La fibra óptica en la transformación de las redes y servicios de telecomunicación

 

Luis Lada

 

Las ventajas de la fibra óptica determinan su amplia influencia tanto sobre las redes y servicios de larga distancia como en las comunicaciones urbanas. Los planes en marcha en este terreno transformarán también profundamente las redes españolas en un futuro próximo.

 

Desde hace unos años la fibra óptica se ha convertido en uno de los puntos de referencia sobre las telecomunicaciones del futuro. Se habla y se escri­be sobre ella no sólo en los círculos especializados, sino en todo tipo de medios de comunicación. Raro es el periódico en el que no se ha tratado de este tema, al menos de forma somera. Pero, ¿por qué esta moda? De forma resumida se puede contestar que la fibra óptica es el porta­dor que de forma idónea permite atender tanto las necesidades de transmisión impuestas por la informática, la videcomunicación y, en general, los nuevos servicios que la tecnología digital está permitiendo desarrollar, como el soporte de los servicios convencionales más extendi­dos.

Conviene señalar cuáles son las principales ventajas de este nuevo medio, para compren­der cuál es su impacto en todo tipo de redes de Telecomunicación, y en particular, en la red Telefónica, en la que está jugando un papel pri­mordial como componente básico de la nueva red digital integrada hacia la que ya está evolu­cionando la actual red analógica.

 

I. VENTAJAS DEL CABLE ÓPTICO

 

Muchas y de muy variada índole son las ven­tajas que el portador óptico presenta frente a sus competidores. De todas ellas, y ciñéndonos, por el momento, al aspecto técnico debe resal­tarse lo que podríamos considerar como el gran sueño de los investigadores en este campo de la ciencia: “bajas pérdidas y gran ancho de banda”.

En efecto, una fibra monomodo optimizada en segunda ventana (1.300 nm. de longitud de onda) de calidad normal y disponible en estos momentos en el mercado internacional presen­ta unas pérdidas de 0, 5 dB/Km. y un ancho de banda de decenas de GHz/Km.

Comparando el cable óptico con el portador convencional que más se le asemeja, el cable coaxial, esto se traduce en que para un sistema digital que trabaje a una velocidad de 565 Mbit/ s., (equivalente a una capacidad de 7.680 cana­les telefónicos) se precisa un regenerador cada 1,5 Kms., en el cable coaxial, mientras que para el cable óptico esta distancia de regeneración pasa a ser de unos 30 Kms.

En un futuro próximo, a finales de la presente década, estarán disponibles las fibras monomo­do en tercera ventana (en longitudes de onda de 1.550 nm.) así como los sistemas de transmi­sión asociados, lo que permitirá reducir las pér­didas a 0,2 dB/Km. con unos valores aceptables para la dispersión. Y adentrándonos un poco más en el futuro, se podrá disponer de fibras constituidas por fluoruros, que trabajando en longitudes de onda de 2.500 nm presentarán pérdidas cercanas a 0,01 dB/Km. Por otra parte el ancho de banda seguirá aumentando alcan­zándose las centenas de GHz/Km.

Debe reseñarse que los sistemas de transmi­sión que se están instalando en estos momentos presentan unas necesidades de ancho de ban­da netamente inferiores a lo que podría sopor­tar la fibra que se está cableando, lo que se tra­duce en que una vez se encuentre disponible la tecnología de los sistemas de 8 x 140 y 16 x 140 Mbit/s., podrán sustituirse los sistemas ac­tuales por los futuros sin necesidad de realizar ninguna modificación en el cable tendido.

No obstante, con ser fundamentalmente las características indicadas no son las únicas, exis­ten otra serie de ventajas que potencian aún más el empleo masivo de la fibra:

 

‑ El peso y las dimensiones de la fibra son muy reducidos. Su peso aproximado es de 30 gr/Km., y su diámetro exterior es de 125 pm frente a los 9,6 mm. de cable coa­xial de diámetro normal y los 0,91 mm del mayor par de cobre.

