Diseño de la Red FTTH

 

Objetivos: De este capítulo debes aprender:

Requisitos de las redes ópticas pasivas FTTH

Cómo diseñar una planta de cable FTTH

Elección de componentes para la planta de cables

Diferencias entre las redes FTTH urbanas, suburbanas y rurales

 

Introducción

   Realmente no hay forma de generalizar el proceso de diseño de las redes de fibra hasta el hogar (FTTH) -o de cualquier red de fibra óptica- ya que cada sistema es único. Si estás familiarizado con otros materiales de diseño de FOA, sabes que no te damos fórmulas o esquemas a seguir. En lugar de decirle cómo diseñar una red FTTH, ilustraremos algunas de las diferentes arquitecturas de red, métodos de construcción posibles, etc., y luego ofreceremos opciones que pueden funcionar para su red y estimularán sus procesos de diseño.

 

    Si es nuevo en el diseño de redes de fibra óptica, le recomendamos que estudie la sección de diseño de la Guía de la FOA, que lea el libro de texto de la FOA Guía de referencia para el diseño de redes de fibra óptica, y quizás que realice el curso de autoestudio de diseño de redes de fibra óptica en Fiber U para prepararse para diseñar su propia red. Esto le ayudará a entender cómo diseñar e instalar sistemas de la manera más eficiente antes de comenzar su propio proyecto. Y, por supuesto, FOA tiene una serie completa sobre FTTH en la Guía FOA.

 

    La mejor manera de entender las opciones en el diseño de redes FTTH es considerar varios tipos de redes muy diferentes que difieren por la densidad de abonados, la geografía y las cuestiones técnicas que afectan a las decisiones de diseño que deben tomarse.

 

      Urbano

      Suburbios

      Unidades de vivienda múltiple

      Rural

 

   Dentro de cada uno de ellos, discutiremos las opciones de diseño que han sido probadas con éxito en el mundo real. Veremos cómo diseñar la arquitectura del sistema, así como el diseño de la propia planta de cables, hasta el nivel de los componentes. Después de la planta de cableado, discutiremos lo que se necesita en la oficina central o cabecera. También estudiaremos las implicaciones económicas y las futuras actualizaciones. También haremos algunas advertencias sobre los proyectos de fibra óptica y FTTH en particular.

 

 

Conectarse a Internet

     Lo primero que hay que tener en cuenta es que su red FTTH necesitará una conexión a la red troncal de Internet. Hay que determinar la disponibilidad de conexiones de alta velocidad a Internet y determinar cómo se conectará la central. Esto puede implicar la instalación de un enlace de fibra óptica dedicado desde la planta y el equipo de cable del proveedor hasta su OC prevista. Esto puede ser un proyecto complicado en sí mismo, que requiere negociaciones no sólo sobre el servicio que se va a proporcionar, sino sobre la logística de la instalación de un enlace de fibra óptica, incluyendo la obtención de derechos de paso y permisos. Esto puede ser un punto de partida para el diseño y la instalación de toda la red FTTH.

 

 

PON (Red Óptica Pasiva)

  La mayoría de las redes FTTH se basan en arquitecturas de redes ópticas pasivas, sencillamente porque suele ser la forma más económica de diseñar una red FTTH, así como el menor coste de explotación. Hay otras arquitecturas que pueden ser preferibles en algunas circunstancias, de las que también hablaremos. Este dibujo muestra la ubicación del hardware utilizado en la creación de una red PON típica. Este dibujo también define la jerga de la red para los cables: un cable "alimentador" se extiende desde el OLT (terminal de línea óptica) en la CO (oficina central) hasta un FDH (concentrador de distribución de fibra) donde se aloja el divisor PON (red óptica pasiva). A continuación, se conecta a los cables de "distribución" que salen hacia la ubicación del abonado, donde se utilizarán cables de "drop" para conectar el enlace final al ONT (terminal de red óptica).

 

 

 Jerga de FTTH PON

 

 

Arquitectura de Estrella Activa o “Active Star”

    Una alternativa a la PON es una red en Active Star, también llamada sistema punto a punto (P2P) o "home run", en la que cada abonado tiene enlaces dedicados de fibra e Ethernet con la cabecera u oficina central. La principal diferencia con una PON es la cantidad de fibra necesaria para la red, especialmente si los conmutadores del proveedor de servicios están situados en la cabecera. Los conmutadores pueden estar alejados, más cerca de los abonados, pero el conmutador requiere energía, un SAI y quizás incluso calefacción/AC, lo que hace que esta opción sea mucho más compleja.

 

Red punto a punto (P2P)

 

Nos centraremos en los PON, pero mencionaremos el P2P e incluso algunas opciones de conexión inalámbrica o por cable para las caídas.

 

 

¿Gigabit o 10 Gigabit?

    Los estándares para PONs dan la opción de redes gigabit o 10 gigabit. Técnicamente, lo que se denomina gigabit (G para abreviar) es una GPON normal que ofrece puertos OLT a 2,5 G de bajada y 1,25 G de subida, compartidos entre 32 (normal) o 64 (raro) usuarios. El aprovisionamiento suele ser de 1 G de bajada y algún valor inferior de subida en cada puerto OLT.

 

     Si no entiendes la naturaleza estocástica de las redes, podrías suponer que 32 usuarios con 1Gb/s de ancho de banda tienen sólo unos 30 Mb/s (1 Gb/s = 1000 Mb/s, dividido entre 32 = 31,25 Mb/s). Pero eso no es realista. Todo el ancho de banda de 1 G está disponible para todos los usuarios, que sólo lo utilizan una parte del tiempo, por lo que sus datos se transfieren a velocidades de 1 G. El uso medio de la mayoría de las redes FTTH es de unos pocos Mb/s, por lo que los PON de 1 G son muy eficaces.

