Estrategia para la operación y mantenimiento de los sistemas de cable submarino de fibra óptica en Cuba

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(2) UNIVERSIDAD CENTRAL “MARTA ABREU” DE LAS VILLAS FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES Y ELECTRONICA. Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba Tesis presentada en opción al título académico de Master en Telemática. Autor:. Ing. Ernesto Acosta Torres. Departamento de Ingeniería de la Red de la VPOR, ETECSA.. Tutor:. Dr. Miguel Mendoza Reyes Facultad de Ingeniería Eléctrica, UCLV.. Villa Clara, Cuba 2011.

(3) DEDICATORIA A la memoria de mis abuelos y mi bisabuela Sixta A mis amigos, los que están y los que ya no viven. A todos mis familiares. A mis padres, a todos mis hermanos A Mayita, Mi Venus Y a mi pequeño príncipe, Mi Ernes, La extensión de mis genes Mi más preciado tesoro, Y fuente de todo el impulso que me inspira a brillar para alumbrar su camino..

(4) AGRADECIMIENTOS A mis abuelos y bisabuela Sixta, por todo su empeño en mi aprendizaje, mi abuelo Enrique que tanta fuerza puso en mi carácter. A mi Tía Bertha, por toda su ternura, comprensión y la confianza entregada. A Mamita y Adrián, esos lindos hijos, que junto con su mami, la vida me regaló y que exige mucha preparación para guiarlos. A mi prima Bertica y mi tía Adelita, profesoras que tanto aportaron en mi preparación para llegar hasta aquí. A mis padres; él, por su paciencia, por escucharme y ser un ejemplo en este difícil camino de la vida; ella, por su mezcla de mano fuerte con ternura, por controlar mis excesos, por ser responsable de la mayor parte del desarrollo de mi intelecto. A todos los que, en pequeña o mayor medida, han influido en mi proceso de aprendizaje. A todos los que estado a mi lado y de forma directa o indirecta han aportado para la realización de este trabajo. A mi tutor Miguel Mendoza, y a todos los que me han dado la información oportuna y las sugerencias para llevar a cabo esta investigación. A mis compañeros de trabajo y a mis jefes, por todo el apoyo en esta etapa. A todas las trabajadoras de la Casa de la CTC de Villa Clara por habernos complacido y soportado todas las malacrianzas en estos años. A Aníbal, creador y defensor de la idea de esta edición de maestría ESPECIAL, gracias a él, Tony, Dianyi, Gerardo, Yins, por tan alegre y simpática Maestría. A todos los integrantes de esta edición de maestría por la amistad creada. A la Sybel, esa maravillosa decoradora de Tesis que tantas horas nos ha dedicado A mi Maya preciosa, por su paciencia, su ayuda y por todos los esfuerzos hechos para colarse en este colectivo; por ser la aparición divina del amor, por invitarme a compartir la vida y andar de manos para siempre, por convertir estos dos años en una etapa de lujo..

(5) RESUMEN Los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica forman parte de las redes de telecomunicaciones del mundo, la conectividad a través de la Fibra Óptica (FO) se ha convertido en una solución recomendable para satisfacer las exigencias de comunicaciones de los clientes. El tendido de cables a través del lecho marino en el planeta es cada vez mayor; y en Cuba, los enlaces submarinos solventan los inconvenientes topológicos y climáticos, propios de nuestra geografía. Considerando la tendencia de proyectos futuros que contienen cables de FO sumergidos para enlazar cayos e islotes pertenecientes al territorio nacional, en esta investigación se establece una estrategia factible para la Empresa de Telecomunicaciones de Cuba (ETECSA) que le permita operar y mantener este tipo de técnica instalada, dado el alto costo que ofrecen las empresas operadoras del mundo para los servicios de mantenimiento a estos segmentos de red. Para ello se realiza un análisis de las estadísticas de interrupciones que afectan a estos sistemas, agrupándolas por factores comunes que permitan establecer medidas adecuadas para eliminar los riesgos. Se estudia las acciones comprendidas dentro de los acuerdos de mantenimiento de las operadoras de estos sistemas en el mundo y los tiempos establecidos para las reparaciones que minimicen las pérdidas por afectación del servicio. Con estos datos y el análisis de los medios disponibles que tenemos en el país, se propone la compra de las herramientas imprescindibles y se elaboró un procedimiento que nos permite la operación y mantenimiento de los sistemas de cable submarino, con la garantía y calidad que requieren los servicios telemáticos actuales..

(6) ABSTRACT The Optical Fiber Submarine Cable Systems are part of the world's telecommunications networks. The connectivity through optical fiber cables has become a recommended solution to meet the customers´ communication demands. The laying of submarine cables across the seabed on the planet is increasing more and more; and in Cuba, submarine links solve the topological and climatic disadvantages, typical of our geography. Taking into account the trend of future projects having optical fiber submarine cables so as to link keys and islets belonging to the national territory, this research provides a feasible strategy for the Telecommunications Company of Cuba well known as ETECSA allowing it to operate and maintain this type of technique installed, because today costs for maintaining services to these network segments offered by Carriers are very high. For this reason, an analysis of the outage statistics affecting these systems was done, classified by common factors that let to establish the appropriate measures to get rid of risks. An study concerning the actions included within maintaince agreements set up by Carriers of these systems in the world and the repair times to reduce losses due to involvement of the service was also done. With these data and the analysis of the different resources available throughout the country, the purchase of the necessary tools was proposed and a procedure allowing the O&M works for these submarine cable systems was developed, with the guarantee and quality required by these current telematics services..

(7) ÍNDICE INTRODUCCIÓN ______________________________________________________ 1 CAPÍTULO. 1. ANÁLISIS. DE. LOS. ASPECTOS. SIGNIFICATIVOS. QUE. CARACTERIZAN A LOS SISTEMAS DE CABLE SUBMARINO DE FIBRA ÓPTICA Y DE SU DESPLIEGUE _________________________________________ 9 1.1 Introducción de conceptos claves y elementos que componen los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica ________________________________________ 9 1.1.1 Sistemas de cable submarino con y sin repetidores ___________________ 11 1.1.2 Definición de los elementos típicos de los Sistemas de cable submarino sin repetidores _______________________________________________________ 13 1.2 Aspectos característicos del proceso de desarrollo y despliegue de los Sistemas de Cable Submarino de FO_______________________________________________ 18 1.2.1 Proceso de estudio de escritorio (“DESK-TOP ”) ____________________ 19 1.2.2 Relación de la estructura organizativa de estos Proyectos ______________ 19 1.2.3 Permisos, Licencias y Medio Ambiente ____________________________ 21 1.2.4 Estudios Hidrográficos _________________________________________ 22 1.2.5 Selección de Ruta y Planificación de Cables ________________________ 23 1.2.6 Fabricación y Pruebas de Calidad de los Elementos de Red ____________ 23 1.2.7 Transportación e Instalación del Cable Submarino ___________________ 26 1.3 Proceso del Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de FO ______ 29 1.3.1 Principales Operadoras de Sistemas de Cable Submarino de FO Mundiales y sus Costes. _______________________________________________________ 31 1.4 Valoración de aspectos elementales que intervienen en el Despliegue, la Operación y el Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de FO ______ 34 CAPÍTULO 2 ESTADÍSTICAS DE FALLAS DE LOS SISTEMAS DE CABLE SUBMARINOS DE FO Y PRINCIPALES DIFICULTADES DEL PROCESO DE REPARACIÓN._______________________________________________________ 36 2.1 Tipos de Fallas que afectan los elementos que componen los Sistemas de Cable Submarino de FO ____________________________________________________ 36 2.1.1 Ejemplo de fallas en los Conectores. ______________________________ 39.

