Problemática en el despliegue de redes GPON
Topología de las redes GPON y el presupuesto óptico
Las redes de fibra hasta el hogar pueden adoptar diferentes topologías a la hora de realizar el despliegue hasta el abonado final. En el caso de las redes GPON, éstas son por definición redes ópticas pasivas punto-multipunto, lo que significa que la fibra óptica que sale de la central se divide en ramas por medio de divisores/acopladores pasivos hasta llegar a la roseta óptica.
Las redes PON tienen unos costes menores en su despliegue que las redes punto a punto, sin embargo, el hecho de ser un entorno compartido y la necesidad de rentabilizar al máximo la red (En distancia/número de usuarios) reduce lo márgenes ópticos, reduciendo su resistencia ante los posibles problemas de red: atenuación excesiva de la señal debido a las continuas divisiones, dispersión en la fibra óptica con la distancia y múltiples conectorizaciones hasta llegar a la casa del abonado. A la atenuación completa extremo a extremo se le denomina “presupuesto óptico”.
Este presupuesto óptico es crítico para el correcto funcionamiento de los servicios de una red GPON, ya que los equipos ONT (Optical Network Termination) que se colocan en el domicilio del abonado están diseñados para tener un coste reducido con el fin de abaratar cada conexión a la red: Los módulos ópticos tendrán una sensibilidad suficiente para operar en condiciones normales, pero no si la señal que llega es demasiado baja. Esta situación puede desembocar en la degradación de la calidad de los servicios contratados o incluso provocar cortes en la línea.
Problemas durante la instalación de redes GPON
Una de las mayores fuentes de problemas son las conectorizaciones: Pueden ocasionar tanto atenuaciones excesivas como reflexiones. En el primer caso, un exceso de conectorizaciones, posibles conectores defectuosos o mal realizados pueden inducir una atenuación en ambos sentidos de la fibra óptica, agotando el crítico presupuesto óptico de una red PON. Como consecuencia, tanto la señal que llega al equipo de central como al de abonado sería insuficiente para el buen funcionamiento de los servicios
También es importante analizar el caso en el que un conector pueda estar sucio y cause reflexiones. Esta situación es más compleja, ya que las reflexiones ópticas suelen ser direccionales: el porcentaje de luz reflejada es distinto en sentido ascendente que descendente. Entendiendo que el fenómeno de reflexión lleva una atenuación asociada (derivada de la energía fotónica que no se propaga en la dirección adecuada), se da la situación de que el presupuesto óptico descendente y ascendente sean significativamente diferentes Entonces, si la potencia óptica recibida en casa del abonado está dentro del presupuesto óptico, pero existe una reflexión en el canal ascendente, (ocasionando que la atenuación sufrida por la señal que llega la central esté fuera de los márgenes de seguridad). Existen grandes probabilidades de que se causen fallos intermitentes y aleatorios en servicios, páginas que no cargan en la navegación y pérdidas aleatorias de sincronización con su consecuente desconexión, haciendo muy difícil su detección.
Además de las conectorizaciones, el entorno doméstico somete a la propia fibra a una serie de circunstancias para las que no está preparada, tales como curvaturas excesivas, grapado del cable a la pared, aplastamiento con muebles, etc. Esto puede atenuar aún más de la señal, produciendo los efectos anteriormente descritos. Este tipo de problemas pueden darse posteriormente a la instalación y certificación, lo que hace aún más difícil detectar la causa de la degradación del servicio.
Además de los problemas físicos, también pueden presentarse fallos lógicos y de configuración. En las redes GPON, cada abonado puede tener un usuario, una clave y unos servicios asociados en la OLT de la central. Puede ocurrir que el medio físico esté correcto, pero que la información de autenticación o los servicios que tiene configurados no sean los adecuados, lo que podría ocasionar que la ONT no se conectase a la red o que el abonado no pudiese disfrutar de los servicios que ha contratado. En estos casos la dificultad de conocer si el problema está en el medio físico o en la configuración de la red hace que se pierda mucho tiempo y trabajo de técnicos en el domicilio del abonado, aumentando tanto los costes de instalación como los de mantenimiento y las molestias ocasionadas al abonado que ha contratado un servicio de alta calidad.
La principal ventaja que tienen las redes ópticas pasivas es la reducción de coste en el despliegue y gestión, sin embargo, puede llegar a ser contrarrestada por un incremento sustancial en los costes de instalación y resolución de incidencias en la red si no se dispone de las herramientas necesarias para la certificación de las instalaciones y de la identificación rápida de incidencias.
Herramientas y técnicas utilizadas por los instaladores
Una de las herramientas más utilizadas por los instaladores, es el medidor de potencia óptica. Estos dan una idea de la señal recibida en uno de los extremos de la red. Sin embargo, hemos demostrado que no es suficiente conocer la potencia óptica descendente recibida (en el caso de presencia de reflexiones), ya que eso no implica que la potencia de señal ascendente que llega hasta el otro extremo de la red sea la misma.
