Sistema de transmisión Pinar del Río – Isla de la Juventud

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(1)UNIVERSIDAD CENTRAL “MARTA ABREU”DE LAS VILLAS FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA DEPARTAMENTO DE ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES. Título: Sistema de Transmisión Pinar del Río – Isla de la Juventud. Tesis presentada en opción al Título Académico de Master en Telemática Maestría en Telemática. Autor: Ing. Javier Herrera Falcón Tutor: Dr. C. Miguel Mendoza Reyes Consultante: MSc. Javier Ferreira Herrera. Santa Clara Noviembre 2011.

(2) PENSAMIENTO. PENSAMIENTO. “… Las ciencias confirman lo que el espíritu posee: la analogía de todas las fuerzas de la naturaleza…”. José Martí Obras Completas 13,25. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. II.

(3) AGRADECIMIENTOS. AGRADECIMENTOS Deseo expresar mi más profundo agradecimiento a todas las personas que me ayudaron e hicieron posible la realización de esta Maestría en Telemática.. A mi madre por contar siempre con su amor, apoyo e incondicionalidad. A mi esposa Vivian por compartir a mi lado los momentos difíciles y darme la confianza necesaria para terminar la Maestría en Telemática. A todos mis compañeros que de alguna manera contribuyeron en la confección de esta Tesis, en especial al MsC Ulises Ropón Lizaso por permitirme participar en este proyecto. Al excelente claustro de profesores que con su profesionalidad me permitieron ampliar mis conocimientos sobre el mundo de la Telemática y forjar la decisión de continuar elevando mi nivel científico. A los Doctores Ileana Moreno Campdesuñer y Miguel Mendoza Reyes que me facilitaron sus valiosos conocimientos sin ningún reparo, y además me han orientado, apoyado y estimulado en todo momento. A todos gracias por haber sido protagonistas de este triunfo.. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. III.

(4) DEDICATORIA. DEDICATORIA. A mi madre. A mi esposa. A abuelita Valeria. A mi padrino José Eloy Valdés. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. IV.

(5) RESUMEN. RESUMEN En Cuba, el municipio especial Isla de la Juventud, presenta una situación crítica para satisfacer las demandas actuales y futuras de conectividad social que requieran un mayor ancho de banda y velocidad de transmisión, ya sean los servicios telefónicos por la red fija o móvil, los servicios de transmisión de datos, así como la implementación de futuras redes tales como la RED CUBA, debido a que presenta una vía de comunicación muy limitada en ancho de banda y capacidad de transmisión entre la Isla de la Juventud y el territorio nacional que impide el transporte de toda la información. Como vía de solución a esta situación, se propone la instalación de un enlace a nivel de red de transporte, que vincule la Isla de la Juventud con el resto del país, garantizando los requerimientos de ancho de banda y velocidad de transmisión que necesitan los nuevos servicios, así como la confiabilidad de los mismos con un costo de ejecución lo más bajo posible, empleando los recursos existentes en el país y adquiriendo solamente en el extranjero aquellos materiales o recursos que sean indispensables. Para el desarrollo de la investigación se tuvieron en cuenta diferentes sistemas y enlaces de transmisión. Se escogió el sistema de transmisión por fibra óptica para satisfacer las demandas existentes de velocidad de transmisión, obteniéndose el diseño del sistema de transmisión que vincula la Isla de la Juventud con el territorio nacional. Se realizaron los cálculos teóricos para la implementación del sistema de transmisión propuesto. Una vez implementado el sistema se realizó la simulación del mismo mediante el software Optisystem 7.0, comprobándose la validez de éste para el diseño de futuros enlaces. El cálculo económico se creó a partir del análisis de los costos de instalación de un sistema submarino por fibra óptica por un operador internacional y de la ejecución por esfuerzo propio. Como complemento de los cálculos teóricos, la implementación y simulación del sistema, se realizó el método de evaluación por criterio de especialistas, demostrándose la factibilidad de la investigación mediante el índice de satisfacción del cliente.. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. V.

(6) ABSTRAC ABSTRAC In Cuba, the special municipality of Isla de la Juventud, a critical situation to meet the current demands and future of social connectivity that require higher bandwidth and transmission speed, whether telephone services for fixed or mobile network, the data transmission services and the implementation of future networks such as the RED CUBA, because it has a very limited means of communication in bandwidth and transmission capacity between the Isle of Youth and the country that impedes transport of all information. As a solution to this situation is proposed to install a transport network, linking the Isle of Youth with the rest of the country, ensuring the requirements of bandwidth and transmission speed required by new services and the reliability of these at a cost of implementation as low as possible, using existing resources in the country and overseas buying only those materials or resources that are indispensable. For the development of the research were considered different systems and transmission links. It was chosen optical fiber transmission system to meet the existing demands of transmission speed, resulting in the design of the transmission system that links the Isle of Youth with the territory. Theoretical calculations were performed for the implementation of the proposed transmission system. Once implemented the system, the simulation was performed using the software Optisystem 7.0, verifying its validity for the design of future links. The economic calculation was based on the analysis of the costs of installation of a fiber optic submarine system by an international operator performance and self-effort. To complement the theoretical calculations, implementation and system simulation was performed by the method of evaluation criteria specialists, demonstrating the feasibility of research through customer satisfaction index.. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. VI.

(7) TABLA DE CONTENIDOS. TABLA DE CONTENIDOS INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 1 CAPITULO I. SISTEMAS Y ENLACES DE TRANSMISIÓN ...................................... 6 1.1. Sistema de transmisión por Microonda Digital ........................................................... 6 1.2. Sistema de transmisión por Telepuerto Satelital ....................................................... 10 1.3. Sistema de transmisión por Cable Coaxial ................................................................ 16 1.4. Sistema de transmisión por Fibra Óptica ................................................................... 20 1.5. Conclusiones parciales .............................................................................................. 27 CAPITULO 2. DISEÑO DEL SISTEMA SUBMARINO ............................................... 29 2.1. Componentes de un sistema submarino..................................................................... 29 2.1.1. Cables submarinos .............................................................................................. 29 2.1.2. Amplificadores OLA .......................................................................................... 30 2.1.3. Unidad de Derivación ......................................................................................... 31 2.1.4. Clasificación de los sistemas submarinos........................................................... 32 2.1.5. Composición del enlace submarino .................................................................... 33 2.2. Características Hidrometeorológicas Generales ........................................................ 34 2.2.1. Condiciones Físico-Geográficas. ........................................................................ 34 2.2.2. Condiciones Topobatimétricas. .......................................................................... 35 2.2.3 Condiciones Geológicas. ..................................................................................... 35 2.2.4. Condiciones Hidrometeorológicas. .................................................................... 36 2.3. Planeamiento y Proyecto del enlace .......................................................................... 40 2.3.1. Pasos para el tendido en la zona Atraque o Arranque ........................................ 42 2.3.2. Pasos para el tendido simple en el mar ............................................................... 43 2.3.3. Pasos para el empalme del cable de Fibra Óptica .............................................. 46 2.3.4. Pasos para la protección del cable de Fibra Óptica en el mar ............................ 48 2.4. Conclusiones parciales .............................................................................................. 51 CAPÍTULO 3. ANÁLISIS DEL SISTEMA SUBMARINO. .......................................... 52 3.1. Cálculo del balance de potencia para el sistema submarino ...................................... 52 3.2. Propuesta de solución para el enlace submarino. ...................................................... 55 3.2.1. Equipamiento OptiX OSN 7500 ......................................................................... 55 Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. VII.

