DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN TALLER UNIVERSITARIO EN ...

UNIVERSIDAD ANDRES BELLO

Facultad de Ingeniería

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN TALLER UNIVERSITARIO EN

REDES DE ACCESO ÓPTICO GPON.

Autor: GERARD ESPEJO BAS

Memoria para optar al Grado de Ingeniería en Telecomunicaciones

Profesor Guía: Sr. Ariel E. Leiva López

Profesor Co-Referente: Sr. David Ruete Zúñiga

En colaboración con la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Pontificia

Universidad Católica de Valparaíso

Santiago de Chile, 2017.

Diseño e Implementación de un Taller Universitario en Redes de Acceso Óptico GPON

1

Agradecimientos

Primeramente, traslado un profundo y sincero agradecimiento a mi profesor

guía, el señor Ariel E. Leiva López, por darme la oportunidad de poder trabajar

en este proyecto. Seguidamente, extiendo este agradecimiento a mi profesor

co-referente, el señor David Ruete Zúñiga, por su apoyo constante durante

toda la carrera.

También, quiero agradecer a Joaquín Álvarez Fajardo, y a la institución:

Pontificia Universidad Católica de Valparaíso; por contribuir y apoyar a la

realización de esta investigación.


2

Tabla de Contenidos

Resumen 7

I. Introducción 8

II. Identificación del Problema 12

2.1. Demanda de servicios de telecomunicaciones a nivel

nacional 12

2.2. Diagrama de Ishikawa 16

III. Propuesta 19

3.1. Objetivo General 19

3.2. Objetivos Específicos 19

3.3. Alcance 20

IV. Marco teórico y Discusión 21

4.1. Redes FTTx 21

4.2. Redes FTTH 23

4.2.1. Topologías de red 24

4.3. Redes PON 26

4.3.1. Arquitectura 27

4.3.2. Elementos 30

4.3.3. Alternativas de Implementación 35

4.3.4. Ventajas e Inconvenientes 37

4.4. Redes GPON 38

4.5. Diseño de enlaces monomodo 44

4.5.1. Elección de materiales 44

4.5.2. Power Budget 45

4.6. Discusión 47

V. Estado del Arte 49


3

5.1. Soluciones comparables en Chile 49

5.2. Soluciones comparables en el extranjero 52

VI. Enfoque Metodológico 53

6.1. Metodología 53

6.2. Resultados de Aprendizaje 55

6.3. Planificación 55

VII. Desarrollo del taller de Redes GPON 57

7.1. Diseño del taller de Redes GPON 57

7.1.1. Conocimientos Base 57

7.1.2. Contenidos 57

7.1.3. Metodología Educativa 58

7.1.4. Actividades 59

7.1.5. Planificación 59

7.2. Implementación de la Red GPON 60

7.2.1. Diseño de la Red GPON 60

7.2.1.1. Características base de la red 60

7.2.1.2. Elección de materiales 62

7.2.1.3. Costes del Proyecto 64

7.2.1.4. Power Budget 66

7.2.2. Instalación de la Red GPON 69

7.2.2.1. Montaje de la Red GPON 69

7.2.2.2. Configuración de la Red GPON 73

7.3. Experiencias Prácticas 78

7.3.1. Experiencia 1 78



VIII. Resultados y Conclusiones 83

IX. Bibliografía 85


4

Índice de Tablas

1. Tabla Métrica (Objetivos Específicos) 19

2. Tabla de Trazabilidad 20

3. Tabla de pérdida por número de salidas 33

4. Tabla comparativa de las principales tecnologías PON 35

5. Cotización de Furukawa 65

6. Tabla de Pérdidas 68

7. Tabla de Análisis Final 68

Índice de Gráficos

1. Resumen de servicios de Telecomunicaciones 12

2. Evolución de Conexiones y Penetración de Internet Fijo 13

3. Conexiones por tramo de velocidad publicitada 14

4. Conexiones a Internet Fija por tipo de conexión 14

5. Evolución de Líneas Fijas y Penetración 15

6. Suscriptores y Penetración de Tv de Pago 15

7. Inversión del Grado de Conocimiento 54

8. Diagrama de Gantt 56

Índice de Figuras

1. Diagrama de Ishikawa 17

2. Escenarios Redes FTTx 21

3. Arquitectura FTTx 22

4. Configuración punto a multipunto 25

5. Ejemplo de Red PON 26

6. Arquitectura Básica de una red PON típica 27

7. Canal Descendente 29

8. Canal Ascendente 30

9. Equipo OLT GPON FK-OLT-G4S de Furukawa 30

10. Equipo ONT GPON FK-ONT-G400R de Furukawa 31

11. Divisor Óptico Modular de Furukawa 32


5

12. Cable Óptico FIBER-LAN INDOOR de Furukawa 33

13. Estructura de la fibra y Propagación de la guía de onda 34

14. Topología GPON 39

15. Red GPON con tecnología WDM 39

16. Sentido Downstream 40

17. Sentido Upstream 41

18. Ejemplo de un cuadro de formato para el sentido Upstream 41

19. Estructura del cuadro GEM de downstream, bandwidth map de cada

ONT 42

20. Asignación de banda en GPON 43

21. Canal de Upstream 43

22. Diagrama conceptual de la óptica y sus nodos 51

23. Red GPON siendo utilizada en el Laboratorio de Comunicaciones

Ópticas de la Universidad de Valladolid 52

24. Esquema Metodología 54

25. Esquema de Contenidos 58

26. Diseño inicial de la Red GPON – PUCV 61

27. Red GPON PUCV 69

28. Esquema gráfico de la red GPON PUCV 70

29. Cables Ópticos (1, 2, 3, 4), Equipo OLT y Splitters (1, 2) 71

30. Vistas exterior e interior de la Caja de Distribución (1) “DIO B48” 72

31. Vistas exterior e interior de la Caja de Distribución (2) “CDOI 12”, y

Cables Ópticos (7) 72

32. Vistas exterior e interior de la Roseta, Cables Ópticos (7, 8) 73

33. Equipos ONT 73

34. Puerto GPON 1 y Puerto Uplink 5 74

35. Resultado de las configuraciones de Red 74

36. Estructura para configuración de las funcionalidades GPON 75

37. Resultado de las configuraciones OLT y ONT 75

38. Traffic-Profile 77

39. Resultado de la configuración GPON 78


6

40. Esquema de medición OTDR 79

41. Ejemplo tipo, del resultado esperado en la medición del OTDR 81

42. Esquema de medición OSA 82

43. Ejemplo tipo, del resultado esperado en la medición del OSA 82

Índice de Anexos

ANEXO I: Cotizaciones de las empresas proveedoras 87

ANEXO II: Código de Configuración de la Red GPON 89

ANEXO III: Test de Validación 93

ANEXO IV: Experiencias Prácticas 106

ANEXO V: Guías del Profesor 121


7

Resumen

Se presenta un estudio sobre el impacto que produce la aplicación de un taller

universitario de laboratorio en redes GPON, en el aprendizaje de alumnos de

Ingeniería Civil Electrónica de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso

sobre aspectos técnicos de comunicaciones por fibra óptica.

Se propone un taller de 3 experiencias de laboratorio, basadas en el uso de

una red GPON, implementada en el laboratorio de electrónica de la Pontificia

Universidad Católica de Valparaíso (PUCV); e instrumentos esenciales y/o

básicos que cualquier empresa proveedora de servicios de

telecomunicaciones, que posea redes de fibra óptica, debiera tener: OTDR

(Optical Time Domain Reflectometer) y OSA (Optical Spectrum Analyser).

Para medir el impacto en el aprendizaje de los estudiantes, se diseña y aplica

un test, al inicio y al final del taller, el cual consiste en preguntas de selección

múltiple donde se mide el grado de conocimiento en 4 niveles.

Finalmente, el taller y los tests son aplicados a grupos de alumnos con distintos

niveles de conocimiento previo. Los resultados obtenidos se analizan y

presentan.


8

I. Introducción

Dada la necesidad histórica de intercambiar información, surge el fenómeno

de la comunicación. Se define el término comunicación como la acción de

transmitir señales mediante un código común entre el emisor y el receptor.

(Española, 2017)

La comunicación, el intercambio de información, es esencial tanto para la vida

social de la humanidad como para la organización de la naturaleza. Dado que

la comunicación humana se limita a un entorno espacial relativamente

pequeño, debido a las condiciones fisiológicas y físicas, los esfuerzos de la

humanidad siempre se han dirigido a la mejora de las posibilidades naturales

de comunicación logrando las telecomunicaciones. El término

telecomunicaciones fue creado por Edouard Estaunié (1862-1942) en 1904 en

su libro Traité pratique de télécommunication electrique, en donde definió

telecomunicaciones como el intercambio de información por medio de señales

eléctricas. (Huurdeman, 2003)

El inicio de las telecomunicaciones modernas en el siglo XIX está marcado por

el descubrimiento del electromagnetismo, que inició nuevos métodos eficaces

para la transmisión de información a larga distancia. Pronto se obtuvieron

nuevos avances gracias a la aplicación de la propagación de ondas

electromagnéticas en los sistemas de telecomunicaciones. En este período el

desarrollo fue estimulado por necesidades económicas, políticas y militares.

En el siglo XX, la introducción de la electrónica y la física de semiconductores,

se tradujeron en un aumento del progreso tecnológico, seguido por la difusión

generalizada de las telecomunicaciones. Hoy en día, las telecomunicaciones

gobiernan casi todos los ámbitos económicos, sociales y científicos de la vida

cotidiana con una intensidad cada vez mayor. (Huurdeman, 2003)

Actualmente, la convergencia de las comunicaciones y las computadoras, y la

necesidad de almacenamiento de datos de gran volumen, están conduciendo

a servicios multimedia basados en el intercambio de información interactiva a


9

nivel mundial. Una infraestructura mundial de información con satélites y

cables de fibra óptica abarca todo el mundo. A medida que esta infraestructura

se vaya completando, se podrá cumplir el objetivo postulado por la Unión

Internacional de Telecomunicaciones (ITU): "que todas las personas en este

planeta puedan obtener la respuesta correcta a sus preguntas en una cuestión

de segundos, a un costo asequible".

Para cumplir con el objetivo propuesto por la ITU, los principales operadores

de telecomunicaciones del mundo están definiendo avances hacia redes

convergentes de banda ancha basadas en IP, que permitan ofrecer más

servicios sobre la misma infraestructura, a unos precios cada vez más

competitivos. Además de reducir la inversión necesaria en equipamiento de

red, esta convergencia trae consigo para los operadores una reducción de la

complejidad de la gestión y unos costes operativos más bajos. (Huurdeman,

2003)

La actual infraestructura de transporte de telecomunicaciones se compone de

tres tipos de redes ópticas interconectadas: red núcleo, red de distribución y

las redes de acceso. Se destaca que tanto en las redes núcleo como en las de

distribución, mediante la explotación de sistemas ópticos DWDM (WDM) de

gran capacidad, se consiguen gestionar volúmenes extremadamente grandes

de paquetes IP y prácticamente no restringen el ancho de banda que podría

ser entregado a los usuarios finales. Sorprendentemente, a pesar de que el

equipamiento de transporte óptico de alta capacidad instalado es

extremadamente caro, su costo no influye mucho en el pago de los clientes

finales. La razón es que el escaso número de recursos requeridos por dichas

redes, son compartidos por un gran número de usuarios. Sin embargo, en el

caso de las redes de acceso, pasa lo contrario. En este caso, se cumple lo

siguiente: como más cerca estén los recursos de la red a los usuarios finales,

mayor es el porcentaje del coste total de la red que generan. Por ese motivo,

cada despliegue de una red de acceso que afecte a un gran grupo de usuarios


10

finales se convierte en una inversión a largo plazo que tiene que ser

económicamente motivada y cuidadosamente planificado. (Mycek, 2017)

Hoy en día, cada una de las soluciones expuestas por los principales

operadores de servicios de telecomunicaciones, pasa por el medio de

transmisión de la fibra óptica. Las generaciones consecutivas de DSL (ADSL,

HDLS, VDSL) requerían que la longitud del tramo de cobre fuera acortada

continuamente, ya que los nodos DSLAM (Multiplexor de Línea de Acceso de

Abonado Digital) necesitaban estar situados muy cerca de las instalaciones

del cliente final. Las soluciones contemporáneas, generalmente pasan por las

redes ópticas de tipo: fibra a la localización (FTTx). Su última evolución son

las redes ópticas de tipo: fibra a la casa (FTTH), en las cuales la parte DSL se

elimina definitivamente de la red de acceso, ya que las fibras entran

directamente en los módems ópticos (ONT) situados en las instalaciones del

cliente. (Mycek, 2017)

Las redes FTTH, son la tecnología de acceso mediante fibra óptica con

arquitectura punto a multipunto más avanzada de la actualidad, permitiendo

utilizar enlaces a varios usuarios al mismo tiempo, sin la necesidad de utilizar

elementos activos, es decir, componentes electroópticos que aumenten o

regeneren la señal de información. Dentro de las redes de tipo FTTH, se

destacan las redes de acceso GPON (Gigabit Passive Optical Network).

Dado el constante avance tecnológico presente en las redes de

telecomunicaciones, se ha generado una demanda de profesionales que

cumplan con características relacionales y cognitivas aplicadas para la

resolución de problemas de diseño, optimización o implementación de redes

acceso óptico. Tal exigencia del mercado laboral ha sido en parte suplida por

ingenieros electrónicos especialistas en telecomunicaciones que no

necesariamente conocen el trabajo que se realiza en redes de acceso óptico

y generalmente llegan a trabajos donde se aprende en la marcha.

Por ese motivo, con el fin de suplir la falta de profesionales y docentes

especializados en redes de acceso óptico GPON, este proyecto de título se


11

encarga del diseño, desarrollo e implementación de un taller universitario de

redes de acceso GPON en el Laboratorio de Telecomunicaciones de la

Escuela de Ingeniería Eléctrica de la PUCV. El proyecto, se basa en

herramientas teóricas y prácticas de aprendizaje, que reduzcan la brecha entre

el conocimiento meramente teórico con la capacidad de resolver problemas en

alguna situación técnica real del rubro de las telecomunicaciones. El desarrollo

del proyecto se realizará en un espacio controlado, con personal autorizado y

equipamiento, profesional y certificado. El entorno de un laboratorio permitirá

realizar pruebas de efecto físico y de red con un alto grado de seguridad y

fiabilidad.


12

II. Identificación del problema

El desarrollo de nuevos servicios de entretenimiento e innovaciones

tecnológicas que permiten aumentar la productividad del sector empresarial,

representan un desafío para las empresas operadoras de servicios de

telecomunicaciones, debido a que cada vez se hace necesario invertir en

nuevas estructuras de redes capaces de proporcionar la velocidad y la

capacidad que requerirá la avalancha de datos prevista. Esto determinará

también nuevos desafíos en conectividad y seguridad de transmisión de

información.

2.1. Demanda de servicios de telecomunicaciones a nivel nacional

A medida que avanza el desarrollo tecnológico, se ha observado un aumento

en el número de servicios que se ofrecen a los habitantes. Según datos de la

Subsecretaría de Telecomunicaciones, durante el primer trimestre de 2016 se

registraron 2,4 servicios de telecomunicaciones por habitante, obteniendo un

aumento del 380% des del año 2000. (Gráfico 1) (Telecomunicaciones), 2016)

Gráfico 1: Resumen de servicios de Telecomunicaciones.


13

Se demuestra que existe un crecimiento en el número de servicios de

telecomunicaciones por habitante. A continuación, se analizan, por separado,

las penetraciones de los servicios que ofrece la tecnología GPON: Internet

Fijo, Telefonía Fija y Televisión.

En el Gráfico 2, encontramos la penetración y evaluación de conexiones de

Internet Fijo. Los accesos de internet fijo alcanzaron los 2,74 millones en

marzo 2016, con un crecimiento del 7,3% en los últimos 12 meses. Se destaca

que, del total de accesos de internet fijo, un 87,6% corresponde a accesos

residenciales y un 12,4% a comerciales. (Telecomunicaciones), 2016)

Gráfico 2: Evolución de Conexiones y Penetración de Internet Fijo.

Del mismo modo, es importante observar la evolución de la demanda de

velocidades para el servicio de internet fijo. En el Gráfico 3 observamos las

conexiones por tramo de velocidad publicitada. Las velocidades menores

(Hasta 10 Mbps) empiezan a perder peso en el desglose global de las

velocidades.

Por el contrario, las velocidades medias (Superiores a 10 Mbps hasta 50 Mbps)

dominan el gráfico. Sin embargo, se observa una clara evolución al alza de las

velocidades altas (Más de 50 Mbps hasta 100 Mbps), este es un indicativo

clave de la tendencia de los consumidores hacia la contratación de

velocidades más altas. (Telecomunicaciones), 2016)


14

Gráfico 3: Conexiones por tramo de velocidad publicitada.

Gráfico 4: Conexiones a Internet Fija por tipo de conexión.

También es importante clasificar el tipo de conexiones a internet fija por tipo

de tecnología. En este caso, en el Gráfico 4 se muestra un gráfico compilado

a través de los datos que ofrece la Subsecretaría de Telecomunicaciones del

Gobierno de Chile, en el documento público “Estadísticas Servicio de Acceso

a Internet Fija”, sub-apartado “Conexiones Fijas por Tipo de Tecnología”.

El documento informa que las conexiones mediante tecnología FTTH (Fibra

Óptica), en el último año (diciembre 2015 - diciembre 2016), han aumentado

un 32,6%. Además, las conexiones por ADSL decrecen un 6,9%, también en


15

el último año. Se destaca la clara tendencia en el aumento de las conexiones

por fibra óptica. (Chile, 2017)

Siguiendo con el análisis de los servicios que ofrece GPON, en el Gráfico 5

observamos la penetración de Telefonía Fija. La penetración del servicio se

ha mantenido estable, registrando una disminución del 1,0% en los últimos 12

meses. En marzo de 2016 se llegó a la cifra de 18,8 líneas por cada 100

habitantes. Se entiende que este es un servicio muy establecido en el sector,

y el hecho que la tecnología GPON lo incorpore es positivo.

(Telecomunicaciones), 2016)

Gráfico 5: Evolución de Líneas Fijas y Penetración.

Gráfico 6: Suscriptores y Penetración de Tv de Pago.


16

Finalmente, se analiza el servicio de Televisión por pago. En el Gráfico 6,

observamos los suscriptores y la penetración de TV de pago. Los suscriptores

de TV de pago han aumentado un 4,5% en los últimos 12 meses, en su

mayoría por acceso satelital, alcanzando una penetración para este servicio

de 16,4 suscriptores por cada 100 habitantes a marzo 2016.

(Telecomunicaciones), 2016)

En base a los gráficos expuestos, se concluye que el crecimiento registrado

en los servicios de telecomunicaciones ha tenido consecuencias claras en las

redes actuales. La evolución histórica muestra una demanda creciente de

mayor ancho de banda, en el aumento de suscripciones a servicios que

necesitan de rangos mayores de velocidades de transmisión. Se estima que

esta tendencia va a seguir en progresión geométrica durante los próximos

años en Chile.

Ante tal fenómeno, la tecnología GPON va a ser clave para el desarrollo futuro

de las redes de acceso por fibra óptica, con topología FTTH, en Chile.

2.2. Diagrama de Ishikawa

Siendo las redes GPON una tecnología clave para el despliegue de las redes

por fibra óptica en Chile, parece evidente considerar que la demanda de

ingenieros capacitados crecerá en un futuro próximo.

El diagrama de Ishikawa nos ayuda a clarificar cuales son las causas y las sub-

causas, de la falta de ingenieros capacitados en redes de acceso óptico

GPON, el problema principal.

El diagrama de Ishikawa es una herramienta que permite agrupar, de manera

gráfica, causas y efectos en un mapa, para facilitar su entendimiento.

Se plantean las ideas en forma de causa, las cuales se traducirán en los

problemas a solucionar dando origen al objetivo general, y los objetivos

específicos del proyecto.

En el caso de este proyecto, se formula el siguiente Diagrama de Ishikawa:


17

A continuación, se formaliza el diagrama de Ishikawa expuesto en la Figura 1,

de la siguiente manera:

1. Se identifica el problema principal como la falta de ingenieros

capacitados en redes de acceso óptico GPON. Se definen dos causas

principales: las universidades y las empresas proveedoras de servicios

de telecomunicaciones; ambas originadas a partir de varias sub-causas.

2. Causas y sub-causas:

a. Causa Universidades: tiene relación con el global de

universidades chilenas y el nivel de conocimiento en GPON de

los ingenieros en la actualidad.

i. Sub-causa: Baja Tasa de Conocimiento Teórico-Práctico en

tecnología GPON (P01: problema 01), tiene relación con el

Figura 1: Diagrama de Ishikawa.


18

grado de conocimiento teórico-práctico en tecnología GPON

de los ingenieros en la actualidad, el cual es bajo.

ii. Sub-causa: Baja Tasa de Oferta Universitaria en tecnología

GPON (P02: problema 02), tiene relación con el número de

universidades chilenas que imparten materia en tecnología

GPON. La tasa actual es de un 2%.

b. Causa Empresas Proveedoras: tiene relación con la

infraestructura actual de telecomunicaciones, a nivel de

operadores; y las tendencias del consumidor.

i. Sub-causa: Baja Tasa de Conexiones por tramo de

velocidades superiores a 100Mbps (P03: problema 03), tiene

relación con el número de miles de accesos por tramo de

velocidad publicitada superior a 100Mbps, el cual es marginal.

(Gráfico 3)

ii. Sub-causa: Bajas Velocidades de transmisión en las redes

actuales (Redes xDSL + HFC) (P04: problema 04), tiene

relación con las velocidades upstream y downstream de tales

redes.

Del análisis realizado, mediante el Diagrama de Ishikawa (Figura 1), se

concluye que la falta de Ingenieros Capacitados en redes GPON, se debe,

básicamente, a un déficit de conocimiento teórico-práctico, en redes de acceso

GPON, impartido en las Universidades Chilenas; y a una falta de presencia de

redes de acceso GPON, en el conjunto de la infraestructura de las empresas

proveedoras de servicios de telecomunicaciones en Chile.


19

III. Propuesta

En este capítulo, se determinan los objetivos y alcance del proyecto.

3.1. Objetivo General

Diseñar e implementar un taller universitario de laboratorio, basado en 3

experiencias teórico-prácticas, usando una metodología de enseñanza activa,

que contribuya a la capacitación de profesionales en redes de acceso óptico

GPON, mediante el uso de una red de acceso óptico GPON, de fines docentes,

factible de implementar en el Laboratorio de Telecomunicaciones de la

Escuela de Ingeniería Eléctrica de la PUCV.

3.2. Objetivos Específicos

OE01: Aumentar la Tasa de Conocimiento Teórico-Práctico en

tecnología GPON.

OE02: Aumentar la Tasa de Oferta Universitaria en tecnología

GPON.

OE03: Aumentar la Tasa de Conexiones por tramo de velocidades

superiores a 100Mbps.

OE04: Aumentar las Velocidades de transmisión en las redes

actuales.

Con el fin de poder realizar una evaluación cuantitativa de los objetivos

específicos, se presenta la siguiente tabla métrica (Tabla 1):

Objetivos Específicos Métrica / Unidad VAM CEM

OE01: Aumentar la Tasa de Conocimiento Teórico-Práctico

en tecnología GPON.

Tasa de Conocimiento Teórico-Práctico: TC (%)

Nivel de Aumento Conocimiento "Delta Δ": (%)

Test Inicial: TI / Test Final: TF

Nº Total de Respuestas: R / Nº Respuestas Correctas: RC

En el Test Final:

Respuestas Totalmente Correctas: [75%, 100%]

Respuestas Medianamente Correctas: [0%, 10%]

Respuestas Erradas: 0%

Respuestas Desconocidas: [0%, 5%]

OE02: Aumentar la Tasa de Oferta Universitaria en

tecnología GPON (Tasa Actual = 2%).

Tasa de Oferta Universitaria: TOU (%)

Nº Universidades con Oferta en GPON: UO

Nº Total Universidades Comprendidas: TU

TOU = 75%

OE03: Aumentar la Tasa de Conexiones por tramo de

velocidades superiores a 100Mbps.

Nº Conexiones por tramo de velocidad superior a 100

Mbps: Nº C / (Miles de Accesos)

Total Conexiones por tramo a todas las velocidades: Nº T

/ (Miles de Accesos)

Tasa de Conexiones de velocidades (+100Mbps): TC (%)

Nº Conexiones por tramo de velocidad superior a

100 Mbps: 1400 (Miles de accesos)

OE04: Aumentar las Velocidades de transmisión en las

redes actuales.

Velocidad / (Gbps) No se especifica Upstream: 1,25Gbps

Downstream: 2,5 Gbps

Tabla 1: Tabla Métrica (Objetivos Específicos).


20

Además, para completar tal evaluación se agrega una tabla de trazabilidad

(Tabla 2). En la tabla de trazabilidad, se contrastan los objetivos específicos

con el problema y sus causas.

Tabla 2: Tabla de Trazabilidad.

3.3. Alcance

En este apartado se mencionan los límites y el alcance de este proyecto de

título. En otras palabras, lo que se realizará, y no realizará, con el fin de lograr

el objetivo principal.

El alcance de este proyecto se circunscribe específicamente a la consecución

del primer objetivo específico: “Aumentar la Tasa de Conocimiento Teórico-

Práctico en tecnología GPON” (OE01).

Los otros objetivos específicos se consideran limitaciones al alcance. En

consecuencia, no se tratan en el desarrollo del proyecto.

Problema

Objetivo

OE01 X No Aplica No Aplica No Aplica

OE02 No Aplica X No Aplica No Aplica

OE03 No Aplica No Aplica X No Aplica

OE04 No Aplica No Aplica No Aplica X

C1 C2 C3 C4

Comentarios:

C1: Baja tasa de conocimiento teórico-práctico en tecnología GPON

C2: Baja tasa de oferta Universitaria en tecnología GPON

C3: Baja Tasa de Conexiones por tramo de velocidades superiores a 100Mbps.

C4: Bajas Velocidades de transmisión (Redes xDSL + HFC)


21

IV. Marco teórico y Discusión

En este capítulo se da una introducción teórica a los conceptos base para la

correcta comprensión del Proyecto Título.

4.1. Redes FTTx

En este apartado se proveen los conceptos básicos y el principio de

funcionamiento de una red FTTx. Después de leer este apartado el lector será

capaz de, comprender la arquitectura básica de una red FTTx e identificar sus

tipos.

El acceso de alta velocidad a la red de Internet se considera una condición

necesaria que permite el crecimiento económico de las regiones. En áreas

densamente pobladas, donde se espera un alto retorno de la inversión, las

soluciones de FTTx son desplegadas. En contraposición, en áreas de baja

población y especialmente remotas, los incentivos empresariales parecen no

funcionar. (Mycek, 2017)

Las redes FTTx, son la aplicación de la tecnología PON para proporcionar

conectividad de banda ancha mediante las redes de acceso a: hogares,

unidades de ocupación múltiple, y pequeñas empresas. En este caso, la letra

“x” indica el grado de proximidad del punto final de la fibra al usuario real. La

Figura 2 ilustra algunos de estos escenarios.

Figura 2: Escenarios Redes FTTx.


22

Entre las siglas utilizadas en la literatura técnica y comercial se encuentran las

siguientes:

FTTB (Fiber To The Business): se refiere al despliegue de fibra óptica

desde un switch, situado en la oficina central, directamente hasta las

oficinas de una empresa.

FTTC (Fiber To The Curb): se describe un tramo de fibra óptica desde

los equipos de la oficina central, hasta un switch de comunicaciones

situado a 300 metros de una casa o empresa. Cable coaxial, cables de

cobre de par trenzado, o algún otro medio de transmisión; se utilizan

para finalizar la conexión hasta el usuario final.

FTTH (Fiber To The Home): se informa al lector que en el apartado 4.3,

se encuentra una explicación extensa de las redes FTTH. En el

presenta apartado se da una pequeña introducción.

La fibra llega al interior o a la fachada de la vivienda. Dependiendo de

la tecnología usada, la distancia desde las casas hasta la oficina central

puede llegar a ser desde 20 Km hasta 100 Km.

FTTN (Fiber To The Node/Neighborhood): el tramo de fibra óptica

termina al comienzo del vecindario o nodo situado en la calle entre 1.5

a 3 Km del usuario, utilizando cobre en la parte final de la conexión.

Figura 3: Arquitectura FTTx.


23

4.2. Redes FTTH

En este apartado se incluyen los conceptos básicos y el principio de

funcionamiento de una red FTTH. Tras leer este apartado el lector será capaz

de comprender la arquitectura básica de una red FTTH y los mecanismos de

tráficos upstream y downstream de la red.

A fin de posibilitar el acceso a servicios de gran ancho de banda a usuarios

localizados a distancias tales que no es posible brindarlos con tecnologías

xDSL por sus limitaciones técnicas en cuantos a sus condiciones de

funcionamiento, o que para ello se deben acercar los nodos xDSL a la zona a

servir (es decir un modelo FTTC), en este caso se tornan atractivas las

tecnologías de acceso mediante fibra óptica hasta el domicilio del cliente, es

decir FTTH. (Abreu, y otros, 2009)

En este sentido existen diversas tecnologías disponibles y topologías

implementables a fin de realizar un despliegue de acceso mediante fibra hasta

el hogar. Estas tecnologías pueden clasificarse en dos grupos: redes activas

y redes pasivas. Sin embargo, el presente documento se centra en el análisis

de una red pasiva PON, en particular con tecnología GPON según descrito

anteriormente. Se destaca, que la implementación de redes FTTH mediante

tecnología PON se considera una de las mejores opciones para el futuro

debido al inmejorable rendimiento que ofrece la fibra óptica para las redes

FTTH: gran capacidad, pocas perdidas, etc. (Marchukov, 2011)

Dado que FTTH tiene su origen en las redes FTTx, una aplicación de las redes

PON, los elementos que constituyen una red FTTH son los expuestos en el

apartado 4.3.2. Además, la tecnología FTTH comparte la arquitectura genérica

de las redes PON. Sin embargo, tiene la particularidad de llegar directamente

a la casa del usuario.

