TV y VoD a hotel de 10 pisos con 20 recamaras por piso...
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UNIVERSIDADAUTÓNOMA DE MADRID TV y VoD a hotel de 10 pisos con 20 recamaras por piso. HFC, GbE, WiFi Sistemas de Telecomunicación Turno Miércoles Equipo 3 David Arturo Lira Cuevas Guillermo Guillén Mier 12/05/2011
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UNIVERSIDADAUTÓNOMA DE MADRID
TV y VoD a hotel de 10 pisos con 20 recamaras por piso. HFC, GbE, WiFi
Sistemas de Telecomunicación
Turno Miércoles Equipo 3 David Arturo Lira Cuevas Guillermo Guillén Mier
12/05/2011
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Tabla de contenido
Acrónimos utilizados ..................................................................................................................................... 3
1. Introducción .............................................................................................................................................. 4
1.1. Presentación de la empresa .............................................................................................................. 4
1.1.1. Nuestra misión ........................................................................................................................... 4
1.1.2. Nuestra Visión ............................................................................................................................ 4
1.2. Objetivos del estudio ......................................................................................................................... 4
1.3. Breve descripción del proyecto .......................................................................................................... 4
2. Estudio Tecnológico .................................................................................................................................. 5
2.1. Resumen de las Tecnologías analizadas .......................................................................................... 5
2.1.1. Gigabit Ethernet ......................................................................................................................... 5
2.1.2. WiFi ............................................................................................................................................ 6
2.1.3. Hybrid Fiber-Coaxial ................................................................................................................... 8
2.1.3.1. Características Físicas ........................................................................................................ 8
2.1.3.1.1. Cable coaxial ............................................................................................................... 8
2.1.3.1.2. Fibra Óptica ................................................................................................................. 9
2.2. Comparación entre las tecnologías ................................................................................................... 9
2.2.1. Selección .................................................................................................................................. 10
2.3. Descripción a detalle de HFC .......................................................................................................... 10
2.3.1. Arquitectura típica .................................................................................................................... 10
2.3.1.1. Headend ........................................................................................................................... 11
2.3.1.2. Centros de distribución ..................................................................................................... 11
2.3.1.3. Las redes coaxiales .......................................................................................................... 12
2.3.2. Capacidad de una red HFC ...................................................................................................... 12
2.3.3. Análisis del Espectro ................................................................................................................ 12
2.3.3.1. Downstream ...................................................................................................................... 13
2.3.3.2. Upstream .......................................................................................................................... 13
2.3.4. Transferencia de Datos ............................................................................................................ 13
3. Estudio de Negocio ................................................................................................................................. 14
3.1. Planificación, dimensionado y despliegue ....................................................................................... 14
3.1.1. Estudio del escenario ............................................................................................................... 14
3.1.2. Análisis del equipamiento ......................................................................................................... 14
3.1.3. Espacios físicos........................................................................................................................ 15
3.1.4. Localización donde se desplegaría la tecnología descrita. ...................................................... 15
3.1.5. Listado de equipo a comprar .................................................................................................... 16
3.2. Equipamiento e inversión ................................................................................................................ 17
3.2.1. Identificación de proveedores de equipamiento. ...................................................................... 17
3.2.2. Selección de equipo y resumen de características. ................................................................. 18
3.2.1.1. Selección del Headend ..................................................................................................... 18
3.2.1.2. Selección de OLT ............................................................................................................. 18
3.2.1.3. Selección de Splitter Óptico .............................................................................................. 18
3.2.1.4. Selección de ONU ............................................................................................................ 19
3.2.1.5. Selección de Splitter Eléctrico .......................................................................................... 19
3.2.1.6. Selección de STB ............................................................................................................. 19
3.2.1.7. Selección de Fibra Óptica ................................................................................................. 20
3.2.1.8. Selección de Cable Coaxial .............................................................................................. 20
3.2.3. Justificación de la inversión realizada. ..................................................................................... 21
3.3 Análisis Estratégico DAFO ............................................................................................................... 22
3.4. Viabilidad y rentabilidad: TIR y VAN a 5 años. ................................................................................ 23
3.4.1. Desembolso inicial ................................................................................................................... 23
3.4.2. Ingresos ................................................................................................................................... 23
3.4.3. Gastos ...................................................................................................................................... 23
3.4.4. Calculo de TIR y VAN .............................................................................................................. 23
4. Conclusiones .......................................................................................................................................... 25
5. Referencias ............................................................................................................................................. 26
3
Acrónimos utilizados TCP – Transmission Control Protocol IP –Internet Protocol IEEE – Institute of Electrical and Electronic Engineers MAC – Media Access Control CSMA –Carrier Sense Multiple Acces CSMA/CD –CSMA/Collision Detection GbE – Gigabit Ethernet UTP – Unshielded Twisted Pair WiFi –Wireless Fidelity RF – Radio Frecuencias CSMA/CA – CSMA/Collision Avoidance OFDM – Orthogonal Frequency-Division Multiplexing DSSS – Direct Sequence Spread Spectrum MIMO – Multiple input Multiple output HFC – Hybrid Fiber TV – Televisión VoD – Video bajo Demanda WAN – Wireless ATM – Asynchronous Transfer Mode SONET – Synchronous Optical Network FDM – Frequency Division Multiplexing TDMA – Time Division Multiple Access DOCSIS – Data Over Cable Service Interface Specificaction DAFO – Debilidades, Amenazas, Fortalezas y Oportunidades TIR – Tasa Interna de Retorno VAN – Valor Actual Neto
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1. Introducción
1.1. PRESENTACIÓN DE LA EMPRESA
ConNet es una empresa que provee servicios de telecomunicaciones en
España. Tiene como prestaciones, entre otras cosas, la instalación y operación
de red telefónica básica local y de larga distancia. De la misma manera, ofrece
servicios tales como conectividad a TV de paga, conexión y mantenimiento de
bases de datos de VoD, acceso a Internet y servicios de interconexión con
otros operadores de telecomunicaciones.
