Optimización de un software CAD para la simulación y diseño de redes CATV

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(1)Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica. TRABAJO DE DIPLOMA Optimización de un software CAD para la simulación y diseño de redes CATV Autor: Luis Raúl Lanza Jiménez. Tutor: Ing. Luis Armando Moreno Valiño. Santa Clara 2011 "Año 53 de la Revolución".

(2) Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica. TRABAJO DE DIPLOMA Optimización de un software CAD para la simulación y diseño de redes CATV Autor: Luis Raúl Lanza Jiménez e-mail: llanza@uclv.edu.cu. Tutor: Ing. Luis Armando Moreno Valiño División Tecnológica CIMEX, Villa Clara. e-mail: armando.moreno@cimex.com.cu. Consultantes: M.Sc. Hiram del Castillo Sabido Prof. Dpto. de Telecomunicaciones y Electrónica. FIE-UCLV e-mail: hiramd@uclv.edu.cu. Lic. Maia Viera Cañive e-mail: maia@gestion.ceac.cu Santa Clara 2011 "Año 53 de la Revolución".

(3) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Tutor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(4) i. PENSAMIENTO. “El gran trabajo del hombre sobre esta tierra consiste en querer mejorar lo que es.” Alejo Carpentier.

(5) ii. DEDICATORIA. A mi familia: refugio, sostén e impulso. A todos aquellos compañeros, amigos, que me han ayudado a crecer….

(6) iii. AGRADECIMIENTOS. Al Amigo que nunca falla. A mis tutores: Armando, Hiram y Maia. Al Ing. Raúl Jaramillo y a su equipo de trabajo, por su invaluable apoyo y confianza. A mi familia, los de aquí y los de allá… en especial a tía Carmen. A mis “editoras” Dayana y Tere. A Manuel Cobos y familia. A la familia Viera-Cañive, por su confianza. Al Ing. Yandi Falcón por su apoyo en las mediciones. A los trabajadores de la División Tecnológica de CIMEX Villa Clara. Al colectivo de la Empresa Industria Electrónica de Cienfuegos. A la profesora Migdalia Morera por su ejemplo y consideración. A Vanesa Riber y Alicia Hodgson de Procedimientos UNO, por su gentileza. A Mr. Bob Polsen y al Dr. Jim Farina de VPIsystems, por su paciencia.. A todos muchas gracias..

(7) iv.

(8) v. TAREA TÉCNICA. 1.- La realización de un estudio de varios paquetes de software (sistemas CAD) creados por diferentes firmas y compañías para el diseño de redes de CATV. 2.- La caracterización de los softwares estudiados de acuerdo a sus habilidades funcionales y áreas de aplicación. 3.- La elección de un sistema CAD de acuerdo con las necesidades planteadas por los especialistas de Telecable y su optimización mediante modificaciones y aportes por bases de datos y librerías de componentes. 4.- La realización de simulaciones de escenarios de red reales utilizando el software. 5.- La realización de mediciones reales en el terreno que sirvan para confrontarlas con los resultados de la simulación. 6.- El análisis de los resultados de las simulaciones con el sistema CAD y las mediciones reales en la red de CATV.. Firma del Autor. Firma del Tutor.

(9) vi. RESUMEN. En nuestro país el montaje de redes de televisión por cable (CATV) se realiza fundamentalmente en instalaciones hoteleras. Telecable es una de las pocas empresas nacionales que se dedica al diseño y montaje de estas redes, sin embargo el número de clientes que requiere estos servicios va en aumento, debido al auge del turismo. En sus tareas de diseño los ingenieros de Telecable emplean el software AutoCad para dibujar los esquemas y Microsoft Excel para realizar los cálculos, en un proceso prácticamente manual. Este procedimiento requiere mucho tiempo y exige varias revisiones, lo que limita las posibilidades de generar varias propuestas para elegir la más eficiente. En respuesta a estas cuestiones, el presente trabajo se propone dotar a los especialistas de Telecable, de una herramienta de software, que les facilite el diseño de redes de CATV y les permita la simulación de sus propuestas; de manera que ahorren tiempo y optimicen sus proyectos. Se estudió la situación actual de los softwares CATV CAD, para elegir uno apropiado para nuestro país. El programa elegido fue optimizado teniendo en cuenta los requerimientos de los ingenieros de Telecable. Para comprobar el funcionamiento del programa optimizado, se le ha utilizado para esbozar y simular una red de CATV en funcionamiento. Los resultados de la simulación han sido comparados con mediciones realizadas en la red, lo que ha permitido constatar la efectividad del software..

(10) vii. TABLA DE CONTENIDOS. PENSAMIENTO .....................................................................................................................i DEDICATORIA .................................................................................................................... ii AGRADECIMIENTOS ........................................................................................................ iii TAREA TÉCNICA.................................................................................................................v TAREA TÉCNICA.................................................................................................................v RESUMEN ............................................................................................................................vi INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................1 CAPÍTULO 1.. Software CAD para el diseño de CATV, características y desarrollo. actual………………...............................................................................................................4 1.1. Sistemas CATV CAD, generalidades.....................................................................5. 1.1.1. Interfaz de usuario ..........................................................................................5. 1.1.2. Elementos de programación en el desarrollo de software CATV CAD .........6. 1.1.3. Posibilidades de cálculo, simulación y optimización .....................................7. 1.2. Sistemas CATV CAD con posibilidades PDA (Photonic Design Automation)...12. 1.3. Sistemas CATV CAD vinculados a Sistemas de Información Geográfica .........12. 1.4. Sistemas CATV CAD contenidos en softwares de diseño de Infraestructuras. Comunes de Telecomunicaciones.....................................................................................14 1.5. Presentación de los principales softwares CATV CAD disponibles en el. mercado….........................................................................................................................15 1.5.1. Aplicaciones modulares y dependientes de AutoCAD.................................16. 1.5.2. Aplicaciones stand-alone ..............................................................................18.

(11) viii 1.5.3. Aplicaciones con funciones PDA .................................................................19. 1.5.4. Aplicaciones vinculadas a plataformas GIS .................................................21. 1.5.5. Aplicaciones que se rigen por las normas ICT .............................................23. 1.6. Elección del software CATV CAD para su empleo en nuestro país ....................26. CAPÍTULO 2. 2.1. Presentación, optimización y prueba del Software Cast 60......................29. Descripción estructural y funcional general del programa ...................................29. 2.1.1. Pantalla Principal ..........................................................................................31. 2.1.2. Menús y funciones ........................................................................................32. 2.1.3. Pantallas Secundarias....................................................................................36. 2.1.4. Aplicación de Presupuestos ..........................................................................41. 2.2. Optimización del software Cast 60.......................................................................43. 2.2.1. Tablas de canales para el cálculo rápido.......................................................43. 2.2.2. Respaldo de la personalización y otras configuraciones ..............................46. 2.2.3. Base de datos Cast60.mdb ............................................................................47. 2.2.4. Aplicación agregada para el cálculo .............................................................50. 2.3. Prueba del software, simulación de la red “La Estrella” ......................................51. CAPÍTULO 3. 3.1. Mediciones, análisis y resultados..............................................................53. Mediciones en los Sistemas de Televisión por Cable...........................................53. 3.1.1. Características de los instrumentos...............................................................54. 3.2. Mediciones en la cabecera de CATV de Cayo Santa María.................................55. 3.3. Mediciones en el Hotel “La Estrella” ...................................................................62. 3.3.1. Niveles en el local de Telemática .................................................................62. 3.3.2. Niveles y tilt en varios puntos de la red........................................................64. 3.4. Comparación de los valores simulados y medidos ...............................................66.

