ANALISIS DE UNA RED DE FIBRA OPTICA

INTER-UNIVERSITARIA

COMUNICACIONES OPTICAS

NOMBRE: LUIS FERNANDO VERA PEREIRA

CARRERA: ING. EN TELECOMUNICACIONES

SEMESTRE: 9

DOCENTE: ING. DEL CARPIO

FECHA: 21/05/12

LA PAZ - BOLIVIA

CONTENIDO 1 INTRODUCCION: .......................................................................................................................... 3

2 DISEÑO DE LA RED OPTICA: ......................................................................................................... 3

3 PROPUESTAS: .............................................................................................................................. 5

3.1 PROPUESTA DE WRI: ........................................................................................................... 5

3.2 PROPUESTA DE PADTEC: ..................................................................................................... 8

3.3 PROPUESTA DE NORTEL NETWORKS: ................................................................................. 9

3.4 PROPUESTA DE HUAWEI: .................................................................................................. 11

3.5 PROPUESTA DE ALCATEL: .................................................................................................. 12

3.6 PROPUESTA DE CISCO SYSTEMS: ....................................................................................... 14

4 ANÁLISIS TÉCNICO DE LAS PROPUESTAS: .................................................................................. 15

5 CONCLUSIONES: ........................................................................................................................ 18

ANALISIS RED DE FIBRA ÓPTICA INTER-UNIVERSITARIA

1 INTRODUCCION: El presente trabajo es acerca de un estudio que se basa en la implementación de una red de fibra

óptica Inter-Universitaria, la cual está formada por cuatro nodos WDM/GbE (Wavelength Division

Multiplexing/Gigabit Ethernet): tres en Santiago (USACH, REUNA y UdeCH) y uno en Valparaíso

(UTFSM).

Esta red se pretende utilizar para investigación y desarrollo (I&D) de esta tecnología. Un aspecto

clave en la implementación de esta red es correr IP directamente sobre WDM.

En el presente capítulo se describirá el diseño de la red, se realizará una breve descripción de

todas las propuestas de los proveedores de redes. Se señalará la tecnología de cada propuesta, y

se especificarán los equipos que la forman, señalando la función de cada uno de ellos, así como

características de los sistemas de administración de las redes correspondientes. Luego, se señalará

la propuesta elegida para la implementación de la “Red Óptica para Internet del Futuro”,

especificando el por qué se eligió esa propuesta, mediante la utilización de cuadros comparativos

e indicando características claves de la propuesta elegida. Finalmente, se presentarán las

conclusiones obtenidas del capítulo.

2 DISEÑO DE LA RED OPTICA: Con esta red se busca trabajar en investigación y desarrollo (I&D) en tecnología WDM.

Dependiendo de las instituciones, se trabajará al nivel de dos capas: al nivel de capa física y al nivel

de capa de aplicación.

En los 4 nodos de la red óptica escalable, se desarrollarán objetivos que tienen relación con la

implementación de redes ópticas, sin embargo las labores a ser ejecutadas en cada nodo, son

diferentes. En términos generales, la red óptica se ha proyectado con 4 nodos interconectados, de

la forma que lo ilustra la Figura 1. Nótese que la red consta de un enlace de larga 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 1. Diagrama conceptual de la red óptica y sus nodos.

En el nodo UTFSM se desarrollarán trabajos relacionados con el nivel físico y con el nivel de

aplicación. Para ello, se dispondrá de dos líneas dedicadas exclusivamente para investigación; y

dos líneas dedicadas al desarrollo de aplicaciones. En el nodo USACH se desarrollarán

exclusivamente tareas de investigación en sistemas de comunicaciones ópticas, es decir, se

trabajará a escala física. Por otro lado, en el nodo UdeCH se ejecutarán solamente tareas en

relación con el desarrollo de aplicaciones. Finalmente, en el nodo REUNA, también se realizarán

trabajos relacionados con el nivel de aplicaciones.

Con estas consideraciones, es posible establecer los requerimientos mínimos de la red. Desde el

punto de vista de las aplicaciones, la red óptica a implementar toma la forma de la Figura 2. Como

se observa, el nodo USACH no interviene en este ámbito.

Figura 2. Red óptica desde el punto de vista de las aplicaciones.

