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