Esto se traduce en que mientras las bo­binas de cable coaxial no superan los 150 m. y el cable de 16 tubos ya presenta problemas en su tendido por su gran diá­metro y peso, las bobinas de cable óptico alcanzan los 2 Kms., y admiten un elevado número de fibras por cable. Por ejemplo, la modularidad de 128 fibras en las redes de enlace no es extraña y se puede incre­mentar, sin problemas, conforme aumen­ten las necesidades.

Este reducido tamaño de la fibra po­dría pensarse que es más un inconvenien­te que una ventaja a la hora de su manipu­lación, sin embargo, debido al desarrollo de la tecnología asociada a la fibra en lo referente a empalmes y tendido, se ha lo­grado obviar los problemas, reduciendo costes y baremos temporales en relación con los del cable coaxial, si bien se nece­sita por ahora de un personal más espe­cializado.

‑ Las fibras al estar constituidas por mate­riales de vidrio o plástico son totalmente inmunes a cualquier interferencia eléctri­ca o magnética, siendo nula la diafonía que se presenta entre pares de fibras.

Debido igualmente a la naturaleza de sus componentes al no ser conductivos en absoluto no pueden producirse fugas o cortocircuitos, su instalación puede hacer­se cercana o en la misma infraestructura que un tendido eléctrico y no existirán problemas si se elige como el soporte de comunicaciones interno en cualquier tipo de fábrica.

‑ Al transmitir luz, la seguridad de las co­municaciones que transcurren por la fibra es muy elevada, ya que resulta muy difícil su interferencia o manipulación.

 

‑ En contra de lo que pudiera creerse, al estar la fibra constituida por vidrio, el ca­ble resulta muy flexible, admitiendo cur­vaturas apreciables y una carga de rotura que se sitúa por encima de los 60 Nw.

‑ La fibra admite tanto transmisión digital como analógica, si bien se adapta mucho mejor a los sistemas digitales.

 

La aplicación práctica de este medio de transmisión, a pesar de todas sus cualidades técnicas, no sería posible si no se vieran acom­pañadas de un buen precio. El precio de la fi­bra ha disminuido en un 80% en el período 79­80, siendo su coste en el año 87 de 0,16 $/m. (1), lo que supone que su relación con el coaxial es de 2,5 a 1, a favor de la fibra, manteniendo ade­más la tendencia a la baja.

 

II. INFLUENCIA DE LA FIBRA ÓPTICA EN LAS REDES Y LOS SERVICIOS

 

Durante los años 70 se produjo la revolución informática, que alcanzó a la mayoría de las grandes y medianas empresas y a muchas de las pequeñas. Esta informatización, que tuvo ini­cialmente un carácter local, va presentando, cada vez en mayor medida, la necesidad de co­municación entre puntos distantes de grandes ordenadores entre sí, o con terminales, surgien­do la transmisión de datos a través de redes punto a punto o conmutadas.

A1 mismo tiempo, la importancia de los me­dios audiovisuales va en aumento, integrándose cada vez más en la vida diaria, tanto a nivel profesional como privado, apareciendo en con­secuencia la demanda de tele y videoconferen­cia, así como la necesidad de transmitir un ma­yor número de canales de televisión que pue­den encontrar soluciones muy eficaces por esta vía.

Por otra parte, la telefonía sufre un gran cam­bio al integrarse la conmutación y transmisión como consecuencia de la aplicación de la tec­nología digital, aumentando notablemente la ca­pacidad de comunicación al posibilitar la apari­ción de nuevos servicios al margen del servicio telefónico constituyendo nuevas técnicas, tales como la telemática, la ofimática, etc.

Todos estos nuevos servicios necesitan, para poder prestarse de forma masiva, unos medios que proporcionen una elevada capacidad y que se adapten a la mencionada característica digital que la mayor parte de ellos poseen. Resulta obvio, por tanto, en función de las ventajas indi­cadas del cable óptico, que éste es el soporte de transmisión que va a dar el impulso definiti­vo a la creación de una red que permite sopor­tar todo tipo de servicios de forma integrada.