En relación con la asignación de longitudes de onda, con respecto al nivel de aplicaciones, se tiene

la siguiente distribución: en el tramo UTFSM-REUNA se requiere una longitud de onda en cada

sentido; en el tramo UTFSM-UdeCH se requiere de una longitud de onda en cada sentido; y en el

tramo REUNA-UdeCH, también se requiere de una longitud de onda en cada sentido.

Desde el punto de vista del nivel físico, para implementar la red experimental en comunicaciones

ópticas, la red óptica toma la forma de la Figura 3. En ella se observa que el paso por el nodo

REUNA es obligatorio, pero no existe un tratamiento de la señal.

Figura 3. Red óptica desde el punto de vista de experimentación en óptica.

Para implementar lo anterior, cada tramo (enlace entre 2 nodos contiguos) requiere dos fibras

oscuras: una para cada dirección. El tramo que une UTFSM y REUNA requiere de 2 longitudes de

onda para transmisión a nivel de capa física, cuyo destino final es el nodo USACH, y otras 2

longitudes de onda para el transporte de datos para el desarrollo y la experimentación de

aplicaciones (en que una longitud de onda se asigna estáticamente al enlace UTFSM-REUNA y otra

para cubrir el enlace UTFSM-UdeCH). El tramo que une a REUNA con la UdeCH requiere también

de 2 longitudes de onda y será utilizado en el desarrollo de aplicaciones demandantes de ancho de

banda con calidad de servicio. El tramo que une REUNA con la USACH requiere de 2 longitudes de

onda que, como se mencionó anteriormente, serán usadas para experimentos a nivel de la capa

física.

Tomando en cuenta todas las consideraciones antes descritas, es posible establecer un esquema

descriptivo con los requerimientos mínimos para la red óptica a implementar. En ella se

consideran 4 longitudes de onda para el tramo UTFSM-REUNA, 2 longitudes de onda para el tramo

REUNA-USACH, y 2 longitudes de onda para el tramo REUNA-UdeCH. Esto se visualiza en la Figura

4.

Figura 4. Red óptica tipo estrella con nodo central en REUNA.

Se contactó a distintos proveedores de redes ópticas para solicitar las respectivas cotizaciones.

Cada una de estas propuestas es descrita a continuación.

3 PROPUESTAS:

3.1 PROPUESTA DE WRI: En las siguientes figuras se presentan los diagramas de la “Red de Fibra Óptica para Internet del

Futuro” propuestas por el proveedor WRI [Wri02].

Figura 5. Diagrama de la red de fibra óptica WRI – Solución 1.

La Figura 5 [Wri02] esquematiza la solución 1 de WRI, la cual consiste en una topología física de

línea para un sistema DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), con un máximo de 32

canales operando a 2.5 [Gbps] ó 10 [Gbps], obteniendo una capacidad máxima de 320 [Gbps].

La red propuesta en la solución 1 está compuesta por: dos Optical Multiplexer Terminal (OMT) de

32 longitudes de onda; dos Optical Add/Drop Multiplexer (OADM), cada uno capaz de

insertar/extraer (Add/Drop) 4 canales de longitudes de onda; y un In-Line optical Amplifier (ILA)

para el tramo de larga distancia de la red.

La distribución de los canales de longitudes de onda es la siguiente: UTFSM-REUNA, un canal;

UTFSM-UdeCH, un canal; UTFSM-USACH, un canal; REUNA-UdeCH, un canal; REUNA-USACH, un

canal; UdeCH-USACH, un canal; y la sección UTFSM-REUNA-UdeCH-USACH, un canal también. Más

detalladamente se puede observar en la Figura 6 [Wri02].

Figura 6. Asignación de longitudes de onda para WRI – Solución 1.

Figura 7. Diagrama de la red de fibra óptica WRI – Solución 2.

La Figura 7 [Wri02] esquematiza la solución 2 de WRI, la cual consiste en una topología física de

anillo para un sistema DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), con un máximo de 32

canales operando a 2.5 [Gbps] ó 10 [Gbps], obteniendo una capacidad máxima de 320 [Gbps].

La red propuesta en la solución 2 está compuesta por: cuatro Optical Add/Drop Multiplexer

(OADM), cada uno capaz de insertar/extraer (Add/Drop) 4 canales de longitudes de onda; y dos In-

Line optical Amplifier (ILA) para el tramo de larga distancia de la red.

