Cómo calcular el presupuesto óptico GPON: fórmula, tablas y ejemplos resueltos

Qué es el presupuesto óptico y por qué es crítico

El presupuesto óptico (link budget en inglés) es simplemente esto: cuánta potencia tiene la señal cuando sale de la OLT, cuánta pierde en el camino, y cuánta le queda al llegar a la ONU. Si al llegar tiene más potencia que la sensibilidad mínima del receptor, todo funciona. Si tiene menos, no hay enlace.

El problema es que la fibra no es un cable de cobre donde "conecta y anda". Cada empalme, cada conector, cada splitter y cada kilómetro de fibra resta decibeles. Si no se hace el cálculo antes, pueden pasar varias cosas desagradables:

La ONU no enciende tras la instalación y el técnico pierde 2 horas culpando al equipo antes de darse cuenta que el splitter no era el correcto.
El cliente funciona bien un mes y después empieza con intermitencias cada vez que llueve fuerte o hace mucho calor.
La red aguanta 50 clientes en un PON pero al llegar al cliente 51 empieza a haber caídas aleatorias.
Se cambia el splitter 1:32 por un 1:64 para dar más capacidad y la mitad de los clientes existentes pierden servicio.

Todas estas situaciones se evitan con 5 minutos de cálculo antes de comprar el material.

Los tres componentes del cálculo

El presupuesto se arma con tres números básicos que dependen del equipamiento elegido.

1. Potencia de transmisión de la OLT (Ptx)

Es cuánta luz mete la OLT en la fibra. Depende de la clase óptica del puerto GPON:

Clase óptica	Potencia Tx típica	Uso típico
Clase B+	+1.5 a +5 dBm	El estándar de la mayoría de las OLT económicas y medias
Clase C+	+3 a +7 dBm	OLT de gama media-alta, ~3 dB más de alcance
Clase C++	+6 a +9 dBm	OLT de alta gama y SFP+ especiales, redes largas

El valor exacto está en el datasheet del SFP o del puerto integrado. Cuando no se sabe, usar el mínimo garantizado (no el máximo) para hacer un cálculo conservador.

2. Sensibilidad del receptor de la ONU (Prx mínima)

Es el nivel mínimo de potencia que la ONU necesita recibir para funcionar. Los valores típicos son:

ONU GPON estándar: −27 a −28 dBm
ONU con receptor mejorado: hasta −30 dBm

Por debajo de la sensibilidad, la ONU simplemente no ve la señal — no hay LOS (Loss of Signal). Aunque llegue "algo", si está bajo el umbral, no enlaza.

3. Presupuesto disponible

Es la diferencia entre lo que sale y lo mínimo que necesita llegar:

Presupuesto disponible = Ptx OLT − Prx mínima ONU

Ejemplo Clase B+:
  Presupuesto = +3 dBm − (−27 dBm) = 30 dB

Ejemplo Clase C++:
  Presupuesto = +7 dBm − (−28 dBm) = 35 dB

Esos 30 o 35 dB son todo lo que se puede "gastar" en pérdidas de camino antes de que el enlace falle.

Pérdidas a restar: tabla de valores típicos

Cada elemento entre la OLT y la ONU consume parte del presupuesto. Estos son los valores que se usan en diseño:

Componente	Pérdida típica	Notas
Fibra monomodo @ 1310 nm (upstream)	0.35 dB/km	El upstream siempre pierde más que el downstream
Fibra monomodo @ 1490 nm (downstream)	0.25 dB/km	Longitud de onda del downstream GPON
Conector SC/APC o LC/APC	0.3 – 0.5 dB c/u	Contar todos: OLT, ODF, cajas, roseta del cliente
Empalme por fusión	0.05 – 0.10 dB c/u	Los buenos quedan bajo 0.05 dB
Empalme mecánico	0.5 – 0.75 dB c/u	Solo para emergencias — degradan mucho
Splitter 1:2	3.5 dB	Divide en 2 salidas
Splitter 1:4	7.0 dB
Splitter 1:8	10.5 dB
Splitter 1:16	13.8 dB
Splitter 1:32	17.0 dB	El más usado en redes de acceso
Splitter 1:64	20.5 dB	Densidad alta, requiere OLT Clase C+ o superior
Splitter 1:128	23.5 dB	Solo con Clase C++ y distancias cortas
Margen de seguridad	3.0 dB	Envejecimiento, futuras reparaciones, mordeduras, empalmes extra

El margen de 3 dB no es opcional. Es lo que va a permitir que dentro de 5 años, cuando haya que empalmar por una rotura y la fibra ya haya envejecido un poco, el enlace siga funcionando. Diseñar "al límite" es diseñar para fallar.

La fórmula final

Poniendo todo junto, la fórmula del margen restante que le queda a la ONU es:

Margen restante = Ptx OLT
                − Sensibilidad ONU
                − (dB/km × km de fibra)
                − (0.5 × número de conectores)
                − (0.1 × empalmes por fusión)
                − (0.6 × empalmes mecánicos)
                − Pérdida del splitter
                − 3 dB de margen de seguridad

Si el resultado es positivo, el enlace funciona con margen. Si es cero o negativo, hay que cambiar el diseño: usar splitter más chico, reducir distancia, subir clase de la OLT o dividir en dos PONs.

