A medida que la tecnología informática ha ido evolucionando a lo largo de los últimos 30 años aproximadamente, se ha producido un aumento cada vez mayor de la demanda por parte de los usuarios finales de un acceso de buena calidad y alta velocidad a los servicios de telecomunicaciones. Esta demanda procede de todos los sectores de la sociedad –desde empresas, grandes y pequeñas, hasta particulares que quieren acceso desde sus hogares. Normalmente, los usuarios simplemente requieren acceso a Internet de banda ancha (por ejemplo, alta velocidad). Los términos "banda ancha" y "alta velocidad" se refieren estrictamente a cualquier velocidad de acceso más rápida que la que se consigue mediante el acceso por marcación a través de la red telefónica. El significado exacto de los términos está determinado por el contexto en el que se utilizan.
Muchos gobiernos consideran que en el siglo XXI un acceso de calidad y alta velocidad a los servicios de telecomunicaciones será clave para el desarrollo económico de sus países. Esto se compara a menudo con el desarrollo de las autopistas en el siglo XX. Además, la OECD (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico por sus siglas en inglés) publica actualmente estadísticas y clasificaciones de países en relación con la disponibilidad y el uso de la banda ancha por parte de los usuarios finales en los mismos1. Por lo tanto, la implantación de la banda ancha se considera un indicador del desarrollo económico de un país y de su capacidad de crecimiento en el futuro. Todo esto, simplemente muestra que los servicios de telecomunicaciones se han convertido en un aspecto básico de la vida diaria de la sociedad moderna.
Hoy en día, la abrumadora mayoría de los usuarios de banda ancha obtienen acceso compartiendo el "último kilómetro" de cable de la red telefónica o de televisión del servicio existente. Esto da como resultado una velocidad de subida de entre 128 Kbps y 1 Mbps, y una velocidad de bajada de unos 6 Mbps (en realidad, la velocidad nominal de bajada disponible es mayor, pero el acceso se comparte entre múltiples usuarios). Ahora el problema es que los usuarios finales solicitan anchos de banda que están empezando a exceder la capacidad de las bandas de primera generación. Se habla ya del deseo de llegar a un ancho de banda de hasta 100 Mbps.
Una capacidad tan grande en relación con la actual requerirá un cambio radical de la tecnología, un cambio que se convertirá en la base del desarrollo en el futuro. Existen diversas alternativas técnicas que ofrecerían un acceso de alta velocidad universal, aunque el principal problema es su coste. En lo que al sistema telefónico se refiere, la red de acceso supone hasta un 70% del coste total de la red. En cuanto al mantenimiento regular, el coste de funcionamiento y mantenimiento de la porción de acceso de la red podría superar incluso el 70% del coste de funcionamiento total.
Cualquier nuevo método de acceso de red deberá además proporcionar los servicios existentes. Está claro que Internet es la tecnología de la World Wide Web y del correo electrónico, y parece inevitable que servicios existentes como el teléfono e incluso la televisión por cable "emigren" de forma rápida a Internet. Sin embargo, esto aún no ha sucedido, y deberán transcurrir aún muchos años hasta que se complete la transición.
Existen varias arquitecturas potenciales disponibles que de alguna forma satisfarían las necesidades. Por supuesto todas ellas tienen unos beneficios y suponen unos gastos.
- Una solución ideal podría ser conectar a cada usuario final directamente a una central de conmutación (centralita) a través de un par dedicado de fibra óptica. Esto satisfaría todas las necesidades previsibles y por tanto resultaría una gran inversión a largo plazo, pese a su alto coste inicial.
- Otra solución sería alcanzar una mayor velocidad a través de los cables telefónicos de cobre existentes acortando la distancia entre los usuarios y la central de conmutación. Se trataría de la denominada solución FTTx ("Fibra a x" por sus siglas en inglés - la "x" aquí se utiliza para indicar que el punto de unión intermedio podría encontrarse en diversas ubicaciones posibles, siempre que no estuviera a más de unos 500 metros del usuario final). Para lograr esto, deben instalarse refugios para el equipamiento (cabinas) en algún lugar entre las centrales de conmutación existentes y el usuario final. Dichas cabinas podrían estar en la calle, en un edificio adecuado o dentro de la propiedad del usuario. Esta solución supone un coste significativamente más bajo que la instalación total de fibra óptica, aunque la velocidad disponible sólo satisfaría las necesidades inmediatas de acceso a Internet y el coste de mantenimiento regular podría ser bastante alto.
