Redes fotónicasAngeles y Martín Grado-Caffaro.

En este informe presentamos una visión global de la tecnología fotónica en comunicaciones, un campo conocido también como comunicaciones completamente ópticas o incluso, simplemente y en algunos casos, como comunicaciones ópticas, analizando sus ventajas, su problemática y los movimientos que está provocando en el sector. Se trata ciertamente de un área realmente extensa y de cierta complejidad, pero a la que, ante su enorme potencial y su gran futuro, los profesionales deben empezar a acercarse. En enero de 1999, Comunicaciones World publicó un extenso informe sobre DWDM (págs. 28-37) que puede servir como referencia tecnológica básica.

El muy cercano futuro escenario de las telecomunicaciones viene marcado por los tres factores clave que gobiernan la evolución del sector: la tecnología fotónica, el protocolo IP y las comunicaciones inalámbricas. Los tres aparecen bajo un esquema integrador donde la convergencia fijo-móvil, siempre en torno a IP, surge como un medio para conseguir optimizar en cada punto y en cada momento el esquema de red y servicios. Y todo ello al objeto de conseguir anchos de banda que soporten aplicaciones multimedia, algo crucial en el bucle local, el gran reto para los operadores que pretendan ganar o conservar su competitividad, especialmente desde la liberalización a principios de este año 2001. 

En este papel clave que juega el bucle local como ventaja competitiva en el negocio de las telecomunicaciones, más aún en esta etapa en que ya están apareciendo las comunicaciones multimedia, aparece la tecnología fotónica. Una tecnología conformada por áreas como DWDM, las tecnologías inalámbricas y las combinaciones fijo-móvil y óptica-radio, así como, más lejana, la convergencia fijo-móvil. Aquí se encuadra, además, como una solución ya introducida plenamente en el mercado, las tecnologías xDSL sobre el tradicional cable de par trenzado. Se trata de una concepción de “todo vale” para conseguir el ansiado ancho de banda. Los operadores, tanto los dominantes como los entrantes, los proveedores de servicios Internet, los operadores de cable, todos ellos se ven obligados a diseñar sus estrategias de negocio utilizando la tecnología a su alcance. El éxito o fracaso de esta estrategia constituye el factor que diferenciará a los vencedores de los perdedores. En este informe se abordan las redes fotónicas y los retos que ha de afrontar la tecnología DWDM, como tendencia clave en la evolución futura de las redes.

En reto: 40 GBPSEn estos momentos, la meta de la tecnología fotónica es alcanzar los 40

Gbps. La tecnología estrella es DWDM (Dense Wavelength División Multiplexing), un sistema que genera múltiples canales dentro de una misma fibra óptica, y multiplexa las señales a través de ellos de forma que un elevado número de ellas pueda viajar por la misma fibra al mismo tiempo. Los dispositivos asociados intrínsecamente a DWDM son los láseres sintonizables para emitir la señal óptica, los amplificadores completamente ópticos como EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifiers) o sistemas basados en efecto Raman, y los fotodiodos, que detectan las señales luminosas que han viajado por los canales formados en la fibra óptica. 

La evolución de las nuevas tecnologías de networking óptico, como es el caso de DWDM, de OC-48, OC-192 y OC-768, correspondiente éste último a 40 Gbps y todavía en fase de I+D, es tal que se está produciendo un incremento enorme del ancho de banda y del número de canales ópticos que pueden obtenerse y gestionarse eficazmente. La situación es tal que, para que un operador sea competitivo en este entorno de rápidos y constantes cambios y donde las exigencias tecnológicas son cada vez mayores, ningún fabricante puede permitirse concentrarse en un solo producto sin tener en cuenta el escenario global. Esto quiere decir, que si, por ejemplo, se establece un esquema de migración de 2,5 a 10 Gbps, se debe tener en cuenta de alguna forma que la meta es de 40 Gbps, aún cuando éste objetivo no sea el planteado específicamente en el plan de migración. El todo vale para conseguir ancho de banda al que nos hemos referido anteriormente en el escenario global multimedia aparece también en el ámbito de la tecnología fotónica, donde hay que trabajar con una mezcla heterogénea de soluciones, como SONET/SDH, Gigabit Ethernet o IP sobre SONET/SDH, por citar algunas. Y todo ello soportando grandes velocidades como OC-48 y OC-192, y, en el futuro, OC-768, con la necesidad de trabajar siempre en términos de conseguir un equilibrio entre alto nivel de prestaciones, configurabilidad y estrategia de planificación para extenderse en ancho de banda. Los puntos críticos aparecen ahora y contemplando el futuro cercano en la capacidad para trabajar con interfaces ópticas de alta velocidad en todo el marco de las necesidades y exigencias del multimedia y en conseguir soluciones con un alto nivel de prestaciones. El desarrollo de componentes apropiados para soportar 40 Gbps es un asunto clave. Actualmente la tecnología de chips fotónicos (es decir, sistemas integrados micro-ópticos) posibilita la integración de componentes activos (como láseres, detectores y componentes electrónicos, entre otros) y pasivos (espejos, deflectores y lentes) en una misma oblea, algo que ya

deja atrás a los convencionales circuitos integrados opto-electrónicos conocidos también como OEIC (Opto Electronic Integrated Circuits). 

