DISEÑO BACKBONE DE FIBRA ÓPTICA ENTRE LOJA-MANU-YULUC

Antecedentes

En Ecuador existen muchas comunidades rurales en las que no existe ningún tipo de

comunicación, ni acceso a las nuevas tecnologías, por lo que su nivel de vida se

reduce en comparación a poblaciones que tienen acceso a estos servicios.

Existen muchos proyectos, que están destinados a brindar servicios de banda ancha a

comunidades rurales, pero la mayor parte de estos son enlaces inalámbricos, los

cuales tienen muchos inconvenientes por la naturaleza de la propagación de las ondas

en el espacio. La solución que se plantea en este proyecto es brindar estos servicios a

través de enlaces de fibra óptica, en la que la capacidad prevista es de un STM-1 o lo

que es de 155Mbs, lo que permite fácilmente la prestación de servicios de

telemedicina, teleeducación, acceso a internet de banda ancha, para las comunidades

de Manu y Yuluc.

Esquema General del Backbone

Red Mundial

Yuluc

Manu

Loja

Red

TransElectric

TX/RX de FO

TX/RX de FO

TX/RX de FO

TX/RX de FO

La red a implementar tiene una topología centralizada en la que los nodos terminales

de Manu y Yuluc se conectan directamente al nodo en Loja, esta topología se la

escogió para optimizar recursos y disminuir los costos, ya que solo existen cables con

12 hilos de fibra que soporten estar suspendidos grandes distancias, de este cable

utilizamos 4 de los 12 hilos, los que son para la transmisión y recepción entre los

pueblos con la ciudad de Loja. Además si se hubiese planteado como solución la

tecnología WDM con una topología tipo BUS, en la que por un solo hilo se conecta

varios puntos, los costos de los equipos multiplexadores, demultiplexadores y

ADD/DROP son muy elevados en comparación a la solución que hemos sugerido para

implementar.

La red tiene como punto de partida el nodo Loja, el cual está conectado a la red de fibra

óptica de Transelectric, por medio de un router Cisco 7201, el cual tiene interfaces

ópticas de alta velocidad.

En este router se introduce dos transceivers Cisco GLC-ZX-SM 1000BASE-ZX, uno

para conectarse con cada pueblo, estos tienen un alcance de hasta 70Km dependiendo

de las perdidas del enlace. En este transceiver la transmisión y la recepción se realizan

por fibras diferentes. Existen también estos transceivers en Manu y Yuluc, los cuales

son introducidos en un Switc Cisco Catalyst Express WS-CE520-8PC, para

proporcionar 8 puertos de comunicaciones de fast Ethernet en los telecentros de cada

pueblo.

Por la distancia del enlace se tubo la necesidad de incorporar un amplificador óptico de

Erbio dopado, al que se lo coloco por facilidad en Saraguro, ya que además se

encuentra por la mitad del enlace entre Loja y Yuluc.

Existe respaldo de energía solo en el nodo Loja, para lo cual utilizamos un UPS de

1000VA, que tiene una autonomía promedio de 3 horas hasta su descarga.

Materiales y Equipos

Router Cisco 7201

Transceiver Cisco GLC-ZX-SM 1000BASE-ZX GBIC Switch Cisco Catalyst Express WS-CE520-8PC-K9 8-Port Amplificador Óptico

Smart-UPS 3000VA

Carrete de 4Km de Cable de Fibra óptica ADSS monomodo de 12 hilos, norma G.652,

Rack de pared 8 UR 19"

Patch cord monomodo SC - SC, mín. de 1 m.