 

    Sin embargo, la electrónica de cabecera de los PON permite, en general, programar la cantidad de ancho de banda disponible para cualquier usuario, una solución técnica a un problema comercial, cómo cobrar más por las conexiones de mayor ancho de banda.

 

    Los PON de 10 G están disponibles y, como toda la electrónica, los costes siguen bajando, por lo que se están considerando para muchas redes. Es dudoso que una red FTTH destinada a los consumidores necesite 10 G, pero algunos clientes empresariales podrían hacerlo. Sin embargo, los diseñadores de GPON han sido muy inteligentes al hacer que 10 G utilice longitudes de onda diferentes a las de 1 G, de modo que si se construye una red GPON de 1 G, se puede actualizar en cualquier momento -por ejemplo, para acomodar una expansión de la red dirigida a las empresas- y hacer funcionar ambas redes simultáneamente sobre la misma planta de cable. Por lo general, recomendamos construir redes a 1 G para aprovechar el menor coste de la electrónica, pero sabiendo que las actualizaciones se pueden hacer simplemente utilizando la misma planta de cable.

 

 

Arquitecturas de Red

    Los PON tienen opciones en cuanto a arquitecturas que pueden afectar al coste y facilitar la instalación. Una de las primeras decisiones que debe tomar el diseñador es dónde ubicar los divisores, ya que eso afectará a otras decisiones sobre el hardware, como cuántas fibras deben tener los cables y qué tipos de hardware utilizar. Para tomar esa decisión, primero hay que conocer la distribución de los abonados, ya que la ubicación y la densidad son importantes para diseñar un sistema eficiente.

 

    Los PON funcionan según el principio de que los divisores permiten que un puerto central se comunique con 32, 64, 128 o más usuarios a través de una sola fibra hasta el divisor y luego una sola fibra hasta cada usuario. Las arquitecturas PON típicas se muestran como en el dibujo de arriba, donde el divisor está en algún lugar cerca de los abonados.

 

 

    Hay mucha flexibilidad en la ubicación de los divisores. Por ejemplo, algunas redes urbanas o suburbanas densas trasladan el divisor a la oficina central (CO, término tradicional de telecomunicaciones) o a la cabecera (término de CATV) y llevan una fibra a cada usuario.

 

 

    Aunque esta opción requiere más fibra, los cables de gran cantidad de fibra están fácilmente disponibles y el coste de la fibra es bajo, por lo que el coste incremental de utilizar más fibras en un cable es razonable. Si el divisor se encuentra en la OC, la OLT puede utilizarse de forma más eficiente, ya que cada puerto puede admitir 32 o más usuarios desde cualquier lugar de la zona de servicio. Si los divisores se mueven más cerca de los usuarios, algunos puertos deben dejarse abiertos para futuras ampliaciones, lo que significa que el puerto de la OLT soportará menos del número máximo de usuarios - parece común que se utilice un promedio de 24 puertos de los 32 disponibles, quedando 8 puertos abiertos para futuros abonados.

 

    Con un divisor central y una configuración de fibra para cada usuario, hay flexibilidad para utilizar cada puerto OLT de forma más eficiente, añadiendo nuevos puertos OLT sólo cuando sea necesario, y cuando cada cliente tiene una fibra dedicada, la OC puede incluso soportar varios ISP (Proveedores de Servicios de Internet) simplemente conectando al usuario a su ISP elegido.

 

    Cuando la densidad de abonados es menor, es habitual utilizar divisores en cascada en los que los divisores con menos divisiones se conectan a otros divisores en serie. Esto puede ahorrar una cantidad significativa de fibra. Los divisores en cascada son útiles para áreas como los suburbios o las zonas rurales, donde los abonados están dispersos, pero a menudo en grupos. Un ejemplo es utilizar un divisor de 4 u 8 puertos para dar servicio a una calle en los suburbios o a un pequeño grupo de casas en una zona rural o para conectar a varios usuarios en una unidad de vivienda múltiple (edificio de apartamentos o condominios - véase la sección sobre MDU más adelante).

 

 

Divisores FTTH en cascada

 

    Los PON están estandarizados en divisiones de 32 o 64 por puerto OLT, y la economía de la electrónica depende del uso eficiente del puerto OLT. Pero las tasas de captación de abonados no son del 100%, por lo que hay que dejar puertos de reserva para las caídas a futuros abonados. Algunos sistemas limitan los abonados a 20-24 por puerto para permitir nuevos abonados. Otros han construido redes en torno a una fibra desde la cabecera hasta cada usuario potencial, y dejando las fibras desocupadas a los no abonados. La central alberga todos los divisores, que pueden estar totalmente poblados, optimizando los puertos electrónicos. Los nuevos abonados ya tienen una fibra disponible y sólo necesitan conectarse a un divisor en la cabecera. Se añaden nuevos puertos OLT a medida que los abonados llenan los puertos que ya están en uso.

 

    Es probable que gran parte del tiempo de diseño se dedique a decidir dónde colocar los divisores para optimizar la planta de cable. En zonas urbanas densas, puede haber lugares en los que la densidad de abonados sea lo suficientemente alta como para justificar el uso de un único divisor de 32 puertos. En zonas menos densas, probablemente será más eficiente colocar los divisores en cascada para igualar los 32 divisores. Los divisores se presentan en proporciones binarias (2, 4, 8, 16, 32) y pueden conectarse en cascada en cualquier secuencia, siempre que las proporciones de división multiplicadas no sean superiores a 32, por ejemplo, 2+16, 4+8, 2+4+4, etc.

 

    Elegir las ubicaciones de los repartidores puede ser un reto, pero generalmente se hace donde se encuentran grupos de abonados muy próximos, para que la longitud de los cables de drop sea la más corta. En las zonas urbanas o suburbanas, se puede tener en cuenta el número de residentes en un edificio o el número de viviendas en una calle. En las zonas de población densa, se puede colocar en un barrio un pedestal o un centro de distribución de fibra subterránea (FDH) que contenga divisores, y desde allí se realizan los drops a los edificios.

