Evolución CATV

Perspectiva Histórica de la CATV

El sistema de Televisión por cable no tuvo originalmente la intención de ser un mecanismo de comunicación de propósito general. Solo con el crecimiento del Internet el cable empezó a asumir el rol de un sistema de comunicaciones de propósito general. Aún en estos casos, los nuevos servicios son construidos, tanto como sea posible, sobre las viejas redes. El propósito original del cable fue el de transportar señales de entretenimiento de televisión a los abonados. Para estas aplicaciones, se necesita solamente la transmisión en un solo sentido, desde la localización central, llamada Headend, a cada abonado, transmitiendo esencialmente la misma señal, La señal tiene compatibilidad con los equipos electrónicos que los abonados ya poseen. Estos equipos has sido construido para operar sobre el Standard técnico de Televisión llamado NTSC, después que la organización que lo creo en 1941, The National Television Systems Committee. Este estandar de la televisión Blanco y Negro fue modificado en 1953 para proveer compatibilidad a la información de color a los receptores de los Televisores, y nuevamente en 1984 para agregar compatibilidad al sonido estéreo.

El propósito original de la televisión por cable fue el de transmitir señales de banda ancha a zonas en la cuales esta señal no podía ser recepcionada por antenas. Este sistema fue denominado Cable Community Antenna Television - CATV en el año 1948. (Ahora lo llamamos Televisión por Cable)

El Coaxial en la planta Externa

Los cables de cobre UTP ( Unshielded twisted pair), son la estructura sobre la cual la red de telecomunicaciones se ha construido desde sus orígenes. Desafortunadamente, este tipo de cable tiene sus limitaciones, sobre todo permite el ingreso de ruido. En los casos más simples, se hace presente el crosstalk. Para las frecuencias altas de datos y TV el resultado es completamente desastroso. Para mejorar esto los portadores instalaron cables coaxiales como medio de transmisión antes que la fibra óptica, el cable coaxial es un medio que toma en cuenta la configuración óptima de la señal asociada y posee el blindaje asociado.

Pero no todo es fácil en una red CATV. Hay problemas interesantes en algunas áreas, tales como la topología del sistema de cable ; la necesidad de alimentar con energía la red local de los cliente; los requerimiento técnicos para las comunicaciones interactivas; la interconexión con la planta telefónica convencional; la capacidad de la planta de cable para manejar un numero grande de clientes, etc., etc.

A pesar de estos problemas, la atracción de usar el cable coaxial es grande debido a que tiene grandes capacidades. Con una pequeña cantidad de equipos electrónicos, el cable existente en el hogar puede no solamente llevar programas de TV, sino también una conversación telefónica, un acceso a Internet, y otros servicios de datos --todos de manera simultánea. Otro modo de decir esto es que la capacidad del ancho de banda del coaxial es muy grande. La topología del sistema de cable TV es diferente al del sistema de telefonía. Como sabemos, la red de teléfonos --al menos a nivel local se parece a una estrella. El sistema de CATV es diferente. Ha sido construido como un sistema broadcast donde la totalidad de mensajes -todos los canales de TV- son transmitidos simultáneamente a través del sistema, y el canal deseado es seleccionado por la electrónica del aparato de TV. Así, si el sistema va a ser modificado para permitir conversaciones de voz o transmisión de datos, el sistema debe de ser modificado para permitir conversaciones de retornos. Esto debe de realizarse virtualmente en toda la planta coaxial de CATV, pero esto no es fácil y no es barato.

La planta de CATV no es totalmente coaxial. La fibra reemplazó rápidamente al coaxial en los cables troncales, (Lo que en la planta telefónica se denomina cables alimentadores). Esto ha incrementado la capacidad de la planta, naturalmente, pero no resuelve los problemas inherentes asociados con la topología. La alimentación es un problema serio en el cable coaxial. En la red telefónica, el teléfono en cada casa deriva su energía desde las baterías ubicadas en la oficina central; más específicamente, la corriente de timbrado es enviada desde la oficina central a la casa, para timbrar el teléfono. Cuando la energía eléctrica domiciliaria es interrumpida debido a cortes, accidentes, etc., se puede usar todavía el teléfono.