(8) TABLA DE CONTENIDOS 3.2.2. Medios y equipos necesarios para la instalación del cable submarino ............... 63 3.3. Organización del trabajo ............................................................................................ 68 3.4. Simulación del sistema de transmisión propuesto ..................................................... 68 3.4.1. Resultados de la simulación. .............................................................................. 71 3.4.2. Análisis de los resultados. .................................................................................. 73 3.5. Análisis económico.................................................................................................... 73 3.6. Evaluación del diseño ................................................................................................ 73 3.7. Conclusiones parciales .............................................................................................. 75 CONCLUSIONES .............................................................................................................. 76 RECOMENDACIONES .................................................................................................... 77 GLOSARIO DE TÉRMINOS: .......................................................................................... 78 BIBLIOGRAFÍA: ............................................................................................................... 81 ANEXOS ............................................................................................................................. 84. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. VIII.

(9) ÍNDICE DE FIGURAS. ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Microondas terrestres con visibilidad directa ......................................................... 7 Figura 2.Microondas satelitales punto a punto ....................................................................... 8 Figura 3. Tipos de Órbitas de los satélites. ........................................................................... 11 Figura 4.Composición del cable coaxial KMB- 4T instalado en Cuba ................................ 19 Figura 5. Diagrama detallado del bombeo en el amplificador ............................................. 30 Figura 6. Transmisión de señal en inserción / extracción en una unidad de derivación ...... 31 Figura 7. Componentes de una red submarina de telecomunicaciones ................................ 33 Figura 8.Enlace submarino Pinar del Río – Isla de la Juventud ........................................... 34 Figura 9. Esquema de circulación general de las corrientes en el Golfo de Batabanó. ........ 39 Figura 10.Tunelera a emplear para el enterramiento del cable en los Atraques ................... 49 Figura 11. Máquina a emplear para el enterramiento del cable............................................ 50 Figura 12. Protección del cable en el fondo rocoso .............................................................. 50 Figura 13.Distribución de las tarjetas en el equipo OSN 7500 de Huawei. ......................... 59 Figura 14.Diagrama de Bloques de tarjeta SL16. ................................................................. 62 Figura 15.Casetes para alojar las bobinas ............................................................................. 65 Figura 16.Ubicación del Portabobina ................................................................................... 66 Figura 17. Cabina de empalme a utilizar .............................................................................. 66 Figura 18.Canal para el tendido del cable ............................................................................ 67 Figura 19.Valores del equipo transmisor.............................................................................. 69 Figura 20.Valores del equipo receptor. ................................................................................ 70 Figura 21.Valores del cable de fibra óptica .......................................................................... 71 Figura 22.Analizador de BER en el receptor ........................................................................ 72 Figura 23.Medidor de potencia a la entrada del receptor. .................................................... 72. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. IX.

(10) ÍNDICE DE TABLAS. ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Bandas de frecuencia de trabajo de la microonda .................................................... 7 Tabla 2. Velocidad de transmisión arrendada a diferentes operadores de satélite ............... 14 Tabla 3.Desglose por actividades del montaje del Telepuerto Satelital ............................... 15 Tabla 4. Existencia de la vegetación a través de la traza ...................................................... 36 Tabla 5. Incremento del nivel del mar para Cuba hasta el año 2100. ................................... 38 Tabla 6. Protección del cable según las zonas del proyecto. ................................................ 48 Tabla 7.Servicios que ofrece el equipo OSN 7500. .............................................................. 57 Tabla 8 Capacidad de servicios de acceso que ofrece el equipo OSN 7500. ....................... 58 Tabla 9 Tarjetas de procesamiento SDH utilizadas por el OptiX OSN 7500....................... 61 Tabla 10.Especificaciones de las interfaces ópticas de la tarjeta SL16 ................................ 63 Tabla 11.Índice de Satisfacción del Usuario ........................................................................ 74. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. X.

(11) ÍNDICE DE ANEXOS. ÍNDICE DE ANEXOS Anexo I Equipamiento 9470_LX de la familia 9400 de ALCATEL utilizado en el enlace Pinar de Río – Isla de la Juventud ........................................................................................ 84 Anexo II Topología de la red para un Telepuerto Satelital entre Isla de la Juventud y Terrena Caribe. ..................................................................................................................... 85 Anexo III Foto y características técnicas del equipamiento MEGATRANS ....................... 86 Anexo IV Algunos barcos cableros existentes en el mundo para la instalación de fibra óptica submarina. .................................................................................................................. 88 Anexo V Distribución frecuencial del viento. Estación Meteorológica de San Juan y Martínez, Pinar del Río......................................................................................................... 89 Anexo VI Distribución frecuencial del viento. Estación Meteorológica de La Fe, Isla de la Juventud. ............................................................................................................................... 90 Anexo VII Velocidad del viento cuasi-estacionario (“sures”) sobre el Golfo de Batabanó para diferentes períodos de retorno. ..................................................................................... 91 Anexo VIII Estructura y características técnicas del cable y de las fibras ........................... 92 Anexo IX Foto y Características técnicas de la caja de empalme XOK 6312. .................... 95 Anexo X Características técnicas del Barco Saturno. .......................................................... 96 Anexo XI. Equipo OptiX OSN 7500 .................................................................................... 97 Anexo XII Distribución de los medios y equipos en el barco Saturno................................. 98 Anexo XIII Organigrama para la instalación del cable de fibra óptica submarino Pinar de Río- Isla de la Juventud. ....................................................................................................... 99 Anexo XIV Simulación del sistema submarino por fibra óptica Pinar de Río- Isla de la Juventud mediante el Optisystem 7.0. ................................................................................ 100 Anexo XV Encuesta de satisfacción sistema submarino por fibra óptica Pinar de Río- Isla de la Juventud. .................................................................................................................... 101. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. XI.

(12) INTRODUCCION. INTRODUCCIÓN Cuba se encuentra inmersa en una gran revolución tecnológica e informática con el objetivo de llevar a cabo el Programa Nacional de Informatización de la Sociedad. Este es un proceso mediante el cual se prevé la aplicación de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) en las diferentes esferas y sectores de la sociedad para lograr la optimización de los recursos. Para que la sociedad pueda ser más eficaz, eficiente y competitiva, se debe aplicar la informatización en todas sus esferas y procesos, aumentando así la preparación cultural, científica y técnica del pueblo y poder enfrentar las adversidades y retos que actualmente existen. Para la aplicación de las TIC se requieren redes de transporte que proporcionen gran ancho de banda y grandes capacidades de transmisión, así como redes de transporte que garanticen el flujo de toda la información, generada por los usuarios, a cualquier parte del territorio nacional con una óptima calidad. La Empresa de Telecomunicaciones de Cuba (ETECSA) se encuentra en la necesidad de reestructurar la red de transmisión por capas, debido a la implementación de tecnologías de Jerarquía Digital Sincrónica de nueva generación (NG- SDH). Esta reestructuración se realiza implementando una capa de acceso, encargada de la conexión de los servicios a los clientes y una capa de transporte, encargada de la interconexión a altas velocidades de los nodos existentes de las diferentes redes tales como ASON (Red Óptica de Conmutación) y DWDM (Multiplexación por División de Longitud de Onda Denso), así como los nodos P de la red IP/MPLS (Protocolo de Internet/Multiprotocolo por Conmutación por Etiquetas). Las redes de transporte juegan un papel muy importante en las telecomunicaciones. Una red de transporte, también denominada red troncal, "núcleo de red" o backbone se diseña para concentrar el tráfico de información que proviene de las redes de acceso y llevarlo a mayores distancias en diferentes formatos ya sea de forma analógica o digital. Una red de transporte, según [1], transfiere la información de los usuarios desde una ubicación a otra de forma unidireccional o bidireccional. También puede transferir diversas clases de información de control de red, tales como la señalización e información de operaciones y mantenimiento para el control del grupo funcional. La red de transporte puede clasificarse en dos amplios grupos que cumplen diversas funciones: el grupo funcional de transporte que transfiere cualquier información de telecomunicaciones de uno a otro u otros puntos y el grupo funcional de control, que ejecuta diversos servicios y operaciones auxiliares, así como funciones de mantenimiento[2].. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. 1.

