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Nombre: Luis Eduardo Márquez
Materia: Seminario
Sección: Saia “E”
Capítulo III
Marco Metodológico
Tipo de investigación:
Los tipos de investigación están claramente definidos, debido a que se
determinan según el enfoque que lleve el planteamiento del problema, por lo que
deben ser analizados basados en un conocimiento científico mediante los métodos
de observación, explicación y/o descripción, de acuerdo con el contexto elegido
por el tema para poder lograr obtener el alcance de la propuesta, esto implica
señalar los tipos de información que se debe manejar, así como el nivel de análisis
que se deberá realizar para el desarrollo de la propuesta antes mencionada.
Por lo tanto el tipo de investigación a realizar en este proyecto va a estar
definida como una investigación proyectiva, debido a que la orientación del
proyecto está enfocada como propuesta para solucionar una situación
determinada, específicamente en los enlaces de última milla. Por lo que se
requerirá un análisis detallado de la tecnología para determinar su aplicabilidad,
para ello se utilizaran fuentes de información relevantes tanto a nivel profesional
como de expertos en el campo.
Fase 1: Diagnostico
La última milla es definida en materia de telecomunicaciones como el tramo
final de una línea de comunicación, ya sea telefónica o un cable óptico, que da
servicio al usuario. Este es quizá el mayor problema al que se enfrenta una
empresa de telecomunicaciones en incluso un país cuando pretende extender los
servicios de este tipo. Hoy son muy importantes los avances a nivel de las redes
de comunicaciones, y estas son mucho más consistentes, tienen alta capacidad
de tráfico y un excelente nivel de confiabilidad, lo cual les permite ofrecer servicios
de transmisión de voz, video y datos. Sin embargo, llegar al usuario final es mucho
más complicado.
Si bien se requieren grandes inversiones para concretar los trazados de
fibra óptica que conecten con el exterior, y los que enlacen internamente los
centros de comunicaciones, en la última milla aparentemente la inversión de un
solo cable es menor, pero en cambio es mucho mayor la cantidad de lugares a los
que se debe llegar y por ende se multiplica varias veces su costo lo cual no sería
muy viable para las empresas de comunicación. Esto significa que si, por ejemplo,
para tender la red nacional de fibra óptica hubo que perforar cientos de kilómetros,
instalar repetidores, llegar a cada centro de servicio entre otros, llevar fibra óptica
a cada hogar representaría muchísimos inconvenientes.
A eso hay que sumarle que en países menos desarrollados en este tema,
las redes de telecomunicaciones se han ido estructurando sobre otras ya
existentes, lo que implica que se produzca un salto en calidad y velocidad de la
conexión cuando se pasa desde un sistema de transmisión de fibra óptica a uno
de cable de cobre, mucho menos potente como el caso de la tecnología xDSL.
Incluso en no pocas ocasiones la densidad de este cableado es tal, que dificulta o
impide tender otros nuevos, así como el equipamiento y accesorios inherentes a
ellos.
Fase II: Estudio de Factibilidad
Factibilidad Técnica:
Según especialistas de Magenta Inc y Lightpoint Inc, esta tecnología tiene un
auge muy amplio en los mercados mundiales; los componentes de hardware,
software y conocimiento se encuentran con facilidad de acceso y la
implementación de la tecnología va creciendo de manera rápida y eficaz.
Los sistemas ópticos libres es una tecnología que posee características muy
propias dentro de la gama de las tecnologías inalámbricas, utilizada para transmitir
datos, voz y video a través de la atmosfera a la velocidad de la luz utilizando rayos
laser como medio transmisor y receptor, la misma requiere que exista línea de
vista entre ellos para tener un buen desempeño.
Esta línea de tecnologías tiene como objetivo proveer conexiones con ancho
de banda óptico, capaz de transmitir hasta 2.5 Gps permitiendo conectividad sin
requerir cables de fibra óptica o licencias de seguridad para el espectro
electromagnético.
FSO viene a competir contra la tecnología de cable de fibra óptica, ya que es la
primera opción que toman las empresas al realizar proyectos de intercomunicación
entre edificios, empresas o instituciones con distancias considerables. Otras
tecnologías inalámbricas como Wimax y Bluetooth no tienen la ventaja de poder
transmitir mediante rayo laser, estas utilizan frecuencias del espectro que son
afectadas por el ruido térmico y poseen un medio saturado.
En términos de disponibilidad y rendimiento en los enlaces ópticos
inalámbricos, se encuentran definida en un 99.99%. Sin embargo su disponibilidad
puede ser alterada por factores ambientales dependiendo de las características de
la zona meteorológica donde se encuentre ubicado el enlace. Para que los
sistemas ópticos libres puedan crecer, es necesario utilizar equipos de
comunicaciones que sean escalables, es decir, que puedan hacer cambios de red
con tecnología nueva, de una manera fácil y sin tomar demasiado tiempo. Al
trabajar en la capa física del modelo OSI, no necesitan de routers o switches,
brindando la gran ventaja de ser totalmente independiente del protocolo a ocupar,
bien sea IP, ATM, SDH entre otros.
