1. TTULODiseo de un sistema de deteccin, localizacin y alerta de averas en redes de fibra ptica de planta externa metropolitana basado en informacin georeferenciada.2. INTRODUCCINEn nuestro mundo actual, el acceso a informacin y el estar constantemente comunicados se ha vuelto una prioridad en muchas personas, en consecuencia el ancho de banda utilizado por una persona se ha incrementado considerablemente en los ltimos aos. Por ello, las telecomunicaciones han ido evolucionando, siguiendo esta tendencia, con la finalidad de crear tecnologas que brinden un mayor ancho de banda y una mejor calidad de servicio para cubrir esta demanda. Como resultado de esta evolucin tenemos a la fibra ptica, una tecnologa cuya utilizacin est aumentando en la actualidad debido a las grandes capacidades de informacin que puede transportar lo que permite que mltiples aplicaciones puedan utilizarse en infraestructuras ms pequeas. Sin embargo, la fibra ptica tiene una desventaja significativa, su fragilidad; por ende la supervisin y monitoreo de la fibra ptica es crucial para la supervivencia de cualquier red basada en esta tecnologa y es incluso ms crtico an si la red se encuentra en un terreno tan agresivo e impredecible como lo es la planta externa en general. Y ante esta necesidad surge la reflectometra ptica en el dominio del tiempo (OTDR) que permite censar los enlaces y determinar si presentan alguna avera a lo largo de su extensin, pero, es una tecnologa costosa y por ello no es rentable a gran escala como para una red de planta externa metropolitana.El presente trabajo tiene como objetivo disear un sistema de deteccin, localizacin y alerta de averas basado en informacin georeferenciada que permita monitorear una red de planta externa metropolitana sin la necesidad de utilizar la reflectometra ptica en el dominio del tiempo.

3. MARCO TERICO3.1. ESTADO DEL ARTE3.1.1 Presentacin del Asunto de EstudioActualmente el funcionamiento de las redes de fibra ptica de planta externa se ve afectado en gran medida por diferentes problemas causados por entes ajenos a la red, ya sea por vandalismo, obras de construccin, instalaciones ilegales, etc. y el Per es una prueba real de este escenario. En consecuencia existe una presencia constante de averas en diferentes partes de la red, las cuales toman un lapso de tiempo muy grande en ser solucionadas. Esto se da principalmente porque no se sabe dnde se encuentran las averas ni por donde comenzar a buscar.Una avera es considerada como tal porque ocasiona un funcionamiento deficiente del(los) servicio(s) brindados a travs de la red o simplemente con el corte de dichos servicios de manera inesperada. Esta puede ser causada por deficiencias propias de la red de fibra ptica (empalmes mal realizados, malas conectorizaciones, impurezas en la fibra, etc.) o por causas externas a la red (excavaciones, clima, etc.).El mtodo de mayor uso en el mundo y en el Per es la reflectometra ptica en el dominio del tiempo (OTDR) que a pesar de su considerable precio en temas de equipamiento, provee la mayor precisin y confiablidad cuando se trata de detectar y localizar averas, lo que lo hace posicionarse como la primera opcin para este tipo de tareas. Este mtodo consiste en conectar un equipo OTDR al enlace de fibra ptica que queremos analizar, este enviar un pulso de luz a lo largo de la fibra y de encontrarse una falla, la reflexin de este pulso ocasionada por la falla ser capturada por el equipo y servir para determinar la distancia a la que encuentra en base al tiempo que demora en viajar el pulso reflejado y la velocidad a la que se lanz dicho pulso. Sin embargo, cabe resalar que esta medicin se debe realizar para cada enlace de fibra que exista en la red de manera independiente, es decir, se necesita un OTDR por cada enlace que se desee censar, si se quisiera analizar mltiples enlaces a la vez adems de que debe estar directamente conectado a cada enlace. Por consiguiente a medida que la red se va expandiendo el uso de este mtodo se vuelve muy costoso y puede tomar ms tiempo del que podra tomar solucionar la avera. Entonces, se plantear una solucin que permita detectar y localizar las averas de manera centralizada y que permita reducir los tiempos de localizacin y paralizacin de los servicios, basado en el anlisis de estado de los enlaces y la informacin georeferenciada de los elementos que conforman la red.3.1.2. Estado de la investigacinEl monitoreo de averas en fibra ptica siempre ha sido un punto crucial en el avance de esta tecnologa. Debido a su complejidad y a los aos que se viene usando esta tecnologa, la localizacin de fallas ha sido un problema principalmente por que los equipos diseados con este fin son costosos y cuando la red de fibra ptica se expande, este costo se eleva excesivamente. Sin embargo, se han buscado soluciones alternativas que estn basadas en la lgica de funcionamiento de los mtodos convencionales como la reflectometra ptica en el dominio del tiempo (OTDR). Por eso la metodologa para abordar la deteccin y localizacin de averas se divide dos grandes ramas: Metodologa basada en la reflectometra ptica en el dominio del tiempo (OTDR) y la metodologa basada en el anlisis del estado del enlace:

3.1.2.1. Metodologa basada en reflectometra ptica en el dominio del tiempo (OTDR)Esta metodologa fue la primera en brindar la informacin de enlaces punto a punto con gran detalle y exactitud por lo cual es la metodologa de mayor confiablidad y efectividad en el mundo. Un ejemplo de la utilizacin de esta tcnica en redes de fibra ptica submarina WDM, Tomohiro Otani (1998) nos dice que desde el punto de vista de construccin y mantenimiento de redes de fibra ptica submarina WDM (Wavelength Division Multiplexing), la localizacin de fallas usando Coherent-Optical Time Domain Reflectometry (C-OTDR) debera ser aplicada de modo que sea utilizada efectivamente como en los anteriores sistemas convencionales de un solo canal, porque puede conducir a una localizacin de fallas altamente precisa y fcilmente especficada. El esquema de la red WDM submarina es el siguiente:

Fig1. Sistema de Transmisin bidireccional incluido la unidad Add/Drop BU (branching unit) [3]A diferencia de la tcnica convencional Tomohiro especifica que la configuracin necesaria en la seal de evaluacin del Coherent-OTDR debe ser una modulacin FSK (Frequency Shift Keying) por la presencia de diferentes longitudes de onda en los enlaces y con potencia continua, para evitar la fluctuacin de potencia en los repetidores. Adicionalmente se debe ajustar la longitud de onda de la seal de evaluacin para que pueda pasar a travs del Add/Drop BU que posee una rejilla (fiber grating) que sirve de bypass para dicha seal de modo que pueda ser recepcionada luego. De esta manera las mediciones reflectomtricas pueden ser realizadas con total transparencia y con bastante facilidad.Segn Ng Boon Chuan (2010), para redes del tipo FTTH se ha creado el concepto de i-FTTH (Intelligent Fiber To The Home) que consiste en monitorear una red PON (Passive Optical Network) de ocho ramas terminales a nivel de capa fsica, es decir mediante el censado fsico de los enlaces. I-FTTH consiste en el siguiente esquema:

Fig2. Esquema de interaccin del PON-based i-FTTH [1] Centralized Failure Detection System (CFDS) basado en el uso de OTDR integrado con equipos pticos adicionales de bajo costo en medio del sistema de la red para monitorear la planta externa de fibra ptica en un rango lo suficientemente amplio para cubrir la red PON. Access Control System (ACS) encargado de manejar la deteccin de la lnea central para poder desviar el pulso del OTDR de la oficina central para omitir el filtro y conectarse a cada enlace de fibra correspondiente en la seccin de cada. Customer Access Protection Unit (CAPU) enfocado en el backup de la lnea del usuario final, es decir se encarga de hacer el switching del enlace fallido al enlace backup del usuario. Multi Access Detection System (MADS) enfocado en la deteccin del acceso mltiple a la red para sectorizar las secciones de fallas.Principalmente se abordan dos tipos de averas, las causadas por corte de fibra ptica y las causadas por falla de equipo. Para las que define que en caso de una corte de fibra las prdidas de trfico de datos seran bastante altas y afectarn a todos los enlaces relacionados, mientras que una falla de equipo se considera que bsicamente exista una falla en el ACS por ser el elemento ms importante y complicado de la red. Entonces la deteccin de la falla es realizada por el Centralized Failure Detection System que mediante OTDR permite ubicar su posicin en la red, el Access Control System es aquel que se encarga de la alerta y habilita al Customer Access Protection Unit es el encargado de iniciar el enlace backup del cliente mientras se soluciona la avera Por otra parte, A.Erhardt y F.Escher (2011) definen soluciones para redes del tipo FTTH durante la implementacin y operacin. Para el caso de implementacin, lo importante es monitorear las atenuaciones en las fibras para evitar un attenuation budget alto ya que esto conllevara a altas prdidas de datos en la red, segn este estudio a mayor tasa de splitting ms corta es la distancia mxima posible entre la oficina central y el cliente ya que el attenuation budget es la suma de la atenuacin en la fibra y las prdidas por insercin del splitter. Desafortunadamente las fibras de distribucin individuales pueden ser difcilmente evaluadas por una simple medida de OTDR debido a que al estar detrs de una tasa de splitting de 1:8 da una atenuacin de 0.6dB. Por ello es necesario caracterizar la infraestructura con mediciones end-to-end con una fuente de luz y medidores de potencia a diferentes longitudes de onda (Fig.3).

Fig3. Esquema de medicin end-to-end [10]Fig4. Esquema de monitoreo en la oficina central (CO) [10]