(13) INTRODUCCION La evolución de la red de transporte ha sido gradual, pasando por las primeras redes analógicas, siguiendo las digitales, hasta llegar a las redes ópticas. Como la red de transporte puede ser extensa y compleja, con diversos componentes, es esencial para su diseño y gestión, la elaboración de un modelo apropiado con entidades funcionales bien definidas[2]. Este tema es abordado de forma somera en algunos trabajos de tesis. En la revisión bibliográfica sobre el tema se encuentra que [3] enfoca la capa de transporte para la red NGN( Red de Nueva Generación) de ETECSA y su futura evolución en el territorio nacional. En cambio, [4] se refiere al backbone de la red de Datos de ETECSA. Referente a [5], esta se basa en sistemas de cable submarino por América y un análisis de una posible conexión de Cuba a algunos de estos sistemas para garantizar el tráfico internacional por esta vía. ETECSA pretende que las nuevas redes de transporte que se diseñen sean lo más transparentes posibles frente al despliegue de nuevas aplicaciones de interés para los usuarios, por lo que deben ser válidas para cualquier nueva aplicación sin cambios significativos y sobre todo sin inversiones y retardos que puedan impedir el cumplimiento de las expectativas de los usuarios. La situación geográfica del municipio especial Isla de la Juventud, lleva consigo un análisis riguroso para una solución rápida y económica de la red de transporte a implementar, a diferencia de cualquier localidad ubicada dentro del territorio nacional. El objeto de estudio de este trabajo se basa en las redes de transporte que permitan garantizar el enlace entre la Isla de la Juventud y el Sistema de Transmisión Nacional de ETECSA. Se hace un estudio de un sistema de transmisión submarino sin repetidor, que permita ser la vía principal de comunicación entre la isla de la Juventud y el territorio nacional. Según [6],un sistema de cable submarino debe tener una larga vida útil y una elevada fiabilidad. La razón principal es que debido a la dificultad de acceso a la planta sumergida, las operaciones de construcción y mantenimiento de un enlace resultan largas y costosas; además, la mayoría de los enlaces submarinos tienen una importancia estratégica en la red de transmisión y la interrupción de un enlace, normalmente provoca pérdidas muy significativas de tráfico y de ingresos. A excepción de las recomendaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones Sector de Normalización de las Telecomunicaciones (UIT-T), la mayor parte de la bibliografía consultada refleja aspectos puramente comerciales de instalación de cables submarinos por firmas prestigiosas del mundo, quedando ocultos los aspectos tecnológicos para llevar a cabo un enlace submarino sin repetidor.. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. 2.

(14) INTRODUCCION Esto se debe a que estas firmas ofrecen el servicio "llave en mano" que incluye el proyecto, los materiales, la tecnología, la logística, entre otros. El municipio especial Isla de la Juventud presenta una situación crítica para satisfacer las demandas actuales de los servicios telefónicos, ya sea por la red fija o la móvil, así como los servicios de transmisión de datos. Además, hay imposibilidad de transmitir nuevos servicios que requieran un mayor ancho de banda y velocidad de transmisión, así como una gran congestión en los sistemas de radio. Otro aspecto de interés es que en la Isla de la Juventud no se pueden satisfacer las demandas de conectividad social, así como la implementación de futuras redes tales como la RED CUBA. La comunicación actual es por microondas y presenta afectaciones en la calidad del servicio, tales como el desvanecimiento de la señal (fading), debido a los fenómenos meteorológicos, provocando cierta vulnerabilidad del sistema. Las dificultades anteriormente mencionadas pueden solucionarse mediante el uso de algunos sistemas de transmisión tales como la microonda digital y el telepuerto satelital o de enlaces a través de cable coaxial o fibra óptica. De aquí que se declara como problema de investigación, la carencia de un sistema de transmisión a nivel de red de transporte, entre la Isla de la Juventud y el territorio nacional, capaz de satisfacer las demandas actuales de transmisión. Por tanto el objetivo general de esta investigación es: proponer un sistema de transmisión a nivel de red de transporte que posibilite la comunicación de la Isla de la Juventud con cualquier parte del país, mediante el Sistema de Transmisión Nacional de ETECSA, garantizando los requisitos técnicos y económicos necesarios. Para ello se han trazado una serie de objetivos específicos desglosados de la siguiente manera: 1. Caracterizar los sistemas y enlaces de transmisión más empleados en el ámbito mundial que más se adecuen a la realidad cubana 2. Diseñar la red de transmisión, satisfaciendo las demandas existentes y que permita la incorporación de nuevos servicios 3. Seleccionar el equipamiento y materiales para la red de transmisión propuesta, teniendo en cuenta los proveedores existentes en el mundo 4. Implementar la red de transmisión por esfuerzo propio, proporcionando un ahorro económico al país. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. 3.

(15) INTRODUCCION 5. Simular la red implementada, para comprobar su estado desde el punto de vista teórico y facilitar una herramienta para futuros cambios de tecnología en este enlace 6. Evaluar la propuesta de diseño mediante el criterio de especialistas y directivos de ETECSA A partir de las premisas anteriormente explicadas, las interrogantes científicas quedan planteadas de la siguiente manera: ¿Qué medio de transmisión, teniendo en cuenta la situación geográfica de Cuba, puede ser utilizado para garantizar una red de transmisión a nivel de capa de transporte entre la Isla de la Juventud y el territorio nacional? ¿Qué requisitos hay que tener en cuenta para diseñar una red de transporte que garantice los requerimientos de ancho de banda y velocidad de transmisión necesarios? ¿Qué aspectos técnicos hay que considerar para instalar y proteger el medio de transmisión, teniendo en cuenta las características geográficas de Cuba? ¿Qué equipamiento y materiales hay que utilizar para implementar la red de transporte, teniendo en cuenta los proveedores existentes en el mundo? ¿Qué parámetros se tendrán en cuenta en la evaluación técnica al simular la red? ¿Qué resultados se obtendrán de la evaluación por criterio de especialistas? Los métodos científicos sobre los cuales se desarrolla la investigación son:  El histórico lógico, el cual permite contextualizar el problema de investigación, sus antecedentes y desarrollo  El analítico-sintético, ya que es necesario trabajar cada componente del diseño y sus relaciones y luego lograr la integración de las partes constitutivas del objeto de investigación para llegar al diseño de la red de acceso  El inductivo-deductivo, a través del cual se logra establecer generalidades en cuanto al diseño de la red a partir de las experiencias particulares de los técnicos y especialistas quienes participan en la misma  En la evaluación de la propuesta se emplean criterios de especialistas con el propósito de valorar la validez de la misma mediante el índice de satisfacción del cliente Con esta investigación se obtiene una propuesta tecnológica viable, para garantizar un enlace a nivel de la capa de transporte, que vincule la Isla de la Juventud con el territorio nacional. Además, permite realizar una caracterización de un enlace de fibra óptica submarino y ofrece la posibilidad de confeccionar una guía de tendido y empalme para instalaciones de cable submarino sobre el territorio.. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. 4.