ConNet tienen la capacidad tecnológica y las alianzas estratégicas como para
asegurar a sus clientes el servicio, la vanguardia, el soporte y la tecnología que
necesitan para afrontar sus necesidades en telecomunicaciones.
Gracias a la avanzada tecnológica que maneja ConNet en productos y
servicios, así como su amplio conocimiento del mercado, le es posible trabajar
en beneficio de los sectores productivos que compiten en el nuevo entorno de
globalización mundial.
1.1.1. Nuestra misión
Ser un grupo líder en telecomunicaciones, expandiéndonos a todos los
rincones de España, proporcionándoles a nuestros clientes soluciones
innovadoras y de clase mundial, a través del uso de tecnología y de desarrollo
humano.
1.1.2. Nuestra Visión
Consolidar el liderazgo de ConNet,
expandiendo su alcance a un nivel
internacional y ser una de las empresas
con mayor y mejor crecimiento en el mundo
de las telecomunicaciones.
1.2. OBJETIVOS DEL ESTUDIO
En el presente escrito se pretende analizar
uno de los proyectos de la empresa
ConNet. Este consta de implementar el
servicio de TV y VoD en un Hotel de 10
plantas con 20 habitaciones por planta.
1.3. BREVE DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
Se analizaran 3 diferentes tecnologías para dar este servicio, a saber Wi-fi,
GbE y HFC. Estas tres tecnologías son las más adecuadas para este tipo de
proyecto y para nuestro futuro desarrollo. De acuerdo a las características del
hotel se seleccionará que tipo de tecnología se utilizará.
Figura 1. Fachada del Hotel que requiere los servicios.
5
Por otro lado, se realizará un estudio de Negocio que nos permitirá evaluar la
fiabilidad del servicio que se estará presentando. Un análisis estratégico DAFO
(Debilidades, Amenazas, Fortalezas y Oportunidades) y las variables TIR (Tasa
Interna de Retorno) y el VAN (Valor Actual Neto) serán presentados como parte
de este estudio de negocio, afirmando la confianza en los datos presentados.
Se analizaran las distintas empresas proveedoras del equipamiento que será
necesario para la implementación del proyecto, como hardware y demás
dispositivos. Este análisis conllevará a seleccionar con cuales trabajaremos o
compraremos productos.
2. Estudio Tecnológico Para realizar la selección del tipo de red que mejor se adecúa a las
necesidades de nuestro proyecto se ha realizado un estudio de las tecnologías
Gigabit Ethernet, WiFi y HFC. A continuación se presenta dicho análisis.
2.1. RESUMEN DE LAS TECNOLOGÍAS ANALIZADAS
2.1.1. Gigabit Ethernet
Ethernet es un protocolo del TCP/IP de acceso a red altamente utilizado. Se
implementa en gran variedad de medios de transmisión como cobre y fibra,
haciéndolo el protocolo LAN más utilizado en nuestros días.
Como una implementación del estándar IEEE 802.3, el Ethernet opera
direccionamiento MAC y chequeo de errores. Utiliza CSMA/CD para el manejo
de múltiples dispositivos en la misma red. Ethernet soporta comunicaciones
unicast, multicast y broadcast [6], teniendo direccionamiento específicos para
identificar a los destinatarios.
Al Ethernet de velocidad 1Gigabit es conocido como Gigabit Ethernet (GbE). Su
desarrollo fue en especificaciones sobre UTP de cobre y fibras mono y
multimodo. Por la alta velocidad que maneja, el sistema es vulnerable al ruido.
Por esto mismo su distancia máxima entre dos estaciones es alrededor de los
100 metros.
Hay 3 tipos de medios de trasmisión que son incluidos en el estándar [6]:
1000BASE-T Ethernet: que provee de transmisión full-duplex en cada uno de
los cuatro pares del cable UTP. Con 250 Mbps en cada par. Como la
información viaja simultáneamente a través de los cuatro caminos, la circuitería
tiene que dividir los frames en el transmisor y reunirlos en el receptor. La figura
2 muestra una representación de la circuitería en este tipo de estándar.
6
Figura 2. Utilización de circuitos híbridos para la transmisión en los 4 pares con 1000BASE-T
1000BASE-SX y 1000BASE-LX Ethernet: son las versiones de GbE que utilizan
fibras ópticas para la comunicación. Frente al uso de UTP presentan inmunidad
al ruido electromagnético, tamaños menores y mayores distancias entre
terminales. La principal diferencia entre SX y LX es la longitud de onda, siendo
850nm para SX y 1300nm para LX.
Las dimensiones de la red no suelen ser una limitante pues se pueden poner
regeneradores que permitan extender la red. Al igual que sus predecesores,
Gigabit Ethernet soporta diferentes medios físicos, con distintos valores
máximos de distancia.
Como ventajas principales podemos destacar su simplicidad, fiabilidad,
compatibilidad hacia atrás y costes. Las desventajas obvias son su
inflexibilidad, es difícil realizar cambios una vez montada la red; la intolerancia
a fallos, si el cable se corta o falla un conector, toda la red dejará de funcionar;
y dificultad para encontrar los fallos. Además no es común utilizar Ethernet
para señales de alta frecuencia como la TV.
2.1.2. WiFi
Las redes WiFi son muy similares a las redes Ethernet; la IEEE adoptó también
el estándar 802 para las redes WiFi. De hecho, los grupos dominantes del 802
son 802.3 para Ethernet y la 802.11 para WiFi. Sin embargo, hay diferencias
importantes entre las dos. WiFi utiliza Radio Frecuencias (RF) en vez de cables
en la capa física. Las RF tienen las siguientes características.
No tienen límites como en el caso de un cable. Esto permite que la señal pueda
ser recibida por cualquiera que se encuentre dentro del rango de la señal.
Además, la señal se encuentra desprotegida de señales extrañas; cosa que no
ocurriría en un cable. Las señales en la misma frecuencia pueden interferir
entre sí al usar el mismo medio.
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Las redes WiFi utilizan lo que es llamado Access Point para poder cubrir el
área de trabajo y poder comunicar a los usuarios. Cada Access Point tendrá
una cobertura dentro del área total. Se presenta en la figura 3 un ejemplo de
cómo los Access Point trabajan en conjunto para abarcar toda el área.