Pitillos termoajustables

ODF con adaptador SC 4 puertos

Connector - LC/PC-SM-Duplex Connector

Acoplador SC/SC

Herrajes de suspensión

Amortiguadores de viento

Para más detalle revisar anexos de hojas de especificaciones

ANEXO I

Cálculos de enlace de fibra óptica Loja-Manu-San Sebastián de Yuluc

1. Cálculo de la distancia y número de repetidores

2. Cálculo de la atenuación por cable

3. Pérdidas por conectores

4. Sumatoria de pérdidas totales del enlace

27.725+0.9

28.625 dB

5. Potencia de entrada al receptor

6. Atenuación máxima permitida

Margen de guarda=3 dB

7. Cálculo del número de repetidores

Como se aprecia necesitamos incorporar un repetidor (amplificador óptico)

ANEXO II

Presupuesto del Backbone Loja-Manu-Yuluc

Enlace de fibra optica Loja - Manu - Yuluc

FIBRA OPTICA Unidad Cantidad

V.Unitario USD V.Total

Carrete de 4Km de Cable de Fibra óptica ADSS monomodo de 12 hilos, norma G.652,

u 31 8000 248.000,00

Subtotal Fibra Optica 248.000,00 ACCESORIOS DE FIBRA OPTICA

Rack de pared 8 UR 19" u 1 100 100,00

Patch cord monomodo SC - SC, mín. de 1 m. u 20 35 700,00

Pitillos termoajustables u 400 1,3 520,00

ODF con adaptador SC 4 puertos u 2 100 200,00

Connector - LC/PC-SM-Duplex Connector u 4 14,95 59,80

Acoplador SC/SC u 12 1,3 15,60

Herrajes de suspensión u 1.500,00 Amortiguadores de viento u 1.500,00 Subtotal accesorios 4.595,40 EQUIPOS DE RED

Router Cisco 7201 u 1 16.488 16.488,00 Transceiver Cisco GLC-ZX-SM 1000BASE-ZX GBIC u 4 2575 10.300,00 Switch Cisco Catalyst Express WS-CE520-8PC-K9 8-

Port u 2 785

1.570,00 Amplificador Óptico u 4 980 3.920,00 Smart-UPS 3000VA u 1 1200 1.200,00 Subtotal Equipos de Red 33.478,00

INSTALACION

Construcción de cuartos de equipos u 3 500 1.500,00 Tendido de cable aereo de 12 fibras m 95000 0,5 47.500,00 Fusiones de fibra u 400 20 8.000,00 Transporte de materiales u 1 1500 1.500,00 Pruebas de enlace u 3 300 900,00 Subtotal instalación 59.400,00

Subtotal 1 345.473,40

Dirección Tecnica 20% 69.094,68

TOTAL (USD) 414.568,08

ANEXO III

Hojas de especificaciones

Cisco 7201 Router

General

Device Type Router Form Factor External - modular - 1U Installed Modules Qty (Max) 0 (installed) / 1 (max) Width 48.3 cm Depth 42.9 cm Height 4.4 cm Weight 7.5 kg

Processor Type 1 x Motorola PowerPC 7448 1.67 GHz Max Supported Qty 1

Memory RAM 1 GB (installed) / 2 GB (max) - DDR SDRAM Flash Memory 256 MB (installed) / 256 MB (max)

Networking Connectivity Technology Wired Data Link Protocol Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet Routing Protocol HSRP Features NAT support, load balancing, MPLS support, IPv6 support,

Access Control List (ACL) support, Quality of Service (QoS) Expansion / Connectivity

Expansion Slots Total (Free) 4 ( 4 ) x SFP (mini-GBIC) ¦ 1 ( 0 ) x CompactFlash Card ¦ 1 ( 1 ) x Expansion Slot ¦ 1 ( 0 ) x memory

Interfaces 1 x management - Ethernet 10Base-T/100Base-TX - RJ-45 ¦ 1 x management - console - RJ-45 ¦ 1 x management - auxiliary - RJ-45 ¦ 2 x network - Ethernet 10Base-T/100Base-TX/1000Base-T - RJ-45 ¦ 1 x USB - 4 PIN USB Type A

Power Power Device Power supply - hot-plug / redundant - plug-in module Installed Qty / Max Supported Qty

2 (installed) / 2 (max)

Environmental Parameters Min Operating Temperature 0 °C Max Operating Temperature 40 °C Humidity Range Operating 10 - 90%

Transceiver Cisco GLC-ZX-SM 1000BASE-ZX GBIC Interface Card

1000BASE-ZX SFP para largo alcance con FIBRAS Monomodo El

1000BASE-ZX SFP opera en el estándar de fibra de modo único

se extiende a un enlace óptico de hasta aproximadamente 70 km

de longitud pero depende de múltiples factores tales como la

calidad de la fibra, el número de empalmes y conectores.