Para el caso de la red en operacin, definen que solo es necesario poner un punto de monitoreo dentro de la oficina central (CO) puesto que las mediciones deben realizarse sin afectar el trfico de datos. Por eso tener el punto de monitoreo dentro de la CO es bastante til, ya que consiste en poner un OTDR conectado al filtro de borde del OLT (Fig.4) y puesto la longitud de onda reflejada de los elementos activos del PON est en el rango de 1600nm en adelante, basta con configurar el OTDR en ese rango de longitud de onda para poder monitorear los enlaces sin influenciar en el trfico del usuario, adems este mtodo nos da una gran ventaja ya que las prdidas por insercin causadas por el OTDR son bastante bajas.Consecuentemente todo el sistema de localizacin de fallas debe ser controlado desde un punto centralizado llamado Network Management Centre (NMC) siguiendo el esquema de la fig.5 Fig5. Esquema de monitoreo del Network Management Centre [10]Sin embargo, para Zhixin Liu, Ming Li y Chun-Kit Chan (2012) una tcnica de costo-beneficio basada en la localizacin de fallas usando la correlacin entre las medicin del trazado del OTDR contra un conjunto de trazados de referencia pre-medidos, es la ms adecuada para redes del tipo Fiber-To-The-Premises(FTTP).Los autores explican que la metodologa de la localizacin se basa en realizar las medidas con un OTDR y correlacionar los trazados medidos contra el conjunto de trazados hipotticos que son obtenidos de la combinacin de trazados referenciales pre-medidos para ramas de fibras individuales bajo diferentes condiciones. De esta manera, la fibra defectuosa puede ser fcilmente identificada seleccionando el trazado hipottico con el valor de correlacin ms alto contra el trazado medido en el Optical Line Terminal (OLT). Tal y como se muestra en la fig.6 la medicin es para cada fibra individual y al aplicar el mtodo a toda la red se obtiene lo que observamos en la fig.7 donde se puede apreciar el uso de la correlacin para ubicar la falla.

Fig6.Esquema de medicin del trazado del OTDR [2]

Fig7. Localizacin de la falla en la red FTTP [2]3.1.2.2. Metodologa basada en el anlisis del estado del enlaceEsta nueva metodologa ha sido puesta en prctica desde hace unos cuatro aos con el objetivo de conseguir alternativas de localizacin de averas menos costosas y que pueden ser tan altamente precisas como la reflectometra ptica en el dominio del tiempo. Entre las tcnicas ms comnmente usadas tenemos los ciclos de monitoreo (M-Cycles), las rutas de monitoreo (M-Paths), trazados de monitoreo (M-Trails) y el protocolo Limited Perimeter Vector Matching (LVM Protocol).La tcnica utilizada desarrollada por Satyajeet S. Ahuja y Marwan M. Krunz (2009) utiliza tanto el concepto de Monitoring Cycles (M-Cycles) como el de Monitoring Paths (M-Paths) en conjunto, para ello define dos formas de localizar la avera: Con una zona de monitoreo y con mltiples zonas de monitoreo.Para el primer caso plantea el uso nicamente de M-Cycles ya que solo existe un nica zona de monitoreo, para este caso el objetivo poder construir un conjunto de ciclos que permitan localizar la avera. Para ello es necesario reservar una longitud de onda por cada ciclo a utilizar de modo que la falla en un ciclo puede ser detectada usando un monitor dedicado por ciclo o por un conjunto de monitores de tiempo compartido disponible en la zona de monitoreo.Un ejemplo de este caso lo observamos en la fig.8, segn los autores una solucin factible es que todos los enlaces estn presentes al menos en un ciclo y por lo tanto una falla de enlace resulta en la falla de al menos un ciclo. Entonces la solucin factible est dada por los ciclos C1 (1 2 4 1), C2 (1 3 2 4 1) y C3 (1 2 4 3 1) donde todos los enlaces estn en dos de los ciclos, adems explica que se necesario y suficiente que exista conectividad entre al menos tres nodos de borde para pueda existir una solucin factible para este escenario.

Fig.8 Ejemplo de topologa de una red donde el nodo 1 es la zona de monitoreo, sus ciclos de monitoreo y los casos asociados [7]Entonces para una red con pares de enlaces (L, L) la deteccin de la avera se realiza construyendo un conjunto de ciclos que contienen L pero no L, que contienen L pero no L y que contienen ambos, de modo que como en el ejemplo si falla el enlace L=1 esto resultar en la falla de los ciclos C1 y C3 mientras que una falla de L=3 resultar en una falla del ciclo C2 nicamente. Por lo que fcilmente se puede detectar las fallas para los enlaces L y L. Para el escenario con mltiples zonas de monitoreo es necesario definir el modo de operacin de dichas zonas:Con intercambio de informacin: Las zonas de monitoreo trabajan de manera colaborativa para encontrar la falla, lo cual agrega un retardo al tiempo de localizacin pero utiliza menos recursos de red.Sin intercambio de informacin: Las zonas de monitoreo trabajan independientemente, aqu la localizacin toma menos tiempo pero es posible que requiera mayor cantidad de recursos de red.Despus el funcionamiento del mecanismo consistir en dos pasos:1. Cloud Formation: Consiste en asociar cada enlace a la nube de zonas de monitoreo ms cercana a dicho enlace, ya que al estar ms cerca es ms probable que el M-Cycle que pase por ese enlace sea ms corto, haciendo ms fcil la localizacin.2. Cycle Formation: Consiste en formar un conjunto de ciclos que pasen por cada zona de monitoreo de modo que para cada falla de un enlace se obtenga como resultado la falla de una combinacin nica de ciclos de monitoreo: en la red (si el intercambio de informacin est habilitado) y en la zona de monitoreo (si el intercambio est deshabilitado).Sin embargo al tener varias zonas de monitoreo es necesario utilizar los M-Paths que se originan desde una zona de monitoreo y terminan en otra. Entonces si ocurre una falla a lo largo del M-Path esta ser detectada por la zona de monitoreo final, de modo que si la zona de monitoreo final es la misma que la inicial, el M-Path se reduce a un M-Cycle y se aplican las condiciones del primer caso con la diferencia de ahora es necesario tener un nodo central de monitoreo para todas las zonas de modo que pueda manejarse la deteccin de averas de manera centralizada.Otra tcnica es la desarrollada por Khaled. M.Maamoum y Hussein T. Mouftah (2010) que utiliza el concepto de Monitoring Trails (M-Trails) que consiste en construir un camino de luz no simple mediante un transmisor y un receptor, lo siguiente es usar una seal ptica supervisora que se enva a travs del M-Trail de modo que si un enlace atravesado por el M-Trail falla, la seal ptica supervisora es alterada lo que en consecuencia desencadena un flooding de alarmas en el dominio de control de la red ptica, en la fig.9 podemos ver un ejemplo de un M-Trail.

