UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS...
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i UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS ADMINISTRATIVAS “TRABAJO DE TITULACIÓN ESPECIAL” PARA LA OBTENCIÓN DEL GRADO DE MAGISTER EN ADMINISTRACION DE EMPRESAS MENCION TELECOMUNICACIONES “DISEÑO DE SISTEMA PARA MONITOREO DE FIBRA ÓPTICA RUTA QUITO-GUAYAQUIL EN EMPRESA DE SERVICIOS DE TELECOMUNICACIONES” AUTOR: RONALD MAURICIO LIZANO MARTINEZ. TUTOR: ING. LOGAN BERNI MORAN. GUAYAQUIL – ECUADOR SEPTIEMBRE 2017
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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS ADMINISTRATIVAS
“TRABAJO DE TITULACIÓN ESPECIAL”
PARA LA OBTENCIÓN DEL GRADO DE MAGISTER EN
ADMINISTRACION DE EMPRESAS MENCION
TELECOMUNICACIONES
“DISEÑO DE SISTEMA PARA MONITOREO DE FIBRA ÓPTICA
RUTA QUITO-GUAYAQUIL EN EMPRESA DE SERVICIOS DE
TELECOMUNICACIONES”
AUTOR: RONALD MAURICIO LIZANO MARTINEZ.
TUTOR: ING. LOGAN BERNI MORAN.
GUAYAQUIL – ECUADOR
SEPTIEMBRE 2017
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REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA
FICHA DE REGISTRO DE TESIS
TÍTULO Y SUBTÍTULO: DISEÑO DE SISTEMA PARA MONITOREO DE FIBRA ÓPTICA RUTA QUITO-GUAYAQUIL EN EMPRESA DE SERVICIOS DE TELECOMUNICACIONES
AUTOR: RONALD MAURICIO LIZANO MARTINEZ
TUTOR: ING. LOGAN BERNI MORAN
REVISOR: Ing. Sofia Lovato
INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil
FACULTAD: CIENCIAS ADMINISTRATIVAS
CARRERA: MAESTRIA ADMINISTRACION DE EMPRESAS MENCION TELECOMUNICACIONES
FECHA DE PUBLICACIÓN: 11 de Septiembre del 2017
No. DE PÁGS: 40
TÍTULO OBTENIDO: Magister en Administración de Empresas con mención en Telecomunicaciones
ÁREAS TEMÁTICAS: Telecomunicaciones
PALABRAS CLAVE: fibra óptica, monitoreo, predictivo, DWDM
RESUMEN: Los sistemas de transmisión de alta capacidad utilizando redes de fibra óptica han tenido
un alto crecimiento en las empresas que brindan servicios de telecomunicaciones y su desempeño tiene
un impacto en el nivel del servicio a sus usuarios finales. Esta investigación tiene como objetivo
proponer una solución a las fallas en la operatividad de la red de transmisión DWDM por daños en los
cables de fibra óptica disminuyendo la cantidad de eventos en la red y minimizando los tiempos de
corrección de fallos. La investigación emplea una metodología con enfoque principalmente cuantitativo
y se soporta en el análisis estadístico de datos secundarios correspondientes a registro de eventos
ocurridos en la red de fibra óptica de una empresa que brinda servicios de telecomunicaciones llegando a
la conclusión que disponer de un sistema predictivo de monitoreo para la red de F.O DWDM en la ruta
Quito-Guayaquil permitirá la gestión efectiva, en tiempo real y continua de la red de Fibra Óptica, la
disminución de cantidad de eventos emergentes y de tiempos de repuestas además de reducción de
costos de mantenimiento. No. DE REGISTRO (en base de datos):
No. DE CLASIFICACIÓN:
DIRECCIÓN URL (tesis en la web):
ADJUNTO PDF:
x SI NO
CONTACTO CON AUTOR/ES Ronald Mauricio Lizano Martínez.
Teléfono: 0979836862
E-mail: [email protected]
CONTACTO EN LA INSTITUCIÓN: Nombre: ING. MARCO NAVARRETE PILACUAN, M.Sc.
Teléfono:
E-mail: [email protected]
S
S
iv
CERTIFICACIÓN DEL TUTOR
En mi calidad de tutor del estudiante Ronald Mauricio Lizano Martínez, del Programa de
Maestría/Especialidad Administración de Empresas con mención en las Telecomunicaciones,
nombrado por el Decano de la Facultad de Ciencias Administrativas CERTIFICO: que el trabajo
de titulación “Diseño de sistema para monitoreo de fibra óptica ruta Quito-Guayaquil en
empresa de servicios de telecomunicaciones”, en opción al grado académico de Magíster en
Administración de Empresas con mención en las Telecomunicaciones, cumple con los
requisitos académicos, científicos y formales que establece el Reglamento aprobado para tal
efecto.
Atentamente
Ing. Logan Berni Morán
TUTOR
Guayaquil, 08 de Septiembre del 2017
v
DEDICATORIA
A Dios, mi familia y amigos.
vi
AGRADECIMIENTO
A mi esposa y madre por el apoyo
brindado, a mis hijos por ser la fuente de
motivación que impulsó este trabajo.
vii
DECLARACIÓN EXPRESA
“La responsabilidad del contenido de este trabajo de titulación especial, me corresponden
exclusivamente; y el patrimonio intelectual de la misma a la UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL”
___________________________
FIRMA
RONALD MAURICIO LIZANO MARTÍNEZ
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ABREVIATURAS
SMA Servicio Móvil Avanzado.
WDM Multiplexación por división de longitud de onda
TDM Time Division Multiplexing (Multiplexancion por división de tiempo)
DWDM Dense Wavelenght Division Multiplexing
F.O. Fibra óptica
LOT Ley Orgánica de Telecomunicaciones
NOC Network Operation Center (Centro de Operación de la Red )
ARCOTEL Agencia de Regulación y Control de las Telecomunicaciones
OTN Optical Transport Network
EDFA Erbium-Dopped Fiber Amplifier
PMD Dispersión por modo de polarización.
SPM Self-Phased Modulation
XPM Cross Phase Modulation
TX Transmisión.
RX Recepción.
RTFO Red Troncal de Fibra Óptica
RMFO Red Metropolitana de Fibra Óptica.
OTU Optical Transponder Unit.
OM Optical Multiplexer.
OD Optical Demultiplexer.
OA Optical Amplifier .
