Actualmente, los CPD están creciendo y madurando y la administración del cableado está adquiriendo mayor importancia tanto en su operativa diaria como en su rendimiento.

En este entorno y circunstancias, el diseño, la gestión y la administración de la infraestructura de fibra óptica de transporte de información del CPD pasan a ser piezas fundamentales.
La elección de la topología de la red, la definición de su estructura física y la elección de los materiales que la conforman deben tener en cuenta la fiabilidad, sencillez y vida útil que se pretende alcanzar.

En este sentido, la incorporación de canales de 40 y 100 G en los CPD demanda la existencia de enlaces conformados por estructuras multifibra en paralelo, muy diferentes a las necesarias para canales dúplex.
Sin embargo, la realidad exige que se puedan establecer simultáneamente en un CPD enlaces de ambos tipos y la alternancia entre ambos no debe suponer un trastorno en la gestión y rendimiento de la red.

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La conectividad Dúplex (Base 2)
Antes de explicar en qué consiste la conectividad multifibra en paralelo, resulta conveniente recordar cómo funciona un enlace dúplex.
La finalidad de las dos fibras de un enlace dúplex utilizadas para establecer un canal de telecomunicación bidireccional simple es que cada una de ellas transporte la señal de un trasmisor (Tx), situado en un extremo, hasta un receptor (Rx), del extremo opuesto.

La correcta disposición de las fibras para que esto suceda, con independencia del número de conectores que se gestionen en el enlace, recibe el nombre de polaridad en Base 2.
Para comprender su importancia, analicemos que sucede si, al tratar de establecer un canal dúplex, se comprueba que la señal que debe ser entregada al Rx “sale” por el conector que está destinado al Tx.
La solución más sencilla consiste en intercambiar entre sí los dos conectores simples de un mismo punto del enlace, en cualquiera de sus extremos o en cualquier punto de administración intermedio.
Es fácil deducir que esta solución puede desembocar en un problema mayor que el que pretende solucionar: la pérdida del control de la red física como consecuencia de la pérdida de confianza en la administración de la red, debido a la ingente cantidad de conectores en un CPD.

Pero, incluso sin llegar a esos extremos, podemos encontrar dificultades más inmediatas para aplicar la solución simple porque:
- no se disponga de tiempo para ir probando la correcta polaridad en cada equipo o puerto que se conecta (situación habitual en los CPD).
- los conectores dúplex no permitan intercambiar entre sí los conectores individuales.
- convivan en la red diferentes tipos de conectividad con distintas bases de polaridad (Base 2, Base 12, Base 24…) que imposibiliten el buen funcionamiento sin una correcta planificación y administración.
Para evitar esta situación, el criterio básico de gestión de una red basada en canales con polaridad Base 2 se fundamenta en la Regla A-B.

Esta regla indica que cuando se tengan 2 fibras que dispongan de conectores dúplex en ambos extremos, la fibra que en un extremo ocupa la posición A del conector debe ocupar la posición B en el extremo opuesto, de manera que si se intercambian los extremos, la disposición resultante debe ser similar.
Esta regla se aplica tanto a latiguillos y pasamuros dúplex como a la confección de troncales.
Respecto a los latiguillos la regla es fácil de cumplir si los conectores de ambos extremos son dúplex. El la figura 1 se muestra la disposición de los mismos.
En relación a los pasamuros dúplex, es fácil verificar que la marcación A-B está intercambiada en ambos lados por lo que siempre cumplen la regla (por ese motivo, muchos fabricantes ya no marcan con A y B sus pasamuros dúplex).
La generalización de esta regla a troncales, típicamente formados por un número par de fibras mayor que 2, se denomina Regla de Par Invertido.
Esta regla sólo debe aplicarse en el caso de disponer de pasamuros dúplex en ambos extremos, ya que en aquellos enlaces en los que en uno o ambos extremos se disponga de pasamuros simples no es de aplicación la polaridad en Base 2.
La regla del par invertido consiste en invertir, en ambos extremos, el orden de las fibras por parejas.
Siguiendo este criterio, la polaridad en Base 2 se mantiene con independencia del tipo de conector dúplex, del tipo de componentes que se use y de la cantidad de interconexiones que se establezcan en el enlace para establecer un canal de comunicación.