Este hecho, se caracteriza en la arquitectura de la siguiente manera: los

terminales de abonado (ONT o ONU) son los encargados de dialogar con el

equipo PON de la central terminando dicho enlace, y ofreciendo hacia el


24

usuario generalmente una interfaz Ethernet para los servicios de datos

mediante un conector RJ45 para cable UTP (en algún caso presentan puertos

USB además) y una interfaz telefónica con conector RJ11. La interfaz

telefónica mencionada es brindada gracias a la funcionalidad de gateway de

VoIP (o IAD) embebida en el propio equipo ONT u ONU. Para ello la ONT

soporta el protocolo SIP y en algún caso H.248 para dialogar con la red NGN.

(Abreu, y otros, 2009)

4.2.1. Topologías de red

Para conseguir una red eficiente y proporcionar un buen servicio a los

usuarios, la arquitectura de la red debe ser lo más sencilla posible, con el fin

de minimizar los costes de su despliegue y mantenimiento. Esto quiere decir

que siempre trataremos de utilizar los sistemas pasivos, ya que no es

necesario invertir tanto dinero en estos. (Marchukov, 2011)

Las instalaciones FTTH se basan principalmente en dos arquitecturas. Una de

una línea directa desde la oficina central CO hasta las residencias o empresas,

en una configuración Punto a Punto P2P y otra de arquitectura Punto a

Multipunto P2MP, utilizando básicamente splitters en una red óptica pasiva, la

cual puede utilizar básicamente Gigabit Ethernet o un Modo de Transferencia

Asíncrona ATM.

Configuración punto a punto

Estos tipos de arquitecturas consisten, básicamente, en un enlace entre el OLT

y las ONT’s mediante cable de fibra óptica. No se trata de un sistema

demasiado utilizado en las arquitecturas de fibra hasta el hogar debido a su

elevado coste. El precio de la implantación de estas redes aumenta con el

número de usuario abonados (ONTs) debido a que se debe llevar un tramo de

fibra directamente al hogar y mantenerlo. Este servicio es contratado,

normalmente por empresas que necesitan un enlace entre distintas sucursales

y requieren un servicio de telecomunicaciones, ya sea voz o datos, con una

determinada capacidad. (Prat, Balaguer, Gené, Díaz, & Figuerola, 2002)


25

En el tramo entre el OLT y el ONT suele utilizarse un sistema bidireccional.

Para transmitir se utilizan diferentes longitudes de onda para cada dirección

para evitar las reflexiones indeseadas dentro de la propia fibra. (Prat, Balaguer,

Gené, Díaz, & Figuerola, 2002)

Configuración punto a multipunto

Las redes FTTH pretenden ser estructuras sencillas y de bajo costo, pero como

se ha visto previamente, las configuraciones punto a punto no cumplen estos

requisitos. Es por ello, que en la tecnología FTTH se utiliza principalmente la

configuración punto a multipunto, la cual reduce el precio de la red mediante

la utilización de elementos pasivos, repartiendo los costos de mantenimiento

entre varios segmentos de la red. Así pues, los usuarios comparten un mismo

cable de fibra que llega hasta el divisor óptico, donde la señal es distribuida

hacia sus respectivos destinos.

Este tipo de topología es atractiva debido a la facilidad con la que se puede

modificar la red. Es decir, si aumenta el número de usuarios, este tipo de

topología puede dividirse en varias subredes, demostrando la gran

escalabilidad de la red. No obstante, este tipo de arquitectura presenta muchas

debilidades en cuanto a la redundancia del sistema, dado que la rotura del

tramo principal de fibra o un fallo en el divisor óptico supondría la caída

completa de todo el sistema.

Figura 4: Configuración punto a multipunto.


26

4.3. Redes PON


funcionamiento de una red PON. Tras leer este apartado, el lector será capaz

de: comprender la arquitectura básica de una red PON y su funcionamiento, e

identificar los diferentes tipos de alternativas de implementación PON.

Actualmente, los proveedores de redes y servicios de telecomunicaciones

están tratando de reducir sus costes operativos. En consecuencia, el concepto

de utilizar una red óptica pasiva (PON) se hace una opción muy atractiva para

el presente y el futuro.

En una red PON (Passive Optical Network) no hay componentes activos entre

la oficina central y las instalaciones del cliente. Por el contrario, sólo se colocan

componentes ópticos pasivos en el trayecto de transmisión de red para guiar

las señales de tráfico contenidas dentro de longitudes de onda ópticas

específicas hasta los puntos finales del usuario, y de vuelta a la oficina central.

Figura 5: Ejemplo de Red PON.

El reemplazo de dispositivos activos por componentes pasivos proporciona un

ahorro de costos para el proveedor de servicios, al eliminar la necesidad de

alimentar y administrar componentes activos en el sistema de cable de la red


27

de acceso. Además, dado que los dispositivos pasivos no tienen requisitos de

potencia eléctrica o procesamiento de señal, tienen virtualmente un tiempo

medio ilimitado entre fallos (MTBF). Esto, obviamente, reduce los costos de

mantenimiento global significativamente para el proveedor de servicios.

(Keiser, 2006)

4.3.1. Arquitectura

En la Figura 6, se ilustra la arquitectura típica de una red PON, en la que una

red de fibra óptica conecta los equipos de la oficina central de un operador,

con un número determinado de abonados.

Figura 6: Arquitectura Básica de una red PON típica.

En la oficina central, los datos y la voz digitalizada se combinan y se envían a

los clientes a través de un enlace óptico utilizando una longitud de onda de

1490 nm. La vía de retorno ascendente (cliente a central) (upstream) para los

datos y la voz se realiza vía una longitud de onda de 1310nm. Los servicios de

vídeo se envían hacia abajo (downstream) con una longitud de onda de

1550nm. No hay servicio de video en la dirección ascendente. El equipo de

transmisión en la red consiste en un terminal de línea óptica (OLT) situado en

la oficina central, y un terminal de red óptica (ONT) en cada establecimiento

del cliente. Se destaca que el Splitter óptico está situado entre la OLT y la


28

ONT, y tiene la función principal de dividir la potencia óptica incidente en N

caminos hasta los subscriptores. (Keiser, 2006)

Se destaca, como información complementaria, que se requiere una ONT para

cada abonado. Sin embargo, desde la OLT salen cables de fibra, y cada uno

de dichos cables, es capaz de transportar el tráfico de hasta 64 abonados.

Además, dependiendo de las necesidades del usuario se pueden realizar

enlaces de distintas capacidades de transmisión y diferentes etapas de

splitters. En la actualidad se ofrecen conexiones, tanto simétricas como

asimétricas desde 50 Mbps hasta 2.5 Gbps.

Canal descendente (Oficina Central a Abonado)

En este punto se va a ver el funcionamiento de la red en el sentido

descendente, es decir, el sentido de la información transmitida es hacia el

usuario.

En este caso la red se comporta como una red punto a multipunto, ya que el

OLT se encarga de enviar la información recopilada mediante broadcast. El

OLT recoge todas las tramas de voz y datos, y se usa WDM (Multiplexación

por División de Longitud de Onda) para juntar dichas tramas con las tramas de

video, que tienen una longitud de onda distinta. Para la transmisión de voz y

de los datos se utiliza la longitud de onda de 1490 nm, mientras que para el

envío de video se usa una longitud de onda de 1550 nm. (Prat, Balaguer,

Gené, Díaz, & Figuerola, 2002)

Las tramas, como ya se ha visto en apartados anteriores, llevan información

con la dirección de destino, para saber a qué usuario van dirigidos. El splitter

se encarga de repartir la señal de forma adecuada, enviando cada paquete a

su correspondiente destino. La red óptica es totalmente transparente al envió

de datos.

A parte de la información transmitida de voz, datos y video, el OLT determina

usando la Multiplexación por División de Tiempo (TDM) y le notifica a los ONT

los Time Slots para el envío de datos en el sentido ascendente. (Lin, 2006)


29

Figura 7: Canal Descendente.

Canal ascendente (Abonado a Oficina Central)

El canal ascendente es el sentido de información precedente del ONT del

usuario final, hasta el OLT del operador. En este canal, la red PON se

comporta como una red punto a punto. Cada ONT recoge las tramas de voz y

datos agregadas de cada usuario y que se dirigen hacia el OLT. En este punto,

el ONT realiza la misma operación que el OLT en el canal descendente, es

decir, convierte las tramas en señales inyectables a través de la fibra óptica

dedicada al usuario. Es decir, el ONT toma el tráfico del puerto del usuario y

lo mapea en tramas PEM. (Marchukov, 2011)

Para poder transmitir la información de los diferentes ONT sobre el mismo

canal, es necesario, al igual que en el canal descendente, la utilización de

TDMA, de tal forma que cada ONT envía la información en diferentes intervalos

de tiempo, controlados por la unidad OLT. Se requiere un estado de

sincronismo muy preciso para evitar colisiones.

El divisor de cada etapa es el encargado de recoger la información procedente

de todos sus ONT’s correspondientes y multiplexarla en una única salida de

fibra, en dirección al OLT del operador.


30

En cuanto a las longitudes de onda de trabajo, cabe destacar que la

información enviada por el usuario (tanto voz como datos) viaja siempre a una

longitud de onda de 1310 nm.

Figura 8: Canal Ascendente.

4.3.2. Elementos

OLT (Optical Line Terminal)

La OLT (Optical Line Terminal) es un equipo utilizado en Redes Ópticas

Pasivas como de agregación y distribución del tráfico. Su función es distribuir

el acceso a cada dispositivo terminal de la red óptica y realizar tareas de

gestión, tales como control de acceso, gestión de banda, configuración de

servicios, etc. (Furukawa, ESPECIFICACIÓN TÉCNICA: OLT GPON FK-OLT-

G4S , 2017)

Figura 9: Equipo OLT GPON FK-OLT-G4S de Furukawa.

Se añade que es un elemento activo situado en la central de la empresa

proveedora del servicio. De él parte el cable principal de fibra óptica hacia los


31

usuarios o preveniente de ellos, es decir, realiza las funciones de router para

poder ofrecer todos los servicios demandados por los usuarios. Cada OLT

suele tener la suficiente capacidad para proporcionar un servicio a cientos de

usuarios. Además, actúa de puente con el resto de redes externas,

permitiendo el tráfico de datos con el exterior. (Prat, Balaguer, Gené, Díaz, &

Figuerola, 2002) (Lin, 2006)

ONT (Optical Network Terminal)

La ONT (Optical Network Terminal) es el elemento encargado de recibir y filtrar

la información destinada a un usuario determinado procedente de un OLT.

Además de recibir la información y dársela al usuario en un formato adecuado,

cumple la función inversa. Es decir, encapsula la información procedente de

un usuario y la envía en dirección al OLT de cabecera, para que éste la

redireccione a la red correspondiente. Normalmente se encuentran instalados

en los hogares junto a la roseta óptica correspondiente. (Lin, 2006)

Figura 10: Equipo ONT GPON FK-ONT-G400R de Furukawa.

ODN (Optical Distribution Network)

El equipo de red de distribución óptica pasiva ODN, consiste en todos los

componentes ubicados en el tramo entre el OLT y ONT, este incluye

componentes tanto ópticos (empalmes, divisores, conectores, cables de fibra

óptica, entre otros), como no ópticos (pedestales, armarios, paneles de

conexión, cajas de empalmes, hardware, etc) de la red.


32

Splitter (Divisor Óptico)

Splitters Ópticos son componentes pasivos que realizan la división de la señal

óptica en una red PON. Se constituyen de una fibra de entrada y N fibras de

salida, las cuales dividen la potencia de la señal óptica en proporción entre

ellas, caracterizándolos como splitters equilibrados. Existen aún los splitters

desequilibrados que son constituidos por una hebra de entrada y 2 hebras de

salida, las cuales dividen la potencia de la señal óptica asimétricamente entre

ellas. O sea, la potencia de la señal óptica puede ser divida en proporciones

diferentes de acuerdo con la necesidad de cada aplicación. Operan en las tres

ventanas de comunicación para los estándares de redes ópticas pasivas:

1310nm, 1490nm y 1550nm. (Furukawa, ESPECIFICACIÓN TÉCNICA Divisor

Óptico Modular, 2017)

Figura 11: Divisor Óptico Modular de Furukawa.

Se sitúa a lo largo del tramo que se extiende entre el OLT y sus respectivos

ONT a los cuales presta servicio. Sus funciones básicas son las de multiplexar

y demultiplexar las señales recibidas. Por otra parte, son dispositivos de

distribución óptica bidireccional, es decir, también son capaces de combinar

potencia (Abreu, et al., 2009)


33

Tabla 3: Tabla de pérdida por número de salidas.

Fibra Óptica (Cables Ópticos)

La fibra óptica constituye el medio de transmisión por antonomasia para los

sistemas de comunicaciones ópticas. Desde sus primeras instalaciones, en las

líneas que enlazaban las grandes centrales de conmutación, la fibra se está

trasladando hoy en día hasta los mismos hogares, extendiéndose su uso a un

mayor abanico de aplicaciones. Este hecho es debido a las muchas

propiedades favorables, entre las que se destacan:

Gran capacidad de transmisión (por su posibilidad de emplear pulsos

cortos y bandas de frecuencias elevadas).

Reducida atenuación de la señal óptica.

Inmunidad frente a interferencias electromagnéticas.

Cables ópticos de pequeño diámetro, ligeros, flexibles y de vida media

superior a los cables de conductores.

Figura 12: Cable Óptico FIBER-LAN INDOOR de Furukawa.

Número de

Salidas

Perdida de Inserción

Máxima

1:2 3.7dB

1:4 7.1dB

1:8 10.5dB

1:16 13.7dB

1:32 17.1dB


34

Una fibra óptica se comporta como una guía de onda dieléctrica, con la

particularidad de poseer una geometría cilíndrica. Como se observa en la

Figura 13, se haya formada por un núcleo cilíndrico de material dieléctrico

rodeado por otro material dieléctrico con un índice de refracción ligeramente

inferior (cubierta de la fibra). La guía de onda así establecida facilita que las

señales se propaguen de manera confinada en su interior. (Boquera)

Del análisis electromagnético de la propagación de las señales en las fibras se

desprenden los posibles modos del campo que esta es capaz de guiar. La

propiedad de guiar o bien uno o bien múltiples de estos modos permite

establecer una clasificación básica de las fibras: una fibra recibe el calificativo

de multimodo cuando a través de ella pueden propagarse varios modos; se

dice que una fibra es monomodo si solo admite propagación del modo

fundamental. (Boquera)

Figura 13: Estructura de la fibra y Propagación de la guía de onda.

Ahora bien, esta propagación de las señales a través del medio (fibra óptica)

trae apareado una interacción con las partículas (átomos, iones, moléculas,

etc) y accidentes (variaciones locales del índice de refracción, curvaturas,

imperfecciones, etc.) existentes en el mismo, que se manifiesta en una

atenuación (disminución de la potencia de la señal) y en una dependencia de

la constante de propagación con respecto a la frecuencia o la polarización.

Ambos fenómenos son causantes de una degradación de las señales que


35

afecta negativamente a la comunicación, imponiendo límites a la longitud de

los enlaces o al régimen binario alcanzable. La repercusión de estos

mecanismos de degradación depende del diseño concreto de la fibra (material,

geometría…) y, especialmente, de la longitud de onda de operación,

condicionando, por consiguiente, la elección de una y otra. (Boquera)

Se destaca que principalmente para aplicaciones como GPON, se utiliza fibra

óptica que presenta propagación monomodo, la cual permite tan solo la

propagación de un único haz de luz fundamental. Gracias a la geometría de la

fibra óptica monomodo, se consigue eliminar el desfase o ensanchamiento del

pulso en la recepción y, en consecuencia, la dispersión modal.

4.3.3. Alternativas de Implementación (Estándares PON)

Existen varias alternativas de implementación PON. Los tres esquemas

principales de implementación son: Broadband PON (BPON), Ethernet PON

(EPON) y Gigabit PON (GPON). En la Tabla 4, se puede observar una

comparación de las especificaciones técnicas de los principales estándares

PON.

Tabla 4: Tabla comparativa de las principales tecnologías PON.

Características APON BPON EPON GPON

Estándar ITU-T G.983.x ITU-T G.983.x IEEE 802.3ah ITU-T G.984.x

Traffic Rate 155/622Mbps 100/622Mbps 1.25Gbps 155Mbps a 2.5Gbps

Downstream 1550nm 1550nm 1490nm 1490/1550nm

Upstream 1310nm 1310nm 1310nm 1310nm

Tipo de fibra Monomodo estándar ITU-T G.652

Split ratio 1:32 1:32 1:16 1:64

Longitud 20Km 20Km 10Km 20Km

Protocolo ATM ATM Ethernet ATM, Ethernet, TDM

Video Overlay No No 1550nm 1550nm


36

APON (ATM PON): APON (Redes de acceso Ópticas Pasivas ATM)

está definida en la revisión del estándar de la ITU-T G.983, el cual fue

el primer estándar desarrollado para las redes PON. Las

especificaciones iniciales definidas para las redes PON fueron hechas

por el comité FSAN (Full Service Access Network), el cual utiliza el

estándar ATM (Asynchronous Transfer Mode) , como protocolo de

señalización de la capa 2 (Enlace de Datos). Los sistemas APON usan

protocolo ATM como portador. APON se adecua a distintas

arquitecturas de redes de acceso, FTTH, FTTB y FTTCab. (Marchukov,

2011)

BPON (Broadband PON): se trata de una mejora de la tecnología

APON. Por tanto, al igual que APON utiliza el protocolo ATM, pero tiene

la diferencia que puede dar soporte a otros estándares de banda ancha.

EPON (Ethernet PON): paralelamente a la evolución de las redes PON

estandarizadas por la ITU, y que tienen su origen en la FSAN (Full

Service Access Network), surge una nueva especificación realizada por

el grupo de trabajo EFM (Ethernet in the First Mile), constituido por la

IEEE. La intención de este proyecto era aprovechar las ventajas de la

tecnología de fibra óptica de redes PON, y aplicarlas a Ethernet. De

esta manera nación el estándar EPON bajo norma IEEE 802.3ah, que

a día de hoy se encuentra en desarrollo. (Marchukov, 2011)

GPON (Gigabit PON): se informa que en el presente apartado se da

una pequeña mención a las redes GPON. Sin embargo, en el apartado

4.4 se da una explicación extensa de los conceptos básicos y el

principio de funcionamiento de la red.

GPON es una evolución de las redes BPON, por lo cual, al igual que

este, se basa en el protocolo ATM. Fue creado con el principal objetivo

de poder ofrecer un ancho de banda mucho más alto que sus

predecesores, y por tanto lograr una mayor eficiencia para el transporte

de servicios de hoy en día. A día de hoy, se trata del estándar más

avanzado sobre el que se sigue aun trabajando. (Marchukov, 2011)


37

4.3.4. Ventajas e Inconvenientes

El hecho de utilizar fibra óptica abre un enorme abanico de posibilidades de

despliegue de las redes de telecomunicaciones. A continuación, se enumeran

las ventajas más relevantes de las Redes de acceso Ópticas pasivas:

La utilización de tan solo elementos pasivos consigue abaratar de una

manera muy considerable el coste del despliegue y mantenimiento de

la red.

La propia estructura PON, permite gestionar de manera eficiente el

tráfico de la red gracias al uso de WDM. De este modo se evita la

mezcla de las señales entre sí, y se facilita la difusión desde el OLT a

los diferentes ONT.

Elevado ancho de banda permitido por los sistemas basados en

arquitecturas PON, que puede alcanzar los 2,5 Gbps de la tasa

descendente para el usuario y 1,25 Gbps de tasa ascendente. Esto

quiere decir que se trata de una tecnología capaz de proporcionar al

usuario el servicio Tripe Play (datos, telefonía y video).

Tecnología que está en constante desarrollo al igual que otras. Sin

embargo, PON es la que hemos visto que evoluciona de una manera

más rápida y estable, y por ello es la tecnología que supone un soporte

imprescindible para prestar servicios tales como video de alta definición

y servicios futuros. Es decir, es una tecnología para futuras

prestaciones.

A pesar de la gran cantidad de ventajas que poseen las redes PON intrínsecas

a su configuración, también existen algunos inconvenientes derivados de la

misma. Sin embargo, no llegan a ser lo suficientemente importantes como para

evitar utilizar las redes PON como la mejor configuración posible para una red

FTTH.

El hecho de que un divisor óptico distribuya la información precedente

del OLT a todos los ONT’s que se encuentran conectados al árbol de


38

distribución, provoca una reducción en la eficiencia de la red, la cual es

menor que en un enlace punto a punto.

La seguridad del sistema. La información que es transportada por la red

fluye a través de un mismo canal físico, lo cual aumenta la probabilidad

de interferencias. Esto disminuye la seguridad de la red, obligando, de

esta manera, a establecer un alto nivel de encriptación.

La existencia de un único OLT. Una avería de este supone una caída

completa del sistema. Este problema se aborda duplicando los OLT’s

de cabecera, para que el sistema sea más fiable y redundante.

La introducción del divisor óptico en el sistema para la distribución de la

información también introduce pérdidas. El número de etapas o puertos

de salida del divisor es directamente proporcional con las pérdidas, es

decir, a mayor número de usuarios, mayor es la atenuación del divisor.

Por tanto, a pesar de todos los inconvenientes citados anteriormente, las redes

PON siguen siendo la mejor opción para aplicaciones FTTH, ya que el ahorro

económico respecto a otras configuraciones es mayor, y la amplia flexibilidad

de la red, hace que se pueda aceptar un gran número de conexiones de

usuarios con unas pérdidas aceptables para los operadores. (Marchukov,

2011)

4.4. Redes GPON


funcionamiento de una red GPON. Después de leer este apartado el lector

será capaz de comprender la arquitectura básica de una red GPON y los

mecanismos de tráficos upstream y downstream de la red.

Una red GPON es compuesta por componentes pasivos y activos. La parte

activa es compuesta por dos elementos: la OLT (Optical Line Terminal),

instalada en sitio central; y la ONT (Optical Network Terminal), instalada

próxima al cliente final. La parte pasiva, también llamada ODN o red de

distribución óptica, es formada por: fibra óptica, splitters ópticos, DIO (Caja de


39

Distribución), bandejas de pasajes, o sea, cualquier elemento entre la OLT y

las ONTs/ONUs. (FURUKAWA)

Figura 14: Topología GPON.

La topología utilizada en las redes GPON es del tipo árbol, con la OLT

configurado como elemento central y las ONTs posicionadas en las

ramificaciones. Al utilizar splitters, hasta 64 ONTs pueden ser conectadas a

una OLT. Esta red es capaz de proveer tasas de downstream de 2,5Gbps y

para upstream de 1,25Gbps con cobertura lógica de hasta 60km.

(FURUKAWA)

Figura 15: Red GPON con tecnología WDM.

El GPON adopta la tecnología de WDM para facilitar la comunicación

bidireccional en una única fibra óptica. Para separar los tráficos de


40

upstream/downstream de múltiplos usuarios en una única fibra el GPON utiliza

dos mecanismos de multiplexación:

Para el downstream: los paquetes de datos son transmitidos a través

de broadcast.

Para el upstream: los paquetes de datos son transmitidos con TDMA.

En el sentido de downstream los cuadros GPON (GEM frames) son

identificados por la OLT con un identificador (ONU-ID) único de cada ONT. La

OLT entonces multiplexa y transmite los cuadros en modo broadcast para

todas las ONTs conectadas a ella. Cada ONT reconoce su identificador y

procesa solamente los cuadros GPON que pertenecen a ella. (FURUKAWA)

Figura 16: Sentido Downstream.

En el sentido de upstream la ONT recibe el tráfico de datos de las puertas del

abonado y lo transmite en ráfagas (burst). Para efecto de sincronización, cada

ONU transmite su tráfico según un estricto mapa de transmisión (bandwidth

map) generado por la OLT. Usando un mecanismo de asignación de banda

dinámica (DBA) la OLT puede reordenar el tráfico de upstream para proveer

más recursos a ONTs con exceso de tráfico. Para una transmisión sincrónica

dentro del flujo TDMA, cada ONT introduce un atraso de ecualización. La OLT

entonces filtra y trata el tráfico con base en la identificación de cada ONU.

(FURUKAWA)


41

Figura 17: Sentido Upstream.

En el sentido de upstream, el tráfico de datos de los usuarios, representado

por diferentes tipos de servicios (datos, VoIP, IPTV, TDM) es adaptado en

cuadros de formato conveniente para la transmisión. Esta adaptación es

realizada en entidades lógicas llamadas GEM port. Un agrupamiento de estas

entidades lógicas es llamado de container de transmisión (T-CONT). Un T-

CONT representa una entidad única para la separación de tráfico y para la

atribución de banda en el sentido de upstream. Un T-CONT puede contener

una o varias GEM ports. (FURUKAWA)

Figura 18: Ejemplo de un cuadro de formato para el sentido Upstream.


42

Para evitar colisiones en la transmisión de los datos en el upstream y atribuir

banda a las ONTs, la OLT envía en el encabezamiento del cuadro GEM

informaciones específicas para transmisión de cada ONT, indicando el inicio y

el fin de la transmisión. El campo del encabezamiento GEM, responsable por

estas informaciones, es llamado Bandwidth map (BWmap). (FURUKAWA)

Figura 19: Estructura del cuadro GEM de downstream, bandwidth map de cada ONT.

Como explicado arriba los T-CONTs son usados solamente en el sentido de

upstream y una de sus funciones es la atribución de banda. Existen cuatro

tipos de T-CONTs, cada uno con su particularidad para atribución de banda.

Tipo 1: Asignación de banda fija para aplicaciones sensibles al tiempo

(VoIP).

Tipo 2: Garantía de asignación de banda para aplicaciones no sensibles

al tiempo.

Tipo 3: Combinación de una banda mínima garantida junto con una

banda adicional, no garantida.

Tipo 4: Asignación best effort, dinámicamente asigna banda sin

cualquier garantía.

La asignación de banda en el GPON utiliza un mecanismo llamado DBA,

Dynamic Bandwidth Assignment. Este mecanismo permite que la banda sea

atribuida dinámicamente, mejora la utilización del uplink de las puertas PON y

permite que más usuarios puedan ser adicionados a una determinada puerta

PON. Con esta atribución dinámica la OLT puede garantizar la banda adicional


43

para usuarios que necesiten en detrimento de recursos ociosos de otros

usuarios. Se recomiendo observar la Figura 20, por tal de entender mejor la

información mencionada. (FURUKAWA)

Figura 20: Asignación de banda en GPON.

Finalmente, resumiendo la transmisión en el sentido upstream:

Las ONTs transmiten el tráfico en “ráfaga”, de acuerdo con las

informaciones de transmisión pasadas por la OLT.

Para la OLT reconocer el tráfico de determinada ONT, un identificador

llamado de ONU-ID es adicionado al cuadro GEM.

Para separar el tráfico de los usuarios de acuerdo con el tipo de servicio,

entidades lógicas llamadas T-CONTs son usadas.

Basado en la prioridad del servicio el T-CONT es escogido por la OLT

para atender el nivel de SLA.

Figura 21: Canal de Upstream.


44

4.5. Diseño de enlaces monomodo

En el diseño de enlaces monomodo se deben concretar ciertos parámetros

técnicos acerca de los equipos y elementos que constituirán el montaje final:

Tipos de cables y conectores.

Balance de potencias, tanto para ascendente como descendente.

Dispositivos conectados a la fibra, tanto activos como pasivos.

Atenuaciones:

o Atenuación de la fibra.

o Atenuación por conectores.

o Atenuación por uniones o empalmes.

o Reflexiones máximas.

Sensibilidad de los receptores.

4.5.1. Elección de materiales

Fibra Óptica

La elección de fibra óptica implica decantarse por la clase monomodo o

multimodo, alcanzando la primera mucha mayor distancia debido a su nula

dispersión intermodal, mientras que la segunda tiene un coste de manipulación

menor al tener un cono de aceptación más ancho. Se debe entonces tomar un

compromiso para decidir qué característica resulta decisiva en el despliegue,

para cumplir con los objetivos al mismo tiempo que se minimizan los costes.

(Zapardiel, 2014)

Cables Ópticos

Los cables ópticos también juegan un papel importante en la calidad del

sistema, ya que impermeabilizan la fibra y la aíslan del exterior, además de

proporcionar rigidez mecánica. Dependiendo del tipo de instalación se optará

por un cable u otro, existen dos métodos: adquirir el cable con la fibra incluida

de fábrica, o introducir la fibra en el interior del cable mediante un método

llamado soplado. (Zapardiel, 2014)


45

Conectores y Empalmes

Los conectores y empalmes también deberán ofrecer una calidad requerida.

Aunque es posible utilizar diferentes tipos de conectores en cualquier

instalación, es recomendable homogeneizar todas las uniones utilizando

conectores del mismo tipo.

Por otro lado los empalmes pueden ser mecánicos o por fusión, siendo estos

últimos los más eficaces con unas pérdidas de 0,1-0,2 dB. Es preferible el uso

de empalmes al de conectores, ya que aunque la unión sea de carácter

permanente, prima siempre la calidad del enlace. (Zapardiel, 2014)

Amplificadores

Los amplificadores que se incluyan en redes de fibra óptica se instalan para

volver a recuperar la potencia que tenía al comienzo del recorrido. En las redes

de acceso, sin embargo, la distancia de los enlaces no genera tanta

atenuación como las ramificaciones realizadas por los divisores ópticos.

