SISTEMAS DE TRANSMISION DE CABLE SUBMARINO. INTEGRACION DE ...
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Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Dpto. Telecomunicaciones y Electrónica SISTEMAS DE TRANSMISION DE CABLE SUBMARINO. INTEGRACION DE CUBA A LA RED MUNDIAL DE CABLES SUBMARINOS. Tesis presentada en opción al Título Académico de Máster en Telemática Maestría de Telemática Autor: Juan Carlos Martínez Brito Tutor: Dr. Pedro Arcos Ríos 2004
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Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica
Dpto. Telecomunicaciones y Electrónica
SISTEMAS DE TRANSMISION DE CABLE SUBMARINO. INTEGRACION DE CUBA A
LA RED MUNDIAL DE CABLES SUBMARINOS.
Tesis presentada en opción al Título Académico de Máster en Telemática
Maestría de Telemática
Autor: Juan Carlos Martínez Brito
Tutor: Dr. Pedro Arcos Ríos
2004
RESUMEN
RESUMEN
El empleo de la fibra óptica para la transmisión internacional es una cuestión sumamente
importante para ETECSA por las ventajas que puede aportar. Se puede considerar que un
país que no emplee este medio para las comunicaciones internacionales no cuenta con una
infraestructura adecuada.
Cuba, prácticamente es el único país que no posee acceso a la Red Mundial de Cables
Submarinos. Esto es motivado entre otras razones, a que este medio se impuso en la
transmisión internacional hace aproximadamente 15 anos y los dueños de infraestructura
actuaban de forma tipo club. La entrada de nuevos operadores al mercado ha propiciado un
cambio en la propiedad de los mismos mejorando y creando sistemas nuevos que se
benefician de los numerosos avances tecnológicos actuales. Si antes prácticamente la única
topología existente era la punto a punto con conexiones de capacidad fija, en la actualidad
se emplean mucho las redes multipunto con capacidad variable.
La motivación para la realización de este trabajo estuvo relacionado precisamente con el
interés de nuestra empresa en el empleo de este medio de transmisión. Se estudió la
tecnología empleada en los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica y sus
características, así como las normas de la UIT relacionadas con la temática y las
experiencias de algunas empresas operadoras y se llegó a:
• Caracterizar las funciones de las estaciones terminales de Cable Submarino.
• Definir aspectos fundamentales de la localización de fallos.
• Proponer servicios que se podrían implementar.
• Proponer formas de operar la red
Todo esto se realizó teniendo presente que eran sólo los primeros pasos en la temática, la
cual se podría seguir desarrollando una vez que contemos con la red definitiva y la
infraestructura seleccionada.
INDICE
INDICE INTRODUCCION ……………………………………………………………….…1-4
CAPITULO 1 : SISTEMAS DE CABLE SUBMARINO DE FIBRA OPTICA
1.1 GENERALIDADES………………………………………………………….5-6
1.2 SISTEMAS DE CABLE SUBMARINOS EN CUBA………………………6-7
1.3 SISTEMAS DE CABLE SUBMARINO EN SERVICIO EN AMERICA
LATINA……………………………………………………………………...7-8
1.3.1 SISTEMA DE CABLES AMERICA 1 …………………………………… .8-9 1.3.2 SISTEMA DE CABLE AMERICA 2……………………………………...9-10 1.3.3 CABLE MAYA…………………………………………………………….10-11 1.3.4 SISTEMA DE CABLE PANAMERICANO……………………………..11-12 1.3.5 SISTEMAS DE CABLE SAP, PAC Y MAC……………………………. 12-13 1.3.6 CABLE SAM-1……………………………………………………………..14-15 1.3.7 CABLE ARCOS……………………………………………………………….15 1.3.8 CABLE AMERICO VESPUCCSI………………………………………….. 16 1.3.9 CABLE ALONSO DE OJEDA……………………………………………… 16 1.3.10 CABLE DOMESTICO VENEZUELA…………………………………...16-17 1.3.11 CABLE CAIMAN-JAMAICA……………………………………………......17 1.3.12 SISTEMA DE CABLES ECFS…………………………………………...17-18
1.4 OPCIONES DE ACCESO A LA RED MUNDIAL DE CABLES
1.4.1 CONSTRUYENDO O ADQUIRIENDO INFRAESTRUCTURAS…....18-20
1.4.2 ALQUILANDO TRAMOS O SEGMENTOS ……………………………...20
1.5 TOPOLOGIAS MAS EMPLEADAS…………………………………….20-22
1.6 SISTEMA DE CABLES SUBMARINOS SIN REPETIDOR…………..22-23
1.7 SISTEMAS DE CABLE SUBMARINO CON REPETIDOR…………. 23-24
1.8 CONCLUSION DEL CAPITULO…………………………………...............25
CAPITULO 2 : INFRAESTRUCURA DE RED DE LOS SISTEMAS DE
CABLES SUBMARINOS.
2.1 EQUIPO TERMINAL DE LINEA SUBMARINA………………………….26
2.1.1 UNIDAD CODIFICADORA Y DECODIFICADORA………………….28-31
2.1.2 UNIDAD DE MODULACION DE LA SENAL ……………………….........31
2.1.3 COMPENSACION DE LA DISPERSION CROMATICA……………..32-33
INDICE
1
2.1.4 UNIDAD DE PREENFASIS……………………………………………...33-34
2.1.5 MULTIPLEXACION Y DEMULTIPLEXACION……………………..34-39
2.1.6 AMPLIFICACION OPTICA……………………………………………. 40-43
2.2 FIBRAS OPTICAS ……………………………………………………… 44-50
2.3 CABLES……………………………………………………………………50-51
2.4 UNIDAD DE DERIVACION……………………………………………..51-53
2.5 GESTION DE SISTEMAS……………………………………………….53-54
2.6 EQUIPO DE ALIMENTACION DE POTENCIA………………………….55
2.7 ENLACES Y PROTECCION…………………………………………….55-57
2.8 CONCLUSIONES DEL CAPITULO……………………………………..…57
CAPITULO 3 : SITUACION DE CUBA PARA ACCEDER A LOS SISTEMAS
DE CABLE SUBMARINO……………………………………..58-59
3.1 COMPARACION DEL MEDIO DE TRANSMISION SATELITAL
Y EL CABLE DE FIBRA OPTICA……………………………………..….59
3.2 BENEFICIOS QUE SE OBTENDRIAN……………………………...…60-64
3.3 PROPUESTAS
3.3.1 PROPIEDAD DE LA INFRAESTRUCTURA………………………………64
3.3.2 SERVICIOS Y ACTIVIDAD COMERCIAL……………………...……..65-67
3.3.3 INFRAESTRUCUTURA DE RED………………………………………..67-68
3.3.4 SUMINISTRADOR DEL EQUIPAMIENTO………………………........68-69
3.3.4.1 CARACTERIZACION DE LA TECNOLOGIA ALCATEL…………..69-74
3.3.4.2 CARACTERIZACION DE LA TECNOLOGIA SIEMENS…………..75-76
3.3.5 OPERACIÓN DE LA RED……………………………………………....76-78
3.3.6 MANTENIMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA……………………..78
3.3.7 CONCLUSION DEL CAPITULO…………………………………………..78
CONCLUSIONES ……………………………………………………….79-80
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS……………………………………………81-84
ANEXOS………………………………………………………………………………85
INTRODUCCION
1
INTRODUCCION
Las empresas operadoras de telecomunicaciones requieren una red de transmisión cuya
función es interconectar sus diferentes elementos de red. Esta red de transmisión debe
soportar todos los servicios y además estar preparada para incrementos futuros de los
mismos.
El aspecto fundamental a evaluar en las redes de transmisión internacional es la capacidad.
La explosión de la demanda de ancho de banda de las redes se debe principalmente al
tráfico de datos, específicamente Internet. Al mismo tiempo que aumenta el volumen del
tráfico de la red, el propio tráfico es más complejo: puede basarse en circuitos de voz, en
paquetes o en celdas. Además hay una cantidad creciente de datos sensibles al retardo.
La situación actual de las empresas operadoras de telecomunicaciones se recoge por
algunas fuentes especializadas:
“El trafico de comunicaciones creció en un 1700% en el 2002 en comparación con 1998”
[1].
“El incremento de acceso a Internet de altas prestaciones y aplicaciones multimedia
permitió que en el 2003, 27 millones de usuarios en los Estados Unidos tengan acceso a
banda ancha” [2].
“El ancho de banda disponible crece y el precio por el decrece. Se percibe como un
“Commodity” (petróleo, electricidad, gas, etc.)” [3].
“Los consumidores tienden a querer mas por menos precio victimas de la ley de Say: La
oferta crea su propia demanda en el Mercado Libre” [3].
Para dar respuesta a la demanda de ancho de banda los operadores buscan infraestructuras
que rebajen los costos de aprovisionamiento lo que ha provocado la instalación masiva de
infraestructura óptica.
INTRODUCCION
2
Desde hace algunos anos la ETECSA esta realizando acciones encaminadas a lograr la
conexión de Cuba a la Red Mundial de Cables Submarinos de Fibra Óptica. Durante 30
anos el medio casi exclusivo de transmisión internacional ha sido el satélite el cual ha
demostrado su efectividad pero en la actualidad su empleo como medio de transmisión
principal que evacue el trafico internacional no se adapta a las necesidades de la empresa
ni del país.
La necesidad del empleo de cables de fibra óptica en la red internacional se basa en los
siguientes aspectos: Disminución de costos de arrendamiento de capacidades
internacionales, mejora del desempeño de los enlaces y de su calidad. Además de dar
respuesta a la demanda de ancho de banda motivada por los programas de informatización
de la sociedad cubana.
Basada en esta necesidad se realizo un análisis de los Sistemas de Cable Submarino
regionales así como la infraestructura de red que los soportan. Además se estudiaron su
clasificación, topologías, forma de acceder a sus capacidades y los elementos que
componen un enlace submarino de fibra óptica para al final realizar algunas propuestas
desde varios puntos de vista.
Los objetivos de este trabajo son:
• Estudiar los Sistemas de Cable Submarinos Regionales y mostrar algunos
acontecimientos de la historia submarina de Cuba.
• Estudiar la infraestructura de red que soportan los sistemas así como las funciones de
cada elemento que lo componen.
• Seleccionar posibles cables a conectarse y posibles suministradores de equipamiento.
• Proponer forma de operar la red.
Para cumplir con estos objetivos fue necesario:
• Búsqueda de información sobre los cables que atracaron en Cuba.
INTRODUCCION
3
• Estudio de los Sistemas de Cables Submarinos Regionales.
• Estudio de las recomendaciones de la UIT sobre la temática.
• Estudio de las redes sumergidas y de cada uno de los elementos que la componen.
• Revisión de documentos de consultoras internacionales.
APORTES FUNDAMENTALES
• Constituye un estudio bastante completo de los sistemas de Cable Submarino de Fibra
Óptica agrupando una información valiosa sobre una temática prácticamente
desconocida en Cuba y de gran actualidad.
• Se encuentra en la estrategia de trabajo de la empresa por lo que puede ayudar a la toma
de decisiones.
• Puede ser empleado con fines de capacitación.
METODOS DE TRABAJO EMPLEADOS
• Revisión bibliográfica de las Recomendaciones de la Unión Internacional de
Telecomunicaciones (UIT) relativas a los Sistemas de Cable Submarino de Fibra
Óptica, así como bibliografía referente a las experiencias de otros operadores .
• Análisis del contenido de la bibliografía.
• Análisis de ofertas de suministradores
INTRODUCCION
4
• Método inductivo deductivo para la formulación de las propuestas (selección )
ESTRUCTURA DEL TRABAJO
El trabajo consta de introducción, tres capítulos, conclusiones , referencias bibliográficas y
5 anexos.
El capitulo 1 titulado Sistemas de Cables Submarinos de Fibra Óptica recoge los
acontecimientos mas importantes en la historia de los cables Transoceánicos y algunos de
los cables que atracaron en Cuba. Además caracteriza los cables regionales más importantes
y muestra algunas de las topologías empleadas así como diferentes opciones de acceder a
las capacidades internacionales. También analiza los Sistemas de Cable Submarino con y
sin repetidores .Este capitulo trata de demostrar la gran oferta de capacidades de cables
submarinos existente en la región y la evolución de la misma hasta nuestros días.
El capitulo 2 titulado Infraestructura de Red de los Sistemas Submarinos de Fibra Óptica
abarca el análisis de los elementos y equipos que componen los sistemas de cable
submarino así como las funciones de cada uno de ellos. Analiza la codificación de errores,
transmisor óptico, multiplexación y multiplexación de la señal, módulos de compensación
de la dispersión, ecualización, fibras, cables submarinos, gestión, enlaces, protección. El
objetivo es mostrar cada una de las funciones desde el punto de vista técnico y asociarlas al
elemento que la realiza.
El Capitulo 3 titulado Situación de Cuba para acceder a los Sistemas de Cables Submarinos
de Fibra Óptica tiene como objetivo realizar un análisis de nuestra situación en particular.
Es por esta razón que se realiza una comparación entre los medios de transmisión satelital y
cable de fibra óptica y se analizan los beneficios que obtendríamos con el empleo de los
últimos. Además de proponer aspectos relacionados con la posesión, selección y operación
de la infraestructura de la red.
CAPITULO 1
5
CAPITULO 1
SISTEMAS DE CABLES SUBMARINOS DE FIBRA OPTICA
1.1 GENERALIDADES SOBRE CABLES SUBMARINOS
Estamos inmerso en la Tercera Revolución Industrial, marcada por la red de redes lo que ha
provocado una demanda creciente de ancho de banda. Se puede considerar hoy en día que un
país que no tenga instalaciones de cable submarino, no tiene suficiente capacidad para las
comunicaciones internacionales.
Los sistemas de telecomunicación por cable submarino constituyen la estructura básica de
transporte de comunicaciones entre países y continentes, por medio de enlaces transoceánicos
en, prácticamente, todos los océanos del planeta. Las redes de cable submarino actualmente
extendidas son capaces de facilitar conexiones con cualquier lugar del mundo.
En este Capitulo se resume la evolución de los cables submarinos hasta la actualidad, las
topologías mas empleadas, las opciones posibles para acceder a sus capacidades y las
características fundamentales de los Sistemas Submarinos con y sin repetidor.
En general se denomina Sistema de Cables Submarinos de Fibra Óptica a los constituidos por
cables submarinos con conductores de fibras ópticas [4] instalados sobre el lecho marino, lagos
o ríos y destinados para el servicio de telecomunicaciones.
Los primeros cables, destinados al servicio telegráfico, estaban formados por hilos de cobre
recubiertos de un material aislante denominado gutapercha. Este sistema fue desarrollado en
1847 por el alemán Verter Siemens. [5]
El descubrimiento de aislantes plásticos posibilitó la construcción de cables submarinos
para la telefonía, dotados de amplificadores repetidores sumergidos, con suministro de
energía a través de los propios conductores por los que viajaba la señal. Posteriormente, en
CAPITULO 1
6
la década de los 60 se instalaron cables submarinos formados por pares coaxiales, que
permitían un elevado número de canales telefónicos analógicos, entre 120 y 1800 [6] en
dependencia del equipamiento instalado. Hasta estos momentos, los sistemas de cables
interoceánicos se limitaban a conectar las principales ciudades del mundo sin existir una
concepción de red como tal.