 

    Si un edificio tiene muchos residentes, se puede colocar un FDH más pequeño con divisores dentro del edificio con fibras individuales dirigidas a cada abonado. No se necesita un FDH grande para los divisores. Los cierres de empalme suelen disponer de divisores, por lo que un cable de red troncal o de distribución puede dividirse para dejar cables para los abonados en el cierre. Ese cierre puede estar en una boca de inspección o en una boca de mano si la planta de cable es subterránea o suspendida con cable aéreo.

 

 

Presupuestos de Pérdidas de PON

    Las PON están diseñadas en torno a una determinada relación de división para las OLT y tienen un rango de potencia en el receptor que debe cumplirse para que la red funcione. Por ejemplo, la GPON tiene un rango de presupuesto de potencia de 13 dB (mínimo) a 28 dB (máximo) con 32 divisiones. Al calcular el presupuesto de pérdidas, hay que asegurarse de que la pérdida es de al menos 13 dB pero inferior a 28 dB, normalmente menos el margen de pérdida aceptable para el enlace. El mínimo de 13 dB no suele ser un problema, ya que los divisores añaden grandes cantidades de pérdidas.

 

Diagrama de la red PON con los componentes del presupuesto de pérdidas anotados.

 

    Las redes PON con divisores requieren calcular un presupuesto de pérdidas como cualquier otra red. Además de las pérdidas por la longitud de la fibra, los empalmes y las conexiones, hay que añadir las pérdidas de los divisores. Cada divisor de un factor de 2 pierde 3 dB y, además, hay pérdidas debidas a la ineficacia del divisor, por lo que las pérdidas pueden ser bastante elevadas. En el ejemplo anterior, los divisores están conectados en cascada, por lo que habría que incluir en el presupuesto de pérdidas un 1X4 con una pérdida de 7 dB y un 1X8 con una pérdida de 11 dB, lo que supone una pérdida total del divisor de 18 dB. La pérdida del resto de componentes de la instalación de cable (fibra, empalmes y conectores) se añadiría a la pérdida del divisor.

 

Radios y pérdidas de los divisores PON

 

Proporción del Divisor

1:2

1:4

1:8

1:16

1:32

1:64

1:128

Pérdida Ideal / Puerto (dB)

3

6

9

12

15

18

21

Pérdida Excesiva (dB, máx.)

1

1

2

3

3

3

3

Pérdida (dB)

4

7

11

15

18

21

24

 

 

    Una vez calculado el presupuesto de pérdidas, hay que compararlo con el presupuesto de potencia de la versión PON o del enlace (si se utiliza la arquitectura P2P) elegido para la red. El presupuesto de pérdidas de la planta de cableado debe ser inferior al presupuesto de potencia del enlace o de la red para que el diseño funcione.

 

Opciones de Arquitectura Rural

    Las zonas rurales se caracterizan por la baja densidad de abonados y las largas distancias, que no son las condiciones para las que se diseñaron los PON. Existe una versión GPON de "largo alcance" con capacidad para 64 usuarios y 60 km que puede funcionar en algunas aplicaciones. Otra opción que a veces se considera es no utilizar divisores sino derivaciones, divisores especiales en las salidas que no son simétricas - salidas múltiples iguales - sino que dividen una pequeña porción de la señal en la fibra, como el 10% y pasan el 90% a la siguiente salida.

 

Red FTTH con tomas de fibra óptica

 

    El problema de la arquitectura de derivación es la ineficacia de los divisores de derivación, El exceso de pérdida en las derivaciones puede ser de hasta 1 dB por derivación. Ese exceso de pérdida se acumula rápidamente, reduciendo la longitud que puede alcanzar la red (por ejemplo, 1 dB = ~2,5 km de fibra). FOA ha realizado un análisis del uso de derivaciones en la FTTH rural que puede utilizarse como modelo para analizar el uso de derivaciones en cualquier red FTTH.

 

    Otra opción que se ha desarrollado para usos de baja densidad de abonados, como las zonas rurales, es una OLT remota con sólo unos pocos puertos. Las OLT diseñadas para el uso de CO suelen tener opciones para muchos puertos de OLT porque están pensadas para aplicaciones con un gran número de usuarios: cientos de miles en una ciudad densa. Pero las zonas rurales pueden tener sólo unos pocos abonados en un pequeño pueblo o dispersos a lo largo de las carreteras del campo. No es necesario un gran número de puertos. Lo que se necesita es una arquitectura que permita a un proveedor de servicios conectar a usuarios repartidos por grandes áreas.

 

 

Red FTTH con OLT remotas

 

    La opción del OLT remoto permite crear una "cabecera" periódicamente a lo largo de una carretera rural donde se agrupan los usuarios. Las OLT remotas pueden aprovechar las fibras ya instaladas a lo largo de muchas carreteras y, dado que algunas permiten la "conexión en cadena", basta con utilizar dos fibras a lo largo de la ruta. Se encuentran en pequeñas cajas similares a las de los amplificadores de CATV y pueden montarse en postes o suspenderse de cables de mensajería.

 

    Como ya se ha mencionado, la versión de largo alcance de GPON es otra opción para las zonas rurales. Puede llegar a 60 km con hasta 64 usuarios por puerto, pero en países como EE.UU., 60 km es poco comparado con las distancias de algunas zonas rurales. Y utilizará mucha más fibra que la arquitectura OLT remota.

