Redes ópticas de alta velocidad

Ante los cada vez más rápidos cambios en la tecnología de telecomunicaciones, impulsados por los avances de la física que nos permiten el disfrute no sólo de enviar la voz a muy grandes distancias, sino también video y televisión por Internet, tal vez perdemos la capacidad de asombro, pero no el apetito por más ancho de banda.

Por Guillermo Aguilera

De revista Red

Por muchos años, Ethernet ha sido el protocolo de red dominante en las redes LAN, gracias a su simplicidad, que lo hace ser más fácil de operar y sumamente rentable. En contraparte, los grandes operadores, con sus redes MAN y WAN ofrecen servicios mucho más complicados y con menos ancho de banda, como Frame Relay y ATM. Ellos siempre han envidiado la simplicidad de Ethernet.

En México, según especialistas, el mercado de redes anda por los 800 millones de dólares. De la inversión total en el rubro, el gigante de las telecomunicaciones, Telmex, aporta el 80%, mientras las demás operadoras invierten el restante 20%.

Internet, sitios Web como el súper exitoso You Tube y la televisión IP han sido detonadores de una demanda sin precedentes de velocidad y ancho de banda. Para enfrentar este reto los proveedores de servicio deben transformar sus redes regionales y metropolitanas para hacerlas más rentables y capaces de proporcionar la próxima generación de servicios de triple play.

Del tema hablaron para RED Luis Raúl García, Gerente Regional para América Latina de Cisco, y Galib Karim, Director de Cuentas Estratégicas de Nortel, y responsable de la relación con clientes de gran tamaño a nivel nacional.

Los especialistas explicaron la evolución de los equipos que transmiten a través de fibra óptica. Las primeras redes ópticas, a mediados de los 90, alcanzaban los 622 Mbps, con lo que se podían transmitir unas 16 mil llamadas telefónicas. Los nuevos servicios demandan más ancho de banda, y a finales de los 90, la explosión masiva de Internet obliga a proporcionar aún más ancho de banda y las redes alcanzan los 2.5 Mbps. La demanda ha seguido creciendo y las redes se han ido adaptando. Ahora el estándar es de 10 Gbps.

Antes, explica García, de Cisco, por un enlace de fibra óptica sólo se podía pasar una señal. Hoy se usa DWDM, Dense Wave Division Multiplexing, una tecnología óptica que utiliza diferentes longitudes de onda para multiplexar múltiples señales. Es posible mezclar las señales de transmisores que operan a diferentes longitudes de onda en una sola señal en la fibra óptica.

Con la tecnología WDM se puede multiplicar la capacidad por 4, por 8, por 16, 32 o, incluso, por mucho más, alcanzando más de un terabit por segundo sobre una única fibra, una capacidad suficiente para transmitir simultáneamente 20 millones de conversaciones telefónicas, de datos o fax. Cuando el número de longitudes de onda (canales) que se multiplexan es superior a ocho, la tecnología se denomina DWDM (Dense WDM). DWDM combina múltiples señales ópticas, de tal manera que pueden ser amplificadas como un grupo y transportadas sobre una única fibra para incrementar su capacidad; cada una de las señales puede tener una velocidad distinta y un formato diferente (ATM, Frame Relay, etc.). Al final del enlace, las señales se pueden volver a discriminar y separar por longitud de onda.

La alta potencia de los amplificadores DWDM y el bajo nivel de ruido permiten alcanzar distancias de hasta 600 kilómetros sin repetidores para 2.5 Gbit/s y 32 canales independientes.

Sacándole jugo a la fibra

El uso de (D)WDM permite a los propietarios de infraestructuras dotar a la fibra ya instalada de más capacidad, casi de manera inmediata, y a los proveedores de servicios ofrecer cualquier tipo de tráfico de voz, datos y/o multimedia, sobre IP, todo arriba de una infraestructura de transporte sobre capa óptica.

Esto ha sido posible gracias a los adelantos en la física, de las tecnologías de modulación. A los dispositivos pasivos, como bobinas, han seguido los microprocesadores que permiten enviar más información sin deterioro.

Un símil muy claro de lo que hacen estos equipos es la comunicación humana. Cuando hablamos, las cuerdas bucales vibran: eso es la modulación. Hablamos en un idioma, como el español. Esa es la codificación. Y aunque alguien hable spanglish le podemos entender, pues por el contexto de la conversación suplimos las fallas del interlocutor, lo que equivale a los algoritmos para corrección de errores que limpian el mensaje.

La evolución de estas redes es como la de los radios de bulbos, que sólo podían captar AM y, al ser sustituidos por transistores, pueden enviar más información sin que el ruido deteriore la señal, gracias a filtros digitales que barren dentro de la señal y quitan el ruido, todo a muy alta velocidad.

La modulación ha venido mejorando con el uso de microprocesadores para obtener una señal más limpia, de filtros y algoritmos de recuperación de información para la corrección de errores, una tecnología de inteligencia artificial para recuperar datos cuando la información no es muy clara.