Para poder controlar las diferentes velocidades y distancias que requieren este
tipo de redes, se necesita de una gran cantidad de equipamiento. Según algunos
fabricantes se encuentran productos en rangos de distancia desde 50m hasta los
4km, soportando una tasa de datos básica de 10 Mbps hasta los 2.5 Gbps. Esta
tecnología puede convertirse en una gran aliada para los proveedores de servicios
debido a que no se encuentra afectada por el ruido térmico o saturación del
espectro, que son muy comunes en otros medios de transmisión.
En lo que se refiere a seguridad del enlace sobre intercambio de información,
se consideran muy seguros ya que al ser una tecnología de línea de vista directa,
la única forma en que se podría interceptar la información seria colocándose en el
camino de la línea de visión del transmisor, solo en ese caso el interesado se
daría cuenta enseguida interrumpiendo la trasmisión de información, cabe
destacar que la información esta encriptado para cada usuario.
Factibilidad operacional y económica:
Un técnico especializado en informática, estará encargado de la
administración, mantenimiento e implementación de la plataforma de la red,
solucionando o atendiendo cualquier inconveniente que pueda suceder en el
futuro. Los productos de esta tecnología son muy rentables y de fácil
administración debido a que su soporte es muy sencillo, solo se requiere que el
operador tenga conocimiento basto sobre redes de computadoras tanto alambicas
como inalámbricas, para que pueda tener una adecuada interacción con el
producto.
Como se ha mencionado anteriormente los sistemas ópticos libres no
requieren licencia de espectro lo cual disminuye considerablemente los costos de
uso para el enlace, por otra parte su tiempo de instalación es menor así como
también un bajo costo por bit comparados con los otros sistemas inalámbricos,
descartando la fibra óptica convencional. Cuando se trata de distancias cortas los
ahorros producidos colocando esta tecnología en lugar de otro inalámbrico llegan
a ser de más del 40%.
Tabla de comparación de costos para distintas tecnologías
Tecnología Costo por conexión de 155 Mbps
Observaciones
Fso $8000-$12000 Rango de 2-4Km
LMDS $25000-$45000 Sin incluir licencia del espectro
Fibra $70000-$150000
Fase III: Diseño del proyecto:
El principio de funcionamiento de los sistemas ópticos inalámbricos es el
siguiente:
Se colocan los transmisores que envían una señal modulada hacia los
receptores de forma segura y confiable en los respectivos lugares de
interés y se transmiten entre ellos el haz del laser infrarrojo que pueden
transportar video, voz y datos a una velocidad que varía de los 100
Mbps y los 2.5 Gbps.
Las ondas de información se transmiten en formato eléctrico para
posteriormente ser convertidas en señales ópticas en el receptor. Se
emplea una modulación en potencia ya que se cambia la potencia de la
señal óptica para que al enviar un pulso lógico (1 o 0) la intensidad de
la señal sea mayor que al transmitir un 0 lógico.
Para que pueda funcionar de manera correcta esta tecnología requiere
contar con línea de vista directa, debido a que se emplea luz para la
transmisión y esta es susceptible a pasar por obstáculos sólidos como
arboles o paredes. Como modo de transmisión puede adaptarse en full
dúplex, es decir, que cada enlace debe tener un transceptor para ejecutar
esa operación.
Fuente:
http://www.lightpointe.com/images/334_Illustration_Free_Space_Optics_1.jpg
Criterio de selección de receptores para sistemas ópticos de espacio
libre:
Seleccionar un modelo determinado de detector, es función de la
aplicación. Es importante que características importantes como la longitud
de onda y la sensibilidad se encuentren equilibradas. En usos de longitudes
de onda corta de 850nm se debe emplear detectores de silicio. Los
detectores PIN son suficientes para dichas distancias.
Para distancias de mayor recorrido se recomienda los detectores APD,
por su alta sensibilidad de dicho diodo se logra un mayor rango del enlace.
Sin embargo requieren una tensión alta pero especialmente estable, cabe
destacar que son más costosos que los diodos PIN al ser más sensibles y
sofisticados. Los dispositivos de silicio no son aptos para trabajar con
grandes longitudes de onda.
Topologías
Un aspecto importante a tomar en cuenta al diseñar sistemas ópticos
libres es la topología a emplear. Dicha tecnología puede trabajar en todas
las topologías de red (punto-punto, punto-multipunto, malla, anillo y anillo
con estribaciones), esto de acuerdo a la demanda permite que la red sea
flexible, es decir, que permita extender la red y operar a velocidades como
si se tratase de fibra óptica.
Topología en forma de malla:
Está fundamentada por una serie de nodos que se encuentran dispersos
en lazados con alguna redundancia. La red de este tipo se encuentra
totalmente interconectada, permitiendo que si algún nodo de la red cayera
no afectaría la comunicación del enlace.
