Fibra hasta la antena (FTTA)

¿Qué es la FTTA?

La fibra hasta la antena (FTTA, del inglés Fiber-to-the-antenna) es una arquitectura inalámbrica donde la fibra óptica se distribuye hasta la parte superior de la torre, de modo que sustituye gran parte de lo que, tradicionalmente, se solía completar con cableado coaxial más pesado. Componentes importantes como las unidades de radio remotas (RRU) también se colocan en la parte superior de la torre en lugar de en la base.

En una instalación de tecnología de fibra hasta la antena (FTTA), una unidad de banda base (BBU) situada cerca de la parte inferior de la torre se conecta a través de un alimentador de fibra óptica y se distribuye hasta un cabezal de radio remoto (RRH) ubicado cerca de las antenas en la parte superior de la torre. El RRH convierte las señales digitales en analógicas, mientras que la escasa distancia que queda entre el RRH y la antena sí se completa con cableado coaxial tradicional.

La necesidad de fibra hasta la antena (FTTA)

El rápido crecimiento del uso de smartphones y tabletas exige más y más ancho de banda móvil. Además, se suele infravalorar la demanda cada vez mayor de infraestructuras móviles (o celulares).

El término “celular” proviene del método innovador en el que las redes de torres de antena proporcionan una cobertura continua mediante un sistema de zonas de frecuencia o “células”. Cada célula depende de una antena central y se define mediante el rango de transmisión asociado. Para aumentar el ancho de banda disponible, se necesitan más células y, por lo tanto, más antenas.

Estas antenas requieren, por supuesto, que el cableado se instale hasta la parte superior de las torres para conectarlas a la alimentación y a altas frecuencias, por lo que el uso de una fibra óptica más eficaz para completar estas conexiones se ha convertido en un cambio de paradigma posible en la arquitectura de antena de banda ancha.

FTTA: el bueno, el malo y los elementos

Obviamente, el cambio a la fibra hasta la antena (FTTA) supone numerosas ventajas para los consumidores, los operadores y los técnicos. No obstante, como ocurre con casi todos los adelantos tecnológicos, existen algunas complicaciones y desafíos que abordar.

Ventajas de la fibra hasta la antena (FTTA)

Quizá la ventaja más evidente radique en las características físicas del propio cable de FTTA. Dado que el diámetro y el peso son inferiores, en el mismo espacio que ocupa un solo cable coaxial cabe un elevado número de cables de fibra óptica. Las torres celulares están sometidas a los elementos, pero el tamaño físico y las propiedades del cableado óptico son mucho menos susceptibles a los daños que pueden producir las ráfagas de viento.

Otras ventajas de la tecnología de fibra hasta la antena están relacionadas con el cambio de analógica a la digital. Debido a las pérdidas de señal, en el cable coaxial se limitaba la distancia entre la antena y la estación base a unos 100 metros. El cableado óptico puede extenderse hasta 20 kilómetros con unas pérdidas mínimas. Esto permite un alojamiento central de las estaciones base, además de otras particularidades similares de la arquitectura que resultan más eficaces.

La FTTA también ofrece un consumo de energía y una integridad de la señal mejorados. Ya no se requieren amplificadores en la torre para combatir el ruido de fondo inherente a los tendidos coaxiales ampliados. La refrigeración de los amplificadores de potencia a través de aire acondicionado en una unidad base tradicional se sustituye por la refrigeración del RRH con aire a temperatura ambiente, lo que reduce significativamente el consumo eléctrico del sistema.

Desventajas de la fibra hasta la antena (FTTA)

Está claro que la FTTA ofrece muchas ventajas clave. Sin embargo, hay dos importantes inconvenientes de la fibra hasta la antena que tienen que ver con el cambio de los medios y los desafíos que plantea la fibra óptica. La fibra es más frágil y, por tanto, requiere una manipulación cuidadosa. La suciedad y el polvo son los grandes enemigos de la fibra, de modo que los tendidos de cable de FTTA expuestos a los elementos son especialmente vulnerables. Normalmente, la fibra óptica personalizada no se puede intercambiar. Además, la fibra que se daña, por lo general, se tiene que sustituir en lugar de poder repararse.

Las terminaciones en campo pueden resultar más complejas, lo que deriva en el uso de tendidos de cable con terminaciones de fábrica, más costosos. Estos tendidos prefabricados incluyen a veces cables híbridos (de fibra y de alimentación), ya que se debe proporcionar suministro al RRH por separado. En caso de que un cable prefabricado requiera ajustes durante la instalación, se podrían originar retrasos en la programación.

En una arquitectura de fibra hasta la antena, todas las funciones de radiofrecuencia residen en el RRH, y la información de radiofrecuencia se envía en el dominio digital a través de la fibra utilizando la interfaz de radio pública común (CPRI). Cualquier tarea de mantenimiento o solución de problemas de radiofrecuencia, como el análisis de interferencias, requiere subir a la parte superior de la torre para acceder al RRH. Esto supone un gasto operativo mayor, además de un riesgo en términos seguridad.