(Zapardiel, 2014)

4.5.2. Power Budget (Balance de Potencia Óptica)

Después de haber escogido los componentes para la instalación de la red, es

necesario calcular el balance óptico del sistema. Este balance cuantificará las

pérdidas máximas de la red y por lo tanto permitirá conocer la capacidad

máxima de transmisión del sistema o la distancia máxima de cada enlace,

dado que ambos parámetros son inversamente proporcionales entre sí.

El cálculo del balance de red debe tener en cuenta todos los elementos de la

red, ya que todos los elementos de alguna forma intervienen en la calidad de

la señal a lo largo del trayecto, generalmente empeorándola.

Por ese motivo, el análisis matemático del enlace debe contemplar no solo las

pérdidas de la fibra, sino además las de todos los dispositivos como divisores

o conectores, y la ganancia de potencia de los posibles amplificadores que

sean requeridos por el diseño. (Zapardiel, 2014)


46

Existe una fórmula general para el cálculo del balance óptico de una

transmisión por fibra óptica entre un emisor y un receptor. Esta fórmula viene

dada por la siguiente expresión lineal:

𝑷𝒕𝒙 [𝑷𝒄 + 𝑷𝒆 +𝑴𝒔 + 𝑷𝒇𝒐 + 𝑷𝒔 𝑮] ≥ 𝑷𝒖;

Esta expresión lineal se puede diversificar en la siguiente expresión:

𝑃𝑡 [𝑛𝑐 ∗ 𝛼𝑐 + 𝑛𝑒 ∗ 𝛼𝑒 +𝑀𝑠 + 𝐿 ∗ 𝛼𝑓𝑜 + 𝑛𝑠 ∗ 𝛼𝑠 𝐺] ≥ 𝑃𝑢

Donde:

Ptx: es la potencia máxima inyectada a la fibra óptica.

α: es la atenuación de empalmes, conectores y splitters: αe para

empalmes, “αc” para conectores y “αs” para splitters.

n: es el número de empalmes, conectores y splitters: “ne” para

empalmes, “nc” para conectores y “ns” para splitters.

Ms: es un margen de seguridad, contempla las pérdidas de otros

dispositivos, ratio de encendido-apagado, cambios de temperatura y

otros factores que puedan introducir pérdidas.

L: es la longitud del tramo de fibra en km.

αfo: es la atenuación característica de la fibra óptica, en dB por km.

G: es la ganancia de amplificadores ópticos no regeneradores (EDFA)

Pu: es el umbral de recepción de potencia o la sensibilidad del

fotodetector. Se entiende como la mínima potencia necesaria en

recepción para hacer posible la comunicación.

Dadas las restricciones actuales que existen en los núcleos residenciales en

lo referente a infraestructura óptica, el parámetro mayormente limitante es la

longitud máxima del enlace, o lo que es lo mismo, la longitud máxima de la

fibra entre el nodo de acceso y el conversor opto-eléctrico del edificio. Es por

ello que la variable de mayor interés en la ecuación del balance óptico deba

ser la longitud máxima de la fibra, por lo que es necesaria una modificación de

la ecuación anterior para poder despejar esta variable, obteniendo una nueva

ecuación (Zapardiel, 2014):


47

𝐿𝑚𝑎 𝑃 + 𝐺 𝑛𝑐 ∗ 𝛼𝑐 𝑛𝑒 ∗ 𝛼𝑒 𝑛𝑠 ∗ 𝛼𝑠 𝑀𝑠

𝛼𝑓𝑜

En esta ecuación se introducen elementos nuevos:

Lmax: es la máxima longitud que puede alcanzarse entre el nodo y el

usuario.

P: es el margen de potencia máxima para el sistema en dB. Es el

resultado de la diferencia entre la potencia óptica del transmisor y la

sensibilidad del receptor.

4.6. Discusión

Considerando lo descrito en apartados previos, se llega a la conclusión que,

dado el constante avance tecnológico presente en las redes de

telecomunicaciones, especialmente en las redes de acceso óptico GPON, y la

necesidad del mercado de incrementar la capacidad de transporte de datos,

así como de la demanda de servicios y aplicaciones; se ha generado una

demanda de profesionales que cumplan con características relacionales y

cognitivas aplicadas para la resolución de problemas de diseño, optimización

o implementación de redes acceso óptico GPON.

En los últimos años, las empresas proveedoras de servicios de

telecomunicaciones han observado una tendencia creciente en la demanda de

anchos de banda mayores, por parte de sus clientes. Este hecho se ilustra en

el aumento gradual, contado por miles de conexiones, a velocidades de

transmisión superiores a 100 Mbps en el servicio de Internet Fija. Este tipo de

velocidades solo son alcanzables con tecnologías por Fibra Óptica como

GPON. En consecuencia, se aprecia un aumento de un 32,6%, en el periodo

de diciembre de 2015 a diciembre de 2016, en las conexiones a Internet Fija

mediante la tecnología FTTH; y un descenso del 6,9%, en ese mismo periodo,

en las conexiones a Internet Fija mediante tecnología ADSL. (Véase apartado

“Demanda de servicios de telecomunicaciones a nivel nacional” (2.1)).


48

Por ese motivo, GPON emerge como la única tecnología capaz de dar

respuesta a las nuevas necesidades de los clientes de servicios de

telecomunicaciones. Siendo una tecnología basada en redes PON con

topología FTTH, se consigue el aumento de ancho de banda requerido,

logrando velocidades de transmisión de 1,25 Gbps de upstream y 2,5 Gbps de

downstream, sin aumentar los costes operacionales.

Por tanto, el hecho de invertir en capacitar y formar ingenieros especialistas

en redes GPON, permitirá situar a las regiones e instituciones que lo hagan

como líderes en el desarrollo tecnológico, mejorando la vida de los habitantes

y las futuras generaciones de chilenos.


49

V. Estado del Arte

En este capítulo se hace una compilación de otras investigaciones acerca de

la tecnología GPON. En concreto, se detallan los últimos avances tanto a nivel

nacional como internacional.

5.1. Soluciones comparables en Chile

De manera general, se observa que, de 41 instituciones de educación superior

a nivel nacional, tanto privadas como universidades pertenecientes al Consejo

de Rectores de las Universidades Chilenas CRUCH, un 19% tienen

asignaturas relacionadas con las comunicaciones por redes ópticas, en las

mallas curriculares pertenecientes a los grados de Ingeniería Civil Eléctrica e

Ingeniería en Telecomunicaciones. En las cuales, se estudian tanto teoría de

sistemas de transmisión por fibra óptica (conceptos básicos, fenómenos

físicos, sistemas de transmisión y medición en sistemas de transmisión

ópticos), como teoría de redes ópticas WDM (conceptos básicos, elementos,

algoritmos, dimensionamiento, tolerancia y análisis económico). Se destaca

como ejemplo el ramo “Comunicaciones Ópticas” de la institución Universidad

Andrés Bello, perteneciente a la malla curricular del grado de Ingeniería en

Telecomunicaciones; o el ramo “Sistemas de Telecomunicaciones” de la

institución Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, perteneciente a la

malla curricular del grado de Ingeniería Civil Electrónica.

A continuación, se presentan los últimos avances registrados a nivel nacional,

acerca de la infraestructura en tecnología de redes GPON y de redes ópticas.

Cabe destacar que en la actualidad no existe ninguna red GPON perteneciente

a instituciones nacionales de educación superior, que haya sido implementada

con fines docentes. En otras palabras, no existe en la actualidad en Chile

ninguna red GPON que sea usada como instrumento didáctico por

instituciones universitarias. Es por eso, que este proyecto da respuesta a la

necesidad de implementar la primera red GPON con fines docentes en Chile.

En consecuencia, la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (PUCV) se


50

posiciona como institución pionera en la introducción de la tecnología GPON

en sus planes de estudio.

Red GPON Universidad Técnica Federico Santa María (UTFSM) (UTFSM,

2017)

Se trata de un proyecto conjunto entre el gobierno de Japón, la Subsecretaría

de Telecomunicaciones y las empresas japonesas: Furukawa, NEC y NTT. Se

considera el proyecto más avanzado a nivel de tecnología GPON en Chile.

El objetivo de la implementación de la red es dar cuenta del potencial que tiene

el uso de fibra óptica en la transformación de procesos y capacidades de

cualquier tipo de organización.

Se eligió la institución Universidad Técnica Federico Santa María (UTFSM),

como primer punto de difusión en el país, con miras a que estudiantes,

investigadores y académicos conozcan esta tecnología en profundidad,

investiguen en torno a su uso y puedan desarrollar aplicaciones altamente

demandantes de ancho de banda.

La donación del Gobierno Japonés, que financió la instalación de la red

realizada por la empresa Furukawa Electric Co., Ltd., fue la primera donación

de equipos tangible realizada en Chile, como parte de una serie de actividades

de cooperación contempladas en una Declaración Conjunta entre Chile y

Japón, suscrita en mayo de 2015 por el Ministerio de Transportes y

Telecomunicaciones y el Ministerio de Asuntos Internos y Comunicaciones de

la nación asiática.

Tras haber realizado una visita presencial a la red, se destaca que la red

GPON implementada en la UTFSM simplemente actúa como red de acceso

para dos laboratorios del centro. A corto plazo no se tiene pensado realizar

una adaptación para un uso docente. Sin embargo, Rudy Malonnek

(Administrado de Servicios Computacionales de la UTFSM) aseguró que en

un futuro se espera integrar una red GPON con fines exclusivamente

docentes.


51

“Desarrollo de una red experimental IP/WDM” (Walter Grote(1))

Se trata de un proyecto conjunto entre las instituciones superiores:

Universidad Técnica Federico Santa María (UTFSM)

Universidad de Santiago de Chile (USACH)

Red Universitaria Nacional (REUNA)

Universidad de Chile (UCH)

En el paper publicado se describe el diseño y desarrollo de una red óptica para

fines de investigación aplicada en tecnologías de información demandantes de

ancho de banda y comunicaciones por fibra óptica.

En la UTFSM se desarrollaron trabajos de investigación, desarrollo,

capacitación y transferencia al sector productivo relacionados con el nivel

físico y con el nivel de aplicaciones. En REUNA se realizaron trabajos

relacionados con el nivel de aplicaciones. El nodo de la UCHILE se usó

exclusivamente para correr aplicaciones IP. En cambio, en el nodo de la

USACH, se realizó exclusivamente un trabajo relacionado con las

comunicaciones ópticas.

La red óptica se proyectó con 4 nodos interconectados como lo ilustra la Figura

22. Nótese que hay un enlace de gran distancia (150 km aproximadamente),

propio de un backbone, y dos enlaces de corto alcance, como suelen

presentarse en redes Metropolitanas (alrededor de 10 km).

Figura 22: Diagrama conceptual de la óptica y sus nodos.

Se recomienda al lector leer el global del paper “Desarrollo de una red

experimental IP/WDM”, incluido en la bibliografía del presente trabajo, para

comprender el global de la extensión del proyecto.


52

5.2. Soluciones comparables en el extranjero

Universidad de Valladolid (España)

A nivel educativo la Universidad de Valladolid ofrece la asignatura de

“Sistemas de Comunicaciones Ópticas”, como optativa. La asignatura se

ofrece en el segundo cuatrimestre, del cuarto año del grado en Ingeniería de

Tecnologías de Telecomunicación. (Valladolid, Universidad de Valladolid, s.f.)

(Valladolid, Planes de estudio)

Además, a nivel de infraestructura tiene una red GPON, instalada en el

laboratorio de Comunicaciones Ópticas de la Escuela de Telecomunicaciones,

únicamente enfocada a la docencia. Esta red se usa para realizar pruebas de

laboratorio y como instrumento didáctico para los alumnos del ramo “Sistemas

de Comunicaciones Ópticas”. Se recomienda al lector, leer el paper: “Testbed

Laboratory for the Physical Analysis of Gigabit Passive Optical

AccessNetworks (GPONs)” publicado por la Universidad de Valladolid, en

donde se explica el diseño e implementación de la red, y se presentan varias

pruebas realizadas hasta el momento. El paper se puede encontrar en la

bibliografía del presente documento. (Noemí Merayo)

Figura 23: Red GPON siendo utilizada en el laboratorio de Comunicaciones Ópticas de la Universidad de Valladolid.

Tanto a nivel educativo como de infraestructura, se considera a la Universidad

de Valladolid como uno de los centros europeos de educación superior más

pioneros en la introducción de la tecnología GPON en sus planes de estudio.


53

VI. Enfoque Metodológico

6.1. Metodología

En este apartado se define la metodología aplicada para llevar a cabo la

evaluación del proyecto, en base a los objetivos definidos. Se destaca que la

metodología educativa empleada para el diseño del taller de redes GPON, se

explica en el apartado “Metodología Educativa” (7.1.3.).

Se definen dos grandes tipos de metodologías de investigación:

Cualitativa: la investigación cualitativa es la que produce datos

descriptivos. Se concibe a los métodos cualitativos como un recurso de

primer nivel de acercamiento a la realidad, para en un segundo nivel

llevar a cabo una investigación con rigor y profundidad metodológica.

La metodología cualitativa, se visualiza como la única técnica para

captar el significado autentica de los fenómenos sociales.

Cuantitativa: se basa en el uso de técnicas estadística para conocer

ciertos aspectos de interés sobre la población que se está estudiando.

Siendo población el conjunto de sujetos en el que se quiere estudiar un

fenómeno concreto. (Cascant)

En primer lugar, se realizará un test de conocimientos a los integrantes del

taller. Con el fin de validar un aumento en los conocimientos, el mismo test

será realizado a los integrantes del taller al finalizarlo. Se destaca que el taller

consta de una parte Teórica y otra Práctica, basada en experiencias de

laboratorio. Ambas partes se complementan con el fin de obtener unos

resultados de aprendizaje satisfactorios al finalizar el taller (Meta). En la Figura

24, se ofrece un esquema gráfico de lo mencionado.

En segundo lugar, como se menciona previamente en el apartado 3.2

“Objetivos Específicos”, con el apoyo de la Tabla Métrica (Tabla 1); el objetivo

específico OE01 “Aumentar la Tasa de Conocimiento Teórico-Práctico en

tecnología GPON”, único que se encuentra en el alcance del proyecto, será


54

evaluado en base a un análisis estadístico comparativo entre las respuestas

de los dos test, inicial y final (véase en la Figura 24 como “Test 1” y “Test 2”),

que determinará el aumento de conocimientos teórico-práctico, mediante la

Tasa de Conocimientos Teórico-Práctico (%TC). En el Gráfico 7, se muestra

un gráfico de los resultados esperados, con el aumento de las capacidades

cognitivas de los estudiantes, junto del aumento del grado de conocimientos.

Gráfico 7: Inversión del Grado de Conocimiento.

En definitiva, dado que la validación final de los objetivos del proyecto se debe

realizar mediante técnicas estadísticas, se opta por la metodología de

investigación de tipo cuantitativa.

Figura 24: Esquema Metodología.


55

6.2. Resultados de Aprendizaje

Los resultados de aprendizaje esperados son:

Identificar los equipos y sus funciones, dentro de la red.

Obtener las trazas ópticas características de la red. (OTDR)

Identificar las longitudes de onda para sentidos: Upstream y

Downstream; correspondientes a los servicios determinados. (OSA)

Realizar configuraciones de tráfico y gestión de red. (OLT)

6.3. Plan de tesis

En este apartado se desarrolla una planificación detallada del proyecto,

mediante la herramienta del Diagrama de Gantt. Esta herramienta permite, de

forma gráfica, mostrar el tiempo de dedicación previsto para cada fase del

proyecto.

En el Diagrama de Gantt expuesto en el Gráfico 8, se muestran las siguientes

variables:

Inicio previsto de la actividad.

Inicio real de la actividad.

Duración prevista de la actividad.

Duración real de la actividad.

Porcentaje de la actividad completado.

El hecho, de añadir estas variables al diagrama permite al lector, no solo

conocer la planificación prevista del proyecto, sino que además obtiene una

visión más clara de la cronología real del proyecto, permitiendo entender mejor

los resultados.

Para información del lector, se añade que el proyecto tiene un total de 36

períodos, siendo cada período una semana. Las primeras 17 semanas,

pertenecen al primer semestre; y, las 19 semanas restantes, pertenecen al

segundo semestre.


56

Gráfico 8: Diagrama de Gantt.

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57

VII. Desarrollo del taller de Redes GPON

En este capítulo se describen las tres fases principales del desarrollo del

proyecto:

1. Diseño del taller universitario de laboratorio.

2. Diseño e implementación de la red GPON.

3. Experiencias de laboratorio y Guías del profesor.

7.1. Diseño del taller de Redes GPON

7.1.1. Conocimiento Base

El conocimiento base del alumno, necesario para poder realizar el taller de

redes GPON con garantías, se basa en los siguientes conocimientos acerca

de Sistemas de transmisión por Fibra Óptica y Redes Ópticas WDM:

Aspectos generales de sistemas de transmisión.

Conceptos básicos de óptica y guías de ondas.

Fenómenos físicos: atenuación, dispersión, etc.

Tipos de Fibra Óptica, cables y tendidos.

Sistemas de transmisión monocanal y WDM.

Medición en sistemas de transmisión por Fibra Óptica.

Aspectos generales de redes ópticas WDM.

Elementos de las redes ópticas.

7.1.2. Contenidos

Los contenidos que se tratan en las 3 experiencias de laboratorio, del taller

universitario de redes GPON, se exponen en la Figura 25.

Se informa que en este apartado solo se mencionan de forma general los

contenidos tratados en cada experiencia, para más detalle se recomienda leer

cada experiencia de laboratorio, en el apartado “Experiencias Prácticas” (7.3).


58

Figura 25: Esquema de Contenidos.

En el esquema de contenidos, se muestra una relación de dependencia de

cada experiencia con su anterior. Este hecho se debe a que los conceptos

impartidos en cada una de las experiencias son requisitos para la correcta

consecución de la próxima experiencia.

7.1.3. Metodología Educativa

La metodología educativa, indica la forma macro en la que el curso será

desarrollado e, implícitamente, el tipo de actividades que se llevarán a cabo.

Las principales metodologías educativas que optar son dos:

Tradicionales: en donde el profesor es protagonista de la clase y el

alumno es un mero receptor.

Activas: el alumno es protagonista de la clase y el profesor actúa como

orientador del aprendizaje.

Por tanto, desde un punto de vista educativo, el taller de Redes GPON se

desarrollará en base a una metodología educativa de tipo activa. En la que se

busca que se cree un proceso interactivo de aprendizaje basado en la

comunicación estudiante-profesor. Durante las experiencias del curso, el

alumno tratará de poner en práctica los conceptos teóricos en el laboratorio,

siendo dirigido en todo momento por el profesor guía.

Experiencia 1

• Introducción a los equipos de medición: OTDR y OSA.

•Realización de pruebas ópticas: OTDR y OSA.

•Obtención, Análisis e Interpretación de resultados.

Experiencia 2

• Introducción al diseño de redes GPON.

•Realización de pruebas ópticas y de potencia, en la red GPON: OTDR y OSA.


Experiencia 3

• Introducción a la Configuración de red GPON (tráfico y gestión).

•Realización de pruebas de red, en la red GPON: OSA.



59

7.1.4. Actividades

El tipo de actividades que potencien los objetivos diseñados con anterioridad

pueden ser:

Teórico-expositiva: se recuerdan los conocimientos entregados y no

necesariamente se sabe cómo aplicarlos.

Laboratorio-experiencia: se aprende a realizar y repetir actividades sin

necesariamente conocer los argumentos teóricos que fundamenten sus

actos.

Teórico-Práctica: se aprenden conceptos teóricos que posteriormente

sirven para realizar actividades prácticas que permitan al alumnado

tomar decisiones fundadas.

En el caso del taller de redes GPON, se ha diseñado en base a experiencias

de tipo Teórico-Prácticas. Con el fin de cumplir con los objetivos mencionados

en el apartado “Propuesta” (3.0).

7.1.5. Planificación

La planificación del curso implica un detallado diseño de las sesiones y de las

horas de dedicación personal al estudio por parte de los estudiantes a lo largo

del semestre y del uso del tiempo dentro de la sala de clases. El diseño de la

planificación de este taller se ha basado en una planificación flexible para las

instituciones que decidan implementarlo. Sin embargo, se establecen unos

puntos base para el diseño de la planificación:

3 experiencias Prácticas de Laboratorio.

Cada experiencia consta de una investigación teórica, en las que el

alumno deberá responder un número de cuestiones acerca de los

temas esenciales sobre los que se construirán las sesiones prácticas.

Cada experiencia consta de 2 sesiones prácticas, en las cuales se

desarrollan las experiencias con apoyo del profesor.

Finalizadas las 3 sesiones prácticas se procederá a la evaluación del

taller.


60

7.2. Implementación de la Red GPON

7.2.1. Diseño de la Red GPON

7.2.1.1. Características base de la red

El diseño inicial de la red de acceso óptica GPON de la PUCV, se basa en la

tecnología FTTH, descrita en el apartado “Redes FTTH” (4.3). Se utiliza un

despliegue por redes PON, descrita en el apartado “Redes PON” (4.1), que

permite la transmisión bidireccional de señales de fibra óptica punto a

multipunto. Su gran fiabilidad y bajo coste inicial en relación a otras tecnologías

de fibra óptica (debido a que no necesitan equipamiento activo), la sitúa como

la mejor solución para este tipo de despliegues.

La red de acceso GPON de la PUCV se despliega bajo un diseño monofibra

bidireccional, es decir, se multiplexa bajo la misma fibra el canal de datos

ascendente y el descendente, según las longitudes de onda correspondientes

a los servicios de vídeo, voz y datos especificadas en el estándar GPON

detallado en el apartado “Redes GPON” (4.4).

La red simula un escenario real de uso de una red de acceso GPON por parte

de empresas proveedoras de servicios de telecomunicaciones. Por tanto, la

red emplea un único terminal óptico (OLT) ubicado en el nodo de alimentación

designado por la compañía de telecomunicaciones en la oficina central. De

esta central parte la red de distribución, que lleva la fibra a cada usuario final.

En este caso, se emplean 4 terminales ópticos de usuario (ONT), que simulan

los usuarios finales.

Para economizar recursos, la red se ubica en un rack, ya existente en el

laboratorio de Telecomunicaciones de la PUCV. El hecho de tener el conjunto

de la red en un rack genera ciertas limitaciones de espacio. Por este motivo,

se toma la decisión de limitar a un máximo de 200m el largo máximo del

enlace.

Las redes GPON admiten splitters de hasta 128 divisores ópticos por cada

transmisor (OLT), y cada una de estas salidas, se distribuye a un máximo de


61

64 abonados. Sin embargo, no es recomendable llegar a tales cifras. En este

caso, se emplea el nivel máximo de splitting permitido por la OLT

implementada (OLT GPON FK-OLT-G4S), el cual solo permite 2 niveles de

splitting (2 divisores ópticos), entre la OLT y las distintas ONT’s. Este hecho

también es consecuencia de las limitaciones de largo del enlace. Teniendo

solo 200m de largo, la potencia de recepción superará el umbral permitido por

la OLT. Por ese motivo, el hecho de utilizar dos divisores ópticos, es un

beneficio dado que representa un aumento en la atenuación total, permitiendo

reducir el número de atenuadores a utilizar, reduciendo los costes

operacionales de la red.

La red GPON se instala en el laboratorio de telecomunicaciones de la PUCV.

El laboratorio recibe conexión a internet por medio de una red de distribución

de tipo FTTB, por tanto, llega un cable de fibra óptica de la oficina central al

edificio y una red de cobre se encarga de hacer llegar la conexión a los

usuarios. Se añade que el acceso al cable de fibra óptica proveniente de la

oficina central tiene su acceso restringido solo a personal autorizado. Por ese

motivo, el ancho de banda se limita a 50 Mb, a repartir entre las 4 ONT’s.

Finalmente, con el conjunto de los elementos descritos, se elabora un boceto

inicial y básico de la red, en el que quedan determinadas las características

generales del enlace. De esta forma, se obtienen, en carácter provisional, la

infraestructura de la red óptica, y el equipamiento necesario. Véase la Figura

26.

Figura 26: Diseño inicial de la Red GPON - PUCV.


62

7.2.1.2. Elección de materiales

Fibra Óptica

Para este proyecto se elige la fibra óptica de tipo monomodo. Este tipo de fibra

predomina en las redes actuales dado que entrega bajas tasas de atenuación

y dispersión, con lo que permite alcanzar mayores distancias. Sin embargo, su

coste de instalación es más alto.

Si bien es cierto que la fibra óptica multimodo se recomienda para conexiones

cortas, 500m entre el transmisor óptico (OLT) y el usuario final (ONT), y que

se espera una distancia máxima del enlace de 200m, nos decantamos por la

fibra monomodo siguiendo la filosofía de tener una red GPON muy similar a la

que los alumnos encontrarán en el mundo laboral.

A nivel de distribución de acceso a los usuarios, se opta por la tecnología

WDM, multiplexación en el dominio de la longitud de onda. Este tipo de

tecnología es el más utilizado por los operadores en la actualidad. En este

sistema los canales de subida y bajada discurren a través de la misma fibra,

pero en diferentes longitudes de onda. De esta forma una fibra óptica puede

resultar tan versátil como dos y por lo tanto se reducen la cantidad de fibras

necesarias, ahorrando coste y espacio.

Cables Ópticos

En este proyecto se opta por adquirir el cable con la fibra incluida de fábrica.

Aunque el coste de adquisición sea más alto, se pone por delante la seguridad

de tener un cableado sin posibles fallas debido a errores de instalación.

Conectores y Empalmes

Respecto al uso de empalmes, en esta instalación se opta por realizar

únicamente empalmes de tipo por fusión. El laboratorio de telecomunicaciones

de la PUCV, tiene entre sus equipos una fusionadora modelo Fujikura 22S. Se

han realizado varias pruebas, obteniendo en su mayoría pérdidas de 0,0 db.

Este hecho aporta una calidad y fiabilidad, de infraestructura.


63

A nivel de conectores, se utilizaran conectores de tipo:

SC (Set and Connect): Los conectores SC son usados en cables de

fibra óptica monomodo y multimodo. Ofrecen un bajo costos,

simplicidad y durabilidad. Estos conectores proveen un alineamiento

preciso debido a que cuenta con una férula de cerámica y cuenta con

un seguro.

LC (Lucent Connector): El conector LC es usado en cables de fibra

monomodo y multimodo. Están hecho con un revestimiento de plástico

y ofrece un alineamiento preciso porque cuenta con una férula de

cerámica.

Se añade que se utilizaran pulidos de tipo:

APC (Contacto Físico Angulado): En el cual las superficies del conector

son curvadas y además anguladas en 8° según el estándar de la

industria, esto hace que las reflexiones de la transición de la luz no

retornen al núcleo de la fibra, lo cual aumenta la pérdida de retorno a

valores superiores a los 60 dB. Este efecto sólo se da en las fibras SM,

ya que las mismas poseen un núcleo lo suficientemente pequeño para

que ese ángulo haga que el reflejo de la señal luminosa se realice hacia

afuera de la fibra. Estos conectores son preferidos por sistemas CATV

y análogos. APC>60 dB.

UPC (Ultra PC): Este tipo de pulido es utilizado en fibra monomodo en

donde las superficies son tratadas con un pulido extendido para una

mejor terminación de la superficie. La reflexión devuelta es reducida aún

más, alrededor de -55dB. Estos conectores son utilizados a menudo en

sistemas digitales, CATV y telefonía. Ultra PC>50dB.

Amplificadores

En este caso, no es necesario la instalación de amplificadores debido a que

no se generan niveles de pérdidas que pongan en riesgo la recepción de la

señal original.


64

Divisores Ópticos

Se opta por colocar dos niveles de splitting, el máximo permitido por la OLT

implementada (OLT GPON FK-OLT-G4S). En las dos etapas de divisores

ópticos, se opta por divisores de 1:4.

7.2.1.3. Costes del Proyecto

En el presupuesto general de este proyecto solo se contemplan los costes de

los materiales utilizados. Aspectos como la mano de obra u otros servicios

derivados de la instalación de la red, no se consideran dado que no han tenido

coste.

La elección de la empresa proveedora de los materiales, se realizó en dos

etapas:

1. RFI (Request For Information): la solicitud de información se

considera el proceso inicial para la compra de equipos requeridos

en cualquier proyecto. El propósito de este proceso es la

recolección de información acerca de las capacidades, a nivel de

equipamiento y servicios relacionados, del conjunto de

proveedores valorados.

Se consideraron tres empresas proveedoras de equipamiento

GPON: Furukawa, FiberStore, y Telnet. Se contactó con las

empresas, y se les facilitó el boceto inicial de la red y los materiales

seleccionados, con anterioridad.

Tras recibir respuesta de las empresas, se concluyó que a nivel de

equipamiento se ofrecían equipos muy similares, a nivel técnico.

Sin embargo, se valoró de forma muy positiva que la empresa

Furukawa entregará un listado de equipamiento y componentes,

con un detalle muy superior al ofrecido por las otras empresas

rivales.


65

2. RFQ (Request For Quotation): la solicitud de precios es un proceso

estándar, posterior a la solicitud de información. El propósito de

esta etapa del proyecto es realizar un proceso de selección de

proveedores basado en el precio final del equipamiento sugerido

por las empresas proveedoras.

Se destaca que, en el Anexo I, se encuentran las cotizaciones

ofrecidas por cada una de las empresas proveedoras valoradas.

En la Tabla 5, se observa la cotización de los productos ofrecida

por la empresa Furukawa.

Tabla 5: Cotización Furukawa.

Finalmente, se decidió optar por la empresa proveedora Furukawa, por los

siguientes motivos:

RFI: la información inicial ofrecida por Furukawa a nivel de

equipamiento y componentes, superó al resto de sus rivales. Tanto el

detalle técnico como la inmediatez en la respuesta, fuero los dos

motivos principales que marcaron la diferencia.