(12) ix CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...................................................................72 Conclusiones.....................................................................................................................72 Recomendaciones .............................................................................................................73 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................74 GLOSARIO DE TÉRMINOS ..............................................................................................77 ANEXOS ..............................................................................................................................81 Anexo I. Diagrama de flujo general, útil en aplicaciones CAD para el diseño y. optimización de redes CATV ...........................................................................................82 Anexo II. Tabla 1.2 Softwares de simulación CATV CAD, por compañía..................83. Anexo III Guía de Referencia Cruzada............................................................................86 Anexo IV Esquemas generados en la simulación.............................................................89 Anexo V Características de los instrumentos ...................................................................92.

(13) INTRODUCCIÓN. 1. INTRODUCCIÓN. La existencia de las redes de televisión por cable o CATV (Community Antenna Television o Cable Television) se remonta a mediados de los años 40 en los Estados Unidos, desde entonces han ganando millones de usuarios en los sectores corporativo y doméstico. En nuestro país el montaje de estos sistemas se concentra fundamentalmente en instalaciones hoteleras y en menor medida en algunos edificios empresariales. Telecable (de CIMEX) es una de las pocas empresas nacionales que se dedica al diseño y montaje de redes CATV, sin embargo el número de clientes que requiere estos servicios va en aumento, debido al auge del turismo. La excelencia de los servicios perseguida por los hoteles de la categoría cinco estrellas, ha concedido mayor importancia a la calidad de las redes de señales débiles. Al tiempo que se requiere bajar los costos de las instalaciones en entornos constructivos de expansión horizontal, que normalmente requieren más materiales. Los profesionales de las empresas que se dedican al diseño y montaje de redes CATV en nuestro territorio, en sus tareas utilizan, para dibujar los planos el conocido software AutoCAD. Para realizar los cálculos introducen en una hoja de Microsoft Excel los modelos de los dispositivos (cables, amplificadores, derivadores) y luego tomando puntos de referencia según los planos, escriben las fórmulas para obtener los valores de señal y atenuación en cada lugar. Este procedimiento requiere mucho tiempo y exige varias revisiones por parte de los ingenieros de diseño, lo que limita las posibilidades de generar varias propuestas para elegir la más eficiente. En los países industrializados existe la tendencia de mejorar los procesos de diseño y fabricación utilizando los softwares CAD (Computer Aided Design). Varias compañías transnacionales dedicadas a la comercialización de equipos y componentes para sistemas de comunicaciones, ofrecen (desde 1998) softwares CAD que facilitan el diseño y simulación de redes de cable coaxial e híbridas fibra óptica-coaxial.

(14) INTRODUCCIÓN. 2. (HFC), siempre con equipos de su línea de producción; ejemplos Terra, Televés. Otras firmas dedicadas a servicios de consulta, asesoría y diseño, ofrecen sistemas CAD con capacidad de simulación de varios escenarios de redes CATV y HFC, por ejemplo: VPI System, AND Solution, CADIX Inc, Optiwave. Algunas universidades, por ejemplo, Westminster University del Reino Unido, han promovido investigaciones sobre la funcionalidad de los programas CAD para el diseño de redes CATV; otras como La Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, han fomentado la implementación de un simulador de Redes CATV. Teniendo en cuenta estas cuestiones de actualidad, el objetivo principal de este trabajo es el de dotar a los especialistas de Telecable, de una herramienta de software, que les facilite el diseño de redes de CATV y les permita la simulación de sus propuestas; de manera que ahorren tiempo y optimicen sus proyectos por concepto de ahorro de materiales y uso de la fuerza de trabajo. Dado que el campo de los programas CAD ha evolucionado rápidamente, se ha considerado oportuno estudiar la situación actual del empleo de varios paquetes de software para el diseño de CATV, analizarlos por sus habilidades funcionales y áreas de aplicación. Este estudio ha permitido seleccionar un programa apropiado para ser empleado en nuestro país. En la selección del programa también se han tenido en cuenta los requerimientos y necesidades de los diseñadores del patio. Ciertas limitaciones del programa seleccionado, han sido resueltas mediante un proceso de optimización, fundamentalmente vinculado a variables para el cálculo (frecuencias) y al tratamiento de los dispositivos en las bases de datos. Para comprobar el funcionamiento del programa optimizado, se ha utilizado éste para esbozar y simular una red de CATV en funcionamiento. Los resultados de la simulación han sido comparados con mediciones realizadas en la red, lo que ha permitido constatar la efectividad del programa. La optimización del sistema CAD seleccionado permitirá a los especialistas de Telecable contar con una herramienta de software ajustada a sus requerimientos y las simulaciones.

(15) INTRODUCCIÓN. 3. que realicen serán sobre la base de los modelos de equipos con los que cuentan en sus almacenes. La posibilidad de simular varias propuestas de diseño, contribuirá a perfeccionar las soluciones finales y ofrecer una respuesta en menor tiempo a la creciente demanda del servicio de CATV, con soluciones económicamente factibles. Los cambios en la configuración de la red, ya sea a petición del usuario o por limitantes en los suministros de componentes se hacen más flexibles y fáciles de prever y comprobar, sin más esfuerzos que re-dibujar con el Mouse. Resulta también, la optimización de este software CAD, un punto de partida para que los especialistas e investigadores puedan realizar estudios comparativos de diseños logrados con otras herramientas similares o inclusive que un grupo de investigación pueda implementar (programar) una herramienta similar completamente cubana. Para plasmar las tareas acometidas, este informe se ha distribuido en una introducción, un desarrollo compuesto de tres capítulos,. conclusiones, recomendaciones, referencias. bibliográficas, glosario de términos y anexos. A continuación se describe brevemente el contenido de los diferentes capítulos. Capítulo 1: Software CAD para el diseño de CATV, características y desarrollo actual Se dedicará al estudio de la situación actual de los sistemas CAD para el diseño de redes de televisión por cable, analizándolos por sus habilidades funcionales y áreas de aplicación para seleccionar uno apropiado para emplearlo en nuestro país. Capítulo 2: Presentación, optimización y prueba del Software Cast 60 Se utilizará para describir la optimización y puesta a punto del software, así como para documentar la simulación de una red en funcionamiento. Capítulo 3: Mediciones, análisis y resultados Se dedicará para describir el proceso de mediciones reales en la red de CATV escogida y comparar estos datos reales con los de la simulación, para comprobar el funcionamiento del programa optimizado y explicar las causas de las posibles diferencias que se presenten en ambos resultados..

(16) CAPÍTULO 1. SOFTWARE CAD PARA EL DISEÑO DE CATV…. 4. CAPÍTULO 1. Software CAD para el diseño de CATV, características y desarrollo actual. La mayoría de las redes de CATV existentes en nuestro país están equipadas para transmitir solamente señales de televisión, siguen una arquitectura de árbol, la información es transmitida (downstream) desde una cabecera de línea o “head end”, hacia las ramas (líneas troncales de distribución) y hojas (usuarios); se utilizan para tal efecto amplificadores y splitters. La cabecera es una estación receptora de satélite o una multi-transmisora de señales de TV, las ramas del árbol son usualmente cables coaxiales o de fibra óptica [1] y el usuario no requiere más que de un televisor capaz de sintonizar los canales en la norma correspondiente para disfrutar del servicio. De acuerdo con las posibilidades de las redes de cable y bajo el crecimiento del número de usuarios, además de la transmisión de TV se han incorporado nuevos servicios como: telefonía, acceso a Internet que requieren la transmisión de información desde el suscriptor hacia la cabecera (upstream). Esto ha transformado las redes de CATV en sistemas de distribución de banda ancha que integran la transmisión de señales analógicas y digitales [2]. Si a lo anteriormente descrito se adicionan los requerimientos técnicos, parámetros de calidad y métodos de medición para las redes de CATV, definidos por ejemplo por el Estándar Europeo EN 50083 “Sistemas de Distribución de Cable para señales Televisión y Sonido” [3], resulta evidente cuan complejo se ha tornado el diseño de redes de este tipo. Considerando los retos actuales en materia de diseño, en nuestro país, nuevos métodos deben implementarse, una atractiva propuesta es el empleo de sistemas CAD (Computer Aided Design) para cuidadosamente modelar estas redes de CATV y sus componentes antes de realizar experimentos en laboratorios o pruebas en el terreno, lo cual representa un ahorro de tiempo y reducción de costos. Actualmente los softwares CAD Profesionales son poderosas herramientas de las que se valen ingenieros y científicos de muchos países, en varias organizaciones industriales y.