Aun existe otro problema, es el potencial para sobrecargar el sistema. Cuando los primero 10 ó 100 o 1,000 subscriptores hacen transferencia con su teléfono y/o su servicio de Internet hacia una empresa utilizando cable coaxial, hay un pequeño problema, el troncal se congestiona, es posible aumentar la capacidad del troncal, y esto podrá realizarse de hecho. Pero se requiere una inversión adicional.

Mas información: LAS TELECOMUNICACIONES

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Diseño de redes óptica

Las nuevas normas  estan permitiendo a los operadores aprovechar mejor las redes de fibra. Los nuevos enfoques que se estan dando en la planta exterior de fibra tienen por objetivo hacer más rentables los accesos. La segmentación esta permitiendo dar un nuevo enfoque al diseño de redes  que se dirigen a  grupos más pequeños de hogares, creando  espacios reducidos y eliminando la necesidad de grandes gabinetes de splitters.
La red de distribución al vecinario tiene nuevas opciones.  Además de terminales multipuerto, nuevas salidas (branch), y terminales conectados en serie que  facilitan el diseño y reducen el costo de la preconectorización,  permitiendo implementaciones más rápidas.  Estos nuevos componentes se pueden colocar en la planta externa tradicional, tales como pedestales mensajeros y cámaras. 

 El acceso tradicional de fibra óptica
La solución tradicional de los acceso de fibra, especialmente de fibra hasta el hogar (FTTH), utilizada por las empresas de telecomunicaciones, han estado principalmente en torno a una arquitectura de división centralizada. Hasta la fecha, la versión mas común implementada de tipo división centralizada  ha sido el de una estrategia concentrada entre 200 y 800 hogares atendidos desde un sola localización de splitter o una atención desde un punto de convergencia  local (LCP).  La implementación de esta arquitectura ha significado el uso de gabinetes o armarios con splitters. Este enfoque tiene muchos beneficios; pero no siempre todos los operadorest tienen el espacio necesario.
Algunos de los beneficios del modelo centralizado de splitters incluye: 

• Una gestión centralizada para pruebas de muchos cliente.
• La capacidad de escalamiento, tales como divisores ópticos, para mantener la velocidad requerida por los clientes 
• Un alto grado de flexibilidad futura, incluida la gestión de longitud de onda y la tecnología de superposición/mezcla de  capacidades.

Alrededor de este enfoque los operadores de cable tienen las siguientes desventajas:

• Alto número de fibras de distribución procedentes de los gabinetes (muchas fibras para empalmar si algo se corta)
• Planos físicos grandes y la necesidad de espacios para montar los gabinetes
• Por lo general, el empalme externo requiere de hardware adicional y de cierres de empalme.
• Desafíos por el crecimiento de las ciudades. Desarrollo de infraestructura de manera escalar para ir a la par con las fases de desarrollo. 

Tutorial CWDM

Las longitudes de onda utilizadas en las implementaciones CWDM son definidas por la Unión Internacional de Telecomunicaciones, mediante la referencia  UIT-T G.694.2, y la conforman una lista de 18 longitudes de onda desde los  1270nm a 1.610nm, con espaciado de 20 nm de longitud de onda. La longitud de onda central real de la UIT-T G.694.2  son 1271, 1291, etc, pero normalmente se conocen como 1270, 1290, etc. Estas son en realidad las mismas longitudes de onda, la única diferencia es semántica. Las longitudes de onda CWDM pueden utilizarse para una amplia variedad de funciones y aplicaciones. Por ejemplo, las longitudes de onda puede ser dedicados al tráfico de clientes diferentes, con diferentes velocidades y servicios, o utilizados para  pruebas no invasivas, el monitoreo y la gestión.

Para conectar un dispositivo de comunicación en una red CWDM, el dispositivo debe transmitir una señal óptica utilizando una de las 18 longitudes de onda CWDM específicadas y ser multiplexados en el enlace común de la red, que en nuestro caso es un  cable de fibra que conduce todas las longitudes de onda CWDM. Los dispositivos fuente y destino que se comunican a través de un enlace común CWDM deben de  utilizar la misma longitud de onda (por ejemplo, ambos dispositivos utilizan 1490nm). Nueva longitudes de onda se puede añadir al enlace común para conectar otros  dispositivos, siempre y cuando cada longitud de onda sea único.