La topología de anillo usada en esta propuesta, asegura una protección para los canales de

longitudes de onda. La distribución de estos canales, es la siguiente: un canal para el tramo

UTFSM-REUNA; un canal para UTFSM-UdeCH; un canal para UTFSM-USACH; un canal para REUNA-

UdeCH; un canal para REUNA-USACH; un canal para UdeCH-USACH; un canal para UTFSM-REUNA;

un canal para REUNA-UdeCH; y un canal para UdeCH-USACH. Todos los canales están protegidos.

Para una mejor visualización, refiérase a la Figura 8 [Wri02].

Figura 8. Asignación de longitudes de onda para WRI – Solución 2.

Los equipos que conforman la red, corresponden a la serie FONST W80/320DWDM de WRI. Estos

equipos incluyen Optical Multiplexer Terminals (OMTs), Optical Add/Drop Multiplexers (OADMs) y

In-Line optical Amplifiers (ILAs), de capacidad máxima 320 [Gbps], pueden transmitir a 640 [Km]

sin regeneración de la señal.

En ambos casos de soluciones propuestas, la OTU (Optical Transponder Unit), la unidad que

provee conectividad Gigabit Ethernet, ya sea para 2.5 [Gbps] ó 10 [Gbps], obedece a la

recomendación G.692 de la ITU. Tiene un espaciamiento mínimo entre canales de 100 [GHz]. El

rango de operación del transmisor está entre los 1310 y 1550 [nm], y el rango de recepción, se

extiende desde los 1280 [nm] a los 1565 [nm].

Las propuestas presentadas pueden ser implementadas como sistema DWDM Abierto o Integrado.

Un sistema DWDM Abierto requiere de terminales SDH compatibles con la norma G.957 de la ITU

(ó G.691). En este tipo de sistema, la OTU esta ubicada antes del dispositivo WDM, para convertir

la señal óptica de longitud de onda no estándar (G.957) en una estándar (G.692). Un sistema

DWDM Integrado requiere de terminales SDH compatibles con la norma G.692 de la ITU, los cuales

cumplen con los requerimientos de enrejado de longitudes de onda en las fuentes ópticas, que

pueden tener una dispersión tolerable para transmisiones de larga distancia. Los sistemas

Integrados requieren que los equipos SDH y DWDM sean provistos por un mismo proveedor, para

que el sistema de administración de la red pueda administrar a ambos.

Estas propuestas incluyen un sistema de administración de la red, el cual es capaz de gestionar

hasta 256 elementos de red, entre ellos: OADMs, OMTs, OREPs (Optical Repeaters), así como

elementos de red SDH. Este sistema es capaz de gestionar ambas tecnologías (WDM y SDH)

simultáneamente. Puede realizarse una supervisión local o remota. Entre las funciones que

cumple el sistema administrador, están: Administración de fallas, Administración de desempeño,

Gestión de configuración, Seguridad y Administración general de la red. Este sistema opera sobre

plataforma Unix.

3.2 PROPUESTA DE PADTEC: En la Figura 9 se presenta un diagrama de la “Red de Fibra Óptica para Internet del Futuro”

propuesta por el proveedor PADTEC [Pad02].

Figura 9. Diagrama de la red de fibra óptica PADTEC.

En la Figura 9 [Pad02] se especifican los cuatro nodos de la red.

El nodo UTFSM está compuesto por: tres Transpondedores, un Multiplexor, un Demultiplexor y

dos Amplificadores. Los Transpondedores son utilizados para proveer conectividad GbE para el

desarrollo de aplicaciones: uno de ellos para ejecutar aplicaciones con la UdeCH, otro para la línea

con REUNA y un tercero para proveer posibles aplicaciones con la USACH. Este último, estará

standby y se utilizará para ejecutar aplicaciones sólo si fuese necesario, su uso real será para

realizar experimentos de investigación, junto con la otra línea transparente de fibra oscura que

posee este nodo. El Multiplexor cumple la función de mezclar (combinar) las entradas en una sola

salida. El Demultiplexor cumple la función inversa del componente anterior. Finalmente, los

Amplificadores son utilizados debido al largo trayecto de la línea, la cual une UTFSM con REUNA,

aproximadamente 150 [Km], uno para ida y otro para vuelta.

El nodo USACH está compuesto por: un Multiplexor, un Demultiplexor y un Transpondedor -la

función de cada uno de ellos es la misma descrita en el párrafo anterior-. Aquí, también se cuenta

con una línea de fibra oscura, debido a que en este nodo sólo se requiere realizar experimentos de

investigación. La presencia del Transpondedor se debe solamente para realizar posibles

aplicaciones en el futuro.

