Llevar la fibra al hogar o al edificio es actualmente una opción muy popular para nuevas zonas urbanas y parques empresariales en todo el mundo. Aunque al ampliar la disponibilidad de banda ancha e incrementar las expectativas generales se genera un gran impulso para la industria, no es menos cierto que existe un desafío aún mayor en las regiones con una infraestructura bien establecida de cobre o cable.
Las empresas de telecomunicaciones ya están ampliando la tecnología DSL para desalentar el abandono de clientes. El cable también tiene un importante territorio que defender: a pesar de comenzar con una oferta más impactante, los MSO no pueden ser complacientes. QoS o la calidad de servicio, es el nuevo grito de guerra, y la Arquitectura de Acceso Distribuido (DAA, por sus siglas en inglés) ofrece un gran desafío para la difusión de la fibra óptica hasta el hogar, también conocido como FTTH (Fiber to the Home). La migración a DAA es inevitable, pero no debe implementarse a la ligera, dice Andres Madero, Director de Arquitectura de Red para Infinera
El avance global de FTTH ha sido espectacular, y para 2022 se espera que represente casi el 50% de todas las suscripciones de banda ancha. Con todo, vale la pena señalar que esto ha sido impulsado por la aceptación excepcional en ciertos países, especialmente en el Lejano Oriente, donde la infraestructura heredada de cobre y cable estaba menos establecida. China representa más de un tercio del total de la banda ancha mundial, y más del 70% de esas conexiones son de tipo FTTH. Singapur tiene un 95% de FTTH, Corea del Sur más del 80% y Hong Kong más del 70%, según la Fiber Broadband Association.
Comparando esto con Europa, donde su infraestructura heredada de cobre y cable tiene una penetración de FTTH de apenas del 10%. La fibra todavía tiene un largo camino por recorrer, y la instalación tomará tiempo en el viejo mundo, con sus regulaciones de planificación más estrictas y sus calles estrechas en el casco antiguo.
¿Qué expectativas genera la banda ancha en el mundo? Las expectativas están cambiando rápidamente. La demanda original de Internet consistía en el acceso a la información, con énfasis en la velocidad de descarga, y ADSL abordó esta demanda con gran éxito con su servicio asimétrico. Sin embargo, la fibra ahora ofrece aproximadamente seis veces la capacidad que DSL puede conseguir.
Todavía hay una gran demanda por descargas y transmisión de video y servicios como 4K HDTV están haciendo que la demanda exceda considerablemente las capacidades de la tecnología DSL actual. Más significativamente, además de las demandas de video, los usuarios también usan una amplia gama de servicios como redes sociales, juegos y, potencialmente, en un futuro no muy lejano, realidad virtual o aumentada, donde la velocidad de descarga y la latencia se vuelven mucho más importantes.
En este contexto, las capacidades heredadas de cable tienen una clara desventaja: aunque han acelerado sus velocidades de bajada para mantenerse en torno al 80% de la capacidad de la fibra, las velocidades de subida mediante el cable bordean un tercio de lo que FTTH puede ofrecer.
El cable tenía una posición sólida en los días del uso asimétrico de Internet, pero la altísima demanda de ancho de banda ingente, subida rápida de datos, baja latencia y alta confiabilidad plantea un serio desafío, frente al cual la industria está buscando una nueva arquitectura de acceso distribuido. Se trata de una movida radical que afectará a todo el sistema de redes ópticas de los operadores de sistemas múltiples (MSO, por sus siglas en inglés), desde redes de acceso con «profundidad de fibra» y soporte para dispositivos PHY remotos (RPD) frente a la necesidad de enorme escalabilidad del ancho de banda en todas sus redes.
En las últimas dos décadas, los operadores de cable han utilizado Coaxial de Fibra Híbrida (HFC) para conectar el núcleo a las redes de acceso. La fibra transporta los datos como señales de radiofrecuencia analógica (RF), similares a las de los cables de acceso coaxial, en lugar de paquetes digitales como en una red de fibra típica como FTTH (figura 1). Esta infraestructura analógica es costosa de operar y mantener.
Las señales digitales son más tolerantes a la degradación de señal a ruido y, por lo tanto, se ven menos afectadas por la atenuación, mientras que las señales analógicas necesitan una cadena de amplificadores con gran necesidad de energía a lo largo de la ruta para mantener la intensidad y la calidad de la señal. Esta tecnología analógica se diseñó para adaptarse a los requisitos de redes anteriores, que soportaba bien, pero no se puede escalar para satisfacer las crecientes demandas actuales.
Figura 1: La red actual de acceso HFC
Tenga también presente que cada terminal de red óptica (ONT, por sus siglas en inglés) normalmente sirve a varios cientos de hogares, que requieren costosos equipos analógicos con considerables necesidades de mantenimiento. Con tantos suscriptores por nodo, el sistema tiene dificultades para soportar fuertes incrementos temporales en la demanda, lo que ralentiza la entrega en los momentos más críticos.
El nuevo enfoque de «profundidad de fibra» acerca la actual tecnología estándar de fibra digital basada en paquetes hacia el endpoint (Fig. 2). Al sustituirse los canales análogos y el antiguo protocolo de transmisión, se libera además espectro en la planta coaxial restante, obteniéndose así un uso más eficiente de la capacidad y habilitando a la vez la entrega Full Dúplex. De esa forma es posible alcanzar la misma velocidad de subida que de bajada.