Dependiendo del ámbito geográfico en que se implante la red de servicios integrados, ésta tiene sus peculiaridades; no es lo mismo, lógi­camente, la red de telecomunicaciones interna­cional que una red local, aunque ambas puedan soportar los mismos servicios, razón por la cual en el análisis que a continuación se realiza de la evolución de las redes desde el punto de vista de aplicación del cable óptico, se tendrá en cuenta esta característica geográfica de la red.

 

Red de larga distancia

 

La red de larga distancia con necesidad de grandes capacidades es uno de los campos donde el cable óptico monomodo resulta más ventajoso, ya que aprovecha al máximo las ca­racterísticas técnicas que la fibra presenta. En este sentido la mayor parte de los países indus­trializados tienen ambiciosos planes para el ten­dido de este nuevo portador.

En estas redes de carácter nacional o inter­nacional, la tendencia que se sigue consiste en utilizar sistemas de transmisión de la más alta capacidad disponible en el mercado de forma generalizada. En la actualidad se utiliza 4 x 140 Mbit/s., y, próximamente, 8x 140 Mbit/s., lo que permite reducir el coste por circuito/Km.

En lo que se refiere a las redes de cable sub­marino y tras la experiencia realizada en Espa­ña mediante el cable que une las islas mayores del archipiélago canario (el OPTICAN I), para el año 88 está previsto que finalicen los tendi­dos de los cables TAT‑8, que unirá las costas de Estados Unidos y Canadá con las de Francia e Inglaterra, y el TPC 3/HAW 4/GP 2 entre la costa Este de Estados Unidos, las islas Hawai y Japón, ambos constituidos por fibras en 2.a ven­tana y equipados con sistemas de 280 Mbit/s.

En el ámbito de la larga distancia, el gran competidor del cable óptico es el satélite, ya que el cable coaxial resulta mucho más costoso; de hecho la mayor parte de fábricas mundiales han abandonado su producción o están próxi­mas a hacerlo, y el medio radioeléctrico terres­tre no resulta competitivo en cuanto a capacidad.

Desde un punto de vista objetivo, en lo que se refiere a ventajas presentadas por uno y otro medio, debe resaltarse que si la tecnología de la fibra óptica ha progresado enormemente en los últimos 10 años, la de satélites no le ha ido a la zaga. Así, por ejemplo la nueva generación de INTELSAT, la VI, ofrece una capacidad de 30.000 circuitos en cada satélite, es decir, más del doble que su predecesor (2), siendo esta capacidad altamente competitiva con la que ofrecen los cables submarinos, en los que resul­ta difícil contar con un cable equipado con más de 3 ó 4 sistemas (lo cual no ocurre con los ca­bles terrestres, en que no existe limitación de este tipo).

En cuanto a costes, a capacidad total el pre­cio por circuitos en el TAT‑8 será 1.596 $ (3), mientras que el precio equivalente en el IN­TELSAT VI será de 504 $, si bien esto sólo inclu­ye el segmento espacial, al que debería añadir­se el precio de los canceladores de eco y el de las estaciones terrenas que penalizan tremen­damente el coste de satélite, por lo que ambas soluciones tienen su mercado en función de la aplicación, configuración y capacidad en las re­des internacionales.

Por lo que se refiere a las redes nacionales, las consideraciones anteriores en países de las dimensiones de España, y descartando los ser­vicios punto a multipunto y aplicaciones de res­tauración, el portador idóneo por lo general re­sulta el cable óptico.

 

Redes de ámbito urbano

 

Dentro del ámbito urbano hay que distinguir dos apartados, ya que por una parte se deben considerar los enlaces de conexión entre las centrales de conmutación o nudos de transmi­sión y por otra la conexión de los abonados en­tre sí o a una central de conmutación. En ambos casos la fibra ha influido modificando las redes de conexión existentes.

