Diseño de una red de acceso de banda ancha usando tecnología óptica pasiva

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(1)TESIS Biblioteca. C8mpull Ciudad de Wtdan. presentada al. Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey Campus Ciudad De México para la obtención del grado de :. MAESTRO EN ADMINISTRACIÓN DE LAS TELECOMUNICACIONES por. Adrián Pineda Martínez. Diseño de una red de acceso de banda ancha usando tecnología óptica pasiva Defendida el 11 de noviembre de 2011 ante el jurado de tesis:. Presidente Dr. José Martin Molina Espinosa Sinodales Dr. Victor Manuel de la Cueva Hernandez Dr. Antonio Castañeda Sol is. Profesor de ITESM-CCM Profesor de ITESM-CCM Profesor de ITESM-CCM. Trabajo efectuado en el seno de la Escuela de Graduados de Ingeniería y Arquitectura del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey campus Ciudad de México..

(2) Indice. Índice Introducción General ........................................................................................................ 1. Capítulo 1 : Soluciones de banda ancha existentes. 1.1 lntroducción ....................................................................................................................3 1.2 Soluciones de banda ancha en el mercado mexicano ................................................... 3 1.3 Línea de Suscriptor Digital (DSL) ...................................................................................5 1.4 Línea de Suscriptor Digital Asimétrica (ADSL) ............................................................... 5 1.5 Televisión por Cable Comunitaria (CATV) .......................................... ........................... 7. 1.6 Banda ancha inalámbrica .............................................................................................. .9 1.6.1 Servicio de Distribución Multipunto Local (LMDS) 1.6.2 "Wireles Fidelity" (WiFi) 1.6.3 "Worldwide lnter operability for Microwave Access" (WiMax) 1.6.4 "Multichannel Multipoint Distribution Systems" (MMDS) 1.6.5 Internet vía satélite 1.7 Tecnología de Redes Ópticas Pasivas (PON) ............................................................. 17 1.7.1 Topologías 1. 7 .2 Conmutación en el tiempo o Conmutación por longitud de onda. 1.7.3 "Asynchronous Passive Optical Networks" (APON) 1.7.4 "Ethernet Passive Optical Networks" (EPON) 1.7.5 "Gigabit Passive Optical Networks" (GPON) 1.7.6 "10 Gigabit Passive Optical Networks" (GPON) 1.7.7 Variaciones particulares 1.8 Conclusiones ..................................................................................................24 Capítulo 11 : Tendencias de crecimiento y selección de la tecnología más adecuada. 11.1 Introducción .... .... ... ... .. ... .... ......... .... .... ... ..... .... ..... ... ...... ..... ..... .. .... ......... .... ..25 11.2 Tendencias de crecimiento .......................................................................................... 25. 11.3 Convergencia de servicios, "Triple Play" .......................................... ........................... 30 11.4 Requerimientos de ancho de banda para un servicio "Triple Play" ... ......................... 33.

(3) Indice. 11.5 Comparación de tecnologías ....................................................................................... 34 11.6 Selección de la tecnología adecuada y su justificación .............................................. 36 11.7 Conclusiones .............................................................................................38. Capítulo 111: Modelo de red 111.1 lntroducción ................................................................................................................39 111.2 Acopladores/ Derivadores de potencia óptica ........................................................... 39 111.2.1 Calculo de pérdidas en derivadores 111.2.2 Utilización de derivadores dentro de los segmentos de la red PON 111.3 Ca-ubicaciones .....................................................................................................43 111.4 Integración de red de acceso PON a la red de transporte ......................................... 46 111.5 Características técnicas de los servicios a ofrecer ................................................... .47 111.6 Selección del proveedor de equipo GEPON .................................................... 51 111.7 Diseño detallado de red ...............................................................................54 111.8 Conclusiones ..............................................................................................................56. Capítulo IV: Modelo de negocios IV.1 Introducción ................................................................................................................58 IV.2 Costos unitarios .........................................................................................................58 IV.3 lnversión .....................................................................................................................60 IV.4 Plan de inversión ........................................................................................................62 IV.5 Retorno de inversión ..................................................................................66 IV.6 Conclusiones ..............................................................................................................70. Capítulo V: Planeación estratégica corporativa V.1 lntroducción ................................................................................................................71 V.2 Modelo de las cinco fueras de Porter .........................................................................71 V.3 Estrategia competitiva en las industrias emergentes .................................................. 77 V.4 Estrategias genéricas contra las cinco fuerzas ........................................................... 78 V.5 Conclusiones ............................................................................................. 82. Conclusiones generales y perspectivas ............................................................83.

(4) Indice. Bibliografía ....................................................................................................87. Resumen ......................................................................................................91. Apéndice 1 Apéndice 11 Apéndice 111.

(5) Introducción general. Introducción general Introducción general. En los últimos diez años se han experimentado muchos cambios en el área de redes ópticas, la multiplexación por longitud de onda densa, la amplificación óptica, conmutadores ópticos de alta velocidad, dando como resultado un incremento sustancial en la capacidad de transmisión y una gran confiabilidad en el segmento de la espina dorsal de las redes. Al mismo tiempo las redes empresariales migraron a la tecnología Fast Ethernet (100 Mbps), algunas redes locales con aplicaciones críticas hicieron el movimiento hacia Gigabit Ethernet (1 Gbps). Por otro lado los usuarios residenciales cada vez cuentan con más de dos computadoras en su hogar, con las cuales deben compartir sus periféricos y accesos a Internet. En México, la apertura de la competencia de las telecomunicaciones ha traído grandes beneficios a los consumidores, ya que ahora tienen más opciones para escoger a su proveedor, con base en la calidad del servicio ofrecido y claro está, en el precio. Desde que esto ocurrió los proveedores de servicio se han esforzado por reducir los costos, mejorar los tiempos de atención y desarrollar nuevos y mejores servicios para aumentar su participación en el mercado. Hasta hace unos pocos años solo se contaba con los accesos a Internet vía líneas telefónicas usando modems, y si se requería comunicar dos oficinas separadas geográficamente dentro de una cuidad se tenían que contratar enlaces dedicados de velocidades bajas y sobre todos fijas, en caso de querer aumentar el ancho de banda de esos enlaces era muy complicado y requería de costos extras a parte del propio incremento de capacidad. Después aparecieron los accesos de banda ancha, usando toda la infraestructura de cobre instalado por la mayoría de las compañías telefónicas. Estos servicios como toda tecnología nueva tenían un precio alto, y conforme ha pasado el tiempo se han convertido en servicios más accesibles para cualquier usuario empresarial y algunos usuarios residenciales. El cambio en velocidad es notable, sin embargo las redes de acceso o última milla (como también se les conoce) son el cuello de botella en la trayectoria que los datos siguen desde su fuente de origen hasta su destino. El ritmo de los cambios en el mundo de la electrónica nunca había sido tan rápido y éste conduce a los cambios en las tecnologías de acceso, impactando de manera significativa la relación precio / desempeño de los nuevos sistemas de redes de acceso. Actualmente ya una empresa nueva puede pensar en instalar fibra óptica en vez de cobre, aunque el precio de instalación de fibra es todavía más alto que el de cobre, a largo plazo tiene mas viabilidad contar con una infraestructura basada completamente en fibra. Algunos operadores de telecomunicaciones siguen usando tecnologías basadas en cobre, y se debe a que no pueden invertir en otro tipo de infraestructura hasta que recuperen la 1.