(17) CAPÍTULO 1. SOFTWARE CAD PARA EL DISEÑO DE CATV…. 5. centros de investigación para realizar sus tareas eficientemente, cuando analizan y diseñan redes de CATV y sus componentes. En lo adelante, este capítulo se dedicará a la descripción de los sistemas CAD para el diseño de redes CATV. Paquetes de softwares de diferentes firmas y compañías serán observados y analizados según sus potencialidades y áreas de aplicación con el objetivo de seleccionar el más apropiado para su empleo en nuestro país. 1.1. Sistemas CATV CAD, generalidades. Los elementos más comunes presentes en los softwares CAD para el diseño de redes CATV, son: la coexistencia de interfaces de texto y gráficos, editores gráficos con conjuntos predefinidos de símbolos, librerías o bases de datos y servicios de salida de la información como exportación de formatos y facilidades para impresión. 1.1.1. Interfaz de usuario. Los sistemas CAD o de diseño asistido por computadora, concebidos para el planeamiento y simulación de redes de CATV (conocidos también como CATV CAD), al igual que los de otros propósitos, presentan al usuario una interfaz o GUI (graphical user interface) de dibujo de curvas y figuras en dos dimensiones, lo cual es suficiente, pues los diseños de redes se realizan en forma de mapa dado para un terreno, o de plano civil de una edificación, por cuanto la mayoría de los elementos son cables, a representar con líneas cuya propiedad más importante es la longitud a escala. Los dispositivos como amplificadores, acopladores direccionales y splitters, se representan en muchos casos con formas básicas como cuadrados o círculos,. en otros con símbolos más elaborados e. inclusive dibujos digitalizados de los modelos reales, de cualquier modo en el esquema lo más importante es su posición o ubicación, luego, las propiedades que inciden sobre la señal. Muchos sistemas no poseen interfaz para dibujar, es decir, los desarrolladores no les programan un GUI para esbozo, sino que se valen de la potencia de otros programas CAD especializados en dibujo, como el conocido AutoCAD o el IntelliCAD. Esto ofrece algunas ventajas como: se economiza en código y tiempo de depuración en las aplicaciones, se cuenta con las amplias y probadas posibilidades de dibujo de programas bien establecidos.

(18) CAPÍTULO 1. SOFTWARE CAD PARA EL DISEÑO DE CATV…. 6. en los que el ingeniero u operador puede poseer experiencia previa; en el caso de edificaciones o mapas de terreno previamente digitalizados o dibujados en estos programas, es posible reutilizar los ficheros y disponer de referencias y escalas más exactas para medir distancias. El inconveniente fundamental es que obliga al usuario a adquirir otra licencia de software para realizar parte de una misma tarea. 1.1.2. Elementos de programación en el desarrollo de software CATV CAD. Numerosos son los lenguajes y ambientes de programación de alto nivel existentes actualmente, no obstante para el desarrollo de sistemas CATV CAD, los más empleados son C++ y Delphi. Los sistemas CATV CAD muchas veces son presentados como módulos separados de aplicaciones relacionados y dependientes entre sí, por ejemplo: módulo de dibujo, módulo de simulación, módulo de análisis de alimentación remota, etc. En otros casos mejor elaborados, se presentan como una sola aplicación con menús y barras de herramientas especializados para cada función del programa, a estos últimos que integran todo, se les llama frecuentemente “stand-alone”. Como es conocido, los datos que manejan los sistemas CATV CAD, básicamente son los dispositivos y sus propiedades (Tabla 1.1), es decir, los parámetros de los dispositivos que afectan las señales que se transportan en una red CATV. También manejan otros datos, por ejemplo: descripción comercial, precio, existencias de inventario etc. Tabla 1.1 Dispositivos en las redes de cable, propiedad principales Dispositivo. Amplificador. Divisor o splitter. Derivador o tap. Parámetros Principales Ganancia forward y reverse, nivel máximo de salida, ancho de banda, figura de ruido… Pérdidas de Inserción, pérdidas de retorno, aislamiento puerto a puerto, banda de paso Pérdidas de Inserción, pérdidas en derivación, pérdidas de retorno, banda de paso, aislamiento entrada-tap y tap-tap.

(19) CAPÍTULO 1. SOFTWARE CAD PARA EL DISEÑO DE CATV…. Cable coaxial. 7. Longitud, atenuación en dB/m, impedancia…. La mayoría de los sistemas CATV CAD, emplean bases de datos relacionales para cotejar las propiedades de los dispositivos antes mencionadas, y obtener los valores para realizar los cálculos que conforman la simulación. Es común observar el empleo de motores de bases de datos externos como: Microsoft Access, MySQL, Visual FoxPro y en los sistemas más complejos el uso de motores de Oracle Corporation. El SQL (Structured Query Language) es por excelencia el lenguaje para consultar, actualizar bases de datos relacionales, puede utilizarse en el diseño de consultas interactivas y se incluye en muchas aplicaciones como un conjunto de instrucciones de manejo de datos (sentencias). La evolución de los lenguajes de programación ha posibilitado la inclusión de forma natural, de sentencias SQL en sus códigos; hoy es muy común encontrar programas desarrollados con lenguajes como Visual Basic o C/C++ que contienen expresiones SQL [4]. Otros softwares CATV CAD, no emplean bases de datos para el tratamiento de las propiedades de los dispositivos, sino modelos de plantillas, esto es, en una sesión de trabajo, al generar un esquema de red, los dispositivos se representan por símbolos gráficos específicos que tienen asociados propiedades típicas a las que el diseñador otorga los valores correspondientes. Estos valores se almacenan en los archivos de ese diseño y pueden reutilizarse en otras sesiones de trabajo. En la realización de programas de computadoras es común utilizar diagramas de flujo para seguir la secuencia lógica de las acciones en el diseño. Una propuesta de diagrama de flujo general que puede servir para formarse una idea a la hora de programar una aplicación CATV CAD, puede observarse en el Anexo I. 1.1.3. Posibilidades de cálculo, simulación y optimización. En un sistema CATV CAD, luego de dibujar el esquema de la red, corresponde especificar los parámetros de los dispositivos. Conviene señalar que la cabecera es manejada en estos sistemas como si se tratase de un solo dispositivo (en la realidad es toda una instalación de telecomunicaciones con gran variedad de equipos). Los parámetros de la señal a la salida de.