(8) 2.1.2 Ejemplo de averías en los Cables y Empalmes Submarinos. ____________ 40 2.2 Estadísticas de fallas de las importantes operadoras mundiales de estos Sistemas __________________________________________________________________ 41 2.3 Componentes importantes para la protección de los Sistemas de Cable Submarinos de FO ___________________________________________________ 45 2.3.1 Aspectos Legales relacionados con la protección de los Cables Submarinos45 2.4 Soluciones de enrutamiento del tráfico ________________________________ 48 2.5 Análisis de las dificultades durante proceso de reparación de las interrupciones en Cuba. _____________________________________________________________ 53 2.5.1 Evaluación económica de los costos de la interrupción ________________ 55 2.6 Consideraciones sobre las causas y el proceso de reparación de interrupciones de los Sistemas de Cable Submarino de FO __________________________________ 56 CAPÍTULO 3. ACTIVIDADES Y HERRAMIENTAS ELEMENTALES PARA IMPLEMENTAR LA ESTRATEGIA DE OPERARACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LOS SISTEMAS DE CABLE SUBMARINO DE FIBRA ÓPTICA EN CUBA__ 58 3.1 Objetivo que abarca la estrategia _____________________________________ 58 3.2 Resultado de actividades significativas a tener en cuenta en las fases preinstalación y de aceptación de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica __ 59 3.3 Mantenimiento Preventivo__________________________________________ 60 3.3.1 Mantenimiento a los Conectores__________________________________ 63 3.3.2 Mediciones Ópticas____________________________________________ 64 3.3.3 Procedimiento para mantenimiento a las cajas de empalme en la planta seca ________________________________________________________________ 69 3.3.4 Inspección Técnica de la Traza del enlace y acuerdos con autoridades ____ 69 3.3.5 Criterios para definir puertos de atraque, depósitos estratégicos y el número de repuestos necesarios para la reparación de averías. _____________________ 71 3.4 Acciones para el Mantenimiento Correctivo ____________________________ 77 3.4.1 Proceso para seccionar y solucionar averías_________________________ 77 3.4.2 Criterios de penetración del agua en el cable según la presión y tiempo expuesto _________________________________________________________ 78 3.4.3 Secuencia de Reparación con Embarcación _________________________ 80.

(9) 3.4.4 Acuerdos de niveles de servicios con entidades ______________________ 82 3.4.5 Especificaciones de Herramientas ________________________________ 83 3.5 Análisis valorativo de la estrategia según el Método de Consulta a Expertos __ 84 3.6 Evaluación de criterios de medidas que soportan la estrategia para operar y mantener los enlaces de comunicaciones con cables de FO submarina en Cuba ___ 89 CONCLUSIONES _____________________________________________________ 92 RECOMENDACIONES ________________________________________________ 94 BIBLIOGRAFIA ______________________________________________________ 95 GLOSARIO DE ABREVIATURAS_______________________________________ 97 Anexos ______________________________________________________________ 97 Anexo I ___________________________________________________________ 99 Anexo II __________________________________________________________ 100 Anexo III _________________________________________________________ 101 Anexo IV _________________________________________________________ 102 Anexo V__________________________________________________________ 103 Anexo VI _________________________________________________________ 104 Anexo VII ________________________________________________________ 105 Anexo VIII________________________________________________________ 107 Anexo IX _________________________________________________________ 110 Anexo X__________________________________________________________ 111 Anexo XI _________________________________________________________ 112 Anexo XII ________________________________________________________ 113.

(10) ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 Elementos que componen un Sistema de Cable Submarino. _____________ 10 Figura 2 Esquema de Multiplexación (WDM). _______________________________ 12 Figura 3 Arquitecturas básicas de redes de FO submarinas (Fuente: [12]) __________ 14 Figura 4 Esquema General de Sistemas de Cable Submarino Sin Repetidor: Fuente [6] ____________________________________________________________________ 16 Figura 5 Esquema Organizativo para Ejecución de Sistema de Cable Submarino: Elaboración propia_____________________________________________________ 21 Figura 6 Ejemplo de Buque NIWA en Sondeo del Fondo Marino, Fuente: [13] _____ 22 Figura 7 Buques de Transporte e Instalación (Tyco-Tlecom), Fuente: [15] _________ 27 Figura 8 Equipos de excavar y enterrar cables submarinos, Fuente: [16] ___________ 28 Figura 9 Ejemplo de Proyectos de Cable Submarinos en el Mundo, Fuente: [17] ____ 29 Figura 10 Datos de Operadoras de Cable Submarino Mundiales, Fuente: [18] ______ 32 Figura 11 Mapa con Zonas de Acuerdos de Mantenimiento para Cables Submarinos, Fuente: [19] __________________________________________________________ 33 Figura 12 Degradación de Conectores (Fuente: Elaboración propia a partir de [22, 23]) ____________________________________________________________________ 40 Figura 13 Daños a cables y empalmes submarinos (Fuente: Elaboración propia a partir de [19] ______________________________________________________________ 41 Figura 14 Cantidad de Averías por meses del Año (Fuente: [19]) ________________ 43 Figura 15 Causas de Fallas (1960-2000), Elaboración propia a partir de [24] ) ______ 44 Figura 16 Ejemplo de Carta Náutica con recorrido de los Cables (Fuente: [21]) _____ 46 Figura 17 Redes Submarinas Mundiales Fuente: [25]__________________________ 49 Figura 18 Esquema de Conexión de APS (Fuente: [25])________________________ 50 Figura 19 Topología anillo doble con protección del tráfico ante una falla en la fibra, Fuente: [27] __________________________________________________________ 52 Figura 20 Diagrama de Interconexión para las Mediciones con el OTDR __________ 65 Figura 21 Diagrama de conexión del kit de potencia para la toma del valor de referencia (Fuente: [30]) _________________________________________________________ 68.

(11) Figura 22 Diagrama de conexión para la medición de atenuación con el kit de potencia (Fuente: Elaboración Propia) _____________________________________________ 69 Figura 23 Supervisión traza submarina de Cable de FO (Fuente: Elaboración propia a partir de animaciones de supervisión de trazas submarinas hechas por Tyco y ALCATEL) __________________________________________________________ 70 Figura 24 Zonas de Embarques propuestas para atención de la técnica de FO Submarina (Propia Elaboración) ___________________________________________________ 73 Figura 25 Esquema Típico de Reparaciones, Elaboración Propia_________________ 79 Figura 26 Esquema Típico de Recuperación del Primer Extremo del Cable, Fuente: [35] ____________________________________________________________________ 80 Figura 27 Esquema Típico de Recuperación del Segundo Extremo del Cable, Fuente:[35]___________________________________________________________ 81 Figura 28 Esquema Unión Final en la Reparación, Fuente: [35]__________________ 82 Figura 29Interfaz de selección de Expertos del Programa Sistema Automatizado del Método de Consultas a Expertos [36] ______________________________________ 86 Figura 30 Interfaz de valoración de aspectos del Programa Sistema Automatizado del Método de Consultas a Expertos [36] ______________________________________ 87 Figura 31 Pantalla de resultados de evaluación de aspectos del Programa Sistema Automatizado del Método de Consultas a Expertos [36] _______________________ 89 Figura 32 Estación Terminal _____________________________________________ 99 Figura 33 Esquema de Sistema con Repetidor ______________________________ 100 Figura 34 Flujograma para solución de averías_1 ____________________________ 102 Figura 35 Flujograma para solución de averías_2 ____________________________ 103.