En lo que se refiere a la red de transmisión que enlaza las centrales de conmutación, hasta fechas relativamente recientes ha estado consti­tuida básicamente por cables de pares traba­jando en baja frecuencia. A partir de la década de los 70 y debido principalmente al grado de saturación que presentaban las canalizaciones de las grandes ciudades, se comenzaron a ins­talar sistemas de transmisión digital (MIC), lo­grando de esta manera un mejor aprovecha­miento de los pares existentes y evitando la construcción de nuevas canalizaciones o la am­pliación de las existentes, reduciendo por tanto la inversión en infraestructura de planta exte­rior, a la vez que la problemática asociada a este tipo de obras en la infraestructura viaria de las ciudades.

Sin embargo, redes de este tipo no resultan válidas para servicios en los que el ancho de banda supere los 2 Mbit/s., y por otra parte el problema de saturación en conductos de canali­zación, si bien atenuado, continuaba vigente.

El cable óptico, aparte de ofrecer el ancho de banda requerido, resuelve de forma satisfactoria el problema de la saturación de los conductos, ya que, debido a su pequeño tamaño, puede instalarse varios cables por un conducto con­vencional si previamente se han introducido en él subconductos de polietileno.

La configuración física de la red de conexión entre centrales se realiza normalmente en for­ma de malla con los cables de pares. Sin em­bargo, con el cable óptico, al utilizarse sistemas de gran capacidad, se plantean diversas opcio­nes, si bien por economía y seguridad muchos operadores de redes se decantan hacia la crea­ción de anillos cerrados más o menos comple­jos y enlazados entre sí, que recorren las cen­trales de conmutación y nudos de transmisión existentes en la ciudad.

En el ámbito que analizamos, y debido a las cortas distancias que en general tienen los dife­rentes tramos del anillo, se tiende a incremen­tar el número de fibras con sistemas de relati­vamente baja capacidad, frente a la alternativa de instalar pocas fibras con sistemas de mayo­res velocidades, es decir, los cables que se tienden cuentan con un elevado número de fi­bras, 32, 64, 128 ó más, equipados con sistemas de mediana capacidad, 34 y 140 Mbit/s., ya que esto resulta ventajoso desde el punto de vista económico al eliminar pasos de multiplexación. Igualmente y con el objeto de abaratar costes se utilizará como emisor, para distancias del or­den de los 5 Kms., tecnología LED en lugar del Láser comúnmente utilizado en los sistemas de larga distancia.

Estos anillos, si bien se iniciaron con tecnolo­gía de fibra multimodo, actualmente tienden a constituirse a base de cable de fibras de mono­modo, ya que su coste es similar y sus presta­ciones son mucho más amplias. Por ellos circu­lará todo tipo de información derivado de la prestación de cualquier tipo de servicio, pu­diendo constituir, además, el esqueleto básico de una red de banda ancha en las ciudades en que se instalen.

Por lo que se refiere a la atención de abonados mediante cable óptico, deben diferenciarse entre abonados particulares y el sector nego­cios. En cuanto a la conexión de los grandes abonados del sector negocios a la redes exis­tentes, las compañías prestadoras de los servi­cios tienden a adelantarse a las posibles nece­sidades de estos grandes usuarios, creando in­fraestructura de cable óptico en las zonas de mayor densidad comercial o industrial, facilitan­do así la atención rápida de aquéllos.

Son varias las estructuras de red que pueden implementarse, en estrella, árbol o anillo, sien­do esta última la que presenta mayores ventajas desde el punto de vista de seguridad al abona­do por proporcionar una doble salida indepen­diente. Estos anillos o cualquier otra estructura que pueda elegirse se instalarán en las zonas de mayor densidad de potenciales clientes.

Por otra parte, la posibilidad de utilización de la fibra óptica; junto con la de equipos de con­mutación digitales, permitirá la constitución de lo que se ha venido denominando “edificios in­teligentes”.