El corazón de una red CWDM es un dispositivo llamado el multiplexor CWDM (MUX) que multiplexa, o combina, longitudes de onda única a partir de distintas fuentes de comunicación sobre un cable de fibra óptica. Esta fibra se le conoce como el enlace común. En el otro extremo del enlace común, otro dispositivo MUX se utiliza para demultiplexar, o filtrar las longitudes de onda individuales y entregarlos a sus destinos. Cada canal CWDM está conectado a la MUX CWDM a través de puertos de canal.

Tenga en cuenta que las longitudes de onda de la norma  estandard 1310 y 1550  no son las mismas que las longitudes de ondas 1310nm CWDM y  1550 CWDM. Las tolerancias central de la longitud de onda 1310nm y 1550 son mucho más anchas que los equivalentes CWDM, y por lo tanto no son suficientemente precisas para ejecutarse a través de filtros CWDM. (Ver Figura ).

 

Al implementar una red CWDM, una longitud de onda normal se puede convertir en una longitud de onda CWDM, o un MUX CWDM con un puerto de pasa  banda que puede superponer la longitud de onda estándar, sobre el enlace común de CWDM. Un puerto  pasa banda es canal adicional en un MUX CWDM que permite a un legado de de señal de 1310 o 1550  pasar a través de la red dentro de una banda reservada. El dispositivo legado está conectado directamente al puerto pasa banda  a través de un cable de fibra. Las longitudes de onda estándar se puede convertir en longitudes de onda CWDM utilizando CWDM Small Form Pluggable (SFP) transceptores, transpondedores, y media converter de comunicación que soportan SFP.

Otro puerto disponible en un MUX CWDM es el  llamado  puerto de expansión. Este puerto permite la conexión en cascada de varios dispositivos CWDM MUX, lo que permite a un diseñador de red expandir la capacidad del canal de una red CWDM.

Tomado dle artículo: Get on teh Same Wavelength : http://www.ospmag.com/issue/article/getting-line-anthony

La fibra Óptica Hoy

Algunos años después que el primer laser fuera mostrado en 1960; ocurre otro evento que impulsa el desarrollo de la fotónica. Dos ingenieros jovenes investigadores de la Standard Telecommunications Laboratories en Inglaterra, presentron un escrito en 1966 en el Institute of Electrical Engineer (Dielectric-Fiber Surface Waveguides for Optical Frequencies);  sugiriendo que la transmisión de información sobre la fibra óptica podría ser una realidad. Charles Kuen Kao y George Kockman sugirieron que la pérdida que se presentaba en la fibra óptica no solamente era una propiedad inherente al vidrio, sino que era en realidad debido a las impurezas dentro del material. Esta ídea que nos parece obvio hoy en día,  fue un cambio en las maneras de ver las cosas en aquel entonces. Han trancurrido mas de 40 años y todas las grandes infraestructuras de las empresas de Telecomunicaciones hoy en día están construidas con cables de fibra óptica. Además tenemos  innumerables desarrollo y aplicaciones desde que Kao nos presentara su investigación. Hoy en día esta emergiendo la fibra óptica de Plástico (POF) debido a ser una fibra de bajo costo para bajas velocidades e ideal para aplicaciones de distancias cortas.

Hoy el uso de la POF en los automóbiles esta ganado un rápido crecimiento y ya los nuevos vehículos incorporan diseños de multimedia y redes de datos para el control, seguridad y entretenimiento en el vehículo.

Nuevas Técnicas para probar las velocidades ópticas

La perfomance de cualquier sistema óptico depende de la calidad del medio óptico que lo forma. Aprender a eliminar las impurezas del vidrio que forma la fibra ha permitido mejorar la perfomance de la fibra al punto que los especialistas pueden ahora tener aplicaciones a la medida. Por otro lado, si bien por  el lado de la fabricación, la calidad del medio óptico ha sido bien entendido, por el otro lado se requieren tener equipos y tecnologías que permitan probar de manera masiva las características del medio óptico, hoy esta parte de la óptica esta en plena evolución.

Otras Lecturas:
La Historia de Kao :  http://www.ieeeghn.org/wiki/index.php/Oral-History:Charles_Kao
El Nobel : http://dl.comsoc.org/livepubs/ci1/public/2010/mar/pdf/cisoc.pdf
Evolucion: http://ujdigispace.uj.ac.za:8080/dspace/bitstream/10210/2173/7/Chapter1FINAL.pdf

Mas información en la web : La Fibra Óptica Perú