(16) INTRODUCCION Todos estos resultados provocan un gran impacto en el país que puede considerarse de la siguiente forma: El impacto social que se logra al implementar el enlace propuesto, es que posibilita un mayor y mejor acceso a la información desde y hacia la Isla de la Juventud con cualquier parte del territorio nacional, elevando en general el nivel de vida y satisfacción de la población, al ser implementando el Programa de Informatización de la Sociedad Cubana. El impacto económico que se logra con el implemento de esta red, es un ahorro considerable de divisas al país, debido a que es una ejecución con medios propios, con la adquisición en el exterior de los materiales, equipos e instrumentos necesarios para efectuar esta tarea y eliminando a su vez la contratación de este trabajo a terceros. El impacto científico que se deriva de este trabajo, es la posibilidad de investigación para la instalación del primer cable de fibra óptica submarino sobre la plataforma insular cubana, siendo el punto de partida para investigaciones posteriores, que permitan la instalación de futuros cables en similares condiciones y ambientes. El informe de investigación está estructurado en tres capítulos. En el primer capítulo se realiza una caracterización de los sistemas y enlaces más usados en el mundo y que más se adecuan a la realidad cubana, que pueden ser utilizados para realizar una red de transmisión entre la Isla de la Juventud y el territorio nacional al nivel de la capa de transporte. El segundo capítulo se basa en un estudio detallado del medio de transmisión propuesto, así como el diseño del enlace entre Pinar del Río y la Isla de la Juventud. El tercer capítulo presenta una evaluación técnica a través de la simulación de la red de transmisión diseñada, así como un análisis de la misma, con una valoración económica de este trabajo. Además realiza una evaluación, avalada por especialistas, del diseño presentado. Las conclusiones del trabajo abordan los resultados obtenidos de la investigación. En los anexos del trabajo se puede consultar información adicional del cable submarino propuesto, sobre el equipamiento propuesto para la implementación de la tecnología escogida en el escenario elegido así como otros datos de interés.. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. 5.

(17) Sistemas y Enlaces de Transmisión. CAPITULO I. CAPITULO I. SISTEMAS Y ENLACES DE TRANSMISIÓN En este capítulo se hace una caracterización de los diferentes sistemas y enlaces de transmisión más empleados en el mundo y que pueden adecuarse a la realidad cubana, para resolver la problemática referente a la carencia de una red de transporte que vincule la Isla de la Juventud con el territorio nacional. Estos sistemas y enlaces de transmisión son agrupados en dos grupos: los no guiados, mediante la Microonda Digital y el Telepuerto Satelital y los guiados, a través del Cable Coaxial y la Fibra Óptica. A continuación se hará una breve descripción técnica de cada una de estos sistemas y enlaces de transmisión y se analizarán las ventajas y desventajas de su aplicación en Cuaba para poder lograr los objetivos propuestos.. 1.1. Sistema de transmisión por Microonda Digital Los medios no guiados proporcionan un soporte para que las ondas electromagnéticas se transmitan, pero no las dirigen. De esta manera las ondas, pueden viajar a través del vacío en el espacio exterior o a través del aire[7]. Los medios no guiados, transportan ondas electromagnéticas sin usar un conductor físico, pues las señales se radian a través del aire. Se radia energía electromagnética por medio de una antena y luego se recibe ésta energía con otra antena[8]. La distancia de los enlaces de microondas oscila entre 25 km y 6400 km. Son de gran utilidad y prácticos debido a que no requieren de instalaciones físicas entre las estaciones transmisora y receptora, siendo más económica su instalación con respecto a los demás medios. El uso principal de este tipo de tecnología es para dar conectividad de larga distancia en localidades de difícil acceso, haciendo que la instalación del cable coaxial o la fibra óptica sea muy costosa. Entre las principales aplicaciones de un sistema de microondas se encuentran la telefonía básica, la transmisión de datos, los canales de televisión, transmisión de video y la telefonía celular (entre troncales). Como se observa en la tabla 1, las microondas son todas aquellas bandas de frecuencia en el rango de 1 GHz a 300 GHz, y recibe este término debido a que la longitud de onda (λ) de esta banda es muy pequeña. Es importante destacar que este rango de frecuencias a su vez se divide en sub-bandas de frecuencias de microondas.. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. 6.

(18) Sistemas y Enlaces de Transmisión. CAPITULO I. Tabla 1. Bandas de frecuencia de trabajo de la microonda[9] Banda Frec. Mínima Frec. Máxima λ máxima λ mínima L S C X Ku K Ka mm. 1 GHz 2 GHz 4 GHz 8 GHz 12,4 GHz 18 GHz 26,5 GHz 40 GHz. 2 GHz 4 GHz 8 GHz 12,4 GHz 18 GHz 26,5 GHz 40 GHz 300 GHz. 30 cm 15 cm 7,5 cm 3,75 cm 2,42 cm 1,66 cm 11,1 mm 7,5 mm. 15 cm 7,5 cm 3,75 cm 2,42 cm 1,66 cm 11,1 mm 7,5 mm 1 mm. Las microondas, tanto terrestres como satelitales, operan en el rango de frecuencia de 2 a 40 GHz (ver tabla 1), donde la longitud de onda en esta banda es muy pequeña (milimétricas o micrométricas)[7]. Es importante resaltar que dadas las altas frecuencias con las que trabaja, las ondas son direccionales y sólo se pueden emplear en situaciones en donde exista visibilidad directa entre el emisor y el receptor[7]. Básicamente un enlace vía microondas consiste en tres componentes fundamentales: el transmisor, el receptor y el canal aéreo. El transmisor es el responsable de modular una señal digital a la frecuencia utilizada para transmitir, el canal aéreo representa un camino abierto entre el transmisor y el receptor, siendo este último el encargado de capturar la señal transmitida y llevarla de nuevo a señal digital. Para la comunicación de microondas terrestres, como se observa en la figura 1, se deben usar antenas parabólicas, las cuales deben estar alineadas o tener visión directa entre ellas, además entre mayor sea la altura mayor el alcance[8].. Figura 1. Microondas terrestres con visibilidad directa[7] Las microondas satelitales manejan un ancho de banda entre los 3 y los 30 GHz, y son usados para sistemas de televisión, transmisión telefónica a larga distancia y redes privadas punto a punto. Para ello se usan satélites en órbitas geoestacionarias, (ver figura 2), los cuales se comportan como estaciones repetidoras que recogen la señal de algún transmisor en tierra, regenerando la señal y retransmitiéndola entre una o varias estaciones terrestres receptoras[7].. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. 7.

(19) Sistemas y Enlaces de Transmisión. CAPITULO I. Figura 2.Microondas satelitales punto a punto[7] La distancia cubierta por enlaces de microondas puede ser incrementada por el uso de repetidores, las cuales amplifican y redireccionan la señal. Es importante destacar que los obstáculos que la señal se encuentra en su camino pueden ser salvados a través de reflectores pasivos. La función de los repetidores es salvar la falta de visibilidad impuesta por la curvatura terrestre y conseguir así, enlaces superiores al horizonte óptico. Los repetidores pueden ser activos y pasivos. La distancia entre repetidores se llama vano. En el análisis y diseño de enlaces de comunicaciones por microondas es necesario hacer un estudio sobre las condiciones de la trayectoria del enlace, que involucran la distancia entre las antenas, condiciones climatológicas, rugosidad de la superficie, perfil topográfico, vegetación. En base a estas variables se debe considerar un margen de desvanecimiento o factor de acolchonamiento, para garantizar la disponibilidad del enlace. También es necesario considerar la atenuación que presenta la señal al propagarse por la línea de transmisión del equipo transmisor y receptor hacia y desde las antenas, así como las pérdidas por propagación en el espacio libre, la reflexión, la refracción, la absorción, los desvanecimientos, los desajustes de ángulos, las lluvias, los gases y vapores, la difracción por zonas de Fresnel (atenuación por obstáculo) y el desvanecimiento por múltiple trayectoria, entre otras. También se tiene que definir el tipo de antena, así como su eficiencia y ganancia. Una vez calculadas todas las atenuaciones y ganancias involucradas en el enlace se puede calcular la ganancia mínima que deberá tener el sistema. El terreno y el clima son los mayores factores a considerar para diseñar e instalar un sistema de microondas, teniendo en cuenta que las microondas en general son muy sensibles a las malas condiciones atmosféricas. Sus principales ventajas son:. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. 8.

