TEMA 1: Medios de Transmisión
En esta unidad vamos a estudiar los medios de transmisión, es decir, los caminos físicos o inalámbricos por los cuales viaja la información en un sistema de comunicaciones. Todo enlace de datos, desde una red Ethernet doméstica hasta una red troncal de fibra óptica o un enlace satelital, necesita un medio que permita transportar la señal entre un transmisor y un receptor.
6. Fibra óptica
6.1. FTTH y redes FTTx
1 Concepto de FTTx
La sigla FTTx proviene del inglés Fiber to the x, donde la letra x representa el punto hasta el cual llega la fibra óptica dentro de una red de acceso.
FTTx es un término genérico que agrupa distintas arquitecturas de acceso de banda ancha basadas en fibra óptica. Su objetivo es reemplazar total o parcialmente el cobre utilizado tradicionalmente en el bucle de abonado.
En redes de acceso antiguas, el servicio al usuario podía llegar mediante par de cobre, como ocurría con telefonía analógica, ADSL o xDSL. En cambio, en una red FTTx, la fibra óptica se acerca progresivamente al usuario final, aumentando la capacidad, reduciendo la atenuación y mejorando la calidad del servicio.
La idea central es:
- cuanto más cerca llega la fibra al usuario, mayor es la capacidad disponible;
- cuanto menor es el tramo de cobre, menor es la limitación por atenuación e interferencias;
- cuanto más fibra hay en la red de acceso, más preparada queda la infraestructura para servicios de alta velocidad.
Variantes principales de FTTx
Las variantes más comunes son:
|
Arquitectura |
Significado |
Punto hasta donde llega la fibra |
|
FTTH |
Fiber to the Home |
Hogar del usuario |
|
FTTB |
Fiber to the Building |
Edificio |
|
FTTC |
Fiber to the Curb/Cabinet |
Gabinete o armario cercano |
|
FTTN |
Fiber to the Node |
Nodo de acceso |
|
FTTA |
Fiber to the Antenna |
Antena o sitio de radio |
|
FTTO |
Fiber to the Office |
Oficina |
|
FTTD |
Fiber to the Desk |
Puesto de trabajo |
FTTH
En FTTH, la fibra óptica llega directamente hasta el domicilio del usuario. Es una de las soluciones de acceso más completas, porque elimina el tramo de cobre del bucle de abonado.
FTTB
En FTTB, la fibra llega hasta el edificio. Desde allí, la distribución interna puede realizarse con Ethernet, coaxial, par de cobre, Wi-Fi u otra tecnología.
Es común en edificios de departamentos, hoteles, oficinas y complejos comerciales.
FTTC o FTTCab
En FTTC, la fibra llega hasta un gabinete cercano al usuario. Desde ese gabinete hasta el domicilio puede seguir utilizándose cobre, por ejemplo con tecnologías xDSL de corto alcance.
FTTN
En FTTN, la fibra llega hasta un nodo barrial o regional. El tramo final hacia el usuario suele ser más largo que en FTTC, por lo que la capacidad efectiva puede ser menor.
FTTA
En FTTA, la fibra llega hasta la antena o hasta el sitio de radio. Es muy utilizada en redes móviles, radio bases, small cells y sistemas inalámbricos de alta capacidad.
1.1 Reemplazo total o parcial del cobre
El cobre fue durante décadas el medio principal del acceso de telecomunicaciones. Sin embargo, presenta limitaciones importantes:
- mayor atenuación con la distancia;
- susceptibilidad a interferencias electromagnéticas;
- menor ancho de banda;
- menor escalabilidad;
- envejecimiento de la planta externa;
- limitaciones para servicios simétricos de alta velocidad.
La fibra óptica mejora estos aspectos porque transmite luz, no corriente eléctrica. Esto le permite alcanzar grandes distancias con baja atenuación y transportar tasas de datos muy superiores.
En una migración FTTx, el reemplazo puede ser:
- Parcial: la fibra llega hasta un nodo, gabinete o edificio, y el tramo final sigue usando cobre.
- Total: la fibra llega hasta el hogar, oficina o equipo final.
La elección depende de:
- costo de despliegue;
- densidad de usuarios;
- ductos disponibles;
- postes disponibles;
- permisos municipales;
- topología urbana o rural;
- demanda de ancho de banda;
- estrategia del operador;
- vida útil esperada de la red.