(6) Introducción general. inversión realizada anteriormente. Estos operadores están concientes de que el contar con tecnologías de redes de acceso de alta velocidad basadas en fibra ya es una necesidad. Ante este escenario y la necesidad de tener un acceso más rápido a Internet o entre dos oficinas, la empresa M&X busca la oportunidad de aumentar su participación en el segmento de las telecomunicaciones mediante el ofrecimiento de servicios de acceso y conectividad de banda ancha a través su infraestructura existente. Con la presente tesis se tiene como objetivo proponer un modelo de red de acceso sobre el cual sea capaz ofrecer accesos de banda ancha usando la base de fibra instalada y así reducir en la medida de lo posible la inversión necesaria, buscando los costos de operación y mantenimiento sean fijos y lo más bajos posibles. Además se propondrá una estrategia para mejorar la posición competitiva de la empresa M&X en el segmento en el que se encuentra participando. En el capítulo 1, se hará una investigación y análisis de las soluciones de banda ancha existentes, y se mencionará cuales ya están implementadas en el mercado mexicano. Se podrá ver cuál es la participación de mercado de cada solución. También se conocerán cuáles son los principales proveedores de servicios de banda ancha y con que tecnologías cuentan. En el capítulo 11, se revisarán cuáles son las tendencias de crecimiento de los servicios de banda ancha. En qué consiste la convergencia de servicios, cuáles son los requerimientos para de ancho de banda para este tipo de servicios y qué implicaciones tiene el ofrecer estos servicios. Se hará una comparación de las tecnologías en cuanto la capacidad para ofrecer servicios, seleccionará una de ellas y se justificará esa selección. En el capítulo 111, se describirá el modelo de red propuesto, se discutirán cuáles son los requerimientos para la implementación de éste. Cuáles serán las características técnicas de los servicios a ofrecer con este modelo propuesto. Se mencionarán cuáles son las necesidades técnicas que deben cumplir los equipos de red a usar. En el capítulo IV, se explicará el modelo de costos del modelo propuesto, en qué consiste la inversión asociada directamente a los servicios de red y la inversión no asociada directamente a los servicios de red. También se obtendrá cual es el periodo del retorno de inversión. En el capítulo V, se realizará una planeación estratégica corporativa, usando el modelo de las cinco fuerzas de Porter, una vez analizado el entorno en el que se encuentra la empresa M&X, se propondrán iniciativas con miras a mejorar su posición competitiva. Finalmente las conclusiones, muestran el aporte que brinda esta tesis a la empresa M&X, y se propone lo que podría ser la continuación del tema objeto de esta tesis.. 2.

(7) Capítulo 1: Soluciones de banda ancha existentes. Capítulo 1 Soluciones de banda ancha existentes 1.1 Introducción El gran incremento de tráfico en Internet, ha acentuado el problema que existe con las redes de acceso, segmento en el cual no ha habido cambios sustanciales. La última milla o red de acceso, continua siendo el cuello de botella entre las redes locales de gran capacidad y la red de espina dorsal. Las soluciones más comunes en redes de acceso son, las líneas de suscriptor digital y redes de cable modem. Aunque son mejoras de los módems de 56 kbps., éstos no son capaces de proveer el suficiente ancho de banda para los servicios actuales como, telefonía IP, video bajo demanda, juegos interactivos, o videoconferencias. En este capítulo se presentan algunas cifras interesantes en lo que se refiere a la infraestructura tecnológica en México, las diferentes opciones para un enlace acceso de banda ancha, y las principales empresas proveedoras de estos servicios. 1.2 Soluciones de banda ancha en el mercado mexicano. De acuerdo a un estudio realizado a finales de 2006 por la AMIPCI en México, la base instalada de dispositivos con la posibilidad de acceder a Internet era de 67.2 millones y se encuentra distribuida como se muestra en la figura 1.1. Dispositivos con la posibilidad de acceder a Internet en México 2006 (millones). 60 50 40 30 20 10. • Computadoras personales • Teléfonos mó'Ales. o Handhelds. o Figura 1.1.- Distribución de dispositivos capaces de acceder a Internet en México en el 2006.. 3.

(8) Capítulo 1: Soluciones de banda ancha existentes. Y de la cifra total de computadoras con la posibilidad de acceder a Internet, solo 7.4 millones contaban con este acceso, es decir solo un 59.20% y un 11.01 % del total de dispositivos en México en el 2006. La distribución de las computadoras personales con conexión a Internet se encontraba como se muestra en la tabla 1.1.. Base instalada de PC's. PC 's con conexión a Internet. % con Internet. resas 5,075,192 3,044,677 60% PC's en Ho ares 7,520,155 4,406,461 59% PC's Totales 12,593,347 7,451,138 59% Tabla 1.1.- Computadoras personales con conexión a Internet en empresas y hogares. Cabe hacer notar que está muy equilibrado el porcentaje de PC con acceso a Internet tanto en hogares como en empresas, el 40% de las computadoras personales se encuentran en empresas y solo el 60% están conectadas a Internet. Posteriormente en una publicación de la INEGI sobre la disponibilidad y uso de las tecnologías en los hogares, en el mes de mayo del 201 O existían 8.9 millones de hogares con computadora y de esas 6.6 millones contaban con conexión a internet [INE-10]. La participación de las tecnologías para acceso a Internet se distribuye de la siguiente manera:. % del tipo de tecnología de acceso a Internet. México2010. • lnalambrico • No saben •Celular/ PDA • Enlace dedicado • Otros tipos • Cable. • xDSL • Dial-up. Figura 1.2.- Tipo de tecnología de acceso a Internet usada por los usuarios.. El acceso de banda ancha en México está disponible vía cobre, fibra óptica, satélite o radio. En 2009, de acuerdo a la COFETEL, xDSL fue uno de los mercados con mayor crecimiento en México [COF-2/1 O]. 4.

(9) Capítulo 1: Soluciones de banda ancha existentes. 1.3 Línea de Suscriptor Digital (DSL). La DSL usa el mismo par trenzado que las líneas telefónicas, requiere de un módem DSL en las instalaciones del usuario final y un "Digital Suscriber Une Access Multiplexer'' (DSLAM) en las instalaciones del proveedor de servicios. La idea base de la tecnología DSL es, dividir el espectro de la línea de transmisión usada en diferentes regiones con una frecuencia mayor a los 4kHz., que es la frecuencia usada por los equipos de telefonía tradicional "Plain O/d Te/ephone System" (POTS). Estas regiones de alta frecuencia son usadas para la comunicación digital de alta velocidad. La DSL básica se diseñó tomando en cuenta la compatibilidad con la "lntegraded Services Data Network' (ISDN). Tiene una capacidad simétrica de 160 kbps y permite a los usuarios una velocidad de conexión de 80 o 144 kbps, dependiendo si se incluye un circuito de voz [KRA-05]. La Línea de Suscriptor Digital de Alta Velocidad (HDSL), es compatible con la tasa T1 de transmisión de 1.544 Mbps. La especificación original requería de dos pares trenzados para su funcionamiento, posteriormente se creó otra especificación en la cual era sólo necesario un par trenzado, optimizando la infraestructura usada. La Línea de Suscriptor Digital Asimétrica (ADSL) es la variante más usada de DSL. Emplea una línea telefónica tradicional y cuenta con una velocidad de línea asimétrica, la velocidad de bajada (del operador al suscriptor) está dentro del rango de los 750 kbps a los 1.5 Mbps en tramos de hasta 4570 metros, en tramos más cortos, la velocidad lograda puede llegar a ser de hasta 6 Mbps. La velocidad de subida (del suscriptor al operador) se encuentra en el rango de los 128 a los 750 kbps. La velocidad usada es seleccionada por el módem ADSL dependiendo de las condiciones de la línea de transmisión y de las posibles anomalías [HUM-97]. Finalmente con la Línea de Suscriptor Digital de Muy Alta Velocidad (VDSL) se puede tener una línea de velocidad tanto simétrica como asimétrica, la velocidad obtenida es más alta que con HDSL o ADSL, sacrificando el uso de segmentos más cortos. La velocidad lograda se encuentra en el rango de los 13 Mbps para segmentos de 1400 m. y hasta de 52 Mbps para segmentos de 300 m. De acuerdo a un reporte de Point Topic Ud. Durante 2004 México fue el país con la tasa de crecimiento más alta para banda ancha de América y el segundo país en el mundo [BUD-1/05]. 1.4 Línea de Suscriptor Digital Asimétrica (ADSL). Dentro de las variantes enlistadas de DSL, ADSL es la solución más común. Ésta tecnología fue creada a principios de los años 90's en la Universidad de Standford por un grupo de investigadores. Este desarrollo fue patrocinado por la empresa Bellcore, y liderada por el profesor John Coiffi, quien posteriormente fundó la empresa Amati Communications, misma que fabricó el primer módem ADSL. 5.