Figura 3. Representación de Access Point en una red WiFi. Tomado de [6]
A diferencia de las redes alámbricas, las redes inalámbricas en general tienden
a contender por el acceso al medio, teniendo por tanto en 802.11 Collision-
Avoidance en vez de Collision-Detection como en Ethernet u otras tecnologías.
WiFi actualmente opera en 2 frecuencias, a saber 2.4 o 5Ghz, siendo capaz de
alcanzar hasta 450 MB/s. En cuanto al alcance, con un canal de 2.4Ghz se
cubre alrededor de 32 metros en Interiores y 95 metros en exteriores. En
concordancia con [3] y [4], se puede obtener la siguiente tabla con respecto a
las redes WiFi:
Estándar Bandas de Frecuencia
Canales Alcance Modulación Data Rate
802.11a 5.7 GHz Hasta 23 35 metros OFDM 54 Mbps
802.11b 2.4GHz 3 Alrededor de 30 metros en interiores
DSSS 54Mbps
802.11g 2.4GHz 3 32 metros en interiores, 95 en exteriores
OFDM para 54 Mbps. Y DSSS para 11 Mbps
54 Mbps
802.11n 2.4 y 5 GHz 270 metros
MIMO-OFDM 450 Mbps
Tabla 1. Resumen de características para los estándares usados en Wifi
En la actualidad la mayoría de productos son de la especificación b o g,
sin embargo de acuerdo con [5] el estándar 802.11n puede llegar a incrementar
la Data Rate hasta los 600 Mbps. Sin embargo, los dispositivos utilizados por
8
esta tecnología no son todavía comerciales, lo que los vuelve bastante
costosos. Ya existen varios productos que cumplen el estándar n con un
máximo de 300 Mbps.
2.1.3. Hybrid Fiber-Coaxial
Fibercoax híbrida (HFC) es una Arquitectura de bajo costo que está
emergiendo para proveer de enlaces de alta velocidad a residencias o a
edificios. Consta de fibras ópticas que se extienden desde una oficina central
por largas distancias, para posteriormente demultiplexarse en un bus de
distribución por cable coaxial. Permite que entre 100-500 usuarios compartan el
ancho de banda de cada bus coaxial. La mayor ventaja de esta fibra es que
combina el largo alcance de fibra óptica con el alto ancho de banda e interfaces
sencillas del cable coaxial.
HFC puede proveer de Telefonía y Televisión por cable, pero tiene el suficiente
ancho de banda para facilitar servicios interactivos y multimedia. Muchas
compañías telefónicas, y la mayoría de televisión por cable en América utilizan
HFC en sus arquitecturas.
2.1.3.1. Características Físicas
Se utilizan básicamente dos tipos distintos de medios para transmitir
información en una red HFC: el cable coaxial y la fibra óptica
2.1.3.1.1. Cable coaxial
Básicamente el cable coaxial está formado por un cable conductor y una malla
metálica que tienen un mismo eje; la malla rodea el cable axial. Usualmente se
utilizan para transportar señales de alta frecuencia. Entre el cable interior y la
malla existe un aislante, usualmente teflón, que permite mantener la forma y
evitar que entren en contacto los dos conductores. Externamente tiene una
cubierta que protege al cable en general. Se presenta un esquema de un cable
coaxial
Figura 4. Representación de un cable coaxial.
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Conforme a lo mencionado en [2], las impedancias típicas de un cable coaxial
son de alrededor de 75Ω y trabajan a con una atenuación máxima de 27dB/km
en 1GHz
2.1.3.1.2. Fibra Óptica
La fibra óptica, a diferencia del cable coaxial, transfiere señales ópticas a una
mayor velocidad y distancia. Se compone de tres elementos que comparten un
mismo eje. El más central es el núcleo, por el cual la luz viaja. En seguida de
este se encuentra el revestimiento o cladding, cuya función es reflejar los rayos
que intentan escapar del núcleo, y puedan seguir propagándose por este.
Finalmente cuenta con una cobertura protectora para evitar daños en la fibra. A
continuación se presenta una imagen una fibra óptica típica.
Figura 5. Representación de Una fibra óptica.
Es importante mencionar que los radios del núcleo están estrechamente
relacionados a la ventana en la que trabajara y al número de modos que se
propagarán por la fibra. Siendo valores típicos unos y para el
revestimiento unos .
Las atenuaciones que manejan las fibras ópticas modernas son de 0.2dB/km
2.2. COMPARACIÓN ENTRE LAS TECNOLOGÍAS
Es evidente que la mayor ventaja que presenta WiFi es que, al no tener que
realizar conexiones directamente con cable, no es necesario realizar
perforaciones en la estructura de tanta importancia como lo sería para GbE o
HFC. Además, es más fácil de escalar el sistema en caso de que crezca la red.
WiFi es una muy buena opción para dispositivos móviles o que cambien
repentinamente de lugar. Sin embargo este es de mucho menor rango de
trabajo y no trabaja a tan altas tasa de bits como lo realizan las otras dos
tecnologías.
GbE es utilizado para redes fijas, especialmente de datos sobre IP. Por otro
lado, las redes HFC están especializadas para la transmisión de datos que
requieren alta frecuencia, como lo es la TV digital.
Además, HFC tiene la ventaja de utilizar cables más resistentes ante la
presencia de interferencias. Estamos hablando de redes bastante fiables que
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permiten el uso de servicios interactivos de alta demanda. Lamentablemente,
esta red es de mayor costo de inversión que las otras dos tecnologías.
2.2.1 Tabla comparativa
En la siguiente tabla se pueden observar las características más importantes
de los tres tipos de tecnologías estudiados.
Característica WiFi GbE HFC
Medio Aire Par trenzado fibra Coaxial y fibra Escalabilidad Alta Moderada Moderada Tipo de información más común
Datos Datos Video
Sensibilidad a la interferencia
Alta Moderada Baja
Costos Bajo Moderado Alto Tabla 2. Comparativa entre las diferentes tecnologías.