1.2 Acceso de banda ancha sobre fibra óptica
Una red FTTx permite ofrecer servicios de banda ancha de alta capacidad. Entre los servicios típicos se encuentran:
- Internet residencial;
- telefonía IP;
- IPTV;
- video bajo demanda;
- cámaras IP;
- servicios empresariales;
- enlaces dedicados;
- Wi-Fi gestionado;
- backhaul móvil;
- telemedicina;
- educación remota;
- servicios en la nube;
- juegos en línea;
- videoconferencia;
- domótica e IoT.
La fibra no solo aumenta la velocidad máxima. También mejora otros parámetros importantes:
- menor latencia;
- mejor estabilidad;
- mayor simetría entre bajada y subida;
- menor sensibilidad al ruido;
- mayor confiabilidad;
- mayor vida útil tecnológica.
1.3 Arquitecturas punto a punto y punto multipunto
Las redes FTTx pueden implementarse principalmente de dos maneras:
- Punto a punto, P2P.
- Punto multipunto, P2MP.
Arquitectura punto a punto
En una arquitectura P2P, cada usuario tiene una fibra dedicada desde el nodo central o equipo de acceso hasta su ubicación.
Ventajas:
- ancho de banda dedicado;
- facilidad de aislamiento de fallas;
- alta seguridad física;
- administración simple por enlace;
- muy buena escalabilidad por usuario.
Desventajas:
mayor cantidad de fibras;
mayor ocupación de ductos;
mayor cantidad de puertos ópticos;
mayor costo inicial en redes masivas.
Arquitectura punto multipunto
En una arquitectura P2MP, una fibra troncal se comparte entre varios usuarios mediante splitters ópticos pasivos.
Esta es la arquitectura típica de las redes PON, o Passive Optical Network.
Ventajas:
- menor cantidad de fibras troncales;
- menor cantidad de puertos OLT;
- menor costo por usuario;
- red de distribución pasiva;
- adecuada para despliegues masivos residenciales.
Desventajas:
el ancho de banda se comparte;
el presupuesto óptico se ve afectado por los splitters;
la localización de fallas puede ser más compleja;
requiere planificación cuidadosa de potencia, split ratio y distancias.
1.4 Red PON
Una PON, o Passive Optical Network, es una red óptica pasiva. Se llama pasiva porque entre la central y el usuario no requiere equipos activos alimentados eléctricamente en la planta externa. La distribución se realiza mediante fibras, empalmes, cajas, conectores y splitters ópticos.
Los elementos principales de una red PON son:
- OLT;
- ODN;
- splitters ópticos;
- cajas de distribución;
- cables feeder;
- cables de distribución;
- cables drop;
- ONT u ONU.
OLT
La OLT, u Optical Line Terminal, es el equipo ubicado en la central, nodo o sala técnica del operador. Desde allí se controlan los puertos PON y se conectan los usuarios a la red de transporte.
Funciones principales de la OLT:
- transmitir señal óptica descendente;
- recibir tráfico ascendente de los usuarios;
- administrar ONT/ONU;
- controlar ancho de banda;
- aplicar perfiles de servicio;
- integrarse con la red IP/MPLS/Ethernet del operador;
- autenticar o registrar clientes;
- gestionar VLAN, QoS y servicios.
ODN
La ODN, u Optical Distribution Network, es la red óptica de distribución entre la OLT y las ONT/ONU. Está formada por elementos pasivos.
Incluye:
- fibras ópticas;
- cables feeder;
- cables de distribución;
- cables drop;
- splitters;
- empalmes;
- conectores;
- cajas terminales;
- rosetas ópticas;
- ODF;
- bandejas;
- cajas de empalme.
Splitter óptico
El splitter óptico divide la potencia de una señal óptica de entrada en varias salidas. Es un elemento pasivo, es decir, no requiere alimentación eléctrica.
Ejemplos de split ratio:
- 1:2;
- 1:4;
- 1:8;
- 1:16;
- 1:32;
- 1:64;
- 1:128.
Cuanto mayor es el split ratio, más usuarios pueden compartir un puerto PON, pero mayor será la pérdida óptica introducida.