(10) Capítulo 1: Soluciones de banda ancha existentes. La capacidad máxima real de transmisión de ADSL era un poco menor a los 1.5 Mbps, esta velocidad estaba limitada por las condiciones de la línea de transmisión, además de que el par trenzado presenta varias limitaciones como la interferencia y el ruido inducido. Para compensar esas limitaciones, ADSL usa una modulación multiportadora conocida como Multitono Discreto. Un sistema Multitono Discreto transmite datos en diferentes subportadoras en forma paralela, y se adapta a las condiciones de la línea variando la velocidad de transmisión en cada canal de las subportadoras. La naturaleza asimétrica de ADSL se debe al análisis del tráfico de usuario en el tiempo, el tráfico de subida consiste normalmente de peticiones cortas, comandos sencillos como, el registro dentro de una sesión, solicitudes de http. Mientras que el tráfico de bajada es el resultado de las solicitudes realizadas, como la descarga de páginas web y archivos. En un principio la relación de velocidad de bajada con la de subida era de 1O a 1, situación que ha quedado en el pasado, las nuevas aplicaciones y sistemas tienden a demandar una relación más simétrica. Aplicaciones como la video conferencia o el almacenamiento masivo de archivos y datos requieren de un ancho de banda muy similar en ambas direcciones [HUM-97]. El servicio ADSL de manera comercial hizo su aparición en México en septiembre del 2001. El mercado se triplicó entre septiembre del 2002 y marzo del 2003. En 2004 los suscriptores estaban creciendo a una tasa del 200%. Sin embargo, mientras que el número de suscriptores aumentaba rápidamente, esto se debe observar desde el punto de vista que la penetración de Internet en México es mucho menor al promedio de los países de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico. A finales del 2008 México se localizaba como el segundo país con los precios mensuales más altos de Banda Ancha nuevamente entre los países de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico [BUD-3/1 O]. Los bajos niveles de penetración y los altos precios se deben a la falta de inversión y competencia y estos a su vez se atribuyen a las restricciones por parte del gobierno para la inversión extranjera y limitaciones de la parte de última milla. El principal proveedor es Telmex con su servicio Prodigy, ya para 2004 Telmex tenía una participación del 92% del mercado de ADSL mexicano. Prodigy lnfinitum opera con líneas dedicadas ADSL que permiten a sus usuarios conectarse a Internet a velocidades de 256, 512 kbps y 2 Mbps. Telmex continúa dominando el mercado de xDSL con una participación del 75% a principios de 201 O, aunque ésta ha ido disminuyendo lentamente debido la oferta de otros participantes como Maxcom y Terra Networks [BUD-1/05].. 6.

(11) Capítulo 1: Soluciones de banda ancha existentes. Año. Número de-. L'.fneas i :rcambió anüal. 2000 o 2001 5,300 2002 78,120 1474% 2003 213,494 273% 2004 696,912 326% 2005 1,193,324 171% 2006 1,961 ,000 164% 2007 3,150,000 161% 2008 5,700,000 181% 2009 8,500,000 149% 2010 11,000,000 129% Tabla 1.1 - Líneas de suscriptores del 2000 al 2010 en México. [BUD-1/05) 1.5. Televisión por Cable Comunitaria (CATV). Las redes CATV se diseñaron originalmente para transmitir señales analógicas a los equipos receptores de televisión de los suscriptores. Debido a esto la topología más común fue la de árbol, concentrándose en la transmisión de bajada para los canales analógicos. Normalmente una red CATV consiste de una red híbrida de fibra / coaxial, donde la fibra óptica se localiza entre el centro de distribución o concentrador y un nodo óptico residencial, normalmente la distancia entre el centro de distribución y el nodo óptico es de 500 m. hasta 3000 m. a partir del nodo óptico se extiende el cable coaxial, que es el último segmento hacia el suscriptor. En esta última parte hay amplificadores (repetidores) y derivadores para dividir la señal entre todos los suscriptores. s. Segmento óptico, hasta 5000 mis. (fibra óptica). e. g. ----. ---. - - - Afuplificador. Servidor. Unidad terminal de coaxial. m e n t o (. e e a 1 b é 1 e e t r e i o e a o X i h a a 1 s ) t a. 8. o o m. Figura 1.2 - Esquema de una red CATV [LIN-97] 7.

(12) Capítulo 1: Soluciones de banda ancha existentes. Para satisfacer la demanda de los servicios de Internet, las compañías de T.V. por cable integraron la capacidad de transmitir datos de manera bidireccional a sus redes híbridas, esta integración requirió reemplazar sus amplificadores (de bajada únicamente) de video analógico por amplificadores bidireccionales, permitiendo una trayectoria de subida de datos. En las redes híbridas se usa el protocolo R-ALOHA (Reservation S/otted ALOHA), que es un protocolo distribuido, es decir el control no se encuentra centralizado. Este tipo de protocolo es eficiente cuando hay pocas señales transmitidas, pero cuando el volumen de señales transmitidas se incrementa, el canal de transmisión puede permanecer ocupado y dejar sin oportunidad de transmitir a las estaciones restantes. Para resolver este problema se usa el protocolo PCUP (Pipelined Cyclic Upstream Protoco~, que ubica y ordena a los usuarios de acuerdo a la distancia entre estos y el centro de distribución, y sincronizando los datos que se envían, evitando de esta manera colisiones en el canal de subida [LIN-97]. La limitante principal de la arquitectura de las redes CATV para transportar servicios modernos de datos es, el hecho que se diseñaron sólo para la difusión de servicios analógicos, por lo que la integración de transmisores de subida, es simplemente una modificación a la estructura, misma que cubre el objetivo, pero tarde o temprano, esta capacidad será insuficiente para las demandas de transmisión de los usuarios. Del espectro total de 740 MHz, la banda de los 400 MHz está dedicada para la transmisión de bajada de señales analógicas y la banda de los 300 MHz está dedicada para la transmisión de bajada de señales digitales. La comunicación de subida se realiza en la banda de los 40 MHz restantes con un desempeño efectivo de 36 Mbps por nodo óptico, esta capacidad de subida es compartida entre diferentes suscriptores, de 500 a 2000 suscriptores, por lo que puede resultar común y frustrante obtener una baja velocidad durante las horas pico.. - Upstream y Downstream logra transmisión en dos vías. - El espacio entre 42 y 54 se utiliza para los filtros entre las bandas. Frecuencia (MHz). ~----------------------------------+42. 5 Reversa. .. 54. 88 Banda baja. .... ~- - - - - - - - -. - - Upstream. 174 Banda media. - - - - - - - - Downstream. 220. 7500. Banda. Super. alta. banda. ---------. Figura 1.3 - Distribución del espectro en redes CATV. [GOM-06] 8. .....

(13) Capítulo 1: Soluciones de banda ancha existentes. Las redes CATV en México se comenzaron a usar en diciembre de 1997, Megacable con base en la ciudad de Guadalajara, fue la primera empresa en ofrecer sus servicios de Internet de alta velocidad usando cable-modems Zenith. Actualmente la banda ancha por cable continua creciendo con los principales operadores, Megacable, Cablemás y Cablevisión a un ritmo promedio de un 21 % anual ofreciendo servicios en velocidades desde 128 Kbps hasta 1O Mbps. A pesar de este ritmo de crecimiento sostenido la banda ancha por medio de cable solo representa un 18% del mercado [BUD-1/05 y BUD-3/10].. 1.6 Banda ancha inalámbrica 1.6.1 Servicio de Distribución Multipunto Local (LMDS) LMDS es una tecnología que usa enlaces de transmisión de microondas (parecido a la arquitectura celular) para proveer una conexión inalámbrica de última milla para servicios de Internet de alta velocidad a usuarios residenciales y empresariales. Se puede tener una tasa de transferencia de hasta 38 Mbps de bajada y hasta 25.6 Mbps de subida. La frecuencia usada permite la transmisión de un canal de voz y señales de datos y video.. Figura 1.4 - Arquitectura de una red LMDS. [RAM-06]. 9.

(14) Capítulo 1: Soluciones de banda ancha existentes. La antena que distribuye las señales, debe estar en un lugar alto y en dirección al área a cubrir (normalmente radios de 60º a 90º), para cubrir un área mayor, será necesario el uso de varias antenas a la vez. En regiones donde hay más de una célula, una de éstas coordina las transmisiones y es el punto de conexión con proveedores de datos y otro tipo de servicios. Este tipo de tecnología tiene la desventaja que en situaciones climáticas con mucha lluvia o neblina se experimenta gran atenuación, reduciéndose el alcance a solo unos cuantos kilómetros, además requiere línea de vista entre la base transmisora y el receptor [NOR-00]. En Europa se usa el rango de frecuencia de los 40.5 a los 42.5 GHz y se tiene pensado llegar a los 43.5 GHz en un futuro, en este rango de frecuencia LMDS es más sensible debido a las condiciones climáticas. En Estados Unidos se usa el rango de frecuencia de 1.3 GHz entre la banda de los 28 a los 29 GHz. En febrero de 2001, la COFETEL, subastó en México licencias para la utilización de las frecuencias dedicadas para LMDS. La tecnología opera en la banda de los 28 GHz y es necesario contar con línea de vista para su funcionamiento con un alcance entre 3 y 5 km. La decisión de subastar transmisiones de dos sentidos de voz sobre el rango de frecuencia 2.5 a 3.0 GHz. Abrió la puerta a los servicios inalámbricos de banda ancha y los servicios de telefonía IP [BUD-1/05]. 1.6.2 "Wireless Fidelity" (WiFi) Es una tecnología inalámbrica para computadoras y agendas personales, que permite que múltiples dispositivos compartan una sola conexión a Internet de alta velocidad a una distancia de hasta 100 m. WiFi usa una frecuencias sin licencia (no reguladas) para el establecimiento de conexiones de red y es usada en redes LAN inalámbricas. Esta tecnología se puede encontrar en casas, oficinas y lugares públicos como cafés, hoteles, centros comerciales y aeropuertos. Los lugares donde hay WiFi también son conocidos como HotSpots. En la actualidad podemos encontrarnos con dos tipos de comunicación WIFI: • • •. 802.11 b, que emite a 11 Mbps, en la frecuencia de los 2.4 GHz. 802.11 g, más rápida, a 54 Mbps. También en la frecuencia de los 2.4 GHz. 802.11a que emite entre 5 y 11 Mbps en la frecuencia de los 5 GHz.. De hecho, son su velocidad y alcance (unos 100-150 metros) lo convierte a WiFi en una fórmula perfecta para el acceso a Internet sin cables.. 10.