Prácticas recomendadas sobre la FTTA para técnicos

Los cableados de fibra óptica verticales plantean una serie de retos específicos. Los técnicos que dominan la fibra óptica terrestre y aquellos que se empiezan a familiarizar con el cableado de las torres de antena deben ponerse al día de las prácticas recomendadas para las tareas de pruebas y mantenimiento de la tecnología de fibra hasta la antena .

Aunque un cable de fibra óptica es mucho más ligero que un cable coaxial, la resistencia a la tracción de la fibra se puede sobrepasar si el tendido vertical supera la longitud recomendada.

= (1/2 x carga de tensión máxima a largo plazo)/peso del cable

Incluso si se tienen en cuenta estos límites, el cable se debe fijar a la torre cada 90-150 cm para protegerlo de los factores ambientales, que pueden incrementar las fuerzas de tensión y flexión. Las abrazaderas que se utilicen en la torre deben aislar los cables de las vibraciones, además de sujetarlos cuidadosamente para evitar cualquier tipo de estrés mecánico inducido por las abrazaderas. Cuando se emplea un cableado híbrido, se pueden utilizar los típicos sistemas para colgar el cable coaxial, ya que generalmente el cable híbrido irá enfundado y revestido para una mayor protección.

Como norma general para el radio de curvatura de la fibra, se utiliza un mínimo de cinco veces el diámetro del cable. Si se supera este límite, en los puntos de terminación o cerca de los mismos, se puede dañar el núcleo del cable e inutilizarlo. Esta práctica recomendada puede cobrar más importancia a la hora de tratar con la tensión del cable, ya que se tendrá que enrollar en un soporte o una caja para guardarlo de forma segura.

La fragilidad de la fibra óptica, en ocasiones, puede convertirla en una compañera poco deseable para las condiciones duras y peligrosas que se dan en torno a la parte superior de la torre. Así pues, se deben utilizar herramientas para pruebas de FTTA eficaces e innovadoras siempre que sea posible. Por ejemplo, es necesario limpiar el manguito del cable de fibra óptica antes de conectarlo al RRH. El uso de un dispositivo de limpieza diseñado específicamente para esta tarea puede ahorrar tiempo y desplazamientos innecesarios a los técnicos. Los técnicos no deben tocar estas terminaciones con las manos desnudas, ya que la grasa presente en la piel puede ensuciar fácilmente estos componentes tan delicados.

Por qué es importante realizar pruebas en las redes de fibra hasta la antena (FTTA)

La demanda cada vez mayor de banda ancha hace que el funcionamiento continuo optimizado de las instalaciones de fibra hasta la antena sea más importante que nunca. Realizar pruebas es primordial durante la construcción, la activación y el mantenimiento. Llevar a cabo las pruebas adecuadas durante cada una de estas fases puede minimizar los problemas y los tiempos de inactividad en el futuro.

La instalación de la tecnología de fibra hasa la antena puede ser una tarea peligrosa y complicada. Además del peligro asociado a subir a lo alto de la torre y trabajar a grandes alturas, la energía de radiofrecuencia de las propias antenas puede resultar peligrosa durante una exposición prolongada.

La solución de problemas, las reparaciones y los ajustes suponen visitas adicionales a la parte superior de la torre. Unas pruebas exhaustivas de la FTTA durante y después de la construcción pueden reducir significativamente esta indeseable exposición a peligros. La certificación y la formación en torno a los procesos y las herramientas para pruebas de fibra hasta la antena especializados pueden ser extremadamente positivos para los técnicos.

Cómo realizar pruebas en las redes de fibra hasta la antena (FTTA)

Para probar correctamente una instalación de FTTA, se deben someter a prueba cada uno de los elementos por separado y, posteriormente, de nuevo como sistema o subsistema, con el fin de garantizar que todas las piezas importantes del sistema funcionan de forma óptima. Es especialmente importante llevar a cabo una planificación cuidadosa del proceso de prueba, ya que la instalación podría completarse en fases diferenciadas.

Un requisito fundamental para el rendimiento del cable de fibra óptica es la limpieza, y como mejor se comprueba la limpieza es por medio de una inspección. Los manguitos de los conectores se deben inspeccionar con un microscopio de fibra óptica por si presentan arañazos. De la misma manera, es necesario inspeccionar con aumento la zona del núcleo de la fibra y el revestimiento para asegurarse de que están limpios y no presentan daños. Si se observa suciedad o contaminación, se pueden limpiar las superficies de conexión y volver a inspeccionarse hasta que sean aptas para su uso.

Una vez garantizada la limpieza de cada una de las conexiones, se debe comprobar la continuidad y la pérdida por inserción de cada tendido de cable antes de proceder a la instalación. Un localizador visual de fallos (VFL) es una herramienta excelente para comprobar la continuidad y la integridad de la fibra.