(20) CAPÍTULO 1. SOFTWARE CAD PARA EL DISEÑO DE CATV…. 8. la cabecera, deben tenerse muy claros antes de introducirlos en el software, pueden haber sido obtenidos mediante cálculos o especificaciones de los equipos, pero se recomienda que estén basados en mediciones. Un dato fundamental relacionado con la cabecera, es el plan de canales o frecuencias a distribuir en la red CATV. Muchos programas contienen tablas con las distribuciones estándar de frecuencias tanto broadcast como upstream o del canal de retorno. El usuario o ingeniero puede escoger entre estas tablas, o configurar una personalizada. Una vez completada la introducción de estos datos se procede a realizar la simulación. La función básica de la simulación en estos sistemas es el cálculo de los niveles de señal o de la atenuación de esta a la salida de los dispositivos, para una o varias frecuencias de canal seleccionadas por el usuario, así como para el canal de retorno (reverse path calculations). Los resultados de estos niveles pueden ser comprobados visualmente por el usuario con los parámetros de calidad que busca en su diseño, aunque muchos programas poseen la opción de comparar automáticamente los resultados con las normas vigentes, lo cual constituye el primer paso para la optimización del proyecto. Otras funciones importantes que soportan algunos de estos programas son: cálculo de la relación señal a ruido (Carrier to Noise Ratio), modulación cruzada (Cross Modulation), batimiento de segundo orden (Composite Second Order), batimiento de tercer orden (Composite Triple Beat). El trabajo con estos parámetros señalados dentro de estándares y recomendaciones técnicas como EN 60728-1 (Norma Europea) [5], ITU T Recomendación J.112–Anexo B [6], EIAJ ET-2301 standard (Norma Norteamericana), NCTA Standard (norma de la National Cable Telecommunications Association), permite conocer los niveles de distorsión y degradación de la señal para así determinar la calidad con la que el usuario estará disfrutando del servicio. Garantizar que los valores de estos parámetros estén dentro de los rangos recomendados para el diseño que se realiza representa otra posibilidad de optimización, lo cual es fácilmente realizable gracias a la rapidez y eficacia en los cálculos que brindan los sistemas CATV CAD. Además de las señaladas anteriormente, otras posibilidades en la simulación frecuentemente disponibles en estos software son:.

(21) CAPÍTULO 1. SOFTWARE CAD PARA EL DISEÑO DE CATV…. -. 9. Cálculo de la Razón de error de bits (BER), para diferentes escenarios de modulación digital en el canal ascendente.. -. Cálculo de parámetros de alimentación remota para amplificadores.. -. Cálculo de la atenuación de una línea por variación de temperatura.. -. Generación de lista de materiales y cálculo de costos.. Menos frecuente se encuentran las opciones de: -. Posicionamiento automático de líneas.. -. Posicionamiento automático de dispositivos y componentes de red.. -. Optimización del plan de frecuencias.. Posibilidad esta última que aparece como módulo de cálculo separado y raras veces dentro de aplicaciones stand-alone. Los resultados de las simulaciones en los sistemas CATV CAD, son mostrados al usuario, generalmente en forma de tablas de valores, etiquetas de valores en el dibujo, gráficos estadísticos y en los más complejos: representaciones de las señales en el dominio de la frecuencia, en un intento por “emular” las facilidades de un analizador de espectro. Las capacidades de simulación y optimización de la mayoría de los sistemas CATV CAD existentes en el mercado, responden estrictamente a algoritmos protegidos por políticas confidenciales de know-how de las compañías desarrolladoras.[7] No obstante eso, gracias a los estudios publicados por ciertas universidades, algunos algoritmos para implementar la simulación y optimización mediante software de redes CATV, están perfectamente documentados y son accesibles. Uno de estos estudios, presentados en la Universidad Nacional de Taiwán (Lunghwa University of Science and Technology) [8], plantea que hay muy pocas investigaciones documentadas en lo concerniente a la planificación y expansión de capacidad de redes CATV, debido a una obvia razón: este tipo de problemas es muy complicado debido, entre otras razones: complejidad de la red, regulaciones gubernamentales y normas, efectos del ruido, naturaleza no lineal del comportamiento de los equipos. Entonces se hace muy difícil construir un modelo cuantitativo para describir el problema y luego resolverlo efectivamente. Sin este tipo de modelos y procedimientos de solución, los diseñadores.

(22) CAPÍTULO 1. SOFTWARE CAD PARA EL DISEÑO DE CATV…. 10. actualmente solo pueden enfrentar su tarea basándose en su propia experiencia. Los investigadores taiwaneses en su estudio proponen un algoritmo de diseño cuasi-óptimo, para minimizar los costos totales de instalación de una red CATV bidireccional, respetando ciertos parámetros de calidad normados. Su algoritmo está basado en programación matemática y técnicas heurísticas. Presentan una extensa formulación matemática y su procedimiento de solución, a lo que adicionan experimentos numéricos con arquitecturas de red bien conocidas. El departamento de Radio Electrónica del la Universidad de Tecnología de Brno (República Checa), ha publicado varios estudios referentes al tema del diseño y optimización de redes CATV. En uno de estos estudios [9] se plantea el uso de MATLAB para simular los productos de intermodulación y calcular CSO y CTB en redes de CATV. Primeramente presentan un modelo matemático, basándose en la posibilidad de valorar la influencia de la característica de transmisión no lineal, para sistemas síncronos de transmisión de varias señales de TV. Emplean un modelo de amplificador de banda ancha realizado en MATLAB, basado en el esquema de Saleh [10] para amplificadores y características simplificadas de transmisión de equipamiento activo. En la práctica esto se refiere al múltiple espectro de señales y armónicos que encontramos a la salida de un amplificador (situado en la cabecera) con característica de transmisión universal. Finalmente comparan los resultados de los cálculos con los valores de CSO y CTB recomendados en la norma ČSN EN 50083 [3]. Otro estudio publicado por el referido departamento de Radio Electrónica, propone la optimización del Plan de Frecuencias para una red CATV, empleando también MATLAB [7]. Utiliza el mismo modelo matemático descrito anteriormente para los elementos activos. Parte de la idea de que las distorsiones, son causadas por la dependencia no lineal de la señal de salida con respecto a la señal de entrada del equipamiento activo (amplificadores de canal, amplificadores de bandas, amplificadores de banda ancha y moduladores de la cabecera). Estas distorsiones se incrementan proporcionalmente con el nivel de señal a la entrada. La amplitud de las distorsiones no lineales depende de la disposición de los canales de TV en la banda de frecuencias de transmisión, esto es, el plan de frecuencias..

(23) CAPÍTULO 1. SOFTWARE CAD PARA EL DISEÑO DE CATV…. 11. Para resolver el problema formulado, proponen el algoritmo “colonia de hormigas” (ant colony algorithm, sus siglas en inglés ACO). Se trata de una herramienta de matemática discreta: localizar la secuencia óptima de números. Esta secuencia no es más que la distribución de un grupo de canales (frecuencias) dentro de toda la banda disponible para CATV. La Universidad de California, Berkeley, específicamente su colegio de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación, lleva adelante un proyecto de investigación denominado “Ptolemy” (Tolomeo en honor al famoso estudioso de la Edad Media) [11]. El proyecto Ptolemy estudia el modelado, simulación y diseño de sistemas concurrentes en tiempo real. El principio clave que sustenta el proyecto es el uso de modelos computacionales bien definidos que gobiernan las interacciones entre componentes [12]. En el marco de este proyecto se ha desarrollado (empleando Java) un sistema de software llamado Ptolemy II. Este entorno de software ha sido empleado exitosamente en un gran número de aplicaciones que incluyen: procesamiento de señales, diseño de redes, modelado de sistemas de comunicaciones ópticas, en fin cuestiones cercanas al diseño de redes CATV . Ptolemy II tiene mucho en común con Simulink, que es un lenguaje gráfico de diagramas de bloque, originalmente desarrollado para el diseño de sistemas de control. Pero Ptolemy II es una arquitectura más abierta, su infraestructura es de código abierto (open source). Ptolemy II es libre para uso académico y comercial. Puede ser incorporado en productos de software comercial, solo se necesita incluir algunas declaraciones en el aviso de copyright [13]. Es importante tenerlo en cuenta si se trata de desarrollar un sistema CATV CAD con capacidad de simulación y optimización. Empresas desarrolladoras de CATV CAD como RSoft Design Group y VPISystems no han dudado en emplearlo para potenciar varios de sus sistemas CAD [14]. A pesar de que muchos de los sistemas CAD para el diseño de redes CATV ofrecen gran número de opciones que permiten la optimización, los desarrolladores continúan señalando que “el diseño aún depende de la experiencia del ingeniero o diseñador de red” [15]..