(15) Capítulo 1: Soluciones de banda ancha existentes. Para tener una red inalámbrica sólo es necesario un punto de acceso, que se conecta al módem, y un dispositivo WiFi cliente que se conecta en el aparato a usar. Existen terminales WiFi que se conectan a la PC por medio de un puerto USB, pero las más recomendables son las tarjetas PCI (que se insertan directamente en la tarjeta madre), permiten ahorrar espacio físico y mayor rapidez. Para computadoras portátiles podemos encontrar tarjetas PCMI externas, aunque muchos de los aparatos ya se venden con esta tarjeta integrada. En cualquiera de los casos es aconsejable mantener el punto de acceso en un lugar alto para que la recepción/emisión sea más fluida. Incluso si encontramos que nuestra velocidad no es tan alta como debería, quizás sea debido a que los dispositivos no se encuentran adecuadamente localizados y puedan existir barreras entre ellos (como paredes, metal o puertas). El funcionamiento de la red es bastante sencillo, normalmente sólo deben conectar los dispositivos e instalar su software. Muchos de los enrutadores WiFi (routers WiF1) incorporan herramientas de configuración para controlar el acceso a la información que se transmite por el aire. Al tratarse de conexiones inalámbricas, no es difícil que alguien intercepte la comunicación y tenga acceso a la información transmitida. Por esto, es recomendable la encriptación de la transmisión para trabajar en un entorno seguro. En WiFi esto es posible gracias al WPA (Wi-Fi Protected Access), que es un protocolo diseñado para mejorar la seguridad de este tipo de redes creado para sustituir al WEP (Wired Equiva/ent Privacy) ya que este último ha demostrado ser muy débil para proteger las redes WiFi de los accesos no autorizados. La nueva especificación, ratificada en junio de 2004, está basada en el nuevo estándar IEEE 802.11 i. Figura 1.5 - Arquitectura de una Red WiFi [TAM-06] 11.

(16) Capítulo 1: Soluciones de banda ancha existentes. Para usuarios más avanzados existe la posibilidad de configurar el punto de acceso para que permita el uso de éste sólo a ciertos dispositivos. Usando la dirección MAC, un identificador único de los dispositivos asignados durante su construcción, y permitiendo el acceso solamente a los dispositivos instalados [HEN-02]. WiFi hizo su primera aparición en México en marzo del 2003, cuando Telmex lanzó Prodigy Móvil, un servicio basado en la norma IEEE802.11 b a una velocidad de hasta 11 Mbps con un alcance de 100 m. Telmex firmó un acuerdo con SBC COMMUNICATIONS para ofrecer Roaming en Estados Unidos en julio del 2004 [BUD-1/05]. Para 2004 era fácil encontrar HotSpots en restaurantes, cafés, hoteles y centros comerciales principalmente en zonas metropolitanas y turísticas. 1.6.3 "Worldwide lnteroperability for Microwave Accesss" (Wi-Max). El término WiMax se creó para describir un estándar, implementaciones interoperables de redes inalámbricas de la IEEE 802.16, muy parecido como sucedió con WiFi al ser interoperable con el estándar 802.11 de Redes LAN inalámbricas. Sin embargo WiMax es muy diferente a WiFi en el funcionamiento. WiMax es un sistema de comunicaciones inalámbrica que permite que, computadoras y estaciones de trabajo se conecten a redes de alta velocidad usando ondas de radio como el medio de transmisión, las velocidades de transmisión de datos pueden superar los 120 Mbps por cada cana de radio [IEE-04]. WiMax es usado principalmente como una red metropolitana inalámbrica, WMAN por sus siglas en inglés (Wireless Metropolitan Network) provee acceso de comunicaciones de datos de banda ancha a toda una cuidad o una gran área geográfica, puede interconectar líneas dedicadas y transportar servicios de televisión digital. Los servicios WiMax puede competir con xDSL, los cable modems, las conexiones ópticas de banda ancha. El sistema 802.16 fue diseñado para servicios tipo Nómada para localidades fijas, es decir proveer servicios de comunicación a más de una localidad, mientras que el dispositivo de comunicación esté fijo durante el uso del servicio de comunicación. El estándar original, IEEE 802.16, especifica que WiMax opera en el rango de frecuencia de los 1O a los 66 GHz. El 802.6a actualizado en el 2004 al estándar 802.16-2004 (también conocido como 802.16d) también soporta el rango de los 2 a los 11 GHz. El estándar 802.16d se actualizó al 802.16e en 2005. La revisión 802.16e usa OFDM (Orthogonal Frequency Division Multip/exing) escalable, al contrario que la revisión .16d que usa no escalable. Esto tiene como beneficio una mejor cobertura, un menor consumo de potencia, la posibilidad de ha·cer un re-uso de frecuencias, y una administración de ancho de banda más eficiente. La revisión .16e agrega también la capacidad de contar con soporte de movilidad total. Existe un mayor interés en los estándares 802.16d y e, debido a que las frecuencias bajas sufren de una menor atenuación de la señal y por lo tanto se tiene una mayor cobertura y penetración en edificios.. 12.

(17) Capítulo 1: Soluciones de banda ancha existentes. La tecnología WiMax supera muchas de las limitaciones del estándar WiFi proporcionando un mayor ancho de banda y rango de frecuencias, y una encriptación más robusta. Provee conectividad entre dos extremos de red sin la necesidad de contar con línea de vista en circunstancias favorables. Como se indica en el estándar 802.16, una red fija inalámbrica es el concepto base para las redes MAN (Metropolitan Area Network) y esta red inalámbrica, conformada por diferentes estaciones base a su vez están conectadas a una red pública. Cada estación base soporta varios suscriptores, ya sean puntos de acceso a Internet o redes empresariales. Estas estaciones bases usan direcciones MAC (Media Access Contra~ y administran el ancho de banda de subida y de bajada de acuerdo a las necesidades individuales de los suscriptores y se realiza en tiempo real. WiMax habilita un acceso inalámbrico de banda ancha, siendo una alternativa competitiva comparándola con otras tecnologías de acceso como la fibra óptica, redes de cobre usando cable-modems o líneas de suscripción digital (DSL). La ventaja más importante es que no se requiere la instalación de infraestructura de cable o fibra, al igual que el tiempo de implementación es corto en áreas donde no existe otro modo de acceso. WiMAX tiene un rango de operación de 50 km. que puede ser usado para proveer conectividad de red a nivel campus o una última milla para accesos de Internet de alta velocidad directamente a los usuarios. Esto es útil en aquellas áreas en las que no se cuenta con infraestructura de cable o fibra, o en las que a una compañía telefónica le tomará mucho tiempo en llegar y ofrecer servicios de banda ancha. En lo que respecta a la regulación, existen confusiones ya que existen equipos ya fabricados que usan un rango de frecuencias que en algunos países ya están licenciados, lo cual haría una implementación prácticamente imposible. WiMax cuenta con un sistema de siete niveles de modulación y codificación, lo cual la hace una tecnología bastante segura, sin embargo se tiene que sacrificar seguridad por ancho de banda ya que esta última disminuye conforme se usa cada nivel de modulación y/o codificación [GHO-05]. En los últimos años, empresas de cable y de telefonía tradicional están examinando detalladamente a WiMax para usarse en proyectos piloto pequeños o conectividad de última milla. Esto puede resultar muy atractivo para reducir los costos de acceso a usuarios residenciales y corporativos. En áreas donde es nula la existencia una red telefónica o cables físicos, WiMax es una alternativa viable para el acceso de banda ancha. Anteriormente a WiMax muchos operadores habían estado usando tecnologías inalámbricas fijas propietarias para ofrecer servicios de banda ancha. Unidades de usuario final tanto interiores como exteriores están disponibles por diversos fabricantes. Unidades para interiores auto instalables, son muy convenientes para usuarios finales pero éstos deben estar cerca de la estación transmisora WiMax. Las unidades para exteriores permiten una distancia mucho mayor hacia la estación transmisora, pero usualmente se requiere la intervención de un técnico profesional para su instalación. 13.