2.2.2. Selección
Para la realización del proyecto se opta por utilizar una red HFC pues se
encuentra mejor especificada para los fines en la cual deseamos aplicar
nuestro proyecto. Los medios que utiliza son robustos y permiten la
comunicación en alta velocidad que exigen VoD y TV. Por esto mismo es
justificable el costo que se requiere invertir para su instalación.
Utilizar una red WiFi pierde sentido pues la estructura en el hotel no cambiará
de tamaño, por lo menos no tendrá cambios demasiado bruscos, por lo que sus
ventajas de escalabidad y de dispositivos en movimiento son prácticamente
inútiles. Asimismo, su baja tasa de bits es un factor que se debe considerar
para información interactiva o de alta demanda de ancho de banda; como lo es
la TV y la VoD.
Por otro lado, aunque GbE maneja velocidades de 1 Gbps, se encuentra
planificado para transmisión de datos. Este es un limitante pues el tipo de
información en la que nos queremos enfocar en el proyecto es VoD y TV, así
que su adaptación a estos resultaría ser una limitación.
2.3. DESCRIPCIÓN A DETALLE DE HFC
2.3.1. Arquitectura típica
Como su mismo nombre lo indica las redes HFC implican la transmisión de la
información por alguna distancia sobre enlaces de fibra óptica, y luego un punto
de terminación en algún vecindario o edificio de donde emergen enlaces de
cable coaxial directamente hacia los suscriptores. Una red HFC típica puede
proveer de servicios a uno cientos de miles de usuarios manteniendo una
arquitectura como la que se muestra en la figura 6.
11
Figura 6. Arquitectura típica de una red HFC.
2.3.1.1. Headend
El Headend es una central que mantiene acopiados los servicios ofrecidos por
la red HFC. Además de la difusión de la televisión analógica convencional,
equipo digital, servicios de autentificación que controlan el acceso de los
suscriptores a la red HFC, servidores de directorios, ruteadores, y gateways
para servicios específicos. Todos estos servicios son colocados en el Headend
y se vuelven accesibles a los suscriptores de la red HFC. El Headend funciona
también como una interfaz entre la red de acceso y las WAN externas como lo
son Internet y redes telefónicas.
Se incluyen equipos de transmisión como moduladores de frecuencia y
combinadores para la distribución analógica. En cuanto a la distribución de
información digital, en vista de las altas velocidades que tienen que ser
manejadas por los switches para dar servicio a todos los usuarios en la red de
acceso, switches ATM de alta velocidad son instalados en los Headend. Un
anillo SONET conecta los switches del headend con el resto de la red de
acceso.
2.3.1.2. Centros de distribución
Estos centros se encuentran conectados al headend de la red vía enlaces de
fibra óptica (fibras distintas son usadas para la información digital y analógica).
Son responsables del ruteo de la información desde el headend hacia los
suscriptores. Modulación de las señales digitales y FDM son empleados para
utilizar múltiples servicios sobre un solo medio físico hacia las terminales.
A cada flujo de datos recibido por el centro de distribución le es asignada una
banda en la red HFC. Todos los que sean asignados a la misma banda son
multiplexados juntos y modulados a las frecuencias adecuadas. El centro de
distribución también controla la distribución del espectro.
Dado que la parte coaxial de la red HFC es enviada a varios usuarios, la
transmisión de información sobre HFC debe ser encriptada. Las funciones de
encriptación son también controladas por el Centro de Distribución.
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Las señales que recibe el centro de distribución vienen desde una fibra troncal
hacia nodos de fibra que dan servicio a clusters de 500 a 2000 usuarios. La
función principal de los nodos de fibra es convertir las señales ópticas recibidas
de la fibra troncal a señales eléctricas preparadas para la transmisión en las
ramas de la red coaxial. Estos nodos suelen incluir subsistemas para distribuir
la potencia a los dispositivos telefónicos.
2.3.1.3. Las redes coaxiales
Los cables coaxiales llevan las señales sobre distancias cortas desde los
nodos de fibra hacia los usuarios. Las Redes coaxiales tienen típicamente una
arquitectura en árbol. Amplificadores son localizados en el tronco coaxial para
prevenir la atenuación.
Los terminales finales son equipados con hardware para sintonizarse a una
frecuencia específica y convertir las señales moduladas en banda ancha en
información digital que es procesada y convertida en la forma adecuada.
2.3.2. Capacidad de una red HFC
Una red HFC es de alta capacidad. De acuerdo con [1] la capacidad para este
tipo de redes en función del número de usuarios conectados a la red se
muestra en la siguiente gráfica.
Figura 7. Velocidad máxima por usuario dependiendo del número de usuarios en la red HFC. Tomado de [1].
En cuanto a limitación por distancia, las redes HFC no tienen demasiado
problema. El cable puede alcanzar unos 100m y existe la posibilidad de usar
regeneradores intermedios. Por otro lado, para las dimensiones de la estructura
en la que se aplica normalmente es más que suficiente.
2.3.3. Análisis del Espectro
La manera en la que se distribuye el ancho de banda de una red HFC es,
conforme [7], como se muestra en la siguiente imagen
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Figura 8. Distribución del espectro en HFC.
Puede notarse que el espectro está dentro de los 860MHz y que es asimétrico
para el canal Upstream y downstream.
2.3.3.1. Downstream
Es la información que viene hacia los usuarios. La carga debe ser mucho
mayor pues está transmitiendo tanto la TV digital como la información del VoD
y demás datos IP. Su rango de frecuencias es de 88 MHz a 860MHz
2.3.3.2. Upstream
Aquí va la información de los usuarios hacia la red, ya sea para solicitar videos
del VoD o simplemente de Internet. Este recurso es bastante limitado y es
compartido por todos los usuarios con técnicas de acceso al medio.
2.3.4. Transferencia de Datos
El estándar DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) es el
más utilizado para la transferencia de datos en forma bidireccional a una alta
velocidad. En este estándar no comercial se definen los requisitos para la
interfaz de la comunicación. Las modulaciones y velocidades para DOCSIS son
dadas por [8] y son mostradas a continuación:
Tabla 3. Tasas de transferencia de canal Downstream. Tomada de [8].