OSS Operations Support Systems
MTTR Medium Time to Repair (Tiempo medio para reparación)
MTBF Medium Time between failure. (Tiempo medio entre fallas)
OLM Optical Line Monitor (Monitor de línea óptica)
OSW Optical Switch (Switch óptico)
GIS Geographycal Iinformation Systems
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Tabla de contenido
Introducción .................................................................................................................................1
Delimitación del problema: ..........................................................................................................2
Formulación del problema: ..........................................................................................................3
Justificación: .................................................................................................................................3
Objeto de estudio: .......................................................................................................................4
Campo de acción o de investigación: ...........................................................................................4
Objetivo general: ..........................................................................................................................4
Objetivos específicos: ...................................................................................................................5
La novedad científica:...................................................................................................................5
Capítulo 1 MARCO TEÓRICO ........................................................................................................6
1.1 Teorías generales .........................................................................................................6
1.2 Teorías sustantivas .......................................................................................................9
1.3 Referentes empíricos..................................................................................................12
Capítulo 2 MARCO METODOLÓGICO ........................................................................................16
2.1 Metodología: ..............................................................................................................16
2.2 Métodos: ....................................................................................................................17
2.3 Premisas o Hipótesis...................................................................................................17
2.4 Universo y muestra ....................................................................................................17
2.5 CDIU – Operacionalización de variables .....................................................................18
2.6 Gestión de datos ........................................................................................................21
2.7 Criterios éticos de la investigación .............................................................................21
Capítulo 3 RESULTADOS ............................................................................................................22
3.1 Antecedentes de la unidad de análisis o población ....................................................22
3.2 Diagnostico o estudio de campo: ...............................................................................23
Capítulo 4 DISCUSIÓN ................................................................................................................29
4.1 Contrastación empírica: .............................................................................................29
4.2 Limitaciones: ..............................................................................................................30
4.3 Líneas de investigación: ..............................................................................................30
4.4 Aspectos relevantes ...................................................................................................30
Capítulo 5 PROPUESTA ..............................................................................................................32
Conclusiones y recomendaciones ..............................................................................................39
Bibliografía ................................................................................ ¡Error! Marcador no definido.41
x
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1: Matriz de Operacionalización variable dependiente………………..…….….19
Tabla 2: Matriz de Operacionalización variable independiente…………….....………20
Tabla 3: Enlaces de fibra óptica DWDM ruta Quito-Guayaquil………...…………….22
Tabla 4: Causas principales de cortes de F.O en la ruta Quito-Guayaquil…...……….25
Tabla 5: TFS y disponibilidad promedio por mes/enlace red F.O. Quito-Guayaquil….26
Tabla 6: MTTR y MTBF correspondientes a red de F.O Quito-Guayaquil. ……….….27
Tabla 7: Tiempo de localización de fallas (% del MTTR)…..……………….……...….28
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ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Árbol de problemas…………………………………………………...………3
Figura 2. Topología de la red de fibra óptica DWDM ruta Quito-Guayaquil…….…..23
Figura 3. Datos secundarios. Registros eventos en la red de F.O Uio-Gye…..……..…23
Figura 4. Cantidad eventos emergentes red F.O ruta Quito-Guayaquil……..….……..24
Figura 5. Eventos emergentes/mes en red de F.O ruta Uio-Gye…………….….……..24
Figura 6. Causas principales cortes de F.O ruta Quito-Guayaquil…………….........…25
Figura 7. Gráfico porcentual causas de eventos emergentes red F.O………...………..26
Figura 8. TFS y disponibilidad promedio por mes/enlace F.O ………...…...……....…26
Figura 9. MTTR de eventos de corte de fibra óptica ruta Quito-Guayaquil…….......…27
Figura 10. MTBF en la red de fibra óptica ruta Quito-Guayaquil. ……….........…...…27
Figura 11. Diagrama funcional del sistema……………………….…....….......…...….32
Figura 12. Proceso para detección de alarmas en sistema predictivo de monitoreo..….33
Figura 13. Localización de fallas………………………….... ………..........…..…...…33
Figura 14. Gráficos de análisis estadístico del sistema de monitoreo de F.O…..…...…34
Figura 15. Elementos requeridos para el monitoreo de la fibra óptica en estaciones….35
Figura 16. Topología de la solución para el monitoreo F.O ruta Quito-Guayaquil…...36
Figura 17. Plataforma de gestión sistema de monitoreo de fibra óptica……...……..…37
Figura 18. Localización de fallas en mapa geográfico. ……...........................……..…38
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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS ADMINISTRATIVAS
“DISEÑO DE SISTEMA PARA MONITOREO DE FIBRA ÓPTICA RUTA
QUITO-GUAYAQUIL EN EMPRESA DE SERVICIOS DE
TELECOMUNICACIONES”
Resumen
Los sistemas de transmisión de alta capacidad utilizando redes de fibra óptica han
tenido un alto crecimiento en las empresas que brindan servicios de telecomunicaciones
y su desempeño tiene un impacto en el nivel del servicio a sus usuarios finales. Esta
investigación tiene como objetivo proponer una solución a las fallas en la operatividad
de la red de transmisión DWDM por daños en los cables de fibra óptica disminuyendo
la cantidad de eventos en la red y minimizando los tiempos de corrección de fallos. La
investigación emplea una metodología con enfoque principalmente cuantitativo y se
soporta en el análisis estadístico de datos secundarios correspondientes a registro de
eventos ocurridos en la red de fibra óptica de una empresa que brinda servicios de
telecomunicaciones llegando a la conclusión que disponer de un sistema predictivo de
monitoreo para la red de F.O DWDM en la ruta Quito-Guayaquil permitirá la gestión
efectiva, en tiempo real y continua de la red de Fibra Óptica, la disminución de
cantidad de eventos emergentes y de tiempos de repuestas además de reducción de
costos de mantenimiento.
Palabras clave: fibra óptica, monitoreo, predictivo, DWDM.
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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS ADMINISTRATIVAS
“SYSTEM DESIGN FOR OPTICAL FIBER MONITORING QUITO-
GUAYAQUIL ROUTE IN COMPANY OF TELECOMMUNICATIONS
SERVICES”
Abstract
High-capacity transmission systems using fiber optic networks have had a high growth
in the companies that provide telecommunication services and their performance has an
impact on the level of service to its end users. This research aims to propose a solution
to the failures in the operation of the DWDM transmission network due to damage in
the fiber optic cables reducing the number of events in the network and minimizing the
time of correction of failures. The research employs a methodology with a mainly
quantitative approach and is supported in the statistical analysis of secondary data
corresponding to the recording of events occurring in the fiber optic network of a
company that provides telecommunications services arriving at the conclusion that to
have a predictive system of monitoring for the DWDM FO network on the Quito-
Guayaquil route will allow the effective, real-time and continuous management of the
fiber optic network, reducing the number of emergent events and response times in
addition to reducing maintenance costs.
Key Words: fiber optic, monitoring, predictive, DWDM.
1
Introducción
Las empresas que poseen títulos habilitantes para prestar servicios públicos de
telecomunicaciones dentro del territorio ecuatoriano se encuentran habilitadas por ley a
ejecutar el despliegue de todas las redes e infraestructuras requeridas para brindar los
servicios a sus usuarios finales. En forma particular las empresas que brindan servicios
de telecomunicaciones en el territorio ecuatoriano tales como SMA, y que además
aprovechan su infraestructura para brindar servicios portadores cuentan como integrante
fundamental de sus redes de telecomunicaciones a la red de transmisión óptica de alta
capacidad siendo el medio de propagación utilizado por éstas el cable de fibra óptica.
El aumento en la demanda de capacidad de transmisión de datos necesaria para
proporcionar los servicios de telecomunicaciones a sus usuarios dentro del territorio del
país conlleva para estas empresas la necesidad de desplegar a nivel nacional redes de
transmisión óptica de alta capacidad basadas en la utilización de tecnología DWDM. La
implementación de redes de transmisión ópticas, denominadas de esta forma por utilizar
como medio el cable de fibra óptica, implica el tendido de cientos de kilómetros de
cable conformando de esta forma la red de planta externa de fibra óptica.
La operatividad de la red de transmisión DWDM, y en consecuencia el nivel del
servicio a los usuarios, se encuentra de esta forma condicionada a la integridad,
disponibilidad y confiabilidad de la red de fibra óptica para lo cuál las empresas que
brindan servicios de telecomunicaciones disponen generalmente de un esquema de
mantenimiento predictivo, preventivo y correctivo con el objetivo de garantizar la
operatividad de la red de transmisión y cumplir con la obligación de brindar servicios de
forma continua y eficiente y con los índices y régimen de calidad del servicio
2
establecidos por los organismos de control del estado y por los que son continuamente
evaluados.
Delimitación del problema:
En los años comprendidos dentro del período 2015 – 2016 se identifica dentro de las
causas principales de las fallas en la operatividad de la red de transmisión DWDM a los
daños ocurridos en la red de planta externa de fibra óptica los cuáles se deben
principalmente a factores externos como: accidentes de tránsito, mordeduras de
roedores, trabajos de maquinarias agrícolas y de mantenimiento/construcción de vías,
accidentes naturales (derrumbes, vientos,etc). Estos daños muchas veces no pueden ser
identificados de forma efectiva debido a la inexistencia de un adecuado sistema de
monitoreo de la red de fibra óptica.
Otra de las causas que repercuten en la operatividad de la red de transmisión
DWDM es la falta de herramientas predictivas en el esquema actual de mantenimiento
de la red de F.O, el mecanismo utilizado para la predicción y prevención de daños se
realiza principalmente a través de los siguientes procedimientos: inspección visual del
estado del cable a través de recorridos realizados con periodicidad semanal, mediciones
ópticas utilizando equipo OTDR de hilos sin tráfico con periodicidad mensual, alarmas
detectadas en la red DWDM a través del sistema de administración U2000 debido a
niveles de recepción óptica debajo de los umbrales de operación de los equipos.
El proceso de localización de fallas es impreciso e implica desplazamiento de
personal al sitio para efectuar mediciones. Una vez determinada la distancia aproximada
de la falla se requiere una inspección visual la cual se ve afectada por falta de luz o
condiciones de accesibilidad al punto trayendo como efecto tiempos elevados en la
atención de correctivos emergentes. La elevada cantidad de eventos emergentes por
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daños en la F.O. ocasionan disminución en la operatividad de la red de transmisión
DWDM con la consecuente degradación del servicio en los usuarios finales y
afectaciones masivas que acarrean multas económicas de parte del ente regulador.
Figura 1. Árbol de problemas, causas y efectos de las fallas en la operatividad de la red
de transmisión DWDM ruta Quito-Guayaquil.
Formulación del problema:
¿Cómo la falta de un sistema predictivo de monitoreo de la red de fibra óptica
afecta la operatividad de la red de transmisión DWDM ruta Quito-Guayaquil de una
empresa que brinda servicio de telecomunicaciones?
Justificación:
La propuesta de diseñar un sistema predictivo de monitoreo de la red de fibra
óptica en la ruta Quito-Guayaquil permitirá mejorar la operatividad de la red de
4
transmisión DWDM dado que nos permitirá conocer en tiempo real el estado y
desempeño de los enlaces de fibra por medio del monitoreo continuo de la red alertando
a sus operadores y administradores de las fallas que en ella ocurren. Los eventos podrán
ser registrados y los detalles respecto a las fallas provistas al NOC donde el apropiado
grupo de mantenimiento de la red de fibra óptica será inmediatamente alertado.