- Las soluciones de radiofrecuencia pueden ofrecer una solución –y de hecho lo hacen. El problema que tienen es que el ancho de banda disponible es insuficiente. La solución funcionaría y sería muy económica para un pequeño número de usuarios, pero no sería adecuada para una amplia utilización en ciudades densamente pobladas. Cabe la posibilidad de que una arquitectura celular, similar a la utilizada para las redes de telefonía móvil, fuera una solución apropiada. Sin embargo, para lograr esto se necesitarían gran cantidad de estaciones base situadas cerca de los usuarios finales. Estas estaciones base deberían estar conectadas mediante fibra óptica y necesitarían un potente suministro eléctrico y grandes antenas. En realidad, la puesta en práctica de esta solución sería complicada por diversas razones, entre ellas la preocupación política sobre riesgos de radiación.
- La solución más económica para la mayoría de situaciones sería una solución óptica global. Cada usuario final estaría conectado a través de fibra óptica, Y estas fibras se conectarían entre sí mediante divisores ópticos pasivos situados en la calle. En la central de conmutación, un par de fibra simple contaría con 32 usuarios (incluso más) "multiconectados" al mismo. Debido a la necesidad de instalar nuevas fibras en la ubicación de cada usuario final, esta solución también conlleva un alto gasto de instalación, aunque considerablemente más bajo que la solución "ideal" planteada como hipótesis anteriormente. Además, su coste de mantenimiento regular es bajo y (si se necesitara) podría sustituirse por la arquitectura "ideal" en un futuro. En la actualidad, existen diversas variantes de esta solución disponibles designadas con el apelativo genérico PON (Red óptica pasiva por sus siglas en inglés). La PON más adecuada actualmente es la llamada GPON (Gigabit PON). Existen pocas dudas sobre el hecho de que una solución basada en PON sea la única arquitectura disponible para satisfacer las necesidades previsibles de los 20 próximos años o más con un coste razonable. No obstante, FTTx también satisface la demanda actual y además "deja la puerta abierta" para evolucionar a PON en el futuro.
Independientemente de la arquitectura que se adopte, deberá utilizarse fibra óptica en la red de acceso. El problema es decidir qué red se puede diseñar para satisfacer la demanda actual de los usuarios a la vez que se allana el camino (de tecnología neutra) para una futura evolución, y todo ello a un precio asequible.
Aplicaciones actuales y adecuadas para el futuro
Todas las tecnologías de red propuestas deben centrarse en las necesidades de cualquier tipo de usuario potencial.
Viviendas
La conexión de red en las viviendas particulares es quizá la aplicación predominante, debido a las cifras que implica. Se recoge una amplia gama de aplicaciones, entre ellas control de alarmas (en el que se transfiere una cantidad de datos mínima), correo electrónico, acceso a Internet (www), teléfono, televisión por cable tradicional, vídeo a la carta, etc. Un número cada vez mayor de ellas muestran un cierto grado de "crecimiento orgánico". Por ejemplo, actualmente los sitios Web cuentan con gran cantidad de animaciones Flash y contenido de audio y vídeo, por lo que una conexión más rápida facilita la navegación y ayuda a la población, tanto en el trabajo como en casa, a ahorrar tiempo.Otra aplicación que necesita mucho ancho de banda frecuentemente mencionada es el vídeo a la carta. En el pasado, esto se había considerado (y probado) como una entrega de vídeo controlada (películas de todo tipo) a través de una conexión entre el proveedor de servicios y el usuario. No obstante, es importante destacar que en la tecnología actual podría establecerse una arquitectura alternativa que enviara la película completa (quizá 3 ó 4 Gb) en un archivo a un disco duro situado en el descodificador del usuario. Así, el usuario podría ver la película del mismo modo que vería cualquier programa grabado previamente. Esta arquitectura elimina la necesidad de sincronizar el usuario con la red y simplifica el sistema de entrega al proveedor. Para conseguir esto con material HDTV se necesitaría una velocidad de conexión de al menos 10 Mbps, aunque con una velocidad superior a cien Mbps sería aún más eficaz.
También es posible concebir la IPTV como el método predominante de emisión de TV en nuestras casas. Actualmente, no se emiten demasiados programas de TV en directo (prácticamente sólo programas deportivos e informativos), sino que la mayoría se han grabado previamente. Si se llegara a la situación mencionada, el espectador podría consultar un menú de los programas disponibles en ese momento, descargarlos a un descodificador y reproducirlos desde el mismo. Para tratar la minoritaria cantidad de emisiones en directo se necesitaría un mecanismo determinado, pero algunos ya prevén que éste será el futuro de la televisión.