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Para materializar en la práctica la regla de par invertido puede procederse del siguiente modo:
1.    Asignar a cada fibra del cable un número secuencial, (como cada fibra le corresponde un color se recomienda seguir una codificación de colores estándar). Ver ejemplo en Tabla 1.
2.    Verificar que los pasamuros dúplex están igualmente colocados en ambos extremos. Figura 2
a.    Si están en posición horizontal, normalmente la “guía de la llave” del conector se coloca en la parte
superior.
b.    Si están en disposición vertical,  hay que confirmar que en ambos extremos la “guía de la llave” se
encuentra en el mismo lado (derecho o izquierdo).
c.    Si en ambos extremos no existe la misma disposición de los pasamuros, asignar correspondencias
entre los pasamuros de ambos extremos.
3.    Instalar los conectores en los pasamuros dúplex en ambos extremos del cable según el siguiente criterio:
a.    En un extremo del cable, instalar los conectores en los pasamuros en orden consecutivo (1-2, 3-4, 5-
6…) p. ej. de izquierda a derecha (o de arriba hacia abajo).
b.    En el otro extremo del cable, instalar los conectores en los pasamuros en numeración de par invertido (2-1, 4-3, 6-5…), en el mismo sentido que en el otro  extremo: p. ej. de izquierda a derecha (o de arriba hacia abajo).

Hay que tener especial cuidado con la aplicación del paso 3 en el caso 2.c ya que es muy fácil confundirse. La principal causa de error viene del hecho de que, si existe, la marcación A-B alternada en ambos lados de un mismo pasamuros dúplex puede llevar a error a la hora de colocar correctamente las

fibras del troncal.
Una manera de entender la coherencia de la polaridad Base 2 es ver que la suma de los componentes que se precisa para establecer un canal (troncales + pasamuros + latiguillos) es siempre un número impar.

En efecto, el menor número de elementos necesarios para establecer un canal es 1 latiguillo. Si se unen 2 latiguillos para establecer el canal, se precisa de un pasamuros dúplex que permita su unión, por lo que el número de elementos pasa a ser 3. Si se sigue con este criterio, ya sea añadiendo troncales o latiguillos al canal, siempre se añaden igual número de pasamuros, por lo que el finalmente la cantidad de elementos que conforman un canal es un número impar. Ver ejemplos en figuras 3 y 4.

La conectividad multifibra paralela (Base 12)
Como ya se ha comentado, la incorporación de sistemas de transmisión de 40 y 100 G en los CPD ha exigido un replanteo de la conectividad en dichos entornos.
Para poder transmitir tasas de información tan elevadas existen, básicamente, dos líneas de actuación.
La primera consiste en desarrollar transmisores y receptores con ancho de banda suficiente para gestionar esta ingente cantidad de información. Esta opción se encuentra con límites físicos inherentes a la dinámica interna de los dispositivos opto-electrónicos, lo que está dificultando su concreción en productos comerciales.
Como alternativa, la segunda línea de actuación se basa en descomponer el canal de alta tasa en varios “sub-canales” de menor tasa y su posterior agregación. En este caso, la tasa de transmisión elegida para cada sub-canal es, como máximo, de 10 G, para la que sí existe optoelectrónica comercial.
Para el transporte de estos sub-canales se barajan varias opciones, que van desde la multiplexación en longitud de onda sobre una única fibra, hasta la transmisión en paralelo por fibras independientes, pasando por multiplexación en fase y polarización.
De todo este abanico, la transmisión en paralelo por fibras independientes resulta ser la más fácil de implementar y es, con diferencia, la más económica cuando la longitud de los canales es reducida, como en el caso de un CPD.

Para “materializar” esta solución, se ha optado por agregar las fibras en grupos bajo un único conector. La conectividad más popular que trabaja bajo esta filosofía es la basada en conector MPO. Ver figura 5.
La disposición más corriente en un conector MPO es la de una única fila de 12 fibras. Se puede ver claramente que tantas fibras posibilitan una gran cantidad de combinaciones a la hora de establecer correspondencia entre las posiciones que ocupan en los conectores de los extremos de un latiguillo o de un troncal.

De entre todas las posibles se ha normalizado una capaz de garantizar el funcionamiento de comunicación basado en la agregación de sub-canales en paralelo. A esta disposición se la denomina polaridad en Base 12. Ver tabla 2.

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Para materializar esta Base de polaridad la disposición de los conectores de un troncal o un latiguillo debe seguir la Regla Key-Up / Key-Up. Ver figura 6.