La presencia de reflexiones en una red PON es por tanto un problema grave y de difícil detección, ya que hasta ahora esto requería el uso de OTDRs, un equipamiento que resulta caro, difícil de transportar y que requieren de unos conocimiento técnicos y una formación específicos. Por ello la compra de este equipo de instrumentación y la formación que necesitan tener lo técnicos producen un incremento sustancial de los costes de la red y sólo se utilizan para la resolución de incidencias más graves que no han podido ser resueltas mediante un medidor de potencia.
Otra de las técnicas para comprobar una instalación es comprobar si la ONT sincroniza con la OLT de la central. Esto no es una verificación válida, ya que las ONTs pueden sincronizar fuera de rango óptico, lo que ocasionará problemas aleatorios y deficiencias en el servicio una vez que el abonado comience a utilizarlo.
El uso de la ONT tampoco nos muestra si la potencia que está recibiendo la OLT de la central está dentro del rango óptico o si los servicios que recibe de ella son los que realmente ha contratado el abonado. Puede ocurrir que el técnico se marche con la falsa seguridad de que la instalación está correcta porque la ONT ha sincronizado. Sin embargo no hay una medida comprobable del correcto funcionamiento de los servicios.
Ninguna de estas herramientas o técnicas de comprobación de una instalación GPON, quizás a excepción de algún OTDR, es capaz de generar un informe de las mediciones realizadas. Esto implica que el operador debe confiaren que la información que presenta el instalador en el informe de la instalación es correcta. De cara al tratamiento de incidencias es necesaria una fuente fiable de información sobre la instalación. Si el bucle de fibra está degradado (Fibra dañada, conectores sucios, empalme degradado) es necesario comprobar que dicha degradación se ha producido “a posteriori” de la instalación. La única manera de lograr este objetivo es poder generar un informe certificado electrónicamente que garantice que los datos recogidos el momento de instalación no han sido alterados. Es necesario por tanto, un sistema que permita generar informes certificados de la instalación para que estos puedan ser mandados al operador para su posterior análisis y seguimiento.
Solución GPON-Tester
La solución GPON-Tester de Telnet Redes Inteligentes resuelve todos estos problemas y dificultades a los que se enfrentan los instaladores de FTTH. Consta de dos equipos, uno de campo y otro opcional de central.
El equipo de campo es un dispositivo portátil que permite la realización de manera autónoma de test rápidos para la comprobación de la fibra, comprobando que la potencia recibida es correcta, la presencia de reflexiones, y la sincronización con la OLT de la central. Este test rápido se realiza presionando un botón y se puede comprobar su resultado mediante unos LEDs en el equipo.
Además de este tipo de test, mediante una conexión USB con un portátil y su aplicación específica GPON-Tester App es capaz de realizar mediciones y pruebas más avanzadas, como medir la potencia óptica recibida, la señal reflejada y la distancia a la central. También es posible configurarlo para emular la ONT del abonado, haciéndose pasar por esta, sincronizándose y provisionando los servicios que le llegan desde la OLT.
El equipo de central es un emulador de OLT pensado para una primera fase de despliegue en la que aún no existe una OLT operativa. El emulador provisiona tráfico, además de medir la potencia de la señal óptica que recibe y hacer un análisis de tasa de error de bit (BER). Este emulador de OLT se comunica con el GPON-Tester del instalador y le proporciona los datos de sus mediciones.
GPON-Tester tiene también la capacidad de generar informes certificados sobre el estado de la instalación. Estos informes son norepudiables, porque no pueden ser modificados posteriormente o falsificados y son siempre generados por la herramienta de test. Esto asegura que los datos son correctos y no han sido alterados.
Certificación durante el despliegue
Durante la fase de despliegue de una red GPON, los técnicos deben comprobar individualmente las fibras en el armario de comunicaciones del edificio de viviendas para verificar que el despliegue se ha realizado correctamente y que no hay ningún problema en planta exterior. Para ello, irán provistos con un GPON-Tester y un portátil, comprobando cada una de las fibras y generando el informe correspondiente para enviarlo posteriormente al operador.
En el caso de no haber una OLT en la central se colocará en la misma un OLT-Emulator con el propósito de “Timbrar” la fibra, establecer una red GPON lógica y realizar medidas de potencia en el canal ascendente. Cada emulador es capaz de dar servicio a 4 redes GPON, en las que pueden trabajar 64 técnicos simultáneamente en cada una de ellas.
En el caso de encontrarse un error en alguna de ellas, se llevarían a cabo las labores necesarias para su solución. Durante estos trabajos de optimización de la señal, se puede utilizar el botón de test rápido del equipo, facilitando la detección de atenuaciones excesivas o la presencia de reflexiones.