Tabla 4. Tasas de transferencias de canal Upstream. Tomada de [8].
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3. Estudio de Negocio
3.1. PLANIFICACIÓN, DIMENSIONADO Y DESPLIEGUE
3.1.1. Estudio del escenario
Como ya se ha mencionado con anterioridad el proyecto será realizado en un
hotel de 10 plantas con 20 habitaciones por planta. Se trata de un hotel
genérico en el cual cada una de las plantas es prácticamente igual a las
demás. El número total de habitaciones es de habitaciones o
conexiones. Esta cantidad de conexiones es prácticamente fija, pues las
dimensiones del hotel no variaran demasiado en tiempos futuros. Esto implica
utilizar el menor número de elementos sin buscar el crecimiento de la red.
3.1.2. Análisis del equipamiento
Para la realización del proyecto es necesaria la utilización de equipos pasivos
y activos que nos permitan llevar la información de un punto a otro. Enseguida
se presenta una lista con los elementos base para la realización del proyecto:
Equipo Función
Headend:
Como se explicó con anterioridad, es el elemento que mantiene los videos de VoD así como la conexión con el Servidor de TV. Además es el que administra la señal para los usuarios.
Optical Line Termination (OLT):
Es el encargado de routear la información hacia los ONU por medio de la fibra óptica.
Divisor óptico:
Su propósito es dividir la señal óptica desde un punto hacia varias ramas. Se utilizaría de 1x16 para llegar a todos los ONU.
Optical network unit (ONU):
Su fin es hacer la transducción óptico-eléctrico de la señal para que pueda ser enviada por el cable coaxial hacia el usuario. Usualmente contiene amplificadores EDFA para poder recibir señales de baja potencia.
Divisor Electrico:
Sirve para dividir la señal eléctrica desde un cable coaxial a varios.
Set top Box (STB):
Dispositivo con el cual el usuario final puede sintonizar el canal de televisión deseado.
Fibra óptica:
Medio de transmisión que se usará entre el OLT y la ONU. Lleva luz en vez de corriente eléctrica
Cable coaxial:
Es el que llega directamente al usuario después del ONU.
Tabla 5. Dispositivos requeridos para la implementación de la red.
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3.1.3. Espacios físicos
Las dimensiones de cada planta del hotel son las que se presentan a
continuación:
Figura 9. Planta de un piso tipo del hotel.
Como puede notarse, en cada planta se cuenta con un closet para usos
diversos justo en el centro de la misma. Este closet bien podría utilizarse para
la ubicación de los elementos de red.
Cada piso del edificio tiene una altura de 2.5 metros, luego al tener 10 plantas
de habitaciones se tiene de altura metros. Dado que la distancia
máxima que puede tener un cable coaxial es de unos 100 metros y la longitud
máxima que existe entre un punto extremo y otro del edificio (recordando que
no puede haber diagonales entre pisos) es de metros. Esto
nos indica que es posible colocar la ONU en cualquier piso y llegar a cualquier
habitación sin necesidad de amplificadores.
3.1.4. Localización donde se desplegaría la tecnología descrita.
Cada ONU puede dividirse a 16 terminales por lo que son necesarios
12.5 ONUs como mínimo. Se optará por utilizar 13 ONU, que es el mínimo
número posible; los splitters eléctricos estarán junto a las ONU. La OLT será
colocada en el piso 5 para ubicarse prácticamente a la mitad del hotel y
minimizar el uso de cables hacia las ONU, un spliter 1:16 se colocará
enseguida. El Headend se encuentra fuera del hotel, a unos 5 km, pues está
dando servicio a otras empresas. Evidentemente los STB estarán ubicados en
las habitaciones. La distribución se muestra en el siguiente esquema:
16
Figura 10. Esquema de la distribución de elementos para el proyecto.
Cada ONU estará atendiendo a 16 de las habitaciones de su piso y para
completar las que faltan se usaran ONU extra. La manera en la que estas lo
realizan se explica en la siguiente tabla:
ONU Habitaciones
Segundo piso 4 habitaciones faltantes del primer al tercer piso.
Quinto piso 4 habitaciones faltantes del cuarto al sexto piso.
Octavo piso 4 habitaciones faltantes del séptimo al décimo piso. Tabla 6. Distribución de las habitaciones faltantes en las ONU.
Las longitudes de fibra y cable coaxial son obtenidas enseguida:
Fibra óptica: Se suman los 5 km desde el Headend al edificio más 15 metros
para llegar a la OLT y 62.5 metros para llegar de la OLT a todas las ONU. Se
llega a un total de 5077.5 metros
Cable coaxial: Se calcula un promedio de distancias por piso de 32 metros
luego se ocupan 320 metros de cable coaxial
3.1.5. Listado de equipo a comprar
Presentamos una tabla que resume el equipo que se comprará para realizar la
red
Equipo Cantidad
Headend 1
OLT 1
Splitter óptico 1:16 1
ONU 13
Splitter eléctrico 1:16 13
STB 200
Fibra óptica 5077.5 m
Cable coaxial 320 m Tabla 7. Listado de equipamiento necesario para la instalación del proyecto.
17
3.2. EQUIPAMIENTO E INVERSIÓN
3.2.1. Identificación de proveedores de equipamiento.
Se efectuó una búsqueda de distintos proveedores del equipo para la
realización del proyecto. Se enlistan los proveedores que pueden llegar a ser
útiles para la realización del proyecto:
Thomason, Promax, SysMAster, Telnet, Fiberer, Ericsson, Smarthome,
InStock, aDigitalLife, Cablematic, Planetronic, Steren, GlobalSources,
OnlineElectrónica, Sunmafiber
Para cada una de los elementos a conseguir se muestra la tabla con los
productos seleccionables.