Finalmente, los Sistemas de Cables Submarinos de Fibra Óptica posibilitan la transmisión de
señales digitales que portan voz, datos, televisión, etc. con capacidad elevada e interconectados
entre sí para formar lo que se denomina la Red Mundial de Cables Submarinos o Redes Ópticas
Sumergidas.
Las fechas que constituyeron hitos en la historia de estos sistemas de acuerdo a su capacidad
de transporte fueron [7]:
1857 Establecimiento del Primer Cable Telegráfico Trasatlántico.
1956 Primer Cable Coaxial Trasatlántico (TAT-1).
1988 Primer Cable Óptico Transoceánico (280 Mbps).
1999 Cable Óptico Transoceánico (640 Gbps)
2001 Cable Óptico Transoceánico (1.2 - 2,56 Tbps).
1.2 SISTEMAS DE CABLES SUBMARINOS EN CUBA
Nuestro país ha estado conectado desde el siglo pasado y en diferentes momentos a Cables
Submarinos. En un inicio, a través de Cables Submarinos Telegráficos y luego usando Cables
Coaxiales.
Los acontecimientos más relevantes ocurridos en nuestra isla sobre el tema estuvieron
relacionados con empresas inglesas, francesas y norteamericanas [8].
CAPITULO 1
7
1867: Cable telegráfico entre Cuba (La Chorrera) y Cayo Hueso, Florida. USA con permiso de
la corona española.
1870: Se establece cable con topología festón entre Santiago de Cuba-Cienfuegos-Batabanó
con una compañía inglesa.
1877: Se establece cable entre Península de Guanahacabibes y Belice con una empresa
francesa.
1889: Cable entre Cojímar y la Punta (Festón Nacional).
1895: Cable entre Cienfuegos y Manzanillo (Festón Nacional).
1921: Se pusieron en funcionamiento los tres cables submarinos telefónicos de profundidad
más largos del mundo en la época entre Cuba y USA.
1950: Se terminaron 2 cables submarinos coaxiales entre la Habana y Cayo Hueso (longitud
media de 190 Km. ).
1988: Cable entre Cojímar y Palm Beach en la Florida. USA
Ninguno de estos cables en la actualidad se encuentran activos pero fueron testigos
incuestionables de nuestra historia submarina.
1.3 SISTEMAS DE CABLE SUBMARINO EN SERVICIO EN AMERICA
LATINA.
La explosión que ha sufrido la capacidad de los cables submarinos en América Latina ha
sido motivada entre otros aspectos a la entrada de nuevos operadores a la industria
submarina.
La capacidad de los cables submarinos por regiones entre 1999 y el 2005 [9] se comporta
como muestra la Figura 1:
CAPITULO 1
8
Figura No 1 : Capacidad de cables sumergidos por regiones.
Tradicionalmente, el sector del cable submarino estuvo dominado por un modelo de
propiedad de estilo “club”, donde los protagonistas en régimen de monopolio unieron sus
fuerzas para construir redes submarinas, asegurándose de ese modo el acceso a la capacidad
y al control de los precios de la misma.
La entrada de nuevos operadores a la industria del cable submarino ha creado un modelo
de propiedad privada, en el que las compañías financian cables submarinos y luego venden
capacidad a quien lo requiera. Mientras que algunos propietarios son nuevas compañías de
telecomunicaciones, que utilizarán la capacidad para ellos mismos, otros pertenecen a
diferentes sectores empresariales: por ejemplo, bancos y compañías de seguros. A
continuación analizamos los cables instalados en la región:
1.3.1 SISTEMAS DE CABLES AMERICAS-1
Figura No 2 : Sistema de Cables Ameritas-1
CAPITULO 1
9
El Sistema de Cables América s- I de la Figura No 2, conecta el área del Caribe con países
de América del Sur y con los Estados Unidos. Posee puntos de amarre en: Estados Unidos,
Venezuela, Brasil, Trinidad y Tobago [10]. Es un sistema de Cable Submarino de 7 162
Km de longitud y se encuentra en servicio desde 1994 empleando once repetidores. En el
segmento entre Florida y St. Thomas posee dos pares de fibra operando a 2.5 Gbps para una
capacidad total de 5 Gbps. En Trinidad y Tobago existe una unidad de derivación que
contiene tres pares de fibras operando a 560 Mbps para una capacidad total de 1.680 Mbps.
Los restantes dos segmentos son de dos pares de fibra que operan a 560 Mbps para una
capacidad total de 1.120 Mbps. Es una propiedad tipo consorcio entre AT& T, CANTV,
Embratel , TSTT( Telecommunications Services of Trinidad and Tobago). Los
suministradores principales del equipamiento son: Tycoms, AT&T-SSI, Alcatel.
1.3.2 SISTEMAS DE CABLES AMERICAS-II
Figura No 3 : Sistemas de Cables América-II
El Cable América II se muestra en la Figura No 3 y conecta el área del Caribe con países
de América del Sur y con los Estados Unidos. Posee puntos de amarre en Brasil, Guyana,
Trinidad, Curazao, Venezuela, Islas Vírgenes Americanas, Martinica, Puerto Rico, Estados
Unidos [10]. Es un sistema de Cable Submarino de 9000 Km de longitud que se encuentra
en servicio desde el ano 2000. Es un sistema con repetidores. Su capacidad es de 40 Gbps
CAPITULO 1
10
(39,812 Gbps) y su topología es de anillo colapsado con derivación. Posee cuatro pares de
fibra x STM-16 (2.488 Gbps) x 8 longitudes de ondas. La propiedad del cable es de tipo
consorcio entre ANTELECOM, AT&T, MCII, Sprint, Embratel, CANTV, Telintar, France
Telecom, Telecom Italia, Telefónica, Trescom Int, TSTT, Teles. Los suministradores
fundamentales del equipamiento son Tycom y Alcatel.
1.3.3 CABLE MAYA-1
Figura No 4 : Sistema de Cables Submarinos Maya-1
CAPITULO 1
11
El Cable Maya-1 se muestra en la Figura No. 4 conecta a los países de América Central
con los Estados Unidos. Posee puntos de amarre en Estados Unidos, Colombia, México,
Honduras, Islas Caimán, Costa Rica y Panamá [11]. Es un sistema de Cable Submarino con
una longitud de 4 400 Km que se encuentra en servicio desde 1997 empleando repetidores.
Su capacidad final es de hasta 20 Gbps y su tologia es un anillo colapsado. Su forma de
propiedad es de tipo consorcio entre varias empresas de telecomunicaciones AT&T, MCI,
SPRINT, Trescom, Telmex, FranceTelecom, Hondutel, Cable & Wireless (Islas Caimán),
Cable & Wireless (Panamá) y Telecom (Colombia).
1.3.4 SISTEMA DE CABLE PANAMERICANO
Figura No 5 : Sistema de Cables Panamericano
CAPITULO 1
12
El Cable Panamericano se muestra en la Figura No. 5 y conecta a los países de América
del Sur con algunos países del Caribe. Posee puntos de amarre en St. Croix, Aruba,
Venezuela, Colombia, Ecuador, Perú, Chile [10] . Tiene una longitud de 7 300Km y se
encuentra en servicio desde 1999. Posee 23 repetidores y una capacidad de 5 Gbps. Su
arquitectura la forman dos pares de fibras x STM-16 (2.488 Gbps). Las empresas dueñas
del Cable son: Telefónica, Telefónica Perú, CTC Mundo, MCI, AT&T, Telintar, CANTV,
ENTEL Chile, Telecom Italia, Sprint, Setar, Emetel. Los principales suministradores del
equipamiento fueron Alcatel, Tyco Submarine Systems Ltd. (Tycom), y Pirelli.
1.3.5 SISTEMAS DE CABLES SUBMARINOS SAC, PAC Y MAC
Figura No . 6 : Sistemas de Cables Submarinos de Global Crossing[13]
Global Crossing es un proveedor internacional de servicios de comunicaciones que cuenta
con una red mundial de fibra óptica (en su mayoría submarina) de 160.000 Km. a lo largo
del planeta que cubre 5 continentes, 27 países y más de 200 ciudades [12]. Surgió en 1997
en Bermudas en donde mantiene su sede.
SAC
PAC
MAC
AC-1 PE
US CrossPC-1
GAL
EAC
AC-2 PEC
CAPITULO 1
13
La Red de Global Crossing se muestra en la figura No. 6 y esta formada por los siguientes
cables:
• Atlantic-Crossing ( AC-1) que une Estados Unidos y Europa.
• Pacific – Crossing (PC-1) que une Estados Unidos y Asia.
• Mid-Atlantic Crossing (MAC) que conecta el Caribe a los Estados Unidos
• Pan-American Crossing (PAC) que vincula el oeste de Estados Unidos con
América Central, del Sur y el Caribe .
• El South-American Crossing ( SAC) que vincula América del Sur con el Caribe y
con Estados Unidos.
El PAC [10]es un sistema de Cable Submarino con repetidores de 9500 Km de longitud que
se encuentra en servicio desde el 2001 . Su capacidad inicial fue de 20 Gbps (19.908 Gbps)
para los puntos de amarre derivados y 40 Gbps (39.812 Gbps) entre California e Islas
Vírgenes Americanas ( la cual comprende conectividad además con el SAC y MAC. La
capacidad del sistema puede aumentarse hasta 320 Gbps (318.496 Gbps). Originalmente
concebido para 2 pares de fibra. Después el diseño cambio a 3 pares de fibras. Dos pares de
estas fibras para formar un anillo colapsado y la tercera para ofrecer capacidades entre
California e Islas Vírgenes Americanas y conexión al SAC y MAC. El segmento principal
contiene 3 pares de fibras y las derivaciones 2. La capacidad de cada par de fibra es de 8
longitudes de ondas STM-16 ( 2. 488 Gbps) y la capacidad final será de 32 longitudes de
ondas STM-64. Emplea tecnología WDM y su topología es de anillo colapsado. El
suministrador del equipo es Tycom.
El SAC es un sistema de Cable Submarino con repetidores de 18 000 Km de longitud que
se encuentra en servicio desde el 2001 .Su capacidad inicial fue 40 Gbps y podrá alcanzar
1.28 Tbps. Posee 4 pares de fibras x STM-16 x 4 longitudes de ondas y alcanzara por 4
pares de fibras x STM-64 x 32 longitudes de ondas. Su topología es en forma de anillo
autorestaurable y emplea tecnología WDM. El suministrador principal fue Tycom.
CAPITULO 1
14
1.3.6 CABLE SAM-1
Figura No. 7 : Sistema de Cables Sam-1
El Cable Sam-1 como se muestra en la Figura No 7 conecta 12 estaciones de amarre
ubicadas en 7 países: Argentina, Brasil, Puerto Rico, Estados Unidos, Guatemala, Perú y
Chile. Es un sistema de Cable Submarino con repetidores de 25 000 Km de longitud (de
ellos 3000 Km terrestre) que se encuentra en servicio desde el 2001[14]. Su diseño admite
CAPITULO 1
15
una capacidad Inicial 40 Gbps y final 1.92 Tbps. Posee cuatro pares de fibra x STM-64 que
podría alcanzar 4 pares de fibra x STM-64 x 48 longitudes de ondas. La velocidad de
Bit/par de fibras es de 10 Gbps y posee 4 pares de fibra , lo que le da una capacidad
inicial al sistema de 40 Gbps y la planta sumergida esta disenada para alcanzar 1.92 Tbps .
Emplea WDM y una capacidad maxima de 48 longitudes de ondas. Este cable es de
propiedad de Emergia, empresa filial de Telefonica de Espana. El suministrador principal
del equipamiento es TyCom( porcion submarina) y Nortel( porcion terrestre).
1.3.7 CABLE ARCOS ( Americas Region Caribbean Optical-ring Systems) :
Figura No 8 : Sistemas de Cable Arcos
El Sistema de Cable Submarino Arcos se muestra en la Figura No 8 y conecta a 15 países con
costa en el Caribe : Bahamas, República Dominicana, Puerto Rico, Aruba, Venezuela,
Colombia, Panamá, Costa Rica, Nicaragua, Honduras, Guatemala, Belice, México, Curazao
y Estados Unidos[15]. Entro en funcionamiento en Noviembre del 2001. Posee segmentos con
repetidor entre Estados Unidos y Mexico y el resto sin repetidor. La propiedad del sistema es
de tipo consorcio lidereado por la empresa canadiense Global Light. Muestra una topologia de
anillo autorestaurable y el principal suministrador del equipamiento es NSW.
CAPITULO 1
16
1.3.8 CABLE AMERICO VESPUCCI:
Este Cable conecta las Antillas Holandesas y tiene una longitud de 85 km . Se encuentra en
servicio desde 1999 y es sin repetidores. La velocidad de Bit/par de fibras es de 2500/6. La
empresas dueñas del cable es Antelecom. El principal suministrador del equipamiento es
Alcatel y la topología que emplea es punto a punto.[10]
1.3.9 CABLE ALONSO DE OJEDA :
Este cable conecta las Antillas holandesas y Aruba. Su longitud es de 120 Km y se encuentra en
servicio desde 1999. Es un sistema de Cable Submarino sin repetidores. La velocidad de
Bit/par de fibras es de 2500/6. Las empresas duenas del cable son ANTELECOM, SETAR y
el suministrador principal del equipamiento fue Alcatel. Esta configurado usando topología
punto a punto.[10]
1.3.10 CABLE DOMESTICO VENEZUEL :
Figura No 9 : Cable Domestico Venezuela
CAPITULO 1
17
Este cable como se muestra en la Figura No 9 conecta ciudades costeras en Venezuela y
tiene una longitud de 1194 Km. Se encuentra en servicio desde 1998 y es un sistema sin
repetidor. La velocidad de Bit/par de fibras es de 2500/12 y la empresas dueñas del Cable
es CANTV. Su topología es de tipo festón y el suministrador principal del equipamiento
fue Alcatel.[10]
1.3.11 CABLE CAIMAN – JAMAICA:
Este cable conecta Islas Caimán y Jamaica. Es un sistema de Cable Submarino sin
repetidores de 870 Km en servicio desde 1996. Su capacidad inicial fue de 622 Mbps y en
la final esta proyectada para alcanzar 10 Gbps. Inicialmente opero con un par de fibras x
STM-4 (622 Mbps) y actualmente tiene 4 pares de fibra x STM-16 ( 2.488 Gbps). Las
empresas dueñas del cable son :C &W (Cayman Islands) Limited, Telecommunications of
Jamaica . Su topología es punto a punto y el suministrador principal del equipamiento fue
Alcatel.[10]
1.3.12 SISTEMA DE CABLE ECFS (SISTEMA DE FIGRA CARIBENA
ESTE):
Figura No. 10 : Sistema de Cables ECTS.
CAPITULO 1
18
Este cable conecta las islas del Caribe Este. Tiene una longitud de 1730 Km y se encuentra en
servicio desde 1995. Es un sistema sin repetidor con una capacidad inicial de 622 Mbps y en
la actual es de 2.5 Gbp. La capacidad inicial se soporto por un par de fibra x STM-4 (622
Mbps) y en estos momentos por un par de fibra x STM-16(2.488 Gbps). Emplea una
topología de tipo festón y se encuentra protegido por un par de fibra de reserva. Las
empresas dueñas del cable son France Telecom, Cable & Wireless, AT&T. El suministrador principal del equipamiento fue Alcatel.[10]].
1.4 OPCIONES DE ACCESO A CAPACIDADES EN CABLES
SUBMARINOS.