(12) ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1Estadísticas de Causas de Averías (Fuente: Elaboración Propia) ___________ 42 Tabla 2 Relación de Categorías y Protección de Servicio según ASON. ___________ 52 Tabla 3 Tabla de cálculo de # de Repuestos para un % determinado de Confiabilidad. 76 Tabla 4 Relación de Especialistas Encuestados y su Área de Desempeño __________ 85.

(13) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. INTRODUCCIÓN El mantenimiento y operación de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica es una pieza clave para entregar con calidad el servicio que ofrecen las redes de telecomunicaciones. Este conjunto de acciones permite gestionar con precisión el comportamiento de un porcentaje importante de la red de transporte por la cual viaja la información mundial. Basado en el diagnóstico y la intervención oportuna se puede evitar interrupciones considerables que podrían conllevar a la incomunicación entre localidades durante períodos de tiempos largos dada la complejidad de su reparación. Desde tiempos remotos el hombre se ha enfrentado con el problema de vencer las distancias y en su camino encontró obstáculos como montañas, ríos, lagos, mares y océanos. Ante este reto, ha empleado sus energías para dominar estos hechos del medio geográfico y acortar distancias empleando modernas vías de comunicaciones. Se hicieron múltiples intentos y fueron los cables telegráficos submarinos la primera tecnología que permitió en el pasado las comunicaciones transoceánicas. Hubo una generalización de la radiotelefonía en 1920 que hizo declinar este negocio que revaloriza su importancia en la actualidad al aparecer la fibra óptica como medio de transmisión. Las comunicaciones satelitales con un gran ancho de banda, además de facilidad y tiempo de despliegue, casi sepultó a los cables coaxiales años atrás [1]. Estudios posteriores nos aclaran que la explosión mundial de los enlaces submarinos de FO no fue obra de la casualidad. El aumento de la transmisión de datos por el advenimiento de Internet, que creció al 100% con respecto al 10% del tráfico telefónico, conllevó a buscar una sinergia positiva entre oferta y demanda; y los grandes avances tecnológicos no se hicieron esperar. Los años 90 fueron de grandes aportes a esta tecnología, con la introducción del amplificador óptico y la multiplexación por división de longitud de onda densa (DWDM); el primero para amplificar la señal de luz y el segundo permite enviar simultáneamente, por una misma FO, varias señales con diferentes “colores” (longitudes de ondas) de luz a altas velocidades. De esta forma se logró multiplicar por 64, en un período de 10 años (1988-1998), la capacidad ofrecida y _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 1.

(14) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. disminuir los costes de una forma increíble, al punto que el costo del circuito de voz por año fue desde USD $40.000 en 1956 a USD $20 en 1995 [2]. Cuba fue la plataforma de lanzamiento y polígono de pruebas de la International Telephone & Telegraph (ITT) el siglo pasado, donde se tendieron varios cables submarinos. A pesar de esto, los pasos de la telefonía submarina a través de cables de FO acorde a las nuevas tecnologías, no se retomaron hasta finales del siglo XX, que comenzaron los estudios para proyectar con medios nacionales el enlace submarino por FO entre el municipio especial Isla de la Juventud y la provincia de Pinar del Río. Así fue que desde el 2008 contamos con una pequeña técnica instalada a través del lecho marino. Hoy, ya poseemos un enlace internacional con Venezuela, se concretó el enlace entre Isla de la Juventud y Pinar del Río (aproximadamente 80 Km.), además de tener insertados algunos enlaces aislados con menos de 5 Km. Toda esta secuencia de datos y estadísticas de las comunicaciones mundiales, nos ayudan a entender la importancia de esta investigación. Primeramente se demuestra por qué el 99 por ciento de la información intercontinental se transmite a través de cables submarinos. Y Cuba, definida geográficamente como archipiélago al que le pertenece alrededor de 4200 cayos e islotes e inmersa en esta revolución informática, no ha escapado de la conexión inalámbrica para enlazar muchos puntos con mar por medio. Por tal motivo ha sufrido las limitaciones de ancho de banda del canal de comunicaciones, el desvanecimiento de la señal debido a reflexiones a través del mar, falta de visibilidad y vulnerabilidad ante cambios atmosféricos adversos. Teniendo en cuenta estas razones y su promedio estadístico de una tormenta ciclónica cada dos años, se consideró un escenario ideal para insertar en su red nacional de FO, conexiones en forma de anillos a través del lecho marino. Por otro lado no se debe obviar que la misión de los proyectos de ingenierías no es sólo implementarlos, sino que el éxito está en lograr que se mantengan, como mínimo, durante la vida útil para la que han sido diseñadas. En el pasado, los cables telegráficos submarinos basaban su seguridad en la protección natural que ofrece el medio marítimo, ya que el mismo no presenta cambios que afecten su integridad. Se enterraban con el _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 2.

(15) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. movimiento de las mareas y no resultaba fácil interrumpirlos, aún cuando por motivos bélicos y estratégicos se intentara de manera consciente. Sin embargo hoy, los estudios convergen, en que la mayoría de las afectaciones importantes de los sistemas de cable submarino de FO suceden en la parte húmeda y la fiabilidad de la misma se define por el número de reparaciones que requieran la intervención de un buque cablero y por fallos en los componentes del sistema en el período de vida nominal (25 años a partir de la fecha de aceptación provisional del mismo) [3, 4]. Por tanto, sin olvidar el desafío que constituye instalarlos, se pretende realizar nuevos proyectos con tramos sumergidos que formen redes en anillos de gran operatividad. La política de ETECSA va encaminada a aprovechar las ventajas que ofrece la plataforma insular, referida a la baja profundidad, que permite emplear los recursos disponibles en el país e importar sólo los necesarios sin afectar la calidad y estabilidad requerida por estas obras. Del análisis anterior se aprecia la importancia de caracterizar cada detalle de un Sistema de Cable Submarino de FO y la situación real del escenario donde será instalado, para definir la táctica a seguir. Las redes submarinas de fibra óptica con gran conectividad mundial, cuentan normalmente con protecciones en caso de falla de equipos o corte de un cable; sin embargo, debido a la gran cantidad de información que transportan, se hace vital restablecer lo antes posible el equipo o cable dañado. Esto se debe a que mientras no haya sido solucionada la falla el sistema permanecerá sin respaldo, produciéndose una crisis de proporciones en caso de provocarse una nueva falla en otro lugar del anillo. Gracias a la cantidad de anillos disponibles, la flexibilidad y confiabilidad del sistema crece enormemente, facilitando además el mantenimiento preventivo y correctivo. Aún cuando el lecho marino suele proteger el cable a lo largo de todo su tendido por el entierro parcial que provocan las corrientes marinas, y si hubiera algún corte del cable podría redimensionarse el tráfico; no es suficiente. La conmutación de segmento o conmutación de anillo se realiza sólo entre dos estaciones y por falla de equipos, lo que _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 3.