Lo anterior reduce la brecha entre FTTH y Cable para servicios como por ejemplo juegos interactivos, realidad virtual y redes sociales, incrementándose además el potencial para futuras aplicaciones de Internet de las Cosas (IoT, por sus siglas en inglés) donde se pueden subir grandes cantidades de datos desde innumerables dispositivos pequeños.
Nótese también en la Fig. 2 que aumentar el número de nodos más cerca de los usuarios finales significa que cada uno sirve alrededor de una décima parte de la cantidad de suscriptores, y esto facilita servicios interactivos excepcionales. La red de cable ha soportado durante muchos años el contenido bajo demanda, y la arquitectura de red actualizada deja espacio para más contenido almacenado localmente. Estar más cerca mejora la capacidad de respuesta y la calidad de servicio, especialmente durante las horas punta.
Estos desarrollos presentarán un serio desafío a la llegada de los proveedores de FTTH, que ya deben competir contra una infraestructura existente y una base de clientes establecida.
Figura 2: De HFC a Arquitectura de Acceso Distribuido (DAA)
Enorme potencial frente a demandas complejas
La Arquitectura de Acceso Distribuido ofrece oportunidades interesantes, pero la migración hacia esta nueva arquitectura presenta una serie de nuevos desafíos. La presión cada vez más fuerte que la fibra y DWDM ejercen respecto de la red de acceso, desde el concentrador secundario a los RPD remotos, resulta en un aumento de hasta diez veces en el número de endpoints para la red DWDM. Los hubs secundarios ahora también tendrán que agregar cientos de circuitos de 10 Gb/s, partiendo desde RPD a circuitos de backhaul de 100 Gb/s, eficientemente cargados, a los concentradores primarios. Estas ubicaciones secundarias de los concentradores suelen tener limitaciones de espacio y energía. Incluso cuando no es el caso, los operadores pueden buscar consolidar centros secundarios, creando un espacio y un entorno con restricciones de energía.
Seleccionar el equipo adecuado ya no será una simple cuestión de pedirle a un proveedor preferido que cumpla con los niveles de rendimiento requeridos, sino será necesario observar de cerca las especificaciones para ver si los dispositivos son lo suficientemente compactos y eficientes en términos de energía para optimizar el escaso espacio secundario y para proporcionar capacidades adicionales que puedan abordar los grandes desafíos operacionales que implica gestionar una agregación de alta densidad. Con un aumento diez veces mayor en el número de RPD que terminan la red DWDM, los gastos de instalación y operación se dispararán a menos que se procure elegir el equipo más compacto, confiable y fácil de mantener.
Los proveedores de equipos ópticos son conscientes de estas preocupaciones y están a la altura del desafío que conlleva el despliegue masivo de redes DAA. Se están haciendo grandes avances en cuanto a densidad y consumo de energía, y también al abordar los desafíos operacionales de administrar potencialmente miles de fibras dentro de un rack de hub secundario. Además, la industria ha estado trabajando para lograr que la visión de la óptica WDM-PON autoajustable de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU, por sus siglas en inglés) alcance los niveles de rendimiento requeridos para satisfacer los requisitos de capacidad y alcance de las redes DAA. Esto alivia la presión de poner en servicio y mantener extensas redes ópticas DWDM, al reemplazar la carga impuesta a los técnicos de determinar y ajustar las longitudes de onda en cada instalación. La tecnología de autoajuste seleccionará automáticamente la longitud de onda correcta sin requerir configuración alguna por parte de los ingenieros, permitiéndoles tratar las instalaciones de DWDM con la misma simplicidad que sistemas más básicos.
Lo anterior es ilustrativo del tipo de desafíos que surgirá cuando los MSO migren a DAA, y deban analizar detenidamente su elección de equipos y soluciones para enfrentar los retos altamente específicos de las redes de acceso de fibra. Sin embargo, un despliegue exitoso de DAA no se limita únicamente a lo que sucede en la red de acceso. DAA también resultará en un aumento en la demanda de ancho de banda en toda la infraestructura, desde el acceso hasta el núcleo. A menos que se tomen medidas para reforzar, optimizar y automatizar toda la capacidad de la red, la red de acceso más potente, receptiva y eficiente podría convertirse en su propio y peor enemigo.
De esta forma, casi la mitad de todos los consumidores de Estados Unidos están utilizando servicios de transmisión de video y el 70% confiesa darse «atracones de series», mientras que los servicios de realidad virtual aumentada y la televisión de alta definición 4K apuntan a sumarse a la corriente principal. Entonces, asegurar el futuro de una red de cable MSO significa prepararse para un futuro altamente incierto.
Los operadores necesitarán ayuda de proveedores especializados de equipos ópticos para optimizar las plataformas de transporte óptico según sus necesidades específicas, creando arquitecturas de red que serán altamente escalables, que simplificarán las operaciones, acelerarán el lanzamiento de nuevos servicios y minimizarán el costo total de propiedad. Lo anterior solo se conseguirá al instalar redes inteligentes que integren la mejor tecnología de su clase y automaticen una proporción significativa de las operaciones manuales.