Las empresas Operadoras de Cable Submarino son llamadas carriers carriers, u “operadoras de
operadoras”, debido a que suministran servicios a otras operadoras y nunca, por definición,
tienen como cliente al denominado usuario final de las telecomunicaciones. No están nunca,
por decirlo de otra manera, en la última milla, es decir en el bucle local que lleva los servicios
de telecomunicación hasta los clientes.
Las empresas pueden obtener la capacidad de transmisión internacional que necesita
empleando cualquiera de las opciones que trataremos a continuación.
1.4.1 CONSTRUYENDO O ADQUIRIENDO INFRAESTRUCTURA.
La posesión de infraestructuras es un elemento clave para determinar tráfico procedente de
otros países. Los operadores que tienen acceso a infraestructuras pueden beneficiarse de los
ingresos que los flujos de tráfico internacional entrante generan.
Los pasos a dar en cuanto a la implementación de un cable submarino son [16]:
CAPITULO 1
19
- Primer barco: La primera gran inversión durante la instalación es la de hacer un sondeo
marítimo, lo que requiere contratar un barco para estudiar el fondo del mar, en una franja de
mil metros alrededor del trazado teórico, a fin de determinar con exactitud su textura,
profundidad, pendiente, corrientes, flora, etc. con los cuales poder fijar exactamente por
dónde debería pasar nuestro cable.
- Segundo barco: Una vez preseleccionado la ruta, es necesario un barco especializado que
mide la dureza del fondo a lo largo de esa línea óptima seleccionada dentro de la franja
estudiada. Tenemos ahora pues todos los datos para el diseño del cable que se debe tender,
así como el presupuesto resultante.
- El cable: Un cable submarino no esta solamente compuesto por las fibras ópticas que aloja
su interior, ya que estas fibras deben estar protegidas contra el agua, la presión, la
hidrogenación que le resta nitidez. El cable además debe soportar las tensiones que podrían
romperla durante la instalación, el esfuerzo al que pueden someterle corrientes y
deslizamientos de tierra, un posible accidente como la caída de un ancla y el efecto nocivo
que sobre un cable puede tener una red de arrastre. El usar un cable sencillo, armado, o
doble armado dependerá de las características del suelo y de la profundidad a la que vaya a
operar. También se toma en cuenta el peso del cable mismo, sobre todo cuando la
profundidad es de miles de metros.
- El capital: Con los datos exactos y el cable diseñado kilómetro a kilómetro, se tiene un
cálculo bastante preciso de lo que va a costar el cable y su instalación. Este es el momento
en el que se debe revisar el plan de negocio y, una vez convencidos, invitar a instituciones
inversoras a unirse al proyecto.
- Los permisos: Unir dos puntos importantes dentro del globo requiere pasar por terrenos
municipales, , terrenos estatales, aguas no territoriales y por supuesto por zonas urbanas,
respetando el medio ambiente. Todo ello debe hacerse en justa coordinación con los
responsables de gestionar esos patrimonios y por ello requiere sus permisos.
- Tercer barco: En el momento en que se tiene la certeza acerca de la instalación del cable
(que va enterrado en el fondo del mar), se debe asegurar que no hay en el trazado ni restos
metálicos ni cables en desuso ni otro tipo de obstáculos que pudieran impedir una
CAPITULO 1
20
instalación impecable. Por ello, antes del barco cablero, pasa un barco “chatarrero” que
limpia el camino cortando si hace falta viejos cables en desuso.
- El barco cablero: El cable submarino debe enterrarse tanto como sea posible esto con el
doble propósito de protegerle de accidentes y asegurarle una larga vida. Enterrar un cable
submarino es tarea compleja, ya que el fondo no es tan plano como nos lo imaginamos. Si
además queremos enterrarlo allí donde dijimos, debemos contar con un barco que mantenga
su rumbo con gran precisión y un arado (que así lo llaman) capaz de depositar el cable, sin
tensiones, en el fondo de un surco que él mismo ha abierto.
1.4.2 ALQUILANDO TRAMOS O SEGMENTOS DE LAS
ESTRUCTURAS EXISTENTES PARA COMPLETAR LA
INSTRAESTRUCTURA QUE SE POSEA.
En esta opción a través de negociaciones con operadores de cable submarino se logra la
inserción a sus infraestructuras arrendando capacidades. Usando esta variante existen algunos
proyectos en la región como el proyecto Nautilus, empresa controlada por Telecom Italia que
le compro dos fibras a Global Crossing para conectar sus sucursales en América : Chile ,
Bolivia y Argentina.
1-5TOPOLOGIAS EMPLEADAS:
Existen dos topologías básicas empleadas en Sistemas de Cables Submarinos de Fibra Óptica:
topología en cadena (se destacan las redes punto a punto, de tipo Festoon y Cadena derivada)
y la topología en anillo (las mas empleadas son los anillos y anillos colapsados).
CAPITULO 1
21
Festoon :
Figura No 11 : Topologia Festoon [4]
Las redes de tipo festoon mostradas en la Figura No. 11 son sistemas submarinos de
telecomunicaciones que no requieren para su funcionamiento de equipos sumergidos, como
pueden ser, por ejemplo, los repetidores. Es la topología preferida para interconectar islas y
ciudades costeras. Ejemplos de su empleo: Sistema ECSF, Cable Domestico de Venezuela, etc.
Festoon – Cadena Derivada :
Figura No 12: Topologia Feston en Cadena Derivada[4]
En esta configuración mostrada en la Figura No. 12, emplea unidades de derivación que
permiten realizar conexiones de fibra (fija o conmutable) o de canal(para sistemas WDM,fija o
con filtros sintonizables ).Ejemplo : Sistema SEA-ME-WE-3.
Anillo :
Figura No 13 : Topologia Anillo[4]
CAPITULO 1
22
Los anillos se emplean en los sistemas submarinos debido a :
• Permiten protección de la red a través de multiplexores de Adición y Sustracción (ADM).
• Cuando se requiere disponibilidad del servicio ante fallos en equipos
• Mecanismos de autoprotección con capacidad de protección preasignada.
1.6 SISTEMAS DE CABLES SUBMARINOS SIN REPETIDOR
Por definición, los sistemas sin repetidor no precisan de repetidores y por tanto no necesitan ni
equipo alimentador de energía ni componentes activos sumergidos. Se emplean generalmente
en distancias entre 150 a 450 Km.
Las redes submarinas sin repetidor se emplean en varias aplicaciones diferentes:
– en la orilla costera,
– en los anillos de las islas,
– para cerrar un anillo transoceánico o como parte complementaria del mismo,
– para cruzar secciones submarinas en redes terrestres
La aplicación fundamental es la conexión entre ciudades costeras; aunque esta aplicación
podría lograrse también, por medio del uso de una red terrestre.
Las razones por las que se debe elegir sistemas sin repetidor en vez de sistemas terrestres son
básicamente dos: su fiabilidad y su reducido coste. En términos generales, las estadísticas
mundiales sobre averías de cable terrestre nos indican que el índice es de 0,00062
averías/Km/año, mientras que la tasa de averías de cables submarinos es 0,00001
averías/Km/año[17].
Los elementos que componen un enlace submarino sin repetidor son:[18]
• Un tramo terrestre, entre la interfaz del sistema en la estación terminal (A) y la unión de
playa o punto de amarre (B), que incluye el cable terrestre de fibra óptica, las uniones de
CAPITULO 1
23
amarre y los equipos terminales del sistema, en combinación con OFA (amplificadores y/o
preamplificadores de potencia) y/o en combinación con los componentes electrónicos
adecuados necesarios para llevar a cabo el bombeo a distancia de los amplificadores
distribuidos;
• Un tramo submarino sobre el fondo del mar entre las uniones de playa o los puntos de
amarre(B), que incluye el cable submarino de fibra óptica y, cuando sea necesario, los
equipos submarinos, es decir la unidad o unidades de derivación y la caja o cajas de unión
de cables y en su caso una fibra dopada utilizada como amplificador óptico con bombeo a
distancia que puede encontrarse en una caja especial situada sobre el fondo del mar o puede
estar integrada en el cable.
Los sistemas sin repetidor han tenido un rápido desarrollo en los últimos anos debido a los
avances que ha experimentado la amplificación óptica y los enlaces de alta potencia. Las
elevadas potencias ópticas se obtienen gracias a un amplificador de gran potencia en el terminal
transmisor, de una gran potencia de bombeo para crear ganancia de Raman en la fibra de la
línea correspondiente al terminal receptor y de amplificación de bombeo remoto en el extremo
receptor. Además se emplea un código de corrección de errores (FEC) efectivo en el terminal.
1.7 SISTEMAS DE CABLES SUBMARINOS CON REPETIDOR
Los sistemas con repetidor como su nombre lo indica poseen repetidores y se emplean en
tramos largos entre 500 a 10 000 Km. Poseen estaciones repetidoras encargadas de la
amplificación de la señal ya que esta se va haciendo cada vez más tenue a medida que va
recorriendo distancias. Estos sistemas poseen además de los elementos de los sistemas sin
repetidor un repetidor sumergido [19].
Los sistemas submarinos con repetidor al igual que los sin repetidor pueden emplearse en
configuración punto a punto( conectan dos estaciones terminales) como se muestra en la
Figura No 14 y se hablara de enlaces de cable submarino de fibra óptica o multipunto
(conectan varias estaciones terminales) y se refieren a una red sumergida de fibra óptica. En
CAPITULO 1
24
la Figura No 15 se muestra la configuración multipunto con repetidores.
Figura No 14 : Enlace Submarino punto a punto con repetidor
Figura No 16 : Red de Cables Submarinos con repetidor configurado como multipunto.
CAPITULO 1
25
1.8 CONCLUSIONES DEL CAPITULO:
1. Existe conectividad a nivel mundial mediante enlaces submarinos con una gran oferta
de ancho de banda.
2. Los cables antiguos (instalados antes del ano 2000) fueron concebidos para un entorno
de crecimiento lento y no se adaptan para un contexto de aumento explosivo en el
tráfico como el actual. Además estos cables ofrecen niveles de capacidad relativamente
limitados, la tecnología que utilizan no permiten aumentar la capacidad sin incurrir en
inversiones significativas y finalmente no están configurados en forma de anillos lo cual
los hace vulnerables a fallas.
3. Los cables puestos en servicio después del ano 2000 emplean la tecnología WDM y
amplificación óptica lo que permite el aumento progresivo de capacidades en la planta
sumergida con pequeñas inversiones. Como regla son anillos autorestaurables y
emplean fibras ópticas de mejores desempeños que permiten alcanzar velocidades
elevadas ( en el orden de los Tbits).
4. En un sistema de Cable Submarino de Fibra Óptica interactúan los sistemas con y sin
repetidores. Los Sistemas sin repetidor han evolucionado grandemente debido a los
avances logrados en la amplificación óptica y se emplean en distancia hasta 450 Km.
CAPITULO 2
26
CAPITULO 2
INFRAESTRUCTURA DE LA RED
DE CABLES SUBMARINOS DE FIBRA OPTICA
Un sistema de Cable Submarino de Fibra Óptica consiste de uno o más conexiones punto
a punto (denominados segmentos) entre estaciones de Cables. El Cable contiene de 4 a 16
fibras (2 a 8 pares de fibras). La transmisión sobre una fibra es unidireccional, con dos
fibras (un par) requeridas para dos direcciones .Cada fibra porta señales ópticas ( canales) ,
con cada canal operando a una velocidad de bit de 2.5 , 10 Gb/s o superior. Empleando
WDM varios canales pueden ser combinados para transmitirse por una fibra. Cada canal se
transmite a una longitud de onda única y en el extremo receptor las señales se separan
usando técnicas de filtraje . Los amplificadores de fibra dopados con erbium (EDFA) y en
algunos casos, la amplificación Raman permiten la amplificación de la señal sin
procesamiento eléctrico.
La porción sumergida del sistema se denomina Planta Sumergida, de la cual forman parte
los cables, alojamientos sumergidos y unidades de drivacion. Dos o más tipos de fibras se
emplean en un cable para ayudar a la compensación de la dispersión y limitaciones de
potencia. Las cajas sumergidas alojan a los EDFA los cuales se localizan a lo largo del
cable en un intervalo entre 45 a 100 Km, estos amplificadores sumergidos se referencian
por algunos fabricantes como repetidores. La distancia exacta entre repetidores ( espaciado
entre repetidores) es una función de la tecnología, la capacidad del sistema y la longitud.
Los alojamientos sumergidos y los cables de conexión operan hasta profundidades de 8 000
metros. La potencia se alimenta por un conductor simple usando una corriente constante de
500 mA y cientos de voltios se necesitan para alimentar un cable transoceánico debido a su
CAPITULO 2
27
elevada resistencia. Las unidades de derivación pueden usarse para rutear pares de fibras
individuales a lo largo de un cable.
La porción del Sistema alojada en la estación de cables se denomina Planta Seca. Los
Equipos de Terminación de Línea Submarina (SLTE) aceptan las señales desde una red
terrestre, las retransmite al cable submarino y viceversa. Las interfaces de señales de 2.5 y
10 Gbps Sonet/SDH se emplean comúnmente [20]. En sistemas de Cables Submarinos de
alta capacidad la retransmisión de frecuencia, el ancho espectral, la modulación y el nivel
de potencia de cada canal óptico debe ser controlado cuidadosamente. La Corrección de
Errores hacia Delante (FEC) se emplea para compensar los errores que resultan de la
acumulación de ruido en los amplificadores ópticos. Las fibras que compensan la
Dispersión se insertan en el trayecto óptico para eliminar la dispersión residual. Los
sistemas de alimentación de potencia y de gestión de la red se localizan en las estaciones
de cable.
Los transmisores, fibras ópticas, EDFA y receptores se referencian como equipos de línea
óptica, El proceso de establecimiento de parámetros de operación de estos componentes (
tales como espaciamiento entre repetidores, niveles de potencia optica,etc ) se llama diseño
de línea óptica. La línea óptica tiene componentes secos y mojados.
A continuación analizaremos cada uno de ellos, sus funciones y características
fundamentales.
2.1 EQUIPO TERMINAL DE LINEA SUBMARINA (SLTE)
El equipo terminal de línea submarina se encuentra ubicado en lugares donde el cable
submarino sale a tierra y permiten conectarlo con las redes de los operadores de cada país.
Las funciones fundamentales se representan en la siguiente figura. Además de esas
funciones existen otras relacionadas con la gestión de la red y el suministro de energía que
analizaremos mas adelante.
CAPITULO 2
28
Figura No 17 Funciones del Equipo de Transmisión y Recepcion de la Estacion Terminal
2.1.1 UNIDAD CODIFICADORA (FEU) Y DECODIFICADORA (FDU) :
La implementación de la función de errores en recepción (FEC) en los sistemas submarinos
de fibra óptica aporta ventajas en el balance total de potencia óptica del enlace y disminuye
el B E R. La ganancia resultante [21] en el balance de potencia se puede emplear en:
Funciones principales del Equipo transmisor de la Estación Terminal
Funciones principales del equipo de recepcion de la Estacion o Terminal
CAPITULO 2
29
• Los parámetros de la línea: En las aplicaciones submarinas sin repetidor, la función
FEC se utilizará para aumentar la longitud máxima del salto. En las aplicaciones
submarinas con amplificación óptica, la función FEC se utilizará para aumentar las
distancias entre repetidores o para relajar las especificaciones de los componentes
ópticos de la fibra.