66

Furukawa presentó el listado de equipos y componentes más amplio,

con un total de 22 ítems. Incluso se incluyeron los documentos

datasheet, de cada equipo y componentes, del listado.

RFQ: la empresa Furukawa presentó la cotización más económica de

las cuatro empresas valoradas, con un precio total (+IVA) de 5.336,96

USD, incluyendo el flete. Este precio fue de 1303,24 USD, más bajo que

el de su competidor más directo, FiberStore. Véase el Anexo I.

Ubicación: la sede de la empresa Furukawa está ubicada en Brasil. Sin

embargo, cuenta con representación en Chile mediante la empresa

Laserway, la cual tiene su sede ubicada en Santiago de Chile, en la

comuna de Providencia (Región Metropolitana).

Se añade que con la compra de los equipos Furukawa, la empresa

Laserway ofrece apoyo técnico gratuito y contacto directo, y de

proximidad, con la empresa Furukawa.

Experiencia: otro punto recalcable en la elección de Furukawa como

empresa proveedora, es el amplio bagaje de trabajo en colaboración

con la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (PUCV).

La gran mayoría del equipamiento utilizado en varios proyectos llevados

a cabo en el laboratorio de telecomunicaciones, ha sido abastecido por

Furukawa. Esta fidelidad a la marca ha creado un clima de facilidad, en

las relaciones entre la empresa y la institución universitaria.

7.2.1.4. Power Budget

El balance óptico o Power Budget de la red es una herramienta clave de

validación del diseño del proyecto, veáse el apartado “Diseño de enlaces

monomodo” (4.5).


67

En este caso, el balance óptico se mide en el peor escenario posible, a nivel

de variables como: atenuación, potencia, etc; para asegurar la operatividad de

la red en situaciones extremas. Siguiendo con este punto, el balance óptico se

mide de ONT a OLT, dado que la OLT tiene un umbral de recepción menor

que el de la ONT.

Cabe destacar que el balance óptico se valida en la longitud de onda de

1310nm dado que tal longitud posee el mayor coeficiente de atenuación de las

tres longitudes de onda operativas.

En las Tablas 6 y 7, se observa el desglose por valores del Power Budget. A

continuación, se identifican los valores de la tabla en la fórmula del balance,

dada por la siguiente expresión lineal (véase apartado “Diseño de enlaces

monomodo” (4.5)):

𝑷𝒕𝒙 [𝑷𝒄 + 𝑷𝒆 +𝑴𝒔 + 𝑷𝒇𝒐 + 𝑷𝒔 𝑮] ≥ 𝑷𝒖

En dónde:

Pu (Mínima potencia de recepción de la OLT) = -28,00 dBm

Ptx (Potencia de transmisión de la ONT) = 0,50 dBm

Ms (Margen de Seguridad) = 2,00 dB

Pfo (Pérdida total de la Fibra Óptica en 1310nm) = 0,09 dB

Ps (Pérdida total de los Divisores Ópticos) = 14,80 dB

Pe (Pérdida total de los Empalmes) = 0,06 dB

Pc (Pérdida total de los Conectores) = 3,45 dB


68

Tabla 6: Tabla de Pérdidas.

Tabla 7: Tabla de Análisis Final.

TRANSMISIÓN:

Ptx (dBm) ONT 0,50

Pu (dBm) OLT -28,00

Margen de Seguridad (dB) 2,00

EQUIPOS: Pérdida Típica [dB] Cantidad (Nº) Pérdida Total [dB]

Datos SPLITTER ÓPTICO

Nivel 1x2 3,70 0 0,00

Nivel 1x4 7,40 2 14,80

Nivel 1x8 10,50 0 0,00

Nivel 1x16 13,70 0 0,00

Nivel 1x32 17,10 0 0,00

Nivel 1x64 20,50 0 0,00

14,80

Datos EMPALMADORA (Fujikura 22S)

Empalme por Fusión 0,02 3 0,06

Empalme Mecánico 0,50 0 0,00

0,06

Datos CONECTOR

Pulido APC 0,45 7 3,15

Pulido UPC 0,30 1 0,30

Pulido PC 0,30 0 0,00

3,45

Datos ATENUADORES

10,00 0 0

6,00 0 0

5,00 0 0

4,00 2 8

3,00 0 0

2,00 0 0

8,00

FIBRA ÓPTICA Coef. Atenuación [dB/Km] Distancia [Km] Pérdida Total [dB]

Long. Onda 1310 nm 0,35 0,04

Long. Onda 1490 nm 0,27 0,03

Long. Onda 1550 nm 0,20 0,02

0,09

0,110

Atenuadores

ANÁLISIS FINAL:

Total Pérdidas Equipos [dB]: 26,31

Total Pérdidas [dB]:

Long. Onda 1310 nm 26,35



Longitud Enlace Máxima [Km] (1310nm): 0,54

Power Budget / Prx (dBm):

Long. Onda 1310 nm -27,85




69

En el análisis final, Tabla 7, se concluye que será necesario el uso de

atenuadores ópticos que ofrezcan una atenuación total de 8,00 dB, con el fin

de lograr una potencia umbral de recepción (Pu) dentro de los límites que

establece la OLT. En este caso, se obtiene un valor satisfactorio, dentro del

umbral de potencia de recepción de la OLT (-8dBm a -28dBm), de Pu= -27,85

dBm, en la longitud de onda 1310nm. También, se obtiene para ese valor de

Pu, una longitud máxima del enlace de 540m, superando los 200m del diseño

inicial.

7.2.2. Instalación de la red GPON

En este apartado se presentan las dos etapas que constituyen la instalación

de la red GPON: el montaje y la configuración.

7.2.2.1. Montaje de la red GPON

El montaje de la red GPON, se realizó en base al propósito de facilitar a los

alumnos la comprensión del funcionamiento general de la red, y la

identificación de los equipos. Por ese motivo, la ubicación de los equipos se

inspiró en la disposición ofrecida en el diseño inicial mostrado en la Figura 26.

En consecuencia, la red está estructurada de OLT a ONT (de arriba abajo),

véase la Figura 27. En la Figura 28, se proporciona un esquema gráfico de la

disposición final de la red GPON.

Figura 27: Red GPON PUCV.


70

Figura 28: Esquema gráfico de la red GPON PUCV.

Tomando como guía el esquema de la Figura 28, a continuación, se detalla la

disposición final, del conjunto de equipos y componentes que forman la red

GPON, y que por tanto son considerados en la cotización de la empresa

proveedora Furukawa.

1. Cable Óptico (1): CORDON DUPLEX CONECTORIZADO OM3 LC-

UPC/LC-UPC 1.5M - COG - ACQUA (A - B).

2. Terminal Óptico OLT: CONCENTRADOR OPTICO STANDALONE

GPON FK-OLT-G4S.

3. Cable Óptico (2): CORDON MONOFIBRA CONECTORIZADO SM G-

652D SC-APC/SC-UPC 1.5M - COG – AMARILLO.

a. Longitud: 1,5m

4. Splitter (1): SPLITTER OPTICO MODULAR LGX 1X4 G.657A SC-

APC/SC-APC.4

5. Cable Óptico (3): EXTENSION MONOFIBRA BLI A/B G-657A SC-APC

1.5M - COG - BLANCO - D0.9.

a. Longitud: 1,5m

Splitters 1:4

50 m

50 m

50 m

1,5 m

Ca

1,5 m

1,5 m

1,5 m

1,5 m

1,5 m

1,5 m

1,5 m


71

6. Splitter (2): SPLITTER OPTICO MODULAR LGX 1X4 G.657A SC-

APC/SC-APC.4

7. Cable Óptico (4): CORDON MONOFIBRA CONECTORIZADO SM G-

652D SC-APC/SC-APC 1.5M – C OG – AMARILLO.

Figura 29: Cables Ópticos (1, 2, 3, 4), Equipo OLT y Splitters (1, 2).

8. Conector: SC / APC

9. Cable Óptico (5): EXTENSION OPTICA CONECTORIZADA 06F SM G-

652D SC-APC - D0.9 – AMARILLO.

a. Longitud: 1,5m

10. Caja de Distribución (1): DIO B48 - MODULO BASICO.

11. Cable Óptico (6): CABLE OPTICO FIBER-LAN INDOOR 12F BLI G-

657-A1 LSZH AM

a. Longitud: 50m

b. Nº Total Fibras / Nº Fibras en uso: 12 / 4

12. Caja de Distribución (2): CDOI 12 (CAJA DE DISTRIBUCION OPTICA

INTERNA 12F).


72

m

Figura 30: Vistas exterior e interior de la Caja de Distribución (1) “DIO B48”.

13. Cable Óptico (7): CABLE OPTICO FIBER-LAN INDOOR 02F BLI G-

657-A1 LSZH AM.

a. Longitud: 50m

b. Nº Total Fibras / Nº Fibras en uso: 2 / 1

Figura 31: Vistas exterior e interior de la Caja de Distribución (2) “CDOI 12”, y Cables Ópticos (7).

14. Conector: SC / APC

15. Roseta: ROSETA OPTICA 2P 4X2 SUPERPOSICION C/ 1 ADAP SC-

APC SHUTTER – BEIGE.

16. Cable Óptico (8): EXTENSION MONOFIBRA BLI A/B G-657A SC-APC

1.5M - COG - BLANCO - D0.9.

17. Modem Óptico ONT: MODEM OPTICO GPON FK-ONT-G400R

(MODELO EXPORT.).

18. Cable Óptico (9): PATCH CORD U/UTP GIGALAN CAT.6 - CM -

T568A/B - 2.0M – AZUL.


73

Figura 32: Vistas exterior e interior de la Roseta, Cables Ópticos (7, 8).

Figura 33: Equipos ONT.

Con el fin de asegurar un correcto montaje, se hizo uso de los manuales de

instalación de cada equipo, en los cuales se detallan, paso a paso, las tareas

a realizar para el correcto montaje de los equipos en un rack.

7.2.2.2. Configuración de la red GPON

En este apartado se comenta la configuración realizada, con el fin de lograr la

operatividad de la red. Se destaca que el conjunto de las configuraciones de

la red GPON, se realizan en el equipo OLT GPON FK-OLT-G4S.

Para lograr la configuración, se han tomado como ejemplo dos documentos

ofrecidos por la empresa Furukawa: el modelo de configuración básica

Laserway Equipos (Furukawa, Laserway Equipos), y la Guía de Configuración

del equipo OLT GPON FK-OLT-G4S (FURUKAWA).


74

A continuación, se detalla la configuración de la red GPON realizada, paso a

paso. El conjunto de los códigos utilizados, se pueden encontrar en el Anexo

II.

Configuración Inicial:

1. Configuración de acceso y contraseñas.

2. Configuración de fecha y zona horaria.

Configuración de Red: incluye el gerenciamiento de VLAN’s del

sistema, y el gerenciamiento del conjunto de puertos.

3. Creación de VLAN’s: se crea únicamente la VLAN 10, que da

servicio de datos.

4. Aplicación de VLAN’s a los puertos: se aplica y etiqueta (tagged) la

VLAN 10 al puerto GPON 1 del equipo OLT. Sin embargo, se

aplica, pero no se etiqueta (untagged), la VLAN 10 al puerto de

Uplink 5, del equipo OLT.

Figura 34: Puerto GPON 1 y Puerto Uplink 5.

Figura 35: Resultado de las configuraciones de red.


75

Configuración GPON: incluye la configuración de la OLT y ONT,

la configuración de los perfiles: DBA-profile, traffic-profile, onu-

profile; y la configuración de la ONT para operar con los perfiles

configurados.

Figura 36: Estructura para configuración de las funcionalidades GPON.

5. Activación del equipo OLT: se activa el puerto GPON 1.

6. Escaneo de las unidades ONU conectadas a la OLT: la OLT solicita

el número de serie de las ONU’s conectadas a ella. Se configura la

OLT para que repita el proceso, periódicamente, cada 10

segundos. Cada ONU envía su número serial a la OLT, y entonces

la OLT asocia un ONU-id a este número serial.

7. Cambio de registro automático para manual de las ONU’s: cambio

necesario para poder realizar la configuración de las ONU’s.

Figura 37: Resultado de las configuraciones OLT y ONT.


76

8. Creación de interfaces: se crea una interfaz “interface10” para el

servicio de datos (Ethernet), y una interfaz de management

“interface mgmt”.

9. Creación de los perfiles DBA y asignación de sus SLA: el dba-

profile especifica el método de ubicación de banda y define la

banda disponible para los servicios de usuario. El SLA, define: la

banda fija y no compartida, la banda garantizada, y la máxima

banda ubicada para el usuario.

En este caso, se dispone de un ancho de banda total de 50 Mbps

y de 4 ONT’s. Por ese motivo, se crea un dba-profile y se asigna

un SLA distinto, a cada ONT, obteniendo diferentes anchos de

banda por cada ONT.

a. ONT 1 (ancho de banda de 20Mbps): 20M_upstream

b. ONT 2 (ancho de banda de 10Mbps): 10M_upstream

c. ONT 3 (ancho de banda de 5Mbps): 5M_upstream

d. ONT 4 (ancho de banda de 15Mbps): 15M_upstream

10. Creación y configuración, de los perfiles de tráfico: el tráfico de

datos de los usuarios es representado por diferentes tipos de

servicios. En esta configuración, solo se representa el servicio de

datos. Sin embargo, se deben configurar tres puntos principales:

a. TCONT: formado por el dba-profile y GEM ports,

representa el tráfico de un servicio de suscriptor.

b. MAPPER: es la entidad lógica que reservará los GEM-

ports para el servicio determinado.

c. BRIDGE: el bridge puede ser configurado para cada

puerto, o conjunto de puertos, de una ONT. Se compone

de puertos ANI para gerencia del tráfico upstream y

puertos UNI para la gestión de tráfico downstream.


77

Figura 38: Traffic-Profile.

En este caso, se crea un perfil de tráfico para cada ONT. Se asigna

el TCONT 1 de cada ONT al servicio de datos (Ethernet).

Posteriormente, se vincula el TCONT 1 con el perfil DBA y el

puerto GEMPORT 1, de cada ONT. Seguidamente, se configura

el MAPPER 1 de cada ONT, para que use el puerto GEMPORT 4.

A nivel de BRIDGE, para cada ONT, se vincula el puerto de

gerencia upstream ANI al MAPPER 1, y el puerto de gerencia

downstream UNI al puerto Ethernet 1.

11. Creación y aplicación, de los perfiles ONU: el ONU profile contiene

toda la información sobre los servicios de los suscriptores y es

aplicado directamente en las ONU’s. Se destaca que un ONU

profile puede ser aplicado a varias ONT’s. Sin embargo, en este

proyecto se crea un ONU profile, para cada una de las 4 ONT’s.

Se crean los perfiles ONU, en relación a cada ONT, y se le aplican

los perfiles de tráfico correspondientes. De esta manera, se vincula

el tráfico con cada ONT. Los perfiles ONU creados, son los

siguientes:

a. ONT 1: ONU-ONT1

b. ONT 2: ONU-ONT2

c. ONT 3: ONU-ONT3

d. ONT 4: ONU-ONT4


78

Figura 39: Resultado de la Configuración GPON.

7.3. Experiencias Prácticas

En este capítulo, se hace una presentación breve de las tres experiencias

prácticas a realizar por los alumnos. Cada experiencia cuenta con su propia

Guía del Profesor. Tanto las experiencias completas, como las guías del

profesor, se pueden encontrar en los Anexos III y IV.

7.3.1. Experiencia 1

Título: Equipos de Medición Óptico: OTDR y OSA.

Objetivo General: El propósito de esta experiencia es que el alumno logre, de

forma autónoma, utilizar correctamente los instrumentos de medición: OTDR

y OSA.

Objetivos Específicos:

Identificar las principales diferencias entre tipos de fibras, conectores y

pulidos.

Conocer las características de una fibra de lanzamiento.

Comprobar la limpieza del puerto para su utilización, mediante la sonda

FIP.

Reconocer y comprender de la medición, el concepto de sensibilidad y

rango dinámico.

Conocer y comprender el funcionamiento del OTDR.

Medir y comprender la atenuación, comparándola con la teoría.

Comprender los tipos de eventos reflexivos y no reflexivos en la traza

del OTDR.


79

Reconocer el fenómeno de las Zonas Muertas.

Conocer el funcionamiento del OSA.

Conocer el funcionamiento de los transceivers SFP, atenuadores

variables y Multiplexores.

Resultados de Aprendizaje esperados: se espera que el alumno, de forma

autónoma, sea capaz de:

Realizar mediciones ópticas correctas, mediante la utilización de los

equipos OTDR y OSA.

Desarrolle una visión crítica y de análisis, que le permita: identificar y

reconocer, fenómenos y conceptos propios de las redes de fibra óptica,

en las mediciones obtenidas.


Título: Diseño de una Red GPON.

Objetivo General: el propósito de esta experiencia es lograr que el alumno sea

capaz de: realizar el diseño de un enlace monomodo para una red GPON,

mediante la herramienta del Power Budget; y, posteriormente, validar su

diseño mediante pruebas de potencia, utilizando los equipos de medición

óptico: OTDR y OSA.

Figura 40: Esquema de medición OTDR.


80


Comprender los conceptos teóricos del diseño de enlaces monomodo.

Realizar un diseño inicial de la estructura de la red a implementar.

Elegir los materiales que se usarán para la implementación de la red,

en base al diseño inicial realizado.

Realizar un análisis del enlace, identificando los posibles puntos donde

se podrán desarrollar pérdidas de potencia.

Recopilar los datos técnicos específicos, ubicados en los datasheet, de

equipos y componentes, requeridos para el análisis matemático del

enlace.

Realizar el análisis matemático del enlace, mediante la fórmula general

para el cálculo del balance óptico.

Realizar el cálculo de la distancia máxima del enlace, mediante la

fórmula de la longitud máxima.

Obtener los valores teóricos de la potencia umbral para la longitud de

1310nm, atenuación total y el valor de la longitud máxima permitida por

el enlace.

Realizar pruebas de potencia mediante los equipos de medición: OTDR

y OSA.

Comparar los valores teóricos, obtenidos en el Power Budget, con los

prácticos, obtenidos en las pruebas de potencia.

Resultados de Aprendizaje:

Se espera que el alumno, de forma autónoma, sea capaz de:

Diseñar su propio enlace monomodo, para una red GPON, de forma

teórica, mediante la correcta utilización de la herramienta del Power

Budget.

Validar su diseño, mediante la realización de pruebas ópticas y pruebas

de potencia. Utilizando los equipos de medición: OTDR y OSA; para

determinar los valores prácticos necesarios.


81

Figura 41: Ejemplo tipo, del resultado esperado en la medición del OTDR.


Título: Puesta en marcha de una Red GPON.

Objetivo General: el propósito de esta experiencia es lograr que el alumno sea

capaz de: implementar, exitosamente, una configuración básica de red GPON;

y, posteriormente, validar su configuración mediante pruebas de red, utilizando

el equipo de medición óptico: OSA.


Realizar una lectura prévia del modelo de configuración básica,

encontrado en el documento Laserway Equipos, de la empresa

Furukawa.

Realizar la Configuración inicial:

o Configurar una nueva contraseña de acceso al equipo OLT.

o Configurar la hora y fecha.

Realizar la Configuración de red:

o Crear una VLAN para el servicio de datos.

o Aplicar la VLAN creada a los puertos, GPON y Uplink,

seleccionados.

Realizar la Configuración GPON:

o Realizar la configuración, y aplicación, de los perfiles: DBA-

profile, traffic-profile, y onu-profile.

o Configurar las ONT para operar con los perfiles configurados.


82

Realizar pruebas de red, mediante el equipo de medición OSA y la

aplicación “Speedtest”.

Verificar el tráfico de datos, mediante la obtención de longitudes de

onda operativas, en el OSA.

Comparar los valores de ancho de banda configurados en cada ONT,

con los obtenidos en las pruebas de velocidad, en la aplicación

“Speedtest”.

Figura 42: Esquema de medición OSA.

Resultados de Aprendizaje: se espera que el alumno, de forma autónoma, sea

capaz de:

Realizar una configuración básica de una red GPON.

Verificar el correcto funcionamiento de la red, mediante pruebas de red.

Figura 43: Ejemplo tipo, del resultado esperado en la medición del OSA.


83

VIII. Resultados y Conclusiones

Durante el desarrollo del presente proyecto, se ha abordado desde diferentes

puntos de vista el diseño e implementación de un taller universitario en redes

de acceso óptico GPON.

En primer lugar, se realiza un análisis de la situación actual del mercado de

las Telecomunicaciones, a nivel nacional, identificando una demanda

creciente de mayor ancho de banda, con el aumento de suscripciones a

servicios que necesitan de rangos mayores de velocidades de transmisión.

Ante tal fenómeno, surge la motivación de estudiar la tecnología GPON, como

la tecnología clave para el desarrollo futuro de las redes de acceso por fibra

óptica, con topología FTTH, en Chile.

En segundo lugar, es preciso realizar un estudio teórico sobre las

características generales, elementos, y topologías; que intervienen en el

funcionamiento una red de acceso por fibra óptica, para poder comprender la

tecnología GPON.

En tercer lugar, se procede al diseño de una red de acceso óptico GPON, con

topología de red FTTH, implementable en el Laboratorio de

Telecomunicaciones de la PUCV. Con el fin de utilizar la red como instrumento

didáctico, se simula un escenario de despliegue común en el ámbito laboral,

con el objetivo de reducir la brecha entre el conocimiento meramente teórico

con la capacidad de resolver problemas en alguna situación técnica real del

rubro de las telecomunicaciones.

En cuarto lugar, tras haber realizado la compra del equipamiento, se realiza la

instalación y configuración de la red GPON, logrando su operatividad.

Finalmente, con la red operativa, se realiza el diseño del taller, redactando las

guías del profesor y las experiencias prácticas, a realizar por los alumnos del

taller. Seguidamente, se procede a la implementación del taller en grupos de

alumnos, con la consecuente obtención y evaluación de resultados, en base a

la metodología descrita en este trabajo de título.


84

Durante el transcurso del segundo semestre del año 2017, se fueron

experimentando situaciones que comprometieron el desarrollo completo del

proyecto:

Retraso inesperado en el envío del equipamiento.

Inexperiencia en la configuración de redes GPON.

Largo período de aprendizaje del equipo OLT GPON FK-OLT-G4S.

Tales situaciones, tuvieron un efecto negativo en la planificación prevista,

como se observa en el Diagrama de Gantt (Gráfico 8). En consecuencia, aun

habiendo logrado la operatividad de la red, resulta inviable la implementación

del taller en grupos de alumnos por falta de tiempo. Por ese motivo, no se

obtienen resultados que, evaluados mediante la metodología descrita en este

proyecto (apartado 6.1), puedan validar el objetivo específico “Aumentar la

Tasa de Conocimiento Teórico-Práctico en tecnología GPON” (OE01),

perteneciente al alcance. Sin embargo, los resultados en alumnos podrán ser

añadidos a este trabajo en un período aproximado de cuatro meses.

Considerando dicha situación, dado que los resultados esperados se basan

en el impacto del material desarrollado, experiencias prácticas (Anexo IV) y

guías del profesor (Anexo V), en los estudiantes; se prevé: un aumento del

grado de conocimiento teórico-práctico en tecnología GPON, consiguiendo la

inversión de conocimiento mostrada en el Gráfico 7.

Quedan trabajos que puedan mejorar este proyecto en el futuro. Habiendo

logrado la operatividad de la red, se pueden realizar numerosos trabajos,

basados en GPON; tanto de investigación de la tecnología, como la

implementación de una red de acceso GPON a los laboratorios de la PUCV.

Finalmente, se concluye que la tecnología GPON, es apta para la creciente

demanda de servicios de telecomunicaciones con anchos de banda mayores.

Además, se concluye que este taller ayuda a aumentar el grado de

conocimiento en tecnología GPON de los ingenieros Chilenos y, disminuye la

brecha entre el mundo académico y el laboral.


85

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rtaformativagrados/2.01.02.01.alfabetica/Grado-en-Ingenieria-de-

Tecnologias-de-Telecomunicacion/

Walter Grote(1), C. H. (s.f.). Desarrollo de una red experimental IP/WDM.

Obtenido de

http://profesores.elo.utfsm.cl/~walter/publicaciones/GROTEOLIVARES

DesarrolloRedExpIPWDM.pdf

Zapardiel, J. P. (2014). UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.

Obtenido de Diseño de una Red de Acceso mediante Fibra Óptica:

http://oa.upm.es/33869/1/PFC_jaime_prieto_zapardiel.pdf


87

ANEXOS:

ANEXO I: Cotizaciones de las empresas proveedoras.

En el presente Anexo, se muestran, en formato tabla, el conjunto de

cotizaciones ofrecidas, en el proceso de solicitud de precios (RFQ), por parte

de las empresas proveedoras valoradas: Furukawa, Telnet y FiberStore.

Furukawa:

Precio Total (+IVA): 5336,96 USD.

Tabla 1.1: Cotización Furukawa.

FiberStore:


FURUKAWA

Equipos Item Description Nº Units Unit Price (USD) Total (USD) Total (CLP)

OLT CONCENTRADOR OPTICO STANDALONE GPON FK-OLT-G4S 1 2.505,19 USD 2.505,19 USD 1.657.443,67 CLP

Transceptor Optico TRANSCEPTOR SFP GPON OLT CLASSE B+ PARA CONCENTRADOR

OPTICO1 148,09 USD 148,09 USD 97.976,93 CLP

Splitter 1x4 SPLITTER OPTICO MODULAR LGX 1X4 G.657A SC-APC/SC-APC 2 94,76 USD 189,52 USD 125.387,19 CLP

Caja Distribución 1 DIO B48 - MODULO BASICO 1 83,96 USD 83,96 USD 55.548,27 CLP

Caja Distribución 2 CDOI 12 (CAJA DE DISTRIBUCION OPTICA INTERNA 12F) 1 13,76 USD 13,76 USD 9.103,67 CLP

RosetaROSETA OPTICA 2P 4X2 SUPERPOSICION C/ 1 ADAP SC-APC SHUTTER -

BEIGE4 3,50 USD 14,00 USD 9.262,46 CLP

ONT MODEM OPTICO GPON FK-ONT-G400R (MODELO EXPORT.) 4 124,15 USD 496,60 USD 328.552,54 CLP

Total: 3.451,12 USD 2.283.274,73 CLP

FUENTE DE ALIMENTACION AC PARA CONCENTRADOR OPTICO

STANDALONE GPON1 288,78 USD 288,78 USD 191.058,00 CLP

MÓDULO SFP GE SX 850NM (550M) PARA CONCENTRADOR ÓPTICO 1 35,79 USD 35,79 USD 23.678,81 CLP

KIT 3X TAPAS CIEGAS LGX - PLASTICO 1 7,15 USD 7,15 USD 4.730,47 CLP

KIT DE ANCLAJE Y ACOMODACION PARA DIO B48 1 10,01 USD 10,01 USD 6.622,66 CLP

KIT BANDEJA DE EMENDA STACK 12F 1 11,06 USD 11,06 USD 7.317,34 CLP

SOPORTE DE ANCLAJE PARA CABLES 1 7,86 USD 7,86 USD 5.200,21 CLP

EXTENSION OPTICA CONECTORIZADA 06F SM G-652D SC-APC - D0.9 -

AMARILLO 1 44,65 USD 44,65 USD 29.540,62 CLP

FUENTE DE ALIMENTACION PARA MODEM OPTICO ESTANDAR NEMA (

MODELO EXPORTACION)4 7,33 USD 29,32 USD 19.398,23 CLP

FLETE A VALPARAISO 1 300,00 USD 300,00 USD 198.481,19 CLP

Total: 734,62 USD 486.027,52 CLP

CORDON DUPLEX CONECTORIZADO OM3 LC-UPC/LC-UPC 1.5M - COG -

ACQUA (A - B)1 20,42 20,42 USD 13.509,95 CLP

CORDON MONOFIBRA CONECTORIZADO SM G-652D SC-APC/SC-UPC 1.5M -

COG - AMARILLO1 8,19 8,19 USD 5.418,54 CLP

CORDON MONOFIBRA CONECTORIZADO SM G-652D SC-APC/SC-APC 1.5M -

COG - AMARILLO 59,03 45,15 USD 29.871,42 CLP

CABLE OPTICO FIBER-LAN INDOOR 12F BLI G-657-A1 LSZH AM50

1,23 61,50 USD 40.688,64 CLP

CABLE OPTICO FIBER-LAN INDOOR 02F BLI G-657-A1 LSZH AM 200 0,40 80,00 USD 52.928,32 CLP

EXTENSION MONOFIBRA BLI A/B G-657A SC-APC 1.5M - COG - BLANCO -

D0.9 43,60 14,40 USD 9.527,10 CLP

PATCH CORD U/UTP GIGALAN CAT.6 - CM - T568A/B - 2.0M - AZUL16

4,34 69,44 USD 45.941,78 CLP

Total: 299,10 USD 197.885,75 CLP

Total (Sin IVA): 4.484,84 USD 2.967.187,99 CLP

IVA (19%): 852,12 USD 563.765,98 USD

Total (Con IVA): 5.336,96 USD 3.530.953,98 USD

OTROS

FIBRA ÓPTICA


88

Tabla 1.2: Cotización FiberStore.

Telnet (OLT 240):


Tabla 1.3: Cotización Telnet (OLT 240).

Telnet (OLT 350):


Tabla 1.4: Cotización Telnet (OLT 350).