Al igual que los cables, el RRH y la BBU se deben probar por separado antes de probar el sistema. Es aconsejable comprobar los niveles de potencia del equipo activo antes de instalarlo en la torre.

Un reflectómetro óptico en el dominio de tiempo (OTDR) es un instrumento que se utiliza para crear una “imagen” virtual de un tendido de cable de fibra óptica. Un OTDR puede proporcionar información muy valiosa en cuanto a la integridad de las fibras, así como de las conexiones y los empalmes a lo largo de todo el tendido. El OTDR es una herramienta de un solo extremo que se puede utilizar para comprobar la integridad del cable, así como para solucionar problemas de tendido de cable de FTTA, por lo que se reduce el número de subidas a la torre adicionales.

El OTDR, que antes se utilizaba principalmente para aplicaciones de redes de larga distancia, ahora se puede emplear para realizar un diagnóstico de los tendidos mucho más cortos de la FTTA. Durante la fase de construcción, se puede utilizar también el OTDR para medir la pérdida y la reflectancia del RRH y la BBU por separado, mediante cables de lanzamiento de 10-20 metros. Así pues, un OTDR puede ser una herramienta extremadamente útil para las tareas de mantenimiento, ya que garantiza que la pérdida general y la reflectancia por conector se hayan mantenido estables y dentro de los límites aceptables.

En la estación base de fibra hasta la antena, se utilizan tanto cables coaxiales como de fibra. Aunque el papel del cable coaxial ahora se reduce a puentes cortos entre el RRH y la antena, para realizar una comprobación exhaustiva de la estación base sigue siendo necesario comprobar las tasas de ondas estacionarias de tensión (VSWR) o de pérdida por retorno, la potencia de radiofrecuencia transmitida y la distancia al fallo. Además, en el caso de los alimentadores basados en fibra, es importante realizar pruebas de métricas ópticas y de fibra, incluidas las pruebas de inspección de fibra y potencia óptica transmitida. Además de estas pruebas de conformidad relacionadas con la integridad de la señal, incluidas las características de radiofrecuencia, también es necesario comprobar el análisis de interferencias y la calidad de la modulación para garantizar un servicio de calidad.

Dado que toda la información de radiofrecuencia se transmite ahora a través de la fibra entre el RRH y la BBU, las soluciones para pruebas que admiten la tecnología de radiofrecuencia sobre CPRI (RFoCPRI) pueden eliminar las asignaciones de los componentes de radiofrecuencia a la interfaz CPRI. La tecnología RFoCPRI verifica las señales de control de CPRI y extrae los datos de radiofrecuencia (IQ) o del tráfico del plano de usuario que se transmiten entre la BBU y el RRH, lo que permite la monitorización y el análisis de las señales de interferencia de los dispositivos móviles (enlace ascendente), así como del rendimiento de la señal de radio (enlace descendente).

La tecnología RFoCPRI ofrece la capacidad de eliminar asignaciones y analizar los datos del plano de usuario, lo que permite llevar a cabo las tareas de mantenimiento y solución de problemas de radiofrecuencia sobre el nivel del suelo a través del acoplamiento de la fibra en la BBU. Esto supone una serie de ventajas:

  • Se evitan las subidas a la torre de la estación base y se incrementa la seguridad.
  • Se minimiza el número de instrumentos necesarios para realizar las pruebas.
  • Se reducen significativamente los tiempos de mantenimiento y los gastos operativos.

El futuro de la fibra hasta la antena (FTTA)

La demanda de los consumidores y los avances tecnológicos continuarán desafiando la infraestructura de la banda ancha y exigirán una mayor innovación. Puesto que las continuas mejoras, como las antenas activas integradas con el RRH, han conseguido que la tecnología coaxial de células pequeñas deje de ser necesaria y la construcción de torres sigue evolucionando, es lógico pensar que el futuro de la FTTA puede traer consigo algunas sorpresas más.

La llegada de la tecnología 5G inalámbrica, con velocidades de conexión hasta 100 veces más rápidas que la 4G, exigirá más estaciones base pequeñas/sistemas de antena distribuida (DAS), así como mejoras en la banda ancha de torre de antena convencional. La fibra óptica continuará siendo vital para esta red en continuo desarrollo, dado que solo la fibra puede mantener la red de retorno de estas estaciones base pequeñas producida por esta intensa proliferación de tráfico.

La fibra hasta la antena (FTTA) ha supuesto un adelanto incalculable en la arquitectura de banda ancha y ha permitido que la cobertura se mantenga al ritmo de una demanda insaciable. Si continuamos aplicando de forma sistemática las prácticas recomendadas de instalación y pruebas de fibra óptica podremos seguir respondiendo a las exigencias cada vez mayores de nuestra sociedad “celular”.

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