Fig.9 Un M-Trail est formado por un Transmisor (T) y un Receptor (R) donde este ltimo posee un monitor para supervisar el camino de luz [4]Se plantea el uso de un punto medio geogrfico para optimizar creacin de M-Trails ya que en principio la deteccin de averas se realiza utilizando un conjunto suficiente de M-Trails para que un sistema de administracin de red pueda detectar la avera recolectando las alarmas lanzadas por los monitores de los M-Trails asociados y los caminos de luz desplegados, de manera oportuna. En la fig.10 vemos como se crea los m-trails siguiendo los pasos del punto medio geogrfico en una grfica de red G(N, A):1. Identificar todos los N nodos que representan el final del arco de los nodos que constituyen los bordes slidos en G(N, A).2. Calcular el Punto Medio Geogrfico (tambin conocido como centro de masa o centro de gravedad)3. Seleccionar los dos arcos que estn lo ms cerca posible al punto medio calculado.4. Encontrar el par de caminos ms corto entre esos nodos de arco en la grfica utilizando el algoritmo de Dijkstra.5. Conectar los dos arcos con el camino ms corto entre sus nodos finales para formar un nuevo arco en la grfica.6. Remover los nodos intermedios del nuevo arco formado desde los nodos N (calculados en el paso 1)7. Repetir del paso 2 al 6 hasta que conectemos todos los arcos que formaran el M-Trail. Fig.10 Ejemplo de construccin de un M-Trail con la tcnica del punto medio geogrfico. [4]Pero para Eva Hosszu, Jnos Tapolcai y otros (2012) el uso de M-Trails puede ser utilizado junto con un modelo matemtico con restricciones, es decir delimitar condiciones de forma y longitud para el M-Trail con la finalidad de obtener y agilizar la localizacin inequvoca de fallas (Unambiguous Fault Localization - UFL) bajo el concepto anteriormente explicado. Para ello plantean que para una grfica de red G (E,V) con |E| enlaces y |V| nodos, un lmite de longitud k 1 y para un valor mnimo b, se establecen las siguientes restricciones: Restriccin UFL: Cada enlace debe ser asignado con un nico cdigo de alarma binario diferente de cero, donde b es la longitud del cdigo. Restriccin de forma del Trail: Los enlaces con el valor igual a 1 al inicio del cdigo de alarma deben formar el Trail para una posicin L=1,, b. Esto es necesario para que un M-Trail sea capaz de atravesar cada enlace con un solo camino de luz con bit 1 en la posicin L correspondiente del cdigo de alarma. Restriccin de longitud: Cada M-Trail puede atravesar a lo ms k enlaces.Por otra parte Mazen Khair (2008) nos presenta una tcnica que utiliza el protocolo LVM, este es un protocolo de localizacin de fallas en redes pticas totales. El protocolo asume que no est disponible un monitoreo de potencia ptica en los nodos intermedios y que solo los nodos de borde son capaces de detectar las prdidas de potencia o la degradacin de la calidad de las seales pticas. En consecuencia, la deteccin de la avera se realiza a travs de los siguientes pasos:

1. Una vez que falla un enlace, todos los caminos de luz que pasan a travs del enlace averiado se interrumpieron. Como resultado, el destino de cada uno de los caminos de luz interrumpidos detectar la prdida de la seal del camino de luz y de la falla.2. Luego de que un nodo de destino detecta la falla, se emite un mensaje de ALARM a todos los nodos dentro de su dominio, este mensaje contiene su identificador de nodo y la longitud del camino de luz ms corta afectada que termina en l.3. Cada nodo receptor, tambin llamado potencial sumidero ejecutivo (PES), tiene una copia de los mensajes ALARM enviados por los otros potenciales sumideros ejecutivos. Cada PES compara el camino de luz que termina en l con los otros caminos de luz recibidos por las alarmas originadas por otro PES. El PES que tiene el camino de luz ms corto es elegido como el sumidero ejecutivo.4. El sumidero ejecutivo a continuacin, crea un vector de enlaces en su camino de luz afectado ms corto, llamado enlace vectorial afectado (Affected Link Vector - ALV), define un permetro limitado que consta de todos los enlaces ALV y sus nodos vecinos, luego hace multicast del ALV a todos los nodos dentro del permetro limitado.5. Cada sumidero que recibe el ALV dentro del permetro limitado crea su propio vector de enlace y compara el vector con el ALV. Si su vector de enlace tiene un vnculo comn con el ALV, el sumidero enva un vector binario de regreso al sumidero ejecutivo. El vector binario se compone de un vector coincidente y el estado del camino de luz correspondiente. El vector coincidente contiene los mismos enlaces dentro del ALV. Si el camino de luz se encuentra en estado de funcionamiento, su estado se pone a "1". De lo contrario, el estado se pone a "0". Para un camino trabajando, un elemento en el vector coincidente se establece en "0" si el enlace correspondiente se encuentra en el vector de enlace del sumidero. De lo contrario, se establece en "1". Para un camino de luz fallido, un elemento en el vector coincidente se establece en "1" si el enlace correspondiente se encuentra en el vector de enlace del sumidero. De lo contrario, se establece en "0".6. Despus que el sumidero ejecutivo recoge los vectores binarios de todos los sumideros dentro del permetro limitado, realiza una operacin AND lgica en todos los vectores binarios recogidos para determinar la ubicacin de la falla. El enlace con "1" en el vector binario resultado se determina como el enlace fallido. Si hay ms de "1" en el vector binario resultado, el sumidero ejecutivo puede extender el permetro limitado mediante la inclusin de los vecinos de los nodos perimetrales originales y ejecutar una segunda ronda del proceso anterior.7. Una vez que el enlace averiado se localiza, el sumidero ejecutivo hace broadcast de un mensaje FAULT_LOCATION a todos los nodos de la red, les notificar el lugar del fallo.3.1.3 Sntesis sobre el asunto estudiadoPara redes de fibra ptica de planta externa que crecen aceleradamente, es indispensable contar con un sistema de monitoreo permanente, debido a que la deteccin de averas toma demasiado tiempo siguiendo los mtodos convencionales, como la reflectometra ptica en el dominio del tiempo (OTDR) puesto que a pesar de su alta precisin, en redes muy grandes es demasiado costoso usar esta metodologa que consiste en censar enlace por enlace, ya que implica una mayor utilizacin de recursos de la red.Por ello el presente estudio plantea el desarrollo de un aplicativo web en lenguaje Java con el que se podr detectar, localizar y enviar alerta de las averas siguiendo una lgica de deteccin basada en la metodologa de anlisis de estado del enlace junto con la informacin georeferenciada de todos los elementos que conforman la red de planta externa (cables de fibra ptica, cmaras subterrneas, postes, etc.) previamente almacenada. Esta metodologa permite el ahorro de recursos de red, lo cual se traduce en menores costos, y a su vez brinda un buen grado de precisin.La ventaja de usar lenguaje Java es que es un lenguaje bastante verstil cuando se trata de manipular diferentes tipos de informacin y permite que toda la informacin pueda trabajar en conjunto dentro de un mismo contexto sin la necesidad de adecuar o transformar drsticamente dicha informacin.Al completarse el estudio, se presentarn las conclusiones a partir de los resultados obtenidos durante y al final del estudio, adicionalmente la creacin de la base de datos que contenga toda la informacin de la red permitir una administracin futura ms sencilla y ordenada, as como la utilizacin de estos recursos con miras hacia otros objetivos para mejorar la supervisin de la red.

3.2. CONCEPTUALIZACIONES GENERALES

rea metropolitanaUnidad territorial dominada por una gran ciudad o metrpoli en cuyo entorno se integran otros ncleos de poblacin, formando una unidad funcional, con frecuencia institucionalizada.

Definicin[15]Fibra pticaTipos de Fibra ptica[17]Monomodo: Tipo de fibra ptica que posee un nico modo de propagacin debido a que las dimensiones de su ncleo son muy pequeas, tpicamente 8-12m y utilizan lseres como fuente de luz.Multimodo: Tipo de fibra ptica que posee mltiples modos de propagacin debido a que las dimensiones de su ncleo son ms grandes en comparacin a la monomodo, tpicamente 50m y utilizan leds como fuente de luz.Una fibra flexible, pticamente transparente, generalmente de vidrio o de plstico, travs de la cual la luz puede ser transmitida por sucesivas reflexiones internas.Definicin[13]RedCualquier conjunto de dispositivos o subsistemas conectados por enlaces que unen (directa o indirectamente) un conjunto de nodos terminales.Definicin[14]Las redes de rea local (generalmente conocidas como LANs) son redes de propiedad privada que se encuentran en un solo edificio o en un campus de pocos kilmetros de longitud. Interconectan computadoras personales y estaciones de trabajo en oficinas de una empresa y de fbricas para compartir recursos (por ejemplo, impresoras) e intercambiar informacin.LAN[18]MAN[18]Una red de rea metropolitana (MAN) abarca una ciudad e interconecta a mltiples usuarios dentro de dicha rea geogrfica. El ejemplo ms conocido de una MAN es la red de televisin por cable disponible en muchas ciudades.WAN[18]Una red de rea amplia (WAN), abarca una gran rea geogrfica, con frecuencia un pas o un continente. Contiene un conjunto de mquinas diseado para programas (es decir, aplicaciones) de usuario y utiliza una subred para establecer comunicacin entre estos usuarios.