(24) CAPÍTULO 1. SOFTWARE CAD PARA EL DISEÑO DE CATV…. 1.2. 12. Sistemas CATV CAD con posibilidades PDA (Photonic Design Automation). En los últimos años la tecnología de fibra óptica ha alcanzado un gran desarrollo. La fibra óptica se emplea cada vez más en sistemas de comunicaciones debido a su gran capacidad para transportar información y a la eficiencia con que cubre largas distancias. En cuanto a la televisión por cable o servicio de cable, las redes más modernas son las denominadas redes híbridas fibra-coaxial (HFC), que integran el uso de la fibra óptica con el cable coaxial [16]. Los programadores de herramientas CATV CAD están al tanto de esto, y en la actualidad la mayoría de estos softwares están provistos para el trabajo de diseño de redes HFC. Al término CAD se ha adicionado la expresión PDA Photonic Design Automation, en castellano: Automatización del diseño fotónico, acuñado en 1998 por la compañía VPISystems, para describir las metodologías de diseño, herramientas de software, y servicios utilizados para tramar complejas redes y productos ópticos. Estas herramientas de diseño fotónico, constituyen poderosos módulos de simulación para enlaces de HFC, que enfocan sus cálculos hacia parámetros como la distorsión y el ruido debido a alimentadores ópticos WDM y la interacción de la modulación digital (QAM por ejemplo) con canales (plan de frecuencias de CATV) analógicos. 1.3. Sistemas CATV CAD vinculados a Sistemas de Información Geográfica. Un Sistema de Información Geográfica (SIG o GIS, en su acrónimo inglés Geographic Information System) es una integración organizada de hardware, software y datos geográficos diseñada para capturar, almacenar, manipular, analizar y desplegar en todas sus formas la información geográficamente referenciada con el fin de resolver problemas complejos de planificación y gestión [17]. La tecnología de los GIS está siendo ampliamente aplicada en el campo de las telecomunicaciones, sobre todo en el modelado y simulación, optimización y planeamientos de capacidad, ingeniería de tráfico y administración de los recursos de las redes..

(25) CAPÍTULO 1. SOFTWARE CAD PARA EL DISEÑO DE CATV…. 13. Los Sistemas de Información Geográfica (GIS) pueden convertir mapas cartográficos, dibujos de red y ficheros CAD existentes en un modelo de red inteligente. Este modelo inteligente se monta actualmente sobre un servidor de aplicaciones y puede ser empleado en casi todos los departamentos de una organización proveedora de telecomunicaciones [18]. El GIS funciona como una base de datos con información geográfica (datos alfanuméricos) que se encuentra asociada por un identificador común a los objetos gráficos de un mapa digital. De esta forma, señalando un objeto se conocen sus atributos e, inversamente, preguntando por un registro de la base de datos se puede saber su localización en la cartografía. La razón fundamental para utilizar la tecnología SIG asociada a un sistema CATV CAD es la gestión de información espacial de los elementos de la red de cable. El sistema permite separar la información en diferentes capas temáticas y las almacena independientemente, permitiendo trabajar con ellas de manera rápida y sencilla, y facilitando al profesional la posibilidad de relacionar la información existente a través de la topología de los objetos. Esto traducido al diseño de una red de CATV, posibilitaría el uso de un mapa con información precisa sobre el terreno en una de las capas temáticas, en otra pudiera emplearse un plano CAD con datos de ingeniería civil de las edificaciones. Al final el diseñador de red de CATV generaría una capa con el trazado de las rutas óptimas para las canalizaciones, conocería con exactitud las cantidades (longitud) exactas de materiales como tubos, cables coaxiales o de fibra óptica. Al tiempo de que genera una información precisa sobre la ubicación de los elementos de la red, es decir una especie de inventario visual de la red, que luego puede ser empleado para administrarla. Las modernizaciones de las redes y expansiones en los servicios son inversiones costosas, entonces es muy importante hacer elecciones que provean un rápido y significativo retorno de ganancias. El análisis con herramientas GIS permite encontrar oportunidades óptimas para expansiones de la red y modernizaciones, pues con estos sistemas es posible combinar información técnica de la infraestructura de la red con información demográfica y estudios zonales de mercado..

(26) CAPÍTULO 1. SOFTWARE CAD PARA EL DISEÑO DE CATV…. 14. Es importante señalar que las aplicaciones CATV CAD, inicialmente comenzaron a incorporar elementos tecnológicos de los GIS. Pero como estos últimos tienen una aplicación más diversa y abarcadora, la tendencia actual es que los sistemas GIS incorporen aplicaciones CAD para el diseño de redes. Esto es conveniente desde el punto de vista de la programación, pues permite un mejor uso y manejo de las bases de datos. Además debido al rápido desarrollo y expansión de los sistemas GIS, los ingenieros de software han creado muchas librerías y segmentos de código (Java, Web) que están disponibles para la creación de módulos de software dependientes de sistemas GIS ya establecidos como el ArcGIS de ESRI (Environmental Systems Research Institute) y Smallworld de General Electric [19]. El Instituto de Investigaciones de Sistemas Medioambientales (ESRI, siglas en inglés), es una firma privada que se especializa en análisis geoespacial, es el líder en el mercado de los datos GIS. El “buque insignia” de los softwares GIS de ESRI se denomina ArcGIS, éste provee capacidad para análisis y manejo de datos, combinadas con interpretación de imágenes. Recientes estudios indican que ESRI domina el 80% del mercado de software GIS [20]. Muchas herramientas para el diseño de CATV están basadas en la plataforma ArcGIS de ESRI. 1.4. Sistemas CATV CAD contenidos en softwares de diseño de Infraestructuras Comunes de Telecomunicaciones. Una Infraestructura Común de Telecomunicaciones (ICT) es el conjunto de sistemas de captación y adaptación de señales radioeléctricas para su disposición en viviendas y locales. Estos sistemas son mecanismos y canalizaciones, dispositivos de captación de señales, dispositivos de tratamiento de la señal y dispositivos de reparto. Esta denominación surgió y se instrumentó legalmente en España en 1998, con ella se dio un paso muy importante para la introducción de las nuevas tecnologías (satélite, cable, Internet...) y la normalización de los servicios tradicionales (telefonía, radio, televisión…) en el hogar. El objetivo era además dar una continuidad, una prolongación de las redes de acceso que despliegan los operadores, con unas redes de distribución de telecomunicaciones que se instalan en el interior de los edificios; y con ellos facilitar a los usuarios de esos inmuebles el acceso a los servicios de telefonía pública, acceso a Internet, servicios de banda ancha por cable, radio y televisión, entre otros.[21].