(16) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. implica una re-configuración total del anillo en forma de “banana” (cuando se trata de un corte de cable). Al producirse una conmutación que utiliza el anillo de protección, el tráfico no prioritario se pierde. Toda esta información reafirma que las redes submarinas de FO son de vital importancia y un gran potencial técnico económico. Por su gran capacidad y la inversión necesaria para instalarlas, es indispensable garantizar su máxima seguridad. Cuba, carece de esta red en anillo y ya ha transitado por experiencias negativas en los enlaces con estas características que ha instalado. El enlace submarino entre Isla de la Juventud y Pinar del Río, se interrumpió a los dos meses de haberse instalado. Posteriormente se interrumpió uno de los enlaces pequeños, el que conecta al Centro Telefónico de Varadero con la Unidad Remota de Abonado (URA) de Santa Marta a través del canal de Paso Malo, y los tiempos de reparación y rehabilitación del servicio se extendió por encima del tiempo promedio establecido para las reparaciones de la parte húmeda. ETECSA, ya posee una Norma para operar y mantener los elementos de red de fibra óptica que se encuentran en tierra (parte seca), pero aún no posee una infraestructura sólida que le permita estas acciones en la parte húmeda. De ahí, que el problema científico de esta investigación radica en la carencia de un procedimiento que permita supervisar, mantener y reparar los sistemas de cable submarino de fibra óptica teniendo en cuenta las tecnologías y condiciones socio-económicas de Cuba. Conforme con el problema científico, el objeto de estudio se enmarca en las redes submarinas de FO, concretamente en el análisis de las fallas de los elementos que la componen; y su campo de acción es la operación y mantenimiento de la técnica instalada de FO submarina en Cuba, que permite conservar y alargar la vida útil de los elementos de red instalados acorde a las posibilidades tecnológicas y presupuestarias en cuestión. Desde esta definición del problema, se formula como hipótesis que: Los Sistemas de Cable Submarino de FO en Cuba pueden mantenerse y repararse con la garantía _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 4.

(17) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. requerida según las condiciones tecnológicas y socio-económicas en cuestión, mediante un procedimiento, que siendo complemento de las acciones normadas por ETECSA para las redes de FO, minimice los tiempos de indisponibilidad de los servicios de telecomunicaciones ofrecidos. Los aspectos anteriormente referidos permiten exponer el objetivo general de esta investigación: Elaboración de un procedimiento que sistematice los pasos a seguir y los parámetros que deben ser tomados en consideración en la operación y el mantenimiento, tanto preventivo como correctivo para los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. El objetivo general anterior origina los siguientes objetivos específicos: 1. Caracterizar los aspectos significativos de los sistemas de cable submarino de FO, basado en experiencias de las operadoras de los mismos a nivel mundial. 2. Describir las principales averías que se producen en los sistemas de cable submarino de fibra óptica y las causas que las provocan. 3. Definir, en el marco de Cuba, los aspectos importantes a tener en cuenta para operar y mantener los sistemas de cable submarino de fibra óptica. 4. Proponer una estrategia para conservar los sistemas de cable submarinos por fibra óptica, que complemente el proceso de operación y mantenimiento de la red de telecomunicaciones en Cuba. Para alcanzar estos objetivos se realizaron las tareas de investigación que a continuación se relacionan: 1. Explicar los elementos que componen los sistemas de cable submarino de FO y describir tareas de su instalación a tener en cuenta para su posterior explotación. 2. Caracterizar las tecnologías que se emplean para la operación y el mantenimiento de los cables tendidos a través del lecho marino mundial. 3. Revisión de los estándares recientes aprobados por la UIT-T que abordan la temática relacionada con los sistemas de cable submarino de FO.. _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 5.

(18) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. 4. Determinar los elementos y aspectos característicos que influyen en las fallas de los sistemas de cable submarino de FO. 5. Analizar las estadísticas sobre las principales averías que se producen en estos sistemas y las causas que las provocan. 6. Investigar y comparar los tiempos establecidos para reparación de averías establecidos por operadoras mundiales con los realizados en averías de estos enlaces en Cuba. 7. Evaluar los medios y herramientas disponibles en Cuba y proponer las especificaciones de las herramientas importantes que será necesario importar. 8. Elaboración de una propuesta estratégica para la operación y el mantenimiento, tanto preventivo como correctivo, de los enlaces submarinos de cable de fibra óptica instalados en Cuba. 9. Valoración del impacto de la aplicación del procedimiento mediante el criterio de especialistas y análisis económico. Los métodos científicos empleados en gran parte de este trabajo son los teóricos análisis-síntesis y el inductivo-deductivo, principalmente usados para obtener y sistematizar a partir de referencias bibliográficas resultados sobre la base del empleo de herramientas y métodos para el despliegue de los sistemas de cable submarinos de FO en el país. Otro método usado fue el histórico-lógico para contextualizar el problema de investigación, sus antecedentes y desarrollo; y así evaluar en tiempo y economía las acciones de mantenimiento necesarias en Cuba. Además son usados los métodos de la observación y medición científica para descubrir las particularidades y comportamiento de los parámetros de las redes que varían ante fallos de los elementos que componen el sistema. Para el desarrollo del trabajo se emplearon herramientas computacionales que facilitaron la obtención de los resultados. El Excel de Microsoft Office 2003, el Sistema Integral de Gestión de Tráfico y Alarma (SIGTA), además de la plataforma de gestión de redes (Network Manager T-2000, Versión R-7) del proveedor HUAWEI. Otra herramienta de investigación utilizada fue el Criterio de Consulta a Expertos a través del. _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 6.

(19) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. Método Delphi y para el procesamiento de los datos se utilizó un software creado en el Centro de Estudios Contables, Financieros y de Seguros. El aspecto novedoso de este trabajo radica en haber elaborado un procedimiento que permita supervisar, mantener y reparar los Sistemas de cable submarino de fibra óptica existentes en Cuba y los que próximamente se proyectarán, fundamentalmente en el tramo sumergido, con lo cual ETECSA ha logrado complementar las acciones y recursos para operar y mantener totalmente la técnica instalada de sus redes de FO y así garantizar la vida útil para la cual fueron diseñadas. Además constituye un documento de referencia teórica sobre la investigación desarrollada, que puede ser utilizado en la docencia. La utilidad e impacto se extiende a lo social, económico y cultural. . Social: A partir de la aplicación de este procedimiento se espera una mayor disponibilidad de estos sistemas y las redes de telecomunicaciones en las que han sido insertados; lo cual redunda en una oferta de servicio con los indicadores de calidad requeridos, fundamentalmente el completamiento de llamada aún en condiciones climáticas adversas. Además contribuye a la informatización de la sociedad cubana y sitúa a sus empresas, centros educacionales y asistenciales al nivel de sus homólogos del mundo desarrollado en cuanto a nivel de información y acceso de excelente conectividad.. . Económico: El procedimiento contiene una serie de acciones que van encaminadas a reducir gastos y tiempo en la operación y mantenimiento de segmentos de la red de telecomunicaciones muy importantes, lo que conlleva a un ahorro ostensible a ETECSA y al país ya que se minimizan las pérdidas por interrupción de los servicios telemáticos que se ofrecen.. . Cultural: Los sistemas de cable submarino por FO proveen de un gran ancho de banda el canal de comunicación entre las localidades enlazadas en ambos sentidos. Con la seguridad y protección que propone el procedimiento, quedan garantizada la transmisión de programas de estudios, de televisión y radio, medios. _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 7.