• La calidad global de la comunicación, al protegerla contra condiciones degradadas
de explotación no deseadas (fallos de componentes o del cable debidos al
envejecimiento, por ejemplo).
En la figura se compara la ganancia de codificación que se obtiene en sistemas con y sin el
empleo de FEC donde D representa la ganancia de codificación [15].
– 40 – 38 – 36 – 3410–100
10–10
1
– 32
T1520710-96
BERentrada
BERsalida
BERumbral
BERsalida
BERD
Potencia recibida (dB)
(sin FEC)
(con FEC)
Figura No 18 : Comparación entre sistemas con y sin FEC
El procedimiento de codificación y descodificación se efectúa únicamente en el equipo
terminal de los Sistemas de Cable Submarino con señales eléctricas. La función FEC
comprende un codificador FEC en el equipo terminal de transmisión que acepta bits de
información y añade símbolos redundantes, produciendo datos codificados a velocidades
binarias superiores y un decodificador FEC en el equipo terminal de recepción que efectúa
la corrección de errores y extrae la redundancia para regenerar los datos [22].
CAPITULO 2
30
El código de corrección de errores empleado para proteger los sistemas de cable submarino
de fibra óptica es un código Reed-Solomon RS (255,239) . La elección de un código Reed-
Solomon para los sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica viene determinado por las
siguientes propiedades:
• Poseen una estructura compatible con las transmisiones binarias, no afectando las
operaciones de demultiplexacion .
• Capacidad de corrección de los errores en ráfaga. Para sistemas de 2,5 Gbit/s permite
una corrección de longitud máxima de 1024 bits para 16 codecs entrelazados.
• Complejidad reducida del codificador y del decodificador.
• El algoritmo RS (255,239) permite corregir hasta 8 símbolos de bytes erróneos en una
palabra de código única de longitud 255.
Para mejorar la inmunidad a los errores por ráfaga pueden entrelazarse diversos códigos
RS(255,239). La Figura No 19 [11] muestra la arquitectura de un codificador FEC .
Aunque aparece representado solo un codificador RS, en realizan se entrelazan varios .
estructura de alineación de STM-16 trama( inserción). Subtramas
Trama FEC a 2.70 Gbit/s
Multiplexor Demultiplexor Figura No 19 :Arquitectura del codificador FEC en los Sistemas STM-16
Para lograr la integridad de los datos, el multiplexor digital y el demultiplexor son
simétricos y son idénticos tanto en el codificador como en el decodificador. Como cada
algoritmo Reed Solomon procesa información en bytes y por tanto funciona con 8 trenes de
1 / 8
Codificador RS( 256,239) # 1
8 / 1
CAPITULO 2
31
datos paralelos, los demultiplexores dan (8 x n) trenes de datos a los n codecs entrelazados,
mientras que los multiplexores efectúan la operación inversa.
Debido al entrelazado de c’odigos RS ( 255,239) de índice n , la trama FEC tiene una
longitud de 2040 x n bits y esta compuesta de subtramas entrelazadas de 8 x n bits.
Se añade una estructura de trama a la trama FEC a fin de insertar una palabra de alineación
de trama FEC, necesaria para el sincronismo de la trama FEC. La trama FEC se muestra en
la Figura 20 se divide en subtramas de 8 x n de 255 bits de longitud. Cada subtrama
contiene la información siguiente: El bit 1 de cada subtrama indica la palabra de alineación
de trama necesaria para el sincronismo. Además se puede emplear para identificar afluentes
o canales de servicios o de servicio telefónico para la comunicación ente terminales. Los
bits del 2 al 239 de cada subtrama llevan la información STM-16.Los bits del 240 al 255 de
cada subtrama llevan los bits redundantes calculados por el algoritmo RS (255,239).
T 1 5 2 0 6 90 -96
L on g itud d e la sub tram a = 25 5 b its
1 b it 238 b its 16 bits
E stru ctura de tram a
D ato s S T M -16 C ó digo s redu n dan tes
Figura No 20 Trama FEC
2.1.2 UNIDAD DE MODULACION DE LA SEÑAL (TMU) Y SLU
Se emplean dos tipos de dispositivos de emisión de luz en las comunicaciones ópticas :
Diodos Emisores de luz ( LED) y diodos láser o semiconductores láser .En los Sistemas de
Cable Submarino se emplean los laseres semiconductores pues poseen características
mejores que se adaptan a las fibras monomodos , a los sistemas DWDM y a los
amplificadores EDFA. Los requisitos principales que se deben valorar en los laseres son:
longitud de onda precisa, ancho espectral estrecho, potencia suficiente y control del chip.
CAPITULO 2
32
Como en los sistemas de Cables submarinos se necesitan alcanzar altas velocidades, se
emplea la modulación externa, que permite resolver las limitaciones del chip que ocurren
cuando se modula directamente. En la figura [23]se observa :
Figura No 21 Modulación externa
Existen dos tipos de laseres semiconductores: Monolitic Fabry- Perot Láser y láser de
realimentación distribuida (DFB)[24]. Este último es el más empleado porque tiene una
razón señal a ruido favorable, linealidad superior, frecuencia central alrededor de 1310 nm
y desde 1520 a 1565 nm. Su rango de longitud de onda es compatible con EDFA.
En el anexo se muestra la grilla ITU[25] de un láser DFB que se define para un sistema
punto a punto WDM con espaciamiento de longitud de onda de 100 Ghz con una longitud
de onda central de 1553.52 nm.
2.1.3 COMPENSACION DE LA DISPERSION CROMATICA (TCAU)
Las técnicas de Compensación de dispersión cromática permiten alcanzar distancias de
cientos de kilómetros entre regeneradores a velocidades de bitios más altas que 10 Gb/s por
canal. El objetivo de la compensación de la dispersión es compensar la dispersión
cromática de la fibra de la línea. También es beneficioso compensar la curva de la
dispersión cromática de tal manera que todas las longitudes de ondas en la ventana WDM
experimenten la misma dispersión cromática total. La Figura 22 muestra este proceso. En
el anexo No 1 se muestran las características de los módulos de compensación en la
estación terminal.
CAPITULO 2
33
Figura No 22 Manejo de la Dispersión Cromatica en el SLTE
2.1.4 UNIDAD DE PREENFASIS ( PAU).
Figura No 23: Ecualización a través de pre-énfasis
En las Figuras 23 y 24 se muestra claramente la necesidad de la ecualización a través del
preenfasis y como se soluciona.
CAPITULO 2
34
Figura No 24 Ecualización a través del preenfasis (2)
2.1.5 MULTIPLEXACION Y DEMULTIPLEXACION:
La necesidad de la multiplexación se basa en que en la mayoría de las aplicaciones es mucho
más económico transmitir datos a una velocidad mayor sobre una fibra óptica simple que si se
transmite a velocidades mas bajas sobre fibras múltiples. En sistemas de comunicaciones
ópticas existen dos técnicas de multiplexacion digital consolidadas: Multiplexacion por
División en Tiempo (TDM) y Multiplexacion por División en Longitud de Onda ( WDM )
El TDM divide el tiempo en intervalos más pequeños como muestra la Figura 25 de forma que
los bits de las entradas se puedan transportar por el enlace aumentando el número de bits
transmitidos por segundo [26]
Figura 25 Concepto TDM
CAPITULO 2
35
SONET/SDH toman n flujos de bits, los multiplexan, y óptimamente modulan la señal,
enviándola a la salida mediante un dispositivo emisor de luz sobre fibra con una velocidad igual
a n veces la velocidad de entrada de uno de los flujos. Así el tráfico que entra en un
multiplexador SONET de 2,5 Gbps con 4 flujos, saldrá a 10 Gbps en un solo flujo [18] como
muestra la Figura 26.
Figura 26 Multiplexacion
El TDM es ineficiente en cuanto hay espacios de tiempo en los cuales algunos de los
canales no tenga datos a transmitir. Además, las nociones de prioridad y congestión no
existen y la jerarquía de multiplexación es rígida. Si se necesita mayor capacidad, se debe
pasar al nivel siguiente mediante el salto correspondiente, por ejemplo, de 10 Gbps se pasa
a 40 Gbps. También, dado que la jerarquía se ha hecho pensado en tráfico de voz, hay
ineficiencias inherentes a ello en cuando se transportan datos con tramas SONET.
WDM (Wavelength División Multiplexing) es la técnica de multiplexacion mas empleada
porque permite transmitir varias longitudes de onda en una misma fibra simultáneamente
como se observa en la Figura 27 Incrementa la capacidad de transmisión en el medio físico
(fibra óptica), asignando a las señales ópticas de entrada, frecuencias especificas de luz
(longitudes de onda o lambdas), dentro de una banda de frecuencias inconfundible. [27]
Figura 27 Multiplexacion WDM
La diferencia entre WDM y Dense WDM (DWDM) es fundamentalmente el rango. DWDM
espacia las longitudes de onda más estrechamente que WDM, por lo tanto tiene una gran
capacidad total. Para sistemas DWDM el intervalo entre canales es igual o menor que 3.2 [nm].
CAPITULO 2
36
La ITU ha estandarizado este espaciamiento, normalizando una mínima separación de
longitudes de onda de 100 [GHz] (o 0.8 [nm]), también esta la posibilidad de separación de 200
[GHz] (o 1.6 [nm]) y 400 [GHz] (3.2 [nm])[28].. En el Anexo No 2 se muestra el espaciado a
100 Ghz .En DWDM se ejecutan las siguientes funciones principales:
- Generación de la señal. La fuente, un láser de estado sólido, puede proveer luz estable
con un intervalo de λ pequeño (menor de 2nm), que transmite la información digital,
modulada por una señal analógica.
- Combinación de señales. Los sistemas DWDM emplean multiplexores para combinar
las señales. Existe una pérdida asociada con la multiplexacion y demultiplexacion. Esta
pérdida puede ser disminuida con el uso de amplificadores ópticos, los que amplifican todas
las longitudes de onda directamente, sin conversión eléctrica.
- Transmisión de señales. Los efectos de degradación de señal óptica o pérdida pueden
ser calculados en una transmisión óptica. Sobre un enlace de transmisión, la señal puede
necesitar ser amplificada óptimamente.
- Separación de señales recibidas. En el receptor, las señales multiplexadas tienen que
ser separadas.
- Recepción de señales. La señal demultiplexada es recibida por un fotodetector.
Una forma simple de multiplexar o demultiplexar la luz es usar un prisma [29]. Un flujo de luz
poli cromática incide sobre una superficie en forma de prisma y cada componente de longitud
de onda se refracta de forma diferente. A la salida, cada longitud de onda se separa de la
próxima por un ángulo. Un lente enfoca cada longitud de onda al punto donde entra una fibra.
En la Figura 28 se observa:
Figura No 28 Forma de Multiplexar o demultiplexar usando prismas
CAPITULO 2
37
Otra tecnología se basa en el principio de la difracción y de interferencias ópticas como se
muestra en la Figura 29. Cuando una fuente de luz policromática incide sobre una rejilla de
difracción, cada longitud de onda se difracta a diferentes ángulos y por lo tanto a diferentes
puntos en el espacio. Usando un lente, estas longitudes de ondas pueden ser enfocadas a
fibras individuales. La figura representa este caso
Figura No 29 Multiplexacion y demultiplexacion por difracción
Las ranuras de guía de ondas ordenadas (AWGs) se basan también en el principio de la
difracción. Un dispositivo AWG , Figura 30 ,consiste de un arreglo de guías de ondas con una
diferencia fija de acuerdo a la longitud del trayecto de los canales adyacentes. Cuando la luz
entra a la cavidad de entrada, esta se difracta y entra al arreglo de guías de ondas donde la
diferencia de longitudes de ondas de cada guía de onda introduce demoras de fase en la cavidad
de salida.
Figura No 30 Multiplexacion y Demultiplexacion con Ranuras de guías ordenadas.
Otra tecnología como muestra la Figura 31 emplea filtros de interferencia en dispositivos
nombrados filtros de películas finas o filtros de interferencia. Posicionando el filtro, que
consiste en una película fina, en el trayecto óptico las longitudes de ondas pueden ser extraídas
La propiedad de cada filtro es tal que transmite una longitud de ondas, mientras rechaza las
otras. Realizando una cascada de filtros, varias longitudes de ondas pueden ser
demultiplexadas.
CAPITULO 2
38
Figura No 31 Multiplexacion y Demultiplexacion con filtros
Entre los puntos de multiplexacion y demultiplexacion en sistemas DWDM, hay un área en la
cual existen varias longitudes de ondas. Lo anterior permite adicionar o sustraer una o más
longitudes de ondas. Los multiplexores ópticos de adición y sustracción realizan estas
funciones. Los OADM además de combinar o separar las longitudes de ondas, puede quitar
algunas mientras deja pasar otras.
El OADM es similar al Sonet/SDH ADM, diferenciándose solo en que solo longitudes de
ondas ópticas con adicionadas o sustraídas , y no tiene lugar en ellos conversiones eléctricas a
ópticas de la señal. Figura No 32.
Figura No 32 OADM
La mayoría de los DWDM poseen interfaces ópticas Standard Sonet/SDH. En la actualidad
es muy frecuente la interfaz OC-48/STM-16 .Además pueden soportar interfaces de la red
de acceso y redes metropolitanas.
En la cara del cliente puede haber terminales Sonet /SDH o ADM, conmutadores ATM o
Router. Para convertir la señal óptica de entrada en las longitudes de ondas Standard de la
UIT para ser multiplexadas se emplean los transpondedores. Un transpondedor convierte la
señal óptica del equipo terminal en señal eléctrica. Esta señal eléctrica es, por consiguiente,
usada para dirigir un láser WDM. Cada transpondedor dentro de un sistema WDM, convierte
está señal “cliente” en una longitud de onda levemente diferente. Las longitudes de onda
CAPITULO 2
39
provenientes desde todos los transpondedores de un sistema son entonces multiplexadas
ópticamente.
En la dirección del receptor se efectúa el proceso inverso. Las longitudes de onda individuales
son filtradas desde la fibra multiplexada y alimentan a un transpondedor individual, el cual
convierte la señal óptica en eléctrica y conduce una interfaz estándar hacia el “cliente”. [20]
Figura No 33 Esquema de un sistema DWDM.
Los siguientes pasos explican el sistema mostrado en la Figura No 33.
El transpondedor acepta entradas en la forma estándar de láser mono-modo o multi-modo. La
entrada puede llegar desde diferentes medios físicos, de distintos protocolos y tipos de tráfico.
La longitud de onda de cada señal de entrada se identifica con una longitud de onda DWDM y
son multiplexadas dentro de una sola señal óptica y lanzadas dentro de la fibra. El sistema
puede también incluir la habilidad de aceptar señales ópticas directas para ser multiplexadas.
Después un post-amplificador amplifica la potencia de la señal óptica, del mismo modo que
emigra el sistema (opcional) Y se pueden emplear amplificadores ópticos son cada cierta
distancia de enlace, de ser necesarios. Además un pre-amplificador amplifica la señal antes de
que ésta entre en el nodo receptor , la señal recibida se demultiplexada en lambdas individuales
DWDM y son identificadas para los tipos de salida requeridos y enviadas a través del
transpondedor.
CAPITULO 2
40
2.1.6 AMPLIFICACION OPTICA:
En los sistemas de cables submarinos la amplificación óptica esta basada en la fibra
dopada de erbio (EDFA). Se emplea esta técnica en los pre-amplificadores, post
amplificadores y repetidores submarinos.
