificar que la señal óptica que llega al abonado y la que emite la ONT, tienen el nivel adecuado.
-    OTDR con longitud de onda en 1625 ó 1650 nm dotado de filtro paso banda y fibra de lanzamiento (Dummy fiber) Ž 300 metros para localizar cualquier posible fallo en la instalación cuando la fibra está iluminada.
-    Detectores de actividad, permiten conocer si la comunicación entre la OLT y ONT se ha establecido a nivel óptico.
-    Elementos de limpieza e inspección de conectores.

La instrumentación requiere personal técnico especializado, con buen nivel de formación en la realización de las fusiones o empalmes mecánicos y utilización de la instrumentación, si bien el personal dedicado a labores de mantenimiento requiere mayores conocimientos que el personal de instalación, ya que deben ser capaces de interpretar los resultados de las medidas para la localización de las averías. Es interesante definir los protocolos de pruebas para las averías más comunes, con el fin de reducir el tiempo de resolución. Telecom Unitronics es especialista en formar expertos en nuevas tecnologías a través de cursos específicos adaptados a las necesidades técnicas de cada profesional.

Telecom Unitronics es pionera en introducir las últimas soluciones de instrumentación para las nuevas redes de clave, radiofrecuencia o fibra óptica. Nuestra filosofía de calidad nos ha llevado a buscar las soluciones más avanzadas identificando a los mejores fabricantes de instrumentación de medida y prueba.

Autor: Pedro Notario, Director Técnico de TELECOM UNITRONICS

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