(20) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. fundamentales del incremento de la cultura general integral y enseñanza actualizada de la población.. Los aportes fundamentales lo constituye la profundidad y actualidad de esta temática poco difundida y prácticamente desconocida en Cuba, además de tener una gran aplicabilidad para ETECSA, si lleva a vía de hecho los proyectos de cables sumergidos que están en fase de estudio. En otro aspecto, se rompe con el mito económico que frenó estas instalaciones y la operatividad de las mismas. El trabajo responde a una estructura que comprende introducción, tres capítulos, conclusión, recomendaciones, referencias bibliográficas y anexos. En el primer capítulo se hace un análisis de los sistemas de cable submarino de fibra óptica caracterizando los detalles de instalación y las tareas para operarlos y mantenerlos. Seguidamente se identifican las acciones que comprenden los acuerdos de servicio haciendo énfasis en las que más se adaptan a nuestras condiciones. En el capítulo dos se determina los aspectos que influyen en las fallas de estos sistemas y las causas que lo originan. Posteriormente se comparan los resultados de operación y mantenimiento en Cuba, sus limitaciones y errores que justifican la necesidad de realizar propuestas de soluciones. Sobre esta base se obtienen los indicadores establecidos para gestionar y reparar estos segmentos de red valorando el marco y escenario que nos ocupa. Finalmente en el tercer capítulo se muestran los resultados obtenidos del proceso de análisis crítico y se confecciona una estrategia que permitirá operar y mantener los sistemas de este tipo, tanto los instalados como los que se encuentran en fase de estudio en el país. Por último, se elaboran las conclusiones de la investigación desarrollada y se plantean las recomendaciones para el trabajo futuro.. _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 8.

(21) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. CAPÍTULO 1 ANÁLISIS DE LOS ASPECTOS SIGNIFICATIVOS QUE CARACTERIZAN A LOS SISTEMAS DE CABLE SUBMARINO DE FIBRA ÓPTICA Y DE SU DESPLIEGUE En este capítulo se presentan los conceptos importantes relacionados con los sistemas de cable submarino de fibra óptica que nos permite trazar una guía para su explotación. Se ofrece una panorámica de la bibliografía que aborda el tema para el despliegue de estos sistemas, así como los errores y limitaciones de esta fase que repercuten en el desempeño de los mismos durante toda su vida útil. Se relacionan las técnicas de trabajo de las diferentes empresas operadoras de sistemas de cable submarino y las recomendaciones estandarizadas por la UIT.. 1.1 Introducción de conceptos claves y elementos que componen los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica En general se denomina Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica al conjunto de equipamiento que permite el servicio de telecomunicaciones entre dos o mas estaciones terminales y están constituidos por elementos tecnológicos enlazados a través de conductores de fibra óptica instalados sobre el lecho marino, lagos o ríos [5, 6]. Estos sistemas se han convertido en la principal vía de comunicaciones del planeta, debido a la significativa explosión que provocó la multiplexación por división de longitud de onda densa (DWDM) y el amplificador de señal óptico. Por otro lado la fibra óptica es el medio de transmisión menos afectado por los factores climatológicos y es la que transporta el 99% del tráfico internacional. Por estas razones existen un número elevado de redes de sistemas de cable submarino de fibra óptica.. La literatura relacionada, en su terminología identifica las redes de cable submarino de F.O., como la red capaz de interconectar tres o más estaciones terminales a través de enlaces realizados con cables de fibra óptica formando anillos o estructuras mayadas. Un enlace submarino de fibra óptica se compone de dos grandes partes: La planta seca en tierra y la planta húmeda o bajo el mar. La planta húmeda está compuesta por los elementos que se encuentran bajo el mar y que son principalmente el cable que. _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 9.

(22) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. transportan las señales luminosas de información de una estación a otra, los repetidores que permiten amplificar la señal luminosa a medida que se desgasta y las unidades de derivación, que posibilitan integrar estaciones secundarias a la troncal sin arriesgar la confiabilidad del sistema. En la planta seca se encuentran los componentes que permiten transmitir, recibir y controlar las comunicaciones que se envían a través de los segmentos de enlaces submarinos. Estos componentes son el Equipo Terminal de Línea Submarina (SLTE, Submarine Line Terminal Equipment) para transmitir y recibir la información, el equipo generador de potencia para alimentar con corriente eléctrica a los repetidores, el cable terrestre para unir la estación de tierra con el cable submarino y el cable de tierra que permite cerrar el circuito eléctrico a través del mar.. Figura 1 Elementos que componen un Sistema de Cable Submarino.. Una definición importante es la clasificación de estos sistemas por la utilización o no de amplificadores (repetidores) en la planta húmeda.. _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 10.

(23) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. 1.1.1 Sistemas de cable submarino con y sin repetidores Un sistema submarino se diseña para brindar servicios con una calidad óptima. Para lograr esto es necesario que la señal que se transmita llegue a su destino con las menores pérdidas posibles. En función de la distancia que tenga el enlace, un sistema se puede clasificar en: Sistema con repetidor Sistema sin repetidor. A continuación se hará una breve explicación de cada sistema. Se define un sistema de cable submarino con repetidor al que en su diseño se emplea cable submarino con repetidores (o amplificadores). Los cables submarinos de F.O. con repetidores son aquellos eléctricamente alimentado, adecuados para su uso en aguas poco profundas y profundas, y que han sido extensamente probados para comprobar que pueden ser instalados y reparados in situ aun en las peores condiciones meteorológicas, sin degradación de sus prestaciones ópticas, eléctricas o mecánicas, ni de la fiabilidad [6]. De forma análoga se definen los sistemas que no es necesario usar repetidores dada la distancia del enlace, por tanto no necesitan ni equipo alimentador de energía ni componentes activos sumergidos. Por lo general se utilizan en enlaces cuya distancia. entre equipos terminales está en el rango entre 150-450 kilómetros y en profundidades hasta 8000 m. En los sistemas ópticamente amplificados, el papel de los amplificadores es compensar la pérdida de potencia óptica que se debe a la atenuación en la línea de fibra de cada sección del repetidor. La amplificación óptica permite el diseño de un repetidor más simple, sin la complejidad de la electrónica.. _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 11.

(24) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. Una de las mayores ventajas es el resultado de la tecnología DWDM que tiene la posibilidad de actualizar los repetidores o amplificadores de línea óptica (OAL, Optical Amplifier Line) agregando las longitudes de onda para que los anchos de banda sean eficaces y los márgenes del sistema existentes lo permitan [7] WDM (Wavelength División Multiplexing) es la técnica de multiplexación mas empleada mundialmente porque permite transmitir varias longitudes de onda en una misma fibra simultáneamente como se observa en la Figura 2. Incrementa la capacidad de transmisión en el medio físico (fibra óptica), asignando a las señales ópticas de entrada, frecuencias especificas de luz (longitudes de onda o lambdas), dentro de una banda de frecuencias inconfundible[8]. Figura 2 Esquema de Multiplexación (WDM).. La diferencia entre WDM y Dense WDM (DWDM) es fundamentalmente el rango. DWDM espacia las longitudes de onda más estrechamente que WDM, por lo tanto tiene una gran capacidad total. Para sistemas DWDM el intervalo entre canales es igual o menor que 3.2 (nm). La ITU ha estandarizado este espaciamiento, normalizando una mínima separación de longitudes de onda de 100 GHz (ó 0.8 nm), también esta la posibilidad de separación de 200 GHz (ó 1.6 nm) y 400 GHz (ó 3.2 nm)[9, 10] Se considera que una fibra puede ser una autopista con múltiples vías, porque tradicionalmente los sistemas TDM usan una línea de esta autopista y aumentan la capacidad para el movimiento rápido en los carriles. En las redes ópticas, utilizando DWDM es análogo para acceder a los carriles no usadas en la autopista (incrementando _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 12.

