Durante los pasados treinta años, todos los sectores de la sociedad han comenzado a demandar un acceso a los servicios de telecomunicaciones de alta calidad y velocidad. No solo las empresas, la mayor parte de los particulares que quieren conexión desde su domicilio, esperan acceso de banda ancha (más rápida que la tradicional basada en red telefónica conmutada). Gran cantidad de gobiernos creen que en el siglo XXI, los accesos de alta velocidad y gran calidad serán básicos para el futuro desarrollo económico de sus países (esta situación se compara a menudo con el desarrollo de las autopistas en el siglo XX).

La inmensa mayoría de los usuarios de la banda ancha a día de hoy, obtienen acceso compartiendo la “última milla” con las redes existentes de telefonía o televisión por cable utilizando ambos servicios el mismo medio físico, obteniendo una velocidad de subida entre 128Kbps y 1Mbps y una velocidad de bajada de hasta 20Mbps teóricos. El problema es que el usuario está demandando velocidades superiores (incluso hasta 100Mbps) alcanzar estas cotas de ancho de banda requerirá un gran cambio en la tecnología. Hay gran cantidad de alternativas técnicas que proveerían acceso de alta velocidad universal. Sin embargo el mayor obstáculo es el coste. Adicionalmente, cualquier nuevo método de acceso a la red necesitará proveer los servicios existentes en la actualidad.

Aplicaciones actuales y futuras
Domicilios particulares
La conexión a red para el domicilio particular es la aplicación dominante debido al gran volumen de usuarios que involucra. El amplio rango de aplicaciones que cubre incluye correo electrónico, acceso a Internet, teléfono, televisión por cable, etc. Pero las nuevas aplicaciones demandarán mucho mayor ancho de banda. Una aplicación frecuentemente propuesta es el vídeo bajo demanda. Consiste, por ejemplo, en la descarga de un vídeo HDTV a una set-top-box o descodificador para su posterior visionado, este tipo de servicio, requeriría al menos decenas de megabit por segundo, sin embargo sería mucho más eficiente disponer de cientos de megabit por segundo. También sería posible imaginar televisión IP como el medio dominante de distribución de señal de televisión.
Sin embargo, no se trata únicamente del entretenimiento. Cada vez más usuarios realizan trabajo desde su domicilio.

Grandes Empresas y Pymes
Tradicionalmente, las empresas han sido caracterizadas por un gran número de usuarios, una cantidad de transacciones relativamente pequeñas y alta exigencia en la velocidad de respuesta del acceso a red. Esta caracterización ya ha requerido muy alta velocidad en los accesos. De esta forma se están desarrollando más y más aplicaciones gráficas en tiempo real, vídeo telefonía y videoconferencia entre otras.

Universidades, escuelas, hospitales
Este tipo de usuarios tienen necesidades muy similares a las grandes empresas con la excepción de que en este tipo de entornos suelen ser pioneros en adoptar aplicaciones de visualización de datos. En medicina, la diagnosis y consultas en remoto requieren la transmisión de imágenes diagnósticas (p. ej. radiografías) en una resolución extremadamente alta y vídeo en alta definición para poder observar al paciente claramente en una consulta remota. La utilización de aplicaciones de visualización de contenidos en las aulas también está sufriendo una rápida expansión.

Infraestructura móvil
La telefonía móvil celular y las redes de datos han de ser conectadas entre sí. Según las redes móviles continúan expandiéndose especialmente para proveer acceso a Internet móvil, las estaciones base necesitarán una conexión a los backbones de las redes fijas de muy alta velocidad.

