i

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA

DE CHIMBORAZO

FACULTAD DE INFORMÁTICA Y ELECTRÓNICA

ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA EN

TELECOMUNICACIONES Y REDES

FORMULACIÓN DE TESIS

DISEÑO DE UNA RED DE FIBRA ÓPTICA FTTH

UTILIZANDO LA TECNOLOGÌA GPON PARA BRINDAR

SERVICIO DE VOZ, VIDEO Y DATOS PARA EL CANTÓN

CHAMBO.

Brayan David Pacheco Trujillo

01 de Junio de 2016

Riobamba – Ecuador

ii

CONTENIDO

JUSTIFICACIÓN .......................................................................................................... iii

INTRODUCCIÓN ......................................................................................................... iv

1. FIBRA ÓPTICA ...................................................................................................... 1

1.1 Generalidades ..................................................................................................... 1

1.2 Características .................................................................................................... 1

2. TECNOLOGIA FTTH ........................................................................................... 2

2.1 Descripción del sistema FTTH .......................................................................... 2

2.2 Características del sistema ................................................................................. 3

2.3 Arquitecturas de red FTTH ................................................................................ 4

3. REDES ÓPTICAS PASIVAS (PON) .................................................................... 5

3.1 GPON ................................................................................................................. 5

4. SERVICIOS FTTH ................................................................................................. 6

4.1 Triple-play ......................................................................................................... 7

5. INSTALACIÓN DE LA RED FTTH .................................................................... 7

5.1 Métodos de Instalación FTTH ........................................................................... 7

BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................ 8

iii

JUSTIFICACIÓN

El presente estudio tiene como objetivo fortalecer los conocimientos de los sistemas de

telecomunicaciones y apoyo social logrando el mejoramiento de la comunicación en el

sector, para ello se pretende diseñar una red para la distribución de servicios avanzados

de voz, video y datos por medio del uso de la tecnología FTTH.

La red contara con un gran ancho de banda ya que será de tipo pasiva, es decir PON

(Passive Optical Network), de manera que el haz de luz del emisor se distribuye hacia

múltiples fibras siguiendo direcciones diferentes, o en sentido opuesto aplicando las

técnicas WDM Y TDMA.

Para lograr un buen desarrollo del proyecto es necesario realizar un estudio acerca de las

características de la fibra óptica, los elementos utilizados que se conectaran a ella para

llegar a tomar una decisión de qué tipo de fibra usar y que materiales adicionales son

óptimos para ofrecer la solución acorde a las necesidades que se presentan.

Se analizaran los factores que dependen de la red como la extensión, la cobertura y

velocidades a los que viajaran los servicios. Subsiguientemente se ira diseñando la red en

varias etapas hasta llegar a los hogares dentro de la cobertura de la red.

No obstante el diseño de una red FTTH abarca muchos más aspectos de los que se

presentaran en la investigación, nos hemos centrado en el diseño y la planificación de una

sección de la provincia donde la instalación se tomó como factible evadiendo otros

aspectos no tan relevantes y centrándonos en el tendido de la fibra.

Se procura ofrecer así una solución para servicios de telecomunicaciones a cantones y

comunidades, apta y acorde con la tecnología de hoy, ya que la fibra óptica cada vez es

más frecuente no solo en empresas sino también en usuarios finales.

iv

INTRODUCCIÓN

Hoy en día los servicios de telecomunicaciones son muy necesarios para la sociedad, ya

que gracias a ellos podemos tener acceso a procesos de comunicación e información, lo

que causa un impacto especialmente en la educación porque gracias al amplio despliegue

de plataformas podemos acceder fácilmente a información y tipos de servicios que antes

eran muy limitados, por ello el desarrollo de las telecomunicaciones es fundamental para

el desarrollo de la sociedad.

El incremento de las telecomunicaciones se ha dado debido a dos factores que son la

competitividad entre empresas que brindan estos servicios y la aparición de nuevos

servicios de banda ancha. Como resultado de estos dos factores se observa las necesidades

de mejores redes de telecomunicaciones con capacidad de ofrecer mayor ancho de banda

a menor costo.

Por lo tanto este proyecto de diseño de una red de fibra óptica, sustituye a los antiguos

métodos de comunicación que aunque funcionan bien y tienen ventajas bastante

significativas no optimizan el canal de comunicación llevando varios servicios por el

mismo.

Entre las arquitecturas FTTH cabe resaltar la arquitectura GPON, que es una arquitectura

pasiva que permite emplear elementos que no requieren de una alimentación externa

como en el caso de los splitters ópticos. Además que permite abarcar distancias de hasta

20km desde la central hasta el abonado, permite un mayor ancho de banda, debido al

empleo de la fibra óptica; incrementa la calidad de servicio por la característica de la fibra

óptica de ser inmune a las interferencias electromagnéticas.

1

1. FIBRA ÓPTICA

1.1 Generalidades

Todo sistema de comunicaciones está formado por una serie de componentes sin los

cuales el sistema no es considerado como tal. Estos componentes fundamentales son la

fuente de mensajes, el transmisor, el medio de transmisión o canal, el receptor y el

destinatario del mensaje.