Se dotará a la empresa de un sistema que va mas allá de ser una simple
herramienta para localizar fallas, generando un valor agregado a los servicios ofrecidos
sobre el resto de sus competidores al proporcionar a los administradores de la red la
capacidad de ejecutar correctivos de forma programada y desarrollando un esquema de
mantenimiento predictivo que permita además obtener la información del desempeño
histórico de cada uno de sus enlaces de fibra óptica.
Objeto de estudio:
Nuestro objeto de estudio será la operatividad de los enlaces de fibra óptica en
una empresa que brinda servicios de telecomunicaciones móviles avanzados.
Campo de acción o de investigación:
Nuestro campo de acción o de investigación será la red de fibra óptica en la ruta
Quito – Guayaquil.
Objetivo general:
Diseñar un sistema predictivo de monitoreo para la red de fibra óptica en la ruta
Quito-Guayaquil que me permita mejorar la operatividad de la red de transmisión
DWDM en una empresa que brinda servicios de telecomunicaciones.
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Objetivos específicos
Diseñar un sistema que permita conocer el estado y desempeño en tiempo real de
la red de fibra óptica ruta Quito-Guayaquil.
Proveer la gestión eficiente de los activos que forma parte de la red de fibra óptica
garantizando así altos niveles de rendimiento y disponibilidad de cables de fibra óptica
para su uso cuando sea necesario.
Proporcionar la disminución del tiempo fuera de servicio de la red de fibra óptica
en la ruta Quito-Guayaquil mediante la localización de forma remota y automática de
las falla en los enlaces.
Proveer reducción en recursos (tecnológicos y humanos) requeridos para el
mantenimiento de la red de fibra óptica en la ruta Quito-Guayaquil generando impacto
en los costos asociados a mantenimiento.
La novedad científica
El sistema predictivo de monitoreo de fibra óptica proporciona automatización y
añade inteligencia al proceso de monitoreo de redes ópticas. Puede ser aplicado a
cualquier red que utilice como medio el cable de fibra óptica ya sean estas redes de core
(DWDM) , metro (CWDM) o de acceso ( FFTH, GPON, DAS).
6
Capítulo 1
MARCO TEÓRICO
1.1 Teorías generales
1.1.1 Telecomunicaciones en el Ecuador. La Ley Orgánica de
Telecomunicaciones (2015) afirma: “Se entiende por telecomunicaciones toda
transmisión, emisión o recepción de signos, señales, textos, video, imágenes, sonidos o
informaciones de cualquier naturaleza por sistemas alámbricos, ópticos o inalámbricos,
inventados o por inventarse” (p.5). En el Ecuador el organismo que se encarga de la
autorización para prestar servicios de telecomunicaciones en esquemas de concesión
(telefonía fija, SMA), autorización y registro de servicio (portador) a través de la
entrega de títulos habilitantes es la ARCOTEL.
1.1.2 Servicios de telecomunicaciones. “Son aquellos servicios que se soportan
sobre redes de telecomunicaciones con el fin de permitir y facilitar la transmisión y
recepción de signos, señales, textos, video, imágenes, sonidos o información para
satisfacer las necesidades de telecomunicaciones de los abonados, clientes, usuario”
(Ley Orgánica de Telecomunicaciones, 2015, p.14). Dentro de los servicios de
telecomunicaciones se incluyen a la telefonía fija y móvil, portadores y de valor
agregado y son considerados de carácter público por mandato constitucional.
Dentro de las obligaciones de las empresas habilitadas para la prestación de
servicios de telecomunicaciones se establecen: “prestar los servicios concesionados o
autorizados en forma continua y eficiente de acuerdo con el reglamento y con los
índices y régimen de calidad del servicio establecidos por la ARCOTEL” (Reglamento
para la prestación de servicios de Telecomunicaciones y servicios de radiodifusión por
suscripción, 2016, p.7). Indicando además que “la interrupción del servicio, de carácter
7
no programado, será sólo en caso fortuito o fuerza mayor” (RESOLUCIÓN 05-03-
ARCOTEL, 2016, p.8).
1.1.3 Redes de Telecomunicaciones. La LOT (2015) indica: “los prestadores de
estos servicios (telecomunicaciones) están habilitados para la instalación de redes e
infraestructura necesaria en la que se soportará la prestación de servicios a sus usuarios”
(p.14). Las redes de telecomunicaciones son definidas como: “los sistemas y demás
recursos que permiten la transmisión, emisión y recepción de voz, video, datos y
señales, mediante medios físicos o inalámbricos, con independencia del contenido
cursado” (LOT, 2015, p.6) y deben operar bajo principios de regularidad, convergencia
y neutralidad tecnológica. De acuerdo a su utilización se clasifican como públicas y
privadas, siendo toda red de la que dependa la prestación de un servicio publico de
telecomunicaciones considerada como una red pública.
1.1.4 Fibra óptica. Es un medio para llevar información de un punto a otro en
forma de luz. Su principal función es guiar las ondas de luz con un mínimo de
atenuación. Están conformada por finos filamentos de vidrio en capas llamadas núcleo y
revestimiento que pueden transmitir luz cerca a las 2/3 partes de la velocidad de la luz
en el vacío. La transmisión de luz en una F.O. es comúnmente explicada usando el
principio de reflexión interna total. El núcleo y el revestimiento son mezclados con
elementos llamados dopantes que ajustan sus índices de refracción. La diferencia entre
los dos índices de refracción produce que la luz “rebote” en el revestimiento y
permanezca dentro del núcleo.
Existen 2 categorías generales de F.O: multimodo y monomodo. La multimodo
permite que numerosos modos, o rayos de luz, pueden ser llevados simultáneamente a
través del medio, cada modo recorre diferentes distancias para llegar a su destino
causando una disparidad en los tiempos de arribo de los rayos de luz lo cuál es conocido
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como dispersión modal y resulta en una pobre calidad de la señal en el receptor
limitando las distancias de tx. La monomodo tiene un núcleo mucho más pequeño que
permite la tx de un único modo a la vez a través del núcleo como resultado se obtiene
una señal más fidedigna sobre largas distancias. Su capacidad de transportar gran
información y bajas pérdidas intrínsecas las convierten en preferidas para aplicaciones
de largas distancias y mayor ancho de banda, incluyendo DWDM.
Las F.O. monomodo se clasifica por su estándar ITU-T en G.652, G.653 y G.655.
Existen 3 ventanas en el espectro óptico que han sido explotadas para tx por F.O. La 1a
en 850 nm es usada para aplicaciones multimodo de corta distancia. Las fibras G.652
fueron diseñadas para usar en la 2ª ventana a los 1310 nm. La 3a ventana en los 1550
nm, o banda C es utilizada para transmisión monomodo. Dado que la tx por F.O cada
vez demanda mayores BW y distancias superiores, la 3a ventana óptica ofrece 2
ventajas para la transmisión de datos a larga distancia: menor atenuación y frecuencia
de operación igual a la utilizada en amplificadores EDFA utilizados en DWDM.
La fibra óptica debido a las características intrínsecas propias del medio y su
fabricación son susceptibles a los siguientes fenómenos:
Atenuación, decaimiento de la fuerza de la señal, o pérdida de la potencia de la
luz al momento que la señal se propaga a través de la fibra.
Dispersión cromática, ensanchamiento en pulsos de luz al viajar por la fibra.
No-linealidad, efectos acumulativos de la interacción de luz con el material a
través del cual viaja, resultando en cambio en la λ e interacciones entre λ´s.
1.1.5 WDM. El creciente desarrollo de las telecomunicaciones provoca que los
requerimientos para la capacidad de tx y categorización de los servicios sean cada vez
mayores, en este contexto emerge la tecnología WDM (Wavelenght Division
Multiplexing). WDM define la tecnología de multiplexación de señales por división de
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longitudes de onda que consiste en que señales diferentes con una λ específica se
“combinen” en una fibra para ser transmitidas
Es una tecnología que utiliza las propiedades de la luz refractada para combinar y
separar señales ópticas basándose en su longitud de onda dentro del espectro óptico.