Soluciones de acceso existentes: Telefonía y Cable
Acceso de Banda Ancha mediante la infraestructura telefónica existente (xDSL)
El concepto de Línea Digital de Abonado (DSL) trata de un servicio genérico para un abanico de tecnologías que permiten que las líneas telefónicas existentes porten transmisiones de datos de alto ancho de banda.
Hay gran cantidad de protocolos DSL. La “x” se utiliza para indicar que se trata de un miembro de la familia genérica de protocolos. El utilizado más ampliamente se trata de ADSL (Línea Digital de Abonado Asimétrica). En cierto número de países, ésta es la tecnología predominante para el acceso a banda ancha para Internet, fue inicialmente desarrollada para el acceso a banda ancha de domicilios particulares. El caudal máximo especificado en el estándar es de 6Mbps de bajada y 640Kbps de subida, aunque los fabricantes de equipamiento tienen cierta tendencia a ofrecer mayores velocidades, en realidad el caudal disponible normalmente se ve reducido de su máximo potencial debido a las distancias o a las calidades de las líneas instaladas.

Redes de Televisión por Cable
La red estándar para proveer televisión por cable se denomina “Híbrida Fibra-Cobre” (HFC). Fibra óptica dedicada conecta los nodos con armarios de zona instalados en la calle mediante un par de fibras ópticas monomodo. En el armario de zona se recupera la señal de la fibra, se amplifica y se inyecta en un cable coaxial, este cable coaxial que se utiliza para conectar a los usuarios a la red HFC es un medio de muy buena calidad y es capaz de soportar un ancho de banda muy amplio. El principal problema a ser resuelto es que estos cables son “buses”. Esto significa que todos los usuarios conectados al bus trabajan en un medio compartido mediante velocidades sujetas a cuotas. Aunque se suele referir a estas velocidades sujetas a cuotas como 30Mbps, lo que significa en realidad es que la máxima capacidad del medio compartido es de esta velocidad y todo el grupo de usuarios conectados al “bus” disponen de esta velocidad para todos ellos. Para asegurar la disponibilidad se suele limitar el caudal de subida a muy bajas velocidades de aproximadamente 128Kbps.
El problema clave en la actualidad es que el usuario demanda mayor velocidad y provoca que el medio compartido de 30Mbps no pueda seguir siendo viable. Sin embargo resulta muy costoso el despliegue de nuevas infraestructuras de cable (de cualquier tipo) hasta las instalaciones del usuario. En el largo plazo (20 años) no parece haber alternativa para una sustitución total de los medios de cobre existentes por fibra óptica, sin embargo, como veremos, hay alternativas intermedias.
Hay factores físicos y legales que afectan a la elección de las soluciones de acceso a la banda ancha. Por ejemplo, en muchos países la familia tradicional que habita en una vivienda unifamiliar es la excepción en lugar de la regla, gran cantidad de personas viven en grandes bloques de apartamentos, donde las instalaciones y los costes repercutidos de servicio pueden ser potencialmente compartidos. Sin embargo estos grandes bloques de viviendas se suelen ubicar en calles donde la instalación del cable de acceso resulta bastante complicada. Adicionalmente en cierto número de países, hay problemas legales para la ubicación del equipamiento del operador en las instalaciones del cliente. Otra casuística en función del país de aplicación es la definición legal de “Operador de telefonía” y “Operador de cable” que determina las opciones disponibles para realizar el despliegue de la red.

¿Qué tecnología pueden soportar la banda ancha en el futuro?
Es importante recordar que cualquier solución que se proponga debe ser capaz de ser utilizada en un futuro indefinido, y de ser mejorada y ampliada según las necesidades lo requieran. Adicionalmente, cualquier nueva solución ha de ser implantada en paralelo con los servicios existentes.

1. Una solución ideal
La solución ideal es conectar directamente a cada abonado al nodo público mediante una conexión de dos fibras ópticas dedicadas (P2P). Esta solución satisfaría cualquier necesidad de ancho de banda que pudiese requerir el abonado, y potencialmente se trata de una solución a largo plazo, aunque implique un alto coste de implantación inicial.