FIBERSTORE

Equipos Item Description Nº Units Unit Price (USD) Total (USD) Total (CLP)

OLT GPON OLT with 8 PON Ports and 8 Gigabit Combo Ports 1 4.700,00 USD 4.700,00 USD 3.109.538,71 CLP

Transceptor Optico GPON OLT SFP 1490nmTx/1310nmRx 2.5GTx/1.25GRx Class B+ 20km DDM

Transceivers5 110,00 USD 550,00 USD 363.882,19 CLP

Splitter 1x4 1x4 PLC Fiber Splitter, Standard LGX Cassette, SC/UPC 1 34,00 USD 34,00 USD 22.494,54 CLP

ONT GPON ONT with 1x 10/100M Fast Ethernet Port + 1x 10/100/1000M Gigabit Port + 1

PON Port + 1 VOIP Port4 74,00 USD 296,00 USD 195.834,78 CLP

Total (Sin IVA): 5.580,00 USD 3.691.750,21 CLP

IVA (19%): 1.060,20 USD 701.432,54 CLP

Total (Con IVA): 6.640,20 USD 4.393.182,75 CLP

TELNET: OLT 240

Equipos Item Description Nº Units Unit Price (EUR) Total (USD) Total (CLP) Total (EUR)

OLT Smart OLT 240 4xOLT(SFP) 4x1GbE 1 2.279,80 € 2.553,38 USD 1.690.152,53 CLP 2.279,80 €

Transceptor Optico TGMS Access Edition‐Software de gestión de SmartOLT y ONTs 1 2.840,00 € 3.180,80 USD 2.105.462,40 CLP 2.840,00 €

Splitter 1x8 Splitter 1x 8 Modulo rabill 2 mm 1 SC/UPC‐8SC/APC 100x80x10(1310/1490nm) 1 37,50 € 42,00 USD 27.801,00 CLP 37,50 €

ONT WaveAccess 511 ‐ ONT GPON 1xGbE 2 158,27 € 354,52 USD 234.670,09 CLP 316,54 €

ONT + Router WaveAccess 4022TN ‐ ONT GPON 4xGbE 2xPOTS WIFI 802.11n 2 119,84 € 268,44 USD 177.689,16 CLP 239,68 €

Total (Sin IVA): 6.399,14 USD 4.235.775,19 CLP 5.713,52 €

IVA (19%): 1.215,84 USD 804.797,29 CLP 1.085,57 €

Total (Con IVA): 7.614,98 USD 5.040.572,47 CLP 6.799,09 €

TELNET: OLT 350

Equipos Item Description Nº Units Unit Price (EUR) Total (USD) Total (CLP) Total (EUR)

OLT Chasis 19in 1UA 2x230V Smart OLT 350 4xOLT(SFP) 1x10G(SFP+) 1 4.270,00 € 4.782,40 USD 3.165.607,20 CLP 4.270,00 €

Transceptor Optico TGMS Access Edition‐Software de gestión de SmartOLT y ONTs 1 2.840,00 € 3.180,80 USD 2.105.462,40 CLP 2.840,00 €

Splitter 1x8 Splitter 1x 8 Modulo rabill 2 mm 1 SC/UPC‐8SC/APC 100x80x10(1310/1490nm) 1 37,50 € 42,00 USD 27.801,00 CLP 37,50 €

Atenuador Atenuador SC/UPC 10dB NC (300080067) 1 44,50 € 49,84 USD 32.990,52 CLP 44,50 €

ONT WaveAccess 511 ‐ ONT GPON 1xGbE 2 158,27 € 354,52 USD 234.670,09 CLP 316,54 €

ONT + Router WaveAccess 4022TN ‐ ONT GPON 4xGbE 2xPOTS WIFI 802.11n 2 119,84 € 268,44 USD 177.689,16 CLP 239,68 €

Total (Sin IVA): 8.678,01 USD 5.744.220,38 CLP 7.748,22 €

IVA (19%): 1.648,82 USD 1.091.401,87 CLP 1.472,16 €

Total (Con IVA): 10.326,83 USD 6.835.622,25 CLP 9.220,38 €


89

ANEXO II: Código de Configuración de la Red GPON.

A continuación, se muestra el conjunto de comandos de línea utilizados para

la configuración básica del equipo OLT FK-OLT-G4S, con el fin de lograr la

implementación y puesta en marcha de la Red GPON.

SWITCH login: admin Password: SWITCH> SWITCH> enable SWITCH# configure terminal SWITCH(config)# passwd Changing password for admin Enter the new password (maximum of 8 characters) Please use a combination of upper and lower case letters and numbers. Enter new password: Re-enter new password: Password changed. SWITCH(config)# passwd enable gpon2017 SWITCH(config)# exit SWITCH# clock Nov 06 2017 11:13 SWITCH# show clock Nov 06, 2017 11:13 (Mon) GMT CREACIÓN VLAN ETHERNET:

SWITCH# configure terminal SWITCH(config)# bridge SWITCH(bridge)# vlan create 10 → ETHERNET: 10 SWITCH(bridge)# vlan add 10 1 tagged → Se etiqueta la VLAN ETHERNET 10 al puerto GPON 1. SWITCH(bridge)# vlan add 10 5 untagged → No se etiqueta la VLAN 10 al puerto de Uplink 5 ya que no se tiene acceso al Switch.

SWITCH(bridge)# show vlan u: untagged port, t: tagged port --------------------------------------- | 1 Name( VID| FID) |123456789012345678 --------------------------------------- default( 1| 1) |..uuu..uuuuuuuuuuuuu br10( 10| 10) |t…….u............. SWITCH(bridge)# exit SWITCH(config)# gpon SWITCH(gpon)# gpon-olt 1 SWITCH(config-gpon-olt[1])# olt actívate → Activación Puerto GPON 1. SWITCH(config-gpon-olt[1])# show olt status ------------------------------------------------------------ OLT_ID | Status | Protect | Distance | FEC mode(DS/US) ------------------------------------------------------------ 1 | Active | | 20 Km | enable/disable 2 | Active | | 20 Km | enable/disable 3 | Active | | 20 Km | enable/disable 4 | Active | | 20 Km | enable/disable SWITCH(config-gpon-olt[1])# discover-serial-number start 10 → OLT consulta por nuevas ONU’s conectadas a la red cada 10 segundos. SWITCH(config-gpon-olt[1])# show onu active -------------------------------------------------------------------------------------


90

OLT | ONU | STATUS | MODE | Serial No. | Password(R-ID) | Link uptime ------------------------------------------------------------------------------------- 1 | 1 | Active | auto | FISA400fe074 | 00000000000000000000 | 0:00:00:04 1 | 2 | Active | auto | FISA400fd8f4 | 00000000000000000000 | 0:00:00:04 1 | 3 | Active | auto | FISA400fe078 | 00000000000000000000 | 0:00:00:03 1 | 4 | Active | auto | FISA400fe37a | 00000000000000000000 | 0:00:00:03 SWITCH(config-gpon-olt[1])# onu fix all → Para configurar las ONU’s es necesario que se encuentren en modo MANUAL. SWITCH(config-gpon-olt[1])# show onu active ------------------------------------------------------------------------------------- OLT | ONU | STATUS | MODE | Serial No. | Password(R-ID) | Link uptime ------------------------------------------------------------------------------------- 1 | 1 | Active | manual | FISA400fe074 | 00000000000000000000 | 0:00:00:27 1 | 2 | Active | manual | FISA400fd8f4 | 00000000000000000000 | 0:00:00:27 1 | 3 | Active | manual | FISA400fe078 | 00000000000000000000 | 0:00:00:26 1 | 4 | Active | manual | FISA400fe37a | 00000000000000000000 | 0:00:00:26 CREACIÓN INTERFACES:

SWITCH(config)# interface 10 → Interfaz para Ethernet. SWITCH(config-if[10])# no shutdown SWITCH(config-if[10])# exit SWITCH(config)# exit SWITCH(config)# interface mgmt → Interfaz Management. SWITCH(config-if[mgmt])# no shutdown SWITCH(config-if[mgmt])# exit CONFIGURACIÓN ONT1 – 20Mbps:

SWITCH(gpon)# dba-profile 20M_upstream créate → DBA: Asignación de Ancho de Banda Dinámico. Se crea perfil dba 20M_upstream SWITCH(config-dba-profile[20M_upstream])# mode sr → sr: Reporte de Status. SWITCH(config-dba-profile[20M_upstream])# sla fixed 128 → Asignación cbr (constante bit rate) 128kbps. SWITCH(config-dba-profile[20M_upstream])# sla maximum 20000 → sla: Acuerdo nivel de servicio, máximo 20000kbps. (20Mbps) SWITCH(config-dba-profile[20M_upstream])# apply SWITCH(config-dba-profile[20M_upstream])# exit SWITCH(gpon)# traffic-profile ONT1 create → Creación del perfil de tráfico para la ONT 1. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1])# tcont 1 → tcont: contenedor de información, tcont 1 para Ethernet. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-tcont[1])# dba-profile 20M_upstream → Se asigna perfil 20M_upstream a tcont 1. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-tcont[1])# gemport 1/1-1/4 → Se asigna tcont 1 al gemport 1 de la ONT 1. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-tcont[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT1])# mapper 1 → Mapper 1 para Ethernet. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-mapper[1])# gemport count 4 → Mapper 1 utiliza 4 gemport. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-mapper[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT1])# bridge 1 → Bridge 1 para Ethernet SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1])# ani mapper 1 → Bridge 1 ANI tiene mapper 1.

SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1]-ani[mapper:1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1])# uni eth 1 → ETH UNI 1 está configurada para Bridge 1. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation us-oper overwrite 10 0 → UNI ETH 1 configurado para upstream VLAN 10. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation ds-oper remove → UNI ETH 1 configurado para downstream automático. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1]-uni[eth:1])# apply SWITCH(config-traffic-pf[ONT1])# exit


91

SWITCH(gpon)# onu-profile ONU-ONT1 create → Creación del perfil ONU-ONT1. SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT1])# traffic-profile ONT1 → Al perfil ONU-ONT1 se le asigna el tráfico ONT1.

SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT1])# apply SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT1])# exit SWITCH(gpon)# gpon-olt 1 SWITCH(config-gpon-olt[1])# onu-profile 1 ONU-ONT1 → A la ONT 1 se le asigna el perfil ONU ONT1.

SWITCH(config-gpon-olt[1])# exit SWITCH(gpon)# show onu info ---------------------------------------------------------------------------------- OLT | ONU | STATUS | Serial N o. | Distance | Rx Power | Profile ---------------------------------------------------------------------------------- 1 | 1 | Active | FISA400fe074 | 108m | - 19.3 dBm | ONU-ONT1 1 | 2 | Active | FISA400fd8f4 | 108m | - 19.0 dBm | 1 | 3 | Active | FISA400fe078 | 107m | - 19.5 dBm | 1 | 4 | Active | FISA400fe37a | 107m | - 21.1 dBm | CONFIGURACIÓN ONT2 – 10Mbps

SWITCH(gpon)# dba-profile 10M_upstream create SWITCH(config-dba-profile[10M_upstream])# mode sr SWITCH(config-dba-profile[10M_upstream])# sla fixed 128 SWITCH(config-dba-profile[10M_upstream])# sla maximum 10000 SWITCH(config-dba-profile[10M_upstream])# apply SWITCH(config-dba-profile[10M_upstream])# exit SWITCH(gpon)# traffic-profile ONT2 create SWITCH(config-traffic-pf[ONT2])# tcont 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-tcont[1])# dba-profile 10M_upstream SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-tcont[1])# gemport 1/1-1/4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-tcont[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT2])# mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-mapper[1])# gemport count 4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-mapper[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT2])# bridge 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1])# ani mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1]-ani[mapper:1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1])# uni eth 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation us-oper overwrite 10 0 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation ds-oper remove SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1]-uni[eth:1])# apply SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1]-uni[eth:1])# exit SWITCH(gpon)# onu-profile ONU-ONT2 create SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT2])# traffic-profile ONT2 SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT2])# apply SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT2])# exit SWITCH(gpon)# gpon-olt 1 SWITCH(config-gpon-olt[1])# onu-profile 2 ONU-ONT2 SWITCH(config-gpon-olt[1])# exit CONFIGURACIÓN ONT3 – 5Mbps

SWITCH(gpon)# dba-profile 5M_upstream create SWITCH(config-dba-profile[5M_upstream])# mode sr SWITCH(config-dba-profile[5M_upstream])# sla fixed 128 SWITCH(config-dba-profile[5M_upstream])# sla maximum 5000 SWITCH(config-dba-profile[5M_upstream])# apply SWITCH(config-dba-profile[5M_upstream])# exit SWITCH(gpon)# traffic-profile ONT3 create SWITCH(config-traffic-pf[ONT3])# tcont 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-tcont[1])# dba-profile 5M_upstream SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-tcont[1])# gemport 1/1-1/4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-tcont[1])# exit


92

SWITCH(config-traffic-pf[ONT3])# mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-mapper[1])# gemport count 4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-mapper[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT3])# bridge 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1])# ani mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1]-ani[mapper:1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1])# uni eth 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation us-oper overwrite 10 0 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation ds-oper remove SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1]-uni[eth:1])# apply SWITCH(config-traffic-pf[ONT3])# exit SWITCH(gpon)# onu-profile ONU-ONT3 create SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT3])# traffic-profile ONT3 SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT3])# apply SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT3])# exit SWITCH(gpon)# gpon-olt 1 SWITCH(config-gpon-olt[1])# onu-profile 3 ONU-ONT3 SWITCH(config-gpon-olt[1])# exit CONFIGURACIÓN ONT4 – 15Mbps:

SWITCH(gpon)# dba-profile 15M_upstream create SWITCH(config-dba-profile[15M_upstream])# mode sr SWITCH(config-dba-profile[15M_upstream])# sla fixed 128 SWITCH(config-dba-profile[15M_upstream])# sla maximum 15000 SWITCH(config-dba-profile[15M_upstream])# apply SWITCH(config-dba-profile[15M_upstream])# exit SWITCH(gpon)# traffic-profile ONT4 create SWITCH(config-traffic-pf[ONT4])# tcont 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-tcont[1])# dba-profile 15M_upstream SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-tcont[1])# gemport 1/1-1/4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-tcont[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT4])# mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-mapper[1])# gemport count 4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-mapper[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT4])# bridge 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1])# ani mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1]-ani[mapper:1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1])# uni eth 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation us-oper overwrite 10 0 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation ds-oper remove SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1]-uni[eth:1])# apply SWITCH(config-traffic-pf[ONT4])# exit SWITCH(gpon)# onu-profile ONU-ONT4 create SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT4])# traffic-profile ONT4 SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT4])# apply SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT4])# exit SWITCH(gpon)# gpon-olt 1 SWITCH(config-gpon-olt[1])# onu-profile 4 ONU-ONT4 SWITCH(config-gpon-olt[1])# exit SWITCH(config-gpon-olt[1])# write memory [OK] SWITCH(gpon)# show onu info ---------------------------------------------------------------------------------- OLT | ONU | STATUS | Serial No. | Distance | Rx Power | Profile ---------------------------------------------------------------------------------- 1 | 1 | Active | FISA400fe074 | 108m | - 19.2 dBm | ONU-ONT1 1 | 2 | Active | FISA400fd8f4 | 108m | - 18.9 dBm | ONU-ONT2 1 | 3 | Active | FISA400fe078 | 108m | - 19.4 dBm | ONU-ONT3 1 | 4 | Active | FISA400fe37a | 108m | - 21.0 dBm | ONU-ONT4


93

ANEXO III: Test de Validación

En el presente Anexo, se presenta la pauta del test de validación. Este test

está diseñado para medir el grado de conocimiento del alumno, en: conceptos

teóricos de la fibra óptica, los equipos de medición OTDR y OSA, y redes de

acceso óptico GPON. Por ese motivo se divide en 3 secciones. Consiste en

50 preguntas de selección múltiple, donde se mide el grado de conocimiento

en 4 niveles.

Sección 1: Fibra Óptica, conectores y empalmes.

1. La fibra óptica es un:

a. Medio de transmisión guiada. (100%)

b. Medio de transmisión. (50%)

c. Medio de emisión. (0%)

d. No sabe/No responde. (0%)

2. La fibra óptica está compuesta por:

a. Material dieléctrico, sin pared conductora. (100%)

b. Material dieléctrico, con pared conductora. (50%)

c. Material eléctrico, con pared conductora. (0%)


3. ¿Cuáles son los principales tipos de fibras ópticas?

a. Multimodo y Monomodo. (100%)

b. Duomodo y Multimodo. (50%)

c. Unimodo y Macromodo. (0%)


4. ¿Cuál es el tipo de fibra óptica más utilizada en aplicaciones de corta

distancia (2 o 3 Km) y bajo bit-rate (hasta decenas de Mbps)?

a. Multimodo. (100%)

b. Monomodo. (50%)


94

c. Duomodo. (0%)


5. ¿Cuál es el tipo de fibra óptica más utilizada en aplicaciones de larga

distancia (sobre 20 Km) y gran bit-rate (sobre 2,5Gbps)?

a. Monomodo. (100%)

b. Multimodo. (50%)

c. Duomodo. (0%)


6. ¿A qué tipo de conector corresponde la siguiente imagen?

Figura 3.1: Conector Set and Twist (ST).

a. Set and Twist (ST). (100%)

b. Set and Connect (SC). (50%)

c. Set and Turn (ST). (0%)


7. ¿A qué tipo de conector corresponde la siguiente imagen?

Figura 3.2: Conector Set and Connect (SC).

a. Set and Connect (SC). (100%)

b. Lucent Connector (LC). (50%)

c. Set and Case (SC). (0%)


95


8. ¿Qué son los empalmes?

a. Son conexiones permanentes, entre fibras. (100%)

b. Son conexiones permanentes, entre conectores. (50%)

c. Son un tipo único de conectores. (0%)


9. ¿Cuáles son los dos tipos de empalmes de fibra óptica?

a. Por Fusión y Mecánicos. (100%)

b. Por Fusión y Metálicos. (50%)

c. Ópticos y Permanentes. (0%)


10. Con el fin de brindar las pérdidas más bajas y la menor reflectancia, se

usa el empalme:

a. Por fusión. (100%)

b. Mecánico. (50%)

c. Por fisión. (0%)


Sección 2: Equipos de medición, OTDR y OSA.

11. ¿Qué significa OTDR (sigla en inglés)?

a. Reflectómetro Óptico en el Dominio del Tiempo. (100%)

b. Reflectómetro Óptico de Distribución Temporal. (50%)

c. Óptica de Transmisión de Dispersión Reflectiva. (0%)


12. ¿Cuál es la principal función del OTDR?

a. Diagnosticar y caracterizar la fibra óptica. (100%)


96

b. Caracterizar y analizar las reflexiones internas de la fibra óptica.

(50%)

c. Analizar y determinar tipos de fibras ópticas. (0%)


13. El OTDR puede ser utilizado para:

a. Estimar longitud y atenuación de la fibra. (100%)

b. Estimar la longitud y los tipos de conectores en la fibra. (50%)

c. Estimar los tipos de conectores y el tipo de fibra. (0%)


14. La Traza Óptica es la gráfica entregada por el OTDR, la cual brinda la

siguiente información:

a. Largo de fibra óptica, atenuación y la ubicación de eventos reflexivos

y no reflexivos. (100%)

b. Largo de fibra óptica, atenuación, tipos de conectores y tipos de

empalmes. (50%)

c. Solo aquello referente a la atenuación. (0%)


15. ¿Qué unidades de medida presenta la Traza entregada por el OTDR?

a. dB vs Distancia. (100%)

b. Tiempo vs Distancia. (50%)

c. dBm vs Tiempo. (0%)


16. ¿Cuál es la función del puerto “SM LIVE” en un OTDR?

a. Permite medir en una longitud de onda de 1625nm, a una red óptica

que trafica información. (100%)

b. Permite recibir información en una longitud de onda de 1625nm,

distinta a la enviada desde el OTDR. (50%)


97

c. Puerto donde la fuente lumínica emite hacia la fibra que se desea

medir a 1550nm. (0%)


17. Para un mejor rango dinámico, en base a una distancia constante.

¿Cuál(es) parámetro(s) se debe(n) modificar en el OTDR?

a. Se puede modificar todo, excepto el alcance. (100%)

b. El pulso se hace variar, hasta lograr lo deseado en la traza. (50%)

c. El alcance es lo único que se modifica, sin modificar las

características del pulso. (0%)


18. En el OTDR, ¿Cómo se mejora la relación señal/ruido?

a. Modificando el tiempo de adquisición y un pulso adecuado. (100%)

b. Modificando solamente las características de los pulsos. (50%)

c. Modificando solamente el alcance. (0%)


19. Cuando el circuito de detección se satura durante un periodo de tiempo,

existe una parte del enlace de fibra tras el evento que no puede ser

visualizado por el OTDR. A este suceso se le denomina comúnmente:

a. Zona muerta de evento. (100%)

b. Traza Muerta. (50%)

c. Evento de saturación. (0%)


20. Si deseo medir en una red GPON, con el OTDR, ¿Qué longitud de onda

se debe utilizar?

a. Entre 810nm y 1310nm. (100%)

b. Entre 1550nm y1650 nm. (50%)

c. Solo 1625nm (0%)


98


21. ¿Qué significa OSA (sigla en inglés)?

a. Analizador de Espectro Óptico. (100%)

b. Atenuador de Espectro Óptico. (50%)

c. Óptica de Señal Analizada. (0%)


22. ¿Cuál es la función principal del OSA?

a. Mide potencia óptica en función de la longitud de onda. (100%)

b. Dar los valores del espectro óptico. (50%)

c. Certificar la frecuencia de trabajo. (0%)


23. ¿Cuáles son las bandas ópticas que, idealmente, puede analizar un

OSA?

a. Las bandas comprendidas por CWDM y DWDM. (100%)

b. Las bandas O, E, S y M. (50%)

c. Bandas menores a 800nm. (0%)


24. ¿Qué unidades de medida comúnmente presenta la gráfica entregada

por el OSA?

a. dBm vs nm. (100%)

b. Watt vs nm. (50%)

c. dB vs tiempo. (0%)


25. ¿En el OSA la resolución en longitud de onda está relacionada con?

a. El ancho de banda a la mitad de la potencia. (100%)

b. El ancho de banda a 3 dB del filtro óptico pasa-banda. (50%)


99

c. La longitud de onda del láser. (0%)


26. ¿A que corresponde el concepto de Sensibilidad en el gráfico entregado

por el OSA?

a. Mínimo nivel de potencia que puede detectar el OSA. (100%)

b. Rango de potencia óptica capaz de detectar el OSA. (50%)

c. El peak de potencia capaz de detectar el OSA. (0%)


27. ¿A que corresponde el Rango Dinámico en el gráfico entregado por el

OSA?

a. La diferencia entre mayor y menor potencia capaz de detectar.

(100%)

b. La diferencia entre el peak de potencia y la potencia a 3dB. (50%)

c. La diferencia entre la mayor y menor frecuencia. (0%)


Sección 3: Redes de acceso óptico GPON.

28. Las redes de acceso ópticas pasivas se caracterizan principalmente

por:

a. Presentar elementos activos en los terminales de la red y elementos

pasivos para guiar el tráfico de red entre proveedor y usuario.

(100%)

b. Presentar solo elementos pasivos, tanto en los terminales de la red

como para guiar el tráfico de red entre proveedor y usuario. (50%)

c. Presentar elementos pasivos en los terminales de la red y elementos

activos para guiar el tráfico de red entre proveedor y usuario. (0%)


29. ¿Qué significa GPON (sigla en inglés)?


100

a. Red óptica pasiva con capacidad de gigabit. (100%)

b. Red óptica pasiva con capacidad de gestión. (50%)

c. Red óptica activa con capacidad de gestión. (0%)


30. La tecnología GPON permite brindar los siguientes servicios:

a. Telefonía fija PSTN, Internet e IPTV. (100%)

b. Telefonía móvil GSM, Internet y CATV. (50%)

c. GSM, 3G y GPS. (0%)


31. La arquitectura básica de una red GPON está compuesta por los

siguientes equipos:

a. OLT, ODN y ONT. (100%)

b. OLT, OTDR y OSA. (50%)

c. OTDR y OSA. (0%)


32. En la práctica, la distancia física máxima del enlace óptico, en las redes

de acceso óptico GPON, es:

a. Máximo 20Km. (100%)

b. Máximo 10Km. (50%)

c. Sobre 30Km. (0%)


33. La OLT (Optical Line Terminal) se caracteriza por:

a. Ser un elemento activo capaz de transmitir, controlar y gestionar el

tráfico de datos de la red. (100%)

b. Ser un elemento pasivo capaz de transmitir, controlar y gestionar el

tráfico de datos de la red. (50%)


101

c. Ser un elemento pasivo capaz de dividir y distribuir el tráfico de

información de la red. (0%)

d. No sabe/ No responde. (0%)

34. La ONT (Optical Network Terminal) se caracteriza por:

a. Ser un elemento activo encargado de recibir y filtrar la información

destinada a cada usuario. (100%)

b. Ser un elemento pasivo encargado de recibir y filtrar la información

destinada a cada usuario. (50%)

c. Ser un elemento pasivo encargado de dividir y distribuir el tráfico de

información de la red. (0%)


35. La red de distribución óptica pasiva ODN, consiste, principalmente, en

los siguientes componentes:

a. Empalmes, conectores, divisores ópticos y fibra óptica. (100%)

b. Empalmes, divisores ópticos, atenuadores y EDFA. (50%)

c. Atenuadores y EDFA. (0%)


36. En las redes de acceso ópticas PON, la información se transmite a

través de un mismo pelo de fibra óptica.

a. De manera simultánea mediante canales bidireccionales

descendentes y ascendentes de transmisión. (100%)

b. De manera alternada entre canales bidireccionales descendentes y

ascendentes de transmisión. (50%)

c. De manera única mediante canal unidireccional de transmisión. (0%)


37. La transmisión de información en sentido descendente desde OLT a

ONT, tiene las siguientes características:


102

a. Se realiza a 2.5Gbps, mediante técnica de transmisión TDM. (100%)

b. Se realiza a 1.25Gbps, mediante técnica de transmisión TDM. (50%)

c. Se realiza 1.25Gbps, mediante técnica transmisión TDMA. (0%)


38. La transmisión de información en sentido ascendente desde ONT a

OLT, tiene las siguientes características:

a. Se realiza a 1.25Gbps mediante técnica de transmisión TDMA.

(100%)

b. Se realiza a 2.5Gbps mediante técnica de transmisión TDMA. (50%)

c. Se realiza a 2.5Gbps mediante técnica de transmisión TDM. (0%)


39. La(s) longitud(es) de onda capaz(es) de transmitir datos y voz es/son:

a. Descendente de 1490nm y ascendentes de 1310nm. (100%)

b. Descendente de 1550nm y ascendente de 1310nm. (50%)

c. Solo descendente de 1550 nm. (0%)


40. Los servicios de video RF analógicos se convierten en formato óptico

mediante un transmisor de video óptico, siendo transmitidos a

longitud(es) de onda de:

a. Solo descendente de 1550nm. (100%)

b. Descendente de 1550nm y ascendente de 1310nm. (50%)

c. Descendente de 1490nm y ascendentes de 1310nm. (0%)


41. Si una red de acceso óptico GPON presenta una cantidad de 64

abonados, quiere decir que, a cada abonado le corresponde un ancho

de banda de:

a. 40Mbps de Downstream y 20Mbps de Upstream. (100%)


103

b. 20Mbps de Downstream y 40Mbps de Upstream. (50%)

c. Sobre 40Mbps tanto Downstream como Upstream. (0%)


42. Para diagnosticar y caracterizar el estado de la fibra óptica presente en

la red GPON, es necesario utilizar un OTDR (Reflectómetro Óptico en

el Dominio Tiempo), el cual debe ser conectado a la red en:

a. El tramo entre ODN y ONT. (100%)

b. El tramo entre OLT y ONT. (50%)

c. El tramo entre OLT y ODN. (0%)


43. ¿En qué consiste la creación de DBA-Profile, en la configuración de la

OLT?

a. Ubicación dinámica de banda upstream y establece acuerdos de

nivel de servicio. (100%)

b. Ubicación estática de banda downstream y establece acuerdos de

nivel de servicio. (50%)

c. Ubicación estática de banda downstream. (0%)


44. ¿En qué consiste la creación del Traffic-Profile, en la configuración de

la OLT?

a. Perfil de encaminamiento de tráfico de los servicios ofrecidos a los

suscriptores. (100%)

b. Perfil de encaminamiento de tráfico de los servicios ofrecidos a las

ODN’s. (50%)

c. Perfil de servicio de un suscriptor aplicado directamente a las

ONU’s. (0%)



104

45. ¿En qué consiste la creación del ONU-Profile, en la configuración de la

OLT?

a. Perfil de servicio de un suscriptor aplicado directamente a las ONUs.

(100%)

b. Perfil de servicio de un suscriptor aplicado directamente a las ODN.

(50%)

c. Perfil de encaminamiento de tráfico de los servicios ofrecidos a los

suscriptores. (0%)


46. ¿Qué conceptos deben considerarse necesarios para la realización de

un correcto Powerbudget?

a. Potencias de Tx/Rx de equipos activos y pérdidas de todos los

componentes de la red. (100%)

b. Solo las pérdidas de todos los componentes de la red. (50%)

c. Solo potencias de Tx/Rx de equipos pasivos. (0%)


47. ¿Qué función o equipo, permite validar, de forma práctica, el cálculo

teórico del balance óptico?

a. PowerMeter. (100%)

b. OTDR. (50%)

c. Fusionadora. (0%)


48. ¿Qué equipo de medición puede verificar la existencia de una conexión

física entre OLT y ONT en una Red GPON?

a. OTDR. (100%)

b. OSA. (50%)

c. Speedtest. (0%)



105

49. ¿Cómo se puede verificar que la red GPON esté operando a las

correspondientes longitudes de onda, para sentidos: downstream y

upstream?

a. Mediante el uso de un analizador de espectro óptico. (100%)

b. Mediante el uso de un analizador de espectro digital. (50%)

c. Mediante una Fusionadora. (0%)


50. ¿Cómo se puede verificar que el suscriptor este recibiendo el nivel de

datos contratado?

a. A través de un Speedtest. (100%)

b. Mediante el uso de un OTDR. (50%)

c. A través de una Fusionadora. (0%)



106

ANEXO IV: Experiencias Prácticas

Experiencia N°1 “Familiarización Equipos de Medición”

Nombre: ______________________________________________________________

Rut: ______________________ Fecha: _______________________

La Parte II y III de esta guía deben ser presentadas en un informe, en formato de escuela vigente, antes de comenzar la segunda experiencia. Este informe debe contener:

Introducción, no más de 1 página.