Pero no es únicamente el entretenimiento lo que hace que aumente la demanda de conexiones de red con mayor velocidad en nuestras casas, también los negocios lo requieren dado que el aumento del coste social, medioambiental y económico de los transportes llevan cada vez a más gente a trabajar al menos parte de la semana desde casa.
Empresas (grandes y pequeñas)
Tradicionalmente, las empresas se han caracterizado por contar con un amplio número de usuarios finales, datos (de transacción) relativamente pequeños y la necesidad de plazos de respuesta muy cortos. De ahí que se hayan necesitado rápidos accesos de red. Todo esto sigue desarrollándose y cada vez más aplicaciones utilizan imágenes gráficas, a medida que maduran aplicaciones como las de videotelefonía y videoconferencia. El problema demográfico de muchas empresas es que habitualmente están situadas en polígonos industriales, en donde los operadores de TV por cable no instalan sus redes debido al alto coste y demanda limitada, privando a muchas de estas empresas de un acceso de banda ancha muy popular en las viviendas particulares.
Hospitales, universidades y escuelas
Estos usuarios son similares a los de las grandes empresas, si exceptuamos que en los últimos tiempos han comenzado a utilizar aplicaciones de visualización de datos. Las tomografías computarizadas y la "visualización científica" requieren la transferencia de archivos muy grandes que deben enviarse en un período de tiempo relativamente corto.
En medicina, las aplicaciones con mayor auge en la actualidad son aquellas que permiten a los especialistas realizar diagnósticos o consultas a distancia estando a cientos o incluso miles de kilómetros del paciente. Incluso algo tan simple como una radiografía debe transmitirse con alta resolución ya que, como afirman dichos especialistas, necesitan el mayor aumento posible en la calidad de la imagen. Lo mismo ocurre con las consultas a distancia, en relación a las cuales los médicos exponen que los vídeos deben ser de alta calidad para poder observar al paciente con claridad. Elementos aparentemente tan triviales como el historial médico de un paciente pueden ser de suma importancia ante una emergencia. Cuando alguien acude a Urgencias, a menudo se encuentra lejos de su doctor habitual, por lo que la posibilidad de contar con su historial puede marcar la barrera entre la vida y la muerte. Por lo tanto, existen buenas razones para hacer que los historiales (al igual que las radiografías, TAC, etc.) estén disponibles online con el fin de poder ser consultados desde cualquier lugar en caso de emergencia.
Además, no transcurrirá demasiado tiempo antes de que las tecnologías de visualización se utilicen de forma habitual en las aulas, e incluso en los juegos de los que disfrutamos en nuestras casas.
Infraestructura móvil
Las redes de telefonía (y datos) móvil conectan al usuario final a través de conexiones de radio a corta distancia (normalmente menos de un kilómetro). Esto significa que existen gran cantidad de estaciones base distribuidas en toda la zona cubierta. Todas ellas deben estar conectadas en una red principal de datos y telefonía. En el pasado, esto se lograba mediante fibras, con enlaces microondas y con cables de cobre. Dado que las redes móviles continúan su desarrollo y expansión (especialmente para ofrecer acceso a Internet), las estaciones base de telefonía móvil tendrán que contar a partir de ahora con conexiones de subida de alta velocidad. Por supuesto, éstas podrían integrarse (o al menos reubicarse) en otros equipos de red.Necesidades inmediatas
La Tabla 1 ofrece una visión general de las necesidades de banda ancha en las aplicaciones existentes.
La red telefónica existente
Las primeras redes de telefonía utilizaban circuitos abiertos para la conexión, un método muy adecuado para lograr el objetivo deseado. Sin embargo, incluso para un pequeño número de usuarios se necesitaba un gran espacio exterior en el que poder instalar los postes telefónicos. Además, se ha calculado que si se quieren ofrecer servicios de telefonía a más población de los países occidentales, se necesitaría más cobre del disponible en todos los depósitos de dicho metal conocidos.
La arquitectura de la red de acceso telefónico tradicional (figura 1) es la siguiente:
- Un par simple de cables relativamente delgados (0,4-0,8 mm) establecen una ruta dedicada y contigua desde cada usuario final hasta la central de conmutación, a menudo situada en un radio de unos 4 km, a veces hasta 6 km, por medio de cables más gruesos.