(18) Capítulo 1: Soluciones de banda ancha existentes. Conexión dorsal a Internet via F.O.. Conexión via F.O.. Oficinas centrales del proveedor de servicios. Enlaces de Banda Ancha para usuarios residenciales. Enlaces de Banda Ancha para usuarios corporativos. Figura 1.6 - Esquema de una red WiMax [HOL-04] WiMax será un catalizador para agilizar el crecimiento de la base de clientes del servicio de Internet de banda ancha, con un alcance de 50 km. y una velocidad de transmisión de 70 Mbps. Actualmente en México, Axtel cuenta con su red WiMax propia ofreciendo servicios en 17 ciudades de la republica, entre ellas, México, Monterrey, Guadalajara, Aguascalientes, y Veracruz [BUD-1/05]. 1.6.4. 11. Multichannel Multipoint Distribution Systems" (MMDS). MMDS o también conocido como Cable inalámbrico, es una tecnología comunicaciones inalámbrica, usada como red de banda ancha de propósito general, comúnmente la alternativa a la recepción de la televisión por cable. MMDS se usa en Estados Unidos, Canadá, México, Irlanda, Brasil Australia y Pakistán, normalmente áreas rurales o en donde el tendido de cableado no es económicamente viable.. de es los en. MMDS usa frecuencias de microondas en el rango de los 2 GHz a los 3 GHz, La recepción de señales de televisión se realiza por medio de un antena localizada en los techos de los edificios. En ciertas áreas, MMDS es usado frecuentemente para el acceso a Internet de alta velocidad, como en áreas rurales o donde es prohibitivo desde el punto de vista 14.

(19) Capítulo 1: Soluciones de banda ancha existentes. económico. En Canadá se ofrecen servicios de señales digitales de televisión al igual que acceso de banda ancha a Internet, la cobertura puede ser de hasta 25 km. MMDS opera con frecuencias licenciadas, la COFETEL dividió el espectro necesario y subastó los derechos para la transmisión en las bandas de MMDS a los operadores de telecomunicaciones. Tanto LMDS como MMDS, han adoptado la especificación DOCIS (Data Over Cable Service Interface Specification) del mundo de los cable-modems, la versión modificada de DOCSIS para el mundo de la banda ancha inalámbrica es DOCSIS+. La seguridad del transporte de la información se lleva acabo por medio de la encriptación del flujo de trafico entre el módem de banda ancha inalámbrico y el WMTS (Wireless Modem Termination System) localizado en la radio base del proveedor de servicio. DOCSIS+ reduce las vulnerabilidades del robo de servicio en MMDS requiriendo una encripción robusta y empleando un protocolo de administración de claves autenticadas cliente/ servidor en el cual WMTS controla la distribución del material clave a los cablemodems inalámbricos de banda ancha .. ."-Liai5ons RTC. ou GSM "--.__. Figura 1.7. Arquitectura de una Red MMDS [INV-06] MMDS provee un mayor rango de cobertura que LMDS, sin embargo MMDS está siendo sustituido por WiMax MMDS en México ya lleva varios años. MVS-Net, una filial del grupo MVS, con su producto E-go ofrece accesos a Internet de alta velocidad usando la tecnología MMDS, usando el espectro de radio de 2.5 a 2.7 GHz. E-go invirtió cinco millones de dólares en infraestructura y capturó a 60,000 usuarios durante 2004, posteriormente en alianza con Avantel y Alestra lanzó paquetes de servicios de datos y voz sobre lp. Desde finales de 15.

(20) Capítulo 1: Soluciones de banda ancha existentes. 2009 sus operaciones se han estancado debido a que están en espera a que la SCT libere el uso de la frecuencia de WiMax y así crecer su cobertura y servicios [BUD-3/1 O]. 1.6.5 Internet via satellite. Para el acceso vía satélite se usan las redes "Very Sma/1 Aperlure Terminar (VSAT). Una Terminal VSAT se refiere a la típica antena de 1.37 m. de diámetro en donde se reciben y transmiten señales de diferentes tipos. Las redes VSAT son muy adecuadas para aplicaciones de negocios, con un volumen de tráfico de datos mediano. Proveen de manera eficiente comunicaciones punto a multipunto, son fáciles de instalar y se pueden expandir por un costo extra muy bajo. Las redes VSAT son una solución atractiva para las operaciones empresariales con necesidades de comunicaciones de larga distancia. Las redes VSAT pueden ser usadas para transmitir datos, fax, video y voz. Ofrecen flexibilidad en su operación para cualquier tipo de transferencia de información con instalaciones simples. Para lograr que un sistema de satélites pueda dar servicios multimedia y datos de banda ancha, se requieren de satélites de nueva generación. Este tipo de satélites son los no geo-estacionarios, por el contrario deben ser de órbita baja o mediana, con esto se evita el retraso por la propagación de señal y la atenuación de la misma ya que se encuentran a una distancia menor que los geo-estacionarios. El tiempo de propagación en los satélites geo-estacionarios era una de las restricciones para las aplicaciones de comunicación en tiempo real, además de que lo equipos receptores son más costosos y requieren de un mayor consumo de potencia.. Figura 1.8 - Red satelital de banda ancha [ATR-06]. 16.

(21) Capítulo 1: Soluciones de banda ancha existentes. Los satélites de nueva generación ya cuentan con la capacidad de manejar grandes anchos de banda y ofrecer servicios de Internet de alta velocidad. Usan ATM (Asynchronous Transfer Mode) e IP (Internet Protocof) y ofrecen QoS (Quality of Service) para garantizar que no haya retardos en el tráfico más sensible asignando prioridades de acuerdo a la información de los paquetes de datos [JAM-01]. En México, los accesos a Internet de alta velocidad por medio de satélite están disponibles a través de Hughes Network Systems. Hughes es un proveedor global de soluciones de banda ancha satelital para empresas, gobierno, y usuarios finales. Opera un servicio de acceso a Internet de banda ancha comercializado bajo el nombre de DirecWay. Tachyon fue la primera compañía en comercializar accesos bidireccionales a Internet en México, con velocidades en el rango de 300 Kbps a 2 Mbps. El servicio ofrecía accesos de alta velocidad en áreas donde no existían líneas de alta velocidad y conexiones de teléfono [BUD-1 /05]. 1.7 Tecnologías de Redes Ópticas Pasivas (PON). Una red óptica pasiva o PON por sus siglas en inglés (passive optica/ network) es una red óptica punto a multipunto bidireccional sin elementos activos en la trayectoria desde el punto de origen hasta su destino. Los únicos elementos internos usados en una red PON son completamente pasivos como, fibras ópticas, empalmes, y derivadores. Una red PON de acceso requiere de una sola fibra, N + 1 transceptores y una distancia L de fibra óptica. Red Óptica Pasiva Oficinas centrales del proveedor. Planta Externa Pasiva 25 km. Usuarios finales. OLT- Optical Line Terminal. Derivador. Figura 1.9 - Red PON [ RAS-04] 17.