Los EDFA emplean fuentes de bombeo. La amplificación se produce cuando un foton de
señal en la ventana de 1. 550 nm pasan en las proximidades de un ion de erbio en un estado
excitado. Cuando pasa a un estado no excitado, el erbio genera fotones gemelos de 1.550
nm por emisión estimulada. Los laseres de alta potencia a 980 0 1.480 nm se emplean para
bombear el erbio, de ahí el termino de laseres de bombeo.[21].
Las potencias empleadas para bombear los EDFAs van desde 60 mW hasta 1 W
dependiendo de la amplificación y el número de canales a amplificar. Generalmente se
emplea bombeo a 980 nm para amplificadores de bajo ruido mientras que se emplean
esquemas de bombeo de 1.480 nm para etapas de baja potencia.
El ancho de banda óptico natural de un EDFA se encuentra alrededor de los 25 nm y la
respuesta espectral se acerca a la ganancia pico que es aproximadamente Gaussiana. Para
aumentar el ancho de banda óptico y poder transmitir varias longitudes de onda se emplean
los filtros ópticos denominados Fiber Bragg Grating (FBG) que se comportan como un
rechazador óptico a una determinada longitud de onda [3]. Optimizando el perfil de
atenuación de este FBG, se puede obtener una respuesta espectral que es inversa de la del
EDFA, lo que significa que se puede crear un EDFA de banda ancha introduciendo un FBG
en la salida del amplificador óptico.
Esta técnica se ha utilizado para alcanzar un ancho de banda de 12 nm en Sistemas de
Cable Submarino tales como la Southern-Cross (Une Estados Unidos y Australia), que
permite transmitir 16 espaciados en 0,8 nm. La técnica se utilizó después para aumentar el
ancho de banda de cada EDFA a 27 nm. No obstante, ya que el perfil de ganancia de un
EDFA sobre una banda de 27 nm es desigual, tuvo que crearse un filtro de perfil complejo,
que requería tres FBGs en cascada en vez de sólo uno.
CAPITULO 2
41
Es imposible alcanzar la ganancia plana perfecta de cada EDFA, por lo que se deben
insertar filtros adicionales, conocidos como ecualizadores de perfilado (SEQ) y Ecualizador
de Inclinación (TEQ).
Los SEQs compensan las imperfecciones residuales de la ganancia de un bloque de
aproximadamente 15 EDFAs. Un SEQ se construye con varios FBGs en cascada para
obtener el perfil requerido.
La última mejora en amplificadores ópticos de alto tráfico se alcanzo con la llegada de los
Amplificadores Raman. El efecto Raman es un fenómeno no lineal que ocurre en altas
concentraciones de potencia en la fibra. Por ejemplo, un bombeo de 1 W a 1.450 nm
emitidos en una fibra estándar monomodo producirá ganancia en la banda de 1550 nm.
La Ganancia Raman [17] Figura No 34 se alcanza de la transferencia de potencia de un
flujo óptico a otro que esta desplazado a una frecuencia menor. El espectro de la ganancia
Raman en una fibra de sílice se muestra en la figura. La Banda de ganancia esta sobre los
40 Thz de ancho de banda con un pico cercano a los 13.2 Thz. La Banda de Ganancia se
desplaza con el espectro de bombeo y el valor pico del coeficiente de ganancia es
inversamente proporcional a la longitud de onda de bombeo.
Figura No 34 Ganancia Raman
Las ventajas de los amplificadores Raman están asociadas a varios aspectos
fundamentales. La ganancia Raman existe en cada fibra y no es resonante lo que permite
alcanzar un rango entre 0,3 a 2 µm. Además el espectro de ganancia puede ser ajustado a
través de la longitud de onda de bombeo y la amplificación es de banda ancha (ancho de
banda mayor de 5 Thz)
CAPITULO 2
42
El preamplificador ROPA permite amplificar la señal en un punto alejado desde los
terminales sin necesidad de una inyección de potencia eléctrica. Consiste en amplificadores
de fibra dopada con erbio (erbium-doped-fibre amplifiers - EDFA) instalados en un
alojamiento (Remote Amplifier Housing - RAH) sumergida a unos 95km de la estación
terminal.
Desde la estación terminal, se bombea el amplificador EDFA, usado como tele-
preamplificador, a través de la fibra de línea o empleando una fibra adicional exclusiva
mediante un equipo de bombeo a 1480nm como muestra la Figura No 35.
Cuando se necesitan pre y postamplificadores, se instalan en un único recinto (Remote
Amplifier Housing - RAH).
Las Figura No 35 muestra la arquitectura de los pre y post amplificadores ROPA.[18].
W D M
Erb iumd op ed fib re
RA HPum p
1 4 8 0 nm
Rxsig na l p um p
sig na l
Line fib re 1
Tx
Line f ib re 2Post-Am p
W DM
Erb iumdoped fib re
RAHPum p
1 4 8 0 nm
Rxsigna l pum p
Erb ium
doped fib resigna l
Line fib re 1
Tx
Pum p1 4 8 0 nm
pum p
Line f ib re 2
Extra- f ib re
Post-Am p
Figura No 35 : Pre y post-ROPA
CAPITULO 2
43
El recinto Remote Amplifier Housing (RAH), la parte sumergida del amplificador ROPA,
sólo contiene componentes pasivos, haciéndolo así muy fiable. No necesita ningún tipo de
mantenimiento concreto durante toda la vida del sistema.
Figura No 36 Restricciones que impone la cadena de amplificación.
Una aplicación de la amplificación óptica es en los repetidores. Como se observa en la
Figura 37, esta formado por dos EDFA. Para aplicaciones donde se necesiten potencias de
salida elevadas, se emplea un arreglo de dos bombas: 980 y 1480 nm. La potencia de salida
puede ser ajustada a través del sistema de supervisión que permite medir los niveles de
entrada y salida, la corriente de bombeo para supervisar fallas y además permite la
localización de fallas en la fibra por el método EOTDR.
Como regla a la salida de los EDFA se coloca un ecualizador cuya función es aplanar la
ganancia del mismo [19]
Figura No 37 Esquema de un Repetidor
CAPITULO 2
44
2.2 FIBRAS OPTICAS.
La calidad de la transmisión depende en principio de dos parámetros de la fibra y de la
amplificación Óptica. Estos son: Dispersión , Efectos no lineales y Cadena de
Amplificadores.
Las restricciones que impone la fibra óptica a la integridad de la señal se muestra en la
Figura No 38.
Figura No 38 Restricciones que impone la fibra óptica a la integridad de la señal
Existen efectos no lineales en las fibras. En el denominado Four Wave Mixing (FWM)[20]
como se observa en la Figura 39, tres señales de luz a diferentes longitudes de ondas
interactúan en la fibra para crear una cuarta señal de luz a una longitud de ondas que puede
solaparse con una de las señales de trabajo. Esta señal interfiere con los datos que están
siendo transmitidos sobre esa longitud de ondas. Se ha comprobado que mientras es mayor
la dispersión cromática, menor es el efecto de no linealidades debido a que la dispersión
cromática causa que las señales de luz a diferentes longitudes de ondas se propaguen a
diferentes velocidades en la fibra lo que causa menor solapamiento entre señales y
reducción del efecto de intermodulación FWM.
Debido a lo anterior, se desarrollaron nuevas fibras que manejan la interacción de los dos
efectos : permitan dispersión cromática mayor que las convencionales pero al mismo
tiempo reducen las no linealidades.
CAPITULO 2
45
Figura No 39 No linealidades de la Fibra Óptica
En el caso de la FWM, cuando la onda de luz espúrea generada tiene la misma longitud de
onda que la uno de los canales modulados, la calidad de la señal transmitida por este canal
puede degradarse considerablemente.
Figura No 40 Reducción del efecto Tour Waves Mixing
Para reducir el arranque inicial de la señal creada por la FWM, sólo es necesario asegurar
que los tres canales que generan la onda espúrea la propagan a la misma velocidad, es decir,
que la dispersión cromática de la fibra no es cero.
CAPITULO 2
46
Figura No 41 Efecto Kerr
A la inversa del efecto FWM, en el caso de modulación espúrea de la fase generada por el
efecto Kerr, Figura No 41 es mejor reducir la dispersión cromática acumulativa a lo largo
del enlace para evitar la distorsión del pulso como muestra la Figura No 42.
De acuerdo a lo que hemos analizado, para reducir los efectos espúreos generados en
FWM, es esencial el uso de fibra con dispersión cromática distinta de cero sobre todo el
enlace y la dispersión cromática igual a cero en intervalos regulares a lo largo del enlace
para reducir el impacto de la modulación espúrea de la fase generados por el efecto Kerr.
Esta es la razón por la que los actuales enlaces submarinos para transmisión WDM a 2,5
Gbit/s y a 10 Gbit/s usan dos tipos de fibra: una, llamada fibra con dispersión desplazada
no nula (NZDSF), que tiene una dispersión cromática de –2 ps/nm.km, y otra, conocida
como fibra de núcleo de silicio puro (PSCF), que tiene una dispersión de +18 ps/nm.km.
De las diez secciones de la fibra, nueve son NZDSF y una es PSCF[21].
En consecuencia, la dispersión cromática acumulativa se reduce a cero cada diez secciones,
aunque la dispersión cromática local nunca es cero.
CAPITULO 2
47
Figura No 42 Reducción del Efecto Kerr
El empleo de sistemas en la ventana de longitud de ondas de 1.55µm permite menores
perdidas que en la ventana de 1.3 µm. Esto posibilita una distancia mayor entre
regeneradores pero surge la dispersión cromática que limita la velocidad de bits.
La dispersión cromática es otra forma de dispersión en las fibras ópticas como muestra la
Figura No 43. Aun en las fibras monomodos, las componentes de frecuencias diferentes de
un pulso se propagan con diferentes velocidades. Lo anterior se debe en lo fundamental a
las propiedades físicas del vidrio. Este efecto causa nuevamente un solapamiento de los
pulsos a la salida, al igual que la dispersión intermodal y el ensanchamiento del espectro.
CAPITULO 2
48
Figura No 43 Dispersión Cromática
Para sistemas con velocidades mayores de 1 Tbit/s, dado que la dispersión cromática de las
fibras varía linealmente con la longitud de onda, la dispersión cromática acumulativa no se
puede reducir simultáneamente a cero en intervalos regulares para todas las longitudes de
onda. Esta variación lineal, llamada pendiente de dispersión cromática, es tal que, si la
dispersión acumulativa se compensa con exactitud periódicamente para el canal en el centro
del espectro, entonces la dispersión cromática acumulativa para los canales en los dos
extremos será típicamente de ± 6.000 ps/nm para un enlace de 68 X 10 Gbit/s en 6.000 Km.
Para superar este problema, se emplea una fibra llamada Fibra de Dispersión Inversa
(RDF). La principal característica de la RDF es que su pendiente de dispersión cromática
tiene el signo contrario de la de la fibra normal. La idea es combinar la RDF con la PSCF
en cada sección para reducir la dispersión cromática acumulativa a cero al final de cada
CAPITULO 2
49
sección en todas las longitudes de onda. Si la distribución PSCF/RDF es simétrica en cada
sección (Figura 44), la dispersión cromática de la RDF será de –20 ps/nm.km y su
pendiente de dispersión será exactamente opuesta a la de la PSCF. La dispersión cromática
acumulativa residual al final del enlace es entonces cero para todas las longitudes de ondas.
Además, el uso de una configuración PSCF/RDF es adecuada para la transmisión en las
bandas C+L combinadas, ya que la dispersión cromática de la PSCF y de la RDF nunca se
cancela en una ventana de 1,5 µm, eliminando así la FWM (a diferencia de la NZDSF, para
la cual la dispersión cromática se cancela alrededor de los 1.580 nm).
Figura 44: Dispersión Cromática acumulativa en función de la distancia en las Configuraciones
NSDSF/PSCF y PSCF/ RDF.
La configuración PSCF/RDF también ofrece la ventaja nada despreciable del aumento del
área del núcleo de la fibra, lo que significa que la intensidad de la luz se reduce (a potencia
óptica constante), y a su vez se reducen los efectos no lineales. Así, la PSCF tiene un área
del núcleo de 110 µm mientras que en la fibra NZDSF no es mayor de 70 µm. Para
aprovechar el beneficio de la mayor área de la PSCF, la sección que incluye a la PSCF debe
ser colocada en la salida del repetidor donde la potencia óptica está en su máximo. No
obstante, la desventaja actual de la RDF es su elevada sensibilidad a las micro-curvaturas y
a las macro-curvaturas, cuyo efecto es aumentar la atenuación cuando forma parte del
cable.
En los proyectos de Cable Submarino se combinan los diferentes tipos de fibras opticas :
CAPITULO 2
50
• Fibra de Dispersión Desplazada no nula (Non Zero-Dispersion Shifted Fibre-NZDSF):
Cumplen con la recomendación ITU-T G 652. Esta fibra se emplea por lo general en los
tramos cortos.
• Fibra de núcleo de silicio puro (PSCF) de acuerdo con la recomendación ITU-T G.654.
La fibra PSCF se prefiere técnicamente para los recorridos de larga distancia a causa de
su menor perdida. Estas fibras se adaptan muy bien a las aplicaciones de multiplexado
WDM en la que su amplia dispersión cromática y gran área eficaz reducen las
interacciones no lineales entre canales.
• Fibras de Silicio Puro mejoradas (enhanced-Pure Silica Core Fibre, EPSCF). Cumplen
con la recomendación ITU-T G.654 y como tienen un núcleo mayor permiten inyectar
a la línea una potencia óptica mayor y se usan generalmente en combinación con
fuentes Raman de alta potencia y post-amplificadores.
2.3 CABLES.
La estructura de un Cable Submarino de Fibra Óptica se muestra en la Figura No 45 [22]:
Figura No 45 Estructura de un Cable Submarino
CAPITULO 2
51
El cable submarino se constituye principalmente del núcleo donde se encuentran las fibras
ópticas que transmiten la información. Luego se prosigue con una capa de polietileno la
cual actúa como aislante para prevenir la abrasión y la penetración del agua o hidrógeno en
las fibras. Después se tiene un tubo de cobre el cual es utilizado para conducir la corriente
eléctrica que alimenta los repetidores o para inyectar corriente de bajo voltaje para
monitorear desde las bases el estado de los sistemas y localizar cables rotos. También tiene
una capa de alambre de acero el cual forma una especie de armazón que le da mayor
resistencia a las quebraduras producidas por la pesca de arrastre, la presión del agua y las
mordidas de tiburones. Al final se cubre el cable con otra capa de polietileno
impermeabilizante.
De acuerdo a las condiciones ambientales a la que se someterá el cable estos presentan
mayores o menores niveles de protección por lo que se tienen diferentes tipos de cable
submarino a lo largo de una misma trayectoria. Se destacan dos tipos principales de cable
submarino [23]:
• El cable armado que se usa para el cableado de poca profundidad (de 0 hasta 1500
metros) y tiene niveles altos de protección ya que a estas profundidades es donde están
los principales factores de riesgo de los cables submarinos como lo son: la pesca de
arrastre y los tiburones.
• El cable ligero se usa para las grandes profundidades (0 a 7000 metros) y esta menos
protegido que el cable armado.