- Los cables que llegan y salen desde la central contienen unos 600 pares de cables de cobre, en ocasiones más.
- Los cables a menudo están enterrados2 y conectados a un "cuadro de conexiones" situado en la calle. En éste, cada par se aísla y conecta a otro par de cables salientes.
- Cada par dirige la señal de teléfono analógica y tensión de bajo voltaje de corriente continua (CC) para alimentar al teléfono receptor. En la mayoría de las redes se suministra mayor tensión a la línea para hacer que el teléfono suene. A menudo, esto permite a los usuarios poder utilizar el teléfono en caso de emergencia aunque se haya cortado el suministro eléctrico principal.
- En el caso de las viviendas unifamiliares, normalmente sólo se necesita un par simple para realizar la conexión. Por el contrario, en edificios con más de una vivienda o local, habitualmente se utilizan cables de pares múltiples.
- La red entre la central y el usuario final en sí misma es totalmente pasiva. Aunque los cables contienen energía eléctrica, en la ruta de la señal NO existen componentes activos. Ésta es una de las razones de la alta fiabilidad de las redes telefónicas.
- Las centrales de conmutación a menudo son edificios bastante grandes en los que hay técnicos y personal de mantenimiento todos los días durante las 24 horas.
Acceso de banda ancha a través de las conexiones telefónicas existentes (xDSL)
La Línea/Bucle de abonado digital (DSL por sus siglas en inglés) es el nombre de servicio genérico utilizado para designar el conjunto de tecnologías que permiten el uso de las líneas de telefonía existentes para transferir datos de banda ancha (multi-megabits-por-segundo). En este contexto, la línea telefónica utilizada es un Par trenzado telefónico (TTP) formado por dos cables de cobre conectados (con una configuración punto a punto) entre la central y el usuario final. Habitualmente dicho usuario final es una vivienda particular o una pequeña empresa, pero puede tratarse de cualquier tipo de ubicación que disponga de teléfono analógico. En muchos países, el ADSL es la tecnología predominante para el acceso a Internet de banda ancha.Existen diversos protocolos DSL. Cuando se habla de xDSL, la "x" se utiliza para referirse a cualquiera de los componentes de la familia genérica de protocolos. El DSL más extendido es el ADSL (Línea de abonado digital asimétrica). Se denomina asimétrica porque dependiendo de la dirección en que se envíen los datos la velocidad es diferente. En el diagrama de la Figura 2 se muestra su configuración. Lo más destacable es que el TTP que conecta al usuario con la central es lo ÚNICO compartido por la red telefónica y la conexión de datos de banda ancha.
Se trata de una característica muy importante. Los circuitos telefónicos "de extensión" (o "bucle local") se diseñaron en el siglo XX con el fin de ofrecer conexiones para los teléfonos analógicos. Todas las características de estos circuitos (longitud máxima, topología física, grosor del cableado, material aislante, etc.) fueron determinadas por el aspecto económico en relación con la comunicación telefónica del momento. Como soporte de señales digitales de banda ancha y alta velocidad, este sistema está de alguna forma lejos de ser ideal.
Cada protocolo tiene unas características específicas. Algunas de ellas se resumen a continuación:
Línea de abonado digital asimétrica (ADSL)
El ADSL se diseñó en principio para ofrecer conexión de banda ancha en residencias. La velocidad de transmisión de datos máxima especificada en el estándar es de 6 Mbps de bajada y 640 Kbps de subida. Sin embargo, dicho estándar ofrece a los fabricantes de equipos cierta libertad para proporcionar velocidades superiores. No obstante, el potencial máximo de la velocidad real alcanzable a menudo se ve reducido por la distancia o la calidad de la línea. Cuanto mayor es la distancia, menor es la velocidad de transmisión de datos máxima. La velocidad real de la que dispone un usuario puede disminuir también dependiendo del servicio contratado. Por ejemplo, un proveedor de servicios puede ofrecer servicios de 1,5 Mbps, 3 Mbps y 6 Mbps a un precio diferente.
ADSL-Lite
Un problema del ADSL es que el teléfono analógico y los datos de banda ancha permanecen en el mismo enlace. En las construcciones en las que existen diferentes salidas de teléfono, esto significa que es necesario tener un divisor (pasivo), para separar la voz de los datos, en la entrada de la misma, y por tanto se necesita un nuevo cableado para los datos. El inconveniente es que para instalar dicho divisor y el nuevo cableado en necesario acudir a un técnico, por lo que el coste adicional es considerable.