 

 

Diseño de Planta de Cable de Fibra Óptica FTTH

    Cuando la FTTH con PONs empezó a instalarse en torno a 2005-7, se consideraba una extensión de los sistemas telefónicos normales, donde los abonados se conectaban a un sistema telefónico sustituyendo los cables de cobre. Los armarios o pedestales que contenían los acopladores PON se colocaban cerca de un grupo de abonados. Los cables se tendían entre el armario y la oficina central que contenía la electrónica del sistema PON y se empalmaban en cada extremo por los equipos habituales de instalación de planta externa (OSP) y se probaban como se hacía normalmente con las redes de fibra óptica de telecomunicaciones.

 

    En el extremo del abonado, los cables de acometida se colocaban hasta la vivienda y se conectaban mediante empalmes o instalando conectores (normalmente conectores APC para evitar problemas de reflectancia). Los cables de drop podían instalarse de forma aérea, subterránea o enterrada. La instalación de los cables a través de los patios de los clientes suponía un problema, ya que consumía mucho tiempo y suponía un trastorno para el cliente. A veces se renunciaba a la zanja simple en favor de la perforación direccional, un proceso caro. Los conectores se instalaban bien por fusión en los latiguillos o utilizando conectores de empalme.

    Una vez instalada la planta de cable, se instalaba el terminal de red óptica (ONT) en el domicilio. Algunos sistemas instalaban los ONT en el exterior de la casa, otros en el interior de los garajes y otros en el interior de la vivienda. Algunos constructores de viviendas construyeron casas nuevas con la previsión de la ONT dentro de la casa e instalaron el cableado y la alimentación en la misma zona para crear una casa preparada para la banda ancha. Véanse los siguientes ejemplos.

 

    Una vez instalada y probada la ONT, era necesario completar la instalación conectando los teléfonos, televisores y ordenadores de los clientes. En total, se necesitaron tres o cuatro grupos de instaladores de distintos niveles de experiencia y habilidad para instalar a un cliente de FTTH.

 

Sistemas que Evolucionan con la Experiencia

    Tras cierta experiencia con los sistemas, se probaron métodos para simplificar el proceso y reducir los costes. Un gran avance fue el desarrollo de sistemas de cableado prefabricado (a veces llamado cableado preconectorizado) que eliminaba la necesidad de la mayor parte de los empalmes. Los cables con conectores resistentes a la intemperie se compraban ya hechos en las longitudes necesarias y los pedestales venían de fábrica con conectores para el drop a la casa y un cable listo para empalmar con el cable instalado desde la oficina central.

 

    Los cables de drop prefabricados se podían pasar por el aire, incluso amarrados a los cables telefónicos actuales. También eran lo suficientemente pequeños como para poder pasarlos por los pequeños conductos de PVC que suelen instalarse en las viviendas de nueva construcción. La mayoría de los sistemas utilizan cables multiconectores cerca de las viviendas que se conectan, de modo que éstas pueden conectarse durante la primera instalación o más tarde, cuando más clientes deciden contratar el servicio.

 

 

Instalación de antena en Santa Mónica, CA, utilizando cableado de drop prefabricado.

 

  Si el cable es subterráneo, suele pasar por un conducto desde la conexión al cable de distribución o al divisor hasta la vivienda. El sistema anterior es un sistema preconectorizado que tiene dos drop domiciliarios conectados al cable de distribución.

 

 

Instalación subterránea de un sistema de cableado prefabricado en Long Beach, California.

 

    En las zonas urbanas, la instalación de cables puede hacerse mediante zanjas, pero también puede ser muy perjudicial. Si una ciudad está haciendo la instalación o reparación de cualquier servicio público subterráneo, es aconsejable instalar algunos conductos de fibra para su posible uso futuro, eliminando la necesidad de construcciones adicionales en el futuro. Esto es ahora una política en muchas áreas; la FCC de EE.UU. se refiere a ello como "Dig Once" o “excava solo una vez”.

 

    La perforación direccional es una técnica de construcción que se utiliza para reducir las interrupciones de la construcción y es eficaz siempre que el contratista tenga experiencia en el uso de la técnica y se localicen cuidadosamente otros servicios subterráneos antes de la perforación. Muchas líneas de gas, alcantarillas y tuberías de agua han sido perforadas por los contratistas, por lo que es importante una cuidadosa selección de los contratistas que realizan perforaciones direccionales.

 

Perforación direccional en una calle del centro de la ciudad

 

    Otros sistemas utilizan la instalación de microductos, que requiere poca o ninguna excavación para instalarlos bajo tierra o bajo una carretera. Los microductos están diseñados para alojar pequeños microcables que se instalan "soplando" los cables, una técnica utilizada en muchos sistemas.

 

Instalación de microductos mediante una ranura aserrada en una calle pavimentada.

 

  El divisor puede estar alojado en una oficina central, en un pedestal o incluso en un cierre de empalme utilizado para los drops en el vecindario cerca de los hogares a los que se presta servicio. La ventaja de los PON es que el pedestal o el cierre de empalme es pasivo, es decir, no requiere energía como lo haría un conmutador o un nodo para la fibra hasta la acera.

 

 Pedestal FTTH   

 

    Arriba se muestra un típico pedestal urbano que tiene conexiones a la OC, divisores y fibras hacia cada hogar en un recinto sellado. Los pedestales como éste pueden especificarse y comprarse listos para instalar; la instalación sólo implica empalmar el cable de distribución a un cable corto proporcionado como parte del pedestal. En la foto de abajo, un técnico está empalmando cables de drop en un cierre que tiene previsto un divisor en la bandeja de empalme.

 

Cierre de FTTH con divisor de una instalación aérea rural

 

   Se instalará en el abonado un dispositivo de interfaz de red llamado ONT (terminal de red óptica) que contiene un transceptor de fibra óptica. Algunos se instalan en el exterior de la casa, otros en el interior. Algunas casas se están construyendo ahora con armarios en la casa para conectarse a la fibra FTTH y luego distribuir las conexiones de teléfono, televisión e Internet por toda la casa a través de un cableado de última generación. Hay que conectorizar el cable entrante en la casa, probarlo, conectarlo a la interfaz y probar el servicio.