Un sistema de comunicaciones ópticas no es más que un caso particular de un sistema de

comunicaciones genérico y por tanto debe estar formado por los mismos componentes.

Sin embargo, el transmisor deberá ser una fuente de luz que se corresponderá con un

oscilador a frecuencias ópticas; el medio de transmisión deberá ser bien el aire o bien una

guíaonda óptica; y el receptor deberá ser un detector de luz.

1.2 Características

Actualmente la inmensa mayoría de las comunicaciones ópticas se transmiten por fibra

óptica. Una fibra óptica consiste en un finísimo hilo de vidrio muy puro (aunque también

se construyen de plástico, por economía). Para darle rigidez mecánica, al fabricarlo se

rodea de más vidrio o plástico, pero este vidrio o plástico de fuera no es el que conduce

la luz. De hecho las dos partes de la fibra óptica se construyen a propósito con un índice

de refracción diferente para que la luz sea reflejada siempre hacia el interior y así confinar

el haz. Externamente se le pone un recubrimiento para su protección frente al exterior.

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

las que merecen destacarse:

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

bandas de frecuencias elevadas),

2

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,

Bajo coste potencial, a causa de la abundancia del material básico empleado en su

fabricación (óxido de silicio).

La fibra óptica normalmente se comercializa agrupadas en diversos conjuntos (4, 8, 16,

32, …) que a su vez se reagrupan en diversos cables para facilitar el despliegue masivo,

recubiertos de un revestimiento apto para soportar los daños que pueda infligir el entorno,

y cuya apariencia externa es la de un cable flexible. (Zapardiel, 2014)

2. TECNOLOGIA FTTH

2.1 Descripción del sistema FTTH

Las denominadas redes FTTH son sistemas compuestos fundamentalmente por fibra

óptica que llegan hasta los usuarios. Esta arquitectura se está transformando en una

realidad en muchas regiones del planeta con más de 8 millones de hogares conectados a

la nube informática a través de este concepto de redes de nueva generación.

La tecnología FTTH es capaz de soportar toda la demanda de ancho de banda que se

tendrá en el futuro, se considera como una red a prueba de tecnologías futuras, con aptitud

para los servicios multimedia que se ofrecerán en el futuro inmediato. En la actualidad

las operadoras telefónicas ya están migrando de las redes existentes ADSL (Línea del

subscriptor digital asimétrica) tendidos de cableado de cobre, sistemas de cable

operadoras a redes de fibra óptica.

3

2.2 Características del sistema

Al ser un sistema nuevo, compuesto de fibra óptica y equipos ópticos, esta es una red

que requiere de una inversión inicial considerable, con lo cual los diseñadores de una red

deben buscar caminos para migrar hacia nuevas tecnologías y poder aprovechar todo el

ancho de banda que la fibra óptica puede ofrecer y que las tecnologías GPON y EPON

no están en capacidad de ofrecer, de manera que se garantice a futuro, el uso de la

inversión en infraestructura, evitando cualquier cuello de congestión del servicio con el

incremento de la demanda. Los sistemas FTTH tiene la capacidad de utilizar sistemas

PON de siguiente generación la cual extendería el ancho de banda hasta hacerlo casi

ilimitado.

Las ngPON (redes de próxima generación) que están en desarrollo y se tiene previsto que

permanezca de esta forma en los próximos 5 a 8 años por lo que en la actualidad se deben

utilizar las tecnologías de sistemas ópticos pasivos existentes considerando que una red

FTTH en el futuro será la única solución a la demanda de servicios que se tendrá.

Con el uso de los sistemas PON disponibles se podrían tener redes FTTH con las

siguientes características:

Tasa alta de división (>64).

Alta velocidad (>1Gbps).

Alto ancho de banda por usuario (>100mbps).

Transmisión Bidireccional, tasa de datos simétricos, acceso de una sola fibra.

Larga alcance (>20Km).

Pasivo.

Alta capacidad de actualización.

Manejo del sistema centralizado.

4

Asignación dinámica de recursos.

Protección básica incorporada.

2.3 Arquitecturas de red FTTH

Las instalaciones FTTH se basan en dos arquitecturas, Una de una línea directa desde la

planta hasta el hogar en una configuración Punto a Punto P2P (“Peer to Peer”) y otra de

arquitectura Punto Multipunto P2MP, utilizando básicamente spliters en una red óptica

pasiva, la cual puede utilizar básicamente Gigabit Ethernet o un Modo de Transferencia

Asíncrona ATM.

Una red óptica pasiva GPON, como se verá detalladamente en el siguiente capítulo, está

compuesta por splitters pasivos entre la central y el abonado. En pocas palabras se puede

considerar que un sistema GPON es una forma limitada de red completamente óptica

que no tiene electrónica en su arquitectura, excepto en los extremos de la red, compuesta

por “arboles” de vidrio que transmiten señales en longitudes de onda ampliamente

espaciadas. (Tinoco, 2011)

Figura 1.1: Distribución de una Red Óptica Pasiva (Comisión del Mercado de las

Telecomunicaciones, 2002)

5

3. REDES ÓPTICAS PASIVAS (PON)

Las redes PON (del inglés Passive Optical Network) o redes ópticas pasivas son redes de

fibra óptica que no utilizan componentes activos en el despliegue de la red; por el

contrario, utilizan componentes pasivos que no necesitan de una alimentación externa

como es el caso del splitter óptico pasivo, el cual es el elemento principal en una red de

fibra óptica pasiva que nos permite guiar el tráfico de la red en una topología árbol-rama.