 

 

 

 

 

Las disposiciones Key-up / Key-down, tanto directa como invertida por pares, responden a una filosofía basada en los mismos criterios que se aplican al establecer enlaces clásicos con conectores simples o dúplex (A-B), respectivamente, y es fácil comprobar que no cumplen con Base 12 ya que asigna la posición 1 de un extremo a la posición 1 del otro (caso directo, figura 7a) o alterna las posiciones pares y las impares dos a dos (caso invertido por pares, figura 7b).
Con la polaridad Base 12 (Key-up / Key-up), las comunicaciones que emplean varios sub-canales en paralelo, por ejemplo 40 y 100 G, se materializan fácilmente, tal y como se puede deducir de los esquemas mostrados en las tablas 3 y 4, pero resulta imposible establecer este tipo de canales con disposiciones Key-up / Key-down, como ya se ha expuesto.

Notemos que para gestionar 10 sub-canales en cada sentido de transmisión se precisan 2 sub-enlaces de 12 fibras ópticas por cada canal. En este caso, los 2 sub-enlaces deben disponerse, a su vez, de forma que relacionen los puertos Tx con los Rx de ambos extremos. Esta disposición es equivalente a combinar una polaridad Base 2 a nivel de sub-enlaces con una polaridad Base 12 a nivel de fibras. A esta combinación de polaridades se la conoce con el nombre de polaridad en Base 24.
Existen varios modos de obtener polaridad en Base 24, pero todos ellos están condicionados por el tipo de conector empleado. Así pues, si se emplean conectores MPO de 24 fibras en disposición de dos filas de 12, el sub-enlace formado por las fibras de la fila inferior de un extremo se debe corresponder con los de la fila superior en el extremo opuesto.

Sin embargo, lo más habitual es el empleo de conectores MPO de 12 fibras. En este caso se disponen las hembras MPO por parejas y la gestión de los sub-enlaces se realiza de forma similar a como se gestionan los enlaces de fibra óptica cuando se utilizan conectores individuales, es decir, estaríamos en una situación similar a gestionar canales dúplex con latiguillos individuales, sólo que en este caso cada latiguillo está formado por una agrupación de 12 fibras.
Existe una última consideración sobre los conectores MPO que debe ser tenida en cuenta ya que, aunque no afecta directamente a la polaridad, condiciona el diseño de las redes y la elección de sus componentes.

Dado que la disposición de las fibras se realiza en un único bloque, no existe la posibilidad de controlar el alineamiento de las fibras en las conexiones por medio de un manguito o “sleve” en el pasamuros. Para poder obtener el alineamiento de las fibras preciso, se recurre a una solución basada en chaveta y chavetera, de modo que la chaveta (también denominado bulón, perno…) encaja ajustada en la chavetera o agujero, impidiendo el movimiento lateral de ambos conectores.

Método A (Troncal en configuración simple):
1)    Dos tipos distintos de latiguillos dúplex.
2)    Troncal key-up / key-down de configuración simple.
Incompatible con 40/100 G.
3)    Permite utilizar una única configuración en todos los módulos adaptadores.

 

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Método B (Troncal en configuración paralela):
1)    Un único tipo de latiguillo dúplex conforme a la regla A-B.
2)    Troncal key-up / key-up de configuración paralela.
Compatible con 40/100 G.
3)    La responsabilidad de la correcta adaptación de la Base2 en la Base 12 recae exclusivamente en los módulos adaptadores. Hay opciones que precisan configuraciones diferentes en ambos extremos.

 

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Método C (Troncal en configuración dúplex):
1)    Un único tipo de latiguillo dúplex conforme a la regla A-B.
2)    Troncal key-up / key-down de configuración dúplex (consiste en aplicar la regla de par invertido sobre una configuración simple).
Incompatible con 40/100 G.
3)    Permite utilizar una única configuración en todos los módulos adaptadores.

 

 

El diseño elegido para los conectores MPO determina que éstos dispongan de 2 chavetas (MPO “machos”) o 2 chaveteras (MPO “hembras”). Así pues, en los conectores MPO la calificación de hembra ya no se puede asociar a los pasamuros, como sucede en los conectores “Clásicos”. Ver figuras 8 y 9.
Las normas industriales podrían haber definido conectores MPO que dispusieran de una chaveta en un lado y de una chavetera en el contrario. Con esta disposición todos los conectores hubiesen sido iguales, pero esa opción lleva asociadas otras limitaciones técnicas que no es objeto de este artículo explicar.
Si la responsabilidad del alineamiento recae en el juego chaveta-chavetera, la responsabilidad del enfrentamiento, y más concretamente el mantenimiento de la presión adecuada entre las fibras enfrentadas, recae sobre los muelles dispuestos en el interior los conectores. Sin embrago, estos no pueden actuar si los conectores no se anclan en algún punto.