 

 

Selección de Componentes Básicos

    Dos componentes de las instalaciones de cableado FTTH son casi universales. Toda red debe utilizar fibra monomodo estándar, G.652, o su equivalente insensible a las curvas G.657, en todo el cableado. Se trata de fibra SM normal y es adecuada para los PON actuales, así como para las actualizaciones a PON de 10G en el futuro. Los conectores suelen ser SC-APC, el conector SC con una virola de contacto físico en ángulo para reducir los problemas de reflectancia en los cables cortos y los divisores. Compruebe los requisitos del equipo para ver si se especifican conectores SC-APC o si se requiere SC-PC para los transceptores. Más allá de estas elecciones básicas, los diseños de los cables y el resto del hardware se elegirán en función del entorno de la planta de cables.

 

Nuevos Tipos De Cable y Hardware Para Las Bajas De Los Abonados

  Se han desarrollado varios tipos de cables nuevos para su uso en FTTH. Hasta la FTTH, la mayoría de los cables monofibra eran estructuras complicadas con fibras ajustadas y miembros de resistencia de fibra de arámida dentro de cubiertas de plástico, normalmente de 3 mm de diámetro o a veces más pequeñas. Aunque estos cables eran adecuados para la terminación en fábrica de conjuntos prefabricados, no eran ideales para la terminación sobre el terreno o el uso en el interior de los edificios. Con la llegada de las fibras insensibles a dobleces que requerían menos protección, se desarrolló un nuevo tipo de cable de caída que moldeaba una fibra insensible a dobleces dentro de una pequeña estructura de plástico rodeada de elementos de resistencia de metal o fibra de arámida. Este diseño también podía hacerse como un cable en "figura 8" con un mensajero para el soporte en la instalación aérea. Aquí hay algunas fotos de este tipo de cable.

 

 

Cable de drop FTTH, 1 fibra (arriba, mostrando el miembro de resistencia de acero), 2 fibras (abajo)

 

Cable de drop FTTH, 1 fibra con mensajero para soporte aéreo

 

Para trabajar con estos cables, se han desarrollado unos cierres de fibra especiales que son más cómodos para la instalación sobre el terreno.

 

 Cierre de cables de drop FTTH

 

  Este cierre tiene entradas para cables de distribución, incluyendo una que entra y otra que sale, continuando con otro cierre para cables que utilizan el acceso “midspan”. Hay varias salidas para los cables de drop que se terminan en conectores. Algunos cierres, como éste, están preparados para empalmar los cables de distribución con latiguillos, mientras que otros están diseñados para la terminación directa con conectores prepulidos. El empalme con conectores en un cierre re-entrable permite añadir nuevos drops cuando sea necesario.

 

    Las primeras ONT que se instalaban en el exterior de la casa tenían el aspecto que se muestra a continuación. La mayoría de las redes han pasado a instalar simplemente una caja de demarcación en el exterior de la casa donde el cable de drop se conecta a un cable de fibra óptica que entra en la casa. Esta conexión permite a los técnicos disponer de un punto de prueba en el que no tienen que entrar en la casa para ver si la señal se recibe en ella. En el interior, la ONT FTTH es ahora una pequeña caja como un módem de cable o DSL.

 

 

Una casa con cableado local tiene este armario dentro de la vivienda para distribuir los servicios de la conexión FTTH. Algunos constructores incluyen ahora cajas de equipos como esta en las casas nuevas.

 

 ONT en una casa conectada con cableado estructurado en toda la casa

 

 

Diseño Para la Geografía

    La mejor manera de entender las opciones en el diseño de redes FTTH es considerar varios tipos de redes muy diferentes que difieren por la densidad de abonados, la geografía y las cuestiones técnicas que afectan a las decisiones de diseño que deben tomarse.

      Urbano

      Suburbios

      Unidades de vivienda múltiple

      Rural

 

Redes Urbanas FTTH

    Las redes urbanas de FTTH se caracterizan por una alta densidad de abonados que requieren menos fibra porque las distancias son más cortas y más divisores y electrónica de cabecera porque los abonados son más numerosos. En las zonas urbanas densas, muchos, si no la mayoría, de los usuarios van a estar en MDU, por lo que el diseño y la instalación de la OSP pueden ser más sencillos -sólo hay que llevar la fibra al edificio-, pero dentro de las instalaciones puede ser más complicado: cómo llevar la fibra dentro del edificio a cada abonado. Consulta la sección sobre MDU más adelante.

 

    Dentro de una ciudad, la parte más complicada del diseño de una red es la de acomodar los cables necesarios para llegar desde la central o cabecera hasta el edificio donde se encuentran los usuarios. Las ciudades suelen tener conductos congestionados con demasiados cables ya, por lo que pasar más cables puede ser un problema. Existen técnicas para añadir cables a los conductos congestionados, a veces eliminando los conductos de fibra que sólo tienen una fibra y sustituyéndolos por microductos con múltiples microcables o utilizando conductos de tela que pueden duplicar o triplicar el número de cables que puede albergar un conducto. En lugar de excavar las calles, los sistemas pueden construirse utilizando microzanjas con un impacto mínimo. También existen técnicas para retirar el núcleo del coaxial de la línea dura de CATV y utilizar la cubierta como conducto de fibra y utilizar robots para instalar cables en las alcantarillas. Las empresas de fibra óptica pueden ser bastante inventivas.

 

    La mayoría de las ciudades tienen la mayor parte de los cables subterráneos, pero muchas también tienen cables aéreos en callejones. Si es posible, el tendido de cables FTTH en callejones detrás de los edificios y el uso de cierres de caída aérea reducirán en gran medida el coste de construcción de una red FTTH urbana.