Resumen, escrito en tercera persona.

Índice.

Desarrollo de la experiencia.

Conclusiones.

Objetivos:


pulidos.



FIP.


rango dinámico.


Medir y comprender la atenuación, comparándola con la teoría.


del OTDR.


Conocer el funcionamiento del OSA.

Conocer el funcionamiento de los transceivers SFP, atenuadores

variables y Multiplexores.

Antes de iniciar es preciso comenzar por conocer los dispositivos,

instrumentos o componentes que se van a utilizar. Los instrumentos que se


107

utilizarán a lo largo de todo el laboratorio son: el Reflectómetro Óptico en el

Dominio del Tiempo (OTDR EXFO FTB-730C) y el Analizador de Espectro

Óptico (EXFO OSA FTB-5240S). Es por esta razón que el desarrollo de esta

guía es de vital importancia para el desempeño de las futuras experiencias.

Otra herramienta que se ocupará en esta y en todas las demás sesiones, es

la Sonda de Inspección de Fibra FIP-430B, en conjunto con el Kit de limpieza,

el cuál será necesario con el fin de que los conectores estén en óptimas

condiciones para la realización de las mediciones. La bobina de lanzamiento

será otra herramienta necesaria para poder realizar las mediciones a lo largo

de las experiencias.

Materiales:

Kit de limpieza.

Bobina de lanzamiento.

EXFO OTDR FTB-730C

EXFO FIP-430B

EXFO OSA FTB-5240S

2 conversor Ethernet-Óptico.

1 Splitter.

1 multiplexor.

Transceivers SFP.

Desarrollo:

Investigación Teórica-Previa:

a. Estudie en profundidad, los tipos de fibras ópticas, conectores y

pulido.

b. Identifique las funciones principales del OTDR, OSA y FIP.

c. Explique el funcionamiento general del proceso de medición del

OTDR y OSA.


108

d. ¿Cuáles son las longitudes de ondas típicas de los OTDR?

¿Cuáles son las bandas típicas de los OSA, y cuáles son las

longitudes de ondas asociadas a estas bandas

e. ¿Qué es una traza típica del OTDR, y cuáles son sus respectivas

unidades? Ilustre con imágenes y explique claramente los

fenómenos asociados, siguientes: Evento Reflexivo, Evento No-

Reflexivo, Empalmes, Conectores, Ruido, Zona Muerta y Eco.

f. Defina los parámetros: rango dinámico y sensibilidad, asociados

al OTDR y OSA. ¿Qué diferencias se aprecian? Apóyese en

ilustraciones, en caso de necesidad.

g. Defina: la tecnología FTTH y el concepto de red GPON. Estudie

su relación.

Nota: Apóyese en ilustraciones o esquemas gráficos.

h. Identifique los equipos que componen una red GPON. Describa

brevemente sus funciones dentro de la red.

i. Defina el concepto de PowerBudget. Mencione los diferentes

tipos de perdidas asociadas a redes GPON.

Práctica:

a. OTDR:

1. Encienda el equipo OTDR.

2. Encienda el programa CMax2. Haga uso del FIP. Explique el

procedimiento para obtener la validación de la limpieza de un

puerto. ¿Cómo sabe que la lectura del puerto falló o resultó

exitosa? Verifique el estado de limpieza del puerto SM del

equipo EXFO.

Realice los reportes de estado pertinentes, guárdelos con el

nombre de:

“Instrumento_Puerto_Año_Mes_Día_Correcto/Incorrecto”

Ejemplo: OTDR_SM_17_07_06_COR.pdf


109

Figura 4.1.1: Puertos OTDR.

3. Seleccione la interfaz del OTDR:

a. Identifique dónde se seleccionan y qué longitudes de

ondas presenta, exponiendo casos donde se utilizan.

¿Cuáles son los alcances, pulsos y duración, máximos y

mínimos, que presenta el OTDR?

b. Conecte y explique el procedimiento de la configuración

con el fin de caracterizar la bobina de lanzamiento, para

esto ocupe ambas longitudes de ondas, una Duración de

180s, modifique el Alcance y Pulso.

Figura 4.1.2: Conexión bobina de lanzamiento.

c. De las mediciones realizadas en el paso anterior, ¿Cuál

es la configuración y la traza que caracteriza mejor a la

bobina de lanzamiento? Explique. ¿Cuál es su

atenuación? Compárela con la teoría para ambas

longitudes de onda.

d. Con la siguiente configuración; Pulso en 1µs y la

Duración en 30s. Conecte a través del adaptador, uno de


110

los rollos de FO disponibles en el laboratorio a la bobina

de lanzamiento y caracterícelo. Varié los parámetros del

pulso, e identifiqué los fenómenos ocurridos.

b. OSA:

1. Encienda el equipo OSA.

2. Seleccione la interfaz OSA:

a. Identifique dónde se seleccionan y qué bandas ópticas.

Cuáles son las formas de adquisición de datos que

presenta el OSA EXFO.

b. ¿Cuáles son las longitudes de onda disponibles en los

transceiver del laboratorio? Escoja uno para trabajar

¿Qué tipo es DWDM o CWDM?

Figura 4.1.3: Transceiver (OSA).

c. Realice el esquema que se muestra a continuación.

Ocupe el Multiplexor para visualizar y caracterizar las dos

señales en el OSA, para esto ocupe “Discover”.

Figura 4.1.4: Esquema de conexión.


111

d. Una vez los transceivers sean alimentados

eléctricamente para su funcionamiento, obtener

mediciones de potencia, ancho de banda, longitud de

onda central, utilizando los tipos de adquisición Single,

Averaging y Real Time. Con una de las trazas entregada

por el OSA, identifique la resolución en longitud de onda,

la sensibilidad y el rango dinámico.

c. Diseño de red:

1. Realizar un diseño esquemático de una red GPON, en un

escenario real.


112

Experiencia N°2 “Diseño de una Red GPON”

Nombre: _______________________________________________________________

Rut: ____________________________ Fecha: _________________________

La Parte II y III de esta guía deben ser presentadas en un informe, en formato de escuela vigente, antes de comenzar la tercera experiencia. Este informe debe contener:



Índice.


Conclusiones.

Objetivos:









enlace.







el enlace.


y OSA.




113

Materiales:

Kit de limpieza.


EXFO OTDR FTB-730C

EXFO FIP-430B

EXFO OSA FTB-5240S

Desarrollo:


a. Defina el concepto de PowerBudget. Mencione los diferentes

tipos de pérdidas asociadas a los equipos y componentes de una

red GPON.

b. Cite y describa la fórmula general del balance óptico de potencia.

c. Cite y describa la fórmula general de la longitud máxima del

enlace monomodo.

d. Explique y grafique, cómo realizaría la conexión del equipo

OTDR a la red GPON, con el fin de obtener la traza óptica de la

red.

e. Explique la principal función de un Powermeter óptico. ¿El

equipo EXFO OSA FTB-5240S, posee la función Powermeter?

f. Realice una propuesta de conexión, mediante un esquema

gráfico, entre el equipo OSA (en función Powermeter) y la red

GPON.

Práctica:

a. Power Budget:

1. Caracterice la red GPON, existente en el Laboratorio de

Telecomunicaciones. Obtenga:

a. Número y tipo, de equipos activos:

b. Margen de Seguridad:


114

c. Número y tipo, de conectores:

d. Número y tipo, de empalmes:

e. Número y tipo, de Splitters:

f. Tipo y largo total de la fibra:

2. Realice un esquema gráfico, mencionando equipos y

componentes, de la red GPON existente:

3. Cálculo matemático del balance óptico. Realice un análisis

completo de pérdidas, y el análisis final de potencias.

Complete las siguientes tablas:

Tabla 4.2.1: Análisis final de potencias.

Tabla 4.2.2: Análisis completo de pérdidas.

ANÁLISIS FINAL:

Total Pérdidas Equipos [dB]:


Long. Onda 1310 nm

Long. Onda 1490 nm

Long. Onda 1550 nm

Longitud Enlace Máxima [Km] (1310nm):


Long. Onda 1310 nm

Long. Onda 1490 nm

Long. Onda 1550 nm

TRANSMISIÓN:

Ptx (dBm) ONT

Pu (dBm) OLT

Margen de Seguridad (dB)



Nivel 1x2

Nivel 1x4

Nivel 1x8

Nivel 1x16

Nivel 1x32

Nivel 1x64

Total:


Empalme por Fusión

Empalme Mecánico

Total:

Datos CONECTOR

Pulido APC

Pulido UPC

Pulido PC

Total:

Datos ATENUADORES

Total:


Long. Onda 1310 nm

Long. Onda 1490 nm

Long. Onda 1550 nm

Total:


115

b. OTDR:

1. Encienda el equipo EXFO OTDR FTB-730C.

2. Evalúe el nivel de limpieza de los puertos, mediante el

instrumento EXFO FIP-430B. Limpie los puertos de ser

necesario.

3. Seleccione la interfaz OTDR:

a. Establezca los parámetros de medición necesarios para

la correcta visualización de la traza óptica, de la red

GPON.

4. Conecte el equipo EXFO OTDR FTB-730C, a la red GPON;

según la investigación teórica-previa.

5. Obtenga y analize, la traza óptica de la red GPON.

6. Grafique la traza óptica obtenida. Caracterice los siguientes

puntos:

a. Eventos reflexivos.

b. Pérdidas de potencia.

c. Atribuya las pérdidas obtenidas, a los equipos y

componentes que las originaron.

c. Powermeter:


2. Seleccione la interfaz “Power Meter – VFL”.

3. Emplee el OTDR como fuente de luz. Para ello, seleccione la

interfaz “Fuente”.

4. Implemente el siguiente esquema de conexiones:

OTDR

OSA RED GPON

OLT

Figura 4.2.1.: Esquema de conexión Powermeter.


116

Nota: Asegúrese de utilizar los conectores correctos, en cada una de las

conexiones a realizar.

5. Establezca los parámetros comunes de medición, entre el

OTDR y el OSA:

a. Longitud de onda.

b. Modulación.

c. Unidad de medida.

6. Realice una comparación entre los valores prácticos,

obtenidos de la medición, y los valores teóricos, obtenidos en

el cálculo del balance óptico.


117

Experiencia N°3 “Puesta en marcha de una Red GPON”

Nombre: ______________________________________________________________

Rut: ____________________________ Fecha: _________________________

La Parte II y III de esta guía deben ser presentadas en un informe, en formato de escuela vigente, antes de comenzar la segunda experiencia. Este informe debe contener:



Índice.


Conclusiones.

Objetivos:




seleccionados.





Realizar pruebas ópticas, mediante el equipo de medición OSA.

Analizar el rendimiento de la red, mediante la aplicación “Speedtest”.


con los obtenidos en las pruebas de rendimiento, en la aplicación

“Speedtest”.

Materiales:

Kit de limpieza.


EXFO FIP-430B

EXFO OSA FTB-5240S


118

Desarrollo:


a. Realizar una lectura previa del modelo de configuración básica,


Furukawa.

b. Realizar una lectura previa del manual de instalación: IM-FK-

OLT-G4S; provisto por la empresa proveedora Furukawa.

c. Comente e identifique, los pasos necesarios para realizar la

configuración de red: creación de VLAN’s, asignación de VLAN’s

a puertos, etc.

d. Defina y comente, los perfiles: DBA-profile, traffic-profile y ONU-

profile; correspondientes a la Configuración GPON.

Práctica:

1. Conecte el cable RS-232, del ordenador del laboratorio al

puerto “Console” de la OLT.

2. Inicie el programa PuTTY. Seleccione la opción puerto Serial,

para iniciar la configuración.

3. Inicie el equipo OLT.

a. Login: admin

b. Password: gpon2017

Configuración de Red:

4. Cree una VLAN que dé servicio de datos.

5. Aplique y etiquete, en caso necesario, la VLAN creada a los

puertos GPON y Uplink, del equipo OLT.

Configuración GPON:

6. Activación del equipo OLT: active el puerto GPON en uso.

7. Configure la OLT para que repita el proceso de escaneo de

las unidades ONU, periódicamente, cada 10 segundos.


119

8. Cambie el registro automático para manual de las ONU’s.

9. Cree una interfaz para el servicio de datos (Ethernet), y una

interfaz de management.

10. Realice la creación de los perfiles DBA y la asignación de sus

SLA. En este caso, se dispone de un ancho de banda total de

50 Mbps y de 4 ONT’s.

Por ese motivo, debe crear un dba-profile y asignar un SLA

distinto, a cada ONT, obteniendo diferentes anchos de banda

por cada ONT.

11. Realice la creación y configuración, de los perfiles de tráfico.

Se deben configurar tres puntos principales:

a. TCONT.

b. MAPPER.

c. BRIDGE.

12. Realice la creación y aplicación, de los perfiles ONU. Debe

crear un ONU profile, para cada una de las 4 ONT’s.

OSA:



a. Establezca los parámetros de medición necesarios para

la correcta visualización del espectro óptico de la red

GPON.

b. Seleccione tipo de adquisición: Real Time.

3. Realice un esquema de conexión, entre el equipo EXFO OSA

FTB-5240S y la red GPON; con el fin de obtener las

longitudes de onda operativas, para los sentidos: upstream y

downstream.

4. Realice las conexiones, y obtenga los espectros ópticos

deseados.


120

Speedtest:

Mediante la aplicación Speedtest (http://beta.speedtest.net/es),

obtenga los anchos de banda, para el sentido upstream, de

cada ONT. Compárelos con los valores teóricos.

http://beta.speedtest.net/es


121

ANEXO V: Guías del Profesor

Guía Profesor N°1 “Familiarización Equipos de Medición”

Nombre: _________________________________________________________

Rut: _________________________ Fecha: _______________________

Objetivo:


pulidos.



FIP.


rango dinámico.


Medir y comprender la atenuación en una traza de OTDR,

comparándola con la teoría.


del OTDR.


Conocer y comprender el funcionamiento del OSA.

Materiales:

Kit de limpieza.


EXFO OTDR FTB-730C

EXFO FIP-430B

EXFO OSA FTB-5240S

2 conversor Ethernet-Óptico.

1 Splitter.


122

1 Multiplexor.

Transceivers SFP.

Desarrollo de la Actividad:

Esta cuenta con dos partes:

Investigación teórica

Práctica

Con las cuales se abarca el compromiso del alumno en realizar las tareas

previas al día del laboratorio, también se cubre los diferentes conceptos que

se plantean como objetivos aprender, tanto de forma teórica como práctica.

Parte I: Investigación teórica.

a. Estudie en profundidad, los tipos de fibras ópticas, conectores y

pulido.

Nota: En caso de haber realizado la experiencia del OSA, solo efectúe un

resumen del tema.

Básicamente existen dos tipos: fibra multimodo y monomodo.

Fibras multimodo: el término multimodo indica que pueden ser guiados

muchos modos o rayos luminosos, cada uno de los cuales sigue un camino

diferente dentro de la fibra óptica. Este efecto hace que su ancho de banda

sea inferior a las fibras monomodo. Por el contrario, los dispositivos utilizados

con las fibras multimodo tienen un coste inferior ya que ocupan Led como

emisor. Este tipo de fibras son las preferidas para comunicaciones en

pequeñas distancias, hasta 10km.

Fibras monomodo: El diámetro del núcleo de la fibra es muy pequeño y solo

permite la propagación de un único modo o rayo, el cual se propaga

directamente sin reflexión. Este efecto causa que su ancho de banda sea muy

elevado, por lo que su utilización se suele reservar a grandes distancias,


123

superiores a 10km, se usan con dispositivos de elevado coste como lo son los

Láser.

Figura 5.1.1: Tipos de Fibra.

Conector: es un dispositivo mecánico el cual se monta en un extremo de un

cable de fibra, fuente de luz, o un transmisor. Un conector permite a un cable

de fibra, fuente de luz o transmisor ser conectado a un dispositivo similar. Los

conectores recolectan y dirigen la luz y son fácilmente acoplados y

desacoplados de los dispositivos a los que se conectan. Existe en la actualidad

una gran variedad de conectores usados para la terminación y comunicaciones

de la fibra óptica. Por lo que a continuación expondremos los que más se

venden en el mercado:

Conectores FC (Fiber Connector): Los conectores FC son usados en cables

de fibra óptica monomodo y multimodo. Estos conectores ofrecen un

posicionamiento muy preciso del cable de fibra óptica con respecto a la fuente

óptica del transmisor y al detector óptico del receptor. Están hechos de un

revestimiento de metal y son niquelados.

Conectores SC (Set and Connect): Los conectores SC son usados en cables

de fibra óptica monomodo y multimodo. Ofrecen un bajo costos, simplicidad y


124

durabilidad. Estos conectores proveen un alineamiento preciso debido a que

cuenta con una férula de cerámica y cuenta con un seguro.

Conectores ST (Set and Twist): El conector ST es un conector de bayoneta

con llave usados en cables de fibra óptica monomodo y multimodo. Este

conector puede ser insertado y extraído de un cable de fibra óptica fácil y

rápidamente. Tiene una férula de cerámica y están hechos con un

revestimiento de metal y están niquelados.

Conectores LC (Lucent Connector): El conector LC es usado en cables de

fibra monomodo y multimodo. Están hecho con un revestimiento de plástico y

ofrece un alineamiento preciso porque cuenta con una férula de cerámica.

Conectores MT-RJ (MT Ferrule, Register Jack Latch): Estos conectores son

usados en cables de fibra monomodo y multimodo. Están hechos de un

revestimiento de plástico y proveen un alineamiento preciso porque cuentan

con pines guía de metal y férulas de plástico.

Figura 5.1.2: Tipos de conectores.

Con relación al pulido de la fibra en los conectores son varios los tipos que

nos podemos encontrar y esto define la configuración de las soluciones que

se requieren en nuestros proyectos, la principal importancia recae en que el

tipo de conexión determina la calidad de la transmisión de la onda de luz, y

puede ser un problema el no aplicar de forma correcta estas soluciones.

Principalmente podemos encontrar los siguientes tipos de pulido:

Pulido Plano (Flat): Este tipo de pulido se realiza generalmente de forma

manual y es utilizado en fibras multimodo. El conector de fibra original está

basado en una conexión de superficie plana o “Conector Plano” y cuando son

enfrentados un espacio de aire se forma de manera natural entre las dos


125

superficies debido a pequeñas imperfecciones en las superficies planas, lo que

generar pérdidas de retorno, la reflexión devuelta en el conector plano es de

alrededor de 14dB. Plano>20dB.

Pulido PC (Phisical contact): El pulido PC es utilizado tanto en fibras

multimodo como monomodo, el mismo presenta una característica en su

forma, en donde el ferrule viene con un prepulido esférico convexo.

La conexión más común es el conector de “Contacto Físico” (PC), en el cual

las dos fibras se encuentran al igual como en el conector plano, pero las

superficies son pulidas siendo levemente curvas o esféricas, la cual elimina el

espacio de aire y fuerza a las fibras a entrar en contacto, sus propiedades le

hacen poco crítico en términos de pérdida de retorno. La reflexión devuelta es

de alrededor de 40dB . PC:>30dB.

Pulido UPC (UltraPC): Este tipo de pulido es utilizado en fibra monomodo en

donde las superficies son tratadas con un pulido extendido para una mejor

terminación de la superficie. La reflexión devuelta es reducida aún más,

alrededor de 55dB. Estos conectores son utilizados a menudo en sistemas

digitales, CATV y telefonía. Ultra PC>50dB.

Pulido APC (Contacto Físico Angulado): En el cual las superficies del

conector son curvadas y además anguladas en 8° según el estándar de la

industria, esto hace que las reflexiones de la transición de la luz no retornen al

núcleo de la fibra, lo cual aumenta la pérdida de retorno a valores superiores

a los 60 dB.

Este efecto sólo se da en las fibras SM, ya que las mismas poseen un núcleo

lo suficientemente pequeño para que ese ángulo haga que el reflejo de la señal

luminosa se realice hacia afuera de la fibra. Estos conectores son preferidos

por sistemas CATV y análogos. APC>60 dB.


126

Figura 5.1.3: Tipos de pulido.

b. Identifique las funciones principales del OTDR, OSA y FIP.

El OTDR (Reflectómetro Óptico en el Dominio del Tiempo) le permite

caracterizar o diagnosticar un tramo de fibra óptica, generalmente formado por

secciones de fibra óptica unidas por empalmes y conectores. El OTDR

proporciona una vista interior de la fibra y puede calcular su longitud,

atenuación, roturas, pérdida de retorno total y pérdidas por empalme, por

conector y totales.

Los principios básicos del OTDR

Un OTDR envía pulsos cortos de luz a una fibra. En la fibra, se produce la

dispersión de la luz debido a discontinuidades como conectores, empalmes,

curvas y fallos. El OTDR detecta y analiza las señales de retro-dispersión. La

intensidad de la señal se mide para intervalos de tiempo específicos y se utiliza

para caracterizar eventos.

El OTDR calcula distancias de la siguiente forma:

𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑐

𝑛∙𝑡

2

c = velocidad de la luz en el vacío (2,998 x 108 m/s)

t = retardo entre la emisión del pulso y la recepción del

pulso

n = índice de refracción de la fibra que se está probando

(según lo especificado por el fabricante)


127

La Sonda de Inspección de Fibra de la serie FIP-400B es un microscopio

con vídeo portátil que se usa para inspeccionar los extremos de fibra. A

diferencia de los microscopios tradicionales, la Serie FIP-400B facilita el

examen de los conectores de los cables de conexión y conectores de difícil

acceso situados en la parte trasera de los paneles de conexión y los

adaptadores pasantes.

El analizador de espectros óptico (Optical Spectrum Analyzer, OSA) se

utiliza para realizar medidas de potencia óptica en función de la longitud de

onda. Sus aplicaciones incluyen la caracterización de fuentes de luz (diodos

de emisión de luz, LED, y láser, LD) en cuanto a su distribución de potencia y

pureza espectral (anchura espectral); así como la medida de la característica

en transmisión de componentes ópticos pasivos.

c. Explique el funcionamiento general del proceso de medición del

OTDR y OSA.

Un OTDR (Reflectómetro Óptico en el Dominio del Tiempo) utiliza los

efectos de dispersión de Rayleigh y reflexión de Snell para medir las

condiciones de la fibra, pero la reflexión de Snell es decenas de miles de veces

mayor en nivel de potencia que la retro-dispersión.

La dispersión de Rayleigh se produce cuando un pulso viaja por la

fibra y pequeñas variaciones en el material, como variaciones y

discontinuidades en el índice de refracción, hacen que la luz se disperse

en todas las direcciones. Sin embargo, el fenómeno de pequeñas

cantidades de luz que se reflejan directamente de regreso al transmisor

se llama retro-dispersión.

Las reflexiones de Snell se producen cuando la luz que viaja por la

fibra encuentra cambios abruptos en la densidad del material, que

pueden aparecer en conexiones o roturas en los que existen espacios

con aire. Se refleja una gran cantidad de luz, en comparación con la


128

dispersión de Rayleigh. La intensidad de la reflexión depende del grado

de cambio en el índice de refracción.

La luz que entra al OSA (analizador de espectros ópticos) pasa a través de

un filtro óptico sintonizable en longitud de onda, llamado monocromador o

interferómetro, el cual selecciona las componentes espectrales individuales. A

continuación, el fotodetector convierte la señal de potencia óptica en corriente

eléctrica proporcional a la señal incidente. Una excepción a esta descripción

será el analizador de espectros óptico basado en el interferómetro de

Michelson y que ya fue presentado en el apartado anterior. La corriente en el

fotodetector se convierte a tensión mediante el amplificador de

transimpedancia y seguidamente se digitaliza. Cualquier procesado posterior

de la señal se hace digitalmente. La señal se aplica entonces al eje vertical

como datos en amplitud. Un generador en rampa determina la localización

horizontal de la traza conforme se representa de izquierda a derecha. Esta

rampa también es la encargada de la sintonización del filtro óptico para que la

longitud de onda resonante sea proporcional a la posición horizontal. El

resultado es la representación de la traza de potencia óptica (dBm) en función

de la longitud de onda (nm) o Hertz (Hz).

d. ¿Cuáles son las longitudes de ondas típicas de los OTDR? ¿Cuáles

son las bandas típicas de los OSA, y cuáles son las longitudes de

ondas asociadas a estas bandas?

Según manual EXFO del OTDR, el modelo FTB-730C presenta de forma

típica, las siguientes longitudes de ondas:

1310 ± 20nm

1550 ± 20nm

1625 ± 10nm

1650 ± 10nm

Los OSA pueden dividirse en tres categorías: los basados en redes de

difracción, y dos tipos basados en estructuras interferométricas, los


129

analizadores basados en el interferómetro Fabry-Perot y los basados en el

interferómetro de Michelson. Su principal diferencia radica en el dispositivo

utilizado como filtro óptico paso-banda sintonizable. Sin embargo, el analizador

de espectros ópticos basado en el interferómetro de Michelson calcula el

espectro óptico mediante la transformada de Fourier de un patrón de

interferencia. Para los basados en redes de difracción se profundizará su

funcionamiento en el siguiente apartado.

El rango de longitud de onda que presentan los OSA FTB-5240S es desde los

1250nm hasta los 1650nm, por lo que las bandas que presentan son las:

O, 1250-1350nm.

E, 1350-1450nm.

S, 1450-1530nm.

C, 1530-1565nm.

L, 1565-1625nm.

U, 1625-1650nm.

Figura 5.1.4: Rango de longitud de onda del OSA.

e. ¿Qué es una traza típica del OTDR, y cuáles son sus respectivas

unidades? Ilustre con imágenes y explique claramente los

fenómenos asociados, siguientes: Evento Reflexivo, Evento No-

Reflexivo, Empalmes, Conectores, Ruido, Zona Muerta y Eco.

La traza es la gráfica entregada por el OTDR, la cual contiene la información

de los eventos reflexivos y los no-reflexivos, la traza es única para cada fibra

ya que la caracteriza en sí misma como a los posibles eventos que ocurren, la

importancia del OTDR es que esta información la traduce en distancias. Las

trazas tienen como unidades dB vs Km.


130

Figura 5.1.5: Traza óptica típica del OTDR.

Las principales causas de la atenuación son por la retro-dispersión de Rayleigh

y por absorción. El esparcimiento es la pérdida de la señal de luz en el núcleo

debido a impurezas o cambios en el índice de refracción de la fibra. La luz es

redireccionada por las propiedades moleculares de la fibra que da como

resultado una fuga de señal dentro del cladding también pueden deberse a

pérdidas en las uniones, o reflexiones hacia atrás. La dispersión de Rayleigh

representa mayoritariamente, cerca del 96%, la atenuación de una fibra óptica.

La luz viaja en el núcleo e interactúa con los átomos en el vidrio. La onda de

luz colisiona con los átomos, y da como resultado un esparcimiento. La

dispersión de Rayleigh es el resultado de estas colisiones elásticas entre la

onda de luz y los átomos de la fibra. Si la dispersión de la luz mantiene un

ángulo que soporta un viaje frontal dentro del núcleo, no ocurrirá atenuación,

Si la luz es dispersada con un ángulo que no soporta un viaje frontal continuo,

la luz es desviada fuera del núcleo y ocurre una atenuación. Algo de luz es

reflejado hacia la fuente de luz. Esta propiedad es usada por el OTDR para

realizar pruebas en la fibra.

La absorción es el segundo tipo de atenuación intrínseca. La luz es absorbida

debido a las propiedades químicas o impurezas naturales en el vidrio. De

manera similar a la dispersión, la absorción puede ser limitada mediante el

control de las impurezas durante el proceso de fabricación. Este tipo de


131

absorción representa entre el 3-5% de la atenuación de una fibra. Los sucesos

reflexivos de la bobina de lanzamiento son producidos por los conectores de

entrada y salida de la fibra, como se indican a continuación:

Figura 5.1.6: Sucesos reflexivos de la bobina de lanzamiento.

Cualquier causa que provoque reflexiones que no sean las dispersiones

normales propias del material de la fibra, se conoce como un suceso. Una

traza del OTDR muestra gráficamente en la pantalla el resultado de una

medición. En el eje vertical se observará la potencia, mientras que en el eje

horizontal la distancia, dentro de esta traza existen diversos sucesos a lo largo

de un enlace de fibra óptica. En el esquema que se muestra en la siguiente

figura, se mencionan los posibles sucesos a percibir en las mediciones de los

OTDR.

Figura 5.1.7: Esquema de posibles sucesos a percibir en las mediciones de los OTDR.

A continuación, se comentará cada suceso con su respectiva traza:

Fibra única

EVENTOS REFLEXIVO


132

En la traza que genera la presencia de una única fibra, se puede apreciar que

el nivel de potencia ligeramente decreciente, lo que comprenderemos como

atenuación de la fibra. También, se puede observar dos fuertes reflexiones al

principio y fin de la fibra.

Figura 5.1.8: Fibra Única.

Enlaces completos

El tipo de traza que se puede obtener, por ejemplo, entre dos ciudades, en

donde se puede apreciar, además de la atenuación normal, los sucesos o

eventos y el ruido después del extremo opuesto del enlace.

Figura 5.1.9: Enlaces completos.