ONT y ONU
La ONT, u Optical Network Terminal, es el equipo instalado en el domicilio del usuario. Convierte la señal óptica en interfaces eléctricas o inalámbricas, como Ethernet, Wi-Fi, telefonía o IPTV.
La ONU, u Optical Network Unit, cumple una función similar, aunque suele usarse el término ONU cuando el equipo no está necesariamente dentro del hogar individual, por ejemplo en edificios o gabinetes.
1.5 Tecnologías PON
Las tecnologías PON evolucionaron para ofrecer cada vez mayor capacidad.
|
Tecnología |
Norma/familia |
Bajada típica |
Subida típica |
Comentario |
|
BPON |
ITU-T G.983 |
Menor capacidad |
Menor capacidad |
Tecnología histórica |
|
GPON |
ITU-T G.984 |
2.5 Gbit/s |
1.25 Gbit/s |
Muy usada en FTTH |
|
XG-PON |
ITU-T G.987 |
10 Gbit/s |
2.5 Gbit/s |
Evolución de GPON |
|
XGS-PON |
ITU-T G.9807.1 |
10 Gbit/s |
10 Gbit/s |
10G simétrico |
|
NG-PON2 |
ITU-T G.989 |
40 Gbit/s nominal |
Variable |
Usa múltiples longitudes de onda |
|
EPON |
IEEE 802.3 |
1 Gbit/s |
1 Gbit/s |
Basada en Ethernet |
|
10G-EPON |
IEEE 802.3 |
10 Gbit/s |
10 Gbit/s |
Evolución de EPON |
En una red real, la velocidad que recibe el usuario depende de:
- tecnología PON;
- split ratio;
- perfil de servicio contratado;
- capacidad de uplink de la OLT;
- congestión;
- QoS;
- red IP de transporte;
- capacidad del router del usuario;
- Wi-Fi interno;
- dispositivo final.
1.6 Longitudes de onda en redes PON
Las redes PON utilizan diferentes longitudes de onda para separar transmisión descendente y ascendente.
Un esquema típico en GPON es:
|
Sentido |
Longitud de onda típica |
Función |
|
Downstream |
1490 nm |
Tráfico desde OLT hacia usuarios |
|
Upstream |
1310 nm |
Tráfico desde usuarios hacia OLT |
|
Video RF overlay |
1550 nm |
Video opcional en algunas redes |
El uso de distintas longitudes de onda permite transmisión bidireccional por una sola fibra.
Para sistemas coexistentes, como GPON y XGS-PON sobre la misma ODN, se utilizan planes de longitud de onda compatibles y filtros WDM.
1.7 Presupuesto óptico en FTTH
El presupuesto óptico es el cálculo de pérdidas de un enlace óptico. Permite verificar si la potencia que llega a la ONT está dentro del rango aceptable del receptor.
En FTTH, el presupuesto óptico debe considerar:
- longitud de fibra;
- atenuación por kilómetro;
- conectores;
- empalmes;
- splitters;
- margen de diseño;
- pérdidas adicionales por envejecimiento o reparaciones;
- tolerancia de los equipos ópticos.
Fórmula general de pérdida total
Donde:
es la pérdida total del enlace en dB.
es la pérdida por longitud de fibra.
es la pérdida por conectores.
es la pérdida por empalmes.
es la pérdida de splitters ópticos.
es el margen de diseño.
Pérdida por fibra
Donde:
Pérdida por conectores
Donde:
Pérdida por empalmes
Donde:
Pérdida ideal por splitter
Un splitter 1:N divide la potencia óptica entre N salidas. La pérdida ideal puede aproximarse como:
Donde:
es la cantidad de salidas del splitter.
En la práctica, la pérdida real es mayor que la ideal debido a pérdidas internas del componente.
Ejemplos aproximados:
|
Splitter |
Pérdida ideal |
Pérdida práctica típica aproximada |
|
1:2 |
3.01 dB |
3.5 dB |
|
1:4 |
6.02 dB |
7.0 dB |
|
1:8 |
9.03 dB |
10.5 dB |
|
1:16 |
12.04 dB |
13.5 dB |
|
1:32 |
15.05 dB |
17.0 dB |
|
1:64 |
18.06 dB |
20.5 dB |
Potencia recibida
Si la potencia transmitida se expresa en dBm:
Donde:
Margen del enlace
Donde:
es la sensibilidad mínima del receptor.- Si el margen es positivo, el enlace puede funcionar.