Definicin[16]Dao que impide el funcionamiento de un aparato, instalacin, vehculo, red, etc. [16]

Ruptura de fibra ptica: Consiste en la ruptura parcial o total de la fibra ptica causada por manipulacin directa o indirecta de la misma. Ocasiona altos niveles de atenuacin en un punto a lo largo de un enlace.Falla energtica: Consiste en el corte parcial o total del suministro energtico de un enlace de fibra ptica. Ocasiona niveles bajos o nulos de potencia de la seal.

Avera

Tipos[6]

Definicin: Es una tcnica comnmente utilizada para la caracterizacin y localizacin de averas de los sistemas de transmisin de fibra ptica. Se trata de la medicin de la fraccin de un pulso de sonda que se dispersa de vuelta (por dispersin de Rayleigh) a partir de una fibra de slice. [11]Reflectometra ptica en el dominio del tiempo (OTDR)Fenmeno de Dispersin de Rayleigh: Dispersin por partculas dielctricas mucho ms pequeas que una longitud de onda. Para el caso especial de las partculas esfricas en el lmite de dispersin de Rayleigh, la seccin transversal de dispersin es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda y directamente proporcional a la sexta potencia del dimetro de partcula. [17]Metodologas de deteccin, localizacin y alerta de averasAnlisis del Estado de los EnlacesLimited Perimeter Vector Matching Protocol (LVM): Este protocolo permite la deteccin y localizacin de averas en un enlace bajo la condicin de que existan al menos dos rutas de luz distintas en origen-destino que pasen a travs del enlace averiado. El protocolo omite cualquier elemento intermedio de monitoreo de potencia ptica en el enlace brindando mxima transparencia de anlisis y asume que slo los nodos de borde de la red pueden detectar la degradacin de calidad o prdidas de potencia de las seales pticas. Adems, brinda una ventaja significativa de localizacin delimitando el rea de localizacin a un permetro reducido, lo que reduce las complejidades de espacio-tiempo de localizacin de la avera. [8]

Metodologas de deteccin, localizacin y alerta de averasAnlisis del Estado de los EnlacesMonitoring Trails (M-Trails):.Un m-trail es una ruta de luz no-simple en redes pticas que cuenta con un par de transmisor y receptor junto con un monitor en el receptor; a travs de esta ruta viaja una seal de luz supervisora de modo que si un enlace que es atravesado por un m-trail falla, esta seal se altera y al ser detectada por el monitor en el receptor este genera un flooding de alarmas en todo el dominio de control de la red ptica. En consecuencia, colocar una cantidad suficiente de m-trails permitira a un sistema de administracin de red localizar una avera recolectando las diferentes alarmas enviadas por los monitores de cada m-trail y sus respectivas rutas de luz desplegadas de manera oportuna. [4]Monitoring Cycles (M-Cycles) y Monitoring Paths (M-Paths): Un m-cycle es una ruta que recorre los diferentes enlaces de una o ms zonas de monitoreo. Para una red con una nica zona de monitoreo, basta con generar un conjunto de m-cycles, de los cuales al menos uno recorre todos los enlaces, con el fin de detectar y localizar una avera usando un monitor dedicado por cada ciclo. Para una red con mltiples zonas de monitoreo, es necesario adicionar el uso de m-paths, un m-path es una ruta que se origina en una zona de monitoreo y termina en otra. De esta forma la deteccin y localizacin de una avera puede realizarse identificando el origen y destino de los m-paths y definiendo un conjunto de m-cycles acorde con el alcance de los m-paths [7]

Base de DatosGeoreferenciada: Tipo de informacin de una base de datos que permite localizar o ubicar algn elemento en una posicin geogrfica determinada.Tipos de informacin de base de datos[12]Coleccin de datos organizados segn una estructura conceptual que describe las caractersticas de los datos y las relaciones entre sus correspondientes entidades, dando soporte a una o ms reas de aplicacin.Definicin[12]

3.3. MODELO TERICOEl modelo terico que se plantea es una sistema de supervisin centralizado de planta externa metropolitana, que requiera de la utilizacin de una nueva metodologa de deteccin, localizacin y alerta de averas conocida como anlisis del estado de los enlaces y una aplicacin web en lenguaje JAVA conectada a una base de datos con informacin georeferenciada de la red de planta externa metropolitana cuyo objetivo es permitir un fcil envo y visualizacin de las alertas de averas, as como una atencin ms rpida y eficiente de las averas presentes en la red.Los componentes necesarios para la implementacin del sistema son los siguientes:A. Infraestructura de red de transporte entre los nodos principales:Como paso inicial se debe contar con una infraestructura de red de transporte previamente implementada que permita la comunicacin entre los diferentes nodos principales de la red de planta de externa metropolitana y el sistema de supervisin, esto es necesario para que el sistema pueda recopilar la informacin de estado de los enlace de fibra ptica y sea capaz de detectar y localizar las averas. Esta infraestructura deber ser de alta disponibilidad y tambin ser censada por el sistema, por encontrarse tambin en la planta externa, con la finalidad de asegurar que la informacin llegue siempre al sistema; adems de permitir una supervisin total de la planta externa.