En los Sistemas de Cable Submarino se emplean la combinación de diferentes tipos de
cables en dependencia de las profundidades que atraviese y de las características del fondo
marino. Además, generalmente en profundidades inferiores a los 1 500 metros se realiza el
enterramiento del cable, típicamente entre 1 y 1,5 m por debajo del fondo marino.
Los suministradores mas importantes de cable son: Alcacel (UC-2) y Tyco Telecom (SL-17
L ). En el anexo 3 se muestra las características del cable Alcatel UC-2.
CAPITULO 2
52
2.4 UNIDADES DE DERIVACION
Las unidades de derivación (Branching Unit, BU) se emplean en Sistemas Submarinos de
Fibra Óptica donde se necesitan conexiones múltiples de estaciones terminales. Permiten
implementar topologías de un punto a varios puntos.
Las unidades de derivación permiten conectar cables y no tienen ningún componente
activo. Las fibras de los tres cables se conectan de manera predeterminada en la unidad de
derivación y no se puede realizar ningún encaminamiento desde las estaciones terminales.
Las conexiones se pueden realizar en el dominio óptico o en el dominio eléctrico.
En el dominio óptico se pueden realizar las siguientes conexiones como muestra la Figura
No 46: Adición y Sustracción de fibras, adición y sustracción de canales( para WDM) y la
combinación de ambas
En el dominio eléctrico permite las siguientes conexiones existen dos tipos de conexiones:
la pasiva y la active.
• Unidad de Derivación Eléctrica pasiva. Figura No 47
Figura No 47 Derivación Eléctrica
• Unidad de Derivación de Conmutación de energía: Reenrutan la corriente de línea del
sistema si se necesita, incluyendo los picos que pueden alcanzarse por cables rotos. El
CAPITULO 2
53
control de la conmutación se realiza por el propio enlace desde el equipo de
alimentación de potencia de las estaciones terminales de cable como se muestra en la
Figura No 48.
Figura No 48 Unidad de Derivación con Conmutación de Energia
2.5 GESTION DE LOS SISTEMAS DE CABLE SUBMARINO.
Como todo sistema de telecomunicaciones, los sistemas de Cable Submarino requieren de
una administración, una operación y un mantenimiento. La eficiencia y seguridad implican
que estas labores sean efectuadas de forma centralizada y desde un único punto. El sistema
de gestión debe permitir la gestión de elementos individuales de la red y elementos
distantes, gestión de anomalías e información de alarmas en tiempo real y localización y
corrección de las mismas, gestión de configuración, gestión de prestaciones [24] y gestión
de seguridad.
Generalmente, el sistema de gestión de Cables submarinos se combina con el sistema de
gestión de la red SDH terrestre para formar un único sistema de gestión ( denominado
gestor de gestores) que permite correlacionar las fallas de la planta sumergida con los
circuitos STM-64, STM-16, STM-4 y STM-1 afectados.
Existen en lo fundamental tres métodos de localización de fallas en cables de fibra óptica
submarinos[25] en los enlaces de larga distancia :
Localización de fallas mediante el método OTDR : Este método se basa en el empleo del
instrumento OTDR (Reflectometro Óptico en el dominio del tiempo ). Cuando se aplica
CAPITULO 2
54
luz dentro de la fibra óptica, la retrodispersión y la refracción de luz de Fresnel hacen que
parte de la luz regrese hacia la fuente emisora. Utilizando este fenómeno, es posible hacer
una evaluación de los siguientes aspectos: Localización de la falla, pérdida óptica entre dos
secciones transversales y pérdida en la unión (empalme). Este método es muy preciso pero
aplicable antes del primer repetidor o regenerador debido a que estos elementos necesitan
aisladores ópticos para evitar la propagación de la dispersión hacia atrás en el sistema.
Localización de fallas mediante el método COTDR: Reflectómetro óptico en el dominio
del tiempo coherente (COTDR). Es aplicable antes y pasando por los amplificadores
ópticos, Para lograr lo anterior se establece un trayecto de lazo en cada repetidor
permitiendo que la senal de dispersión hacia atrás viaje hacia la fuente de la medición y la
detección coherente que permite detectar la señal de dispersión del ruido óptico generado
por la amplificación óptica. El instrumento se nuestra en la Figura No 49
Localización de fallas a través de la evaluación de parámetros eléctricos del enlace.
Existen tres formas de implementación de técnicas de localización de fallas con DC:
Localización manual de fallas usando PFE, usando un puente de localización de fallas
convencional o un metro de capacitancia para cables submarinos y usando un equipo
automático para la localización de fallas de DC.
En el anexo 5 se muestra la localización de fallas .
CAPITULO 2
55
2.6 EQUIPO DE ALIMENTACION DE POTENCIA (PFE)
El equipo de alimentación de potencia se emplea para alimentar los sistemas submarinos
con repetidor bajo el mar. El corazón del equipo es un convertidor DC a DC en una
topología de modo conmutado push-pull . Puede operar en dos modos fundamentales :
Modo Corriente o Modo Voltaje como muestra la Figura No 51.
Las características fundamentales son : Corriente máxima 1.3 A , voltajes entre 0 y 10 Kv
de acuerdo al modelo( hay de 2.5 Kv, 3 Kv, 7.5 Kv y 10 Kv).
Figura No 51 Modos de alimentación de potencia de los repetidores
En el Anexo 3 se muestra mas detalles de la alimentación a repetidores.
2.7 ENLACES Y PROTECCION.
El balance de la potencia óptica de cada sección se debe calcular para alcanzar las
longitudes de tramo con margen positivo o nulo al final de la línea del sistema con la
CAPITULO 2
56
capacidad de tráfico que se desee. Depende del numero de canales, de la velocidad binaria ,
del tipo de fibra óptica y de las características del Equipo Terminal.
Generalmente, la parte húmeda de la planta se diseña para obtener la capacidad final que se
requiera y la parte seca para cubrir las necesidades iniciales e ir incrementándola poco a
poco con pequeñas inversiones.
Para la planta húmeda, lo mas común es emplear dos tipos de protección : la protección de
segmento (Span switching) que en caso de fallo del interfaz STM o problema en el par de
fibras de trabajo, conmuta al par de protección y la protección en anillo que actúa en caso
de corte del cable. La protección en anillo estándar (MS- Spring – Multiple Section Shared
Protection Ring) utilizando la facilidad Head – End Ring Switching (HERS) que proveen
los ADM de acuerdo a la UIT [26]para protección transoceánica reduce los tiempos de
conmutación y el riesgo de largos retardos de propagación durante un corte, encaminando
el tráfico por el camino más corto posible de restauración. La protección se muestra en la
Figura No 52.
Figura No 52 Protección de Segmento y Anillo
En la planta seca, los enlaces entre las estaciones de amarre y los puntos de presencia
también generalmente se protegen con restauración por segmento como muestra la figura
52 A.
CAPITULO 2
57
Figura 52 A : Proteccion entre la estacion de amarre y los puntos de presencia
2.8 CONCLUSIONES DEL CAPITULO:
1. La introducción de la tecnología WDM ha significado un avance extraordinario en las
redes permitiendo la disminución de los costos de transmisión.
2. En las redes sumergidas debido a los efectos de no linealidades se emplean la
combinación de varios tipos diferentes de fibra óptica para compensarlas.
3. El empleo de la corrección de errores FEC no es obligatoria, pero mejora el desempeño y
aumenta la distancia entre repetidores.
4. Los módulos de compensación son opcionales y se emplean generalmente en segmentos
o tramos de gran longitud y a velocidades elevadas.
5. Los avances en la amplificación óptica han aumentad la distancia que pueden alcanzar
los sistemas sin repetidor.
6. La localización de fallas es muy importante porque permite reducir los plazos de
interrupción. Se pueden emplear métodos de reflectometria conjugados con evaluación de
la energía eléctrica.
7. La protección de la red conjugan la protección de segmento y de anillo.
8.-Los cálculos de enlaces deben dar como resultado un margen positivo o nulo al final de
la línea
CAPITULO 3
58
CAPITULO 3
SITUACION DE CUBA PARA ACCEDER A LOS
SISTEMAS DE CABLE SUBMARINO
La necesidad de la conexión de Cuba a los Sistemas de Cables Submarinos de Fibra
Óptica se puede enfocar desde dos puntos de vistas:
• Un punto de vista empresarial y estratégico: Enfocado a la disminución de costos y
gastos de arriendo de capacidades internacionales y a la diversidad de empleo de
medios de transmisión internacional.
• Un punto de vista social: Relacionado con el cumplimiento de los programas y
proyectos de informatización de la sociedad cubana.
El programa de informatización de la sociedad cubana [27]incluye los siguientes proyectos:
Infraestructuras, tecnologías y herramientas (INFRATECH), Sistemas de servicios
integrales al ciudadano, Administración y Gobierno, Informatización territorial, Fomento
de la cultura en el uso de las TIC, Fomento de la Industria Nacional de las TIC,
Investigación y Desarrollo, y asimilación de las nuevas tecnologías.
La conexión de Cuba a los Cables Submarinos forma parte del proyecto de informatización
de la sociedad cubana y se recoge en el Programa de Infraestructuras, Tecnologías y
Herramientas (INFRATECH), considerado como la premisa para el desarrollo del resto de
los programas en el inciso a) denominado “Expansión y Modernización de la telefonía” .
En particular, la situación geográfica de Cuba que ofrece una apertura hacia el Atlántico y
la cercanía a puntos de amarre internacional de sistemas de Cable Submarino permitiría la
inserción a la Red Mundial de Cables Submarinos con un costo-beneficio ventajoso.
CAPITULO 3
59
Actualmente, la red internacional de ETECSA hacia el lado internacional tiene las
siguientes características:
• Enlaces internacionales exclusivamente por vía satelital en modalidad de arriendo
de transpondedores y de leases internacionales.
• Altos gastos anuales por alquiler de capacidades.
• Empleo de servicios asimétricos de Internet de banda ancha con retardos alrededor
de 525 mseg lo que repercute en el desempeño del servicio y en la utilización del
ancho de banda alquilado.
• Existencia de enlaces internacionales de baja velocidad (N x 64 kbps) en rutas de
bajo trafico.
A continuación analizaremos los beneficios de contar con un Sistema de Cables
Submarinos de Fibra Óptica que atraque en Cuba para las comunicaciones internacionales
así como la propuesta del sistema como tal desde los puntos de vista de organización
empresarial, comercial, infraestructura y operación de la red.
3.1 COMPARACION DEL MEDIO DE TRANSMISION SATELITAL Y
EL CABLE SUBMARINO.
Desde hace algunos anos nuestro país emplea como único medio de transmisión para las
comunicaciones internacionales el satélite. Aunque ese medio ha demostrado su efectividad
y la industria satelital ha llegado a la madurez, los cables submarinos se adaptan más a las
necesidades actuales de los operadores y los suministradores de servicio como la ETECSA
debido a:
- Los satélites pueden estar en todas partes, llegar a cualquier lugar y alcanzar a
cualquier usuario; pero la gran capacidad de las redes de cable submarinas las hace más
CAPITULO 3
60
económicas.
- Los sistemas satelitales, por usar el espectro radioeléctrico, tiene una banda asignada
fija que limita el ancho de banda a 575 MHz/antena, en cambio el sistema de cables
submarinos de fibra óptica ofrecen anchos de banda elevados.
- En la comunicación vía satélite, la señal se tiene que desplazar de ida y vuelta al
satélite 72000 Km., lo que introduce un retardo que afecta la transmisión de cierto tipo de
protocolos de comunicación (TCP), en cambio el cable submarino por ser un enlace sobre
la superficie de la tierra, el tiempo de propagación es menor (alrededor de 100 mseg) .
- Los cables submarinos tienen una vida de más de 25 años, mientras que los satélites
entre 10 y 15 años.
- Funcionan bien independientemente del clima y disturbios magnéticos, mientras que
los receptores y transmisores para comunicaciones vía satélite son afectados por el clima,
lluvias, tormentas, etc.
- Su tecnología admite reparaciones y mantenimiento, mientras que los satélites
normalmente se hace muy complicado.
- En la actualidad los proyectos de satélites se dirigen más al mercado de consumo,
mientras que los de redes submarinas a brindar grandes capacidades de transporte
internacional.
En resumen, los satélites ofrecen pequeñas carreteras que conducen a las superautopistas
de la información de las redes submarinas.
3.2 BENEFICIOS QUE SE OBTENDRIAN
La tendencia tecno-económica de las redes de transmisión internacional es a la disminución
de los costos de transmisión, procesamiento y almacenamiento, y al aumento de los
requerimientos de ancho de banda.
Existen dos métodos aceptados en el ámbito internacional para fijar los precios [28]:
Precios basados en los costos y precios orientados a los costos. En los precios basados en
CAPITULO 3
61
los costos el objetivo cuantitativo es lograr que el precio corresponda al costo económico.
Se trata de un principio de costeo que a los países en desarrollo les resulta muy difícil
aceptar, ya que la estructura de precios de esos países no está tan desarrollada ni es tan
rígida como la de los países desarrollados.
En los precios orientados a los costos el precio es igual al costo mas algo mas, permitiendo
recuperar el costo real del suministro del servicio mas otros costos fundamentales para
desarrollar prestaciones . Este concepto es aceptado en la actualidad por la OMC y por la
UIT.
La transmisión internacional constituye un elemento del precio orientado a los costos e
incluye:
• Gastos de Capital (depreciación por anualidades más gastos de financiación y cargos en
concepto de interés por:
- Cables submarinos, incluidos los repetidores sumergidos y las líneas terrestres hasta el
terminal de cable; equipo terminal; alimentación; terrenos (excluida la depreciación);
otros;
• Costos de Operación y Mantenimiento que incluye :
- Costo del material necesario para reparar los elementos de red que facilitan la
transmisión internacional, es decir la transmisión por cable.
- Sueldos y subsidios del personal de reparación, mantenimiento y prestación del
servicio.
- Arrendamiento, incluidos los IRU.
- Gastos por los servicios públicos y otros gastos.
El primer beneficio que se obtendría esta relacionado precisamente con los costos de
arrendamiento de capacidades internacionales.
CAPITULO 3
62
Las capacidades de los cables submarinos se pueden alquilar de acuerdo a dos modalidades
diferentes: arriendo o compra en IRU.
Modalidad Arriendo: Entre 30 – 33 mil USD / STM-1 para un alquiler de 1 ano.
Modalidad en IRU: 2.7 Millones de USD / STM-1 para un alquiler de 15 anos.
El comportamiento por Sistema de Cables Submarinos es :
• Maya : 1 x STM-1 cuesta 3 Millones de USD.
• Emergia: 1 x STM-1 cuesta 4 millones de USD.
• Latinoamérica Nautilus (Telecom Italia- Global Crossing) : 1 x STM-1 cuesta 2.7 miles
de USD.
Dentro de los costos es necesario considerar los de depreciación y los de operación y
mantenimiento. Como referencia Standard mundial se aplica una depreciación de 15
MUSD / STM-1 / Mes lo que da un costo por depreciación mensual de un E1 igual a
240USD/ mes/E1.
Con respecto a los costos de Operación y Mantenimiento, estos varían con el tiempo. Por
ejemplo: 4 % por 1 ano, 3 % por 2 anos y 2 % por 3 anos. La norma es escoger como
intervalo el ano que representa un costo de 54 MUSD/STM-1/ano .