Equipo Proveedor Producto Características Precio
Headend Thomason DM6400 De Motorola
Procesador ASIC para formato MPEG2 3359€
Conversión ASI-P
Conversión ASI-GbE
Promax DTTV 2 entradas de señal satelital DV-S/S2 30625€
4 Salidas Transport Stream ASI
Modula la salida DVB-S/S2 en DVB-T
SysMaster Broadcaster Conversion ASI-GbE 3210€
Recepción satelital
Envió multicast y unicast
Almacenamiento adicional de 200 películas
OLT Telnet Tarjeta OLT EPON
Monomodo 10380€
Hasta 64 ONU
1Gbps
Fiberer OLT Fiberer F410T
Mono y multimodo 10125€
32 ONU
1.25 Gbps
Splitter óptico 1:16
Sunmafiber Optic splitter shelf
95x125x15 mm 930€
Fiberer Optical Splitter 1:16
4x5x50mm 980€
ONU Telnet Tarjetar ONU EPON
Permite establecimiento de buffers para VoD
1010€
Monomodo
Fiberer F010U Mono y multimodo 1010.98€
No requiere mayor dispositivos externos
Splitter eléctrico
Smarthome, Channel división 16-way
1dB de pérdidas 38.39€
In Stock PD2016 1 dB de pérdidas 45.30€
STB aDigitalLife SRT4663X 10000 canales 81.28€
DVB y MPEG2
6kg
400x100x300 mm
SysMaster Tornado M55 IPTV
High definition support 159€
Dobly 5.1
239x30x152 mm
Fibra óptica
Planetronic Bobina 300m de longitude .64€ por metro 2 mm de protección
Multimodo
Cablematic Bobina 100 m de longitude 1.25 € por metro 3mm de protección
Monomodo
Cable coaxial
Steren RG6/U 305 metros .1513€ por metro
OnlineElectronica RG58CU 100 metros .54€ por metro
Tabla 8. Comparación de productos.
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A partir de la tabla anterior es posible seleccionar los artículos que se utilizarán
en el proyecto.
3.2.2. Selección de equipo y resumen de características.
A continuación se presenta la selección de cada elemento de la red a instalar.
3.2.1.1. Selección del Headend
Se cuentan con 3 opciones para la selección del Headend: el DM6400, DTTV y
Broadcaster. Al comparar los precios es evidente que DTTV de Promax es
descartado al tener un precio excesivo en comparación con los otros dos
productos. Por otro lado, los otros dos cuentan con características muy
similares. Lo que podría diferenciarlos es que el Broadcaster cuenta con mayor
capacidad de almacenamiento, mientras que DM6400 contiene un procesador
especializado para MPEG-2. De estas dos, el hecho de poder procesar este
formato nos pareció más importante y por ende se seleccionó el DM6400.
Chasis compacto Una tarjeta DMUB-GIG-ESM GIGE Dos tarjetas DMIN4A de entrada Dos tarjetas DMIO4A de salida Procesador ASIC para formato MPEG-2
Tabla 9. DM6400, Headend seleccionado y sus características.
3.2.1.2. Selección de OLT
Los dos proveedores de OLT son Telnet y Fiberer. Ambos ofrecen precios
competitivos pero productos bastante diferentes. En primer lugar, la capacidad
de ONU que se pueden conectar al OLT es del doble para Telnet que para OLT
Fiberer F410T. Esto podría parece ventajoso, pero la realidad es que la
cantidad de ONU que ocuparemos es inferior a la ofrecida por este último. Por
otro lado, la velocidad que ofrece Fiberer es superior en un 25% y resulta más
flexible al poder ocupar monomodo y multimodo. Por estas dos razones
optamos por comprar el OLT de Fiberer.
Auto identificación de ONU Alta capacidad para Splitter Soporta IGMP Snooping Interface GUI Filtro de tramas por Broadcast, Unicast Puede restringir de direcciones MAC
Tabla 10. F410T, OLT seleccionado y sus características.
3.2.1.3. Selección de Splitter Óptico
La comparativa que tenemos de los Splitters es el tamaño que tienen y el
costo de las mismas. Mientras que el divisor de Sunmafiber es de mayores
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dimensiones, es de menor costo. Dado que hay suficiente espacio como para
colocar el Splitter, se decide por esta opción más económica.
Pérdidas por inserción 13.5 dB λ de trabajo 1260~1650nm Temperaturas de trabajo -40~85°C Directividad 55dB Pérdidas de uniformidad 1dB
Tabla 11. Divisor óptico seleccionado.
3.2.1.4. Selección de ONU
Para la selección de la ONU contamos con los mismos proveedores de la OLT,
Telnet con una tarjeta genérica y Fiberer con la F010U. La diferencia de precio
entre ambos productos es de tan solo unos céntimos, así que este no es un
factor determinante. Sin embargo, el ONU de Fiberer permite el uso de tanto
monomodo como multimodo y se encuentra ya en una carcasa de manera que
podría representar ahorros posteriores. Por esto mismo es seleccionada esta
ONU.
Dimensiones 162x117x30mm Max. Distancia de Trans. 20Km Temperatura de trabajo 0~60°C Soporta Monomodo y multimodo Velocidad 1.25 Gbps
Tabla 12. F010U, el ONU seleccionado para el proyecto.
3.2.1.5. Selección de Splitter Eléctrico
Dado que los dos productos tienen las mismas prestaciones, la decisión será
basada únicamente en el precio que tienen; lo cual representa un ahorro de 7€
por cada splitter. Se selecciona el PD2016 de InStock.
Pérdidas de Inserción 1dB Alto aislamiento entre puertos 30dB Excelente VSWR (1.15) Basado en divisores Wilkinson Temperatura de operación -65~85°C
Tabla 13. PD2016, el Splitter eléctrico usado para el proyecto.
3.2.1.6. Selección de STB
Contamos con dos STB para comprar, el SRT4663X y Tornado M55IPTV. La
diferencia básica entre estos dos es el tamaño y precio pero como es de
esperarse, el más compacto es el que mayor costo tiene. La diferencia de
tamaño es considerable, casi del doble. Sin embargo, el costo es duplicado,
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unos 80€ más costoso. Dado que se comprarán doscientos STB, se opta por el
más económico aDigitalLife; dejando a un lado el tamaño que presentan pues
pueden colocarse sin molestar al cliente.