Utiliza las bandas C y L en la multiplexación con espaciamientos de canal iguales o
inferiores a 100 GHz para alcanzar las siguientes capacidades de transmisión:
400 Gbps – Banda C ó L con espaciamiento de 100 GHz.
800 Gbps – Banda C ó L con espaciamiento de 50 GHz.
1.6 Tbps – Banda C + L con espaciamiento de 50 GHz.
1.2 Teorías sustantivas
1.2.1 Redes de transmisión ópticas. Son redes de telecomunicaciones de alta-
capacidad basadas sobre tecnologías y componentes ópticos. La recomendación G.709
(Interfaces para la red de transporte óptico) de la ITU-T define : “una red de transporte
óptico (OTN) está compuesta por un conjunto de elementos de red óptico conectados
por fibras óptica, que provee funcionalidad de encapsulamiento, transporte,
multiplexación, enrutamiento, administración y supervisión de señales ópticas” (p.xx),
estas redes están diseñadas para transportar tráfico tales como IP y ethernet.
La comunicación por fibra óptica es un método para transmitir información de un
lugar a otro por medio del envío de pulsos de luz a través de un cable de F.O. La luz
forma una onda portadora electromagnética la cuál es modulada para llevar
información. Las ventajas de una red de fibra óptica sobre una red que utiliza otros
medios de transmisión son: alta velocidad de transmisión, baja atenuación de la señal,
baja distorsión de la señal, bajo requerimientos de energía, requerimiento de espacios
pequeños, inmunidad a la interferencia eléctrica.
10
1.2.2 Redes DWDM. Son redes de transmisión óptica que utilizan la tecnología
DWDM para proveer la encapsulación, multiplexacion y enrutamiento de los servicios,
las ventajas de su uso son: capacidad ultra-alta, transmisión transparente de datos,
transmisión de larga distancia, compatible con las fibras ópticas existentes, alta relación
desempeño-costo, alta flexibilidad, economía y confiabilidad de la red, expansión suave.
Una red DWDM para n longitudes de onda se encuentra conformada
principalmente por los siguientes componentes:
OTU. Provee acceso al servicio del cliente y convierte a la longitud de onda
cumpliendo los estándares ITU.
OM / OD. Encargados de multiplexar y demultiplexar muchas señales con
diferentes longitudes de onda en una sólo señal principal.
OA. Amplifican la señal óptica y OSC/ESC proveen el canal de supervisión
óptico
1.2.3 Factores que afectan la transmisión sobre redes óptica. Las redes ópticas
DWDM se ven afectadas en su desempeño y operatividad por la atenuación en la fibra,
la dispersión cromática o por modo de polarización (PMD) y los efectos de no-
linealidad. La atenuación es producida por la pérdida de la luz en el material debido a 2
efectos: absorción y “scattering”, otras causas son: micro-dobladuras causadas por
distorsión de la fibra durante la fabricación, macro-dobladuras causadas por factores
externos como golpes, reflexión causada por empalmes y conectores, suciedad en los
conectores, mal alineamiento o acople en las conexiones. Es compensada con el uso de
amplificadores ópticos siendo los más utilizados los EDFA.
La dispersión cromática causa distorsión del pulso, las tasas de bit mas elevadas y
pulsos mas cortos son mas susceptibles a ella limitando la velocidad y distancia de los
enlaces, es una característica inherente al medio y para contrarrestar sus efectos en
11
sistemas DWDM se utiliza F.O. G.655 y regeneradores ópticos. PMD es causado por la
“ovalidad” del núcleo debido a procesos de fabricación, stress interno y stress externo,
su efecto es menor que el de la dispersión cromática y afecta a tasas de tx superiores a
los 10 Gbps. Las soluciones al PMD son el mejoramiento de las condiciones de la F.O.
e implementación de regeneradores. Cuando los niveles de potencia óptica llegan a ser
bastante alta la fibra se convierte en un medio no-lineal, siendo los efectos de la no-
linealidad el SPM y XPM.
1.2.4. OTDR. Es la prueba más importante en los enlaces de F.O. se encarga de
medir la distancia óptica a eventos, empalmes, conectores, fallas y final de la fibra.
Permite medir las pérdidas en empalmes, conectores y de la fibra (db/Km). El OTDR
inyecta un pulso de luz corto en uno de los extremos de la fibra y analiza el backscatter
y la señal reflejada. La señal recibida se grafica como X/Y en db vs distancia. El
propósito de las mediciones con OTDR es de detectar, localizar y medir
eventos/impedimentos en cualquier punto del enlace de fibra.
1.2.5. MTTF y MTBF. MTTR corresponde al acrónimo de Medium Time to
Repair y representa el tiempo medio empleado en la reparación de la falla. MTBF
corresponde al acrónimo de Medium Time Between Failures e indica el tiempo medio
entre fallos. El MTBF en conclusión representa el tiempo medio entre cada ocurrencia
de fallos o averías en un determinado proceso o sistema.
1.2.6. Disponibilidad. “Se refiere al grado en que un sistema o equipo se
encuentra en condiciones operables al ser llamado en un momento determinado, es decir
la proporción de tiempo en que un sistema se mantiene en funcionamiento”
(Covarrubias, 2015, p.1). Se encuentra expresada como un porcentaje del tiempo de
funcionamiento en un año dado. Los valores comunes de disponibilidad son
generalmente enunciados como número de nueves para sistemas de alta disponibilidad
12
son: 99,9% = 43.8 minutos/mes u 8,76 horas/año ó tres nueves, 99,99% = 4.38
minutos/mes o 52.6 minutos/año ó cuatro nueves, 99,999% = 0.44 minutos/mes o 5.26
minutos/año ó cinco nueves.
1.2.7. Mantenimiento red de Fibra óptica. El proceso actual de mantenimiento
correctivo de fibra óptica ante eventos de atenuación y/o corte implica los siguientes
pasos:
Generación del ticket: La central / NOC recibe una queja de un cliente con un
problema en su fibra, lo que genera un ticket de trabajo.
Despacho: Central envía automáticamente la llamada a un técnico de campo a través
de sistema de gestión de flujo de trabajo.
Traslado: El técnico se mueve a la estación con un OTDR para identificar y localizar
el fallo (distancia).
Identificación y localización: Una vez identificado el defecto, se genera un reporte y
se guarda en el instrumento. A continuación, se mueve donde se produjo la falla.
Disparar las cuadrillas de reparación: Una cuadrilla se dirige al sitio.
Eliminación del defecto: se realiza la reparación del defecto y se cierra el ticket.
1.3 Referentes empíricos
De Uria Zúñiga (2007) en su tesis “Sistema de documentación y monitoreo de la
red de fibra óptica de Movistar en la región Gran Caracas” planteó como objetivo
general “brindarle un mayor apoyo al personal del departamento de Redes GCCS para
optimizar el proceso de detección de fallas en la red de fibra óptica de la región Gran
Caracas, a través del monitoreo de la misma con la utilización del sistema ONMS de
Acterna” (p.10) y sus objetivos específicos: “(a) implementar el sistema ONMS para
monitorear continuamente el estado de la red de fibra y detectar posibles fallas o
13
degradaciones, (b) actualizar la información de mantenimiento de la red de fibra óptica
de la región Gran Caracas en la base de datos de MapInfo” (De Uria,2007,p.10).
La conclusión de esta investigación fue que “las aplicaciones implementadas para
documentación, operación, monitoreo y mantenimiento de la red de F.O. permiten
organizar toda la documentación de la red en una base de datos central y mostrar el
estado de la misma permanentemente a través de reflectometrias que se realizan con un
OTDR integrado al RTU. Con la utilización de la herramienta OFM de Acterna se creó
un modelo de red de F.O. de la región GCCS con todos los elementos que la componen
tanto de planta interna como externa, en el sistema de OFM” (De Uria, 2007, p.75).
La investigación que estamos desarrollando guarda relación con el trabajo indicado
en su objetivo de proporcionar una herramienta que brinde soporte efectivo al personal
encargado de brindar soporte de mantenimiento a la red de F.O. optimizando el proceso
para la detección de fallos y disminuyendo los tiempos de afectación por cortes de F.O.
por lo cual se han tomado en cuenta los aspectos relacionados a los elementos que nos
permitirán ejecutar un monitoreo en tiempo real de los enlaces de F.O. conociendo el
estatus actual de la red.
Filio Rivera, Mora Bonilla (2008) en su tesis “Propuesta de sistema de monitoreo
de red lineal de fibra óptica con cable OPGW para luz y fuerza” plantea como
objetivo general que: “con el servicio de monitoreo de la red de fibra óptica
pretendemos mantener un control total del desempeño de la red a nivel físico
permitiendo tener la completa información de la calidad necesaria para poder
desempeñar en forma eficiente aplicaciones con Ethernet (en un futuro Metro Ethernet,
SDH (incluyendo su versión de SDH de nueva generación), ATM ” (Filio y Mora, 2008,
p.7). Los objetivos específicos son: (a) “se darán de alta agentes de SW con la facultad
de tener acceso al sistema de monitoreo por medio de un navegador, esto facilitará la
14
rápida detección de la falla o el constante chequeo del comportamiento de la red” (Filio
y Mora, 2008, p.7).