 

    Pero antes de decidir cómo instalar más cables, haz un inventario de los que ya existen. Muchas ciudades tienen instaladas plantas de cableado de fibra óptica para las comunicaciones de la ciudad, la seguridad, los sistemas de tráfico, el WiFi en toda la ciudad, etc. y pueden tener fibras de sobra. Si no existen fibras de repuesto, puede ser posible utilizar la multiplexación por división de longitudes de onda para conseguir más enlaces. Del mismo modo, otros proveedores de servicios, incluidas las compañías eléctricas, pueden tener fibra o conductos de repuesto que pueden utilizarse, y su interés puede ser mayor si pueden beneficiarse de la nueva red.

 

    Otro problema en las ciudades es encontrar espacio para los centros de fibra donde los cables de drop se conectan a los cables de distribución. Pueden ocupar mucho espacio y ser un problema en las ciudades donde el espacio en las aceras es escaso y los servicios subterráneos abarrotan las zonas bajo las calles y aceras. Colocar los concentradores en el interior de los edificios puede ser mucho más fácil que hacer grandes obras en el exterior.

 

 

FTTH en MDU

  Las unidades de viviendas múltiples (MDU en la jerga) se manejan a veces como FTTC, donde la fibra se introduce en el edificio y las unidades individuales se conectan a través de cables de cobre, ya sea de par trenzado de teléfonos o redes informáticas o coaxial de CATV o satélite. A menudo se utiliza un estándar de Ethernet sobre coaxial de CATV (MOCA) para realizar esta conexión si los cables telefónicos son inadecuados, pero hay que tener cuidado porque esos cables pueden no ser propiedad del propietario del edificio, sino del proveedor de servicios.

 

MDU con nodo activo como FTTC

 

 

Pero las MDU son ideales para la FTTH (es decir, para cada unidad del edificio) ya que hay muchos usuarios en un espacio muy pequeño y las longitudes de fibra son cortas. Además de utilizar menos fibra, las MDU suelen requerir menos tiempo de instalación por caída. Un problema es dónde colocar los divisores PON. Si se trata de un edificio pequeño, el divisor o los divisores pueden instalarse en la instalación de entrada y tender cables individuales a cada unidad. En edificios más grandes, los divisores pueden colocarse en cascada, y un divisor en cada planta (si el espacio lo permite) y cables cortos hasta cada unidad.

 

    Cada edificio debe tener algo de espacio para que la fibra entre en el edificio, tener un bastidor o caja para los divisores y conectar los cables para que lleguen a cada usuario. Dado que la red PON es pasiva, no es necesario disponer de energía en este lugar, sólo de algún espacio y sala para trabajar en el hardware que conecta o traslada a los usuarios.

 

    Un problema importante en los edificios antiguos ha sido encontrar lugares para pasar los cables a cada abonado, pero los nuevos tipos de fibra insensible a dobleces y los pequeños cables especiales de drop que se muestran arriba facilitan el paso de las fibras a lo largo de las paredes o su colocación en conductos pegados en las paredes. Los cables instalados en los edificios deben hacerse de forma ordenada. Es probable que los residentes y propietarios se quejen si el cableado está mal hecho.

 

 

MDU con fibra a cada unidad

 

MDU con divisores en cascada

 

 

Redes FTTH Suburbanas

    Las redes suburbanas son menos densas y la instalación de nuevos cables puede ser mucho más fácil. Algunas zonas cuentan con infraestructura aérea, lo que facilita mucho la instalación, ya que la instalación aérea es siempre más fácil y menos costosa y los cierres especiales de FTTH pueden permitir la colocación de concentradores de fibra con divisores en postes o suspendidos de cables de mensajería. Los drops aéreos también son más fáciles hasta las casas o edificios individuales.  Si los cables deben instalarse bajo tierra, lo que es cada vez más habitual, y no se dispone de espacio para conductos, la microzanja a lo largo de la acera puede simplificar la instalación. Los agujeros de mano tendrán que situarse en el lugar donde se encuentran los divisores y los cierres de para drops.

 

Las microzanjas pueden ocultar los cables de forma muy eficaz en los barrios urbanos o suburbanos

 

    Los cables subterráneos de drop a cada casa pueden ser un problema, ya que el cable o los conductos deben ir desde un orificio de la acera a través del césped del cliente. El tendido de los cables a lo largo de la calzada alivia la mayor parte del problema en muchos drops. Si el cable de drop se entierra en el césped, puede haber un problema en el futuro con el propietario desenterrando el cable porque se olvidó de dónde estaba situado, o un paisajista o instalador de vallas invisibles para perros empieza a cavar. Tan cerca de la entrada como sea posible es más seguro.

 

     La perforación direccional también es posible, pero puede ser extremadamente cara y tiene el peligro de chocar con los servicios públicos actuales y causar daños. No todos los propietarios, probablemente pocos, saben dónde se encuentran los servicios subterráneos y el uso de equipos de localización lleva mucho tiempo y es caro. Las líneas de gas son especialmente peligrosas y pueden provocar incendios y explosiones.

 

    Desde la caja de demarcación exterior, hay que llevar la fibra a un lugar dentro de la casa hasta la ubicación de la ONT FTTH. En cualquier instalación interior, es importante que el trabajo se realice de forma ordenada. Un estudio de la vivienda para localizar el lugar en el que otros cables (de teléfono y CATV o satélite) entran en el edificio y se introducen en el interior puede ayudar a localizar el camino más fácil para el cable de fibra FTTH. Al igual que ocurre con las MDU, el residente/propietario esperará que los cables se instalen de forma pulcra y profesional.

