Arquitectura de una red óptica para la conectividad 5G

Por Mtro. Arturo Segoviano Valdés

 

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Recibido 270718

Aprobado 240919

Jefe de Sistemas de Observación e Instrumentación en Protección Civil Estatal. Maestro en Redes y Seguridad de la Información, Ingeniero en Comunicación y Electrónica, con Diplomado en Telefonía Avanzada Asterik y en Perito en Informática Forense, Certificación MySQL para Administrador de Base de Datos Ed 3.

 

Resumen

Debido a la evolución de los nuevos servicios de comunicación y a su alta demanda de capacidad de tasa de transferencia de datos, las empresas de telecomunicaciones, como los grandes carriers y operadores de telecomunicaciones, han tenido que implementar nuevas tecnologías de trasmisión de datos sobre los canales de comunicación existentes para soportar grandes requerimientos de ancho de banda, mediante la explotación de los recursos en una red de transporte de fibra óptica con el uso de la tecnología DWDM (Multiplexación de Longitudes de Onda Densa) como estructura medular en el diseño y arquitectura de las telecomunicaciones.

Summary

Due to the evolution of new communication services and their high demand for data transfer rate capacity, telecommunications companies, such as large carriers and telecommunications operators, have had to implement new technologies for data transmission over channels of existing communication to support large bandwidth requirements, through the exploitation of resources in a fiber optic transport network with the use of DWDM technology (Dense Wavelength Multiplexing) as a core structure in the design and architecture of telecommunications

Palabras Clave

Fibra Óptica, DWDM, ancho de banda

Keywords

Fiber Optic, DWDM, bandwidth

Introducción

En la actualidad el desarrollo exponencial de las nuevas plataformas de trasmisión mediante streaming (contenido bajo demanda), ha derivado en un alto crecimiento de uso de la infraestructura de telecomunicaciones, esto debido a que el contenido es trasmitido mediante la explotación de la llamada HD (alta definición), lo que conlleva a ofrecer el contenido con una resolución en los formatos HD, FHD (Alta definición total), UHD (ultra alta definición) o 4K, por lo que la exigencia de calidad tiene un impacto directo sobre el ancho de banda proporcionado por los proveedores de servicios de internet, aunado a la implementación de estas plataformas, se tiene la introducción del internet de las cosas, el uso de juegos en línea, entre otros productos que se consumen de esta misma manera. Con las nuevas redes de comunicación, como lo son la cuarta generación(4G) y quinta generación (5G), las empresas de telecomunicaciones se ven en la necesidad de implementar un medio de transporte eficaz que soporte los grandes requerimientos de ancho de banda, cantonado con redes backbone de fibra óptica para la interconexión de los nodos de distribución móviles.

Se prevé que para el 2021 se tendrá un promedio de 28,000 millones de dispositivos conectados a Internet y en aumento. La tecnología 5G permitirá manejar miles de dispositivos de manera simultánea con mayor rapidez y se considera como una innovación imprescindible para la creación de sociedades inteligentes y la reducción de brecha digital. La quinta generación tiene como objetivo mejorar la experiencia de los usuarios finales, ofreciéndoles nuevas aplicaciones y servicios capaces de alcanzar velocidades de varios gigabits en la transmisión de información, así como de incrementar significativamente la calidad de funcionamiento y la fiabilidad.

La figura 1 muestra el promedio de velocidad de una conexión, situando a México en el número 74 de acuerdo con el reporte emitido por la empresa Ookla Speed test en el mes de febrero de 2018. Con los datos proporcionados se puede observar que una conexión a internet tiene un promedio de descarga de 19.83 Mbps, por medio del cual se usa para el transporte de servicios a usuarios finales.