La conclusión obtenida fue “que el diseño anteriormente expuesto corresponde una
gran aportación a la solución de la problemática del mantenimiento de una red tan
grande como la Luz y Fuerza y que no solo trata de que solucionen rápido y fácil los
problemas de los enlaces sino de que no haya problemas en el medio o menor índice en
la incidencia de eventos. La intención de desarrollar el proyecto es el de mantener el
medio físico en las mejores condiciones posibles para su operación con un alto grado de
confiabilidad” ((Filio y Mora, 2008, p.121).
Se guarda relación con esta investigación básicamente en el objetivo de ofrecer al
medio físico de transmisión, en nuestro caso la fibra óptica, las mejores condiciones
para garantizar su operación y ofrecer a la red de transmisión una mayor operatividad
disminuyendo el número de incidentes. Así mismo proporciona a los operadores de la
red una herramienta con acceso web que permite el monitoreo continuo del estado de la
red de fibra óptica lo cual facilitará la rápida detección de fallas disminuyendo los
tiempos de afectación del servicio.
Vinces Albia (2013) en su tesis “Elaborar un prototipo de interfaz que genere un
reporte automatizado de los niveles de atenuación de potencia de la red de fibra
óptica de una red SDH-DWDM” consideró como población la red SDH/DWDM
siendo la muestra objeto de este estudio 57 enlaces SDH/DWDM correspondientes a la
Region 2 Zona Costa. La metodología utilizada para el análisis fue la técnica de
modelado de objetos. La recolección de datos para esta investigación se dio a partir de
la interpretación de procesos que se llevan a cabo en la recolección de los niveles de
atenuación de potencia Rx en la red integrada SDH/DWDM.
El objetivo general fue “elaborar una herramienta que genere un reporte
15
automatizado de los parámetros de medición de la potencia de rx para determinar la
atenuación de la fibra en una red DWDM utilizando las mediciones manuales que se
obtienen del sistema de gestión local y que sirva para identificación de posibles eventos
que se pudieran dar en la fibra” (Vinces Albia, 2013, p.30) y los objetivos específicos:
(a) “analizar tendencias y cambios en los niveles de rx que permitan determinar
patrones de comportamiento de la atenuación de la fibra óptica” (Vinces Albia, 2013,
p.31). Otro objetivo específico es (b) “mejorar el sistema de monitoreo de niveles de rx
ópticos en los equipos DWDM con el fin de determinar el mantenimiento respectivo de
los eventos de atenuación que se presenten en los distintos tramos del anillo óptico”
(Vinces Albia, 2013, p.31).
La investigación indicada obtuvo la siguiente conclusión: “el diseño del prototipo y
la configuración de los sistemas de control requieren herramientas que faciliten su
desarrollo e integración. Esta herramienta permitirá conocer en desempeño de cada uno
de los enlaces de la red SDH-DWDM que hacen parte de un proceso automatizado y
supervisado, hacer un seguimiento de estas variables y tomar las acciones que
correspondan para mantener la disponibilidad de la red con calidad de servicio que
beneficie tanto a los clientes internos y externos” (Vinces Albia, 2013, p.163).
La investigación descrita guarda relación con nuestra investigación dado que se
busca conocer el estado de la red de fibra óptica de forma predictiva, automatizada y en
tiempo y de esta forma poder reducir la cantidad de eventos en la re de fibra óptica
brindando un servicio de mejor calidad a los usuarios. Adicionalmente se presenta un
estudio sobre la red de alta capacidad SDH / DWDM de igual forma que la
investigación que vamos a desarrollar plantea un estudio sobre la red de fibra óptica
utilizada por redes DWDM.
16
Capítulo 2
MARCO METODOLÓGICO
2.1 Metodología:
Esta investigación es del tipo descriptiva, donde más allá de describir los conceptos
y el entorno de nuestro problema, nos enfocaremos en responder sus causas y bajo que
condiciones ocurre definiendo las variables que lo explican y como están relacionadas
entre sí. La metodología permitirá identificar cual ó cuales de las variables son “causa”
o variables independientes y entender cuál o cuáles son “efectos” o variables
dependientes para lo cuál se plantea una hipótesis investigativa que establezca
relaciones de causalidad entre las mismas.
Se utilizará un enfoque cuantitativo para medir y cuantificar las variables. El
enfoque cuantitativo según Bernal (2010) indica: “se fundamenta en la medición de las
características de los fenómenos sociales que deriven en relaciones entre las variable
estudiadas” (p.60). El enfoque cuantitativo de esta investigación se realizará bajo la
modalidad documental, la cual “consiste en un análisis de la información escrita sobre
un determinado tema, con el propósito de establecer relaciones, diferencias, etapas,
posturas o estado actual del conocimiento respecto al tema objeto de estudio” (Bernal,
2010, p.111).
El instrumento de investigación será el análisis de contenidos aplicado a datos
secundarios disponibles en el interior de la empresa de telecomunicaciones donde se
sitúa esta investigación. Dentro del desarrollo de esta investigación se utilizará también
la herramienta de la entrevista para obtener las perspectivas y puntos de vista con
respecto a ciertas variables. La entrevista “no se considera una conversación normal,
sino una conversación formal, con una intencionalidad, que lleva implícitos los
objetivos englobados en una investigación” (Peláez,et al., 2009, p.3) y será del tipo no
17
estructurada caracterizada por “ser sin guion previo, el investigador tiene como
referentes la información sobre el tema y se va construyendo a medida que avanza con
las respuestas que se dan” (Peláez,et al., 2009, p.3).
2.2 Métodos
Se utilizarán métodos empíricos, específicamente el método de la medición, el cual
está basado en “la medición con el objetivo de obtener información numérica de una
propiedad de nuestro objeto de estudio” (Martinez y Rodriguez, Metodología de la
Investigación científica, p.5). La aplicación de este método permitirá realizar la
asignación de valores numéricos a una determinada propiedad de nuestro objeto de
estudio para evaluarlo y representarlo adecuadamente para lo cual la investigación se
apoyará en procedimientos estadísticos. En esta investigación se ha definido como el
objeto de estudio los enlaces de fibra óptica siendo la propiedad a medir y evaluar “la
operatividad de los mismos” como consecuencia de la ausencia de un sistema predictivo
para la detección de fallas.
2.3 Hipótesis
El diseño de un sistema predictivo de monitoreo para enlaces de F.O. en la ruta
Quito-Guayaquil permitirá una mayor operatividad de la red de transmisión DWDM.
2.4 Universo y muestra
Universo.
“Un universo es el conjunto, finito o infinito, de todos los posibles individuos que
cumplen ciertas propiedades” (García, 2015). El Universo de esta investigación serán
18
los datos secundarios internos disponibles dentro de la empresa correspondientes a la
red de fibra óptica ruta Quito – Guayaquil.
Muestra.
“La muestra es un subgrupo de la población del cual se recolectan los datos y debe
ser representativo de esta”. (Hernández Sampieri et al., 2010, p.173). Para el objetivo
de nuestra investigación se toma como muestra los datos secundarios obtenidos de la
red de fibra óptica ruta Quito – Guayaquil en el periodo comprendido entre los años
2015 – 2016 y que se encuentran disponibles dentro de la empresa en las base da datos
de los respectivos sistemas de administración y control de F.O.
2.5 Operacionalización de variables
En esta investigación se realizará el estudio y análisis de las siguientes variables las
cuales hemos clasificado como dependiente e independiente:
Variable Independiente: Sistema predictivo de monitoreo de la red de fibra
óptica en la ruta Quito-Guayaquil.
Variable Dependiente.- Operatividad de la red de transmisión DWDM ruta
Quito- Guayaquil.
A continuación en las tablas 2.1 y 2.2 se detalla el proceso de operacionalizacion de las
mencionadas variables, su conceptualización, dimensiones e indicadores que nos
permitirán medir cada de ellas así como las fuentes e instrumentos de medición.
19
Tabla 1
Matriz de Operacionalización variable dependiente.
MATRIZ DE OPERACIÓN REALIZACIÓN DE VARIABLES Variable dependiente: Operatividad de la red de F.O. DWDM ruta Quito-Guayaquil
CONCEPTUALIZACIÓN
DIMENSIONES SUB DIMENSIONES
INDICADORES ÍTEMS FUENTES INSTRUMENTOS
Porcentaje del tiempo total en el cual los enlaces de F.O.se encuentran disponibles para la transmisión confiable de los datos.
1. Tiempo fuera de servicio (MTTR) y tiempo medio entre fallos (MTBF) por cortes de cable de F.O.
• Sabotaje/Robo. • Roedores. • Caída de postes. • Maquinarias/tra
bajos en vías. • Deslaves. • Inundaciones. • Dificultad visual.
¿Cuáles son las principales causas que provocan cortes de F.O.? ¿Cuáles factores originan retardo en la reparación?