Certificación en el alta de abonado
Cuando un abonado se da de alta, el técnico que realiza la instalación en el domicilio llevará un GPON-Tester y un portátil con la GPON-Tester App. Esta vez, en la central estará la OLT en servicio de la red PON. En primer lugar, conectará GPON-Tester a la roseta de abonado y, utilizando su pulsador, ejecutará “test rápidos” de verificación (2s. Por pulsación) para comprobar cada punto de la instalación: Comprobando que el nivel de potencia descendente está en rango y confirmando la no presencia de reflexiones de la señal ascendente.
Una vez que los parámetros físicos han sido verificados, GPON-Tester se sincronizará y provisionará los servicios emulando la ONT del usuario específico que se quiere dar de alta.
Como paso final, el técnico usará la aplicación GPON-Tester para generar un informe final que recogerá todos los parámetros que permiten certificar que las condiciones de instalación (Medio físico) y configuración (Medio lógico) de la línea del cliente son adecuadas. Dicho informe es firmado digitalmente para evitar posibles manipulaciones intermedias.
Resolución de problemas
Para la detección de estas incidencias, el técnico puede utilizar la función de test rápido de GPON-Tester, que permite con un solo click y en 2 segundos verificar una línea en un punto concreto, pudiendo resolver la incidencia con rapidez y realizar un nuevo informe de la instalación con GPON-Tester App.
Ventajas de GPON-Tester sobre las soluciones actuales
GPON-Tester surge como una respuesta a las carencias que presentan los equipos de medida y los métodos actuales de instalación y verificación de una red PON. Como hemos visto, tanto los medidores de potencia como los reflectómetros ópticos verifican sólo la capa física de la conexión, sin comprobar la correcta configuración de los servicios provisionados por la OLT. Por muy amplio que sea el presupuesto óptico de la red, el abonado no podrá disfrutar de sus servicios si existe una configuración incorrecta en la OLT de la central. Esta situación no puede comprobarse con una prueba de sincronización de la ONT del cliente, ya que ésta puede sincronizar pero recibir los servicios de manera incorrecta sin existir una forma de saber qué es lo que ha recibido.
Con respecto al nivel físico de la conexión, la principal ventaja es la facilidad con la que es capaz de detectar reflexiones en la fibra óptica. Esto no puede realizarse con un medidor de potencia, ya que este sólo mide la potencia recibida, pero la que llega a la central desde el abonado puede ser diferente, debido a la direccionalidad de las reflexiones.
Los reflectómetros pueden detectar y medir reflexiones en la fibra, sin embargo, son equipos de un alto coste y requieren unos conocimientos técnicos y una formación especializadas. Esto hace inviable que cada instalador tenga uno y pueda ser formado para utilizarlo correctamente. Una vez en el lugar de certificación los reflectómetros deben configurarse para realizar las mediciones en una determinada conexión y saber interpretar el resultado. GPON-Tester permite con un solo botón saber en 2 segundos si existen o no reflexiones en la fibra, y a través de la aplicación GPON-Tester App. poder medirla.
Por otra parte las técnicas reflectométricas se enfrentan a un problema que se vuelve especialmente importante en el contexto de las redes PON: “Las zonas muertas”. En la traza generada por un OTDR, se observa que después de cada evento de reflexión el OTDR no es capaz de inferir ninguna información durante unos metros. Esta falta de información es lo que se denomina “Zona muerta”. Dependiendo de la calidad y configuración del OTDR, estas zonas muertas pueden llegar a medir decenas de metros. En las redes PON y en concreto en el entorno del cliente, los eventos, empalmes y posibles problemas se encuentran a distancias de unidades de metros: Por ejemplo un conector podría enmascarar un problema en un empalme posterior ejecutado a pocos metros del mismo. Por lo tanto concluimos que el OTDR también puede no detectar eventos significativos de la red.
GPON-Tester es capaz de dar también mediciones sobre la distancia del punto de terminación óptico del abonado hasta la central sin tener que utilizar un reflectómetro u OTDR, lo cual resulta muy útil a la hora de realizar la instalación y poder identificar posibles causas un fallo de línea o falta de presupuesto óptico..
Por último, está la posibilidad de generar informes firmados digitalmente que certifican la instalación en el momento de la instalación o de la resolución de una avería. Los datos que se incluyen en el informe son todos los que recogen tanto los test avanzados de GPON-Tester a través de la GPON-Tester App., así como las medidas del OLT-Emulator en el caso de estar conectado en la central. Con estos informes con datos tanto del nivel físico como lógico y de configuración GPON los técnicos los remiten al operador. Posteriormente de pueden realizar análisis de los mismos y llevar una trazabilidad que puede ayudar en el momento de resolver incidencias.
Estos informes están firmados digitalmente, por lo que cualquier modificación en los datos de los mismos es automáticamente detectada y permite repudiar aquellos informes que hayan sido alterados. La generación automática de los mismos elimina también la posibilidad de error a la hora de la elaboración manual de partes de instalación por parte de los instaladores.