Comienzo de la fibra

Esta traza dependerá del tipo de conector que se esté utilizando, por lo que al

principio de la fibra se muestra una fuerte reflexión debido al conector

delantero. A continuación, se muestra la traza correspondiente a un conector

recto normal.

Figura 5.1.10: Comienzo de la Fibra.


133

Extremo o ruptura de fibra

En la mayoría de los casos en el extremo de la fibra aparecerá una fuerte

reflexión, debido al extremo de esta, antes de que la traza descienda al nivel

de ruido, como se aprecia a continuación:

Figura 5.1.11: Extremo de la fibra.

En caso de que la fibra se interrumpe o se rompe, se denomina rotura o

ruptura. Este fenómeno es un suceso no reflexivo, haciendo que la traza

presente una caída al nivel ruido, sin presentar reflexión, como se muestra en

la siguiente gráfica:

Figura 5.1.12: Ruptura de la fibra.

Conector o empalme, mecánico

Los conectores de un enlace provocan tanto reflexiones como pérdidas en la

fibra, una alteración similar a la de los conectores provocan también los

empalmes mecánicos, pero normalmente presentan valores más bajos de

pérdidas y reflexión.

Figura 5.1.13: Conector o Empalme, mecánico.


134

Conector o empalme por fusión

Los empalmes por fusión son sucesos no reflexivos, solo se aprecia una

pequeña pérdida, actualmente los empalmes son tan buenos que pueden ser

casi invisibles, en una medición general. Cuando un empalme se encuentra

defectuoso, en ese te puede apreciar una pequeña reflectancia.

Figura 5.1.14: Empalme defectuoso.

Si un empalme aparece como una ganancia, haciendo que el nivel de potencia

aumente, se debe a la existencia de coeficiente de retro-difusión diferentes en

la fibra, antes y después del empalme.

Figura 5.1.15: Existencia de coeficiente de retro-difusión.

Pliegues y macropliegues

Los pliegues en una fibra causan pérdidas, pero no son sucesos reflexivos.

Para poder hacer distinción entre pliegues y empalmes, se debe acudir a los

registros de instalación y mantenimiento, ya que la pérdida se encontrará en

una ubicación desconocida, en comparación con los empalmes que se

encuentran a una distancia conocida y documentada.

Figura 5.1.16: Pliegue en la fibra.


135

Fisura

Una fibra que se encuentra dañada parcialmente se le denominara al

fenómeno como fisura, este suceso genera reflexión y pérdidas, estas dos

pueden variar en cuanto se mueva el cable.

Figura 5.1.17: Fibra dañada (Fisura).

Cable de conexión

Comúnmente se utilizan cables de conexión para conectar la fibra en prueba

al OTDR, cabe mencionar que la reflexión inicial de la traza no corresponde a

la fibra.

Figura 5.1.18: Cable de conexión.

Las zonas muertas se originan a partir de eventos de reflexión como

conectores, empalmes mecánicos, etc., a lo largo del enlace, afectando

a la capacidad del OTDR para medir con precisión la atenuación en

enlaces más pequeños y diferenciar eventos en espacios cercanos,

como por ejemplo conectores en paneles de conexiones, etc.

Cuando la fuerte reflexión óptica de dicho evento alcanza al OTDR, su

circuito de detección se satura durante un periodo de tiempo específico


136

(convertido a distancia en el OTDR) hasta recuperarse y poder volver a

medir una vez más la retro-dispersión de forma precisa. Como resultado

de esta saturación, existe una parte del enlace de fibra tras el evento

de reflexión que no puede “ver” el OTDR, de aquí viene el término zona

muerta.

Al especificar el rendimiento de OTDR, el análisis de la zona muerta es muy

importante para garantizar que se mide todo el enlace. Se suelen especificar

dos tipos de zonas muertas:

Zona muerta de evento: Hace referencia a la distancia mínima

necesaria para que eventos de reflexión consecutivos se puedan

“resolver”; es decir, diferenciarse uno de otro. Si un evento de reflexión

se encuentra dentro de la zona muerta del evento que le antecede, éste

no se podrá detectar ni medir de forma correcta.

Figura 5.1.19: Zona Muerta de evento.

Zona muerta de atenuación: Hace referencia a la distancia mínima

necesaria, tras un evento de reflexión, para que el OTDR mida una

pérdida de evento de reflexión o no reflexión. Para medir enlaces

pequeños y caracterizar o localizar fallos en cordones de conexión y

cables, lo mejor es disponer de la zona muerta de atenuación más

pequeña posible.

Figura 5.1.20: Zona Muerta de atenuación.


137

En sistemas ópticos que presentan varios elementos reflexivos, puede que el

pulso de laser se refleje más de una vez antes de volver al OTDR, esto

provocará que exista una onda reflexiva en la traza que tiene un origen

artificial, que se denomina Eco. Estos son más frecuentes en OTDR’s

multimodo con gran rango dinámico y cuando se producen eventos muy

reflexivos.

Otra reflexión falsa en la traza se denomina Fantasma, son similares a ecos,

pero sus fundamentos son distintos. Los fantasmas se producen por selección

incorrecta de los parámetros de medida, esto se debe a que, a una frecuencia

de repetición del pulso demasiado alta, ya que puede suceder que la reflexión

al final de la línea del primer pulso no haya llegado al detector cuando se lanza

el siguiente pulso, generando una nueva adquisición de datos, solapando la

retro-dispersión del segundo pulso apareciendo como un evento reflexivo.

La solución frente a estos eventos es mejorar nuestro rango dinámico vs

resolución, eligiendo los parámetros correctos, para ello siempre se

recomienda efectuar tres mediciones con diferentes pulsos.

f. Defina los parámetros: rango dinámico y sensibilidad, asociados al

OTDR y OSA. ¿Qué diferencias se aprecian? Apóyese en

ilustraciones, en caso de necesidad.

OSA

Resolución en longitud de onda: Ancho de banda a 3 dB del filtro óptico

paso-banda.

Sensibilidad: Mínimo nivel de potencia óptica que puede detectar el

analizador de espectros.

Rango dinámico: Diferencia entre la mayor y menor potencia óptica que

puede detectar el analizador de espectros.


138

Figura 5.1.21: Parámetros Rango dinámico y Sensibilidad.

OTDR

Esta especificación determina la pérdida óptica total que puede analizar el

OTDR, es decir, la longitud total del enlace de fibra que puede medir la unidad.

Mientras más alto sea el rango dinámico, mayor será la distancia que puede

analizar el OTDR. La especificación de rango dinámico debe considerarse

detenidamente por dos razones:

Los fabricantes de OTDR especifican el rango dinámico de distintas

maneras. Es una variación controlada de las especificaciones como la

amplitud de pulso, relación señal a ruido, tiempo de cálculo de

promedio, entre otros.

Disponer de un rango dinámico insuficiente se traduce en una

incapacidad para medir la longitud del enlace completo, afectando, en

muchos casos, a la precisión de la pérdida de enlace, así como a

pérdidas de conector de extremo lejano y atenuación. Un buen método

empírico es seleccionar un OTDR cuyo rango dinámico sea de 5 a 8 dB

mayor que la pérdida máxima que vaya a encontrar.

Para compensar las limitaciones de tecnología que puede presentar un OTDR,

a menudo se requiere más de una traza OTDR para encontrar todos los

eventos en el enlace. Esto se logra utilizando diferentes anchos de pulso y


139

múltiples longitudes de onda, así superando dicha limitación. Lo que respecta

a los anchos de pulso se tiene lo siguiente:

Pulso corto: Para medir el front-end del enlace se requiere de una alta

resolución, lo que genera un insuficiente rango dinámico.

Pulso Medio: Para medir divisiones de alta pérdida, es el mejor

compromiso entre la resolución y el rango dinámico.

Pulso Largo: Para llegar al otro extremo de la fibra y obtener una

medición exacta de la pérdida de extremo a extremo, esto se logra con

un alto rango dinámico, teniendo una menor resolución.

Figura 5.1.22: Pulso Largo / Corto.

g. Defina: la tecnología FTTH y el concepto de red GPON. Estudie su

relación.

Nota: Apóyese en ilustraciones o esquemas gráficos.

FTTH (Fiber To The Home) es la entrega de una señal de comunicación

por medio de fibra óptica desde el equipo de conmutación del prestador de

servicio hasta la casa de negocio del cliente, por lo tanto, es un reemplazo

de las redes de infraestructura de cobre existentes ya sea del cable

telefónico o bien del coaxial.

Este tipo de tecnología que es relativamente nueva permite proporcionar

un ancho de banda para transmisiones en dos vías con velocidades


140

mayores a 100 Mbps. Hoy al contrario de fabricantes de equipo como cable

módems, o DSL, las mejoras en las tecnologías de fibra óptica se muestran

de forma continua y sin necesidad de substituir la fibra existente o

desplegada.

Cada dispositivo terminal de red en el lado del cliente es conectado por

medio de una fibra dedicada a un puerto en el equipo de conmutación

ubicado en la oficina central, o también se conecta a través de una fibra a

un puerto del splitter (divisor óptico) el cual conjunta las señales de los otros

puertos (provenientes de los clientes) en un puerto común. Dicho puerto

común se conecta a la central a través de una sola fibra compartida.

Figura 5.1.23: Red GPON (FTTH).

h. Identifique los equipos que componen una red GPON. Describa

brevemente sus funciones dentro de la red.

Figura 5.1.24: Esquema de una Red GPON.

OLT (Optical Line Terminal): es el elemento activo situado en la central de la

empresa proveedora del servicio. De él parte el cable principal de fibra óptica


141

hacia los usuarios o proveniente de ellos, es decir, realiza las funciones de

router para poder ofrecer todos los servicios demandados por los usuarios.

Cada OLT suele tener la suficiente capacidad para proporcionar un servicio a

cuentos de usuarios. Además, actúa de puente con el resto de redes externas,

permitiendo el tráfico de datos con el exterior.

ONT (Optical Network terminal): son los elementos activos encargados de

recibir y filtrar la información destinada a un usuario determinado procedente

de un OLT. Además de recibir la información y dársela al usuario en un formato

adecuado, cumple la función inversa. Es decir, encapsula la información

procedente de un usuario y la envía en la dirección al OLT de cabecera, para

que éste la re-direccione a la red correspondiente.

Normalmente se encuentran instalados en los hogares junto a la roseta óptica

correspondiente. Para el filtrado de la información recibida, el ONT es capaz

de enviar información al OLT de cabecera en una longitud de onda dedicada

de 1310nm. Para ello dispone de un LED encargado de enviar señales

luminosas. Para evitar la colisión entre las tramas enviadas por los ONT se

recurre a la multiplexación por división en el tiempo (TDM), la cual es

gestionada por el OLT, encargado de asignar intervalos de tiempo a cada

ONT.

ODN (Optical Distribution Network): Consiste en componentes ubicados en

el tramo entre el OLT y las ONT, este incluye componentes tanto ópticos

(empalmes, divisores, conectores, cables de fibra óptica, entre otros), como

también componentes no ópticos (pedestales, armarios, paneles de conexión,

cajas de empalmes, hardware, etc.) de la red.

Splitter o Divisor Óptico: Es un dispositivo de ramificación óptico

bidireccional, situado a lo largo del tramo que se extiende entre la oficina

central proveedora del servicio y las ONT de los usuarios finales. Se

consideran pasivos ya que no requieren una fuente de energía externa para

su funcionamiento. Sus funciones básicas son las de multiplexar y

demultiplexar las señales recibidas, además son capaces de combinar


142

potencias. Introduce perdidas de potencia óptica sobre las señales de

comunicación, que son inherentes a su propia naturaleza.

Esta pérdida, conocida como perdida de divisor o relación de división se

expresa normalmente en dB y depende principalmente de su número se

puertos de salida.

Número de

salidas

Pérdida de Inserción

Máxima

1:2 3.7dB

1:4 7.1dB

1:8 10.5dB

1:16 13.7dB

1:32 17.1dB

Tabla 5.1.1: Pérdida por Número de salidas.

Roseta Óptica: Actúa como un punto de terminación de la red óptica utilizando

conectarización directa o empalme por fusión en una extensión pre-

conectorizada (pigtail). Permite acomodación de protectores de empalme por

fusión o empalmes mecánicos.

Repartidor o caja de distribución interna óptica: se utiliza como punto de

terminación y derivación de fibras ópticas, a través de empalmes por fusión o

mecánicos.

i. Defina el concepto de PowerBudget. Mencione los diferentes tipos de

perdidas asociadas a redes GPON.

PowerBudget: es un análisis de pérdidas de potencia, donde se busca

asegurar una óptima recepción de nivel de potencia durante toda la vida del

sistema de modo que se pueda interpretar correctamente la información

transmitida.


143

𝑅𝑋: Umbral de recepción.

𝑃𝑇𝑋: Potencia promedio de

transmisión.

𝑃𝐹𝑂: Perdidas en la Fibra Óptica.

𝑀𝑆: Margen de seguridad.

𝑅𝑋 ≤ 𝑃𝑇𝑋 𝑃𝐹𝑂 𝑀𝑆

𝛼: Atenuación en la Fibra Optica.

𝑙: Largo del tramo de Fibra Optica.

𝑃𝑐𝑜𝑛: Perdidas por conectores.

𝑃𝑒𝑚𝑝: Perdidas por empalmes.

𝑃𝑝𝑒𝑛: Penalidades por fenómenos

en potencia.

𝑃𝐹𝑂 𝛼 ∙ 𝑙 + 𝑃𝑐𝑜𝑛 + 𝑃𝑒𝑚𝑝 + 𝑃𝑝𝑒𝑛

Parte II: Práctica

OTDR

1. Encienda el equipo OTDR, para la siguiente sección apóyese en

imágenes o capturas de pantalla.

a. Describa y explique la interfaz del equipo.

El sistema operativo en el que se basan los productos EXFO es Windows, en

este caso la versión 8, por lo que la interfaz es relativa a esta versión, lo que

de cierta forma presenta comodidad al tratarse de un sistema operativo común

y masivo, por lo que navegar dentro de este se hace muy intuitivo.

Una vez en la pantalla principal, la que procede de un programa de arranque,

es decir, que carga automáticamente cada vez que se enciende el equipo,

correspondiente a la aplicación de Mini ToolBox X, la que contiene el acceso

a cada programa con el que el módulo realiza su función.


144

Como se muestra en la siguiente imagen, se tiene acceso a cuatro programas

o aplicaciones del módulo, las que son Inline OPM, este sirve para medir

potencia óptica, iOLM que cumple la misma función del OTDR pero de una

forma más autónoma, es decir es un programa diseñado para disminuir los

tiempos de análisis, mostrando resultados de formas más gráficas, OTDR es

el reflectómetro óptico propiamente tal, donde el encargado realiza las

mediciones y análisis pertinentes y CMax2 con el cuál se obtiene el nivel de

limpieza de puertos y conectores, también se tiene acceso a herramientas de

prueba, utilidades, configuración del sistema y favoritos.

Figura 5.1.25: Interfaz Mini ToolBox X.

b. Describa y explique, de forma resumida, el programa CMax2.

El programa CMax2, es el encargado de realizar un análisis exhaustivo tanto

a los conectores como puertos de los dispositivos que se ocuparan y

conectaran. Este programa depende de la tenencia de una sonda de

inspección de fibra óptica, en este caso es la FIP-430B, la cual se conecta al

procesador del equipo a través de un puerto USB.


145

Tal como se muestra en la siguiente imagen, la que se obtuvo de un proceso

de limpieza, el programa a la mano izquierda presenta las operaciones que se

pueden realizar de forma automática o manual, encima de estas aparece la

barra de enfoque, la cual al igual que en un semáforo nos indica el nivel de

enfoque que se tiene de la fibra, está claro decir que mientras mejor enfoque,

el análisis tiene mayor precisión. A la mano derecha en configuración de

prueba se puede determinar que tipo de fibra y pulido se medirá,

determinando, si es que se tiene conocimiento, diametros de nucleo, cladding

entre otros, de la fibra.

Figura 5.1.26: Interfaz CMax2.

c. Explique y describa, de forma resumida, la interfaz del OTDR.

En el OTDR la interfaz trata de emular un poco lo que sería enfrentarse a un

equipo de laboratorio con los graduadores de Alcance, Pulso y Duración,

también se tiene a la izquierda un menú desplegable en cual encontramos la

descripción de los puertos del OTDR, que son los SM/9µm y SM Live/9µm,

para el primer caso se tiene dos longitudes de ondas disponibles que son


146

1310nm y 1550nm, en el caso del segundo puerto se tiene solo 1625nm.

Presenta un área donde se dibujará la traza correspondiente a la medición del

OTDR, donde se tiene herramientas de puntero, mover pantalla (mano) y

distintos tipos de zoom o selección de área de interés. Bajo esta barra se tiene

un botón que dice AUTO, esta realiza la configuración automática de los

parámetros para realizar la medición, bajo este otro botón que dice RT, que

realiza la medición a tiempo real, es decir el sistema no para de hacer envío

de pulsos y el OTDR medirá cualquier variación que ocurra en el sistema a

tiempo real. Finalmente, el tercer botón, el que contiene puntos suspensivos,

se puede realizar configuraciones de alcance, pulso y duración de forma

personalidad. Como EXFO nos tiene acostumbrado a mano derecha tenemos

la barra de herramientas para abrir carpetas, guardar, generar informes,

mostrar traza anterior, ambas, siguiente, también se cuenta con el menú

principal donde podemos analizar el archivo a generar, identificar la fibra a

medir, realizar las configuraciones de prueba y las preferencias de usuario,

que son las referencias a la hora de determinar si la medida es correcta o

incorrecta.

Figura 5.1.27: Interfaz OTDR.


147

d. Identifique dónde se seleccionan y qué longitudes de ondas

presenta, exponiendo casos donde se utilizan.

Tal como se mencionó anteriormente las longitudes de onda se seleccionan a

mano izquierda en la pantalla donde dice Puerto/Fibra, se encuentra un menú

desplegable donde aparece el puerto y en base a este aparece un listado de

longitudes de ondas posibles a seleccionar. En este OTDR se tiene para el

caso de SM 1310nm y 1550nm, y para el cado de SM Live 1625nm, como se

muestra a continuación:

e. Cuáles son los alcances, pulsos y duración, máximos y mínimos,

que presenta el OTDR.

El OTDR presenta el Alcance, Pulso y Duración, presentan 400km, 20µs y

180s, a su vez 1,25km, 3ηs y 5s, máximos y mínimos respectivamente, como

se muestra en la siguiente ilustración:

Figura 5.1.28: Parámetros OTDR.

2. Haga uso del FIP. Explique el procedimiento para obtener la

validación de la limpieza de un puerto. ¿Cómo sabe que la lectura del

puerto falló o resultó exitosa? Verifique el estado de limpieza de los

puertos del equipo EXFO. Realice los reportes de estado pertinentes,

guárdelos con el nombre de:

“Intrumento_Puerto_Año_Mes_Día_Correcto/Incorrecto”.

Ejemplo: OTDR_SM_17_07_06_COR.pdf

También verifique nivel de limpieza de todos los conectores que

ocupará de la bobina de lanzamiento (BL), genere el reporte con el

nombre de:


148

“Fibra_ConectorA/B_Año_Mes_Día_Correcto/Incorrecto”.

Ejemplo: BL_A_17_07_06_INC.pdf

Nota: En caso de un mal diagnóstico debe realizar limpieza, siguiendo

los pasos indicados en el Manual abreviado.

Para esta parte el alumno, en base a su lectura e investigación, debe ser capaz

de realizar una inspección del puerto con tal de verificar el nivel de limpieza.

Para esto se ocupa la Sonda FIP-430B, con la boquilla FIPT-400-FC-APC, ya

que esta boquilla es la que se ocupa para puertos FC/APC, en caso de dudas

referirse al manual abreviado. La boquilla se muestra a continuación:

Figura 5.1.29: Boquilla FIPT-400-FC-APC.

Esta boquilla es la que se fija en la punta de la sonda, para esto se debe

colocar la boquilla en una de las tres posiciones que le otorga el calce, a su

vez se debe fijar con la tuerca de retención, tal como se muestra a

continuación:

Figura 5.1.30: Boquilla FIPT-400-FC-APC.

Con la boquilla puesta en su lugar, se procede a realizar la conexión a través

del cable USB al equipo EXFO, como se muestra en la posterior figura. Junto

con esto se debe iniciar el programa CMax2 el que se encuentra en la interfaz

inicial del Mini Toolbox X de EXFO.


149

Figura 5.1.31: Boquilla puesta en el conector.

Las instrucciones para la medición se encuentran en el manual abreviado del

usuario. Pero a pesar de ellos se mostrarán capturas de pantallas de la

inspección que se realizó con el fin de dar respuesta al contenido de la guía

para el alumno.

Previo a la medición se debe configurar la prueba, para esto se debe ir al

Config. Prueba con lo que se abrirá la siguiente ventana y aquí se podrá

escoger el tipo de pulido del conector, en caso de querer cambiar el tipo de

pulido a medir debe hacer clic en el símbolo:

Figura 5.1.32: Paso 1 Medición.

Se abrirá la siguiente ventana, en la que podrá escoger el pulido y norma del

conector, con la selección de este se encuentra listo para la realización de la

prueba de limpieza de los conectores y puertos:


150

Figura 5.1.33: Elección de pulido y norma.

En la imagen se muestra el video en directo y tiempo real, que muestra la

sonda de inspección, esta como se nota, fue efectuada manualmente, tal como

los alumnos deben realizarla.

Figura 5.1.34: Imagen en director de la Sonda de Inspección.

Una vez efectuada la captura para el análisis, esta es la imagen que se

obtiene:


151

Figura 5.1.35: Captura para el análisis.

De esta medición, tal como lo debe realizar el alumno se procedió a la

generación de informe, previo a esto se debe realizar una identificación de la

actividad realizada, definiendo a qué puerto o conector se le verificó la

limpieza, por lo que se procede a definirlo haciendo clic en identificación. Se

abrirá una ventana en la que se definirá la Empresa como PUCV, el Operario

A con el apellido del alumno, Cable ID como BL, FO1, FO2, FO3 o FO4, según

corresponda, Locación A como LAB FO PUCV y Conector ID A o B según

corresponda.

Figura 5.1.36: Ventana de Identificación.


152

Posteriormente al momento de guardar se le puso el nombre de la forma

correspondiente:

INSTRUMENTO_PUERTO_AÑO_MES_DIA_CORRECTO/INCORRECTO;

en la carpeta correspondiente a OTDR, lo que busca generar un orden

correlativo de informes y así fácilmente tener un control sobre la limpieza del

puerto.

A continuación, se muestra como es el documento al generar un informe:

Figura 5.1.37: Informe del diagnóstico final del estado de limpieza de los puertos.


153

Una vez hecho esto, se debe proceder con la limpieza del puerto

inspeccionado. Antes de comenzar con la limpieza se recomienda desconectar

el FIP del puerto USB, ya que este con el tiempo se calienta y puede dañarse,

por lo que se pide desconectar cuando este en un no uso. Ahora, primero se

debe cerrar el puerto inspeccionado, empujar hacia abajo delicadamente,

ejerciendo una pequeña presión mientras se gira en 90° sentido contrario a las

agujas del reloj, como se muestra a continuación:

Figura 5.1.38: Clausura del puerto inspeccionado.

Una vez girado el puerto en 90°, debes levantar el puerto, es decir, sacarlo de

la cavidad, quedando la férula expuesta tal como se muestra a continuación:

Figura 5.1.39: Extracción del puerto a limpiar.

Para realizar una buena limpieza se debe tomar los hisopos humedecer con

alcohol isopropílico, y hacer un barrido en la punta de la férula, también pasar


154

el hisopo en forma circular. Posteriormente para secar y extraer la humedad,

pasar los paños de limpieza antiestáticos.

Figura 5.1.40: Elementos de limpieza.

Para saber si el puerto quedo apto para su utilización, es que se debe realizar

una nueva inspección y análisis. De ser así, al realizar la lectura se debe

obtener algo como se muestra en la siguiente imagen:

Figura 5.1.41: Captura del Estado Correcto de limpieza.

Realizar el mismo procedimiento para todos los conectores que se usaran en

las mediciones del OTDR. En el caso de esta guía se usará el conector


155

FC/APC y FC/UPC de la bobina de lanzamiento, también se hará uso de

ambos conectores de los dos rollos de FO presentes en el laboratorio que son

tipo FC/UPC, también se ocuparan conectores tipo SC/APC y SC/UPC por lo

que el tipo de boquilla que usará el FIP en esta ocasión varía según el tipo de

pulido, es decir, para todos aquellos conectores con pulido APC, se utilizará el

FIPT-400-U25MA.

La forma de limpiar los conectores es exactamente igual que la de los puertos,

salvo que en esta oportunidad se puede hacer uso de una herramienta de

limpieza, que es el limpiador tipo cassette, en el cual al apretar el gatillo y

mantenerlo en esa posición, se abre una ventana donde existe un paño de

limpieza que no deja pelusas, donde se desliza la punta de la férula de un lado

al otro a medida que se gira lentamente el conector.

Esta herramienta se muestra en la siguiente imagen:

Figura 5.1.42: Limpiador tipo cassette.

El alumno debe limpiar cada conector y generar reportes como los que se

muestras a continuación:

Figura 5.1.43: Reportes de limpieza.


156

Como indicadores visuales, se tiene el color que emite el led de la sonda de

inspección, por lo que el docente podrá a distancia saber en qué instancia se

encuentra el alumno.

Para el Led Azul se tiene la sonda disponible para realizar una medición, en

proceso de esperar que el alumno captura la visualización de la fibra, en color

Rojo es cuando el alumno a capturado y el software ha terminado de analizar

la captura, determinando que el puerto contiene impurezas o en su defecto

que el alumno no ha logrado un buen enfoque y finalmente, color Verde cuando

el alumno logra un buen enfoque y el programa determina que el puerto está

exento de impurezas, medición correcta.

Figura 5.1.44: Indicativos luminosos led de la Sonda de Inspección.

3. Conecte y explique el procedimiento de la configuración con el fin de

caracterizar la bobina de lanzamiento, para esto ocupe ambas

longitudes de ondas, una Duración de 180s, modifique el Alcance y

Pulso.

Para realizar la conexión de la fibra de lanzamiento se necesita primero

repasar los tipos de conectores y pulidos, ya que estos son de gran importancia

a la otra de obtener una buena caracterización de una red óptica. Los puertos

que presenta el OTDR son ambos de tipo FC con pulidos APC, porque

conectar otro tipo de conector es “imposible”, se incurriría en un daño

permanente en el equipo. Ahora sabiendo que no se puede conectar otro tipo

que no sea FC, procedemos a fijar la importancia del pulido, acá se tiene las

siguientes opciones, FC/PC, FC/UPC y FC/APC, todas son posibles conectar,

no se incurre en un daño permanente, pero si con el tiempo se puede llegar al


157

daño permanente para el sensor receptor. Ya que las PC, UPC generan mayor

reflectancia que la APC.

En conocimiento de lo anterior se debe tener el cuidado de conectar la bobina

de lanzamiento como corresponde, ya que esta cuenta con el mismo tipo de

conector en ambos extremos, pero no el mismo tipo de pulido, es decir, la

bobina de lanzamiento es FC/APC-FC/UPC. Ahora, ¿cómo distinguimos cual

es APC? Sencillo, si bien no es normal internacional, se puede dejar como una

convención de que los conectores que son VERDES son de pulido APC, y

justamente la bobina de lanzamiento presenta un conector verde. Ahora

también se puede saber por medio de la observación directa, ya que en los

APC la férula tiene un corte en ángulo de 8° comúnmente, y al hacer una

comparación directa con otro tipo de férula se distingue dicho ángulo. El rollo

de la bobina de lanzamiento es aquel que tiene una cubierta de color azul, en

definitiva, es el rollo que presenta menor tamaño ya que mide alrededor de

1km, como se muestra en la siguiente imagen:

Figura 5.1.45: Rollo de fibra de la bobina de lanzamiento.

La conexión se debe realizar en el puerto SM del OTDR, como se muestra a

continuación:



158

4. De las mediciones realizadas en el paso anterior, ¿Cuál es la

configuración y la traza que caracteriza mejor a la bobina de

lanzamiento? Explique. ¿Cuál es su atenuación? Compárela con la

teoría para ambas longitudes de onda. ¿Por qué se ocupó una

Duración de 180s?

Una vez realizada la conexión el alumno deberá modificar los parámetros con

tal de llegar a tener trazas similares a la que se expone a continuación, para

1310nm y 1550nm respectivamente, con la siguiente configuración; Alcance

2,5km ya que la fibra mide más que 1,25km que es el rango anterior, un Pulso

de 100ηs con el que se cubre la distancia completa del tramo sin perder

información o sin ingreso de ruido al análisis:

Figura 5.1.47: Captura en 1310nm.



159

Con la siguiente tabla resumen, donde se obtiene la longitud de la fibra, que

es 1,632km.

Figura 5.1.49: Captura del Resumen de mediciones.

De la tabla resumen también se obtienen datos como la atenuación presente

para ambas longitudes de onda, las que si se comparan con la teoría se

acercan bastante, ya que para los 1310nm esta es 0,353 dB/km y la teórica es

0,3 dB/km, ahora para los 1550nm se tiene en la práctica 0,201 dB/km y

teóricamente es 0,2 dB/km por lo que podemos concluir que en la práctica las

ventanas de trabajo se cumplen para longitudes centradas en 1310nm y

1550nm respectivamente. Se ocupó una duración de 180s, ya que con esta

duración EXFO expresa que la relación señal/ruido es 1.

5.- Con la siguiente configuración; Pulso en 1µs y la Duración en 30s.

Conecte a través del adaptador, uno de los rollos de FO disponibles

en el laboratorio a la bobina de lanzamiento y caracterícelo. Varié los

parámetros del pulso, e identifiqué los fenómenos ocurridos.