- Si el margen es negativo, la potencia recibida queda por debajo de la sensibilidad.
1.8 Relación entre split ratio y ancho de banda
En una red PON, un puerto de la OLT se comparte entre varios usuarios.
Si se considera una capacidad descendente total:
y una cantidad de usuarios:
entonces una aproximación simplificada de capacidad media por usuario sería:
Esta fórmula es solo conceptual. En redes reales se aplica multiplexación estadística: no todos los usuarios transmiten o reciben al máximo al mismo tiempo.
También puede definirse una relación de sobresuscripción:
Donde:
es la relación de sobresuscripción.
es la suma de las velocidades comerciales vendidas.
es la capacidad disponible del puerto PON.
Ejemplo:
Si una red GPON ofrece 2.5 Gbit/s de bajada y se conectan 32 usuarios con planes de 300 Mbit/s:
Esto significa una sobresuscripción comercial de 3.84:1.
2 FTTH
FTTH, o Fiber to the Home, significa fibra óptica hasta el hogar. En esta arquitectura, el cable óptico llega hasta el domicilio del usuario o hasta una roseta óptica interna, desde donde se conecta la ONT.
FTTH es una solución de acceso de alta capacidad y larga vida útil. A diferencia de ADSL o xDSL, donde la velocidad depende fuertemente de la distancia y calidad del cobre, en FTTH el tramo de acceso se basa en fibra óptica, con menor atenuación y mucha mayor capacidad potencial.
Componentes de una instalación FTTH residencial
Una instalación FTTH típica puede incluir:
- OLT en central o nodo.
- ODF o distribuidor óptico.
- Cable feeder.
- Caja de empalme o distribución.
- Splitter óptico.
- Cable de distribución.
- Caja terminal óptica.
- Cable drop.
- Roseta óptica.
- Patch cord óptico.
- ONT o router óptico.
- Equipo del usuario.
Recorrido típico de señal
El recorrido puede representarse así:
OLT → ODF → Cable feeder → Splitter → Cable de distribución → Drop → Roseta → ONT → Router/usuario
En sentido descendente, la OLT transmite hacia múltiples ONT. En sentido ascendente, cada ONT transmite hacia la OLT de forma coordinada para evitar colisiones.
2.1 Fibra directa al hogar
La fibra directa al hogar elimina el cuello de botella del par de cobre. Esto permite ofrecer servicios de mayor capacidad, especialmente cuando se requieren velocidades simétricas.
Ventajas de FTTH:
- alta velocidad;
- baja atenuación;
- baja latencia;
- mayor estabilidad;
- inmunidad electromagnética;
- capacidad de evolución;
- menor mantenimiento frente a cobre antiguo;
- posibilidad de servicios simétricos;
- soporte para video, voz y datos sobre IP;
- adecuada para teletrabajo, streaming, educación remota y nube.
Limitaciones o desafíos:
- inversión inicial alta;
- permisos de obra;
- necesidad de relevamiento;
- mano de obra especializada;
- gestión de empalmes y cajas;
- control de radios de curvatura;
- limpieza de conectores;
- documentación de red;
- mediciones ópticas;
- atención de altas, bajas y mudanzas.
2.2 Relación con el bucle de abonado
El bucle de abonado es el tramo de red que conecta al usuario final con la red del operador.
En telefonía tradicional, este bucle estaba formado por par de cobre. Sobre ese par se prestaban servicios como telefonía analógica y ADSL.
En FTTH, el bucle de abonado pasa a estar formado por fibra óptica. Esto cambia profundamente el diseño de la red de acceso.
Comparación general:
|
Aspecto |
ADSL/xDSL sobre cobre |
FTTH |
|
Medio físico |
Par de cobre |
Fibra óptica |
|
Sensibilidad a distancia |
Alta |
Mucho menor |
|
Interferencia EMI |
Mayor |
Muy baja |
|
Velocidad de subida |
Limitada |
Puede ser alta o simétrica |
|
Escalabilidad |
Limitada |
Alta |
|
Vida útil tecnológica |
Menor |
Mayor |
|
Mantenimiento |
Afectado por estado del cobre |
Depende de calidad óptica e instalación |
2.3 Comparación con ADSL y xDSL
ADSL y otras tecnologías xDSL fueron importantes porque permitieron reutilizar la red telefónica de cobre para transmitir datos. Sin embargo, su capacidad queda fuertemente limitada por la distancia, la calidad del par, el ruido y la interferencia.