Fuente: http://www.espectracom.com.mx/soluciones/enlaces-via-rayo-
laser/
Topología en forma de anillo:
Permite implementar anillos con mayor velocidad en representación del
núcleo, mediante el sistema óptico libre. Así los enlaces sub-anillos son
posibles de alcanzar mediante un router que modela en la capa 3 del
modelo OSI.
Fuente: http://la-red6e8.blogspot.com/2010/03/tecnologias-de-
microondas-y-laser-para.html
Topología en forma de estrella:
Un nodo es el responsable de la formación de múltiples conexiones. Hay
diversas formas para implementar dicha topología, pero el más común es la
conexión de cada sistema óptico libre con un terminal de switch o router
que se encuentre ubicado a una edificación cercana. Se ubican en
posiciones de manera arbitraria, bien sea en el techo del inmueble o en una
oficina.
Esta topología presenta la ventaja de que en cada puerto del dispositivo de
capa 2 o 3 se puede asignar una velocidad determinada de acuerdo al tipo
de aplicación del usuario final. Este diseño representa la forma más flexible
de intercambiar información de un solo punto a múltiples destinos.
Fuente: http://la-red6e8.blogspot.com/2010/03/tecnologias-de-microondas-
y-laser-para.html
Diseño óptico inalámbrico:
Luego de haber explicado los aspectos fundamentales de los sistemas
ópticos inalámbricos, ahora se podrá sustentar el diseño del enlace. Para la
realización del diseño general de la red inalámbrica, se requiere conocer en
primera instancia la distancia en metros existente entre los distintos enlaces,
con la finalidad de determinar el tipo de equipo laser que cubre las
necesidades del diseño a realizar.
Si se realiza un acercamiento, en cuanto a la estructura de conexión de los
equipos, se podrá visualizar que cada equipo óptico se conecta a través de
fibra óptica, con un convertidor a RJ45 y viceversa. Luego con un cable de red
se conecta hacia un router que está en la parte interior del edificio. En el
siguiente esquema se muestra la conexión utilizando los equipos ópticos.
Fuente: (Marcillo, León & vaca, 2008)
Para seleccionar el equipo óptico a utilizar en el funcionamiento de este
enlace, además de conocer su distancia, hay que tomar en cuenta otros
aspectos importantes como, la velocidad de transmisión de los datos y evaluar
además el precio con el que se comercializa esta tecnología en el mercado por
sus principales empresas productoras. En la siguiente tabla se especifican los
precios según el proveedor.
Fuente: (Marcillo, León & vaca, 2008)
Nota: En los precios demostrados por la tabla anterior, se encuentran
incluidos el kit de los equipos, es decir, soportes, bases, conectores, entre
otros.
Instalación:
Para la instalación de los equipos seleccionados se recomienda seguir las
siguientes etapas:
1. Observación del escenario del despliegue.
2. Instalación de la infraestructura.
3. Montaje del equipo.
4. Direccionar el lente.
La observación del escenario quiere decir que esa etapa consiste en visitar
el sitio donde se procedería la instalación del equipo, con la finalidad de descubrir
obstáculos o dificultades para la colocación de los equipos y por ende tener las
condiciones iniciales para una conexión fiable.
Fuente: http://tamax.com.ar/blog/?p=517
Instalación de la infraestructura:
Una vez colocados los equipos, se procede a hacer la conexión tanto en lo
que se refiere a cableado eléctrico como de red, es decir, alimentar la fuente de
poder del equipo y la conexión de la fibra óptica hacia el enrutador, el mismo que
dará servicio a la red LAN, cabe destacar que la fibra deberá tener apta una
interfaz Gigabit Ethernet.
Montaje del equipo:
Cada equipo transmisor viene con su kit de accesorios de montaje, los que
permiten realizar el montaje vertical y horizontal. El kit de accesorios consta de:
1. El plato de montaje, que es usado como base sobre cualquier
superficie firme.
2. Dispositivo de alineamiento, se usa para alinear la cámara de
transmisión, tanto de manera horizontal como vertical, mediante una
escala gradual de alineación.
3. Kit de herramientas, es utilizado para el ajuste de tuercas y tornillos
del dispositivo de alineamiento, se recomienda utilizar las
herramientas originales para evitar aislamiento.
Direccionamiento el lente:
Como lo explicado anteriormente, este tipo de sistemas requiere una
conexión punto a punto entre el emisor y el receptor, lo que hace que el
enlace tenga posición simétrica lo más precisa posible hacia el receptor
remoto.
El procedimiento de alineamiento del transmisor se implementa en dos
etapas:
1. Alineamiento preliminar: Se refiera a los ajustes previos de todo el
transmisor en cuanto a tornillos y tuercas, fijando a trabes del
telescopio la dirección hacia el equipo receptor, esto aplica tanto
para el emisor como para el receptor.
2. Alineamiento final: En esta etapa se requiere una persona en cada
sitio, lo cual implica proveer un dispositivo móvil de comunicación a
cada persona que les permita informar la posición del equipo.