El protocolo ADSL-Lite fue diseñado para permitir la instalación directa en el equipo del usuario (por ejemplo el teléfono y el módem) de unos sencillos filtros proporcionados. En algunas ocasiones ni siquiera se necesitan dichos filtros. De esta forma, no se debe acudir a un técnico (y por tanto el coste es menor), AUNQUE la velocidad de transmisión de datos también se reduce en gran medida. La velocidad máxima definida es de 1,5 Mbps de bajada y 512 Kbps de subida.
Redes de televisión por cable (HFC)
En la Figura 3 se muestra la arquitectura de la red estándar necesaria para ofrecer televisión por cable. Ésta se denomina red HFC (red híbrida de fibra y cable coaxial):- Se extienden fibras desde la central a una cabina situada en la calle. La conexión entre ésta y la central se realiza con un par simple de fibra óptica monomodo3.
- La señal de radiofrecuencia (RF) se transporta por la fibra como si se tratase de una señal analógica. Esto reduce la cantidad de equipamiento necesario en el nodo de fibra, aunque requiere un receptor-transmisor óptico bastante especial (con respuesta lineal).
- En el nodo de fibra, se recupera la señal de la fibra, se amplifica y se envía a un cable coaxial.
- En la ubicación del usuario, se "pincha" el cable y se dirige parte de la señal hacia el usuario final a través de un corto recorrido de cable coaxial dedicado.
- La distancia entre el nodo de fibra y la central puede ser de hasta 50-70 km y por lo tanto sólo se necesitan una o dos centrales aunque se trate de una gran ciudad.
- Los nodos de fibra contienen determinados elementos electrónicos activos, es decir, que contienen energía eléctrica. Así, cuando se sospecha que existe algún problema, los técnicos deben revisar el nodo para saber de qué se trata.
- Un aspecto sin relación con la tecnología, pero fundamental en lo que a características de las redes de TV por cable se refiere, es el hecho de que su objetivo fundamental es ofrecer entretenimiento, por lo que la mayoría de los usuarios sólo invertirán una cantidad de dinero limitada en ellas. En muchos países, esto ha llevado a instalaciones de bajo coste y a un concomitante servicio de baja calidad que habitualmente se refleja en largos períodos de reparación tras un corte. "Al fin y al cabo, es sólo entretenimiento".
- Se debe señalar que la presente estructura no es muy diferente de la de las redes VDSL o PON, que se comentarán más adelante. La única diferencia es la conexión de los "últimos 500 metros" hasta llegar al usuario.
Conexiones de banda ancha a través de redes HFC
El cable coaxial utilizado para conectar a los usuarios con las redes HFC es un método de comunicación realmente adecuado. Es capaz de tratar un ancho de banda de señal muy amplio. Actualmente, los operadores de cable ofrecen conexiones de banda ancha (Internet) y servicios de telefonía tradicionales a través de los cables existentes de forma habitual.
Los servicios de banda ancha se consiguen asignándoles bandas de frecuencia inutilizadas del cable. El principal problema técnico que debe solucionarse para proporcionar el acceso es que estos cables son "buses". Esto significa que muchos usuarios comparten un solo canal y que debe existir un protocolo de arbitraje del acceso en la dirección de subida. Aunque la velocidad ofrecida normalmente es de 30 Mbps, ésta es la velocidad total compartida disponible para todo un grupo de usuarios. Para simplificar la cuestión y ser justos, por lo general se limita la velocidad de subida de los usuarios a 128 Kbps. Por supuesto, cada cable puede tener diversos canales compartidos, con un grupo de usuarios asociado a cada uno de ellos, YA QUE en caso de estar sobrecargados, existe una forma relativamente fácil para que el operador de red "corte un segmento del cable en dos" con el fin de ofrecer dos conexiones de fibra de subida en lugar de una sola. El sistema funciona muy bien con un pequeño número de usuarios pero el servicio puede sufrir importantes problemas de calidad en caso de sobrecarga.