FTTH supera esas limitaciones porque lleva la fibra hasta el usuario.
Diferencias técnicas
|
Parámetro |
ADSL/xDSL |
FTTH |
|
Medio |
Cobre |
Fibra |
|
Señal |
Eléctrica |
Óptica |
|
Alcance con alta velocidad |
Limitado |
Mayor |
|
Atenuación |
Alta en distancia |
Baja |
|
Interferencia |
Sensible |
Inmune a EMI |
|
Simetría |
Generalmente asimétrica |
Puede ser simétrica |
|
Evolución tecnológica |
Limitada por cobre |
Evoluciona con electrónica óptica |
Ejemplo conceptual
En una red de cobre, aumentar la velocidad suele requerir reducir la distancia o mejorar el par. En FTTH, la fibra instalada puede soportar futuras generaciones de equipos PON, siempre que la ODN, presupuesto óptico y planificación de longitudes de onda lo permitan.
Por eso se dice que la fibra es una infraestructura de largo plazo: la planta óptica puede permanecer, mientras se actualizan OLT, ONT, módulos ópticos y plataformas de servicio.
2.4 Aplicaciones residenciales y comerciales
FTTH no se limita a Internet residencial. También puede utilizarse para servicios comerciales y empresariales.
Aplicaciones residenciales
- Internet de alta velocidad.
- Streaming 4K/8K.
- Juegos en línea.
- Teletrabajo.
- Videoconferencia.
- Educación remota.
- Telefonía IP.
- IPTV.
- Cámaras de seguridad.
- Domótica.
- Servicios en la nube.
Aplicaciones comerciales
- Acceso dedicado para pymes.
- Conectividad para comercios.
- Cámaras IP.
- Sistemas de facturación.
- Telefonía IP.
- Redes privadas.
- Servicios gestionados.
- Wi-Fi para clientes.
- Conectividad de sucursales.
- Backhaul para pequeñas celdas.
Aplicaciones públicas
- Escuelas.
- Hospitales.
- Municipios.
- Cámaras urbanas.
- Centros comunitarios.
- Puntos digitales.
- Redes de emergencia.
- Trámites digitales.
2.5 Buenas prácticas de diseño FTTH
Una red FTTH debe diseñarse considerando tanto aspectos ópticos como operativos.
Buenas prácticas:
- Definir arquitectura: P2P, GPON, XGS-PON u otra.
- Relevar postes, ductos, cámaras y recorridos.
- Diseñar red feeder y red de distribución.
- Ubicar splitters según densidad de usuarios.
- Calcular presupuesto óptico.
- Prever reserva de fibras.
- Documentar cajas, empalmes, splitters y clientes.
- Usar conectores adecuados y limpios.
- Respetar radios de curvatura.
- Medir enlaces antes de habilitar servicio.
- Registrar potencia óptica de alta.
- Etiquetar puertos OLT, fibras y bocas.
- Planificar crecimiento futuro.
- Evitar split ratios excesivos sin análisis.
- Considerar mantenimiento y operación.
Ejercicios propuestos
Ejercicio 1: pérdida ideal de un splitter
Calcular la pérdida ideal de un splitter 1:32.
Fórmula:
Resolución:
Resultado:
Ejercicio 2: presupuesto óptico FTTH
Un enlace FTTH posee:
- longitud de fibra: 12 km;
- atenuación de fibra: 0.35 dB/km;
- 4 conectores de 0.5 dB;
- 8 empalmes de 0.1 dB;
- splitter 1:32 con pérdida práctica de 17 dB;
- margen de diseño: 3 dB.
Calcular la pérdida total.
Fórmulas:
Resolución:
Resultado:
Ejercicio 3: potencia recibida en la ONT
Una OLT transmite con:
La pérdida total del enlace es:
Calcular la potencia recibida en la ONT.
Fórmula:
Resolución:
Resultado:
Ejercicio 4: margen del enlace
Si la sensibilidad mínima de recepción de la ONT es:
y la potencia recibida es:
Calcular el margen.
Fórmula:
Resolución:
Resultado:
El enlace tiene margen positivo.