Este punto de anclaje se encuentra en el pasamuros. Ver figura 10.
Además de su función de sujeción, el pasamuros es responsable de que se mantenga la polaridad correcta, forzando que las llaves de los conectores se sitúen en la posición adecuada. Para garantizar la polaridad, el pasamuros debe responder al mismo criterio que los troncales y latiguillos: Key-up / Key-up.
Por supuesto, en un pasamuros sólo está permitido el enfrentamiento de un conector macho con uno hembra. Esta exigencia condiciona la posición que cada tipo de conector, macho o hembra, ocupa en la red.
Si se parte de la premisa de que los latiguillos (elementos móviles responsables de la administración de la red) deben tener el mismo tipo de conector en ambos extremos y que éstos son los únicos elementos que se pueden enfrentar a los conectores situados en los elementos opto-electrónicos, queda fijado el hecho de que los conectores de un latiguillo deben ser complementarios a los presentes en los equipos de telecomunicaciones. Como los equipos disponen de conectores MPO-M, los latiguillos deben estar confeccionados necesariamente con conectores MPO-F.

Esta decisión condiciona, a su vez, la elección de los conectores asociados a los troncales, constituyentes de la infraestructura fija de la red, fijándola en conectores MPO macho (MPO-M), complementarios a los de los latiguillos.
En el caso, excepcional, de que se disponga de un tipo de conector en cada extremo (MPO-F y MPO-M), como el de la figura 4, se habla de latiguillo híbrido. No resulta conveniente utilizar este tipo de configuraciones, ya que permitirían la conexión de los equipos con la red, pero no se podrían utilizar en la asignación de puentes entre paneles de la infraestructura fija.

Compatibilidad Base 2 y Base 12. Módulos de adaptación
De lo expuesto hasta ahora, se deduce que, en un Centro de Proceso de Datos con proyección de futuro, la polaridad debe ser necesariamente tenida en cuenta para su concepción y diseño.
Parece claro que resulta conveniente plantear una infraestructura fija con polaridad en Base 12, y por lo tanto troncales Key-up / Key-up, que permita la instalación de canales de alta tasa de transmisión. Sin embrago, la realidad impone la necesidad de mantener enlaces dúplex clásicos, soportados por polaridad en Base 2.
Seguidamente expondremos que elementos se precisan, y con qué criterios deben ser configurados y empleados, para posibilitar la gestión de canales en Base 2 sobre infraestructuras en Base 12.
Aunque, como expondremos seguidamente, existen muchos procedimientos para materializar esta integración, el cumplimiento de ciertas premisas destinadas a facilitar la administración, limita las opciones en la práctica.
Las normativas internacionales dan orientaciones específicas para establecer enlaces dúplex sobre troncales de 12 fibras. En particular, el estándar ANSI/TIA-568-C define tres métodos básicos, identificados como A, B y C, capaces de cumplir esta necesidad, pero también declara que existen muchos criterios de modificación de estos tres tipos básicos, que puede resultar conveniente aplicar para facilitar la gestión y proyección de futuro de la red.

Para entender las peculiares características y diferencias entre los posibles métodos, primero debemos analizar los componentes que configuran un canal.
Recordemos que para confeccionar un canal se precisa de todos o parte de los siguientes elementos:
- Los Troncales
- Los Pasamuros
-  Los Latiguillos

A estos componentes fundamentales hay que añadir unos nuevos elementos que permitan, en su caso, la adaptación de Bases: Los Módulos de Adaptación.
Estos módulos son elementos que se sitúan en los extremos de los troncales, antes de la presentación del troncal al panel de administración. Por tanto entran a formar parte de la infraestructura fija de la red.
Si sobre estos elementos se exigen determinadas condiciones de diseño que garanticen su correcto funcionamiento y una fácil administración,
la cantidad de métodos de adaptación posibles queda sensiblemente reducida.
Bajo estas premisas, los criterios que se deben aplicar son:
- Que los troncales y los pasamuros estén configurados en Base 12, o, lo que es lo mismo, que sean del tipo Key-up / Key-up.
- Que el método elegido pueda funcionar empleando exclusivamente latiguillos y pasamuros dúplex que cumplan la Regla A-B (Base 2).
Estas exigencias descartan todos aquellos métodos en los que la adaptación recae en la disposición de las fibras en los troncales, pasamuros o latiguillos. En efecto, como los troncales y pasamuros quedan determinados por la polaridad Base 12 y los latiguillos dúplex y pasamuros asociados por la polaridad Base 2, es en los módulos de adaptación en los que se gestiona el Método elegido.