 

FTTH Rural

    La FTTH rural va a ser más cara hagas lo que hagas. Los proveedores de servicios han utilizado cables de drop para evitar el tendido de fibras largas hasta cada abonado, pero el ancho de banda limitado, el coste del equipo en un poste y en el abonado (por no hablar de las actualizaciones) y la vida útil de la alimentación pueden resultar no ser una ganga en comparación con el tendido de un cable de drop de fibra óptica hasta el abonado. La mayoría de las redes rurales son aéreas, lo que hace que el coste sea mucho menor que el subterráneo. Si los postes de la empresa de servicios públicos ya tienen cables de baja tensión, generalmente cables telefónicos envejecidos, el cable de distribución de fibra FTTH probablemente se puede amarrar al mismo mensajero, lo cual ofrece la forma menos costosa de instalar la fibra.

 

Empalme de cable troncal FTTH en el desierto de Mojave

 

    El gran problema de la FTTH rural es la distancia. Eso significa cables más largos y más costes de cable e instalación. También significa que muchas redes superarán la longitud máxima de GPON y tendrán menos abonados que el número permitido por la división. La solución en muchos casos puede ser utilizar la arquitectura OLT remota mostrada anteriormente. Los cables pueden ir a lo largo de las carreteras rurales y las OLT remotas pueden instalarse en zonas donde haya varios usuarios al alcance de la OLT.

 

    Las compañías eléctricas y las cooperativas tienen derechos de paso y líneas de transmisión en zonas rurales que son ideales para la FTTH. Muchas empresas de servicios públicos ya tienen fibras instaladas, a menudo en el cable de tierra de la energía óptica, pero a veces sólo tienen unas pocas fibras disponibles. La multiplexación por división de longitudes de onda (WDM) puede ampliar la capacidad de las fibras si se permite. Cuando ya se dispone de torres o postes, la instalación de la fibra es fácil con varias opciones. El cable se puede amarrar a los mensajeros, incluso superponiéndolo a los cables actuales de fibra o cobre. El cable de fibra óptica ADSS (totalmente dieléctrico y autosoportado) puede instalarse en postes o torres sin mensajero para tramos largos. Incluso hay métodos que utilizan cables ligeros que pueden enrollarse alrededor de los conductores de corriente.

 

    Las compañías telefónicas rurales también tienen derechos de paso e infraestructuras de cable. Muchas ya tienen redes de fibra. Para ellas, el mayor obstáculo suele ser la financiación y, afortunadamente, existen programas de subvenciones y préstamos para la banda ancha rural.

 

    El coste del cable es mayor para las distancias más largas, pero el cable de fibra óptica es muy barato, especialmente si se compara con el coste de instalación. El coste de la fibra en sí es sólo una parte del coste del cable; los materiales utilizados en el cable predominan en los cables con menos de 24 fibras, por lo que comprar o instalar cables con menos de 24 fibras no suele ser rentable. Y la instalación de más fibras significa que las fibras sobrantes pueden alquilarse a otros portadores - organismos municipales/de condado/estatales, empresas de telecomunicaciones, proveedores de servicios inalámbricos, empresas eléctricas, etc. para sufragar el coste.

 

 

Diseño de la Oficina Central o Cabecera de FTTH

    El hecho de que lo llames oficina central o cabecera depende probablemente de si tu formación es de telecomunicaciones o de televisión por cable. Los informáticos podrían llamarlo sala de equipos o centro de datos. Pero la ubicación de la electrónica de una red FTTH es otra decisión de diseño que requiere una cuidadosa consideración y planificación.

 

    Por lo general, la ubicación debe ser lo más central posible para simplificar y quizás minimizar la longitud de los cables. El espacio no es un gran problema, ya que las OLT de FTTH PON no son grandes porque cada puerto de OLT da servicio a 32 o más usuarios. Pero el diseño debe acomodar los cables y la electrónica y permitir una futura expansión.

 

Electrónica de cabecera para unos 5,000 abonados

 

     La cabecera es también una instalación de entrada, con cables de fibra óptica entrantes desde la conexión troncal de Internet y cables salientes desde la OLT hasta la planta de cableado FTTH. Se necesita suficiente espacio de paneles de conexión para los cables entrantes y salientes. El hardware necesario incluye bandejas y gestión de cables, así como espacio de rack para los paneles de conexión.

 

     Tendrá que haber espacio en el rack o en la pared para la interfaz con el proveedor de servicios de Internet. Se trata esencialmente de un enrutador con señales de entrada a alta velocidad. El enrutador se conecta a la OLT para gestionar las conexiones a Internet. Este servicio requiere energía de reserva al igual que las OLT y otros equipos asociados.

 

     La OLT conecta Internet a los usuarios convirtiendo las señales a protocolos PON y conectando a los usuarios. La OLT también hace muchas más cosas, como gestionar a los usuarios y encriptar las señales para la privacidad de los abonados. La OLT requiere un operador formado, al menos a tiempo parcial, para gestionar las conexiones de los abonados y otros servicios habituales, por lo que hay que prever que un operador asista a la formación del proveedor de equipos.

 

   Dado que los abonados requieren un funcionamiento 24/7/365, todo el paquete electrónico necesita energía acondicionada y un sistema de alimentación ininterrumpida (SAI) que pueda mantenerlo en funcionamiento durante al menos 8 horas en caso de apagón. Muchos sistemas FTTH también proporcionan -o al menos recomiendan- un SAI en la sede del abonado para que también funcione sin interrupciones.

 

 

Personal Operativo

    La OLT también requerirá cierta gestión para añadir/eliminar usuarios o cambiar los parámetros de funcionamiento, como la velocidad de la conexión de un usuario. Esto requerirá al menos un técnico a tiempo parcial con cierta formación por parte del proveedor del equipo FTTH y quizás también del enrutador que se conecta a la red troncal.

 

     También se necesitará personal de atención al cliente para ayudar a los usuarios con problemas. Deben ser capaces de solucionar los problemas de la ONT y las conexiones con los equipos de los usuarios.