Ejercicio 5: capacidad media conceptual por usuario
Un puerto GPON posee una capacidad descendente aproximada de:
Si se comparte entre:
usuarios, calcular la capacidad media conceptual por usuario.
Fórmula:
Resolución:
Resultado:
Este valor es conceptual. En una red real se usa multiplexación estadística y perfiles de servicio.
Ejercicio 6: sobresuscripción comercial
Una red PON conecta 32 usuarios con planes de:
La capacidad descendente del puerto PON es:
Calcular la relación de sobresuscripción.
Fórmula:
Resolución:
Resultado:
Ejercicio 7: cantidad de puertos PON necesarios
Se desea conectar:
clientes usando splitters 1:32.
Calcular la cantidad mínima de puertos PON necesarios.
Fórmula:
Resolución:
Resultado:
Preguntas de repaso
- ¿Qué significa FTTx?
- ¿Qué diferencia existe entre FTTH, FTTB, FTTC y FTTN?
- ¿Por qué FTTH elimina la principal limitación del bucle de cobre?
- ¿Qué función cumple la OLT?
- ¿Qué diferencia existe entre ONT y ONU?
- ¿Qué elementos forman parte de la ODN?
- ¿Por qué una red PON se denomina pasiva?
- ¿Qué función cumple un splitter óptico?
- ¿Qué ocurre con la potencia óptica cuando aumenta el split ratio?
- ¿Por qué se debe calcular el presupuesto óptico antes de habilitar un cliente?
- ¿Qué diferencia existe entre GPON y XGS-PON?
- ¿Por qué en PON se usan distintas longitudes de onda para bajada y subida?
- ¿Qué ventajas tiene FTTH frente a ADSL/xDSL?
- ¿Qué significa sobresuscripción en una red PON?
- ¿Por qué una red FTTH debe documentarse cuidadosamente?
Ideas clave de la unidad
- FTTx significa Fiber to the x y agrupa distintas arquitecturas de acceso por fibra.
- FTTH significa Fiber to the Home: fibra óptica directa hasta el hogar.
- FTTH reemplaza completamente el cobre en el bucle de abonado.
- Las redes PON permiten compartir una fibra entre varios usuarios mediante splitters.
- La OLT se ubica en la central o nodo del operador.
- La ONT se ubica en el domicilio del usuario.
- La ODN es la red óptica pasiva entre OLT y ONT.
- Los splitters reducen costos, pero agregan pérdidas ópticas.
- GPON, XG-PON, XGS-PON y NG-PON2 son generaciones de redes PON.
- El presupuesto óptico es fundamental para verificar si el enlace funcionará.
- El split ratio afecta potencia, capacidad compartida y cantidad de usuarios por puerto.
- FTTH permite servicios de Internet, telefonía IP, IPTV, nube, teletrabajo y aplicaciones empresariales.
5 links interesantes para los alumnos
- ITU-T G.984.1 – GPON: General characteristics. Referencia normativa de la familia GPON, muy útil para ubicar la tecnología que más se usa en FTTH masivo. https://www.itu.int/rec/t-rec-g.984.1
- ITU-T G.9807.1 – XGS-PON. Recomendación sobre redes PON simétricas de 10 Gbit/s, importante para entender la evolución desde GPON hacia servicios de mayor capacidad. https://www.itu.int/ITU-T/recommendations/rec.aspx?rec=G.9807.1
- FOA – FTTH PON: Passive Optical Network. Explicación clara sobre splitters, sentido downstream/upstream y uso compartido de una fibra entre múltiples usuarios. https://www.thefoa.org/tech/ref/appln/FTTH-PON.html
- FTTH Council Europe – FTTH Handbook. Manual integral sobre planificación, diseño, construcción y operación de redes FTTH. https://www.ftthcouncil.eu/resources/all-publications-and-assets/215/ftth-handbook
- Broadband Forum TR-156 – Using GPON Access in the Context of TR-101. Recurso técnico para estudiar arquitectura de acceso GPON y funciones entre OLT, ONU/ONT y red Ethernet/IP. https://www.broadband-forum.org/pdfs/tr-156-2-0-0.pdf
RESOLUCIÓN DE LOS EJERCICIOS
















