Estos condicionantes descartan a los métodos A y C como posibles candidatos a constituir la infraestructura de un CPD moderno ya que los troncales de ambos no son compatibles con la exigencia de polaridad Base 12. Es conveniente recordar que el origen de estos dos métodos está en la adaptación de troncales clásicos, que asignaban fibras de forma directa (1 con 1, 2 con 2,…) o invertidas par a par (1 con 2, 2 con 1,…), respectivamente.
El módulo de adaptación, conocido como Hidra por su aspecto, es un elemento que, como ya se ha comentado, se incorpora a la infraestructura fija en los extremos de los troncales y que permite la libre asignación de las 12 fibras en los correspondientes puertos asociados a 6 conectores dúplex. Ver figura 11.
Las hidras se suelen agrupar de dos en dos en un único envoltorio común conocido como Casete de Adaptación, que se suele colocar en los paneles de administración de la red.
Así pues, el problema de transportar canales Base 2 por medio de infraestructura fija de Base 12 se reduce a la correcta asignación de las hidras de adaptación en los pasamuros dúplex de los casetes.

Se puede verificar que existen varias posibles configuraciones, en total 46.080,  que permiten que, a partir del Modelo B, se pueda configurar una red totalmente efectiva en Base 2 y compatible con Base 12 en base a un módulo de adaptación único. En estos casos, la configuración de ambos módulos complementarios se caracteriza por ser idéntica. Es decir, los módulos en estos casos son auto-complementarios lo que permite el empleo de un mismo módulo en toda la red, lo que facilita su administración.
Es importante notar que cada módulo auto-complementario es incomplatible con el resto de posibles módulos auto-complementarios.
Lógicamente, en una infraestructura con elementos fijos (troncales) dotados de conector MPO “macho” (con chavetas), los módulos de adaptación deben disponer de conectores MPO-F, y, aunque también podría plantearse a la inversa, ya se ha explicado la conveniencia de que los troncales se configuren con conectores MPO-M.

Conclusiones
Para confeccionar el sistema de cableado de fibra óptica de un CPD moderno se debe optar por una solución coherente en la que el conjunto de elementos constituyentes de su infraestructura fija, de adaptación y de conexionado garanticen la convivencia de polaridades dúplex Base 2 y paralelas Base 12 y 24 por medio de una administración simple y segura.

Para la confección de la infraestructura fija resulta conveniente elegir una filosofía en Base 12 materializada con elementos pre-ensamblados en fábrica y de configuración modular Key-up / Key-up. Lo más usual es utilizar cables terminados en fábrica con conectores MPO-M en sus extremos, denominados cables troncales.
Para la parte móvil resulta adecuado el empleo de latiguillos con conectores MPO-F para los canales en Base 12 y LCD o SCD, con la Regla A-B, para los canales en Base 2.
Hay que tener la precaución de que los elementos adaptadores, casetes e hidras, dispongan de conectores MPO adecuados a su posición en la red. Es decir, si van a ser incorporados a la infraestructura fija, el conector MPO debe ser el complementario al empleado en el troncal.

Todos los elementos involucrados en la red deben garantizar su buen rendimiento antes de su uso, con el objetivo de minimizar la manipulación y la incorporación de elementos intermedios añadidos en el momento de establecer los canales.
Si se siguen estos criterios de forma sistemática, gestionar un CPD en el que convivan múltiples sistemas de telecomunicación puede resultar muy sencillo, gratificante y rentable.

En las figuras 12 a, b y c se plasman los Métodos A, B y C. Hay que señalar que en los métodos A y C el módulo adaptador es el mismo y único, lo cual es lógico si recordamos que en estos casos la polaridad Base 2 está gestionada en los latiguillos dúplex (Caso A) o en el propio troncal (Caso C). El método B precisa de 2 módulos, que pueden estar configurados de forma diferente, pero que en 46.080 configuraciones de los varios millones posibles, ambos módulos resultan ser formalmente idénticos, lo que permite usar un mismo módulo en toda la red y facilitar su administración.

Autor: Francisco M. López Torres - Director de la OTP - Fibercom, S.L.

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