Los posibles competidores del cable óptico en el ámbito urbano, una vez desechado el ca­ble de pares por las necesidades que presen­tan de nuevas canalizaciones y por la baja velo­cidad que permiten ofrecer, se encuentran en el medio radioeléctrico. Sin embargo, este me­dio es más un apoyo a la estructura de cable óptico que una posible red básica, facilitando la atención rápida a abonados en aquellos casos en que los mismos no puedan ser atendidos ini­cialmente por fibra óptica por problemas de in­fraestructura civil.

En el apartado que se refiere a la atención de abonados con carácter residencial, la aplica­ción del cable óptico se está realizando más en base a experiencias con carácter piloto que a necesidades reales. Su introducción con carác­ter generalizado no se producirá probablemen­te hasta mediados de la próxima década.

Entre las experiencias realizadas cabe desta­car el proyecto Biarritz en Francia, la prueba Yukosuda en Japón y el proyecto Bigfon en Ale­mania; todas ellas tienen en común la utilización de una configuración de red en estrella y el tipo de servicios que soportan: telefónicos, de televisión y estereofónicos con posibilidad de elección entre 1 y 2 de canales de vídeo y soni­do entre un número variable de ellos.

En lo que se refiere a la aplicación de la fibra óptica a redes específicas para distribución de televisión (CATV), se han realizado algunas ex­periencias. No obstante, la tendencia actual es hacia la construcción de redes mixtas fibra‑coa­xial, soluciones de este tipo se están barajando en los análisis de viabilidad que se están reali­zando para Barcelona, ya que de este modo se reducen las inversiones necesarias para imple­mentar una red totalmente en fibra que exige la instalación de conversores óptico‑eléctricos en todos los domicilios de abonado.

Por iguales motivos, la utilización de la fibra óptica está restringida, por ahora, a aplicacio­nes puntuales en las instalaciones de Redes de Área Local (LAN), aunque con tendencia a au­mentar su empleo en el futuro.

 

III. PLANES DE TELEFÓNICA

 

La red de Telecomunicaciones de Gran Ca­pacidad de Telefónica es, hasta ahora, mayori­tariamente analógica y está soportada por ca­bles de cobre (coaxiales) y enlaces radioeléc­tricos.

Telefónica, al igual que la mayor parte, de los operadores de Servicios de Telecomunicación,

 

a partir de finales de los setenta siguió con gran interés la evolución del cable óptico y de su tecnología asociada, decidiéndose en el año 1983 de forma práctica por la opción cable ópti­co frente al coaxial al congelar a partir de ese año todas las instalaciones de este portador. Ello no significa que no se utilice el coaxial ya instalado, cuando sea posible, como portador de sistemas digitales de larga distancia, así como la infraestructura radioeléctrica existente para constituir radioenlaces digitales, sino que la fibra óptica se convertirá en el soporte bási­co de la red del futuro.

Por la importancia que el año 1992 tiene para España, se referirán a este año los proyectos que esta compañía tiene, analizando los cuatro campos en que el cable presenta una mayor re­levancia y que son el internacional, la larga dis­tancia (nacional), el urbano y el provincial.

En el campo internacional, España por su si­tuación geográfica constituye un importante punto de amarre de los cables submarinos de carácter transatlántico, tanto para América del Norte como del Sur, así como hacia el Medite­rráneo.

En el año 91 se tenderá el cable TAT‑9 de fi­bra en tercera ventana y con amarre en las cos­tas de Cádiz, y por otra parte en el año 92 se instalarán los cables del Mediterráneo en los que Baleares constituye un punto clave, ambos equipados con sistemas de 565 Mbit/s.

Igualmente la Comunidad Europea, y dentro de ella España, con su proyecto TBB (Transna­tional Broadband Backbone) de cable óptico, pretende potenciar el uso de esta tecnología y conseguir una red de servicios de banda ancha que cubra toda la geografía comunitaria.