Datos secundarios
Registro de incidentes en la red de F.O obtenido de la base de datos del Call Center PROCISA(soporte mantenimiento)
2. Tiempo con degradación de servicio por atenuación en la red de fibra óptica
• Patchcords. • ODF’s. • Cajas de
empalme. • Cable
golpeado/aplastado
¿Cuáles elementos de la red en mal estado provocan atenuación en la F.O?
Datos secundarios
Registro de incidentes en la red de F.O obtenido de la base de datos del Call Center PROCISA(soporte mantenimiento)
20
Tabla 2
Matriz de Operacionalización variable independiente.
MATRIZ DE OPERACIÓN REALIZACIÓN DE VARIABLES
Variable independiente: Sistema predictivo de monitoreo de la red de F.O. en la ruta Quito-Guayaquil.
CONCEPTUALIZACIÓN DIMENSIONES SUB
DIMENSIONES
INDICADORES ÍTEMS FUENTES INSTRUMENTOS
Conjunto de
procedimientos y
procesos que buscan
detectar problemas
causados por fallas en
infraestructura
de red de F.O. previo a
la ocurrencia de
afectación en el
servicio y disminuir los
tiempos correctivos de
fallos.
1. Precisión y
rapidez en
localización de
fallos en la red
de fibra óptica.
Distancia (Km).
Localización georeferenciada.
Detección instantánea de las fallas.
Poleo de alarmas en un intervalo definido de tiempo.
¿Con que
precisión se
pueden localizar
las fallas?
¿Con qué rapidez
pueden ser
detectadas las
fallas?
Entrevistas
Entrevista al
encargado de la
Operación y
mantenimiento
de la red de F.O.
2. Disminución
de eventos
emergentes en
la red de fibra
óptica
• Supervisión en tiempo real. • Pronóstico tendencias del deterioro de F.O.
¿Cómo prevenir la
ocurrencia de
eventos
emergentes en la
red de F.O?
Entrevistas
Entrevista al
encargado de la
Operación y
mantenimiento
de la red de F.O.
21
2.6 Gestión de datos
Los datos secundarios que se analizarán durante el desarrollo de la siguiente
investigación han sido obtenidos de los registros por apertura de tickets debido eventos
correctivos programados y emergentes suscitados en la red nacional de fibra óptica y
han sido proporcionados por el área de Operación y Mantenimiento de la empresa de
telecomunicaciones objeto de nuestro estudio. La información es administrada por el
Call Center de la empresa que brinda soporte de mantenimiento de la red de planta
externa de fibra óptica. Los datos corresponden a los períodos 2015 y 2016.
Los datos correspondientes a topología de red y características de los enlaces de
F.O fueron obtenidos de los archivos de control administrados por el área de Operación
y Mantenimiento de Campo. El análisis cuantitativo de estos datos permitirá durante el
desarrollo de esta investigación seleccionar las características fundamentales de su
objeto de estudio permitiendo de esta forma ejecutar una descripción detallada de las
partes, categorías o clases de ese objeto.
2.7 Criterios éticos de la investigación
La información correspondiente a reportes de incidencias y tiempos de afectación
de eventos en la red de fibra óptica ha sido obtenida bajo la autorización de jefatura del
departamento de Operación y Mantenimiento de Transmisiones, así como los detalles
presentados sobre la topología de la red de fibra óptica.
22
Capítulo 3
RESULTADOS
3.1 Antecedentes de la unidad de análisis o población
La red de F.O. ruta Quito- Guayaquil se encuentra conformado por los enlaces
detallados en la tabla 3, su topología y las características de los enlace están descritos en
la figura 2. Los datos secundarios obtenidos de la red de F.O. Quito-Guayaquil
corresponden al registro de incidentes de la red de F.O administrados por el Call Center
de PROCISA al cuál apertura un ticket ante un evento reportado por el área de O&M,
este registro consta de un archivo Excel que contiene la información detallada en la
figura 3 y de la cual realizaremos el análisis de contenido para obtener los resultados de
la medición de indicadores de nuestras variables.
Tabla 3
Enlaces de fibra óptica DWDM ruta Quito-Guayaquil.
RTFO ENLACE F.O.
UIO - GYE
ETECO CONDADO
CONDADO PTOQUITO
PTOQUITO STODOMINGO
STODOMINGO QUEVEDO
QUEVEDO BABAHOYO
BABAHOYO DURAN
DURAN KM26
KM26 NARANJAL
NARANJAL PONCE ENRIQUEZ
PONCE ENRIQUEZ MACHALA
MACHALA HUAQUILLAS
HUAQUILLAS STAROSA
STAROSA PASAJE
PASAJE YUNGUILLA
YUNGUILLA HITOCRUZ
HITOCRUZ BUERAN
BUERAN CHUNCHICEN
CHUNCHICEN ALAUSI
ALAUSI COLUMBE
COLUMBE REPRIOBAMBA
REPRIOBAMBA RIOBAMBA
RIOBAMBA LETAMENDI
LETAMENDI LATACUNGA
LATACUNGA CHASQUI
CHASQUI MIRAVALLE
MIRAVALLE ETECO
23
Figura 2. Topología de la red de fibra óptica DWDM ruta Quito-Guayaquil.
Figura 3. Datos secundarios. Registros eventos en la red de F.O ruta Quito-Guayaquil.
3.2 Diagnostico o estudio de campo:
3.2.1 Análisis de datos secundarios. El análisis estadístico aplicado a los datos
secundarios obtenidos de la red de F.O. ruta Quito-Guayaquil en el período
correspondiente desde Enero del 2015 hasta Julio del 2016, de acuerdo al tamaño de la
muestra definida en el capítulo2, nos determinan los siguientes resultados:
24
3.2.1.1. Eventos emergentes red F.O. ruta Quito-Guayaquil. Las figuras 4 y 5
nos muestran la cantidad de eventos emergentes por corte de FO ocurridos en los
períodos analizados divididos entre Ene-Dic 2015 y Ene-Julio 2016.
Figura 4. Cantidad de eventos emergentes red F.O ruta Quito-Guayaquil.
Figura 5. Eventos emergentes/mes en red de F.O ruta Quito-Guayaquil
0
20
40
60
80
100
120
140
ENE-DIC 2015 ENE-JUL 2016 TOTAL
83
40
123
EVENTOS EMERGENTES RED F.O. RUTA UIO-GYE
EVENTOSEMERGENTES
05
1015
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
2015
2016
2 5 13
8
5 7
3 6
7 9
8 10
6
3 8
5 6
6
6
EVENTOS EMERGENTES RED F.O RUTA UIO-GYE CLASIFICADOS POR MES (ENERO 2015 - JULIO 2016)
25
Para el cálculo de la cantidad promedio de eventos emergentes atendidos por
mes en la red de fibra óptica ruta Quito- Guayaquil utilizamos la siguiente fórmula:
∑
Donde n=19 (cantidad de meses correspondientes al tamaño de la muestra).
= 123/19= 6 eventos emergentes /mes.
3.2.1.2. Causas de cortes de F.O ruta Quito-Guayaquil. Se detallan a
continuación en la tabla 4 las principales causas que provocan los eventos de corte de
F.O. en la ruta Quito – Guayaquil.
Tabla 4
Causas principales de cortes de F.O en la ruta Quito-Guayaquil.
EVENTOS EMERGENTES RED F.O
RUTA QUITO-GUAYAQUIL
ENERO 2015 - JULIO 2016
CAUSAS DE CORTE / ATENUACION CANTIDAD
Maquinaria/Trabajos en vía 48
Sabotaje/Robo 32
Accidente tránsito/Caída Poste 22
Naturaleza 9
Mordedura Roedores 5
Patchcord 3
Cortocircuito 2
Atenuaciones 2
TOTAL 123
Figura 6. Causas principales cortes de F.O ruta Quito-Guayaquil.
0 20 40 60 80 100 120 140
Maquinaria/Trabajos en vía
Sabotaje/Robo
Accidente tránsito/Caída Poste
Naturaleza
Mordedura Roedores
Patchcord
Cortocircuito
Atenuaciones
TOTAL
48
32
22
9
5
3
2
2
123
EVENTOS EMERGENTES RED F.O. RUTA QUITO-GUAYAQUIL
ENE-2015 / JUL-2016
26
Figura 7. Gráfico porcentual causas de eventos emergentes red F.O.
3.2.1.3. Tiempos fuera de servicio y disponibilidad de la red de F.O ruta
Quito-Guayaquil. La tabla 5 nos detalla el tiempo total fuera de servicio (TTFS) medido
en minutos/enlace de fibra óptica en la ruta Quito-Guayaquil obtenido del análisis de los
datos secundarios. Se calcula la disponibilidad promedio por enlace de la red de F.O
Quito-Guayaquil utilizando la siguiente formula: % DISP = (1-TTFS/432000)*100%.