El nodo UdeCH lo componen: un Multiplexor, un Demultiplexor y dos Transpondedores -la función

de cada uno está descrita en el párrafo correspondiente al nodo UTFSM-. Este nodo sólo requiere

la ejecución de aplicaciones, por esto la presencia de dos Transpondedores, uno para la línea

UdeCH-UTFSM y otro para la línea UdeCH-REUNA.

Por último, el nodo REUNA corresponde al centro de la estrella que forman todos los nodos de la

red, el cual está formado por: tres Multiplexores, tres Demultiplexores, dos Transpondedores y

dos Amplificadores -la función de cada uno está descrita en el párrafo correspondiente al nodo

UTFSM-. Desde este nodo se ejecutarán aplicaciones con UTFSM y con UdeCH, por esto la

presencia de dos Transpondedores: uno para cada línea. La presencia de dos Amplificadores en la

línea REUNA-UTFSM se debe a la misma consideración descrita en el párrafo correspondiente a la

descripción del nodo UTFSM.

Esta propuesta de red está implementada con el uso de tecnología DWDM (Dense Wavelength

Division Multiplexing) sobre toda ella. Otro punto que es conveniente aclarar, es la velocidad: cada

canal puede tener una velocidad de hasta 10 [Gbps], pasando por 1.25 [Gbps] y 2.5 [Gbps].

Esta red posee un sistema de administración, tipo supervisión, alarmas, control de acceso y

visualización gráfica de eventos de alarma en elementos activos (transpondedores y

amplificadores). El sistema de administración está compuesto por un módulo supervisor en cada

nodo, los que se conectan por medio de un canal en 1510 [nm]. Este sistema utiliza un sistema

operativo basado en Linux.

3.3 PROPUESTA DE NORTEL NETWORKS: En la Figura 10 se presenta un diagrama de la “Red de Fibra Óptica para Internet del Futuro”

propuesta por el proveedor NORTEL NETWORKS [Nor02].

Como se puede apreciar en la Figura 10, la red propuesta por NORTEL NETWORKS comprende el

tramo UTFSM-REUNA-USACH con tecnología Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM), y

el tramo REUNA-UdeCH con tecnología Coarse Wavelength Division Multiplexing (CWDM), ambas

descritas en el capítulo 1. Con la inclusión de ambas tecnologías en la red, ésta tendrá una solución

metropolitana de red (MAN).

Esta solución esta implementada por medio de los equipos “OPTera Metro 5000 Series” de

NORTEL NETWORKS: OPTera Metro 5100 Multiservice Platform, para dar una solución CWDM; y

OPTera Metro 5200 Multiservice Platform, para entregar una solución DWDM.

Figura 10. Diagrama de la red de fibra óptica NORTEL NETWORKS.

Los nodos de plataformas multiservicio OPTera Metro tienen la capacidad de ser configurados

como OADM (Optical Add/Drop Multiplexer), OMX (Optical MUX/DEMUX) y OFA (Optical Fiber

Amplifier), para las diferentes tecnologías (DWDM y CWDM). Estas tres configuraciones describen

todos los equipos mostrados en la Figura 10. También, estos equipos cumplen con las

recomendaciones de la ITU: cada banda de longitudes de onda está formada por cuatro canales

con un espaciamiento de 200 [GHz] (1.6 [nm]) para el caso DWDM y cada nodo tiene una banda.

Esta propuesta específica equipos terminales de multiplexación óptica en los tres nodos extremos

(UTFSM, USACH y UdeCH). Mediante estos equipos es posible multiplexar y demultiplexar las

longitudes de onda que llegan y salen de cada nodo. En REUNA se instala un Bridge que gestiona

las longitudes de onda direccionadas a cada nodo extremo de la red. Como el tramo REUNA-

UdeCH es de tecnología CWDM, en REUNA también se incluye el equipamiento respectivo para la

transformación de tecnología DWDM a CWDM.

Para el tramo UTFSM-REUNA, debido a la extensión del mismo, es conveniente ubicar un

amplificador óptico. Este amplificador (OFA), está compuesto por un Erbium Doped Fiber Amplifier

(EDFA) para amplificar señales en bandas C y L. Este amplificador reduce la degradación de señales

que ocurren cuando aumentan los nodos en una red. Este amplificador óptico provee una

ganancia de 23 [dB] (+/- 1 [dB]), para cada banda.