Conexiones de radiofrecuencia
La conexión de banda ancha a la red se puede realizar también mediante tecnología de radio, de hecho en muchos lugares ya se hace. El problema de la tecnología de radio es que el espectro de radiofrecuencia disponible es realmente pequeño, por lo que un uso de radio a gran escala saturaría rápidamente el ancho de banda disponible. Sin embargo, existe la posibilidad de construir una red celular (similar a la red de telefonía móvil). Utilizando poca energía en distancias cortas, podría hacerse uso de las mismas frecuencias una y otra vez. Una estructura como ésta necesitaría una arquitectura parecida a la del FTTx, y también utilizaría fibra para conectar un gran número de estaciones base con el fin de crear una gran red. No obstante, la propagación de radio da problemas en las áreas urbanas en las que existen edificios altos, en zonas montañosas, etc. En la práctica, a menudo es difícil ubicar las antenas.
Entorno de red actual
La primera red de comunicaciones disponible de forma general de la historia fue la red telefónica. Incluso hoy en día, ésta puede verse como la máquina más grande y compleja que el hombre haya creado jamás. Por el contrario, las redes de TV por cable fueron desarrolladas en principio por pequeñas comunidades que querían mejorar su recepción de TV y para ello instalaban antenas compartidas. En EE.UU. estas redes aún se siguen denominando CATV (TV de antena comunitaria por sus siglas en inglés).
Cuando llegaron las redes informáticas, los primeros usuarios eran grandes empresas dispuestas a pagar por servicios especiales "a la medida". El acceso universal era lento y utilizaba los canales de telefonía habituales. Para obtener una velocidad mayor (banda ancha), se construyeron nuevas redes instalando equipos en la mayoría de las centrales. El acceso se logró compartiendo el "último kilómetro" de cable de la central para el nuevo servicio de datos y para el servicio de cable o teléfono existente.
El problema principal actualmente es que los usuarios quieren aún más velocidad, por lo que el acceso compartido con los servicios existentes ya no es adecuado. No obstante, el coste de la instalación de cableado nuevo (de cualquier tipo) en las ubicaciones de los usuarios es elevado y la sustitución de todos los cables existentes sería muy complicada. Las obras exteriores (levantar calles, etc.) son extremadamente costosas. Las tecnologías basadas en radio podrían ser viables, pero las limitaciones del ancho de banda disponible parecen hacer que sea imposible su generalización en zonas urbanas.
A largo plazo (20 años), en principio no quedará otra alternativa que sustituir completamente el cableado de cobre existente por fibra óptica. Sin embargo, es posible actualizar las instalaciones existentes por medio de tecnologías como el FTTc (Fibra a cabina). Esto es muy importante puesto que se satisfará la demanda actual a un coste significativamente menor que mediante la solución ideal, mientras que todo el cableado nuevo podrá ser reutilizado en el futuro cuando la actualización hacia una solución "final" sea imprescindible.
Es importante recordar que cualquier solución propuesta debe poder utilizarse en un futuro infinito y actualizarse en caso de ser necesario. Por otra parte, las soluciones propuestas se deben instalar de forma progresiva y paralelamente a otros servicios (cables de suministro eléctrico, por ejemplo).
Entorno físico
Al considerar las necesidades de las redes, muchos piensan sólo en viviendas unifamiliares construidas en parcelas individuales. Pero en gran parte de países, este tipo de residencia es más la excepción que la regla.- Actualmente muchas personas viven en bloques o edificios plurifamiliares.
- En América y Europa existen grandes zonas semirurales, situadas fuera de las ciudades, en las que las viviendas están separadas unas de otras por cientos e incluso miles de metros.
- De forma potencial, el coste para dar servicio a un gran bloque de apartamentos es más bajo puesto que se comparten gastos. No obstante, los grandes bloques a menudo se encuentran en calles en las que el coste de la instalación de cables para el acceso es muy elevado. Además, en muchos países, la instalación de los equipos de los proveedores en las viviendas de los clientes se ve afectada por cuestiones legales.
- Las pequeñas empresas tienen características similares a las de las viviendas.
- Muchas grandes empresas situadas fuera de las principales zonas metropolitanas también requieren servicios.
Entorno legal, político y empresarial
En la mayoría de los países, las restricciones legales influyen en las características de la red. Por ejemplo, en EE.UU. existen diversas leyes que definen y limitan el papel de las "Empresas de cable" y de los "Operadores de telefonía". En otros países, el gobierno ha establecido leyes dirigidas a promover la competencia entre proveedores. Estas normas y leyes asumen que la tecnología disponible en la actualidad se va a utilizar en el futuro y, en gran medida, determinan también las posibles opciones de desarrollo de las redes.