(22) Capítulo 1: Soluciones de banda ancha existentes. En la figura 1.9 se puede observar una red PON típica, la cual consiste de un equipo OLT (Optica/ Une Termina~. localizado en las oficinas centrales del proveedor de servicios, este OLT concentra todos los segmentos que van hasta las instalaciones de los usuarios finales. La planta externa pasiva, está formada por fibra óptica monomodo y derivadores ópticos que dividen la señal, la planta externa puede tener una cobertura de. hasta 25 km. El equipo ONU (Optica/ Network Unit) es el equipo localizado en las instalaciones del usuario final, y es el que proveer los diferentes puertos de voz, datos y video. Los derivadores son elementos que funcionan sin energía eléctrica y dividen la señal de entrada en varias señales de salida y de manera contraria, combinan diferentes señales ópticas provenientes de varias fibras ópticas en una sola señal hacia una sola fibra. Es su forma más simple un derivador es un acoplador óptico, en cada derivador existe una pérdida de potencia óptica asociada relacionada con la longitud de la región fusionada y por lo tanto es un parámetro constante. Con fibra óptica se pueden entregar servicios con un gran ancho de banda, integrando voz, datos y video a distancias mayores a los 20 km. en el lado del suscriptor. A diferencia de las redes usadas en CATV, que normalmente necesitan energía eléctrica para alimentar los amplificadores y repetidores ubicados en el último segmento, las redes PON solo tienen elementos pasivos instalados en la planta externa. Con las redes PON se reemplazan los elementos activos por derivadores ópticos pasivos que son de bajo costo, desplazando la parte activa (que es la más propensa a fallar) a la central del proveedor de servicios. Los proveedores de servicios locales consideran la tecnología PON como la solución más económica para el segmento de la última milla. Los estándares que existen actualmente están divididos en aquellos controlados por la IEEE que es el organismo que define estándares de Ethernet, y aquellos controlados por la ITU-T, que es quien controla los estándares de telecomunicaciones. Ambos organismos generan estándares de manera separada e incompatible. Los estándares de la ITU-T existentes hasta el momento son: •. ITU-T G.983.0 o APON (ATM Passive Optical Network). Este fue el primer estándar de PON, se usó principalmente en aplicaciones empresariales y estaba basado en la tecnología ATM. o BPON (Broadband PON) es un estándar basado en APON que agrega soporte de WDM (Wavelenght Division Mu/tiplexing), mayor disponibilidad de ancho de banda de subida dinámica y disponibilidad.. •. ITU-T G.984 o GPON (Gigabit PON) es una evolución del estándar BPON. Soporta mayores tasas de transmisión, mayor seguridad del tráfico transportado, y con la opción de usar ATM, GEM o Ethernet como protocolo de Capa 2.. 18.

(23) Capítulo 1: Soluciones de banda ancha existentes. •. ITU-T G.987 o 10G-PON ( 10Gigabit PON) tiene velocidades de 10Gbits por segundo en el sentido de bajada y 2.5 en el sentido de subida, la estructura de trama es semejante a la de "G PON" y fue diseñada para poder coexistir con elementos de una red "G PON" dentro de la misma red.. •. IEEE 802.3 ah o EPON (Ethernet PON) es un estándar de la IEEE en colaboración con la EFM (Ethernet in the First Mi/e) para el uso de Ethernet para como protocolo de Capa 2. Y también es la base para los servicios de operadores de cable como parte de aprovisionamiento de DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) en las especificaciones de EPON. Actualmente existe mucha popularidad en el mercado asiático con sus opciones de 1/1 Gbits/s, 10/1 Gbits/s y 10/1 O Gbits/s, mismas que se explicarán con más detalle posteriormente.. •. Variaciones particulares, de forma independiente cada fabricante ha implementado sus versiones propietarias. Por ejemplo WDM PON.. Las redes PON son convergentes, todos los servicios que entran a la red son convertidos y encapsulados en un solo tipo de paquetes para ser transmitidos por una sola fibra óptica. 1.7.1 Topologías. La figura 1.1 O muestra las diferentes topologías de una Red PON, éstas pueden ser de anillo, árbol y bus. Usando varios derivadores de diferentes relaciones de división, se puede usar la topología más adecuada para el operador. En la mayoría de los casos tiene una arquitectura punto a multipunto, con una central atendiendo a múltiples usuarios. Todas las transmisiones dentro de una red PON se realizan entre un equipo llamado "Optical Une Terminator' (OL T) y el "Optica/ Network Unif' (ONU). El OLT se localiza en las instalaciones del proveedor de servicios y conecta la red de acceso óptica con la red MAN o WAN, también conocida como "backbone". El ONU se localiza normalmente en las instalaciones del usuario final. La señal de Bajada es del tipo difusión amplia llegando a cada usuario final por medio de una sola fibra óptica, las señales de subida son combinadas usando un protocolo de acceso múltiple, y el OLTes quien controla las ONU's para definir en qué momento debe transmitir cada ONU.. 19.

(24) Capítulo 1: Soluciones de banda ancha existentes. a) Topología de estrella. a) Topología de bus. b) Topología de anillo. b) Topología de estrella con redundancia. Figura 1.1 O - Diferentes topologías para una red de acceso óptica [KRA-05]. En caso de ofrecer serv1c1os para aplicaciones que requieren de un nivel de disponibilidad alto, se puede usar un esquema de protección en el cual se cuente con diversas trayectorias alternas entre el OLT y el ONU. Un esquema de protección de trayectoria se puede agregar a toda una red PON o solo a un segmento.. 1.7.2 Conmutación en el tiempo VS. Conmutación por longitud de onda En la transmisión de bajada (del OLT al ONU), una red PON es punto a multipunto. El OLT tiene todo el ancho de banda disponible todo el tiempo. En la transmisión de subida (del ONU al OLT), una red PON es multipunto a punto, diferentes ONU's transmiten todos hacia un solo OLT. Las características direccionales de un derivador son tales que, la señal transmitida por un ONU no puede ser escuchada por otros ONU's. Pero por otro lado las diferentes señales transmitidas simultáneamente por los ONU's pueden ocasionar colisiones, por lo que es necesario en la transmisión de subida, un esquema de separación de canales para evitar colisiones y compartir de manera equitativa la capacidad y los recursos de la red.. 20.

(25) Capítulo 1: Soluciones de banda ancha existentes ONUA. ~. ONUA. _..... OLT. ~. ,.___. OLT. IAIBICI. ONU B. 1----===~-?----===±..~. rn:J _..... ~ONUC. Difusión en el sentido de bajada. .mi_. Acceso TDM, en las peticiones. Figura 1.11 - Capacidades direccionales de un derivador óptico [ZHE-02). Un esquema para separar los canales de subida es usar acceso por división de longitud de onda, en el cual cada ONU opera en una longitud de onda diferente. Teóricamente es una solución sencilla, pero desde el punto de vista práctico se hace complicado y con un costo de implementación alto. Este tipo de solución requiere un arreglo de receptores y transmisores sintonizables en el OLT para recibir múltiples canales. Para un operador o proveedor de servicios, se hace imposible el manejo de un inventario de diferentes longitudes de onda, y contar con ONU's dedicados a longitudes de onda específicas, teniendo un láser con un ancho de banda espectral delgado y controlado, lo que haría que tengan un precio elevado. Otro esquema de separación de canales es, que a cada ONU se le asigne una ventana de transmisión (o ranura específica), una de las ventajas más importantes de este esquema es que todos los ONU's pueden operar en la misma longitud de onda y tener los mismos componentes, y el OLT también requiere de un sólo receptor. El transceptor del ONU deberá operar a la máxima velocidad de la línea, sin embargo el ancho de banda disponible en el ONU será menor. Esta propiedad permite cambiar el ancho de banda de un ONU modificando el tamaño de la ranura de tiempo asignada. Para ahorrar fibra óptica y reducir el costo de mantenimiento y reparación, es posible usar una sola fibra por medio de la transmisión bidireccional, en este caso se usan dos longitudes de onda, una para la recepción y otra para la transmisión, la capacidad del canal puede ser dividido de manera flexible entre los ONU's usando técnicas de multiplexión en el tiempo. La conmutación en el tiempo es el método más usado para compartir un mismo canal, en una red de acceso ya que es una solución efectiva en costo.. 21.