La red propuesta incluye un software de administración de la red, mediante el cual se puede

administrar en forma local o remota, desde un PC. Localmente, por medio de un puerto 10base-T,

y remotamente por medio de una red TCP/IP. Desde este software se puede: detectar fallas,

configurar equipos, establecer conexiones, monitorear el desempeño de la red, entre otras

funciones.

3.4 PROPUESTA DE HUAWEI: En la Figura 11 se presenta un diagrama de la “Red de Fibra Óptica para Internet del Futuro”

propuesta por el proveedor HUAWEI [Hua02].

Figura 11. Diagrama de la red de fibra óptica HUAWEI.

Esta propuesta sólo implementa una red para el tramo UTFSM-REUNA-USACH, utilizando un

amplificador óptico para la línea UTFSM-REUNA. La red está implementada por los equipos OptiX

BWSTM 320G para sistemas DWDM backbone, con una capacidad máxima de 320 [Gbps].

La red propuesta (Figura 11), provee conectividad Gigabit Ethernet entre los nodos UTFSM y

REUNA, así también entre los nodos REUNA y USACH, para poder ejecutar el desarrollo de

aplicaciones. Al mismo tiempo, considera conexiones transparentes de fibra óptica entre los nodos

UTFSM y USACH, para ser utilizadas en investigación óptica.

La red considera tres OADMs, ubicados en los nodos UTFSM, REUNA y USACH, y un OLA (Optical

Line Amplifier) en la mitad de la línea que une los nodos UTFSM y REUNA.

Los servicios a ser transportados por la red corresponden a Gigabit Ethernet. Entre UTFSM y

REUNA hay configuradas dos longitudes de onda en orden de transporte de estos servicios. Al

mismo tiempo, entre REUNA y USACH hay dos longitudes de onda destinadas al transporte de

servicios Gigabit Ethernet. Los transpondedores correspondientes están incluidos en las estaciones

OADMs.

Por otro lado, dos longitudes de onda transparentes están conectadas directamente entre los

nodos UTFSM y USACH para ser utilizadas con fuentes láser de investigación. Los transpondedores

para estas longitudes de onda no están incluidos.

Los equipos OptiX BWSTM 320G son un sistema de red DWDM de alta capacidad y largo alcance,

con un máximo de 32 longitudes de onda y una capacidad máxima de 320 [Gbps]. A continuación,

se describen las características del sistema [Hua02]:

Este sistema utiliza tecnología avanzada EDFA banda-C: con la adopción de ésta, tal como, filtro de

ganancia plana, control de ganancia y control de atenuación en línea, se asegura una alta calidad y

operación estable del sistema.

Utilización de tecnología avanzada de la función FEC (Forward Error Correction) y supresión de

Jitter. La OTU (Optical Transponder Unit) con la función FEC decrementa considerablemente los

requerimientos del OSNR (Optical Signal-to-Noise Ratio), incrementando la extensión del sistema.

La función de supresión de Jitter mejora la sincronización, suprimiendo el Jitter de la señal.

Soporta varios protocolos de tráfico, entre ellos, Gigabit Ethernet, el cual corresponde a los

requerimientos del proyecto.

Posee amplias opciones para la distancia de transmisión, por ejemplo: 8 · 22 [dB] ( 8 · 80 [Km]); 5 ·

30 [dB] (5 · 100 [Km]); entre otras.

Posee función OADM. Cada OADM puede insertar/extraer (Add/Drop) hasta 12 longitudes de

onda.

El OptiX BWSTM 320G está equipado con una unidad OSA (Optical Spectrum Analyzer), el que

entrega características espectrales en línea, vía NMS, por el uso de puertos de monitoreo provistos

por el OTM (Optical Terminal Multiplexer) y el OLA (Optical Line Amplifier).

Esta propuesta, también considera un sistema de administración de la red, el cual consiste en el

producto OptiX iManager NES, una solución integrada y potente en plataforma Windows. Entre las

funciones de este sistema administrador, se tiene: Administración de fallas, Administración de

desempeño, Gestión de mantenimiento, Gestión de configuración, Administración de topología, y

Administración de seguridad.