(27) CAPÍTULO 1. SOFTWARE CAD PARA EL DISEÑO DE CATV…. 15. En 1999, mediante el Real Decreto 279/1999 queda aprobado el reglamento técnico para las ICT, este reglamento define especificaciones técnicas para todos los niveles. Dicho reglamento técnico ha servido de guía para los desarrolladores de software CAD. Como el propio reglamento define normas técnicas para distribución de señales de radio y televisión (digital, analógica, terrena y satelital), también para sistemas de telecomunicación por cable, las empresas de software han puesto ha disposición de los diseñadores (Ingenieros en Telecomunicación) herramientas CATV CAD que cumplen con las normas ICT. En nuestro país, en la construcción de hoteles y otras instalaciones turísticas, se siguen de cerca las normas de los países europeos, por cuanto buena parte de los turistas que nos visitan provienen de estos países. Muchos de los elementos concernientes a la canalización y distribución de señales especificados por las normas ICT, coinciden con los criterios aplicados en Cuba para las edificaciones del sector del turismo (los mayores clientes en el ámbito de diseño de redes CATV). Por tanto los sistemas CATV CAD contenidos en softwares para el diseño de ICT son perfectamente utilizables en el diseño de nuestras redes. 1.5. Presentación de los principales softwares CATV CAD disponibles en el mercado. En los epígrafes siguientes se presentan y describen varios softwares CATV CAD, disponibles en el mercado. Estos programas se han agrupado según algunas características que han sido abordadas anteriormente. Las descripciones realizadas son el fruto de la consulta de la documentación disponible de cada uno de estos programas y también, en no pocos casos, de la instalación y prueba de estas aplicaciones, en sus versiones demostrativas o con licencias temporales gestionadas con fines académicos. El estudio sobre los softwares CATV CAD existentes fue bastante extenso, mas por cuestiones lógicas, no se pueden incluir aquí descripciones de todos los programas encontrados. Con el objetivo de brindar la mayor cantidad de información posible sobre el tema, se elaboró la tabla 1.2, situada en el Anexo II, que contiene datos sobre los programas descritos a continuación más otros hallados que también incluyen opciones para el diseño de redes CATV..

(28) CAPÍTULO 1. SOFTWARE CAD PARA EL DISEÑO DE CATV…. 1.5.1. 16. Aplicaciones modulares y dependientes de AutoCAD. Entre la gran variedad de sistemas CATV CAD existentes en el mercado, la más simple y limitada en funciones es quizá el programa llamado EGCATV de la agrupación japonesa CADWEB. Esta sencilla aplicación agrega una librería de símbolos gráficos de dispositivos de televisión por cable a una instalación existente de AutoCAD en el equipo host. Es decir es completamente dependiente de AutoCAD y solo facilita lo referente al dibujado de la red. TV Designer, es otra aplicación sencilla y limitada en funciones. En su versión 3.0, permite el cálculo de redes de distribución de televisión colocando multitud de elementos en forma de esquema. Calcula ciertas características como atenuación en tramos de coaxial, y muestra un reporte tabulado con los resultados que obtiene. En versiones posteriores como la 5.0, desarrolladas por la compañía rusa DiTel, incorpora nuevas funciones y mejora las posibilidades de dibujo, pero en lugar de de AutoCAD, depende de Microsoft Office Visio. El programa llamado Cable Telvision Design Program (CATV CAD) creado por GEN Enterprises Ltd., actualmente es propiedad de la compañía canadiense Signet Engineering Ltd. Es ofertado con el propósito de diseño de redes CATV a gran escala, aunque también puede emplearse para sistemas más pequeños y planeación dentro de un edificio. Propone para el diseño el uso de diagramas en bloque, a cada bloque se le asigna una función de un dispositivo típico: cable, amplificador, tap… permite realizar cálculos muy completos de características de la red incluidos C/N, CTB. A los bloques del esquema, se les puede asignar datos comerciales y de precio, lo que luego permite calcular costos y exportar los resultados a una hoja de cálculo o tabla electrónica. Posee una vista en modo mapa para trazar los bloques del esquema y las rutas del cable troncal. Este programa es una aplicación basada en el sistema operativo Windows (3.1, NT, ´95) y aprovecha las características de botones, checkboxes y listas desplegables para hacer más cómodo el trabajo [22]. El programa permite al usuario realizar un diseño tipo “backwards”, desde los puntos de terminación de red, hacia el inicio, utilizando para los cálculos dos frecuencias seleccionables. También permite el diseño “forward” desde el punto de inicio del sistema.

(29) CAPÍTULO 1. SOFTWARE CAD PARA EL DISEÑO DE CATV…. 17. hacia el final, empleando tres frecuencias especificadas por el usuario. Éste programa también puede ser usado para hacer diseños con fibra óptica. El nombre del módulo de diseño es DESIGN.EXE. Posee la opción de vincularse a AutoCAD, con lo cual permite al diseñador cargar en este, símbolos comunes de dispositivos CATV; para luego dibujar, identificar tipos de cable, distancia entre dispositivos, identificar taps con sus niveles de salida e indicar niveles predeterminados en algunas tomas de usuario. Un módulo de ayuda para realizar cálculos de alimentación es presentado con el nombre de PWRDES.EXE, también utiliza Excel para ayudar en este proceso. El módulo DESIGN.EXE utiliza ficheros con información sobre equipos que pueden ser producidos y editados por el usuario, el módulo que permite esto se denomina CABEDIT.EXE. El sistema de programas de la compañía estadounidense Lode Data Corporation, incluye cuatro módulos: Design Assistant (Asistente de Diseño), Drafting Assistant(Asistente de Dibujo), Performance Calculation (Cálculos de Rendimiento) y Design Assistant Viewer (Visor del Asistente de Diseño). El módulo principal: Asistente de Diseño es un sistema de Ingeniería Asistido por Computadora para el diseño y optimización de redes de coaxial de banda ancha [23]. La aplicación Asistente de Diseño personaliza AutoCAD para convertirlo en una poderosa herramienta de mapas para instalaciones de cable. El módulo “Cálculos de Rendimiento” es una herramienta sencilla y fácil de usar para calcular las distorsiones en el sistema (C/N, CTB, CSO y XMOD). Además incluye una potente opción: permite al usuario crear una base de datos que contiene los datos de rendimiento de los amplificadores que emplea en sus diseños. Todas las bases de datos son manejadas por software de Oracle. La característica más atractiva de este sistema CATV CAD, es que todo lo contenido en el módulo principal es completamente modificable por el usuario, esto es: se pueden usar bloques personalizados, varios tipos de línea, capas de dibujo y factores de escala. Todas estas modificaciones se pueden salvar de un proyecto a otro. Lo cual es muy conveniente si se trabaja en equipo. Lode Data Corporation se encarga de comercializar los diferentes módulos de su sistema CATV CAD por separado. La suite completa tiene un costo aproximado de 10950 dólares..

(30) CAPÍTULO 1. SOFTWARE CAD PARA EL DISEÑO DE CATV…. 1.5.2. 18. Aplicaciones stand-alone. La compañía Communication Distribution Solutions GmbH, con sede en Munich, Alemania comercializa varios sistemas CAD bajo la marca AND Advanced Network Design. Uno de estos softwares es el AND FibreCoax, que facilita la documentación, planeamiento y servicio de soporte para redes HFC. El programa brinda información detallada sobre todos los componentes desplegados o desplegar en el diseño de la red, incluyendo sus propiedades, esquemas de rendimiento esperado y geo-referencia [24]. Las redes pueden ser fácilmente dibujadas sobre mapas geográficos utilizando formatos de raster o vectoriales, con las extensiones bien conocidas para AutoCAD: DXF o DWG. AND FibreCoax calcula de forma automatizada, los niveles a la salida de amplificadores, puntos de conexión y tomas de usuario. Estima los niveles de las fuentes para los dispositivos que requieren alimentación remota. Calcula el rendimiento de la red, de acuerdo con los parámetros CTB, CSO, C/N, MER (Modulation Error Rate), C/I (Carrier to interference) and BER; es capaz de representar gráficamente estos parámetros en el dominio de la frecuencia. También calcula niveles y distorsiones en los escenarios con fibra óptica. Este programa presenta una gran facilidad en su interfaz para configurar los parámetros de los amplificadores, que luego se emplean en los cálculos. Los resultados son presentados en forma tabulada y con gráficos multicolor. Simula con gran exactitud los amplificadores y varios parámetros del canal de retorno, lo que permite lograr diseños de red muy eficientes en este sentido. Facilita la gestión administrativa del proyecto, pues calcula costos según una lista de materiales generada automáticamente, además adiciona los costos por horas de trabajo empleadas por los instaladores. AND es comercializado en varias versiones que difieren en las funciones que realizan y en el precio. Todos los softwares de la familia AND, están fuertemente protegidos contra pirateo y uso sin licencia, para instalarlos se necesita de un CD de licencia que genera el fabricante y una llave de hardware, esto es, un dispositivo que se conecta vía USB o puerto paralelo, que implementa un identificador único..