(20) Sistemas y Enlaces de Transmisión. CAPITULO I.  Fácil montaje y pronta recuperación de la inversión  Instalación más rápida y sencilla  Conservación generalmente más económica y de actuación rápida  Pueden superarse las irregularidades del terreno  La regulación solo debe aplicarse al equipo, puesto que las características del medio de transmisión son esencialmente constantes en el ancho de banda de trabajo  Puede aumentarse la separación entre repetidores, incrementando la altura de las torres Sus principales desventajas son:  Explotación restringida a tramos con visibilidad directa para los enlaces (necesita visibilidad directa)  Necesidad de acceso adecuado a las estaciones repetidoras de las que haya que disponer  Las condiciones atmosféricas pueden ocasionar desvanecimientos intensos y desviaciones del haz, lo que implica utilizar sistemas de diversidad y equipo auxiliar requeridos, supone un importante problema en diseño En Cuba, están implementados varios radioenlaces distribuidos por todo el país y tienen como características principales: 1. Trabajo en la banda de frecuencias de 6 GHz – 7GHz 2. Alcance entre dos estaciones de radio con visibilidad directa de aproximadamente 80 km 3. La capacidad de transmisión máxima es de una portadora de radio de hasta 34Mbps 4. Las modulaciones empleadas son 4 QAM y 16 QAM En dependencia de la capacidad de transmisión y la modulación, el enlace ocupa un ancho de banda que oscila entre 28 MHz y 40 MHz. Por ejemplo: con una capacidad de transmisión de 34Mbps (E3) y una modulación 4 QAM, se tiene un ancho de banda de 28 MHz. Sin embargo para la misma capacidad de transmisión y teniendo una modulación 16 QAM, se tiene un ancho de banda de 14 MHz. Analizando los elementos anteriormente mencionados, se puede apreciar en este sistema como ventajas el fácil montaje y pronta recuperación de la inversión, una instalación más rápida y sencilla que otras tecnologías. Para superar las irregularidades del terreno, la regulación solo debe aplicarse al equipo, puesto que las características del medio de transmisión son esencialmente constantes en el ancho de banda de. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. 9.

(21) Sistemas y Enlaces de Transmisión. CAPITULO I. trabajo. También puede aumentarse la separación entre repetidores, incrementando la altura de las torres. Entre sus principales desventajas sobresale la explotación restringida a tramos con visibilidad directa para los enlaces. Además, las condiciones atmosféricas pueden ocasionar desvanecimientos intensos y desviaciones del haz, lo que implica utilizar sistemas de diversidad y equipo auxiliar requerido. El radioenlace de interés en esta tesis, es el enlace entre la torre Salón ubicada en la provincia de Pinar del Río y la torre de Sierra de Caballos en la Isla de la Juventud. Para este radioenlace está instalado el equipo 9470_LX de la familia 9400 de ALCATEL (ver Anexo I), con parábolas de 3,1 m de diámetro. Este es un radioenlace punto a punto que trabaja en la banda de los 7 GHz, según[10], con una capacidad de transmisión extremadamente limitada de 16E1 para garantizar una disponibilidad del sistema del 99,99 %. Tiene diversidad de frecuencias y diversidad de espacio con protección 1+1; además es un salto de 107 km por el mar, trayendo consigo múltiples reflexiones. Solo permite un incremento de otros 16E1, trayendo consigo una complejidad del sistema que se refleja en una disminución de la calidad del servicio. Por lo anteriormente explicado se llega a la conclusión de que por este enlace no puede instalarse un sistema de transmisión a nivel de la capa de transporte, ya que para mantener una fiabilidad mayor del 99 %, la capacidad de transmisión no puede ser superior a los 34 Mbps (E3).. 1.2. Sistema de transmisión por Telepuerto Satelital Para establecer un sistema de comunicación satelital se necesitan estaciones espaciales, constituidas por los satélites en el espacio, y estaciones terrenas, constituidas por los equipos de comunicación en tierra. En [11] se definen los elementos fundamentales que componen un telepuerto desde el punto de vista comercial. Estos elementos son:  Capacidad para dar paso a un bloque de satélites y a otros medios de comunicación de larga distancia  Conexión terrestre a una zona del mercado (fibra óptica, microondas)  Oferta de diversos servicios como voz, vídeo, datos, entre otros  Disposición de servicios destinados a una multitud de usuarios sobre una configuración netamente comercial. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. 10.

(22) Sistemas y Enlaces de Transmisión. CAPITULO I. Para lograr una comunicación satelital, los satélites llevan puestos varios transponders (típicamente 32 unidades) que son dispositivos de comunicación que reciben y transmiten señales de radio frecuencia (el nombre del dispositivo es derivado de las palabras transmitter and responder). Cada uno de los transponders puede captar una señal de entrada de una banda de frecuencia dada, amplificarla y después difundirla a una frecuencia de salida distinta[12]. Los transponders, trabajan en frecuencias del orden de los GHz. Para evitar interferencias se utiliza una frecuencia f1 para transmitir desde la Tierra hacia el satélite en el canal ascendente (up link) y otra frecuencia f2 para hacerlo en el canal descendente(downlink) desde el satélite hacia la Tierra [13]. De acuerdo a la ruta que sigue el satélite alrededor de la tierra se definen distintas órbitas:  Órbita Geoestacionaria (GEO): Colocado a una altura de 35,786 km, y ubicada sobre el ecuador. Circula con un periodo de rotación de 24 horas, igual que el de la tierra. Un solo satélite cubre 1/3 de la superficie terrestre  Órbita Media (MEO): Colocado a una altura de 8.000 a 20.000 km. Describe una órbita elíptica. Su periodo es de 6 horas. Con 3 ó 4 satélites se tiene una cobertura global  Órbita Baja (LEO): Colocado a una altura de 500 a 2.000 km. El satélite viaja a gran velocidad, pues le da una vuelta a la tierra en 1.5 a 2 horas. Son necesarios muchos satélites para cubrir el globo  Órbita muy elíptica (HEO): El perigeo está a unos 500 km y el apogeo a 50.000 km. La órbita es inclinada. El periodo varía de 8 a 24 horas La figura 3 resume lo anteriormente explicado.. Figura 3. Tipos de Órbitas de los satélites.[14]. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. 11.

(23) Sistemas y Enlaces de Transmisión. CAPITULO I. Para comunicaciones, los satélites empleados son los de órbita geoestacionaria. Las frecuencias más comunes de la portadora, que son usadas para las comunicaciones por satélite, son las bandas C (6/4 GHz) y banda Ku (14/12 GHz). El primer número es la frecuencia de subida (de la estación terrena al transponder) y el segundo número es la frecuencia de bajada (del transponder a la estación terrena). Diferentes frecuencias de subida y de bajada se usan para prevenir que ocurran repeticiones. Entre más alta sea la frecuencia de la portadora, más pequeño es el diámetro requerido de la antena para una ganancia específica. La mayoría de los satélites domésticos utilizan la banda 6/4 GHz. Desafortunadamente, esta banda también se usa extensamente para los sistemas de microondas terrestres. Se debe tener cuidado cuando se diseña una red satelital para evitar interferencia con enlaces de microondas establecidas. Esencialmente, un sistema satelital consiste de tres secciones básicas: una subida, un transponder satelital y una bajada..  Modelo de subida El principal componente dentro de la sección de subida satelital, es el transmisor de estación terrena. Un típico transmisor de la estación terrena consiste de un modulador de frecuencia intermedia (FI), un convertidor de microondas de IF a una señal de radiofrecuencia (RF), un amplificador de alta potencia (HPA) y algún medio para limitar la banda del último espectro de salida (por ejemplo, un filtro pasa-bandas de salida). El modulador de IF convierte las señales de banda base de entrada a una frecuencia intermedia modulada en frecuencia modulada (FM), en PSK o en QAM. El convertidor (mezclador y filtro pasa-bandas) convierte la IF a una frecuencia de portadora de RF apropiada. El HPA proporciona una sensibilidad de entrada adecuada y potencia de salida para propagar la señal al transponder del satélite..  Transponder Un típico transponder satelital consta de un dispositivo para limitar la banda de entrada usando un filtro pasa-banda, un amplificador de bajo ruido de entrada (LNA), un trasladador de frecuencias, un amplificador de potencia de bajo nivel y un filtro pasa-bandas de salida. Este transponder es un repetidor de RF a RF. Otras configuraciones de transponder son los repetidores de IF, y de banda base, semejantes a los que se usan en los repetidores de microondas..  Modelo de bajada Un receptor de estación terrena incluye un filtro pasa-banda de entrada, un LNA y un convertidor de RF a IF. Nuevamente, el filtro pasa-banda limita la potencia del ruido de entrada al LNA. El LNA. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. 12.