(25) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. el número de las longitudes de onda en la fibra existentes) para ganar el acceso a una cantidad increíble de capacidad sin explotar en la fibra (carriles libres). Un beneficio adicional de la red óptica es que la autopista es indiferente a los tipos de tráfico que viajan. En consecuencia, los vehículos en la autopista pueden llevar paquetes ATM, MPLS, SONET, SDH e IP. Dado el escenario que nos ocupa, Cuba, podemos referir que las redes submarinas sin repetidor podrán ser utilizadas en varias aplicaciones tales como: en la orilla costera, en los anillos de las islas, para cerrar un anillo transoceánico o como parte complementaria del mismo y además para cruzar secciones submarinas en redes terrestres. La utilización de la tecnología DWDM, aún no está generalizada en toda la red, el tráfico no es suficiente, siendo resuelto con redes SDH. Básicamente estas son las redes hoy propone desplegar ETECSA, el crecimiento de los servicios será el encargado de exigir la migración a redes de mayores prestaciones.. 1.1.2 Definición de los elementos típicos de los Sistemas de cable submarino sin repetidores Los sistemas de cable submarino sin repetidores, presenta una menor complejidad estructural que los que requieren de amplificadores. Básicamente están formados por el cable, las cajas de empalmes y el equipamiento de la estación terminal. Si lo requiere la topología será necesario utilizar unidades de derivación pasivas. Siempre que lo permita la distancia, las razones por las que se debe elegir sistemas sin repetidor en vez de sistemas con repetidores son básicamente dos; su fiabilidad y su reducido coste. En términos generales, las estadísticas mundiales sobre averías de cable terrestre nos indican que el índice es de 0,00062 averías/Km/año, mientras que la tasa de averías de cables submarinos es 0,00001 averías/Km/año[11]. En Cuba, la mayoría de los enlaces submarinos que se han implementado son entre costas (punto a punto), sin derivaciones. De ahí que los mantenimientos de estas redes, no son complejos. Los planes futuros apuntan a una red en anillo con bordeo de algunas zonas costeras (FESTOON), donde las distancias no exceden los 400 kilómetros por lo que no se necesita de equipos de alimentación ni repetidores submarinos para transmitir _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 13.

(26) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. la señal[12]. En la Figura 3 que mostramos a continuación se observa una comparación entre arquitecturas de redes submarinas que nos facilita enmarcar los elementos de estos sistemas que serán objeto del campo de acción en esta investigación.. Figura 3 Arquitecturas básicas de redes de FO submarinas (Fuente: [12]). Los sistemas sin repetidor han tenido un rápido desarrollo en los últimos anos debido a los avances que ha experimentado la amplificación óptica y los enlaces de alta potencia. Las elevadas potencias ópticas se obtienen gracias a un amplificador de gran potencia en el terminal transmisor, de una gran potencia de bombeo para crear ganancia de Raman en la fibra de la línea correspondiente al terminal receptor y de amplificación de bombeo remoto. _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 14.

(27) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. en el extremo receptor. Además se emplea un código de corrección de errores (FEC) efectivo en el terminal.. Dado el escenario de Cuba, con tres enlaces uno de medio (155 Km, con 85 Km de cable sumergido) y dos de corta distancia (< 10 Km.) instalados, concentraremos el análisis en los Sistemas de Cable Submarino de FO sin Repetidores. Las estaciones terminales contienen el SLTE, y una infraestructura que permita su buen desempeño, como: o Área con suficiente metros cuadrados para ubicar el equipamiento necesario (~1 Km. Cuadrado) o Suelo, con la tolerancia de carga mínima de 500 kg/m2 o Altura utilizable de al menos 2,5 metros o Infraestructura eléctrica con corriente directa 48V, con respaldo de batería durante al menos 1 hora., motor diesel de con seguridad de emergencia (AnexoI) o Climatización para mantener la temperatura ambiente entre 22 - 24C o Locales con los equipos de transmisión, de Batería, el de red de retorno, así como un salón de reuniones o Debe garantizar los sistemas de anillo de tierra, detección de incendio/humo con conexión al centro de emergencia de control Según [6], la estructura general de un Sistema de Cable submarino es como se muestra en Anexo I, y los que no tienen repetidores, de forma muy análoga a este anexo se muestra en la Fig. 4. Aunque los sistemas sin repetidores se utilicen para distancias inferiores a ~ 400 Km, según lo expuesto anteriormente, no se encuentra suscrito a un área geográficamente limitada por la distancia máxima., ya que se puede desplegar una topología con múltiples llegadas a las playas de los segmentos, sin el uso de los repetidores.. _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 15.

(28) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. Figura 4 Esquema General de Sistemas de Cable Submarino Sin Repetidor: Fuente [6]. Los elementos fundamentales se definen como: Tramo terrestre (1004): Tramo entre la interfaz del sistema en la estación terminal (A) y el punto de amarre (B) o la unión de playa, si existe. Incluye el cable terrestre de fibra óptica, las uniones de tierra y el equipo terminal del sistema. Tramo submarino (1005): Tramo del sistema tendido sobre el lecho marino, entre uniones de playa o puntos de amarre (B), que incluye el cable submarino de fibra óptica _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 16.

(29) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. y el equipo submarino (por ejemplo, repetidor o repetidores submarinos ópticos, unidad o unidades de derivación submarinas ópticas y la caja o cajas de unión del cable submarino óptico). Unión de playa (1006): Unión del cable efectuada entre el cable submarino de fibra óptica y el cable terrestre de fibra óptica. Equipo terminal de transmisión (1010) (TTE, terminal transmission equipment): Equipo que termina la línea de transmisión submarina óptica en la interfaz óptica y está conectado a la interfaz del sistema. Controlador de mantenimiento (1012): Computador con una interfaz con el equipo de supervisión y mantenimiento a distancia, que se utiliza normalmente durante la actividad de supervisión y mantenimiento a distancia Equipo de terminación del cable (1014) (CTE, cable terminating equipment): Equipo que proporciona la interfaz entre la fibra óptica desde el equipo terminal de transmisión y la fibra óptica desde el cable, así como la interfaz entre la línea de alimentación del equipo que suministra la energía y el conductor de alimentación del cable de fibra óptica. Cable de estación de fibra óptica (1017): Cable de fibra óptica instalado dentro de la estación del cable. Cable terrestre de fibra óptica (1018): Cable de fibra óptica instalado entre el equipo de terminación del cable y la unión de playa. Cable submarino de fibra óptica (1019): Cable submarino que utiliza líneas ópticas como líneas de transmisión. Unidad de derivación (1022) (BU, branching unit): Equipo que conecta más de dos secciones de cable submarino de fibra óptica. Las aplicaciones de la unidad de derivación submarina óptica pueden tener las siguientes funciones adicionales:. _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 17.