3.5 PROPUESTA DE ALCATEL: En la Figura 12 se presenta un diagrama de la “Red de Fibra Óptica para Internet del Futuro”

propuesta por el proveedor ALCATEL [Alc02].

Figura 12. Diagrama de la red de fibra óptica ALCATEL.

Esta propuesta está basada en los equipos 1696 Metro Span de ALCATEL, que proveen un sistema

de transporte DWDM para aplicaciones en redes metropolitanas. Estos equipos operan con

cualquier tipo de fibra y soportan protocolos e interfaces transparentes, como Gigabit Ethernet. El

1696 Metro Span dispone de mecanismos de protección que garantizan una restauración del

servicio ultra rápido, en caso de falla.

La red propuesta, Figura 18, tiene una capacidad de transporte de 4 portadoras de hasta 2.5

[Gbps] e incluye upgrades para soportar portadoras de 10 [Gbps]. Los transpondedores permiten

el transporte de señales de 100 [Mbps] hasta 2.5 [Gbps]. A pesar de que en el tramo UTFSM-

USACH se requiere de canales transparentes, los transpondedores son necesarios para asegurar la

viabilidad del enlace óptico. Los módulos OADMs permiten la multiplexación óptica de hasta 4

portadoras, además de la inserción/extracción (Add/Drop) de la portadora utilizada para gestionar

la red.

Al igual que la propuesta de PADTEC, esta propuesta esta implementada con el mismo

equipamiento que ella: multiplexores en nodos extremos, OADM en nodo central, y un

amplificador para el trayecto de larga distancia. Sin embargo, la propuesta de ALCATEL considera

transpondedores para los enlaces destinados a la red experimental del proyecto, lo que se traduce

en un gasto innecesario, puesto que para estos enlaces no es requerido el uso de

transpondedores, ya que se desea experimentar directamente sobre fibra óptica.

Para gestionar (administrar) la red se utiliza una gestión local o remota. Para una administración

local se utiliza Local Craft Terminal, implementada sobre un PC o sobre Notebook, para su fácil

transporte. Para una administración remota se utiliza Remote Craft Terminal, implementada sobre

un PC Lap Top, y que es capaz de supervisar hasta 32 elementos de red. El software posee las

funcionalidades de Administración de seguridad (FAD/NAD), Gestión de configuración, Monitoreo

de fallas, Reporte de alarmas y Monitoreo de desempeño. El sistema operativo utilizado

corresponde a Windows NT.

3.6 PROPUESTA DE CISCO SYSTEMS: La red propuesta por CISCO SYSTEMS se basa la serie de productos 15200 de equipos ópticos con

utilización tecnología WDM. En particular, la red está formada por los Switches ópticos ONS 15252

y el amplificador óptico ONS 15216 de tecnología EDFA [Cis02].

Se presentaron dos propuestas de equipos Cisco de distintos proveedores (Adexus y Coasin),

variando solamente en el precio, pero técnicamente iguales. La red propuesta consta con equipos

ONS15252 configurados como OTM (Optical Terminal Multiplexer) para los nodos UTFSM y

USACH: en UTFSM el OTM posee dos módulos de línea para proveer conectividad Gigabit Ethernet

y dos módulos de multiplexación para conectar fibra directamente; en el OTM de USACH también

se consta con dos módulos de multiplexación para lambdas puras.

En REUNA se incluye un ONS15252 configurado como OADM (Optical Add/Drop Multiplexer),

permitiendo realizar un bridge en las dos longitudes de onda que se transmiten entre UTFSM y

USACH.

En el tramo entre UTFSM y REUNA se requiere la presencia de un amplificador óptico. Para ello se

utilizará el equipo ONS15216 EDFA2, un amplificador óptico basado en fibra dopada con Erbio

(EDFA). Se puede tener una amplificación de 13 a 22 [dB] para cada longitud de onda entre 1530 y

1563 [nm]. Se requiere un amplificador en cada pelo de fibra.

Para proveer conectividad Gigabit Ethernet entre REUNA y UdeCH y entre UdeCH y UTFSM se

ofrece la solución CWDM GBIC de Cisco, para el enlace REUNA-UdeCH. Esta solución permite

multiplexar hasta 8 enlaces Gigabit Ethernet sobre un par de pelos de fibra. Esta solución se basa

en que para transmitir y recibir se utilizan switches LAN con soporte GBIC. Para el enlace entre

UTFSM y UdeCH se requiere de un switch LAN en dependencias de REUNA, para entregar al

multiplexor CWDM una interfaz GBIC.