(24) Sistemas y Enlaces de Transmisión. CAPITULO I. es un dispositivo altamente sensible, con poco ruido, tal como un amplificador de diodo túnel o un amplificador paramétrico. El convertidor de RF a IF es una combinación de filtro mezclador/pasabandas que convierte la señal de RF recibida a una frecuencia de IF. Según [11] las principales ventajas del telepuerto satelital son:  Gran capacidad de cobertura y acceso a sitios remotos  Costes económicos reducidos independientemente de la distancia dentro de la huella del satélite  Costes predecibles e independientes del tráfico mensual  Cualidades innatas de fiabilidad, disponibilidad y calidad  Flexibilidad y capacidad de ampliación del sistema  Transmisión digital punto a punto  Facilidad de instalación de terminales  Adaptación de tráficos Sus principales desventajas son:  Tiempo de respuesta con límites por retardos de propagación debidos a la distancia entre el terminal y el satélite, que en algunas ocasiones puede ser incompatible con el servicio que se desea. Cada paso tierra-satélite-tierra supone un retardo medio de unos 250 milisegundos  Insuficiencias de calidad en la señal por las condiciones atmosféricas adversas, con la salvedad reseñada de que los sistemas son diseñados y construidos teniendo muy en cuenta estas circunstancias del azar, lo que no impide que el usuario se enfrente a una situación de indefensión sobre un equipo específico  Dificultades para la fijación de redes que necesitan obligatoriamente una sincronización  La configuración topológica más común en estrella puede que no se adapte a una cierta clase de necesidades  Riesgo posible de error en puntos críticos como el HUB y el transpondedor, por lo que siempre se hacen necesarios diseños y servicios redundantes  Necesidad de hacer secretos o encriptar los datos para evitar recepciones no autorizadas, ataques pasivos, intrusiones ilícitas en la red y ataques activos  Incompatibilidad entre los microterminales de distintos fabricantes, lo que lleva a impedir la interconexión entre terminales de diferentes redes. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. 13.

(25) Sistemas y Enlaces de Transmisión. CAPITULO I. En Cuba, para poder satisfacer las demandas actuales es necesario instalar una Estación Terrena de mediana capacidad con una antena de 4,5 ó 6 metros, así como la energética adecuada para manejar una capacidad de 4 portadoras E1 bidireccionales para telefonía y una portadora de 8MB bidireccional para datos. Esta estación se enlazaría con una Central Telefónica urbana de Gerona en la Isla de la Juventud. En La Habana se enlazará al telepuerto "Standard A" ubicado en Jaruco y de ahí a una Central Telefónica urbana en Ciudad de la Habana. Lo explicado anteriormente se refleja en Anexo N°II. Se debe instalar además equipos multiplicadores de canales (DCME) y supresores de eco en las centrales que van a intervenir en el enlace, con el objetivo de garantizar una óptima calidad en la transmisión y recepción de la señal. En la tabla 2 se muestra la velocidad de transmisión arrendada a los distintos operadores para trabajar las comunicaciones satelitales en Cuba tanto para el canal ascendente como para el descendente. Tabla 2. Velocidad de transmisión arrendada a diferentes operadores de satélite Enlaces de Internet por proveedor INTELSAT-1 INTELSAT-2 INTELSAT-3 CANADA TATA 45/45 CANADA TATA 45/25 NEWCOM 100/0 NEWCOM TOTAL Velocidad de Transmisión total en Bajada de Internet. Capacidad(Mbps) Recepción/Transmisión 48/48 45/21 45/25 45/45 45/25 100/0 65/45 393/209. Satélite. Transponder. IS-905-335,5° IS-903-325,5° IS-905-335,5° IS-905-335,5° IS-903-325,5° NS-10 AM44-349°. 92/92 13/92 13/13 92/92 13/91 10 jul-14. 393 Mbps. Velocidad de Transmisión total en Subida de Internet. 209 Mbps. Velocidad de Transmisión total del país. 602 Mbps. En la tabla 3, aparece desglosado el costo total de esta inversión en caso de ser realizada el montaje de un telepuerto satelital entre la Isla de la Juventud y la Estación Terrena Caribe, ubicada en Jaruco.. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. 14.

(26) Sistemas y Enlaces de Transmisión. CAPITULO I. Tabla 3.Desglose por actividades del montaje del Telepuerto Satelital Costo aproximado de la inversión Actividades a realizar (USD) Telepuerto Equipos Terminales ( Supresores multiplicadores de canales). $ 450 000.00 de eco y. Obra Civil y otros trabajos TOTAL. $ 490 000.00 $ 60 000.00 $ 1000 000.00. Como se aprecia en la tabla 3, la instalación del telepuerto y los equipos asociados de transmisión, tendría un costo total de inversión de alrededor de 1 millón de USD para telefonía TDM. Actualmente se ha desarrollado la telefonía sobre IP que disminuye equipos al eliminar el Ítem 2 de la relación. Para ese caso el costo aproximado sería de $ 750 000.00 USD. Adicionalmente es necesario arrendar un ancho de banda de 25 MHz que a un costo de $ 3220.00 USD al mes implica un costo fijo anual de $ 966 000.00 USD para telefonía TDM. Para la telefonía sobre IP el ancho de banda a emplear se reduce aproximadamente en 1/3. Entre sus principales ventajas está el costo de un satélite, ya que éste es independiente a la distancia que vaya a cubrir. Además la comunicación entre las dos estaciones terrestres no necesita de un gran número de repetidoras puesto que solo se utiliza un satélite. También las poblaciones pueden ser cubiertas con una sola señal de satélite, sin tener que preocuparse en gran medida del problema de los obstáculos. Igualmente están disponibles en los circuitos satelitales grandes cantidades de ancho de bandas generando mayores velocidades en la transmisión de voz, data y vídeo sin hacer uso de un costoso enlace telefónico. Otras ventajas significativas a señalar son su rápida implementación y la posibilidad de que la Isla de la Juventud cuente con una vía de enlace redundante, independientemente de la existencia de otro enlace, que puede ser empleada incluso en desastres naturales. Entre sus principales desventajas tenemos que para satisfacer los requerimientos planteados, es necesario el arrendamiento de 25 MHz de ancho de banda lo que sería un costo de aproximadamente $ 1000000.00 USD al año por este concepto. La empresa tiene actualmente una capacidad de ancho de banda de 95MHz arrendada con INTELSAT, por lo que esta nueva capacidad de ancho de banda se sumaría a la ya existente, trayendo consigo un aumento del costo de arrendamiento por requerimientos de ancho de banda. Además está la existencia de un doble salto satelital para los enlaces internacionales. Este problema resulta molesto para el servicio telefónico, pero no es determinante; sin embargo para el servicio de datos, la demora es de más de 1,5 segundos trayendo consigo mala calidad en algunas aplicaciones.. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. 15.