(31) CAPÍTULO 1. SOFTWARE CAD PARA EL DISEÑO DE CATV…. 19. La compañía italiana ProAnt vende un software CATV CAD, que lleva su mismo nombre. El principal atractivo de este programa, es que contiene varias librerías de componentes, con dispositivos de las marcas más conocidas en Europa, además permite que el usuario cree las suyas propias. El criterio de diseño que emplea ProAnt para la red de distribución, es el de asegurar que todas las tomas de usuario deben ser servidas con señales homogéneas que requieran el nivel mínimo posible en la cabecera. El programa es capaz de confrontar el diseño con las normas europeas y decir si lo realizado cumple o no las mismas. ProAnt está disponible en dos versiones: ProAnt Light que tiene un costo de € 280 y ProAnt Professional que vale € 465. El producto está protegido por una llave de hardware, que debe conectarse al puerto de la impresora y solo puede ser empleada en dos computadoras si se quieren conservar las personalizaciones. 1.5.3. Aplicaciones con funciones PDA. RSOFT Design Gorup, ha tenido mucho éxito en los Estados Unidos con su producto Rsoft OptSim. Mediante una solicitud vía e-mail, es posible obtener una versión demo de este software, que permite simular algunos ejemplos de red almacenados en ficheros, pero no permite modificarlos ni guardar los resultados de la simulación. OptSim, según los especialistas de RSoft, es un ambiente intuitivo de modelado y simulación, que soporta el diseño y la evaluación de rendimiento a nivel de transmisión de sistemas de comunicaciones ópticas, incluyendo sistemas analógicos y digitales de CATV. OptSim representa un sistema de comunicaciones como una colección de bloques de modelación o íconos. Cada ícono representa un componente físico o una función en el sistema, como un láser, fibra, o herramienta de medición. Los íconos se conectan entre sí para representar el flujo de señal de un componente a otro. Por ejemplo, la conexión entre icono que representa un láser, con otro que representa la fibra representaría la transmisión de la señal óptica del láser en la fibra. OptSim incluye una colección de parámetros de componentes predefinidos, que están disponibles comercialmente, estos componentes son editables desde una ventana dotada con controles para este fin..

(32) CAPÍTULO 1. SOFTWARE CAD PARA EL DISEÑO DE CATV…. 20. OptSim ofrece una gran cantidad de tipos de análisis, cuyos resultados pueden mostrarse gráficamente y para posterior procesamiento. En cualquier punto del diagrama diseñado, pueden mostrarse oscilogramas de las señales, diagramas de ojo, representaciones en espectro de frecuencias, mapas de dispersión y potencia. Entre las funciones de postproceso están superposición de gráficos, correlación de gráficos, lectura de datos con cursor, marcadores de picos, evaluación de BER, etc. Entre las potencialidades de diseño fotónico (PDA), OptSim contiene alrededor de 400 modelos de componentes empleados en soluciones ópticas y optoelectrónica. Estos están agrupados por categorías como: generadores de señal, transmisores, fibras y guías de onda, filtros ópticos y multiplexores, amplificadores ópticos. [25] OptSim, es un software que aunque ayuda al diseño de redes, está muy orientado a observar parámetros de las señales y el comportamiento de los dispositivos a través de interfaces gráficas que emulan instrumentos reales de medición como analizadores de espectro. La compañía multinacional VPIsystems, pionera en el mercado de software CAD para sistemas. de. telecomunicaciones,. afirma. que. su. “ambiente. de. diseño”. VPItransmisionMaker es una herramienta PDA, de cuarta generación. Esta afirmación se basa en algunas características de este software como: -. Empleo de Asistentes de Diseño, que capturan tareas comunes de simulación y proveen herramientas de síntesis y verificación automatizada.. -. Scripts en la simulación, lo que permite un detallado control del motor de simulación durante el tiempo de corrida. Estos pueden ser empleados para configurar complejas rutinas de optimización, manipular los resultados y salvarlos o agregarlos a archivos de datos.. -. Proceso de diseño integrado verticalmente, con técnicas de simulación por capas que permiten análisis concurrentes en los diferentes niveles de la red.. -. Capacidad de co-simulación, con la que los especialistas pueden integrar herramientas de terceros, que permitan compartir datos o elementos de simulación, con sus propios modelos (MATLAB/C++/Python) junto a sus librerías de componentes.. -. Extensivas librerías de módulos de fotónica, electrónica y procesamiento de señales. Los componentes de estas librerías son presentados con diferentes niveles de.

(33) CAPÍTULO 1. SOFTWARE CAD PARA EL DISEÑO DE CATV…. 21. abstracción, desde detallados modelos físicos, cajas-negras hasta modelos de hojas de datos [26]. VPItransmisionMaker. está integrado por varios módulos, el que está directamente. relacionado con el diseño de redes CATV, es el denominado VPItransmisionMaker™ Cable Access. Este contienene un set de herramientas especializadas, para el diseño y análisis de redes de datos sobre cable y redes de CATV en general. Soporta la simulación de tecnologías de acceso analógicas, digitales, mezclas digital-analógica, HFC, DOCSIS y otras enfocadas en la multiplexación de subportadoras. Los efectos de moduladores, emisores láser, realimentación, dispersión en la fibra y otras no linealidades pueden ser incluidos [27]. El prestigio del software de VPIsystem es tal, que están documentadas más de 660 publicaciones científicas, en las que se menciona su empleo. Alrededor de 100 universidades del mundo, se benefician del programa académico que desarrolla la compañía, de modo que sus programas se utilizan para facilitar el aprendizaje de asignaturas y trabajo en laboratorio de muchas carreras de perfil técnico [28]. 1.5.4. Aplicaciones vinculadas a plataformas GIS. SpatialNet™ es una herramienta de diseño de administración que ayuda a los ingenieros a diseñar y administrar redes HFC. Es parte de la plataforma GIS Spatial Suite, desarrollada por la compañía Spatialinfo. El módulo Coaxial Network Design está potenciado para asistir en el diseño de modernas redes HFC que tienen que lidiar con la creciente demanda de ancho de banda para servicios de datos, telefonía video bajo demanda (video-on-demand) y video de alta definición [29]. Entre las principales características del programa se encuentran: -. Perfiles de Diseño, definen combinaciones de equipamiento aceptable para su uso en diferentes esquemas.. -. Herramientas para establecimiento de niveles automáticos, calcula los niveles en el diseño, los compara con una norma o especificaciones del usuario y señala cualquier violación en las reglas de diseño para diferentes frecuencias.. -. Modelado de equipamiento activo: modela amplificadores, cabeceras y nodos con conjuntos de equipos..