FTTx-DSL de muy alyta velocidad de transmisión (VDSL)
Las redes ADSL existentes funcionan muy bien, pero muchos usuarios piensan que es necesaria una velocidad bastante mayor. Como se ha mencionado anteriormente, la velocidad máxima que se puede conseguir en un enlace ADSL depende en gran medida de la longitud de dicho enlace (una de las características del entorno de cables de cobre). ¿Y entonces por qué no reducir la longitud del enlace? La idea aquí es que haya cabina con equipamiento activo situado en alguna parte de la trayectoria del cable existente. Se sustituye el cable de cobre (multipar) de subida por un par de fibra y se deja la conexión de cable de cobre que llega hasta el usuario intacta. El equipamiento DSL se sitúa en la cabina. Esta arquitectura a menudo se llama FTTx, "x" que puede equivaler a cualquiera de las letras del abecedario (Cabina, Acera, Bordillo, Nodo…).
El VDSL opera en distancias relativamente cortas, entre 350 metros y 1,5 km, y a velocidades de hasta 52 Mbps de bajada y 2,3 Mbps de subida. El VDSL-2, tecnología líder en la actualidad, ofrece velocidades aún más altas y distancias algo mayores, y además, y lo que es muy importante, es compatible con los equipos ADSL actuales de los usuarios.
Debemos recordar que las velocidades y distancias indicadas anteriormente dependen en gran medida de las características del cable existente. En algunas situaciones las distancias pueden ser un poco mayores a las señaladas, en otras pueden ser considerablemente más cortas. Además, no debemos olvidar que las características de transmisión de un par en un cable multipar pueden ser diferentes a las de un par adyacente.
La gran ventaja de la tecnología FTTx es que, aunque requiere fibra desde la central hasta la cabina, hace que se ahorren los costes de la instalación de nuevo cable en la ubicación del cliente.Sin embargo, no es del todo ideal porque:
- Requiere la instalación de cabinas para equipamiento con suministro eléctrico en "cada esquina". Dado que se necesita acceso telefónico, estas cabinas deben contar con un suministro eléctrico de alta fiabilidad.
- Probablemente el coste sea elevado porque para dar servicio a cualquiera de las 50 ciudades más grandes del mundo se necesitan entre 2.000 y 5.000 cabinas. No obstante, aunque esta estructura no esta hecha "a prueba del futuro", si se instala teniendo en cuenta de forma inteligente la migración futura hacia una estructura únicamente de fibra, se pueden minimizar los gastos innecesarios.
- La existencia de equipamiento activo instalado en las calles significa altos costes continuados para el mantenimiento.
- En muchos casos el cable de cobre existente puede ser adecuado para transportar las velocidades propuestas, pero en otros por el contrario no será así. Existen grandes dudas sobre si el sistema funcionará correctamente cuando un gran número de usuarios estén utilizando VDSL. Hoy en día, los técnicos seleccionan los pares de más calidad de los cables para ADSL o VDSL, y los de menor calidad se reservan para los usuarios del teléfono tradicional. Si todo el mundo utilizara xDSL, se cree que no podría hacerse uso de muchos (o la mayoría) de los cables existentes.
Fibra a casa (FTTH) o ubicación PON
Si se necesita ofrecer servicios a un gran bloque de apartamentos con cerca de 100 viviendas, ¿por qué no llevar la fibra hasta el edificio y colocar un nodo VDSL en el mismo? Esto eliminaría la necesidad de instalar de nuevo cables en el interior del edificio, algo que puede llegar a resultar muy costoso. Por supuesto, los propietarios del edificio deben cooperar y reservar una habitación segura para instalar el equipamiento.
A menudo denominada FTTH o FTTB, esta solución es idéntica a la solución FTTC, excepto por la ubicación de la cabina. Sin embargo, dado que los enlaces finales hacia el usuario son cortos y compuestos habitualmente por cables individuales, la calidad será muy buena y el servicio excelente. El coste, quizá demasiado alto para viviendas unifamiliares, puede ser bastante atractivo cuando se presta servicios a un gran número de viviendas.
Redes ópticas pasivas
Como se ha mencionado anteriormente, una conexión de fibra punto a punto desde cada usuario hasta la central sería la solución técnica ideal desde la mayoría de puntos de vista, exceptuando el coste. Una solución de este tipo ofrecería a cada usuario una capacidad de muchos gigabits de datos por segundo. Ésta satisfaría cualquier necesidad previsible. Una solución que ofrece una capacidad más que adecuada y que se puede conseguir a un precio inferior es la Red óptica pasiva (PON).La idea de una PON es construir una estructura de red óptica que utilice divisores ópticos pasivos para conectar a muchos usuarios a una sola fibra a su llegada a la central.