(27) Sistemas y Enlaces de Transmisión. CAPITULO I. 1.3. Sistema de transmisión por Cable Coaxial Un cable coaxial es un medio guiado formado por un núcleo de cobre rodeado por una capa aislante, la cual a su vez, está rodeada por una malla metálica que ayuda a bloquear las interferencias. Este conjunto de cables está envuelto en una capa protectora. El núcleo de un cable coaxial, el cual normalmente de cobre o de hilos de este material, transporta la información en forma de señales eléctricas. La malla de hilos absorbe las señales electrónicas perdidas, de forma que no afecten a los datos que se envían a través del conductor interno. Por esta razón, el cable coaxial es una buena opción para grandes distancias y para soportar de forma fiable grandes cantidades de datos con un sistema sencillo. El apantallamiento protege los datos que se transmiten, absorbiendo el ruido, de forma que no pasa por el cable y no existe distorsión de datos. Al cable que contiene una lámina aislante y una capa de apantallamiento de metal trenzado se le llama cable apantallado doble. Para grandes interferencias, existe el apantallamiento cuádruple. Este apantallamiento consiste en dos láminas aislantes, y dos capas de apantallamiento de metal trenzado. Una cubierta exterior no conductora (normalmente hecha de goma, teflón o plástico) rodea todo el cable, para evitar las posibles descargas eléctricas. Los dieléctricos utilizados para separar el conductor central de la vaina externa definen de manera importante el coeficiente de velocidad, y por lo tanto, la calidad del cable. Entre los materiales más comunes utilizados se encuentran:  Cables con dieléctrico de aire que pueden ser de dos tipos, en unos se utiliza de soporte y de separación entre conductores una espiral de polietileno y en otros existen unos canales o perforaciones a lo largo del cable de modo que el polietileno sea el mínimo imprescindible para la sujeción del conductor central. Son cables que presentan unas atenuaciones muy bajas  Cables con dieléctrico de polietileno celular o esponjoso presentan más consistencia que el anterior pero también tiene unas pérdidas más elevadas  Cables con dieléctricos de polietileno macizo son de mayores atenuaciones que el anterior y se aconseja solamente para conexiones cortas (10-15 m aproximadamente)  Cables con dieléctrico de teflón tienen pocas pérdidas y se utiliza en microondas La construcción de un cable coaxial produce una buena combinación de ancho de banda y una excelente inmunidad al ruido. Es utilizado generalmente para señales de televisión, telefonía y para. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. 16.

(28) Sistemas y Enlaces de Transmisión. CAPITULO I. transmisiones de datos a alta velocidad a distancias de varios kilómetros. El ancho de banda que se puede obtener depende de la longitud del cable; por ejemplo para cables de 1 km, es factible obtener velocidades de datos de hasta 10 Mbps. En cables de longitudes menores, es posible obtener velocidades de hasta 100 Mbps; por lo que hay que tener en cuenta que se obtienen velocidades inferiores a medida que se incrementa la longitud de los cables. El cable utilizado para la transmisión a larga distancia necesita tener una estructura diferente al utilizado en aplicaciones de redes LAN, ya que, debido a que se instala enterrado, tiene que estar protegido contra esfuerzos de tracción y presión, por lo que normalmente aparte de los aislantes correspondientes llevaba un armado exterior de acero. Antes de la utilización masiva de la fibra óptica en las redes de telecomunicaciones, tanto terrestres como submarinas, el cable coaxial era ampliamente utilizado en sistemas de transmisión de telefonía analógica basados en la multiplexación por división de frecuencia (MDF), donde se alcanzaban capacidades de transmisión de más de 10000 circuitos de voz. Asimismo, en sistemas de transmisión digital, basados en la multiplexación por división de tiempo (MDT), se conseguía la transmisión de más de 7000 canales de 64 Kbps. Sus principales ventajas son:  Es un medio muy versátil ya que tiene múltiples aplicaciones dentro de la televisión (TV por cable, cientos de canales), telefonía a larga distancia (puede llevar 10.000 llamadas de voz simultáneamente), así como en redes de área local  Presenta gran inmunidad al ruido  Puede ser utilizado para transmitir señales analógicas o digitales . Bajo costo por concepto de operación y mantenimiento del cable actualmente instalado. Sus principales desventajas son:  Altos valores de atenuación (42,6 dB) para la transmisión analógica  Vulnerable al ruido térmico y al ruido de intermodulación . Corta longitud nominal de un tramo de amplificación: (6 km. ± 0.3) para la transmisión analógica y (12 km. ± 0,3) para la transmisión digital.  Máxima Velocidad de Transmisión es 4,6 Mbps para la transmisión digital En Cuba está instalado el cable coaxial KMB – 4T que presenta los siguientes datos técnicos: 1. Peso del cable: 2. Impedancia Característica :. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. 3 – 4 Ton/ km 75 Ω. 17.

(29) Sistemas y Enlaces de Transmisión 3. Resistencia de tierra. CAPITULO I Menor que 5 Ω. 4. Aislamiento de manguera:. Mayor que 5 MΩ/ km. 5. Rigidez Dieléctrica del tubo coaxial. : 3000 V *3 min. 6. Aislamiento del hilo simétrico a) Para papel:. Mayor que 3000 MΩ/ km. b) Para papel:. Mayor que 5000 MΩ/ km. 7. Resistencia de lazo de par simétrico:. 54 Ω/ km de lazo. 8. Resistencia del conductor interior:. 3,84 Ω/ km. 9. Resistencia del conductor exterior:. 2,3 Ω/ km. 10. Resistencia de lazo de los tubos coaxiales. (interior + exterior): 5,7 Ω/ km. 11. Aislamiento del tubo coaxial:. Mayor que 10 000 MΩ/ km. 12. Diámetro del alambre (conductor interior):. 2,6 mm. 13. Diámetro del tubo (conductor exterior):. 9,6 mm. Además este cable tiene varias capas de protección, que cada una tiene una función específica: El papel cumple la función de relleno y permite la separación de tubos y cuadretes. El aluminio garantiza el apantallamiento y la protección contra interferencias electromagnéticas. El plomo garantiza la hermeticidad del cable trayendo consigo la protección contra la humedad y la manguera de polietileno proporciona la hermeticidad, lo que implica una protección del plomo contra la humedad. El papel con preservo aísla la manguera de la coraza de acero para su protección. La coraza de acero ofrece robustez y protege el cable de fuertes golpes mecánicos. El yute con asfalto es una cubierta final que proporciona protección a la coraza y brinda protección mecánica. Lo anteriormente explicado se refleja en la figura 4.. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. 18.

(30) Sistemas y Enlaces de Transmisión. CAPITULO I. Yute con asfalto Coraza de acero Papel con Preservo Manguera Polietileno Plomo Aluminio Papel Figura 4.Composición del cable coaxial KMB- 4T instalado en Cuba En el país está instalado el sistema de transmisión VLT-1920. Este es un sistema analógico que está diseñado para organizar simultáneamente una gran cantidad de canales de frecuencia de voz, así como para transmitir canales de televisión por una red primaria magistral. Este sistema garantiza la posibilidad de organizar 1920 canales telefónicos o el intercambio bilateral de programas de televisión con la transmisión simultánea de 300 conversaciones telefónicas por cada dos pares coaxiales del cable KMB – 4T. Los principales parámetros del sistema VLT-1920 son: 1. Espectro de frecuencia de línea: a. 1920 canales de frecuencia de voz:. 312 – 8524 KHz. b. 300 canales de frecuencia de voz:. 312 – 1584 KHz. c. Canal de televisión:. 1891 – 8491 KHz. d. Canal de acoplamiento de sonido:. 273 – 288 KHz. 2. Pilotos de línea: a. Principal:. 8544 KHz. b. 300 canales de frecuencia de voz:. 308 KHz. 3. Frecuencia de telecontrol del tracto de línea:. 9,5 MHz. 4. Longitud nominal de un tramo de amplificación: 5. Cantidad máxima de repetidores entre semiterminales:. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. 6 km. ± 0,3 30. 19.