2. Soluciones RF
Las soluciones mediante Radio Frecuencia ofrecen una alternativa económica para pequeños grupos de abonados en entornos rurales o semi-rurales. La problemática se presenta en zonas de alta densidad de población en las cuales se encontraría con construcciones muy elevadas que obstaculizarían notablemente la señal, e implicaría la instalación de un número muy elevado de estaciones base para dar servicio al alto número de usuarios que conectarían simultáneamente.

3. FTTC-Very high bit rate DSL (VDSL)
Las ADSL actuales funcionan razonablemente bien, pero los usuarios comienzan a experimentar la necesidad de velocidades significativamente mayores. Como ya se ha mencionado, la velocidad máxima del ADSL es muy dependiente de la longitud del enlace (bucle de abonado) debido a la atenuación de introduce el cable a la señal transmitida, luego…. ¿Porqué no reducir esta distancia? La idea es disponer de un armario distribuidor en algún lugar entre el abonado y el nodo público, enlazando los mismos mediante fibra óptica y realizando una transducción opto eléctrica en el armario distribuidor, dejando la acometida al abonado en el par de cobre original. Este tipo de arquitectura se llama usualmente FTTx, pudiendo ser la “x” casi cualquier letra del abecedario en función de la ubicación del distribuidor, calle (Street), edificio (Building), etc.

4. Fibra hasta el domicilio (FTTH)
Si es necesario dar servicio a un bloque de apartamentos de cierto tamaño (por ejemplo 100) se puede extender la infraestructura de fibra óptica hasta el mismo bloque y ubicar el nodo VDSL en los cuartos técnicos del edificio.
Esta filosofía evita el recableado del interior del bloque lo cual puede suponer un monto considerable. Por supuesto se ha de obtener previamente el permiso de los propietarios del edificio. Se trata de una solución muy similar al FTTC con la particularidad de que los enlaces en cobre son extremadamente cortos, con lo cual se obtiene un servicio de muy buena calidad. El importe de este tipo de infraestructura puede parecer excesivo para edificaciones unifamiliares, pero puede resultar muy atractivo para grandes bloques de viviendas.

5. PON
Una solución que ofrece una capacidad más que adecuada y que puede ser implementada a un coste inferior que la solución ideal es la red óptica pasiva (Passive Optical Network o PON). La teoría de PON es construir una infraestructura de red óptica la cual utiliza derivadores o “splitters” para conectar un cierto número de usuarios a una única fibra en el nodo público. Se utilizan técnicas electrónicas para conseguir que los usuarios compartan el medio óptico común. Véanse las Figuras 1 y 2.
PON tiene algunas ventajas incluso más atractivas. Como la no necesidad de disponer de armarios de calle lo cual simplifica la configuración y operación de la red. La no necesidad de equipamiento activo en campo también simplifica el mantenimiento. Más aún, dependiendo del sistema PON, los usuarios pueden ubicarse incluso hasta a 20 kilómetros desde la terminación de línea óptica (OLT). En la actualidad, una gran ciudad puede llegar a tener hasta 500 nodos públicos, pero con un sistema PON se pueden necesitar muchos menos (un número realista podría ser entre 12 y 20) lo cual supone un gran ahorro de implantación, mantenimiento y operación.
Sin embargo requiere una inversión inicial alta en la instalación de tendidos de fibra óptica y terminación de la misma en el domicilio de cada abonado. Los costes de instalación (zanjas, protección, canalizado) es muy superior al del cable en sí.

Conclusión
Cualquiera que sea la arquitectura adoptada implicará la adopción de fibra óptica en la red de acceso. El desafío es cómo diseñar la red para satisfacer las necesidades del usuario en la actualidad, y que a la vez sea un diseño abierto para la evolución futura, y todo esto a un coste aceptable. In la mayoría de los casos, FTTx puede ser la alternativa más atractiva ya que satisface las necesidades actuales dejando la puerta abierta para su evolución hacia una arquitectura PON en un futuro. En caso contrario, el despliegue de PON bien podría ser la solución más rentable a largo plazo.

Autor:

Juan Pablo Muñoz, Technical Manager R&M Spain/Portugal

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