 

     Dado que los usuarios se sentirán molestos si se producen interrupciones de servicio o retrasos en la realización de cambios, el personal encargado del funcionamiento del sistema debe estar disponible al menos durante la jornada laboral normal.

 

 

Cosas Para Recordar Antes de Empezar

    Estas son algunas de las cosas que la FOA ha aprendido de los anteriores proyectos de FTTH:

 

    Singularidad:  Como la mayoría de las redes de fibra óptica, cada instalación FTTx es única. Debe diseñarse para el lugar al que va a dar servicio y las elecciones de componentes y métodos de instalación deben optimizarse para el sistema. Los métodos de construcción e instalación pueden incluir cualquier tipo de instalación OSP. Los proveedores familiarizados con el FTTx pueden asesorar a los clientes sobre lo que otros han hecho para que las instalaciones sean más sencillas, fáciles y menos costosas. La mayoría de los sistemas prefieren utilizar el mayor número posible de componentes hechos en fábrica, ya que suelen ser menos costosos que hacer el mismo trabajo sobre el terreno. También hay que considerar los nuevos métodos de instalación para reducir los costes.

 

    Consultores:  Desconfíe de los consultores. Los consultores pueden ser muy valiosos a la hora de diseñar un sistema FTTH, siempre y cuando tengan experiencia relevante, estén al día en cuanto a nuevos componentes y técnicas y estén muy recomendados por clientes anteriores. Desgraciadamente, hemos visto problemas con los consultores, como redes sobre-diseñadas con costes muy superiores a los necesarios, prácticas de instalación recomendadas que eran innecesarias o que ignoraban la tecnología más reciente, sistemas diseñados en torno a componentes de mayor rendimiento (y precio) de lo necesario y, en un caso, un consultor aceptó el pago del cliente, se marchó durante un año y volvió admitiendo que no podía diseñar la red (pero se quedó con los honorarios de la consultoría).

 

    ¿Qué Fibra Tienes Ya?   Antes de diseñar o instalar una nueva planta de cableado de fibra óptica, haga un inventario de la fibra que ya tiene y/o negocie el alquiler de fibra donde otros tienen cables con fibras oscuras (sin usar). Hable también con otras organizaciones que puedan necesitar comunicaciones para ver si quieren compartir los costes o alquilarle fibras oscuras o enlaces de comunicaciones. Las ciudades, los condados y los estados necesitan fibra. Los servicios públicos necesitan fibra. Las organizaciones de seguridad contra incendios y salvamento necesitan fibra. Los departamentos de tráfico necesitan fibra. Las compañías de telefonía móvil necesitan mucha fibra.

 

    ¿Qué Otros Servicios Pueden Compartir La Fibra?  Considere qué otros servicios, además de la FTTH, puede transportar en su planta de cable de fibra óptica: “backhaul” celular, sistemas de tráfico, sistemas de seguridad/vigilancia, fibra alquilada, etc. para generar ingresos adicionales. Hace unos años, una gran ciudad estadounidense envió una RFP (solicitud de propuesta) para una red FTTH urbana. El documento se refería estrictamente a la FTTH para conectar a los ciudadanos de la ciudad con fibra e ignoraba todos los demás servicios que tenía la ciudad y que ya utilizaban o necesitaban fibra: comunicaciones de la ciudad, seguridad/video-vigilancia, gestión inteligente del tráfico, comunicaciones del transporte público, redes inalámbricas (células pequeñas y 5G), comunicaciones de servicios públicos, etc., etc.

 

    “Dig Smart - Dig Once” (excave inteligentemente, excave una vez): En este mismo documento se hablaba también de la dificultad de la instalación urbana: excavación de calles ya llenas de servicios subterráneos, espacio limitado para los pedestales, pocas opciones para el cableado aéreo y otros problemas típicos de la instalación de fibra urbana. No se menciona la posibilidad de "cavar una vez" para facilitar futuras instalaciones. Compartir las fibras. Utilizar las fibras sobrantes. Utilizar longitudes de onda adicionales en la fibra actual. Considerar todas las alternativas. Planificar con antelación: la prueba de futuro es un mito, pero se pueden tomar ciertas decisiones que facilitarán el futuro.  Si está pensando en utilizar un software de diseño de FTTH, pida hablar con clientes que lo hayan utilizado. Determine qué necesita saber primero para utilizarlo, por ejemplo, los datos GIS de cada poste de servicios públicos, pozo de registro o boca de mano, la ubicación de los abonados, etc., y cuánta formación se necesita para ser competente. ¿Utilizará a su personal o contratará a personal externo, y cómo lo evaluará?

 

    Ahorro de Costes:  El cable y los componentes de fibra óptica no son caros, pero la mano de obra sí. El ahorro de dinero en componentes puede parecer bueno en el primer análisis, pero el mayor ahorro vendrá de los diseños optimizados y las prácticas de instalación eficientes. Los contratistas más experimentados son más eficientes y pueden ahorrar costes por su rapidez y eficacia.  Y diseña para el futuro: si cavas una zanja para cualquier cosa, no sólo para la fibra sino para cualquier servicio subterráneo, entierra varios conductos de fibra para su uso futuro, instala cables con más fibras de las que necesitas, muchas más, la fibra es barata, la instalación es cara. El programa se llama "Dig Once".

 

   Cuando Google Fiber empezó a funcionar en Kansas City, el índice de captación era alto porque el servicio actual era malo, pero en ciudades posteriores, cuando los ISP locales sabían que iban a llegar y mejoraron su servicio y/o bajaron sus precios, el índice de captación fue menor. La competencia tiende a impulsar las tasas de absorción y las tasas de absorción determinan la economía del sistema, conozca a su competencia. La oferta de servicios gigabit suele ser el principal argumento de venta de la FTTH. Toda red GPON es una red gigabit, pero los abonados pueden optar por velocidades más lentas a menor coste.


 

 

 

 

 

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