B. Diseo de la aplicacin web y base de datos con informacin georeferenciada:El siguiente paso consistir en el diseo de una aplicacin web en lenguaje JAVA y una base de datos que almacene la informacin georeferenciada de la red de planta externa, la aplicacin tendr tres funciones principales: primero, la de detectar una avera bajo criterios de identificacin que descarten el reinicio de equipos o la desconexin fsica de los enlaces de fibra ptica con el fin de evitar detecciones errneas; segundo, la de localizacin de la avera en base a un procedimiento de descarte de casos de averas junto con el uso de la base de datos con la informacin georeferenciada de la red de planta externa metropolitana, que consiste en datos de latitud y longitud de cada elemento presente en la red (cables de fibra ptica, cmaras, postes, etc.), adems de informacin que permita identificar y diferenciar entre s cada tipo de elemento, con la finalidad de localizar las averas lo ms preciso posible; tercero, el envo de alertas o alarmas por correo y la visualizacin en pantalla de la alarma y la localizacin de la avera en un navegador web, para la visualizacin de la avera se utilizar el servicio web gratuito de GoogleMaps en el cual se mostrar la posicin donde se encuentra la avera en una capa sobre el mapa de calles de la planta externa metropolitana, razn principal por la que el aplicativo debe ser web adems de que brinda facilidades de acceso a la informacin a mltiples usuarios.

C. Implementacin de los servidores web y de base de datos:El tercer paso consistir en la implementacin de los servidores sobre los que se montarn el aplicativo web y la base de datos georeferenciada, cada uno sobre un servidor para obtener el mximo rendimiento para las operaciones definidas en cada procedimiento del sistema. La idea de tener cada servidor de manera independiente es de brindar la mayor cantidad de recursos de procesamiento de datos y evitar estancamientos o sobrecarga de procesos, por falta de los mismos en los servidores, debido a la gran cantidad de operaciones y/o conexiones que realizar el sistema, tanto en la captura y almacenamiento de informacin por parte de la base de datos como en la deteccin y localizacin de averas por parte de la aplicacin web.

D. Uso de una central de monitoreo de la red:El ltimo paso ser la participacin de un grupo humano que controle y monitoree el sistema y la red, puesto que a pesar que las alertas se envan automticamente debe existir una corroboracin de que estas alertas no sean falsas y una comunicacin con el personal de mantenimiento para realizar las operaciones necesarias; por ende, es necesario contar con un grupo de personal que monitoree las veinticuatro horas del da y los siete das de la semana, tanto el sistema de supervisin como la red en s y para ello debe tambin existir una infraestructura o central de monitoreo donde se pueda colocar todos los equipos necesarios para el monitoreo, adems de los propios servidores del sistema que sern controlados desde este punto para lograr la centralizacin requerida, sin dejar de lado que debe tener acceso a la red de transporte para que el sistema pueda funcionar correctamente.

Tal y como se expuso anteriormente, todos estos componentes trabajan en conjunto para lograr el objetivo de optimizar la atencin de averas en redes de planta externa metropolitana, brindando de manera ms eficiente y rpida la informacin de las averas que se presenten en las diferentes redes donde se implemente el sistema. De esta forma se conseguir reducir los tiempos que toma la deteccin y localizacin de averas y en consecuencia mejorar la calidad de servicio brindado al cliente, as como el aumento en su satisfaccin respecto al uso de los servicios contratados.

A continuacin se presenta el modelo grfico que nos brinda una visin de una red de planta externa metropolitana con una red de transporte y muestra el funcionamiento del sistema de supervisin implementado en dicha red.

Red de Planta Externa Metropolitana

Sistema de deteccin, localizacin y alerta de averas

Fig.11 Modelo terico del sistema de deteccin, localizacin y alerta de averas basado en informacin georeferenciada

3.4. DEFINICIONES OPERATIVASPara poder evaluar el desempeo del sistema, es necesario definir los indicadores que permitan visualizar dicho desempeo.A. Satisfaccin del cliente finalGrado de cumplimiento de las expectativas del cliente respecto al servicio contratado luego de implementado el sistema. B. Reduccin del tiempo de atencin de las averasPorcentaje de reduccin del tiempo empleado en la atencin de las averas, luego de la implementacin del sistema. El anlisis se inicia a partir de la implementacin evalundose respecto al mes anteriorC. Reduccin de costos de mantenimiento de la redPorcentaje de reduccin de los costos por mantenimiento de la red de planta externa, luego de la implementacin del sistema. El anlisis se inicia a partir de la implementacin evalundose respecto al mes anteriorD. Disponibilidad de la informacin de averasPorcentaje de tiempo que se puede acceder y/o visualizar la informacin de las averas al detectarse una en la red, luego de implementado el sistema.E. Porcentaje de falsas alarmasPorcentaje de veces que se obtiene una falsa alarma respecto de las alarmas verdaderas. El anlisis se inicia luego de implementado el sistema.F. Porcentaje de captura errnea de datosPorcentaje de veces que se captura un estado errneo de los enlaces de fibra ptica. El anlisis se inicia luego de implementado el sistema.