El procedimiento que se aplica para poder conectar un rollo de FO a la bobina

de lanzamiento es el siguiente. Primero se debe recordar que la bobina de


160

lanzamiento presenta un conector FC/APC, que lo dejaremos para conectarlo

siempre al OTDR, por el tipo de pulido que posee, y el otro conector que

presenta es FC/UPC, que es el que dejaremos para conectarlo a la red a medir,

que en esta ocasión es un rollo de FO.

Para poder realizar esta conexión se conecta un extremo de la bobina de

lanzamiento y uno del rollo de FO a un adaptador FC-FC hembra, cómo el que

se muestra a continuación:

Figura 5.1.50: Adaptador FC-FC hembra.

Finalmente, la conexión se realizaría de la siguiente forma:

Figura 5.1.51: Conexión.

Quedando el siguiente esquema de conexión:



161

Se inició la actividad con el rollo de FO código QG-J3952, el cuál

denominaremos como FO1. Este fue caracterizado bajo los parámetros

entregados obteniendo las siguientes trazas:

Para 1310nm:


Para 1550nm:



162

Con lo que se pudo resumir la siguiente tabla de datos, para FO1:

Figura 5.1.55: Captura del resumen de mediciones.

Luego se procedió a conectar el siguiente rollo de FO de código QB-Y3723,

que denominaremos FO2. Sin variar ningún parámetro se obtuvo lo siguiente:

Para 1310nm:



163

Para 1550nm:


Con lo que se pudo resumir la siguiente tabla de datos, para FO2:


Con los datos obtenidos de las mediciones podemos realizar el llenado de la

tabla, la que queda de la siguiente forma:


164

FO código QG-J3952 FO código QB-Y3723

1310nm

Longitud del tramo 26,9521 km 27,4296 km

Pérdida del tramo 9,177 dB 9,254 dB

ORL del tramo --- ---

Pérdida promedio 0,340 dB/km 0,337 dB/km

1550nm

Longitud del tramo 26,9483 km 27,4256 km

Pérdida del tramo 5,145 dB 5,142 dB

ORL del tramo --- ---

Pérdida promedio 0,191 dB/km 0,188 dB/km

Tabla 5.1.2: Tabla de mediciones.

Siendo que son fibras de un mismo proveedor, hechas a pedido de 25km, a

pesar de ello no son iguales, es decir, no presentan el mismo comportamiento

para un mismo pulso de luz. Esto se debe a factores intrínsecos de la fibra.

En todas las trazas obtenidas, se tiene que los eventos reflexivos son por

motivos de los conectores y adaptadores, los que se encuentran entre la unión

de la bobina de lanzamiento y los rollos de fibras ópticas, las que se

encuentran a 1,6km desde el comienzo de la traza.

OSA

5. Encienda el equipo OSA, para la siguiente sección apóyese en

imágenes o capturas de pantalla.

a. Describa y explique la interfaz del equipo.

El sistema operativo en el que se basan los productos EXFO es Windows, en

este caso la versión 8, por lo que la interfaz es relativa a esta versión, lo que

de cierta forma presenta comodidad al tratarse de un sistema operativo común

y masivo, por lo que navegar dentro de este se hace muy intuitivo.


165

Una vez en la pantalla principal, la que procede de un programa de arranque,

es decir, que carga automáticamente cada vez que se enciende el equipo,

correspondiente a la aplicación de Mini ToolBox X, la que contiene el acceso

a cada programa con que el módulo realiza su función.

Como se muestra en la siguiente imagen, se tiene acceso a tres programas o

aplicaciones del módulo, las que son Power Meter-VFL, este sirve para medir

potencia óptica, OSA es el analizador de espectro óptico propiamente tal, es

el encargado de realizar las mediciones y análisis pertinentes y

ConnectorMax2 con el cuál se obtiene el nivel de limpieza de puertos y

conectores, también se tiene acceso a herramientas de prueba, utilidades,

configuración del sistema y favoritos.

Figura 5.1.59: Interfaz ToolBox X.

Las bandas ópticas se seleccionan en la pestaña Adquisición en el área

Wavelength range, es aquí donde se puede seleccionar de dos formas,

escribiendo los valores en nanómetro en Start y Stop, lo que dejaría esa

ventana de análisis. Otra forma de seleccionar las bandas es hacer doble clic

sobre una banda, ejemplo doble clic sobre O, automáticamente se


166

seleccionaría la banda de 1250nm hasta 1350nm. Ahora si se desea

seleccionar más de una banda, se hacer doble clic en la primera y luego hacer

clic de forma creciente hasta la banda deseada, ejemplo, doble clic en la banda

E, clic en S, clic en C y clic en L, por lo que la banda seleccionada seria de

1350nm hasta 1625nm. Como se mencionó en la pregunta c, las formas de

adquisición que presenta el OSA EXFO, son Single, Averaging y Real Time.

Tal como se muestra en la siguiente figura:

Figura 5.1.60: Formas de adquisición del OSA.

Las longitudes de disponibles en los transceiver del laboratorio corresponden

a cuatro:

1310nm CWDM

1550nm CWDM

C41 DWDM

C59 DWDM

Con estos transceiver o transceptores, el alumno debe realizar la conexión,

para esto se debe colocar el transceptor dentro del conversor Ethernet-óptico

y posteriormente conectar un jumper LC/UPC Duplex a la salida del láser,

como se muestra a continuación:

Figura 5.1.61: Conexión del transceiver.


167

En el otro extremo del jumper, es decir, en el conector SC/UPC Duplex se debe

conectar el adaptador SC-SC tipo H, tal como la siguiente imagen muestra:

Figura 5.1.62: Conexión de conectores.

Al adaptador se debe conectar el cable COM del Splitter, a la salida del

conector A, que es el transmisor:

Figura 5.1.63: Conexión del cable COM.

Finalmente, al OSA conectamos el cable que lleva el 10% de la potencia, solo

con el fin de prevenir y no dañar el instrumento:

Figura 5.1.64: Conexión al OSA.


168

Primero en adquisición seleccionamos el tipo Single:

Figura 5.1.65: Modo Single.

Iniciamos la lectura del láser y se obtiene la siguiente traza:

Figura 5.1.66: Traza obtenida.

Para un mejor acercamiento es preciso hacer clic en :

Figura 5.1.67: Zoom a la traza.

Para la lectura en Averaging, seleccionamos dicho tipo, aquí nos pedirá un

valor en conteo, lo dejaremos por defecto en 8 tiempos:


169

Figura 5.1.68: Modo Averaging.

La traza que se obtiene de dicho conteo es:





170

Y finalmente se realiza la toma de datos de un tipo de adquisición en tiempo

real:

Figura 5.1.71: Modo Real Time.

La traza obtenida, varia con respecto al tiempo actualizándose cada segundo,

es por esto que los valores entregados en la taba de resultados varían.





171

Las especificaciones que presentan los Multiplexores que están presentes en

el laboratorio es que solo se pueden utilizar para longitudes de onda de

1310nm y 1550nm cada uno con una entrada predeterminada, por lo que el

alumno deberá optar por uno láser de cada uno.

Para el montaje, primero se debe hacer uso de otro conversor Ethernet-óptico,

al cual se le dispone con otro láser, esta conexión se realiza de igual forma

que el paso anterior. Ambos conversores se conectan a los cables con los

conectores LC/UPC Duplex, el otro extremo del cable SC/UPC Duplex se

conecta a un adaptador SC-SC tipo H y este a las entradas del MUX:

Figura 5.1.74: Conexión de conversores.

Figura 5.1.75: Esquema de conexión final.

La salida COM del MUX, debe ser conectada al OSA, con lo que estaría todo

dispuesto para la medición y visualización de las dos señales en la pantalla,

tal como se muestra en la siguiente imagen:


172

Figura 5.1.76: Visualización de las dos señales.

Bajo la traza tenemos la tabla que entrega los resultados de la medición, los

cuales caracterizan a las señales, con sus respectivos anchos de bandas,

potencia, centro de la potencia en nanómetros y el ruido óptico base. Las

bandas que se están ocupando son la O y la C, ya que tenemos presentes

señales en 1310nm y 1550nm respectivamente.

Para saber la sensibilidad se puede obtener de dos formas en la tabla de

Resultados que se nombró anteriormente o en la pestaña Channel Results,

para esto nos dirigimos donde dice Noise y vemos que el ruido promedio es

de -50,88dBm y -52,98dBm, respectivamente para cada canal.

El rango dinámico se puede obtener de la misma forma buscando el valor

entregado como OSNR, que para cada canal es de 52,62dB y 54,20dB, que

es la diferencia entre la potencia máxima y el promedio del ruido, es decir, la

sensibilidad.


173


Diseño de red de acceso óptico GPON

1. Realizar un diseño esquemático de una red GPON, en un escenario

real.

Figura 5.1.78: Esquema de una Red GPON.


174

Guía Profesor N°2 “Diseño de una Red GPON”

Nombre: _______________________________________________________________

Rut: ____________________________ Fecha: _________________________

Objetivos:









enlace.







el enlace.


y OSA.



Materiales:

Kit de limpieza.



175

EXFO OTDR FTB-730C

EXFO FIP-430B

EXFO OSA FTB-5240S

Desarrollo:

Parte I: Investigación Teórica-Previa:

a. Defina el concepto de PowerBudget. Mencione los diferentes tipos de

pérdidas asociadas a los equipos y componentes de una red GPON.

Después de haber escogido los componentes para la instalación de la red, es

necesario calcular el balance óptico del sistema. Este balance cuantificará las

pérdidas máximas de la red y por lo tanto permitirá conocer la capacidad

máxima de transmisión del sistema o la distancia máxima de cada enlace,

dado que ambos parámetros son inversamente proporcionales entre sí.

El cálculo del balance de red debe tener en cuenta todos los elementos de la

red, ya que todos los elementos de alguna forma intervienen en la calidad de

la señal a lo largo del trayecto, generalmente empeorándola.

Por ello, el análisis matemático del enlace debe contemplar no solo las

pérdidas de la fibra, sino además las de todos los dispositivos como divisores

o conectores y la ganancia de potencia de los amplificadores.

b. Cite y describa la fórmula general del balance óptico de potencia.

Existe una fórmula general para el cálculo del balance óptico de una

transmisión por fibra óptica entre un emisor y un receptor. Esta fórmula viene

dada por la siguiente expresión lineal:

𝑷𝒕𝒙 [𝑷𝒄 + 𝑷𝒆 +𝑴𝒔 + 𝑷𝒇𝒐 + 𝑷𝒔 𝑮] ≥ 𝑷𝒖;

Esta expresión lineal se puede diversificar en la siguiente expresión:

𝑃𝑡 [𝑛𝑐 ∗ 𝛼𝑐 + 𝑛𝑒 ∗ 𝛼𝑒 +𝑀𝑠 + 𝐿 ∗ 𝛼𝑓𝑜 + 𝑛𝑠 ∗ 𝛼𝑠 𝐺] ≥ 𝑃𝑢;


176

Donde:

Ptx: es la potencia máxima inyectada a la fibra óptica.

α: es la atenuación de empalmes, conectores y splitters: αe para

empalmes, “αc” para conectores y “αs” para splitters.

n: es el número de empalmes, conectores y splitters: “ne” para empalmes,

“nc” para conectores y “ns” para splitters.

Ms: es un margen de seguridad, contempla las pérdidas de otros

dispositivos, ratio de encendido-apagado, cambios de temperatura y otros

factores que puedan introducir pérdidas.

L: es la longitud del tramo de fibra en km.

αfo: es la atenuación característica de la fibra óptica, en dB por km.

G: es la ganancia de amplificadores ópticos no regeneradores (EDFA)

Pu: es el umbral de recepción de potencia o la sensibilidad del fotodetector.

Se entiende como la mínima potencia necesaria en recepción para hacer

posible la comunicación.

c. Cite y describa la fórmula general de la longitud máxima del enlace

monomodo.

Dadas las restricciones actuales que existen en los núcleos residenciales en

lo referente a infraestructura óptica, el parámetro mayormente limitante es la

longitud máxima del enlace, o lo que es lo mismo, la longitud máxima de la

fibra entre el nodo de acceso y el conversor opto-eléctrico del edificio.

Es por ello que la variable de mayor interés en la ecuación anterior deba ser

la longitud máxima de la fibra, por lo que es necesaria una modificación de la

ecuación anterior para despejar esta variable (Zapardiel, 2014):

𝐿𝑚𝑎 𝑃 + 𝐺 𝑛𝑐 ∗ 𝛼𝑐 𝑛𝑒 ∗ 𝛼𝑒 𝑛𝑠 ∗ 𝛼𝑠 𝑀𝑠

𝛼𝑓𝑜


177

En esta ecuación se introducen elementos nuevos:

Lmax: es la máxima longitud que puede alcanzarse entre el nodo y el

usuario.

P: es el margen de potencia máxima para el sistema en dB. Es el resultado

de la diferencia entre la potencia óptica del transmisor y la sensibilidad del

receptor.

d. Explique y grafique, cómo realizaría la conexión del equipo OTDR a

la red GPON, con el fin de obtener la traza óptica de la red.

El OTDR se conecta a la roseta, simulando la conexión desde el usuario. Esta

ubicación de la conexión permite poder visualizar solo la traza de un usuario

determinado. En caso de conectar el OTDR a la OLT, no tendríamos certeza

de que la traza óptica obtenida es la del usuario que queremos observar.

Figura 5.2.1: Esquema de conexión OTDR.

e. Explique la principal función de un Powermeter óptico. ¿El equipo

EXFO OSA FTB-5240S, posee la función Powermeter?

Sí, la posee. Permite determinar, de forma práctica, el valor de la atenuación

total del enlace.


178

f. Realice una propuesta de conexión, mediante un esquema gráfico,

entre el equipo OSA (en función Powermeter) y la red GPON.

Figura 5.2.2: Esquema de conexión para la función Powermeter.

ParteII: Práctica

Power Budget:

1. Caracterice la red GPON, existente en el Laboratorio de

Telecomunicaciones. Obtenga:

a. Número y tipo, de equipos activos: 3

b. Margen de Seguridad: 2 dB

c. Número y tipo, de conectores: 7, APC / 1, UPC

d. Número y tipo, de empalmes: 3, por fusión

e. Número y tipo, de Splitters: 2, 1x4

f. Tipo y largo total de la fibra: Monomodo, 110m

2. Realice un esquema gráfico, mencionando equipos y componentes,

de la red GPON existente:

Figura 5.2.3: Esquema de la Red GPON existente.


179

3. Cálculo matemático del balance óptico. Realice un análisis completo

de pérdidas. Complete la siguiente tabla:

Tabla 5.2.1: Análisis completo de pérdidas.

Realice el análisis final de potencias. Complete la siguiente tabla:

Tabla 5.2.2: Análisis final de potencias.

TRANSMISIÓN:

Ptx (dBm) ONT 0,50

Pu (dBm) OLT -28,00

Margen de Seguridad (dB) 2,00



Nivel 1x2 3,70 0 0,00

Nivel 1x4 7,40 2 14,80

Nivel 1x8 10,50 0 0,00

Nivel 1x16 13,70 0 0,00

Nivel 1x32 17,10 0 0,00

Nivel 1x64 20,50 0 0,00

14,80


Empalme por Fusión 0,02 3 0,06

Empalme Mecánico 0,50 0 0,00

0,06

Datos CONECTOR

Pulido APC 0,45 7 3,15

Pulido UPC 0,30 1 0,30

Pulido PC 0,30 0 0,00

3,45

Datos ATENUADORES

10,00 0 0

6,00 0 0

5,00 0 0

4,00 2 8

3,00 0 0

2,00 0 0

8,00


Long. Onda 1310 nm 0,35 0,04

Long. Onda 1490 nm 0,27 0,03

Long. Onda 1550 nm 0,20 0,02

0,09

0,110

Atenuadores

ANÁLISIS FINAL:

Total Pérdidas Equipos [dB]: 26,31





Longitud Enlace Máxima [Km] (1310nm): 0,54






180

OTDR:

Obtenga y analice, la traza óptica de la red GPON.

Figura 5.2.4: Traza óptica obtenida.

Powermeter:

1. Seleccione la interfaz “Power Meter – VFL”.

2. Emplee el OTDR como fuente de luz. Para ello, seleccione la interfaz

“Fuente”.

Figura 5.2.5: Interfaz Fuente de luz en el OTDR.


181

3. Implemente el siguiente esquema de conexiones:

Figura 5.2.2: Esquema de conexión para la función Powermeter.

Establezca los parámetros comunes de medición, entre el OTDR y el OSA:

a. Longitud de onda: 1550nm o 1310nm

b. Modulación: Continuo

c. Unidad de medida: dBm

Resultado:

Figura 5.2.6: Valor de la atenuación total en la longitud de onda 1550nm.


182

Guía Profesor N°3 “Puesta en marcha de una Red GPON”

Nombre: ______________________________________________________________

Rut: ____________________________ Fecha: _________________________

Objetivos:




seleccionados.





Realizar pruebas ópticas, mediante el equipo de medición OSA.

Analizar el rendimiento de la red, mediante la aplicación “Speedtest”.


con los obtenidos en las pruebas de rendimiento, en la aplicación

“Speedtest”.

Materiales:

Kit de limpieza.


EXFO FIP-430B

EXFO OSA FTB-5240S

Desarrollo:

Parte I: Investigación Teórica-Previa


183

a. Realizar una lectura previa del modelo de configuración básica,


Furukawa.

b. Realizar una lectura previa del manual de instalación: IM-FK-OLT-G4S;

provisto por la empresa proveedora Furukawa.

c. Comente e identifique, los procedimientos que figuran en la

configuración de red básica:

Creación de VLAN’s: se crea una VLAN para cada servicio ofrecido por GPON.

(Ejemplo: VLAN 10 para el servicio de datos).

Aplicación de VLAN’s a los puertos: se aplica y etiqueta (tagged) la las VLAN’s

creadas al/los puerto/s GPON utilizados en el equipo OLT. Sin embargo, se

aplica, pero no se etiquetan (untagged), las VLAN’s creadas al puerto Uplink

utilizado.

d. Defina y comente, los perfiles: DBA-profile, traffic-profile y ONU-

profile; correspondientes a la Configuración GPON.

DBA-profile: el dba-profile especifica el método de ubicación de banda y

define la banda disponible para los servicios de usuario.

El SLA, define: la banda fija y no compartida, la banda garantizada, y la

máxima banda ubicada para el usuario.

Traffic-profile: el tráfico de datos de los usuarios es representado por

diferentes tipos de servicios.

En esta configuración, solo se representa el servicio de datos. Sin embargo,

se deben configurar tres puntos principales:

TCONT: formado por el dba-profile y GEM ports, representa el tráfico

de un servicio de suscriptor.

MAPPER: es la entidad lógica que reservará los GEM-ports.


184

BRIDGE: el bridge puede ser configurado para cada puerto, o conjunto

de puertos, de una ONT. Se compone de puertos ANI para gerencia del

tráfico upstream y puertos UNI para la gestión de tráfico downstream.

ONU-profile: el ONU profile contiene toda la información sobre los servicios

de los suscriptores y es aplicado directamente en las ONU’s. Se destaca que

un ONU profile puede ser aplicado a varias ONT’s.

Parte II: Práctica

1. Conecte el cable RS-232, del ordenador del laboratorio al puerto

“Console” de la OLT.

2. Inicie el programa PuTTY. Seleccione la opción puerto Serial, para

iniciar la configuración.

3. Inicie el equipo OLT.

a. Login: admin

b. Password: gpon2017

Configuración de Red:

4. Creación de VLAN’s: se crea únicamente la VLAN 10, que da servicio

de datos.

SWITCH# configure terminal SWITCH(config)# bridge SWITCH(bridge)# vlan create 10 → ETHERNET: 10

5. Aplicación de VLAN’s a los puertos: se aplica y etiqueta (tagged) la

VLAN 10 al puerto GPON 1 del equipo OLT. Sin embargo, se aplica, pero

no se etiqueta (untagged), la VLAN 10 al puerto de Uplink 5, del equipo

OLT.

SWITCH(bridge)# vlan add 10 1 tagged → Se etiqueta la VLAN ETHERNET 10 al puerto GPON 1. SWITCH(bridge)# vlan add 10 5 untagged → No se etiqueta la VLAN 10 al puerto de Uplink 5 ya que no se tiene acceso al Switch.


186

1 | 4 | Active | manual | FISA400fe37a | 00000000000000000000 | 0:00:00:26

9. Creación de interfaces: se crea una interfaz “interface10” para el

servicio de datos (Ethernet), y una interfaz de management “interface

mgmt”.

SWITCH(config)# interface 10 → Interfaz para Ethernet. SWITCH(config-if[10])# no shutdown SWITCH(config-if[10])# exit SWITCH(config)# exit SWITCH(config)# interface mgmt → Interfaz Management. SWITCH(config-if[mgmt])# no shutdown SWITCH(config-if[mgmt])# exit

10. Configuración de los perfiles: DBA-profile, traffic-profie y ONU-

profile; para cada ONT:

a. ONT 1 (ancho de banda de 20Mbps): 20M_upstream

SWITCH(gpon)# dba-profile 20M_upstream créate → DBA: Asignación de Ancho de Banda Dinámico. Se crea perfil dba 20M_upstream SWITCH(config-dba-profile[20M_upstream])# mode sr → sr: Reporte de Status. SWITCH(config-dba-profile[20M_upstream])# sla fixed 128 → Asignación cbr (constante bit rate) 128kbps. SWITCH(config-dba-profile[20M_upstream])# sla maximum 20000 → sla: Acuerdo nivel de servicio, máximo 20000kbps. (20Mbps) SWITCH(config-dba-profile[20M_upstream])# apply SWITCH(config-dba-profile[20M_upstream])# exit SWITCH(gpon)# traffic-profile ONT1 create → Creación del perfil de tráfico para la ONT 1. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1])# tcont 1 → tcont: contenedor de información, tcont 1 para Ethernet. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-tcont[1])# dba-profile 20M_upstream → Se asigna perfil 20M_upstream a tcont 1. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-tcont[1])# gemport 1/1-1/4 → Se asigna tcont 1 al gemport 1 de la ONT 1. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-tcont[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT1])# mapper 1 → Mapper 1 para Ethernet. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-mapper[1])# gemport count 4 → Mapper 1 utiliza 4 gemport. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-mapper[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT1])# bridge 1 → Bridge 1 para Ethernet SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1])# ani mapper 1 → Bridge 1 ANI tiene mapper 1. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1]-ani[mapper:1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1])# uni eth 1 → ETH UNI 1 está configurada para Bridge 1. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation us-oper overwrite 10 0 → UNI ETH 1 configurado para upstream VLAN 10. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation ds-oper remove → UNI ETH 1 configurado para downstream automático. SWITCH(config-traffic-pf[ONT1]-bridge[1]-uni[eth:1])# apply SWITCH(config-traffic-pf[ONT1])# exit


187

SWITCH(gpon)# onu-profile ONU-ONT1 create → Creación del perfil ONU-ONT1. SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT1])# traffic-profile ONT1 → Al perfil ONU-ONT1 se le asigna el tráfico ONT1. SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT1])# apply SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT1])# exit SWITCH(gpon)# gpon-olt 1 SWITCH(config-gpon-olt[1])# onu-profile 1 ONU-ONT1 → A la ONT 1 se le asigna el perfil ONU ONT1. SWITCH(config-gpon-olt[1])# exit SWITCH(gpon)# show onu info ---------------------------------------------------------------------------------- OLT | ONU | STATUS | Serial N o. | Distance | Rx Power | Profile ---------------------------------------------------------------------------------- 1 | 1 | Active | FISA400fe074 | 108m | - 19.3 dBm | ONU-ONT1 1 | 2 | Active | FISA400fd8f4 | 108m | - 19.0 dBm | 1 | 3 | Active | FISA400fe078 | 107m | - 19.5 dBm | 1 | 4 | Active | FISA400fe37a | 107m | - 21.1 dBm |

b. ONT 2 (ancho de banda de 10Mbps): 10M_upstream

SWITCH(gpon)# dba-profile 10M_upstream create SWITCH(config-dba-profile[10M_upstream])# mode sr SWITCH(config-dba-profile[10M_upstream])# sla fixed 128 SWITCH(config-dba-profile[10M_upstream])# sla maximum 10000 SWITCH(config-dba-profile[10M_upstream])# apply SWITCH(config-dba-profile[10M_upstream])# exit SWITCH(gpon)# traffic-profile ONT2 create SWITCH(config-traffic-pf[ONT2])# tcont 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-tcont[1])# dba-profile 10M_upstream SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-tcont[1])# gemport 1/1-1/4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-tcont[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT2])# mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-mapper[1])# gemport count 4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-mapper[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT2])# bridge 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1])# ani mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1]-ani[mapper:1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1])# uni eth 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation us-oper overwrite 10 0 SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation ds-oper remove SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1]-uni[eth:1])# apply SWITCH(config-traffic-pf[ONT2]-bridge[1]-uni[eth:1])# exit SWITCH(gpon)# onu-profile ONU-ONT2 create SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT2])# traffic-profile ONT2 SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT2])# apply SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT2])# exit SWITCH(gpon)# gpon-olt 1 SWITCH(config-gpon-olt[1])# onu-profile 2 ONU-ONT2 SWITCH(config-gpon-olt[1])# exit

c. ONT 3 (ancho de banda de 5Mbps): 5M_upstream

SWITCH(gpon)# dba-profile 5M_upstream create SWITCH(config-dba-profile[5M_upstream])# mode sr SWITCH(config-dba-profile[5M_upstream])# sla fixed 128 SWITCH(config-dba-profile[5M_upstream])# sla maximum 5000


188

SWITCH(config-dba-profile[5M_upstream])# apply SWITCH(config-dba-profile[5M_upstream])# exit SWITCH(gpon)# traffic-profile ONT3 create SWITCH(config-traffic-pf[ONT3])# tcont 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-tcont[1])# dba-profile 5M_upstream SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-tcont[1])# gemport 1/1-1/4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-tcont[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT3])# mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-mapper[1])# gemport count 4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-mapper[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT3])# bridge 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1])# ani mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1]-ani[mapper:1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1])# uni eth 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation us-oper overwrite 10 0 SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation ds-oper remove SWITCH(config-traffic-pf[ONT3]-bridge[1]-uni[eth:1])# apply SWITCH(config-traffic-pf[ONT3])# exit SWITCH(gpon)# onu-profile ONU-ONT3 create SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT3])# traffic-profile ONT3 SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT3])# apply SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT3])# exit SWITCH(gpon)# gpon-olt 1 SWITCH(config-gpon-olt[1])# onu-profile 3 ONU-ONT3 SWITCH(config-gpon-olt[1])# exit

d. ONT 4 (ancho de banda de 15Mbps): 15M_upstream

SWITCH(gpon)# dba-profile 15M_upstream create SWITCH(config-dba-profile[15M_upstream])# mode sr SWITCH(config-dba-profile[15M_upstream])# sla fixed 128 SWITCH(config-dba-profile[15M_upstream])# sla maximum 15000 SWITCH(config-dba-profile[15M_upstream])# apply SWITCH(config-dba-profile[15M_upstream])# exit SWITCH(gpon)# traffic-profile ONT4 create SWITCH(config-traffic-pf[ONT4])# tcont 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-tcont[1])# dba-profile 15M_upstream SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-tcont[1])# gemport 1/1-1/4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-tcont[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT4])# mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-mapper[1])# gemport count 4 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-mapper[1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT4])# bridge 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1])# ani mapper 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1]-ani[mapper:1])# exit SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1])# uni eth 1 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation us-oper overwrite 10 0 SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1]-uni[eth:1])# vlan-operation ds-oper remove SWITCH(config-traffic-pf[ONT4]-bridge[1]-uni[eth:1])# apply SWITCH(config-traffic-pf[ONT4])# exit SWITCH(gpon)# onu-profile ONU-ONT4 create SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT4])# traffic-profile ONT4 SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT4])# apply SWITCH(config-onu-profile[ONU-ONT4])# exit SWITCH(gpon)# gpon-olt 1 SWITCH(config-gpon-olt[1])# onu-profile 4 ONU-ONT4


189

SWITCH(config-gpon-olt[1])# exit SWITCH(config-gpon-olt[1])# write memory [OK] SWITCH(gpon)# show onu info ---------------------------------------------------------------------------------- OLT | ONU | STATUS | Serial No. | Distance | Rx Power | Profile ---------------------------------------------------------------------------------- 1 | 1 | Active | FISA400fe074 | 108m | - 19.2 dBm | ONU-ONT1 1 | 2 | Active | FISA400fd8f4 | 108m | - 18.9 dBm | ONU-ONT2 1 | 3 | Active | FISA400fe078 | 108m | - 19.4 dBm | ONU-ONT3 1 | 4 | Active | FISA400fe37a | 108m | - 21.0 dBm | ONU-ONT4

OSA:



a. Establezca los parámetros de medición necesarios para la correcta

visualización del espectro óptico de la red GPON.

b. Seleccione tipo de adquisición: Real Time.

3. Realice un esquema de conexión, entre el equipo EXFO OSA FTB-

5240S y la red GPON; con el fin de obtener las longitudes de onda

operativas, para los sentidos: upstream y downstream.

Downstream:

Figura 5.3.1: Esquema de conexión, sentido Downstream.

Upstream:

Figura 5.3.2: Esquema de conexión, sentido Upstream.


190

4. Realice las conexiones, y obtenga los espectros ópticos deseados.

Downstream:

Figura 5.3.4: Traza obtenida para sentido Downstream.

Upstream:

Figura 5.3.5: Traza obtenida para sentido Upstream.


191

Speedtest:

Figura 5.3.6: Valores de ancho de banda obtenidos en la aplicación Speedtest.

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN TALLER UNIVERSITARIO EN ...

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