En la Figura 13 [Cis02], se presenta una representación de la red propuesta para la solución que

incluye tecnologías DWDM y CWDM.

Una segunda solución para la red permite considerar un único enlace entre UdeCH y REUNA y la

conmutación en REUNA para el tráfico con UTFSM. Bajo este esquema no es necesario utilizar el

equipamiento CWDM, enlazando a través de fibra oscura los switches LAN de REUNA y UdeCH

usando una interfaz GBIC estándar. Un esquema de esta solución (únicamente tecnología

DWDM) se presenta en la Figura 14 [Cis02].

Figura 13. Solución 1 - equipos ONS Cisco.

Figura 14. Solución 2 - equipos ONS Cisco.

Una unidad de monitoreo controla la longitud de onda central, los niveles de potencia por longitud

de onda y la relación señal-a-ruido óptica (OSNR). Tiene reporte por medio de alarmas y almacena

un historial con los datos obtenidos. Tiene un período de muestras por debajo de los 100 [ms].

Opera sobre el rango de longitudes de onda comprendidas entre los 1528 y 1561 [nm]. Tiene

posibilidad de control local y/o remoto.

4 ANÁLISIS TÉCNICO DE LAS PROPUESTAS: Luego de estudiar las propuestas de red de los distintos proveedores es posible establecer una

comparación de ellas. Los parámetros a ser considerados en esta comparación son: la dispersión y

la atenuación, parámetros que son claves en el diseño de redes ópticas.

Para determinar estos parámetros, es necesario considerar algunas especificaciones de los

componentes de la red óptica. Como la fibra óptica utilizada en la red satisface la estandarización

de la ITU, con su norma G.652, a continuación se presentan los datos necesarios para establecer la

comparación:

Coeficiente de Atenuación = 0.275 [dB/Km]

Valor de Dispersión = 18 [ps/nm·Km]

Dispersión por Modo de Polarización (PMD) = 0.1 [ps/Km1/2]

Margen del sistema = 3 [dB]

Para obtener la dispersión del enlace, se requiere de la dispersión máxima del láser transmisor.

Este valor, para cada propuesta se presenta a continuación:

Dispersión máxima láser (ALCATEL) = 3200 [ps/nm]

Dispersión máxima láser (CISCO) = 3000 [ps/nm]

Dispersión máxima láser (HUAWEI) = 12800 [ps/nm]

Dispersión máxima láser (PADTEC) = 12800 [ps/nm]

Dispersión máxima láser (WRI) = 12800 [ps/nm]

Con estos valores es posible obtener la dispersión para los enlaces de la red óptica. En el tramo de

larga distancia (UTFSM-REUNA), el amplificador no juega un rol en este cálculo. La dispersión está

dada por la multiplicación del valor de dispersión por la distancia, mediante la siguiente ecuación:

BABA dDD · (ecuación 2.1)

Donde DA-B : Dispersión en trayecto A - B.

D : Valor de dispersión.

dA-B : Distancia del trayecto A - B.

El otro parámetro fundamental, al momento de diseñar una red óptica, es la atenuación. Los

receptores requieren de un nivel aceptable de potencia, para detectar la señal correctamente. Por

esto, se realiza un Power Budget en los tramos, para asegurar una buena recepción de la señal en

los receptores. Para este cálculo, también hay que considerar algunas especificaciones adicionales

de los componentes de la red óptica, por ser:

Potencia de salida (ALCATEL) = 5 [dBm/channel]

Pérdida de inserción (ALCATEL) = 4.5 [dB]

Sensibilidad de potencia del receptor (ALCATEL) = -18 [dBm]

Potencia de salida (CISCO) = 7 [dBm/channel]

Pérdida de inserción (CISCO) = 4.5 [dB]

Sensibilidad de potencia del receptor (CISCO) = -31 [dBm]

Potencia de salida (HUAWEI) = 5 [dBm/channel]

Pérdida de inserción (HUAWEI) = 4.5 [dB]

Sensibilidad de potencia del receptor (HUAWEI) = -18 [dBm]

Potencia de salida (PADTEC) = -3 [dBm/channel]

Pérdida de inserción (PADTEC) = 4 [dB]

Sensibilidad de potencia del receptor (PADTEC) = -20 [dBm]