9. FUENTES:(1) Ng Boon Chuan; Premadi, A.; Ab-Rahman, M.S.; Jumari, K., "Physical layer monitoring in 8-branched PON-based i-FTTH," Photonics (ICP), 2010 International Conference on , vol., no., pp.1,5, 5-7 July 2010 Available: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=5604408&isnumber=5604368

(2) Zhixin Liu; Ming Li; Chun-Kit Chan, "Fault localization in passive optical networks using OTDR trace correlation analysis," Optical Fiber Communication Conference and Exposition (OFC/NFOEC), 2012 and the National Fiber Optic Engineers Conference , vol., no., pp.1,3, 4-8 March 2012Available: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6192031&isnumber=6191948

(3) Otani, T.; Horiuchi, Y.; Kawazawa, T.; Goto, K.; Akiba, Shigeyuki, "Fault localization of optical WDM submarine cable networks using coherent-optical time-domain reflectometry," Photonics Technology Letters, IEEE , vol.10, no.7, pp.1000,1002, July 1998Available: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6192031&isnumber=6191948

(4) Maamoun, K.M.; Mouftah, H.T., "Novel techniques for deploying monitoring trails (m-trails) for fault localization in all-optical networks," High-Capacity Optical Networks and Enabling Technologies (HONET), 2010 , vol., no., pp.26,32, 19-21 Dec. 2010Available: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=5715768&isnumber=5715739

(5) Hosszu, E.; Tapolcai, J.; Ronyai, L.; Soproni, P.; Babarczi, P.; Pin-Han Ho, "Fast failure localization in all-optical networks with length-constrained monitoring trails," Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops (ICUMT), 2012 4th International Congress on , vol., no., pp.677,683, 3-5 Oct. 2012Available: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6459752&isnumber=6459638

(6) Jingran Luo; Shanguo Huang; Jie Zhang; Xin Li; Wanyi Gu, "A novel multi-fault localization mechanism in PCE-based multi-domain large capacity optical transport networks,"Optical Fiber Communication Conference and Exposition (OFC/NFOEC), 2012 and the National Fiber Optic Engineers Conference, vol., no., pp.1,3, 4-8 March 2012Available: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6476364&isnumber=6191948

(7) Ahuja, S.S.; Ramasubramanian, S.; Krunz, M.M., "Single-Link Failure Detection in All-Optical Networks Using Monitoring Cycles and Paths," Networking, IEEE/ACM Transactions, vol.17, no.4, pp.1080,1093, Aug. 2009Available: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=4804678&isnumber=5208599

(8) Khair, M.; Kantarci, B.; Mouftah, H.T., "Connection provisioning constrained to fault localization in all-optical networks," Computer and Information Sciences, 2008. ISCIS '08. 23rd International Symposium on , vol., no., pp.1,6, 27-29 Oct. 2008Available: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=4717966&isnumber=4717848

(9) Esmail, M.A.; Fathallah, H., "Current and next-generation passive optical networks monitoring solution," High Capacity Optical Networks and Enabling Technologies (HONET), 2011 , vol., no., pp.334,338, 19-21 Dec. 2011Available: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6149765&isnumber=6149763

(10) Ehrhardt, A.; Escher, F.; Schurer, L.; Foisel, H-M; Templin, A.; Adamy, M.; Gerlach, C., "PON measurements and monitoring solutions for FTTH networks during deployment and operation," Transparent Optical Networks (ICTON), 2011 13th International Conference on , vol., no., pp.1,6, 26-30 June 2011Available: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=5970861&isnumber=5970761

(11) Vivek Kumar, Deepak Rajouria, "Fault Detection Technique by using OTDR: Limitations and drawbacks on practical approach of measurement," International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering (IJETAE) ISSN 2250-2459 on vol. 2, Issue 6, June 2012Available: http://www.ijetae.com/files/Volume2Issue6/IJETAE_0612_49.pdf

(12) ISO/IEC/IEEE 15289 Systems and software engineering Content of life-cycle information products (documentation) Definitions(2011)Available: http://dictionary.ieee.org/definitions/15289-2011/

(13) IEEE Std 1682-2011 IEEE Trial-Use Standard for Qualifying Fiber Optic Cables, Connections, and Optical Fiber Splices for Use in Safety Systems in Nuclear Power Generating Stations - Definitions(2011)Available: http://dictionary.ieee.org/definitions/1682-2011/

(14) IEEE Std 1355-1995 IEEE Standard for Heterogeneous InterConnect (HIC) (Low-Cost, Low-Latency Scalable Serial Interconnect for Parallel System Construction) Definitions (1995)Available: http://dictionary.ieee.org/definitions/1355-1995/

(15) IEEE Std 1682-2011 IEEE Trial-Use Standard for Qualifying Fiber Optic Cables, Connections, and Optical Fiber Splices for Use in Safety Systems in Nuclear Power Generating Stations - Definitions(1997)Available: http://dictionary.ieee.org/definitions/211-1997/

(16) REAL ACADEMIA ESPAOLA Diccionario de la Lengua Espaola Vigsima segunda edicin (2001)Available: http://lema.rae.es/drae/

(17) Gerd, Keiser, Optical Fibers: Structures, Waveguides and Fabrication in Optical Fiber Communications 2nd ed. Singapore, McGraw-Hill, 1991, ch.2, pp. 26-28.

(18) Tanenbaum, Andrew S., Hardware de Redes in Redes de Computadoras 4th ed. Amsterdam, Netherlands, McGraw-Hill, 2003, ch.1, sec.1.2, pp 14-23.Available: http://www.youblisher.com/p/519571-Redes-de-Computadoras-Andrew-S-Tanenbaum-4ta-Edicion/