Figura 1.- Promedio de velocidad de carga y descarga de una conexión en México
Fuente: Ookla Speed Test (2018)

Planteamiento

El uso de la tecnología de multiplexación de longitud de onda densa es una de las alternativas para aumentar la capacidad de trasmisión dentro de una red de fibra óptica, la cual permite transportar múltiples señales por un mismo canal de comunicación; es decir, por un par de fibras ópticas se puede transmitir información a diferentes longitudes de onda de luz, como si hubiese varias fibras ópticas virtuales dentro de esta. Lo anterior favorece transportar los datos a una tasa alta de gigabits por longitud de onda y permitiendo hacer una red agregada para aumentar aún más la capacidad de transferencia, lo que permitirá tener una topología y base para la implementación y expansión de las redes 5G.

Exposición de la tesis y argumentación

La evolución de las telecomunicaciones ha desarrollado una solución que permite a los proveedores de servicios aumentar enormemente la capacidad y agilidad de su red de agregación, la clave de la tecnología es que permite el uso de DWDM. En lugar de pasar solo una longitud de onda a lo largo de una fibra, puede pasar hasta 100 como si fuesen fibras ópticas virtuales a lo largo de ella.

Anteriormente, si los proveedores de servicios querían introducir DWDM en sus redes de agregación, tenían que comprar diferentes equipos costosos y construir conexiones entre ellos. Las nuevas tendencias y tecnologías han desarrollado equipos como enrutadores IP optimizados con enlaces ascendentes ópticos integrados. Estos equipos convierten las capas ópticas y de IP de la red, llevando las demandas de costo, potencia y espacio a un nivel asequible. La Figura 2 muestra un ejemplo de una red metro con el uso de DWDM para el transporte de datos. Figura 2.- Aplicación P2P Metro con 200G / λ sobre Backbone DWDM. Fuente: Packetlight network

Figura 2.- Aplicación P2P Metro con 200G / λ sobre Backbone DWDM
Fuente: Packetlight network

Invertir en esta tecnología supone un gran ahorro en comparación con un enfoque no convergente. Implementar esta tecnología de manera asequible no solo significa más ancho de banda, también hace que sea una posibilidad realista de extender el enrutamiento y la programabilidad del segmento más allá de la red core, lo que conlleva más simplicidad, automatización y agilidad que estas tecnologías ofrecen.

El principal desafío para este tipo de redes es el correcto diseño de la arquitectura que soportará la conectividad 5G, por lo que las tecnologías de comunicación por fibra óptica y sus aplicaciones en las redes de acceso óptico, permitirán el correcto procesamiento de información a partir de estas consideraciones de topologías de conectividad. Se tendrá una plataforma estable y eficiente para el uso de las nuevas tecnologías como el internet de las cosas (IoT), que detonará el crecimiento de hogares y edificios con alta disponibilidad y conectividad a un gran ancho de banda abriendo paso a la futura tendencia conocida como “Ciudades Inteligentes”.

Conclusiones

El uso de la tecnología DWDM no es tan solo una técnica para ampliar la capacidad de transporte de una red de fibra óptica, más bien, una tecnología robusta de backbone, que permite satisfacer el crecimiento exponencial y complejidad que presentan los servicios de telecomunicaciones, permitiendo reducir costos en la colocación de nuevos tendidos de fibra óptica. El uso de esta tecnología permitirá ayudar a los proveedores de servicios a tener éxito en la implementación de las redes de nueva generación 5G.

 

Referencias

1 S. S. Dixit. (2003) IP OVER DWDM Building the next Generation Optical Internet, Wiley-Interscience.

2 C. System. (2016), Cisco. Recuperado de www.cisco.com

3 Speed Test. (sf). Recuperado de https://www.speedtest.net/reports/es/mexico

Referencia de imágenes

Bru-no (2018) Recuperada de https://pixabay.com/es/photos/lwl-la-fibra-%C3%B3ptica-fibra-de-vidrio-4393369/ (imagen publicada bajo licencia Creative Commons de Atribución-No comercial Genérica 2.0 de acuerdo a: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/2.0/).

Geralt (2016) Recuperada de https://pixabay.com/es/illustrations/monitor-binaria-sistema-binario-1307227/ (imagen publicada bajo licencia Creative Commons de Atribución-No comercial Genérica 2.0 de acuerdo a: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/2.0/).

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