Tabla 5
TFS y disponibilidad promedio por mes/enlace red F.O. Quito-Guayaquil.
PERIODO TTFS (min)
mes/enlace DISP (%)
2015 58,54 99,86%
2016 50,03 99,88%
PROMEDIO 54,28 99,87%
Figura 8. TTFS y disponibilidad promedio por mes/enlace F.O
SABOTAJE/ROBO 26%
PATCHCORD 2%
NATURALEZA 7%
MORDEDURAS ROEDORES
4%
MAQUINARIA /TRABAJOS EN VIA
39%
CORTOCIRCUITO 2%
ATENUACIONES 2%
ACCIDENTE TRANSITO/CAIDA
POSTE 18%
CAUSAS EVENTOS EMERGENTES RED DE F.O RUTA UIO-GYE
ENE-2015 / JUL-2016 SABOTAJE/ROBO
PATCHCORD
NATURALEZA
MORDEDURAS ROEDORES
MAQUINARIA/TRABAJOS EN VIA
99,80%
99,85%
99,90%
2015 2016 PROMEDIO
99,86%
99,88% 99,87%
Disponibilidad (%) mes/enlace Ruta Quito-Guayaquil
2015 - 2016 Disponibiad (%)mes / enlace
27
3.2.1.4. MTTR y MTBF en la red de Fibra óptica Quito - Guayaquil. En la
tabla 6 se presenta el tiempo medio para reparación (MTTR) y el tiempo medio entre
fallas (MTBF) para eventos de corte de F.O. en la ruta Quito-Guayaquil en base al
análisis estadístico de los datos secundarios. Para el cálculo se considera el tiempo total
fuera de servicio vs. cantidad de eventos obteniendo de esta forma el tiempo medio de
reparación.
Tabla 6
MTTR y MTBF correspondientes a red de F.O Quito-Guayaquil.
PERIODO TTFS
(min) EVENTOS MTTR (min) MTBF (días)
2015 18265 83 220 4,18
2016 9105 40 228 5,09
PROMEDIO 27370 123 223 4,63
Figura 9. MTTR de eventos de corte de fibra óptica ruta Quito-Guayaquil.
Figura 10: MTBF en la red de fibra óptica ruta Quito-Guayaquil.
200
220
240
2015 2016 PROMEDIO
220 228
223
MTTR (min)
MTTR (min)
0
1
2
3
4
5
6
2015 2016 PROMEDIO
4,18 5,09
4,63
MTBF (días)
MTBF (días)
28
El tiempo de reparación de una falla se conforma por la suma de los tiempos de
localización de la falla + reparación del daño. El tiempo promedio para la localización
de la falla es de 1 hora. En la tabla 7 se muestra el porcentaje del MTTR que es
destinado a la localización de la falla.
Tabla 7
Tiempo de localización de fallas (% del MTTR)
PERIODO MTTR (min)
TOTAL
Tiempo de
Localización
De fallas (min)
% del MTTR
Utilizado en
Localizar falla
2015 220 60 27,27%
2016 228 60 26,32%
PROMEDIO 223 60 26,90%
3.2.2. Resultados Entrevista. Se realiza entrevista al responsable del Centro de
Coordinacion Regional (Región Costa) y encargado de la red de planta externa acerca
de un sistema de monitoreo de la red de F.O.
Pregunta 1: ¿Que espera obtener al realizar un monitoreo directo a la red de F.O.?
Principalmente mejorar los tiempos para detectar y ubicar fallas en la red de F.O. y
cambiar el esquema reactivo actual de mantenimiento de la red a un esquema proactivo.
Pregunta 2: ¿Qué tipo de fallas se deben detectar y con que precisión?
Cualquier variación en niveles de atenuación de los enlaces de fibra óptica debe ser
reportada por el sistema de monitoreo. Se requiere que la falla sea localizada de forma
geo referenciada a través coordenadas geográficas.
Pregunta 3 ¿Qué características se requieren del sistema?
Es necesario que tenga la capacidad de integración a los gestores de nivel superior
utilizados por el área de FO para el reporte de alarmas y detección de fallos. Debe
proporcionar acceso web desde cualquier punto de la red y a través de accesos remotos
via VPN / APN.
29
Capítulo 4
DISCUSIÓN
4.1 Contrastación empírica:
De análisis de los datos secundarios cuyos resultados fueron presentados en al
capitulo anterior se obtuvieron un total de 123 eventos emergentes en la red de F.O ruta
Quito-Guayaquil en el período comprendido entre Enero 2015 a Julio del 2016, lo cual
representa un promedio de 6 eventos atendidos por mes con prioridad emergente debido
a cortes o atenuaciones en la red de fibra óptica en la indicada ruta por diferentes
factores externos a los cuáles se encuentran continuamente expuestos los cables de F.O.
Los eventos emergentes ocurridos durante el periodo indicado se deben
principalmente a trabajos de maquinarias de ampliación de vía alcanzando un 39% del
total de eventos ocurridos en la red, este tipo de afectación se da sobre todo en las redes
de F.O. canalizadas las cuales se ven afectadas por maquinarias que operan para el
mantenimiento de vías y canales. Otra de las causas principales de cortes de F.O son los
actos de sabotaje o robo representando el 26% de las causas de afectaciones. Los
accidentes de tránsito y caída de postes se sitúan como la tercera causa principal de
cortes de F.O. siendo más común en las redes de F.O. con tendido de cable aéreo.
La disponibilidad de la red de fibra óptica Quito-Guayaquil se estableció en un valor
promedio de 99,87 %, lo cual nos indica que la red de fibra se encuentra lista para la
transmisión confiable de los datos el 99,87% del tiempo total. Esta cifra aparentemente
alta no permite alcanzar al 99,99% (cuatro nueves) requeridos por la organización para
la disponibilidad de sus redes. El análisis de la disponibilidad su desglosa con los
cálculos de dos indicadores importantes como lo son el MTTR y MTBF.
El MTTR de la red de F.O. Quito-Guayaquil ante eventos de corte es de un
promedio de 223 minutos (3 horas 43 minutos) de los cuales el 26.90% de este tiempo
es originado por los procedimientos de localización de fallos por medio de mediciones
30
en sitio e inspecciones visuales realizadas por cuadrillas de mantenimiento. Se obtuvo
como resultado que el MTBF para la red de F.O ruta Quito-Guayaquil es de 4.63 días,
es decir que existe un periodo de tiempo menor a 5 días entre la ocurrencia de cada
evento de corte.
4.2 Limitaciones:
La evaluación de la variable dependiente fue realizada utilizando una herramienta de
investigación con enfoque cualitativo como la entrevista debido a no disponer de un
tiempo extenso para el desarrollo del trabajo lo cuál limita el resultado del estudio de
esta variable a la opinión y percepción de la persona encargada de la administración y
operación de la red de Fibra Óptica.
4.3 Líneas de investigación:
Línea de Investigación:
Desarrollo local y emprendimiento socio económico sostenible y sustentable.
Sublinea de investigación:
Transparencia y optimización de procesos para el desarrollo.
4.4 Aspectos relevantes
Los resultados de esta investigación nos muestran que la cantidad de eventos de
corte de fibra óptica que se presenta en la ruta Quito- Guayaquil es bastante elevada
llegando a promediar la ocurrencia de un evento de corte cada 5 días. Se ha podido
determinar que un elevado porcentaje de los eventos ocurridos en la red de F.O. objeto
de la investigación se originan debido a causas como trabajos de maquinarias en las
vías, robos o sabotajes, accidentes de tránsito y eventos naturales los cuales tienen como
factor común el ser causado por agentes externos difícil de predecir y que en la mayoría
31
de los casos se encuentran fuera del control de los encargados del mantenimiento de la
red de fibra óptica.
Otro aspecto relevando del análisis estadístico fue el poder establecer medidas para
el tiempo promedio de reparación de fallos con lo cuál se evidenció que el tiempo
invertido en reparar los daños es elevado llegando a promedios de casi 4 horas.
Considerando los aspectos descritos los resultados de la investigación establecen la
necesidad de plantear una solución que proporcione un monitoreo del estado de la red
de fibra óptica y poder predecir y prevenir eventos de corte de la red así como también
nos proporcione herramientas para disminuir los tiempos de reparación y frecuencia de
fallos.
32
Capítulo 5
PROPUESTA
El diseño de un sistema predictivo de monitoreo de la red de fibra óptica se
traduce en un sistema integral de gestión y monitoreo del cable de fibra óptica en
tiempo real. Será independiente del sistema de transmisión óptica DWDM utilizando un
par de fibras obscuras por enlace para realizar el monitoreo en tiempo real del
desempeño del enlace de fibra óptica. El sistema predictivo de monitoreo de F.O.
propuesto está diseñado por diferentes módulos y elementos que permitirán ejecutar
múltiples funcionalidades sobre la red de F.O. en la ruta Quito-Guayaquil (figura 11).