10000 canales programables Compatible con DVB, MPEG-2
Sintonizador de alta sensibilidad 10 lenguajes disponibles
Transferencia de datos entre unidades
Tabla 14. SRT4663X, STB que se estará usando en cada habitación.
3.2.1.7. Selección de Fibra Óptica
Hay dos tipos de fibra que contemplamos en el proyecto. En primer lugar, la
fibra multimodo con dos 2mm de protección y la fibra monomodo con hasta
3mm de protección. El costo de la fibra monomodo es 56 céntimos por metro
superior a la multimodo; evidentemente ésta tiene mejores prestaciones. No
obstante, las longitudes que se utilizan en ese proyecto pueden tolerar pérdidas
mayores a las del monomodo. Por esto se opta por la fibra multimodo de
Planetronic.
Mulitmodo full-duplex Sección núcleo 62.5 µm Sección revestimiento 125µm Protección 2mm de diámetro Atenuación 0.2dB/Km
Tabla 15. Fibra seleccionada y sus caracteristicas.
3.2.1.8. Selección de Cable Coaxial
Finalmente para el coaxial, se tienen cables de calidades semejantes a precios
bastante diferenciados. De manera que al igual que con el splitter eléctrico se
toma el más barato de los proveedores; Steren RG6/U con un costo de .1513€
por metro.
Trabaja hasta 3GHz Conductor sólido de 18 AWG Conductor externo de aluminio Protegido contra calor. Inhibidor de rayos UV.
Tabla 16. Cable coaxial que se utilizará para las conexiones entre ONU y STB.
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Para mayor información sobre los productos seleccionados, invitamos a que se
dirija a las siguientes páginas web donde se dan las características completas
de los productos.
Headend
http://www.thomasonbbs.com/store/pc/viewPrd.asp?idcategory=156&idproduct=1666#details
Splitter Óptico
http://www.sunmafiber.com/Upload/htmledit/2010416132211682.pdf
ONU y OLT
http://www.fiberer.com/p_OLT___ONU_for_GEPON.html
Splitter Eléctrico
http://www.instockwireless.com/16way-n-type-rf-power-splitter-combiner-divider-pd2016.htm
STB
http://www.adigitalife.com.au/product_info.php?product_id=352&cat_link=index.html&resultpage
=1
Fibra
http://www.planetronic.es/bobina-fibra-optica-625125-multimodo-duplex-300-p-6675.html
Coaxial
http://www.sterenshopusa.com/catalog-shop-1000'-rg6u-cu-ul-cable-bk-wh--pull-box=200-933
3.2.3. Justificación de la inversión realizada.
El equipamiento seleccionado cumple con los requerimientos necesarios para
completar el proyecto con los estándares de calidad establecidos. Los costos
totales son mostrados enseguida.
Equipo Costo
Headend 3,359 € OLT 10,125 €
Splitter óptico 930 € ONU 13,142.74 €
Splitter Eléctrico 724.80 € STB 16,256.00 €
Fibra óptica 3,249.60 € Cable Coaxial 48.42 €
TOTAL 47,836 € Tabla 17. Costos de inversión inicial.
Como puede verse en la tabla anterior el costo de inversión inicial es de
47836€ con lo cual se puede cubrir completamente la instalación necesaria en
el hotel.
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3.3 ANÁLISIS ESTRATÉGICO DAFO
En el siguiente apartado recogemos un análisis DAFO (Debilidades,
Amenazas, Fortalezas y Oportunidades) de la implementación de fibra óptica a
hoteles.
3.3.1. Análisis externo
Podemos dividir el análisis externo en distintos factores externos a la empresa
que puedan afectar al desarrollo de la misma a saber:
Carácter político: Principalmente trabajar en países con un sistema de
gobierno estable y con buenas relaciones internacionales.
Carácter social: Podría afectar al desarrollo de la empresa la situación
social del país a saber desempleo, salud, higiene etc. pues trabajamos
sobre hoteles.
Carácter tecnológico: Podríamos aprovechar nuestros avances
tecnológicos en la instalación de fibra óptica en hoteles de países menos
desarrollados tecnológicamente así siendo pioneros en este aspecto así
como podría afectarnos trabajar en un país con un desarrollo tecnológico
muy elevado.
3.3.2. Análisis interno
Los factores internos se enlistan enseguida.
Internamente dependemos totalmente de la situación económica,
demográfica y publicitaria del hotel.
Habría que tener en cuenta aspectos como personal, activos, calidad del
hotel, estructura interna y percepción de los consumidores.
FORTALEZAS DEBILIDADES
Análisis Interno
Alto ancho de banda. Disponibilidad 24 horas 7 días. Implantamos un medio de comunicación que cada día se hace más necesario y está en pleno desarrollo.
No llega fibra óptica hasta cada cuarto. Necesidad de utilizar espacios del hotel para las centralitas Posibilidad de obra en uno ya construido.
OPORTUNIDADES AMENAZAS
Análisis externo
Capacidad de expansión a otros hoteles. Darnos a conocer. Posibilidad con los beneficios de mejorar e innovar en el sistema implantado.
Empresas en el sector. Reparaciones. Fallos del proveedor de la conexión.
Tabla 18. Análisis DAFO.
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3.4. VIABILIDAD Y RENTABILIDAD: TIR Y VAN A 5 AÑOS.
Para completar el análisis de rentabilidad se analizan las variables TIR (Tasa
Interna de Rentabilidad) y VAN (Valor Actual Neto). Es necesario conocer el
desembolso inicial y un aproximado de las ganancias y gastos que se tendrán
en los primeros 5 años para realizar el cálculo de las mismas.
3.4.1. Inversión inicial
Como se vio en el inciso anterior el costo de equipamiento inicial es de 47386€.
Si a esto le agregamos el costo de mano de obra de aproximadamente 5000€
la inversión inicial sería de unos 52386€.
3.4.2. Ingresos
Los ingresos que se tendrán serán de una renta mensual de 850€ mensuales
que se cobrarán al hotel por mantenimiento y servicio de la red. Cada año se
aumentará un 5% para compensar los incrementos de precios provocados.