Este último nos brinda una ventaja frente a los despliegues de red basados en conectividad

punto a punto.

3.1 GPON

Frente a las nuevas necesidades por un incremento del ancho de banda y el balanceo del

tipo de tráfico exclusivamente hacia tráfico IP, se desarrolló una nueva especificación que

se apoyaba en el estándar BPON, el cual era altamente ineficiente para el transporte de

tráfico IP. A este protocolo que satisfacía las nuevas demandas se le denominó GPON

(Gigabit PON), especificada en la recomendación ITU-T G.984.

GPON es un estándar muy potente pero a la vez muy complejo de implementar que

utilizaba un procedimiento de encapsulación denominado GFP (General Framing

Procedure) que aumentaba la eficiencia de la arquitectura, permitiendo mezclar tramas

ATM de tamaño variable y hacerlas converger con IP.

Esta nueva recomendación fue aprobada en los años 2003 y 2004 por la ITU-T en la

recomendación ITU-T G.984, cuyas enmiendas G.984.1, G984.2 y G.984.3.

6

4. SERVICIOS FTTH

La utilización de redes con tecnología FTTH ofrece diversas mejoras de los servicios

actuales respecto a otros métodos de acceso ofertados. Estas mejoras van relacionadas

con el aumento de la velocidad de transferencia de datos, lo que convierte a esta

tecnología en la de mayor calidad e interés para el abonado.

Entre las mejoras de los servicios ofrecidos cabe resaltar:

La posibilidad de abrir el acceso a diferentes proveedores de servicios de Internet

simultáneamente.

Una excelente relación calidad-precio en vídeo por IP, HDTV (del inglés High

Definition TV).

VOD (del inglés Video On Demand).

Alta calidad de portadoras de voz.

Alta velocidad de acceso de banda ancha.

Domótica.

(Abreu, Castagna, & Cristiani, 2009)

Los servicios ofrecidos en FTTH son los correspondientes a un servicio de

telecomunicaciones de abonado de banda ancha, y se pueden clasificar en tres grandes

grupos:

Servicios de voz : En esta categoría pertenecen servicios como Telefonía IP y

VoIP.

Servicios de video: En esta categoría pertenecen servicios como Video-

conferencia, Domótica, IPTV.

7

Servicios de datos : En esta categoría pertenecen servicios como gestión y control

de instalaciones de Domótica, aplicaciones de investigación en tiempo real, entre

otros.

4.1 Triple-play

Triple-play se define como el conjunto de servicios integrados por una misma red de

Telefonía, Televisión e Internet. Básicamente es la comercialización de los servicios

telefónicos, junto con los de banda ancha y televisión interactiva. Triple-play posibilita

un servicio más personalizado al usuario debido a que dispone de los servicios y

contenidos que él desea utilizar en el momento idóneo y con una buena calidad.

5. INSTALACIÓN DE LA RED FTTH

Para las instalaciones de fibra óptica existen tres métodos que son los más utilizados, de

los cuales cada uno de estos métodos posee sus ventajas y desventajas respecto de los

otros; sin embargo son escogidos en función consideraciones económicas, derechos de

paso, características de la red, estética y cuidado del entorno, entre otras.

5.1 Métodos de Instalación FTTH

Estos tres métodos son:

Directamente enterrado

Subterránea con ductos

Instalación aérea

Estos métodos se pueden clasificar como:

8

Instalaciones en el terreno: Métodos que enrutan el cableado por el subsuelo.

Pertenecen a este grupo:

Directamente enterrado

Subterránea con ductos

Instalaciones aéreas: Métodos que enrutan el cableado por encima del nivel del

suelo mediante postes. Pertenecen a este grupo:

Instalación aérea

(Ojeda, 2009)

BIBLIOGRAFÍA

Abreu, M., Castagna, A., & Cristiani, P. (2009). Obtenido de

http://www.um.edu.uy/_upload/_descarga/web_descarga_179_Caractersticasgeneral

esredfibrapticaalhogarFTTH.-VVAA.pdf

Comisión del Mercado de las Telecomunicaciones. (11 de Julio de 2002). Wikitel. Obtenido de

http://www.wikitel.info/wiki/Accesos_NGA_fijos

Ojeda, A. (Mayo de 2009). Obtenido de

http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/bitstream/handle/123456789/854/OJEDA_SOTO

MAYOR_ARTURO_RED_FTTH_CAMPUS_UNIVERSITARIO.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Tinoco, J. (11 de Agosto de 2011). Obtenido de

http://www.dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/1076/12/UPS-CT002134.pdf

Zapardiel, J. P. (Junio de 2014). Obtenido de

http://oa.upm.es/33869/1/PFC_jaime_prieto_zapardiel.pdf