Llevando el costo de Operación y Mantenimiento de un STM-1 por ano a meses
(dividiendo entre 12 ) tenemos:
54 MUSD/STM-1/Ano = 4.5 MUSD/STM-1/Mes
y si queremos calcular el valor de un E1 ( existen 63 flujos E1 dentro de un STM-1)
debemos dividir esta cantidad por 63 .
4.5MUSD/STM-1 / Mes = 71 USD/Mes/E1
y el costo mensual de un E1seria : 240USD/ mes/ E1 + 71 USD = 311 USD / Mes / E1
CAPITULO 3
63
También hay que tener en cuenta el costo de inversión . Este costo es :
12 MMUSD = 1 x STM-16 (depreciación 20 anos) (4 % ) = 600 MUSD/Ano
2 STM-1 = 25 MUSD/Mes?STM-1 = 400 USD/Mes/E1.
Si comparamos los precios que tenemos que pagar entre el Satélite y el Cable Submarino
tomando como base un E1, tenemos
Precio de un E1 por Satélite: 9 MUSD / Mes / E1
Precio de un E1 por Cable: 400 USD / Mes / E1
Con lo que podemos concluir que un E1 por Cable Submarino cuesta 23 veces menos que
un E1 por Satélite
El segundo beneficio que se obtendría esta relacionado con un mejor desempeño de los
protocolos de Internet lo que aumenta la eficiencia de las capacidades alquiladas .
El Internet emplea el protocolo TCP el cual trabaja con mecanismos de retransmisión (
acuses de recibo). Los mecanismos de retransmisiones se desempeñan con baja eficiencia
[29] en los sistemas satelitales debido a las grandes demoras de propagación. El tamaño
máximo de la ventana TCP es de 65 535 bytes y el RTT para un enlace por satélite
geoestacionario es de 560 mseg aproximadamente. El throuput será:
Throuput = 65 535 bytes / 560 mseg = 117,027 bit/seg
Por lo tanto una conexión simple TCP no puede utilizarse completamente, por ejemplo para
velocidades T1 (aproximadamente 192 000 bytes/seg). Debido a lo anterior, y a que el
Internet asume es necesario emplear un TCP opcional para soportar ventanas mas grandes y
se usa el escalamiento de ventanas (se expande la ventana del TCP de 16 bits a 32 bits)
unidos a los algoritmos de control de congestión.
En el caso de los cables submarinos transoceánicos como la demora máxima de
propagación se encuentra en el orden de los 100 mseg este problema no se manifiesta.
CAPITULO 3
64
El tercer beneficio que se obtendría es la mejora de la calidad de los enlaces
internacionales.
En los Cables Submarinos se obtienen una tasa de errores con una proporción media de bit
erróneos a largo plazo mejor ( menor) que 1 x 10 -12 sobrepasando los requisitos mínimos
de la UIT [24]. En los satélites se obtiene un B E R mejor de 1 x 10-10 en condiciones de
cielo claro.[30][24]
3.3 PROPUESTAS.
3.3.1 PROPIEDAD DE LA INFRAESTRUCTURA .
Lo más conveniente es la creación de una Empresa Operadora de Operadoras (Carrier
Carrier) dedicada a la instalación y provisión de capacidades por Cables Submarinos de
Fibra Óptica en Cuba. Esta empresa, con una personalidad jurídica propia podría ser en
modalidad de empresa Mixta con capital extranjero asociado, ganancia compartida y
participación de ETECSA lo que permitiría crear la infraestructura de red sumergida en el
país que en la actualidad no existe. Nuestra empresa, como incumbente aportaría el trafico
que opera desde y hacia Cuba y la gestión de la infraestructura de red , basada en la
experiencia y conocimientos de su personal.
Esta propuesta se fundamenta en la propia experiencia internacional. Si al inicio de la
explosión de Cables Submarinos en el mundo emergieron las empresas Carrier Carrier , en
la actualidad existe una gran cantidad de ellas que se encuentran en problemas financieros
debido a la gran oferta de capacidades que ha obligado a bajar precios . La practica
internacional indica que no vale tener infraestructuras de red apropiadas si no existe el
trafico continuo suministrado por las empresas incumbentes y que generan la necesidad de
la compra de nuevas .Ejemplos: Telefónica de España, empresa incumbente creo su filial
CAPITULO 3
65
Emergia como Empresa Operadora de Operadora dueña del Cable Sam -1 y sus sucursales
en el mundo cursan el trafico internacional por el mismo . Telecom Italia, creo sus filial
Latin American Nautilus y compro capacidades ( 2 pares de fibra )en el cable SAC de
Global Crossing por donde envian el trafico sus representaciones en América, etc.
La infraestructura sumergida de red, el acuerdo con empresas operadoras dueñas de los
puntos de amarre distantes y la capacidad del cable submarino podría ser propiedad de la
empresa Carrier Carrier mientras que la Cabecera del cable , los puntos de amarre en Cuba
y la red que unen las estaciones de amarre y la red nacional será propiedad de la ETECSA.
3.3.2 SERVICIOS Y ACTIVIDAD COMERCIAL
El éxito de la labor comercial se lograra si :
- Aprovecha la posición geográfica de Cuba que favorece el tránsito de tráfico en el
continente americano.
- Logra un marco regulatorio que facilite el tránsito del tráfico de comunicaciones.
- Ofrece calidad total, no solo en el sentido del producto que ofrece si no que pueda
seguir ofreciéndolo en el futuro tanto en prestaciones como en plazos. Demuestra
estabilidad y se proyecta con plazos cortos de provisión de servicios.
- Pueda adaptarse a un mercado dinámico y aplicar con efectividad los últimos avances
tecnológicos y mantener una posición de solidez financiera.
- Mantiene las licencias administrativas y medioambientales lo que permitirá que otros
operadores recurran al acceso a sus infraestructuras para conseguir la conectividad
internacional.
- Cumple las expectativas de demanda de capacidad bajo las que los cables se construyan
lo que permitirá no tener capacidades ociosas
CAPITULO 3
66
- Despliega una gran actividad comercial enfilada a vender capacidades internacionales a
otras operadoras en la región.
- Vende capacidades a precios estimulantes que le permitan su entrada al mercado y
lograr posición.
Los servicios que se podrían suministrar serian :
Servicio de cable submarino a los Operadores que desean prestar servicio fuera de
Cuba.
Contempla dos servicio : Acceso a medios internacionales y Acceso a estaciones de Cable
Submarino. Dentro de los servicios de acceso a medios internacionales, se distingue el
servicio de prolongación, el servicio de continuidad y el servicio de extensión.
Servicio de Prolongación: conexión a la red telefónica, se entiende aquel servicio que se
da entre las estaciones de cable con medios internacionales de transmisión y el Nodo
Frontera de ETECSA, a través de su propia red de transporte tanto nacional como
internacional.
Servicio de Continuidad: Mediante este servicio se proporciona la continuidad entre las
estaciones de medios internacionales de transmisión hasta el domicilio del Carrier(Punto de
Presencia del Carrier Internacional) a través de la red de transporte tanto nacional como
internacional de ETECSA. Este servicio se proporciona siempre que, por parte del Carrier
Internacional, se contrate el servicio de Prolongación de la capacidad de transmisión
Internacional.
Servicio de Extensión: en el cual se provee la conexión entre el Punto de Presencia del
Carrier Internacional y el domicilio del Operador Nacional cliente del Carrier (Punto de
Presencia del Operador Nacional cliente del Carrier).
Al igual que para el acceso a medios internacionales, el servicio de acceso a estaciones de
cable submarino comprende el servicio de continuidad y el servicio de extensión, que
veremos a continuación.
CAPITULO 3
67
Servicio de continuidad ,al igual que en el servicio de acceso a medios internacionales, es
el servicio por el cual se proporciona la continuidad necesaria entre las estaciones de cable
con medios internacionales de transmisión hasta los Nodos frontera de la red de transporte.
Servicio de extensión por el cual realiza la conexión entre el Nodo frontera de la red de
transporte y el domicilio del Operador Nacional (Punto de presencia del Operador
nacional). Los circuitos de extensión solo se podrán proporcionar si se asocian al
correspondiente servicio de continuidad.
Por supuesto que estos servicios tendrían que ser aprobados por el organismo regulador en
Cuba y los operadores poseer las licencias correspondientes. Como practica habitual existen
diferentes licencias para operar cada uno de ellos.
3.3.3 INFRAESTRUCTURA DE RED.
Los cables regionales que mas se adaptarían a nuestras necesidades para acceder a sus
capacidades son :
• Emergía: Posee cerca de las costas de Cuba una unidad de derivación por lo que
solamente habría que llegar a ella y conectarse a su red submarina. En el esquema de su
red incluso aparece el nombre de Cuba .Este cable posee una buena conectividad
regional y mundial.
• Arcos : Este sistema fue diseñado para el Caribe . Esta conformado en forma de anillo
por lo que tiene protección garantizada y posee buena conectividad mundial.
• MAC : Posee una buena infraestructura de red , conectividad y protección .
No obstante, para el caso de Cuba , es conveniente crear una infraestructura propia .
CAPITULO 3
68
3.3.4 SUMINISTRADOR DEL EQUIPAMIENTO
Los principales suministradores de infraestructura de redes sumergidas son : Alcatel , Tyco
NSW , Pirelli. Todos ellos poseen redes submarinas activas por lo que en general cumplen
cualquier especificación que se le imponga. No obstante, de ellos existen dos tecnologías
básicas: la Alcatel y la Siemens.
La infraestructura de red que se construya o adquiera debe alcanzar la calidad de servicios
y de funcionamiento de los estándares más exigentes puesto que sus redes constituirán la
base de las redes de otras operadoras. Para ello se deben sobrepasar el cumplimiento de la
recomendación G.826 lográndose una tasa de error con una proporción de bit erróneos a
largo plazo menor de 1 x 10-12 .
Los requisitos mínimos que se deben imponer son:
• Cada enlace debe emplear tecnología WDM sin el empleo de repetidores (mayor
fiabilidad y costo reducido).Tráfico inicial de 2.5Gbit/s, esto es, un par de fibra por
enlace equipado con 1 canal a 2.5Gbit/s ( 1 longitud de ondas).
• Trafico final de 20 Gbit/s ,es decir, 8 x 2,5 Gbps por par de fibra ( 8 longitudes de
Ondas) y se debe conseguir sin inversiones en la planta sumergida. La adición y
sustracción de longitudes de ondas se realiza en los extremos y no en estaciones
intermedias siempre que no exista la necesidad.
• Se debe valorar en las propuestas la ubicación de la estación terminal distante y la
capacidad de interconexión que pudiera ofrecer a los destinos de nuestro interés. Un
destino obligado serian los puntos de amarre de la red mundial de Cables donde se
interconectan varios sistemas de Cables .Ejemplo: Puerto Rico, St Croix,
• La conexión de Cuba seria por un Cable Norte , con especial interés en Cojimar y
Matanzas . El nodo de Cojimar( lugar por donde en el pasado atracaron cables
submarinos) permitiría la entrada a Ciudad de la Habana, lugar que aporta el mayor
CAPITULO 3
69
trafico internacional del país. Matanzas constituye el segundo principal emisor de
tráfico internacional y posee una importancia económica primordial. Ambos puntos se
encuentran conectada a los Anillos Internacionales y a través de ellos se llega a Ciudad
de la Habana que seria un punto de presencia obligado por ser la ciudad de mayor
industrialización de Cuba y por el trafico internacional que aporta .
• Además un cable sur cuyo interés es Cienfuegos ( lugar por donde en el pasado
atracaron cables) con cierto desarrollo industrial En ambos lugares existieron puntos
de amarre de cables submarinos anteriores por lo que los estudios del fondo marino
serian favorables. Lograr protección de las rutas entre los cables norte y sur seria
conveniente.
• Todas las empresas participantes deben presentar las licencias correspondientes.
• Los puntos de amarre al país necesitan una infraestructura terrestre adecuada con anillos
SDH cerrados .Colocar puntos de presencia en Ciudad de la Habana a través de
infraestructura de red adecuada con las estaciones de amarre.
3.3.4.1 TECNOLOGIA ALCATEL.
Alcatel para sistemas sin repetidor a longitudes mayores de 200 Km emplea su terminal
1640WM acompañada de amplificación de acuerdo a la Figura 53 .
Figura No 53 Empleo de enlaces con terminales 1640WM.
CAPITULO 3
70
En los tramos de longitud menor emplea la terminal 1686WM optimizada para las
funciones submarinas. Generalmente acompaña tramos cortos con el tipo de Fibra Óptica
G.652(NDSF) y los tramos largos con la G.654(PSCF)
Las características de las terminales 1640WM y 1686WM se dan a continuación.
Equipo Terminal de Línea 1686WM : Sistema DWDM de 32 canales.( hasta 32
longitudes de ondas por par de fibra) @ STM-64.. Admite tributarios de velocidades entre
100 Mbps a 1.25 Gbps; 2.5 Gbps y 10 Gbps. operando la banda C (1530 nm – 1560 nm) y
admite configuraciones punto a punto, punto a multipunto y configuración en anillo. Se
emplea en distancias cortas con amplificadores de líneas y en largas (hasta 700Km) con
unidades de compensación (DCU).Permite adición y sustracción y es compatible con fibras
G.652 y G.655. Además con la G.653 con algunas limitaciones. Además posee adaptador
de longitud de onda opcional para FEC, canal de servicio y facilidades de Gestión.
Figura No 54 Esquema de la Terminal 1686WM
Las señales de entrada de la Figura No 54 pueden ser o señales ópticas Standard o señales
precoloriadas. Para el primer caso, el uso del adaptador de longitudes de ondas es
obligatorio y la longitud de onda de la senal de entrada se desplaza a un valor que cumpla
con la transmisión multilongitud de onda. Ver anexo. La longitud de onda a la salida del
adaptador podemos decir que es una señal coloreada. El adaptador además posee la opción
CAPITULO 3
71
de adición de un Código de Corrección de Errores para mejorar la calidad de la
transmisión.
El segundo caso corresponde a un STM-16 o a un STM-64 , donde la señal óptica ya esta
coloreada por la interfaz óptica del quipo SDH. Por lo tanto, el adaptador no es necesario
lo cual optimiza la solución y disminuye costos. Otros clientes diferentes como IP, ATM,
son soportados además usando el adaptador de longitudes de ondas. Las señales coloreadas
van a la entrada de dos multiplexores. Cada uno de ellos admite hasta 16 longitudes de
ondas y luego la salida de cada uno de ellos se combina en la unidad de expansión. La señal
de esta forma entra al equipo de línea a un amplificador óptico ( booster) para incrementar
la potencia óptica. En esta unidad, además se adiciona canales de datos auxiliares e
información de gestión para el equipo remoto. En el anexo No 4 se muestra el
espaciamiento de canales y las longitudes de ondas de trabajo.
Equipo Terminal de linea 1640WM: Se selecciona para los tramos largos y posee las
siguientes características :
• Sistema DWDM que permite mezclar hasta 80 canales en la región de 1550 nm y
enviarlas por una fibra. Además podrá ser aumentada hasta una capacidad de 240
canales operando la banda C (1530 – 1570 nm) , L ( 1570 -1610 nm) y S (1450 -
1490 nm). Además suministra múltiplexación y demultiplexacion de señales
tributarias
• Acepta tres tipos de tributarios. El primer tipo maneja señales a velocidades igual o
menor de 2.48 Gb/s y convierte cualquier longitud de onda en el rango de 1310 o
1550 nm a la especificada por la grilla G.962 . El segundo es un adaptador de
longitud de ondas para señales sincrónicas STM-64 Standard no coloreadas y con
posibilidades de FEC para mejorar el desempeño de transmisión. El tercer tipo
suministra una integración con el equipo SDH Alcatel. Para evitar la duplicación de
funciones de transmisión y recepción Alcatel ofrece interfaces coloreadas dentro de
los Multiplexores de Adición y Sustracción STM-16 y STM-64 por lo que la senal
ya viene con la longitud de onda acordada en la grilla 1640 WM.