(30) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. o Conmutación de trayecto de señal óptica o Regeneración o amplificación de señal o Conmutación del trayecto de potencia Sección elemental de cable (1028): Largo total de cable de fibra óptica entre dos elementos del equipo (repetidores, unidades de derivación o equipo de transmisión terminal) Interfaz del sistema (2008): (Se relaciona con la definición 1008 de la Rec. UIT-T G.701.) Punto (A) del equipo especificado, tal como la del repartidor digital, en el que termina cada una de las secciones de línea digital. Las interfaces pertenecientes a los afluentes entrantes suelen designarse normalmente con Ii, y los pertenecientes a los afluentes salientes, con Io Interfaz óptica (2009): (Se relaciona con la definición 1008 de la Rec. UIT-T G.701.) Frontera común entre dos partes asociadas de una sección óptica. Caja de unión de cables (5013): Montaje mecánico utilizado para unir dos cables submarinos de fibra óptica.. 1.2 Aspectos característicos del proceso de desarrollo y despliegue de los Sistemas de Cable Submarino de FO A continuación, se presentan las etapas de planeamiento y proyecto de los sistemas de cable submarino, de una forma general, pues dependiendo de la compañía el procedimiento puede presentar algunas variaciones, pero, en esencia el procedimiento por lo general tiene el mismo desarrollo. Es importante mencionar que este desarrollo se lleva a cabo únicamente luego de que el cliente defina claramente los requerimientos que desea cumplir, aspectos como la capacidad las interfaces de comunicación, los puntos de llegada deben ser especificados muy claramente.. _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 18.

(31) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. Todos estos aspectos relacionados con el planeamiento y la proyección son conocidos internacionalmente como trabajo de escritorio o DESK-TOP. 1.2.1 Proceso de estudio de escritorio (“DESK-TOP ”) En una tarea de este tipo, es el primer paso, selecciona información basándose únicamente en datos en papel o en bases de datos. Abarca el ámbito marino y terrestre, entre las actividades más significativas en esta etapa cabe mencionar: o Condiciones climáticas, actividades sísmicas, cambios en la corrientes marinas a lo largo del año o Características de la superficie marina, tipos, arrecifes, corales, flora marina o Conformación marina y características de los puntos de conexión o Áreas de pesca, anclaje, navegación y otras actividades humanas, que eventualmente se conviertan en un peligro eminente para el cable. o Existencia de facilidades locales, vías y estaciones existentes, servicios eléctricos y de telecomunicaciones. o Morfología Terrestre. o Áreas de operaciones militares y puntos de peligro (minas, ruinas, etc.) o Posición de servicios existentes, como cables, ductos y plataformas. o Áreas de protección ambiental. o Levantamiento de impactos que afectarían la ruta seleccionada. o Selección de una ruta preliminar. Posterior a este momento se procede a confirmar los puntos de vistas del cliente acerca de puntos de llegada, elementos de red a instalar, barcos a utilizar y otros aspectos que pudieran ser modificados en esta etapa del proceso para evitar inconvenientes futuros.. 1.2.2 Relación de la estructura organizativa de estos Proyectos Una ejecución de este tipo de proyecto, conlleva un gran equipo de trabajo, el cual debe estar debidamente sincronizado, tanto en el ámbito marino como terrestre, por ejemplo las llegadas del buque(s) encargados de la instalación debe estar perfectamente. _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 19.

(32) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. coordinada con la obra civil, adicionalmente la compañía debe mantener una estrecha relación con el cliente. Es fundamental para el éxito final una buena coordinación y comunicación entre todas las partes que intervienen en estas millonarias obras de ingeniería, en igual medida debe fluir la gestión adecuada de la documentación. El nivel de detalle debe llegar hasta la protección médica del personal que trabaja en condiciones peligrosas, especialmente en la actividad marítima. Serán respetados los plazos de cumplimientos pactados por cada una de las partes sin violaciones que atenten contra la calidad del trabajo, así como no ejecutar sin permisos ni licencias otorgadas. A continuación se muestra un esquema de la organización que generalmente tiene un proyecto de esta naturaleza. Es evidente que la relación ejecutor-cliente, debe ser canalizada por una sola vía o por una sola persona por cada entidad, luego de ser establecidos los requerimientos muy claramente en el planeamiento. También se muestran las dos grandes áreas de trabajo (marina-terrestre) y el área de apoyo para ambas, propuesta como Comercial, dentro de la cual se encuentra la sección de contratación, pues generalmente se realizan acuerdos de niveles de servicios dentro del país.. _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 20.

(33) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. Figura 5 Esquema Organizativo para Ejecución de Sistema de Cable Submarino: Elaboración propia. 1.2.3 Permisos, Licencias y Medio Ambiente Los proyectos deben ser desarrollados bajo el cumplimiento de la legislación, tanto local como internacional dada la naturaleza de los mismos, no solo el campo de las telecomunicaciones es importante, por el contrario lo referente al medio ambiente tiene un lugar muy importante hoy en día, por lo cual es de sumo interés causar el menor daño posible a los ecosistemas marinos. Entre las licencias más importantes, cabe mencionar: o Derecho de uso (estatal) o Licencias de instalación (estatal) o Licencias de puntos de conexión (Metropolitano, parques, estataly municipal) o Autorización de trabajo (Guardia Costera) o Regulaciones Locales (Planificación urbana) o Permisos para la construcción de la ET y cámara de amarre. _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 21.

(34) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. Medio Ambiente - Departamento de Protección Ambiental o Construcción Costera o Licencias Ambientales Acuerdos de Cruces o Propietarios de los sistemas Regulaciones de telecomunicaciones o Leyes y licencias de Telecomunicaciones. 1.2.4 Estudios Hidrográficos Es en este punto, en el que las labores marinas inician, se lleva a cabo un recorrido de una ruta preliminar que se generó en el estudio de escritorio, con el fin de cumplir con los siguientes objetivos: o Verificación de datos o Condiciones del suelo y profundidades o Características del suelo marino (volcanes, zonas rocosas, ruinas) o Cruces con otros cables en servicio, tuberías o Zonas restringidas o preferiblemente evitables: concesiones petrolíferas, zonas de fondeo. Figura 6 Ejemplo de Buque NIWA en Sondeo del Fondo Marino, Fuente: [13]. _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 22.

(35) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. En la figura 6 se muestra un buque de investigación, equipado con un sistema de mapeo multihaz y guiado por satélite de navegación, con cartografía para proporcionar una cobertura total con los sondeos de profundidad a lo largo de una franja de lecho marino que pueden ser 20 kilómetros de ancho[13]. Este estudio conlleva a elegir la elaboración del cable y la instalación, se resumen cuadros que definen el tipo de cable, el tipo de fibra, las coberturas, las distancias de los diferentes tramos, según las condiciones marinas y de instalación.. 1.2.5 Selección de Ruta y Planificación de Cables Una vez obtenida la información tanto de escritorio como la realidad en el campo marino, ésta es confrontada y se determina la ruta definitiva. Una vez conciliada ésta con el cliente, se procede a la especificación para elaborar el cable. Hasta tener la información de campo de las condiciones marinas de la ruta, se puede determinar el tipo de protección que se requiere para el caso en particular. La especificación de la ruta se conforma de la profundidad, la protección y los puntos exactos dados en coordenadas, latitud y longitud. Además de la información que nos dice la composición del fondo marino (arenoso, arcilla, rocoso). Estos aspectos serán respetados en el momento de realizar la instalación, así como la protección que se decida para cada tramo.. 1.2.6 Fabricación y Pruebas de Calidad de los Elementos de Red Las fibras, cables, empalmes y otros elementos de red se elaboran en conformidad y cumplimiento a recomendaciones de entidades internacionales en el campo de las telecomunicaciones, para el caso de interés las recomendaciones son brindadas por la Unión Internacional de Telecomunicaciones, en este caso, la recomendación más relevante y que reúne la información relacionada a este tipo de cables es la G.976[14]. Los controles se basan en programa de pruebas típicas, por lo que no es ni exclusiva ni exhaustiva. Algunas de las pruebas son inadecuadas para fines de prueba de producción,. _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 23.