El reto en DWDM aparece hoy en el área metropolitana. Hay que recordar al respecto que estos sistemas se concibieron para el transporte de señales a larga distancia en redes troncales. A un nivel más general y más histórico hay que recordar también que la fotónica se introdujo en las telecomunicaciones en el área de la larga distancia para pasar al área de acceso mediante los bien conocidos esquemas de Fiber-to-the-X. Pero, en DWDM, su paso al área metropolitana es aún más complicado. En los entornos metropolitanos, en el bucle local existe un elevado nivel de bifurcaciones con un gran número de dispositivos asociados, algo “nuevo” para DWDM. A nivel global, el volumen de dispositivos ópticos que se necesitan para la larga distancia es relativamente pequeño, por lo que no se necesita generar esquemas de producción masiva; pero en el área metropolitana los volúmenes de producción se convierten en factor crucial. El desarrollo de componentes apropiados es fundamental para que DWDM se pueda adaptar al área metropolitana. 

Arquitectura MalladaLa tendencia en la redes ópticas consiste en migrar de una arquitectura basada en anillo a una arquitectura mallada, ya que la restauración en caso de fallos es más simple en ésta última. Cuando un elemento de red SONET/SDH en un anillo identifica un aumento del BER o pérdidas de señal, encamina el tráfico hacia otro anillo para que el sistema pueda seguir funcionando, con lo cual se consiguen buenos niveles de calidad de servicio pero a costa del ancho de banda. En las estructuras en malla se tienen múltiples enlaces entre los diferentes elementos de red y el tráfico se encamina de forma dinámica entre los nodos, en función de la demanda y la carga existente en los enlaces; de esta forma, se consigue una mayor eficacia cuando existe mucho tráfico. Estas redes permiten establecer diferentes

Sistema scada: http://es.wikipedia.org/wiki/SCADA

http://control-accesos.es/scada/%C2%BFque-es-un-sistema-scada/sistema-scada-control-edificio-inteligente/

Definición de sistema SCADA

 

SCADA es el acrónimo de Supervisory Control And Data Acquisition. Un

sistema SCADA esta basado en computadores que permiten supervisar y

controlar a distancia una instalación, proceso o sistema de características

variadas. A diferencia de los Sistemas de Control Distribuido, el lazo de

control es generalmente cerrado por el operador. Los Sistemas de Control

Distribuido se caracterizan por realizar las acciones de control en forma

automática. Hoy en día es fácil hallar un sistema SCADA realizando labores

de control automático en cualquiera de sus niveles, aunque su labor

principal sea de supervisión y control por parte del operador. En la siguiente

tabla se muestra un cuadro comparativo de las principales características de

los sistemas SCADA y los Sistemas de Control Distribuido (DCS) (Estas

Características no son limitantes para uno u otro tipo de sistemas, sino que

por el contrario son típicas).

Los sistema de control de acceso   actualmente ya permiten trabajar con

plataformas SCADA mediante protocolos de comunicación como el ModBus

(o ModBusIP), OPC y otros.

ASPECTO SCADA DCS

TIPO DE ARQUITECTURA CENTRALIZADA DISTRIBUIDA

TIPO DE CONTROL

PREDOMINANTE

SUPERVISORIO: Lazos

de control cerrados por

el operador.

Adicionalmente:

control secuencial y

regulatorio.

REGULATORIO: Lazos de

control cerrados

automáticamente por el

sistema. Adicionalmente:

control secuencial, batch,

algoritmos avanzados, etc.

TIPOS DE VARIABLES DESACOPLADAS ACOPLADAS 

ÁREA DE ACCIÓN Áreas geográficamente

distribuidas.Área de la planta. 

UNIDADES DE

ADQUISICIÓN DE DATOS

Y CONTROL

Remotas, PLC´s. Controladores de lazo, PLC

´s.

MEDIOS DE

COMUNICACIÓN 

Radio, satélite, líneas

telefónicas, conexión

directa, LAN, WAN.

Redes de área local,

conexión directa.

BASE DE DATOS CENTRALIZADA DISTRIBUIDA 

El flujo de la información en los sistemas SCADA es como se describe a continuación: el fenómeno físico lo constituye la variable que deseamos medir. Dependiendo del proceso, la naturaleza del fenómeno es muy diversa: presión, temperatura, flujo de potencia, intensidad de corriente, voltaje, etc. Este fenómeno debe traducirse a una variable que sea inteligible para el sistema SCADA, es decir, en una variable eléctrica. Para ello, se utilizan los sensores o transductores. Los sensores o transductores convierten las variaciones del fenómeno físico en variaciones proporcionales de una variable eléctrica. Las variables eléctricas más utilizadas son: voltaje, corriente, carga, resistencia o capacitancia.  Sin embargo, esta variedad de tipos de señales eléctricas debe ser procesada para ser entendida por el computador digital. Para ello se utilizan acondicionadores de señal, cuya función es la de referenciar estos cambios eléctricos a una misma escala de corriente o voltaje. Además, provee aislamiento eléctrico y filtraje de la señal con el objeto de proteger el sistema de transientes y ruidos originados en el campo. Una vez acondicionada la señal, la misma se convierte en un valor digital equivalente en el bloque de conversión de datos. Generalmente, esta función es llevada a cabo por un circuito de conversión analógico/digital. La computadora (PC) almacena esta información, la cual es utilizada para su análisis y para la toma de decisiones. Simultáneamente, se muestra la información al usuario del sistema, en tiempo real. Basado en la información, el operador puede tomar la decisión de realizar una acción de control sobre el proceso. El operador comanda al computador a realizarla, y de nuevo debe convertirse la información digital a una señal eléctrica. Esta señal eléctrica es procesada por una salida de control, el cual funciona como un acondicionador de señal, la cual la transforma de escala para manejar un dispositivo dado: bobina de un relé, setpoint de un controlador, etc.