Cuando se utilizan en distancias más cortas con fibra monomodo ,

se necesita insertar un atenuador óptico en la línea para evitar la

sobrecarga del receptor.

Conector

Dual LC/PC connector (1000BASE-SX, 1000BASE-LX/LH, and 1000BASE-ZX)

Especificaciones técnicas

Wavelength (nm)

Fiber Type

Core Size (?m)

Modal Bandwidth (MHz* Km)

Operating Distance (m)

1000BASE-ZX

1550 SMF - - Approximately 70 km depending on link

loss

Product Transmit Power (dBm) Receive Power Range (dBm)

1000BASE-ZX +5 to 0 0 to -23

Dimensiones

(H x W x D): 8.5 x 13.4 x 56.5 mm

Parámetros Eléctricos

Parameter Symbol Minimum Typical Maximum Units

Supply Current Is - 200 300 mA

Surge Current ISurge - - 30 mA

Input Voltage Vcc 3.1 3.3 3.5 V

Cisco Catalyst Express WS-CE520-8PC-K9 Switch 8-Port

Product Number (SKU) Description

WS-CE520-8PC-K9 • 8 10/100 access ports with PoE

• 1 10/100/1000BASE-T or SFP uplink

General

Device Type Switch Enclosure Type External Width 10.6 in Depth 9.1 in Height 1.7 in Weight 5.1 lbs Memory RAM 64 MB Flash Memory 16 MB flash Networking Ports Qty 8 x Ethernet 10Base-T, Ethernet 100Base-TX Auxiliary Network Ports

1x10/100/1000Base-T/SFP (mini-GBIC)(uplink)

Data Transfer Rate 100 Mbps Data Link Protocol Ethernet, Fast Ethernet Remote Management Protocol

RMON 1, RMON 2, RMON 3, RMON 9, SNMP 3

Connectivity Technology

Wired

Communication Mode

Half-duplex, full-duplex

Switching Protocol Ethernet MAC Address Table Size

8K entries

Features Layer 2 switching, trunking, VLAN support, IGMP snooping, Quality of Service (QoS)

Compliant Standards

IEEE 802.3, IEEE 802.3u, IEEE 802.1D, IEEE 802.1Q, IEEE 802.1p, IEEE 802.3af, IEEE 802.3x, IEEE 802.3ad (LACP), IEEE 802.1w, IEEE 802.1x

Expansion / Connectivity Expansion Slots 1 ( 1 ) x SFP (mini-GBIC)

Total (Free) Interfaces 24 x network / power - Ethernet 10Base-T/100Base-TX - RJ-45 1

x network host - Ethernet 10Base-T/100Base-TX/1000Base-T - RJ-45

Miscellaneous MTBF 353,184 hour(s) Encryption Algorithm

SSL

Authentication Method

RADIUS

Compliant Standards

CE, TUV GS, GOST, CISPR 24, cUL, NOM, VCCI Class A ITE, EN55024, CISPR 22, CSA 22.2 No. 60950, EN55022 Class B, CB, EMC, MIC, UL 60601-1, IEC 60950-1, EN 60950-1, FCC Part 15 A

Power Power Over Ethernet (PoE)

Yes

Power Device Power supply - internal Voltage Required AC 120/230 V ( 50/60 Hz ) Power Consumption Operational

204 Watt

Manufacturer Warranty Service & Support Limited lifetime warranty Service & Support Details