(34) CAPÍTULO 1. SOFTWARE CAD PARA EL DISEÑO DE CATV…. 22. -. Adición de taps con un solo clic, crea y establece el nivel de taps en la vista de mapa.. -. Código de colores de aviso de nivel, colorea el cable o línea con el que se está trabajando en dependencia del nivel de señal que deja el cable.. -. Uso de símbolos gráficos para posicionar equipamiento.. Posee otro módulo denominado Fiber Design, que presenta características específicas para el trabajo con fibra óptica, por ejemplo: -. Modelado de anillos de fibra, lo que incluye designación de circuito primario y de protección.. -. Herramientas para encontrar la ruta óptima entre dos sitios.. -. Soporta el multiplexado por fibras individuales, incluyendo CWDM/DWDM. Bentley COAX®, de la compañía Bentley Systems, es presentada como una robusta herramienta CAD, para el diseño de sistemas RF, específicamente de redes de cable coaxial. Bentley COAX® es compatible y trabaja con otros sistemas como Bentley Fiber y Bentley Inside Plant, para crear modelos de red extremo a extremo [30]. Permite el análisis de redes HFC a cualquier nivel, y asegura una precisa documentación de la red. Este software utiliza la plataforma GIS, Bentley Map, que integra cartografía, ingeniería e inventario (de equipos) en un ambiente de trabajo calificado de altamente productivo [31]. Como módulo de dibujo se utiliza el software MicroStation. La interfaz gráfica de usuario está provista de herramientas para crear especificaciones de equipos, definir parámetros para el diseño y establecer reglas de como se presenta la información. Estas herramientas de Bentley, cuentan en su arquitectura con Oracle Spatial, lo cual indica que todos los elementos geométricos y de dispositivos están almacenados en bases de datos. Bentley COAX, posee posibilidades de cálculo ingenieril entre las que se encuentran: -Análisis en tiempo real de ruido y distorsión. -Cálculo de C/N, CTB, XMOD. Presenta reportes sobre materiales y costo..

(35) CAPÍTULO 1. SOFTWARE CAD PARA EL DISEÑO DE CATV…. 1.5.5. 23. Aplicaciones que se rigen por las normas ICT. La compañía española Televés oferta el programa Cast 60 que permite la creación de redes ICT/SMATV y de CATV. Esta aplicación está desarrollada en Delphi, y utiliza bases de datos diseñadas en Microsoft Access, también es capaz de exportar datos hacia Microsoft Excel. Cast 60 posee un asistente automático para el diseño de redes tipo ICT que permite generar esquemas en pocos segundos, sobre todo para edificios de viviendas multifamiliares. Un inconveniente para el usuario, puede resultar que las bases de datos de dispositivos, solo contienen productos comercializados por la propia Televés. Los productos existentes no pueden ser modificados por el usuario, aunque con la adquisición de la versión licenciada del programa, Televés ofrece como servicio gratuito de soporte la actualización periódica de la base de datos, pero solo con los productos de su inventario. En cuanto a facilidades de simulación: el programa calcula y señala instantáneamente atenuaciones y niveles en el esquema de la red. Además es capaz de comprobar la calidad del diseño de acuerdo a los requerimientos del usuario o de normas vigentes en España. También cuenta con un módulo que gestiona lista de materiales y presupuestos. Televés ofrece una versión demo con limitación en algunas funciones, por 60 días. El precio de este software disponible en tiendas on-line es de aproximadamente € 120. FTE Maximal Consulting comercializa su herramienta CICAT fundamentalmente en España. CICAT necesita unos datos indispensables para funcionar, como son el número de viviendas / oficinas / locales, plantas, portales, viviendas en cada planta / portal, situación de recintos de instalaciones (cabeceras y recintos de telecomunicaciones). Una vez introducidos todos los datos en el programa, éste generará los esquemas de canalizaciones. Es posible modificar la estructura de éstas, para adaptarla a las necesidades exactas del edificio. Una vez fijadas las canalizaciones, el programa generará automáticamente esquemas de televisión en función de unas preferencias prefijadas por el usuario. El programa también es capaz de generar un presupuesto completo de toda la instalación, así como generar tablas de niveles totalmente personalizable por el usuario a través de un editor de texto integrado en el programa..

(36) CAPÍTULO 1. SOFTWARE CAD PARA EL DISEÑO DE CATV…. 24. CICAT también permite realizar mediciones de niveles en cualquier punto de la instalación. Asigna una serie de elementos activos y pasivos por defecto (amplificadores, taps, splitters, etc.) que pueden ser modificados según las necesidades del proyecto [32]. El. proyectista. puede. retocar. los. niveles. de. los. amplificadores.. También puede ajustar el nivel de entrada que llega hasta la cabecera desde la antena. En función del nivel de cabecera, el programa calcula automáticamente todos los niveles de la instalación (mejor y peor toma en los PAU, locales, oficinas, viviendas, etc). La aplicación vincula los cálculos a la plantilla del documento, presentando los datos ordenados en forma de tablas. CICAT cuenta con una función para calcular niveles de C/N e intermodulación. También es posible realizar protocolos de prueba con metros de intensidad de campo de la marca Mediamax, es decir, el programa cuenta con una interfaz para leer las mediciones realizadas en la red con uno de estos instrumentos. Las principales restricciones de este sistema CAD, son: primero su interfaz de dibujo poco amigable, los esquemas no pueden ser dibujados libremente, sino que se generan a partir de reglas, plantillas que utilizan datos de longitud y de área. Luego está la limitante en los dispositivos, solo contiene bases de datos (diseñadas con FoxPro) con productos de FTE Maximal. Procedimientos UNO S.L., es una compañía española que posee gran prestigio por la alta calidad y gran número de prestaciones en la gran gama de software CAD que desarrolla y comercializa. Uno de estos productos, indicado para el diseño de ICT, es ITwin. Este programa compatible con Windows XP, Windows Server 2003, Windows Vista, Windows Server 2008 y Windows 7 en versiones de 32 y 64 bits, incorpora las características de la Interfaz gráfica de Procedimientos-Uno, para permitir el dibujo de entidades simples y complejas, la importación y exportación de dibujos en formato DXF y DWG, la gestión de capas, la gestión de símbolos, la navegación a través de zoom y barras de desplazamiento, los puntos de referencia a entidades, el entramado, etc. Contiene bases de datos con canales terrestres y de satélite, antenas, conmutadores y distribuidores, derivadores, tomas, cables, etc..

(37) CAPÍTULO 1. SOFTWARE CAD PARA EL DISEÑO DE CATV…. 25. Mediante el programa, es posible diseñar las diferentes instalaciones que componen el proyecto de ICT directamente sobre los planos de planta del edificio, realizando éste el cálculo y dimensionado automático de las mismas. Dispone de una librería de símbolos mediante la cual se dibuja fácilmente el esquema de la instalación. Esta librería está organizada por categorías, y cada categoría define un determinado comportamiento: recinto de instalaciones, registro secundario, registro de terminación de red, registros de paso y tomas de usuario. Es posible definir nuevos símbolos y añadirlos a la librería en cualquier categoría, o bien, eliminar cualquier símbolo existente [33]. Tiene la facilidad de importar un fichero en formato DXF ó DWG, para dibujar la instalación sobre la planta del edificio, o sobre el alzado o croquis. Se trata de insertar en el dibujo los símbolos correspondientes a recintos de instalaciones, registros secundarios, registros de terminación de red, registros de paso, tomas de usuario y demás elementos, y realizar la unión de estos mediante el trazado de líneas y polilíneas, que representan a los tramos de canalización. El programa toma automáticamente la longitud de cada conducción. También puede dibujar directamente un esquema de la instalación. Se trata de insertar en el área de dibujo los símbolos correspondientes, y unirlos mediante líneas ó polilíneas. En este caso, el usuario debe especificar las longitudes a los tramos de canalización. A través de una interfaz amigable basada en cuadros de diálogo, es posible asociar a cada elemento de la instalación los datos necesarios para realizar los cálculos. ITwin permite calcular y estudiar las necesidades de previsión de los elementos necesarios para el sistema de captación, adaptación y distribución de las señales de radiodifusión sonora y televisión, procedentes de emisiones terrenales y satélite; así como establecer las características técnicas que deberán cumplir las infraestructuras comunes de telecomunicaciones destinadas a proporcionar al acceso al servicio de telecomunicaciones por cable. La dificultad que se observa en este programa es que el proceso de cálculo se realiza de forma global, y es completamente automático, pero para completarse requiere que el esquema cumpla con una serie de reglas muy estrictas relacionadas con las disposiciones técnicas definidas para las ICT. En otras palabras, se hace un poco difícil obtener los resultados de los cálculos..

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