(26) Capítulo 1: Soluciones de banda ancha existentes. 1.7.3 "Asynchronous Passive Optical Networks" (APON). En 1995, siete operadores de red formaron la iniciativa "Full Service Access Network" (FSAN) con el objetivo de crear una especificación unificada para redes de acceso de banda ancha. A esta iniciativa se unieron treinta fabricantes de equipo de telecomunicaciones. Los miembros de la FSAN desarrollaron una especificación para redes ópticas de acceso que usa ATM como el protocolo de capa 2 y se le denomina APON, que es la abreviatura de ATM PON. Posteriormente se cambió el nombre de APON por Broadband PON (BPON), reflejando el soporte de servicios de banda ancha como, acceso Ethernet, distribución de video, líneas privadas virtuales y servicios de líneas dedicadas. La iniciativa FSAN no es una entidad que pueda efectuar la estandarización de especificaciones, por lo la aprobación de la estandarización de las recomendaciones para BPON fue la ITU-T, y emitió la recomendación número G.983.1 "Broadband Optica/ Access based on Passive Optical Networks" con una velocidad máxima de bajada de 622Mbps y de 155 Mbps de subida. 1.7.4 "Ethernet Passive Optical Networks" (EPON). En enero del 2001, la IEEE formó un grupo de estudio llamado "Ethernet in the First Mile" (EFM), este grupo buscaba extender la tecnología existente Ethernet en el área de acceso a suscriptores, centrándose en redes empresariales y residenciales. Siguiendo con la tradición de Ethernet, el grupo puso énfasis en incrementar su desempeño mientras se reduce el equipamiento, operación, y costo de mantenimiento. Las EPON se convirtieron en el área principal de la EFM. transporta tráfico de datos encapsulado en tramas Ethernet, de definió en el estándar IEEE 802.3, que opera a la velocidad de especificación 802.3, como el uso de control de acceso al medio. EPON es una red que igual manera a como se 1 Gbps y usa tal cual la Full duplex.. En lo que se refiere a la variación del estándar para 10G-EPON ( 10Gbitsls Ethernet Passive Optica/ Networks) se soportan dos configuraciones, simétricas, operando a una velocidad de 10Gbits/s en ambos sentidos, o asimétrica, operando a una velocidad de 1O Gbits/s en la bajada y 1Gbit/s en la subida. El estándar 10G-EPON define una capa física nueva, manteniendo la dirección MAC, en control de estas direcciones y el resto de las capas superiores con el menor cambio posible, así se asegura una compatibilidad con los sistemas de gestión, sistemas de operación y mantenimiento anteriores. l. 7 .5 "Giga bit Passive Optical Networks" (GPON). Debido al crecimiento del volumen del tráfico, y a la aparición de la especificación EPON de un 1Gbps, la iniciativa FSAN se dio cuenta de la necesidad de contar con una arquitectura con mayor capacidad y eficiencia para el tráfico de datos. Con la especificación BPON era muy difícil alcanzar velocidades mayores a 622 Mbps, además de que ATM no es eficiente para tráfico IP. Para subsanar estas limitantes, en el 22.

(27) Capítulo 1: Soluciones de banda ancha existentes. 2001 la FSAN realizó un nuevo esfuerzo para especificar un sistema que opere a velocidades mayores a 1 Gbps. Este grupo dirigió su atención hacia el procedimiento "Generic Framing Procedure" (GFP) como el medio para mejorar la eficiencia, permitiendo el uso de tramas de diferentes tamaños y celdas ATM. Con base en las recomendaciones de la FSAN, en el año 2004, la ITU-T aprobó la serie de especificaciones de Gigabit PON, la recomendación es la G.984.1 a la 3 operando a una velocidad máxima de subida de 2.5 Gbps. 1.7.6 "10 Gigabit Passive Optical Networks" (10G-PON). Debido a que la demanda de velocidad en las redes de telecomunicaciones continúa creciendo, nuevas y más rápidas tecnologías se crean a partir de los estándares existentes, tal el es caso de 10G-PON (o también conocido como XG-PON), es una variante de red G-PON capaz de entregar enlaces de velocidades compartidas de hasta 1O Gbps usando únicamente elementos ópticos pasivos. Este tipo de redes se han comenzado a usar para aplicaciones de continuidad de negocios, ya que toman las ventajas del gran ancho de banda para la replicación y respaldo en tiempo real de sistemas críticos de negocios. Al igual que con la versión de la IEEE, existen dos variantes, la asimétrica y la simétrica. La diferencia es que en la versión asimétrica, también llamada XG-PON, las velocidades son de 1O Gbps de bajada y 2.5 Gbps de subida, la versión simétrica, XG-PON2, se mantiene igual, 10/1 O Gbps. La estructura de trama que se usa es del tipo G-PON, pero usa diferentes longitudes de onda, así que los suscriptores de una red G-PON se pueden convertir en uno de 10G-PON de manera gradual, mientras que los usuarios originales G-PON pueden continuar con el OLT original. Tanto Telecomunicaciones de Portugal, como Verizon en el estado de Massachusetts, reportaron pruebas de campo con resultados satisfactorios de una red X-PON 1 y X-PON2 respectivamente. Estas pruebas que se realizaron fueron sobre servicios de transmisión de contenido de TV en 3D, y triple play. 1.7.7 Variaciones particulares.. WDM-PON (Wave/ength Multiplexing PON), es un tipo de red PON no estandarizado que ha sido desarrollado por algunas empresas fabricantes de equipos de manera independiente. Varias longitudes de onda de una red WDM-PON pueden usarse para separar diferentes ONU's en múltiples redes PON virtuales que ca-existen en la misma infraestructura de manera física. De manera adicional cada longitud de onda puede ser usara de manera colectiva mediante multiplexaje estadístico para contar con una utilización de la longitud de onda más eficiente y tener menos retardos. Al no haber un estándar común, unos fabricantes definen que el uso de una longitud de onda en un sentido y otra diferente en el otro sentido es una red WDM-PON, cuando otros dedican longitudes de onda específicas para un grupo de varios ONU's, algo parecido a la implementación de las VLANs. El hacer una implementación masiva con este tipo de variación de red PON la hace poco escalable y cerrada a un solo proveedor, ya que cada uno cuenta con sus propias definiciones y ambigüedades. Sin embargo algunas de sus ventajas serían, una mayor seguridad y privacidad debido a que cada 23.

(28) Capítulo 1: Soluciones de banda ancha existentes. ONU recibe su propia longitud de onda, la capa de direcciones MAC es más simple porque las conexiones punto a punto entre OLT y ONU se realizan en el dominio de longitudes de onda, así que no es necesario contar con un control de acceso al medio. 1.8 Conclusiones La tecnología de redes de acceso de banda ancha se ha vuelto más compleja en los últimos años, incrementando las tasas de transmisión prácticamente al doble. En el caso de las redes ópticas pasivas hay sistemas con una velocidad de 622 Mbps, y los más recientes desarrollos permiten una velocidad de hasta 2.5 Gbps. siendo los adecuados para los servicios futuros. Dejando claro el potencial de estos sistemas para incorporarse en áreas donde anteriormente dominaban tecnologías de transporte como SDH o SONET. También vale la pena mencionar que estas tecnologías de acceso no son necesariamente sustitutas, por el contrario, se complementan tal es el caso de las redes CATV, que es una mezcla de redes ópticas y de cable coaxial. El objetivo es poder llegar más lejos a los usuarios y con un mayor ancho de banda disponible. Las nuevas tecnologías inalámbricas no han sustituido a las alámbricas, el objetivo es establecer una relación simbiótica entre ambas, es decir proveer accesos de banda ancha a usuarios en donde no hay infraestructura alámbrica actualmente. Existe una gama de opciones tecnológicas para el acceso de banda ancha, mismas que han estado en constante evolución, mejorando las prestaciones a ofrecer y poder satisfacer las necesidades de los usuarios finales.. 24.

(29) Capítulo 11: Tendencias de crecimiento y selección de la tecnología más adecuada. Capítulo 11 Tendencias de crecimiento y selección de la tecnología más adecuada 11.1 Introducción En este capítulo se observarán las tendencias de crecimiento en los servicios de voz, datos y video, de manera global. También se analizarán cuáles son los principales proveedores de servicios de banda ancha en México y sus proyecciones de crecimiento. Este capítulo es importante ya que nos permitirá conocer cuáles son las condiciones del mercado actual para la banda ancha en México, además de ver el potencial que existe. Se revisará cual es el significado de convergencia de servicios, en qué consiste una red "Triple Play", cuales son los servicios y el ancho de banda mínimo necesario para cubrir las necesidades de los usuarios finales. En la última parte del capítulo se realizará una comparación de las características técnicas ofrecidas por las tecnologías de acceso disponibles y se seleccionará de manera justificada, la más adecuada para implementar una red de servicios "Triple Play".. 11.2 Tendencias de crecimiento El volumen de tráfico de datos está incrementando rápidamente de manera global, desde el año 1990 se ha observado un crecimiento sostenido del 100% anual. Hubo años en los que la combinación de los factores económicos y tecnológicos arrojaba un crecimiento más alto (180% de incremento por año en 1995 y 1996) [COF-01], y se espera que esta tendencia de crecimiento continúe en un futuro. El hecho es que cada día más usuarios se conectan a Internet, y los que ya están conectados, pasan más tiempo en línea. Estudios de mercado demuestran que una vez que un suscriptor cambia a una conexión de banda ancha, éste pasa un 35% más tiempo que antes [JPM-01]. El tráfico de voz también está creciendo, aunque en menor medida (8% anual). Se ha observado que el volumen de tráfico de datos ya ha superado el volumen de tráfico de voz. Los usuarios de Internet con mayor frecuencia demandan un mayor ancho de banda, siendo la tendencia a igualar al ancho de banda de una red LAN corporativa [KRA-02]. En la medida en que el ancho de banda por usuario se amplíe, un mayor número de aplicaciones y servicios estarán disponibles para cualquier suscriptor. 25.