(31) Sistemas y Enlaces de Transmisión. CAPITULO I. 6. Longitud máxima entre semiterminales vecinas:. 186 km.. 7. Atenuación de un tramo de amplificación a 8.6 MHz:. 42,6 dB. 8. Impedancia de entrada y salida del equipo:. 75 Ω. Actualmente la transmisión por el cable coaxial se está digitalizando con el montaje de un sistema llamado MEGATRANS utilizando el cable coaxial actual. Las principales características técnicas del sistema, así como su figura aparecen en el Anexo Nº III.. 1.4. Sistema de transmisión por Fibra Óptica La fibra óptica se ha convertido en una de las tecnologías más avanzadas que se utilizan como medio de transmisión de información. Este novedoso material vino a revolucionar los procesos de las telecomunicaciones en todos los sentidos, desde lograr una mayor velocidad en la transmisión y disminuir casi en su totalidad los ruidos y las interferencias hasta multiplicar las formas de envío en comunicaciones. La fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente para transmitir datos a velocidades muy altas, del orden de los Gbps, y con posibilidad de transmitir grandes capacidades de información debido a la carencia de atenuación de la señal y a su pureza. La fibra óptica es una varilla delgada y flexible de vidrio u otro material transparente y dieléctrico con un índice de refracción alto. Es capaz de concentrar, guiar y transmitir la luz con muy pocas pérdidas incluso cuando esté curvada. Está formada por dos cilindros concéntricos, el interior llamado núcleo, el cual se construye de elevadísima pureza con el propósito de obtener una mínima atenuación, y el exterior llamado revestimiento que cubre el contorno y se construye con requisitos menos rigurosos. Ambos cilindros tienen diferente índice de refracción (n2 del revestimiento es de 0,2 a 0,3 % inferior al del núcleo n1). El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el núcleo de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de reflexión total, en función de la ley de Snell. La fuente de luz puede ser láser o un LED. El principio en que se basa la transmisión de luz por la fibra es la reflexión interna total; la luz que viaja por el centro o núcleo de la fibra incide sobre la superficie externa con un ángulo mayor que el ángulo crítico, de forma que toda la luz se refleja sin pérdidas hacia el interior de la fibra. Así, la luz puede transmitirse a larga distancia reflejándose miles de veces. Para evitar pérdidas por dispersión de luz debido a impurezas de la superficie de la fibra, el núcleo de la fibra óptica está recubierto por una capa de vidrio con un índice de refracción mucho menor; las reflexiones se producen en la superficie que separa la fibra de vidrio y el recubrimiento[15]. Existen dos tipos de fibras: la multimodo y la monomodo.. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. 20.

(32) Sistemas y Enlaces de Transmisión. CAPITULO I. Una fibra multimodo es aquella en la que los haces de luz pueden circular por más de un modo o camino. Esto implica que existen múltiples modos de propagación que traen consigo que los haces de luz emitidos no lleguen a la vez al destino. Una fibra multimodo puede tener más de mil modos de propagación de luz. El núcleo de una fibra multimodo tiene un índice de refracción superior, pero del mismo orden de magnitud, que el revestimiento. Debido al gran tamaño del núcleo de una fibra multimodo, es más fácil de conectar y tiene una mayor tolerancia a componentes de menor precisión. Dependiendo el tipo de índice de refracción del núcleo, existen dos tipos de fibra multimodo: Índice escalonado: en este tipo de fibra, el núcleo tiene un índice de refracción constante en toda la sección cilíndrica, tiene alta dispersión modal. Índice gradual: en este tipo, el índice de refracción no es constante, tiene menor dispersión modal y el núcleo se constituye de distintos materiales. Las fibras multimodo se usan comúnmente en aplicaciones de corta distancia, menores a 1 km; el enlace es simple de diseñar y económico. Su distancia máxima es de 2 km y usan diodos láser de baja intensidad[15]. En una fibra monomodo, el haz de luz viaja por cada fibra siguiendo una trayectoria única y, dadas sus características de transmisión, es posible que el haz se propague a decenas de kilómetros La fibra monomodo usa fibra de índice escalonado y una fuente de luz muy enfocada que limita los rayos a un rango muy pequeño de ángulos, todos cerca de la horizontal. La fibra monomodo se fabrica con un diámetro mucho más pequeño que las fibras multimodo y con una densidad (índice de refracción) sustancialmente menor. El decrecimiento de densidad da como resultado un ángulo crítico que está muy cerca de los 90º para hacer que la propagación de los rayos sea casi horizontal. En éste caso, la propagación de los distintos rayos es casi idéntica y los retrasos son despreciables. Todos los rayos llegan al destino “juntos” y se pueden recombinar sin distorsionar la señal[8]. Potencialmente, esta es la fibra que ofrece la mayor capacidad de transporte de información ya que tiene una banda de paso del orden de los 100 GHz/km siendo la más empleada en los enlaces de larga distancia, ya sean terrestres o transoceánicos. Los mayores flujos se consiguen con esta fibra, pero también es la más compleja de implantar[15]. Físicamente un cable de fibra óptica está constituido por un núcleo formado por una o varias fibras; un revestimiento de cristal o plástico con propiedades ópticas diferentes a las del núcleo. Cada fibra viene rodeada de su propio revestimiento. A partir de este punto la estructura de un cable, así como las diferentes protecciones que tendrá el mismo, está determinada por las especificaciones de los clientes en función de las prestaciones a realizar.. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. 21.

(33) Sistemas y Enlaces de Transmisión. CAPITULO I. Fibra óptica monomodo estándar (SMF): Fibra monomodo basada en la recomendación G.652 de la UIT [16]cuya longitud de onda de dispersión nula se encuentra en el orden de los 1310 nm y que puede utilizarse también a longitudes de onda en la región de 1550 nm (en las que la fibra no está optimizada). Esta fibra puede utilizarse para transmisión de señales analógicas y digitales). Desde el punto de vista de la dispersión es una fibra optimizada para la segunda ventana (1310 nm), trayendo consigo que el valor de dispersión nula está situada en torno a esta longitud de onda, presentando valores bajos del coeficiente de dispersión cromática D. 3,5 ps/nmkm; aunque puede. utilizarse en la tercera ventana (1550 nm). En esta recomendación, en su versión de Noviembre del 2009, aparece una subdivisión de la fibra estándar en 4 categorías: G.652.A, G.652.B, G.652.C y G.652.D.  Fibra G.652.A: Puede soportar aplicaciones que están recogidas en las recomendaciones G.957 y G.691, aplicable a sistemas de hasta STM-16 (2,5 Gbps), STM-64 (10 Gbps) hasta 40 km (Ethernet) y STM-256 (40 Gbps) según la recomendación G.693  Fibra G.652.B: Soporta aplicaciones hasta STM-64, recogidas en las recomendaciones G.691, G.692 y algunas aplicaciones STM-256 recogidas en las recomendaciones G.693 y G.959.1  Fibra G.652.C: Similar a la G.652.A, pero permite transmisiones en partes de una gama de longitudes de onda ampliada desde 1360 nm a 1530 nm  Fibra G.652.D: Similar a la G.652.B, pero permite transmisiones en partes de una gama de longitudes de onda ampliada desde 1360 nm a 1530 nm Este tipo de fibra tiene entre sus principales limitaciones:  No ideal para enlaces largos cuya velocidad transmisión no puede exceder los 2,5 Gbps. Para mayores velocidades es necesario emplear técnicas de compensación de dispersión como las fibras DCF  Existencia de una dispersión por el modo de polarización, la cual junto con la dispersión cromática afectan el ancho de banda cuando la velocidad de transmisión es del orden de STM-64 (10 Gbps) Fibra óptica monomodo con dispersión desplazada (DSF): Basada en la recomendación G.653 de la UIT [17], la cual tiene una longitud de onda de dispersión nula nominal próxima a 1550 nm y un coeficiente de dispersión que se incrementa con la longitud de onda. Esta fibra está optimizada para usarse en la banda de 1550 nm, pero puede utilizarse. Ing. Javier Emilio Herrera Falcón. 22.