En el diagrama de la Figura 4 diagrama anterior se muestra la configuración PON básica. Los divisores fraccionan la señal y envían una parte de ella a cada usuario. No obstante, es importante tener en cuenta que la luz no es electricidad. Los divisores son muy diferentes de un regulador de tensión. Sin embargo, de forma general se pueden considerar similares dado que reducen la señal óptica (en ambas direcciones) de forma considerable. Si la configuración anterior fuera electrónica en lugar de óptica, se podrían asociar a ella cientos o incluso miles de usuarios. Al ser óptica, el límite actual
se sitúa en 32, aunque 64 (GPON)
es posible en determinadas cir-
cunstancias.
Las características más importantes de esta arquitectura son las siguientes:
- Dado que no se necesitan cabinas exteriores, la configuración y funcionamiento de la red son más simples. Los divisores se podrían instalar de forma similar a la que se instalan actualmente los cuadros de conexiones.
- No es necesaria la modificación de las unidades/terminaciones de red óptica (ONU/ONT por sus siglas en inglés) para actualizar las capacidades de acceso a la red con el fin de adaptarse a la evolución de la banda ancha y los servicios multimedia en el futuro.
- El mantenimiento es sencillo dado que el sistema no cuenta con elementos electrónicos activos "sobre el terreno". Una vez que se instala la fibra, seguirá funcionando a menos y hasta que exista un factor externo que le pueda afectar.
- Dependiendo del sistema PON concreto, el usuario final puede estar hasta a 20 km de la Terminación de línea óptica (OLT). En la actualidad, en una gran ciudad pueden existir hasta 500 centrales. Con un sistema PON se necesitarían muchas menos, entre 12 y 20. Esto podría significar un ahorro importante de gastos de funcionamiento.
Protocolos operativos PON
Todos los sistemas PON actuales utilizan de alguna forma la fibra compartida. Desde la perspectiva de la central de conmutación, muchos usuarios finales están conectados a la misma fibra. Esto supone una gran ventaja en cuanto a gastos, ya que hacen falta muchas menos terminaciones de línea en la central. Sin embargo, en esta situación se necesita disciplina para utilizar y administrar los enlaces. Aunque sería posible hacer uso de longitudes de onda de luz múltiples (Multiplexión por división de longitud de onda) para "canalizar" la fibra, si se hace de forma electrónica el coste es bastante más bajo. Por ejemplo, dado que todos los usuarios transmiten datos de subida por el mismo canal, se necesita un protocolo de control para garantizar que sólo transmite datos un usuario cada vez. Además, también se requiere un protocolo para el diagnóstico de problemas y el mantenimiento del equipamiento.
Redes prácticas: resumen y conclusión
En junio de 2007, el 50% de los hogares de Europa Occidental y EE.UU. tenían acceso a Internet de banda ancha. En EE.UU. la mayoría de los usuarios accedían a través de cable módems conectados a redes de TV por cable. En la mayoría de los países de Europa, DSL es el método de acceso más extendido, con más del 75% de usuarios con conexión en cada país.
En EE.UU. hay cerca de 1,5 millones de abonados que utilizan redes piloto FTTx (incluidas PON) de uno u otro tipo. En Japón y Corea del Sur alrededor del 40% de los usuarios se conectan sobre todo a redes PON. En la República Popular China, se han registrado en torno a 15 millones de abonados a FTTx. De forma clara, el uso de tecnologías FTTx y PON está aumentando enormemente en todo el mundo.
La creciente demanda de servicios de telecomunicaciones ha alcanzado su punto más alto al no poder ser satisfecha incrementado las actualizaciones de las redes de telefonía o televisión por cable. La sustitución total de la red de telefonía por una nueva tecnología requeriría una inversión masiva que no se adapta a las tarifas que los usuarios quieren o pueden pagar.
Los operadores de red y los gobiernos deben identificar los niveles inmediatos de demanda real y observar la demanda previsible en un futuro cerca, así como considerar la posible situación dentro de 20 años. Tendrían que identificarse las tecnologías necesarias a largo plazo y mejorar el desarrollo y modificaciones de las redes teniendo en cuenta la arquitectura requerida en el futuro.
Nombre: Luiggi Escalante
CI. 18878611
CRF
Fuente: http://www.conectronica.com/fttx-y-ftth/tecnologia-para-un-futuro-de-banda-ancha
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