(30) Capítulo 11: Tendencias de crecimiento y selección de la tecnología más adecuada. - lnnovation - Digital video on demand - Scalabt. NTSC-quality video - Massive multiplayer/multimedia communities - Hoste<! apps/reasonable videophone - Web Is always-on utility. úude hosted apps/15 s video email. • EmaiVWeb (barely). Figura 11.1 -Ancho de banda por necesario por usuario para nuevos servicios [KRA-02] Como en la mayoría de los países Latinoamericanos, los usuarios de Internet en México se encuentran concentrados en los centros urbanos más grandes. De acuerdo a la Asociación Mexicana de la Industria Publicitaria y Comercial de Internet (AMIPCI), en el año 2009, el 37.2% de todos los usuarios de Internet se encontraban en distribuidos en la Ciudad de México. Año 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010. Usuarios 250,000 850,000 2,000,000 3,000,000 5,058,000 7,410,000 10,033,000 12,250,000 14,036,000 17,000,000 20,000,000 23,000,00 25,500,000 28,000,000 30,000,000. Cambio anual n/a 240% 135.3% 50% 68.6% ~6.5% 35.4% 19.6_% 23% 22% 18% 15% 11% 10% 7%. Penetración 0.3% 0.9% 2.0% 3.0% 5.1% 7.4% 9.8% 11.8% 13.5% 16.5% 19.2% 21.8% 24.0% 26.0% 27.6%. Tabla: 11.1 - Usuarios de Internet y su penetración de 1996 al 201 O en México. [COFETEL, INEGI y AMIPCI]. El número de usuarios de Internet para el año 201 O fue de aproximadamente 30 millones, haciendo de México el segundo país Latinoamericano (después de Brasil) con el mayor mercado de Internet. La penetración de Internet en México es del 27.6%, colocándose en el cuarto lugar (delante de Brasil) después de Chile, Uruguay y Argentina. Sin embargo en el 2009, en lo que se refiere a la banda ancha, México se ubica en el tercer lugar justo después de Brasil como se muestra en la figura 11.2. 26.

(31) Capítulo 11: Tendencias de crecimiento y selección de la tecnología más adecuada 41.1. 27.1. 21.0 21.6. 22 5 23.023.7 ·. 249 2u. .. 19.7. 4.6. ·2 :EIV CI 11.. IV. ·111. 6 "' 11 I u. lii. IV. ü::J N u e u >. .... ::J. 111 ::J. :!!. 11. e. -. ~. u. . e. o ¡¡. u. 1. ~. E' e. ". :¡ .! :!! m. 6. IV. 'li. . . .. "O. "C. . "O. ~ -6. .!. li a- • '! Ir li e111::J 111 1il 111 N .E ::J :5 111 e 11. g. 8. "O. !. 8. 1. ::J. z. •11. 1. ~. o. "O. .. !o ls e 1i a:. e. . . . E. l !li :s. í i i o. 11 11. 'ii. ::J. (11. 111 11. 11 CI. CI. b u. 3i Figura 11.2 - Internet de Banda Ancha -Suscripciones por cada 100 habitantes-2009 [COF-09] Los principales impulsores del crecimiento de Internet en México son, la alta disponibilidad de los cafés Internet, el financiamiento de paquetes de PC más acceso a Internet (ofrecido por Telmex), el acceso gratis a Internet (ofrecido por Tutopia y Terra), y el servicio de Internet pre pagado ofrecido por diferentes empresas (Todito y Terra). Parte de este historial de crecimiento se puede observar de la tabla 11.2. De acuerdo al estudio "Hábitos de los usuarios de Internet en México" realizado por la AMIPCI, para el año 2008 habían 18.2 millones de computadoras personales en México, y de 11.3 millones de ellas estaban conectadas a Internet.. Año 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003. Comoutadoras: 1Cambic,~anúal , 1. 34,180 54,696 132,860 404,873 559,165 918,288 1,107,795 1,333.406. :. n/a 60% 143% 205% 38% 64% 21% 20%. Tabla: 11.2 - Computadoras conectadas a Internet de 1996 al 2003. [COFETEL y AMIPCI]. 27.

(32) Capítulo 11: Tendencias de crecimiento y selección de la tecnología más adecuada. Hoy en día se ha reducido el número de los accesos a Internet por medio de líneas telefónicas, denominadas "dial-up", los accesos de banda ancha han creciendo rápidamente, especialmente ADSL, que durante 2004 tuvo un crecimiento del 200%. De acuerdo con Pyramid Research, los accesos de banda ancha acumularan un 62% de las ganancias de servicios de Internet totales. WiFi y WiMAX se están usando como tecnologías emergentes para el acceso a Internet, y son consideradas como una solución para aumentar la rápida penetración de acceso a Internet. En la tabla 11.3 se observa el ritmo de crecimiento del número de suscriptores por tecnología de acceso, en ésta se comprueba que los acceso de banda ancha han ido ganando popularidad. Año/Acceso. - !. 2000 2001 2002 , 2003 . 2004 2005 . 2006 20072008 2009 2010. :. (. Dial-up 1,023,000 1,772,600 1,864,900 2,016,000 2,134,000 1,959,500 1,710,000 1,290,000 700,000 300,000 100,000. xDSL. o 5,300 78,100 213,500 695,900 1,193,700 1,961 ,000 3,150,000 5,700,000 8,500 ,000 11,000,000. Cable 8,600 64,500 124,100 180,800 326,700 668,800 995,000 1,230,000 1,700,000 2,100,000 2,600,000. Otros* 103,300 41,300 29,300 34,100 34,500 54,800 136,000 165,000 210 ,000 500 ,000 800,000. Tabla: 11.3 - Tecnologías de acceso en México del 2000 al 201 O. [BUD-3/1 O] Gracias a la des regulación de los servicios en 1995, se crearon múltiples proveedores de servicio de Internet, pasando de los 23 en 1995, a más de 90 proveedores con licencia en el 2002, sin embargo muchos de éstos desaparecieron con la crisis del sector mundial de Internet. Los proveedores de servicios de Internet que sobrevivieron fueron aquellos capaces de diversificar sus servicios, como comercio electrónico, hospedaje de páginas Web. Al final del 2004 había aproximadamente 40 proveedores en México. Los proveedores de bajo costo como, DataNet e Internet de México, fueron adquiridos por la empresa estadounidense PSINet y StarMedia a principios del año 1999. A mediados del 2000, American On-Line hizo su aparición en el mercado mexicano y en el 2005 se declaró en quiebra y fue adquirida la parte mexicana por Alestra. Para finales del 201 O se estimó que existían 20 principales proveedores de Internet a diferencia de las 350 empresas que llegaron a registrarse a lo largo del tiempo. En la tabla 11.4 se observan los proveedores de servicios más importantes.. 28.

(33) Capítulo 11: Tendencias de crecimiento y selección de la tecnología más adecuada. Proveedor Alestra (AT &T) AOL México Avantel E-go (MVS). 2002. 1nteracceso. 1998. Max lnter.Net. 2000. MaxCom Telecomunicaciones. 1999. Mexis. 1993. Prodigy (Telmex). 1992. Red Internet. 1995. Terra. 1999. Tutopia (IFX Networks Cablevision. 1999 2006. Yahoo! México. 1999. Me acable Cablemás. 2005 2005. alta. velocidad. Acceso dial-up y dedicado, hospedaje Web y acceso de alta velocidad inalámbrico Acceso dial-up, de banda ancha ADSL, comercio electrónico, a uetes PC + Acceso Acceso dial-up y dedicado, diseño de á inas Web. Acceso dial-up, Internet pre-pagado, comercio electrónico Acceso dial-up, correo electrónico; y comercio electrónico Acceso de banda ancha or medio de cable. Correo electrónico, proveedor de contenido, comercio electrónico, ortal Acceso de banda ancha or medio de cable. Acceso de banda ancha or medio de cable.. Tabla: 11.4 - Principales proveedores de Internet en México [Paul Budde Communications] Actualmente el proveedor predominante continúa siendo Telmex con su servicio Prodigy, además de ofrecer enlaces de interconexiones a los proveedores pequeños y detrás le sigue las empresas proveedoras de Internet por medio de Cable. En la tabla 11.5 se puede observar en donde está la mayor concentración de computadoras con acceso a internet, ya que ahí se puede analizar a qué grupo pertenecen los consumidores potenciales.. 29.