Potencia de salida (WRI) = -3 [dBm/channel]

Pérdida de inserción (WRI) = 5 [dB]

Sensibilidad de potencia del receptor (WRI) = -28 [dBm]

Con estos valores es posible obtener un análisis de potencia para un trayecto. Para obtener la

potencia de recepción del trayecto de larga distancia (UTFSM-REUNA) se debe considerar la

presencia del amplificador, por lo que hay que efectuar un análisis separado para el trayecto

UTFSM-AMP y AMP-REUNA: todas las propuestas incluyen amplificación con tecnología EDFA, lo

que se traduce en una ganancia de amplificación de 23 [dB], aproximadamente. Por lo tanto, la

potencia de recepción de este trayecto se obtiene por medio de la siguiente ecuación:

GMAPPP sfibratxREUNAAMPAMPUTFSM (ecuación 2.2)

Para obtener la potencia de recepción en los tramos de corta distancia, se utiliza la siguiente

ecuación:

insfibratxREUNAU PMAPP (ecuación 2.3)

Donde Ptx : Potencia de transmisión.

Afibra : Atenuación de la fibra para el trayecto.

Ms : Margen del sistema.

G : Ganancia del amplificador.

Pin : Pérdida de inserción.

Por falta de información de los proveedores no fue posible realizar un análisis para todas las

propuestas descritas anteriormente. Este fue el caso de la propuesta de NORTEL NETWORKS: en la

información recibida no se presentaban las especificaciones técnicas de los equipos, por lo que

esta propuesta se dejó fuera de este análisis.

Con los datos disponibles y haciendo uso de las ecuaciones 2.1, 2.2 y 2.3, se procedió a realizar un

análisis de las propuestas. Para ello, los resultados se presentan en la Tabla 1 y en la Tabla 2.

En la Tabla 1 se presenta un análisis del parámetro Dispersión: en ella se puede observar que

todas las propuestas cumplen con la condición de dispersión máxima.

Asimismo, en la Tabla 2 se presenta el análisis del parámetro Atenuación: en ella se presenta el

cálculo de la potencia de recepción de cada trayecto, la que debe ser mayor que el nivel de

sensibilidad del receptor para recibir una señal en forma correcta. Aquí, se observa que también

todas las propuestas cumplen con esta condición.

Dispersión del trayecto Máxima

PROPUESTA UTFSM-REUNA

REUNA-USACH

REUNA-UdeCH

Dispersión

ALCATEL 2700 180 180 3200

CISCO 2700 180 180 3000

HUAWEI 2700 180 180 12800

PADTEC 2700 180 180 12800

WRI 2700 180 180 12800

* Todas las unidades corresponden a [ps/nm]

Tabla 1. Análisis de la Dispersión.

Potencia de recepción para el trayecto Sensibilidad

PROPUESTA UTFSM-REUNA REUNA-USACH REUNA-UdeCH del Receptor

ALCATEL -16.25 -10.25 -10.25 -18

CISCO -14.25 -10.25 -10.25 -31

HUAWEI -16.25 -10.25 -10.25 -18

PADTEC -18.25 -9.75 -9.75 -20

WRI -24.25 -10.75 -10.75 -28

* Todas las unidades corresponden a [dBm]

Tabla 2. Análisis de la Atenuación.

5 CONCLUSIONES: Todas las propuestas presentadas por los distintos proveedores utilizan equipos de su

respectiva empresa, pero el diseño de la red óptica es el mismo. Para un enlace de corta

distancia se necesita un transmisor, fibra y un receptor, obviamente con todo el equipamiento

necesario para trabajar en canales de la rejilla de la estandarización de la ITU. Por otro lado,

para enlaces de larga distancia, se hace necesaria la presencia de amplificadores ópticos: la

cantidad de amplificadores depende de la longitud del trayecto.

Cuando se diseña una red óptica se debe efectuar un análisis técnico para determinar aspectos

claves en la configuración de la red. Estos aspectos claves, que son determinantes en el diseño

de una red óptica son: la atenuación y la dispersión.

Por un lado, la atenuación determina la longitud máxima de un enlace, longitud a la cual se

hace necesaria una regeneración de la señal, o una fase de amplificación de ésta. Un

parámetro clave que interviene en este análisis es la sensibilidad del receptor: un nivel de

potencia menor al valor de sensibilidad del receptor quiere decir que se necesita regenerar o

amplificar la señal.