Limited warranty - lifetime

Environmental Parameters Min Operating Temperature

32 °F

Max Operating Temperature

113 °F

Humidity Range Operating

10 - 85%

Amplificador Óptico EDFA

Cable Aéreo Autosoportado

Optical Fiber Connector - LC/PC-SM-Duplex Connector

Product Description We are professional manufacture of LC optical fiber connector products 1. Product specification Insertion loss ≤ 0.2dB Return loss Singlemode: PC≥ 45dB, upc≥ 50dB, apc≥ 60dB Multimode: PC≥ 35dB Repeatability ≤ 0.1dB Interchangeability ≤ 0.2dB Working temperature -40º C-+80º C 2. Application Optical fiber sensor, telecommunication equipment Optical fiber communication system, LAN Optical fiber data communication Optical fiber CATV Optical fiber test equipment 3. Features Low insertion loss High return loss Good repeatability Good interchangeability High temperature stabulity Single and duplex are available 4. Order guide Fiber cores: Single, dual Cable diameter(mm): 0.9, 2.0, 3.0 Fiber type; Single mode, multimode Interface structure; PC, upc, apc Connector type: SC, FC, LC, ST, MTRJ, DIN, D4

Patch cord óptico monomodo y multimodo, SC/SC, dúplex

Estándares:

En conformidad con las exigencias de los estándares IEC 60874-10, TIA/EIA-604-2, Telcordia GR-326-CORE

Diámetro exterior de la punta 2,5 mm

Fibra Monomodo 9/125 Multimodo 50/125, 62,5/125

Conector Tipo SC estándar Color del manguito Azul, verde, beige Diámetro de entrada Para cable de fibra óptica con

diámetro de 0,9 mm, 2,0 mm, 2,4 mm, 3,0 mm

Material Punta Bióxido de circonio Resorte Acero inoxidable Anillo - C - Anilllo Cobre Anillo compresor Cobre/aluminio Manguito Polimero Kayflex (azul, verde, beige

y otros colores) Manguito con protección contra el polvo

Politetileno de baja dureza (negro, verde y otros colores)

Elemento conector Polibutilen tereftalato (PBT) (azul, verde, beige)

Armazón Polibutilen tereftalato (PBT) (ÏÁÒÔ) (blanco)

Almohadilla anular - Cable Fibra óptica: 9/125, 50/125,

62.5/125 Protector PVC Hilod aramidas Forro de PVC

Longitud 1 m, 2 m, 3 m, 5 m Características técnicas

Pérdidas directas Cable monomodo: < 0,3 dB Cable multimodo: < 0,4 dB

Pérdidas de retorno > 45 dB Radio de la punta 10 mm < R < 25 mm Apex Offset < 50 µm Temperatura de funcionamiento

a partir de -40°C hasta +85°C

APC Smart-UPS 1000VA USB & Serial RM 2U 120V

Salida

Capacidad de Potencia de Salida 670 Vatios / 1000 VA

Máxima potencia configurable 670 Vatios / 1000 VA Tensión de salida nominal 120V Distorsión de tensión de salida Menos del 5% con carga completa Frecuencia de salida (sincronizada a red eléctrica principal)

47 - 53 Hz para 50 Hz nominal,57 - 63 Hz para 60 Hz nominal

Factor de cresta hasta 5 : 1 Tipo de forma de onda Onda senoidal

Conexiones de salida

(6) NEMA 5-15R

Entrada

Entrada de voltaje 120V

Frecuencia de entrada 50/60 Hz +/- 3 Hz (autosensible)

Tipo de enchufe

NEMA 5-15P

Longitud del cable 2.44 metros

Variación de tensión de entrada para operaciones principales

82 - 144V

Variación de tensión de entrada adaptable para operaciones principales

75 - 154V

Fisisco

Dimensiones de altura máxima 89.00 mm

Dimensiones de anchura máxima 432.00 mm

Dimensiones de profundidad máxima

457.00 mm

Altura del rack 2U

Peso neto 28.18 KG

Comunicación y manejo

Puerto de interfaz DB-9 RS-232,SmartSlot,USB

Cantidad de interfaces SmartSlot™

1

Panel de control Visualizador de estatus LED con gráfico de barras de carga y batería y en línea: En línea: Batería en actividad: Batería de reemplazo: e indicadores de sobrecarga

Alarma audible Alarma de batería encendida: alarma distintiva de carga de batería baja: retrasos configurables

Interruptor de emergencia (EPO)

Opcional

Francisco Hidalgo.

Electrónica y Telecomunicaciones.

fehidalgo@utpl.edu.ec