(36) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. ya que son o inadecuadas para su uso en línea o son de carácter destructivo y se utilizan para determinar límites de capacidad. Deben implementarse pruebas suplementarias o condiciones de prueba específicas, si es necesario, para asegurar que el tipo de cable ofrecido es adecuado para el objetivo deseado. Las pruebas se efectúan en diferentes periodos de la vida de un sistema, durante el desarrollo, la fabricación y la explotación, y para diferentes fines. Una gran cantidad de ellas revisten interés para el diseñador y el suministrador del sistema solamente, por lo que no merece citarlas a los efectos de esta investigación. Sin embargo, las pruebas también son de interés para el comprador y el operador del sistema. Este último incluye las pruebas de calificación, las pruebas de aseguramiento de calidad, las pruebas de instalación, las pruebas de puesta en servicio, y las pruebas de mantenimiento. Por la importancia para este trabajo, se especificarán las pruebas relacionadas con las partes marítimas. o Pruebas de caracterización de la calidad de funcionamiento; Está destinada a demostrar que el elemento satisface el requisito de transmisión en toda la gama de condiciones ambientales especificadas. o Pruebas de vida útil: Las pruebas de envejecimiento están destinadas a evaluar la vida útil y la fiabilidad, en relación con los criterios de fin de vida útil escogidos y teniendo en cuenta las características de la explotación en el sistema. Puede aplicarse aceleración por temperatura u otros medios, utilizando un modelo establecido o calculado. Parte de las pruebas de vida útil deben efectuarse en condiciones similares a las condiciones de explotación en el sistema. o Pruebas de instalación: Estas pruebas tienen lugar durante el ensamblado de las partes (o de la planta sumergida completa) durante la carga subsiguiente en el buque cablero, durante el tendido de la planta sumergida, durante y después de la instalación del equipo de estación terminal. Su objetivo es verificar que, en cada periodo importante de la instalación del sistema, la funcionalidad y la calidad de funcionamiento del _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 24.

(37) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. equipo instalado cumplan las especificaciones necesarias para asegurar la terminación exitosa del sistema de cables completo. o Pruebas durante el ensamblado de partes submarinas: Estas pruebas se refieren principalmente a las características ópticas de las fibras cableadas a fin de comprobar que el balance de potencia óptica y las degradaciones de propagación, cuando son aplicables, proporcionarán la calidad de transmisión con márgenes suficientes. Cuando se utilizan técnicas tales como bombeo a distancia de fibra con amplificación en línea, pueden ser necesarias otras pruebas tales como de transmisión de señales de bombeo. o Pruebas durante la carga y el tendido de partes submarinas: Como mínimo, la calidad de transmisión de las fibras es supervisada continua o periódicamente durante las operaciones de tendido. Si no se utilizan técnicas tales como bombeo a distancia de fibras con amplificación sumergidas, se efectuarán pruebas específicas como complemento. o Pruebas de calidad de funcionamiento de la planta sumergida una vez puesto en servicio el sistema: Las pruebas funcionales y de calidad de transmisión en los repetidores o amplificadores se efectúan para asegurar que existen márgenes suficientes en la instalación del sistema. También se efectúan pruebas del sistema de supervisión y de localización de averías. Los parámetros de las pruebas pueden variar con el diseño del sistema y la técnica de transmisión. Las pruebas de demostración de transmisión y de márgenes utilizan el equipo terminal de transmisión y el sistema de supervisión instalados. En los sistemas con amplificación, pueden también utilizarse parámetros indirectos tales como factor Q, relación señal óptica/ruido y espectro óptico. Las pruebas de puesta en servicio incluyen un periodo de estabilidad en el cual se registran todos los parámetros pertinentes del sistema de cable instalado. Estos resultados ofrecen una base o los datos de referencia necesarios para la futura explotación, mantenimiento o reparación del sistema. o Pruebas de mantenimiento: Estas pruebas se efectúan durante la vida operacional del sistema durante las operaciones normales y de mantenimiento. Se utilizan para verificar _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 25.

(38) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. periódicamente las prestaciones del sistema en el mantenimiento preventivo, la localización de averías, y para evaluar las posibles degradaciones de márgenes producidas por las reparaciones. o Pruebas utilizadas para la localización de averías en la planta sumergida: Estas pruebas pueden efectuarse fuera de servicio desde la estación terminal utilizando el sistema de supervisión o con ayuda de medios exteriores (por ejemplo, reflectometría óptica temporal, reflectometría óptica temporal coherente, mediciones de resistencia y de capacidad en el conductor) que se utilizan para localizar e identificar la avería con la máxima precisión. Normalmente la reflectometría óptica temporal se utiliza con estos fines, en particular la reflectometría óptica temporal coherente es muy conveniente para localizar averías en los sistemas amplificadores de fibra óptica de larga distancia por su mayor sensibilidad y superior selectividad en frecuencia. o Pruebas efectuadas durante y después de una reparación en la planta sumergida: Tras la recuperación del cable cerca de la localización de la avería, se llevan a cabo pruebas a fin de determinar con más exactitud la localización y la naturaleza de la avería. Pueden incluir reflectometría óptica temporal y mediciones de aislamiento. Después de la reparación, se efectúan pruebas para comprobar la calidad mecánica, eléctrica y de transmisión de esta reparación antes del tendido.. 1.2.7 Transportación e Instalación del Cable Submarino La instalación y la transportación se lleva a cabo con buques equipados para tal fin, se encuentra estrechamente relacionado con la obra civil en la playa, las salidas y llegadas a la playa constan en sí de un proceso que se divide en varias etapas. El proceso de instalación inicia una vez que el cable ha sido transportado hasta el punto de instalación y se encuentra en el buque de instalación, que no necesariamente es el mismo que transportó el cable, dado que la mayoría de las fábricas de cable se encuentran cerca de las costas, para mayor facilidad de transporte. Es de suma importancia la forma en que se realice el almacenamiento y transporte del cable hasta su lugar de instalación, debido a los daños que se puede causar en caso de irrespetar _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 26.

(39) Estrategia para la Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Cable Submarino de Fibra Óptica en Cuba. tolerancias máximas como por ejemplo los radios de enrollado del cable dentro de las carruchas o tanque de almacenamiento. Generalmente, el transporte se realiza en buques que cuentan con tanque cilíndricos internos, estos mismos buques se encuentran equipados con los equipos, grúas, brazos hidráulicos, laboratorios, arados, robots y demás, así como el personal capacitado para las labores de instalación[15]. (Ver Fig. 7). Figura 7 Buques de Transporte e Instalación (Tyco-Tlecom), Fuente: [15]. _______________________________________________________________________________________________________________________. Ing. Ernesto Acosta Torres. 27.