En lo que se refiere a la red nacional, en el año 92 se prevé alcanzar un tendido de 8.411 Kms. de cable terrestre y 4.341 Kms. de cable submarino, estos últimos para la atención de los archipiélagos canario y balear. Los cables te­rrestres serán de 16 fibras monomodo en se­gunda ventana, ya que, al menos por el momen­to, el uso de la tercera ventana dependerá de la evolución de esta tecnología, pudiéndose es­perar que a partir de los años 90‑91 los tendi­dos se realicen en tecnología de 1,55 pm.

La modularidad de 16 fibras elegida permite la construcción de una planta amplia que posi­bilita la prestación rápida de cualquier deman­da de servicios, sin hipotecar por ello el futuro, habida cuenta de los rápidos avances que se vienen produciendo en este campo.

De otro lado no debemos olvidar que si bien actualmente se van a instalar sistemas de 565 Mbit/s., a partir del año 90 éstos serán de 8 x 140 y de 16 x 140 Mbit/s., con iguales distan­cias de regeneración, por lo que resultará mu­cho más barato el cambio de un sistema que el tendido de un nuevo cable.

No obstante, si las demandas de banda ancha aumentaran de forma espectacular, la infraes­tructura de tendido se encuentra preparada para hacerle frente, ya que todas las rutas na­cionales se construirán sobre una infraestructu­ra constituída por canalizaciones de policonduc­tos plásticos que permiten garantizar la rapidez de nuevos tendidos.

En lo que se refiere al ámbito urbano, se construirán anillos ópticos urbanos en la casi to­talidad de las capitales españolas, comenzándo­se inicialmente por las más importantes. A fina­les del 88 estarán cableados los anillos de Ma­drid, Barcelona, Valencia, Sevilla, Bilbao y Zara­goza, y en el año 92 se habrán cubierto la casi totalidad de las capitales de provincia y ciuda­des importantes.

Estos anillos se constituirán con cables de di­ferente número de fibras, en función de las ne­cesidades esperadas en cada ciudad; así, en ciudades como Madrid y Barcelona se utilizarán módulos de 64 y 128 fibras, mientras que en las ciudades más pequeñas no se utilizarán más de 16.

Además de estos anillos de conexión entre centrales se constituirán lo que se ha denomina­do anillos de acceso y que atenderán mediante una configuración de bucle a abonados del sec­tor negocios. Estas redes, constituidas en cable monomodo de 64 fibras y de un perímetro me­dio de 6 Kms., se instalarán en las áreas comer­ciales y profesionales de las ciudades, pasando por los edificios más significativos de la ciudad. A los abonados se les ofrecerá un amplio mar­gen de posibilidades para su elección, tanto en cuanto a velocidades como a capacidad de restauración, si bien se piensa que, al menos ini­cialmente, la mayor parte de las necesidades se centrarán alrededor de los 2 Mbit/s.

Por último, dentro del proceso general de di­gitalización progresiva de la red telefónica, en las áras rurales y provinciales se está iniciando el proceso de incorporación de portadores ópti­cos, soportes de sistemas de transmisión de pe­queña y mediana capacidad.

En concreto, se están programando instalacio­nes de cables de capacidades que oscilan en­tre las 8 y 16 fibras y sistemas de 2, 8, 34 y 140 Mbit/s. Con estos medios se obtiene un abaratamiento sustancial en los costes de transmisión frente a las soluciones convencionales (cable de pares y sistemas de 2 Mbit/s. o coaxiales y sistemas digitales de orden superior).

Los aspectos de topología de la red respon­den a cada situación particular; ahora bien, ge­neralizando podemos considerar redes en es­trella respecto a la cabecera provincial por las que discurren los sistemas de 140 y 34 Mbit/s., complementados con ramificaciones portadoras de sistemas de baja capacidad (2 y 8 Mbit/s.), con los que se accede a los centros del área ru­ral.

 

NOTAS

 

(1) F. Calvo. Comumcactones World. Marzo 87.

(2) C. Podmore y D. Faguy. The Challenge of optical libres ‑ Te­lecommunications Policy ‑ Dic, 86.

(3) Internanonal journal of Satellite Commumcahon n.” 3 ‑ 1985