3.4.3. Gastos
Los gastos involucrados son básicamente de mantenimiento de la red y no son
demasiado costosos. Puede tomarse un promedio de los gastos esperados por
20€ mensuales. Por otro lado, también hay que contar los impuestos que son
agravados a nuestro negocio. Estos son el IS y el IVA. El primero, por no
obtener un beneficio anual superior a 120 mil euros y por fomentar la
tecnología y por distribuciones audio visuales es del 10%. Por otro lado el IVA
ya era calculado con los precios ofrecidos y por ende no se tomara en cuenta
para el cálculo del VAN y TIR.
3.4.4. Calculo de TIR y VAN
Ya conocidos estos datos es posible calcular el TIR y el VAN. El VAN permite
calcular el valor presente de un determinado número de flujos de caja futuros,
originados por una inversión. La fórmula para calcularse es la siguiente
Donde
es el flujo en el periodo t
n es el número de periodos analizados
k es la inflación en cada periodo
Por otro lado, el TIR es el valor de la tasa de interés que da a lugar un VAN
igual a 0. Su fórmula es la siguiente:
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Se aproxima la tasa de interés a 5% para el cálculo de la VAN. Con los datos
anteriores obtenemos la siguiente tabla
Año Flujo de caja (Vt)
0 -52386€ 1 8940€ 2 9858€ 3 10867.8€ 4 11978.58€ 5 13200.438€
TIR 1% VAN -10,516.83 €
Tabla 19. Cálculo del TIR y VAN.
Figura 11. Efectivo en caja a lo largo de los 5 años.
Podemos observar con ambos estimadores que el proyecto es rechazado el
VAN dan resultados negativos. Esto quiere decir que aun cuando se recupera
la inversión en 5 años numéricamente; realmente el valor neto en 5 años del
dinero es menor a lo que valdría actualmente. Es necesario más tiempo para
realmente recuperar la inversión, lo cual representa mucho tiempo del cual no
se llega a disponer.
Si analizamos en TIR podemos ver que este es menor al 10% y que por ende
también por este rubro el proyecto sería rechazo. Esto quiere decir que es
requerida una tasa de interés demasiado baja como para recuperar la inversión
en los 5 años. Se concluye firmemente que el proyecto es rechazado.
-60000
-50000
-40000
-30000
-20000
-10000
0
10000
1 2 3 4 5 6
Efectivo en caja
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4. Conclusiones En este trabajo se presentó el estudio para la implementación de los servicios
de TV digital y VoD a un hotel de 10 plantas con 20 habitaciones por planta.
Fue necesario el estudio de las tecnologías más afines al desarrollo del
proyecto, a saber, WiFi, GbE y HFC. Se realizó la comparativa entre las
mismas y se concluyo que HFC es la tecnología idónea para la implementación
de los servicios TV digital y VoD. Los factores a remarcar fueron que a pesar
de la escalabilidad y flexibilidad que presenta WiFi la red que se implementaría
es fija y estos dos factores no son necesarios. Además, su tasa de bits no
alcanza los niveles deseados.
Por otro lado, GbE no está definido para los servicios que se implementarían,
sino que se utiliza para la transmisión de datos. Por esto mismo se seleccionó
HFC, pues se encuentra especializado para estos servicios. El cable y la fibra
óptica son lo suficientemente robustos para la comunicación en alta velocidad
que exigen VoD y la TV.
Ya con la tecnología seleccionada se realiza un estudio de negocio donde se
dimensiona la red y se seleccionan los mejores productos para la
implementación de la misma. Se realizó la comparativa entre varios
proveedores del equipamiento que se utilizaría para posteriormente hacer un
presupuesto de la inversión requerida para la implementación de la red.
Finalmente, para comprobar la fiabilidad del negocio, se efectuó un análisis
estratégico DAFO, donde se examinaron las fortalezas y debilidades que
presenta el negocio. Con la ayuda del cálculo de la TIR y la VAN se vio la
viabilidad y rentabilidad de la instalación de la red. Se concluyó que a 5 años
no es rentable el negocio, es necesario más tiempo para recuperar la inversión,
por lo menos unos 6 años. Esto indica como las redes de acceso son el
segmento de red que mayor inversión requiere, siendo su tiempo de
recuperación lento. Es necesario tener suficiente capital para invertir en estas
redes y además saber que las remuneraciones son a largo plazo.
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5. Referencias [1] Kerpez, K.J.; , "The channel capacity of hybrid fiber/coax (HFC) networks,"
Information Theory, 1995. Proceedings., 1995 IEEE International Symposium on ,
vol., no., pp.481, 17-22 Sep 1995 doi: 10.1109/ISIT.1995.550468
[2] KSM. Technical Especifications
<http://www.madaboutcable.com/cables/coaxial_cables/products/rg11_coaxial_c
able.html>
[3] IEEE Standard 802.11 b -1999 Part 11: Wireless LAN medium access control
(MAC) and physical layer (PHY) specifications: Higher-speed physical layer
extension in the 2.4 GHz band, IEEE Standard, 1999.
[4] IEEE Standard. 802.11g Supplement to Part 11: Wireless LAN Medium Access
Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications: Higher-speed Physical
Layer Extensions in the 2.4 GHz Band. IEEE Std. 802.11g-2003
[5] Chun Yeow Yeoh; , "Experimental study of 802.11n network," Advanced
Communication Technology (ICACT), 2010 The 12th International Conference on ,
vol.2, no., pp.1067-1072, 7-10 Feb. 2010
[6] "CCNA Exploration 4.0." LAN Switching and Wireless. Web. 5 Apr 2011.
<http://cisco.mty.itesm.mx/cursos/ccna/Exploration3/index.html>.
[7] Fiérrez, Julián. Sistemas de Acceso Híbridos
<http://arantxa.ii.uam.es/~sistel/T5.ppt>
[8] INNER. Tasas de Transferencia DOCSIS
<http://www.inner.com.ar/Redes_HFC/tasas_docsis_1_1.html>