Existen varios tipos de equipos de transmisión óptica, con diferentes niveles de inteligencia. Lo más avanzado es el ROADM, multiplexor óptico autoconfigurable que corrige de manera automática la potencia y la multiplexión, explica García.

Si tienes tanto fibra como señales de alta velocidad, añade, tienes que ecualizar la señal y usar filtros que impidan que se mezclen las señales. La Secretaría de Comunicaciones y Transportes exige que las estaciones difundan sólo hasta cierta potencia para que no se mezclen las señales. Muchos equipos tienen que hacer eso en forma manual, con un técnico que, con ayuda de aparatos, mida la potencia óptica. Pero eso implica mayores costos, desde el envío de técnicos a lugares lejanos, el tiempo de traslado... y si es una red internacional, ya no es costeable tener técnicos para hacer eso. Es mucho más racional contar con equipo que compense las variaciones y todo lo haga automáticamente, pues se reducen dramáticamente los costos de operación de la red.

Algunos proveedores no lo pueden hacer, pero a cambio regalan un año de servicio. Claro que pasado ese tiempo el servicio tiene un costo. Equipos como los de Cisco son, de entrada, más caros, pero en la práctica los costos de operación son menores y la disponibilidad de la red es mucho mayor, afirma García.

Garantía a prueba de futuro.

Los proveedores de servicios que utilizan estos equipos tienen menos costos por bit de información, tanto en la parte operativa como en la inversión. La flexibilidad de esos equipos, más inteligentes, hace que las redes se simplifiquen. En lugar de tener varios equipos para diferentes funciones, se tiene uno con diferentes módulos para poder brindar a los usuarios diferentes servicios. Y no sólo son eficientes, sino fáciles de administrar... el monitoreo es más fácil, lo mismo que la corrección de fallas.

Otra ventaja que ofrecen es la garantía de prueba a futuro... si en el futuro las tecnologías de acceso cambian, estos equipos pueden evolucionar para aceptar las nuevas tecnologías. Ahora se requieren de 8 a 12 MB para un canal de TV, esto es, 400 veces más ancho de banda que el requerido para transmitir voz. Los equipos da vanguardia alcanzan 40 GB por Lambda, y soportan 128 Lambdas, esto es, medio terabyte de tráfico.

Todos los equipos son IP y tienen capacidad de manejar interfases de datos directamente sobre el equipo de transmisión, aunque algunos necesitan adaptarse para conectarse. Se ahorran varias etapas de transmisión. No sólo tienen inteligencia para transporte de datos, sino también para el aprovechamiento estadístico del ancho de banda... determinar las horas pico, etc. Administran el ancho de banda en forma dinámica, según el uso de la red en determinados horarios.

Por su parte, Galib Karim, de Nortel, y responsable de la relación con clientes de gran tamaño a nivel nacional, comentó que las redes ópticas son la columna vertebral de los operadores, pues manejan el tráfico de larga distancia y el metropolitano. Añade que un tercer jugador de redes ópticas que aún no se ve mucho en México son las cableras, que han sustituido el cable por fibra óptica.

Karim explica que los analistas hacen un distingo entre las redes metropolitanas y las de larga distancia. Las segundas pueden tener un enlace México-Monterrey, en el cual, con equipos y repetidores, el mismo haz de luz transmite la información o la voz a miles de kilómetros. Los equipos de las redes metropolitanas no requieren de tanta potencia... la máxima distancia tal vez alcance los 100 kilómetros.

Añadió que dos tecnologías que han impactado de manera importante en la demanda de ancho de banda son el video, servicios como YouTube, y la televisión por Internet (IP TV), que consumen mucho ancho de banda y han hecho que vivamos una ola de cambio drástico... estamos viendo crecimientos de interfases de 10 GB a unas de 40 GB por una sola fibra óptica...

La nueva tendencia: PBT

Karim habló de una nueva tendencia tecnológica en las redes ópticas de alta velocidad, PBT, Provider Backbone Transport, impulsada por Nortel, para transmitir de Ethernet a Ethernet, de punta a punta, eliminando protocolos y complejidad, ahorrando tiempo y reduciendo retrasos al crear un túnel entre los extremos. El principal beneficio es para el operador, al simplificar la administración de la red y obtener grandes ahorros. Al final del día, el usuario final tiene mayor eficiencia y velocidad, y menor costo. Muchos operadores, añade Karim, ya están haciendo pruebas y seguramente este año el uso de esta tecnología crecerá de forma importante. El boom, espera, será en el 2008.

PBT ya ha sido propuesto como un nuevo estándar Ethernet al IEEE. Cuenta con el apoyo de British Telecom y algunos operadores de China.

Lo que vemos como tendencia indiscutible, afirma Karim, es que el tráfico seguirá creciendo de manera impresionante. Con todo lo anunciado en el CES 2007 alrededor de multimedios, lo seguro es que todo repercutirá en las redes. De ahí que haya que darles más capacidad, más ancho de banda y hacerlas más eficientes, sentencia.