CAPITULO 3
72
• Su sistema de gestión es igual al de los equipos SDH por lo que con un solo sistema
de gestión se emplea en el manejo de la capa óptica y de la red de transmisión. El
canal de supervisión óptico trabaja a 1510 nm. Trabaja bien con fibras G 652, G
653, G 654 y G 655.
Debido a las características anteriores esta terminal debe ser empleada en los sistemas de
tramos largos ( posee muy buenas características relacionadas con la amplificación óptica).
Funcionamiento : El multiplexor terminal óptico permite mezclar hasta 80 canales en la
región de 1550 nm y enviarlos a un combinador para transmitirlo por una fibra. La estación
de línea amplifica la senal multiplexada sin necesidad de conversión eléctrica.
Figura No 55 Esquema de la Terminal 1640WM
La unidad del amplificador permite la inserción y /o extracción del canal de supervisión
óptico, inserción opcional de fuentes de bombeo para incrementar la potencia de salida del
amplificador, acceso a la etapa media de la función , lo que puede ser empleado para
insertar unidades de compensación de la dispersión o módulos de adición y sustracción
(OADM).Figura No 56.
Figura No 56 Unidad de Amplificacion
CAPITULO 3
73
El balance de potencia óptica de cada sección se debe calcular de modo que se alcance la
longitud del tramo con margen positivo o nulo al final de la línea a la capacidad final . Para
ello es necesario realizar un calculo de cada tramo a la velocidad inicial y final y luego
realizar un calculo del presupuesto de todo el enlace. Será imprescindible lograr un
equilibrio entre los siguientes elementos:
– Cantidad de canales, velocidad de la línea, el espaciado de canal y el formato de
modulación,
– El margen del sistema y plan de ampliación de la capacidad,
– La potencia óptica total y la potencia óptica por canal,
– Las pérdidas en la fibra y el área efectiva de la fibra
– Cantidad de fibras;
Cuando se diseña una red óptica se debe efectuar un análisis 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 dispersión y la atenuación .
La atenuación determina la longitud máxima de un enlace, longitud a la cual se hace
necesario la regeneración de la señal, o la amplificación de ella. 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.
La Dispersión es clave para determinar la velocidad de transmisión. El láser de transmisión
posee un valor de dispersión máxima tolerada; entonces la dispersión de un enlace optico
debe estar por debajo de tal valor para que el transmisor trabaje eficientemente a la
velocidad especificada para la transmisión. Como ejemplo se muestra un cálculo del
trayecto Cojimar-Varadero para la etapa inicial (un canal de 2.5 Gbps). Algunos de los
parámetros que se emplearon en el cálculo son aproximados pues no se contaba con todas
las especificaciones técnicas del suministrador .
121 Km
.
Cojimar Varadero
CAPITULO 3
74
Consideraciones:
• Distancia del tramo 121 Km .Las características de la fibra G.son :
- Coeficiente de Atenuación = 0.195[ dB/Km][32]
- Valor de Dispersión =17 [ ps/nm.Km][31]
• Se prevé un margen del sistema de 3 [dB] para futuras modificaciones de la
configuración del cable ( efectos del envejecimiento, variaciones de temperatura, etc)
• Potencia de salida : + 17 dBm/Canal [32] y perdidas de inserción: 3 dB. (aproximado)
• Sensibilidad de potencia del receptor para la versión standard : -12 dBm a 2.5 Gb/s
[32].
Potencia de recepción entre Cojimar –Varadero = Ptx – Afibra- Ms – 4.5 = 17dBm -
0.195(121)-3 – 4.5 = 17 - 23.595 – 2– 3 = - 11.595
La potencia de recepción es mayor que la sensibilidad del receptor. Como se observa se
alcanza un margen positivo de 0.405 . Para el calculo de la capacidad final se debe
incrementar la potencia de transmisión empleando post amplificadores de mayor potencia.
Para obtener la dispersión del enlace, se requiere de la dispersión máxima del láser del
transmisor. Este valor es de 3200 [ps/nm][ valor aproximado]
D entre Cojimar-Varadero (λ ) = L link [ D1550 + S 1550 ( λ – 1550 )].
D (λ): valor de dispersión., D distancia del trayecto.
D Cojimar-Varadero = 17 x 121 = 2057 ps/nm
Como se observa los valores de dispersión alcanzados son menor que el del transmisor por
lo que no son necesarias modulos de compensación de la dispersión.
CAPITULO 3
75
3.3.4.2 TECNOLOGIA SIEMENS
El esquema basico de una terminal Siemens se muestra en la Figura No 57 :
Figura No 57 Terminal Siemens
Las primeras 8 longitudes de ondas se envían desde el LTE a las dos tarjetas control de
nivel de canal (CLC4) del cluster CLC80MD16 y de ahí a un atenuador óptico variable el
cual realiza el preenfasis a la senal . Las segundas 8 longitudes de ondas se envían al
OMD16(Multiplexor Óptico)del cluster CLC80MD16 a través de dos tarjetas separadas
CLC4. El multiplexor (OMD16) multiplexa las 16 longitudes de ondas en una fibra . La
senal resultante pasa a un amplificador EDFA para incrementar la potencia a + 14 dBm.
Como una opción se puede incrementar la potencia a + 20 dBm usando un amplificador con
modulo de bombeo.
En la dirección de recepción , la senal recibida pasa a un preamplificador EDFA y se
demultiplexa en el OMD16. Después se envía a la salida .Para longitudes grandes se
emplea una unidad de bombeo de amplificación Raman . También se pueden insertar
módulos de compensación. Para 16 longitudes de ondas emplea un espaciamiento de
frecuencia de 100Ghz/0.8nm y para 32 longitudes de ondas emplea 50 Ghz/0.4 nm.
Además el canal de supervisión óptico (OSC) opera a 1562.2 nm
CAPITULO 3
76
Las dos tecnologías son muy parecidas. Al igual que Alcatel las fibras empleadas son
G.652 y G.654 .
Desde el punto de vista de suministro de equipamiento la selección mas idónea debe ser
Alcatel por su gran experiencia en esta esfera, se adapta muy bien a sistemas con iguales
requisitos que el nuestro y muestran profesionalidad y buenas relaciones . Además fabrica
todos los componentes de la red y sus laboratorios constantemente realizan innovaciones
para la mejora de los sistemas. Como pudimos vimos en el Capitulo 1 , casi todos los
proyectos de las islas del Caribe poseen esta tecnología.
3.3.5 OPERACIÓN DE LA RED
La entrada de un cable submarino permitirá operar la red internacional como una red
híbrida Satélite- Cable, donde cada medio se pudiera emplear donde es mas eficiente .
Lo mas conveniente desde el punto de vista de costos y gastos, es agrupar los telepuertos
satelitales en uno . En la actualidad existen dos telepuertos satelitales que evacuan trafico
internacional: Telepuerto de Cojimar y Telepuerto de Jaruco . El telepuerto de Jaruco por la
capacidad de interconexión que brinda es el mas apropiado.
Para el Satélite :Su mayor eficiencia esta en los servicios multipuntos , donde ha
demostrado su efectividad . Un ejemplo de estos servicios, es la televisión digital
internacional , donde la conectividad satelital tiene ventajas con respecto al Cable al poder
alcanzar a cualquier destino y varios al mismo tiempo. Además:
• Rutas de Bajo Trafico de voz : Para las rutas de bajo trafico de voz lo mas conveniente
seria realizar un estudio sobre la necesidad de mantener capacidades arrendadas y tratar
de enviar ese trafico hacia destinos que nos brinden el transito correspondiente. Esto
ahorraría costos de alquiler de capacidades .
CAPITULO 3
77
Como la unidad mínima de transferencia de información en el Cable Submarino es el E
1 en un inicio se podrían mantener las rutas de bajo trafico por Satélite .
• Debido al costo elevado por concepto de arrendamiento, los servicios deben ser
enfilados hacia la recepción eliminando la necesidad del pago del segmento de subida.
Con esta variante se podría emplear para servicios de Internet de baja velocidad , cuyas
trasmisiones (solicitudes ) fueran empleando las capacidades de los cables submarinos.
Para el Cable : Este medio convendría emplearlo en la casi totalidad del trafico desde y
hacia Cuba. El primer servicio que seria muy eficiente emplearlo es el servicio de datos
incluido el Internet en el cual tiene ventajas con el satélite. También :
• Trafico de Voz : Evacuar todo el trafico por esta ruta seria conveniente.
• Servicios Multipuntos : Analizar su conveniencia en cuanto a la conectividad satélite
El método de gestión de la red debe ser centralizado y realizado en el Centro de Gestión de
la Red internacional con un terminal de gestión local en las estaciones terminales.
La gestión de la terminal se realiza con ayuda de un canal de supervisión óptico que se
transmite a 1510 nm y porta toda la información de gestión: canales de datos , canales de
servicio y control de comandos.
El sistema de Gestión Centralizado es el 1353 SH
CAPITULO 3
78
La localización de fallas en la red se podría lograr a través del método OTDR( debido a que
impusimos como requisitos que no deben existir repetidores) con una longitud de onda de
prueba de 1 nanometro ( equivale a 123 Ghz) combinada con los métodos de localización
de falla por energía. Esto hace que las estaciones terminales vayan equipadas con los
instrumentos necesarios y sus accesorios.
2.3.6 MANTENIMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA DE LA RED.
El mantenimiento a la infraestructura de red se puede realizar por dos métodos : A través de
acuerdos Regionales o a través de acuerdos individuales del o los propietarios de la
infraestructura . Los acuerdos de mantenimiento regulan el acuerdo entre las partes y
regulan los plazos y demora en la solución de fallas por lo que es conveniente suscribir el
Acuerdo de Mantenimiento y Reparación Atlántico (ACMA) .
2.3.7 CONCLUSIONES DEL CAPITULO
• La introducción de la tecnología WDM ha significado un avance extraordinario,
reduciendo aún más el costo del canal transmitido por cable submarino. Lo anterior
significa que el transporte de toda información que pueda ser establecida entre países
por cable submarino, resulta de menor costo que si realiza por satélite.
• La creación de una empresa operadora de operadora seria conveniente porque el
mercado de capacidades es muy competitivo .La tecnología que mas se adapta a
nuestras condiciones es la del suministrador Alcatel.
• La entrada de un cable submarino permitirá operar una red híbrida satélite-cable.
.
79
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
• Los objetivos de este trabajo fueron cumplidos . Estamos en presencia de un trabajo con
información valiosa que puede ayudar a la toma de decisiones y al estudio de las redes
submarinas . En estos momentos, considero que es muy necesario y además no existen
tesis en universidades en el país que aborden la problemática de la infraestructura de la
red sumergida de forma tan completa y abarcadora.
• La inserción de Cuba a la Red Submarina de Fibra Óptica permitirá contar con la
infraestructura de red adecuada para soportar la demanda de servicios internacionales
que necesita la ETECSA( incluyendo la banda ancha) y el país a un costo menor y con
mayor calidad.
• La infraestructura de red que se adquiera debe cumplir con los estándares mas
exigentes puesto que permitirá dar soporte a otras operadoras de telecomunicaciones .
La tecnología Alcatel es la más adecuada y este suministrador se encuentra a la
vanguardia en la instalación de redes sumergidas en el mundo, contando con el 35 %
de las existentes y con varios records de alcance de altas velocidades por par de fibra.
• La existencia de la fibra óptica como medio de transmisión internacional permitirá ir
dando los pasos necesarios para la migración hacia una red totalmente óptica , que
cumpla con los requisitos de la capa óptica[50]y que sea capaz de definir y gestionar los
canales ópticos de extremo a extremo, incluyendo la QoS. Para ello, seria conveniente
prepararnos para migrar la transmisión de la conmutación de circuitos a la conmutación
de paquetes a través de un modelo central troncal de alta velocidad que integre toda la
funcionalidad para el transporte de datos usando enrutadores ópticos.
• El amarre de Cables Submarinos en Cuba hace posible la adopción de un modelo de
operación de red híbrida satélite-cable usando cada medio donde es mas eficiente,
siendo el principal la fibra óptica. Nuestra empresa debe tener la capacidad de brindar
80
cualquier servicio a cualquier cliente en cualquier lugar y este modelo responde a esa
estrategia.
• El empleo de cables de fibra óptica para la transmisión internacional impone el reto de
especializar mas nuestras redes para el transito internacional , al no existir enlaces
directos con los destinos finales como en estos momentos . Esto obliga a realizar
acuerdos comerciales claros con una facturación adecuada de los servicios.
• El mantenimiento a la infraestructura es un aspecto clave a evaluar debido a que toda
red necesita de este soporte. Es necesario acordarlo a través de Acuerdos Regionales (
mas baratos) y además con plazos bien definidos de interrupción de la red .
• Es muy importante la localización de fallos con el objetivo de que el barco de
reparación llegue al lugar indicado en el menor tiempo. Como nuestros enlaces van a
ser sin repetidor, el método OTDR unido a localización de fallas por DC seria muy
conveniente. Lo anterior impone que las estaciones terminales estén equipados con esta
tecnología y que el personal este bien capacitado.
• Es necesario realizar el calculo de enlace de cada segmento de la red para el trafico
inicial y final. En este trabajo se muestra un ejemplo, pero no se pudo calcular la red
completa por no existir una variante definitiva y carecerse de las especificaciones
necesarias.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
81
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perspectiva del comercio Electrónico en la región , Uruguay, 2001 [45] Cursillo UIT sobre costos, 2000. [46] Martínez, Juan C, Tesis de Diplomado en Telemática, ISPJAE, 2001. [47] Recomendación UIT G.826, Parámetros y objetivos de las características de
error para trayectos digitales internacionales de velocidad binaria constante que funcionan a la velocidad primaria o a velocidades superiores, 1999.
[48] Recomendación UIT G.821, Característica de error de una conexión digital internacional que funciona a una velocidad binaria inferior a la velocidad primaria y forma parte de una red digital de servicios integrados, 1996.
[49] Siemens, “WLS Technical Description “,Siemens;2001 http:// www. siemens.com . [50] Recomendación UIT G.872, Arquitectura de la Red de Tranporte Óptico, 2001.
ANEXOS
83
ANEXOS
ANEXOS
84
ANEXO 1
COMPENSACION DE LA DISPERSION
Característica de los Módulos de compensación en el Equipo Terminal de Línea submarina
ANEXOS
85
ANEXO 2
CANALES Y LONGITUDES DE ONDA WDM
ANEXOS
86
ANEXO 3
CABLE URC2 DE ALCATEL
ANEXOS
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ANEXO 4
GRILLA DE LA TERMINAL 1686WM
ANEXOS
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ANEXO 5
LOCALIZACION DE FALLAS EN CABLES SUBMARINOS
1-) Empleando Reflectometria (COTDR)
2-) Empleando la localización eléctrica de falla( corte en el cable).
ANEXOS
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3-) Empleando la localización eléctrica de fallas( perdida de aislamiento en el cable)
90