Figura 11. Diagrama funcional del sistema.
Supervisión: verificación de los cables de F.O. en tiempo real por medio de la
medición de trazas de forma continúa a través de unidades remotas (RTU) que disponen
de módulos OTDR integrados e instaladas en puntos específicos de la red de F.O.
33
Detección de Alarmas: Contrasta los resultados de las medidas o trazas obtenidas en
tiempo real con las mediciones o trazas referenciales (registradas en el sistema durante
el comisionamiento) detectando las diferentes variaciones o degradación de los enlaces
de F.O y generando la respectivas alarmas con la criticidad definida por el usuario del
sistema y notificadas a los diferentes sistemas de gestión administrados por el NOC. El
proceso de detección de alarmas se indica en la figura 12.
X
x
ALARMA
Traza de referencia
Traza Actual
OTDR
F.O monitoreada
CAMBIO
Figura 12. Proceso para detección de alarmas en sistema predictivo de monitoreo.
Localización: Ubicación de averías con rapidez (en línea) y precisión
(georefenciada) en el los cables de F.O. a través de la conexión e integración con
servidor GIS donde se encuentra disponible la información con detalle de la red de F.O.
Figura 13. Localización de fallas.
34
Documentación: Entrega informes de gestión de mantenimiento e informes de
análisis estadístico.
Figura 14. Gráficos de análisis estadístico del sistema de monitoreo de F.O.
Predicción: Elaboración y entrega del pronóstico de las tendencias del deterioro
de los cables de fibra óptica, proporciona los cambios en los datos y las conclusiones
acerca de las predicciones dinámicas de una variedad de parámetros de rendimiento o
kpi´s (pérdida de atenuación total, pérdida de conexión, coeficiente de atenuación, etc),
de acuerdo al segmento que se monitoree.
Unidades de test remota para el monitoreo de F.O.
Son instaladas en puntos estratégicos a través de la red óptica. La solución consiste
de un sistema conformado por un sitio A el cual está constituido por un medidor de
potencia óptica (OPM) y un OTDR que a través de un Switch óptico (OSW) mide
varios enlaces utilizando un solo OTDR. En los sitios B y C se instala una fuente de
potencia óptica (OS), la cual genera todo el tiempo un láser que es medido en el sitio A
35
por el OPM el cual estará en capacidad de medir la degradación o ausencia de la señal
óptica (figura 15).
Figura 15. Elementos requeridos para el monitoreo de la fibra óptica en estaciones.
Las consideraciones que se deben tener en cuenta al momento del diseño del
sistema en cuanto a la ubicación de las unidades de test remota en los diferentes puntos
de la red de fibra óptica son las siguientes:
OTDR –RTU. Para calcular la cobertura del OTDR se debe tener en cuenta la
atenuación total: el cálculo de atenuación se da sumando la atenuación total enlace por
kilómetro (0,23 dB / km 1.550 nm y 0,26 dB / km 1625 nm) más la atenuación que
introduce el switch óptico, los conectores (0.25dB) y empalmes (0.1dB).
Switch óptico – OSW. El diseño del número de puertos es de acuerdo a las necesidades
de los administradores de la red con un número mínimo es de 8 puertos ópticos. Para
este caso se hace uso de 2 puertos para tener visibilidad de los dos lados del enlace, los
puertos restantes están disponible para futuros enlaces..
Fuente óptica OS y Medidor de potencia óptica OPM. Se calcula como un conjunto
donde se tiene en cuenta la potencia de la fuente y la sensibilidad del medidor, teniendo
en cuenta la atenuación dada por el enlace, conectores y empalmes.
A continuación en la figura 16 se muestra la topología propuesta dentro del
diseño del sistema para la determinación de la ubicación de las unidades de test remota
en las diferentes estaciones que permitirán el monitoreo completo de la red de F.O
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Quito-Guayaquil en la empresa de telecomunicaciones objeto de esta investigación. Se
deben tener en cuenta adicionalmente los siguientes puntos: troncales que manejan
tráfico nacional y regional, nodos principales con mayor potencial de crecimiento en
F.O. y necesidad que el sistema tenga capacidad de expansión (escalabilidad).
Figura 16. Topología de la solución para el monitoreo F.O ruta Quito-Guayaquil
Plataforma de gestión.
Interactúa con las RTU ubicadas en las estaciones (OLM, OPM u OS) y a su
vez se integra con los sistemas de: inspección de FO, administración de recursos de
fibra óptica y sistema de administración GIS con el objetivo de proporcionar
funcionalidades de administración, alarmas, desempeño, fallas y reportaría. La
plataforma de gestión debe manejar un diseño de arquitectura abierta y ser flexible para
la integración con otros sistemas por lo cuál manejará 2 interfaces: SNMP y servicios
web ( xml over http) asegurando integración con OSS’s, GIS, sistemas workflow y otros
sistemas IT.
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Debe integrar un módulo de administración de alarmas lo cual asegura la
integración hacia un gestor superior (OSS) o un sistema de trouble-ticket (ej. Remedy)
lo cual recude la fase de aprendizaje de parte del NOC por utilizar los mismos
mecanismos de reportería de alarmas que ellos utilizan en otros administradores de red.
Proporciona la capacidad de notificar a usuarios remotos vía e-mail o SMS cuando
ocurre una alarma con mensajes personalizados y reglas flexibles para notificación y
escalamiento.
Figura 17. Plataforma de gestión sistema de monitoreo de fibra óptica
La capacidad de integración con sistemas GIS que soportan formato KML (
Google Map / Earth, ArcGiS ) proveerá al sistema de monitoreo de la capacidad de geo-
localización de fallas (geo referenciadas) además de administrar y documentar la red
utilizando un software GIS para identificar y etiquetar cada cable de fibra. La
documentación GIS deberá incluir información detallada tales como locación, lista de
cámaras, ductos y postes, longitud, servicios, vista end to end, etc de tal forma que
cuando una falla sea detectada el sistema de monitoreo indique la localización
geográfica de la falla, servicios y clientes afectados y que los usuarios de la interface
(front office) puedan observar una vista por medio de mapa geográfico de las diferentes
fallas en la red de F.O.
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Figura 18. Localización de fallas en mapa geográfico.
Flujo de Trabajo.
Usuario Front Office.
1. Recibe/visualiza notificación de alarma del sistema.
2. Procede a localizar la falla con vista de la traza y vista de mapa geográfico.
3. Verifica detalles de la ruta afectada.
4. Crea ticket de alarma, notificando via sms y e-mail. (notificación a los usuarios
definidos: backoffice, campo, jefaturas, gerencias).
Usuario de campo.
1. Recibe alerta sms (celular) o via e-mail.
2. Usuarios en campo reciben trazas de mediciones OTDR y análisis de planta con
detalles de fibra, distancias, lugar, ruta, etc.
3. Acceden de forma remota al sistema para realizar mediciones OTDR de ser
necesario.
4. Se desplazan a las coordenadas geográficas mostradas por el sistema para corrección
de fallas.
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Conclusiones y recomendaciones
Conclusiones.
Con el aumento en el número instalado de cables fibra óptica y el envejecimiento
de los primeros cables de fibra instalados, el número de fallas ha venido en aumento. El
modo tradicional de gestionar y mantener el cable de fibra óptica dificulta encontrar los
problemas de manera rápida y económica, lo que afecta a la operación normal de las
redes de comunicaciones. Por lo tanto, la solución se traduce en la gestión del cable de
fibra óptica en tiempo real. las observaciones dinámicas del deterioro de la calidad de la
transmisión de cables de fibra, la detección oportuna y la predicción de los problemas
de los cables, para mejorar el sistema de comunicación, mejorando la fiabilidad y
reduciendo la incidencia de la tasa cortes de cable, acortando la duración de la falla del
cable y mejorando la calidad del servicio.
El disponer del sistema predictivo de monitoreo para la red de F.O DWDM en la
ruta Quito-Guayaquil permitirá a la empresa el cumplimiento de los siguientes objetivos
propuestos: gestión efectiva, en tiempo real y 7x24x365 de la red de F.O, disminución
de cantidad de eventos emergentes en la red de F.O, disminución de la probabilidad de
eventos que producen afectación de servicios (múltiples cortes simultáneos en la red de
FO), a través de la predicción de eventos y disminución de tiempos de repuestas y
reducción de costos de mantenimiento.
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Recomendaciones.
El alcance de esta propuesta se enfoca a la red de F.O. utilizada para el sistema
de transmisión DWDM en la ruta Quito.- Guayaquil, sin embargo los conceptos y
resultados presentados durante el desarrollo de esta investigación pueden ser
extendidos y aplicados en otras rutas de la red de F.O así como también en redes de
acceso de F.O. tales como FTTH, GPON.etc.
41
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