Ejemplo 1: enlace que sí funciona

Escenario típico de un ISP pequeño en LATAM:

OLT Clase B+ con Ptx = +3 dBm
ONU con sensibilidad = −27 dBm
Distancia total OLT → cliente = 8 km
Splitter 1:32 en la caja de distribución
Conectores: 1 en OLT + 1 en ODF + 1 en caja + 1 en roseta = 4 conectores
Empalmes por fusión: 2 (uno en manga aérea + uno en NAP)

Cálculo paso a paso:

Presupuesto disponible  = +3 − (−27)     = 30.0 dB
Pérdida fibra           = 0.35 × 8       =  2.8 dB
Pérdida conectores      = 0.5 × 4        =  2.0 dB
Pérdida empalmes fusión = 0.1 × 2        =  0.2 dB
Pérdida splitter 1:32   =                = 17.0 dB
Margen de seguridad     =                =  3.0 dB
                                         ───────
Total pérdidas                             25.0 dB

Margen restante = 30.0 − 25.0            = +5.0 dB  ✓

Sobran 5 dB. La ONU va a recibir alrededor de −22 dBm, muy cómoda. El enlace es sano y aguanta la vida útil sin problemas.

Ejemplo 2: enlace que NO funciona

Mismo equipamiento pero ambicioso:

OLT Clase B+ con Ptx = +3 dBm
ONU con sensibilidad = −27 dBm
Distancia total = 15 km
Splitter 1:128 para exprimir el puerto GPON
4 conectores, 2 empalmes por fusión

Presupuesto disponible  = +3 − (−27)     = 30.0 dB
Pérdida fibra           = 0.35 × 15      =  5.25 dB
Pérdida conectores      = 0.5 × 4        =  2.0 dB
Pérdida empalmes fusión = 0.1 × 2        =  0.2 dB
Pérdida splitter 1:128  =                = 23.5 dB
Margen de seguridad     =                =  3.0 dB
                                         ───────
Total pérdidas                             33.95 dB

Margen restante = 30.0 − 33.95           = −3.95 dB  ✗

El resultado es negativo por casi 4 dB. Ninguna ONU va a encender. Se están pidiendo 34 dB de pérdida a un presupuesto de 30 dB — imposible. Soluciones:

Subir a OLT Clase C++ (+7 dBm) → presupuesto sube a 34 dB, apenas alcanza.
Cambiar a splitter 1:64 (ahorra 3 dB) → 30.95 dB, todavía justo.
Combinar: OLT C+ y splitter 1:32 → mucho más sano, aunque bajen los clientes por puerto.
Diseñar en dos etapas (1:4 + 1:16) puede repartir mejor pero mantiene la pérdida total.

Regla del pulgar para diseño rápido

Cuando hay que estimar en el momento (por ejemplo cotizando en el celular con un cliente), estas son las distancias máximas seguras que dan tranquilidad, ya con el margen de 3 dB incluido:

OLT	Splitter	Distancia máxima segura
Clase B+ (+3 dBm)	1:32	~20 km
Clase B+ (+3 dBm)	1:64	~15-18 km
Clase B+ (+3 dBm)	1:128	No recomendado
Clase C+ (+5 dBm)	1:32	~24 km
Clase C+ (+5 dBm)	1:64	~20 km
Clase C++ (+7 dBm)	1:64	~24 km
Clase C++ (+7 dBm)	1:128	~15 km

Estos números asumen 4 conectores y 2-3 empalmes por fusión. Si hay más elementos de pérdida en el camino, hay que restar distancia.

Cómo verificarlo en campo con un power meter

Después de instalar, el cálculo teórico se contrasta con la medición real. El instrumento se llama OPM (Optical Power Meter) y mide en dBm la potencia que llega en un punto de la red.

Procedimiento básico:

Se conecta el OPM en la roseta del cliente (o en la salida del splitter).
Se ajusta a la longitud de onda del downstream: 1490 nm.
Se lee el valor en dBm — normalmente entre −15 y −27 dBm.
Se compara con el cálculo teórico: la diferencia debería ser menor a ±2 dB.

Si el valor real es más de 2 dB peor que el calculado, algo está mal: un conector sucio, un empalme mecánico oculto, una curva cerrada en un tramo, o un splitter defectuoso. Se recorre la ruta con el OPM y un launch cord de referencia hasta localizar la pérdida anómala.

Un ejemplo: si el cálculo dice que al cliente le deben llegar −20 dBm y el OPM lee −24 dBm, hay 4 dB "perdidos" que no están en el diseño. Suele ser un conector sucio (limpiar con cassette de fibra soluciona la mitad de estos casos) o una curva mayor a 90° en algún ducto.

Errores comunes que arruinan el cálculo

1. No contar los conectores intermedios

Es fácil olvidar que en el trayecto hay conectores dentro del ODF, en la caja de distribución (NAP) y en la roseta del cliente. Solo pensar en "el de la OLT y el de la ONU" deja 2-3 conectores sin descontar, o sea 1-1.5 dB reales que no están en el papel.

2. Ignorar empalmes en cajas de distribución

Cada vez que se abre una manga o una NAP para conectar un ramal nuevo, se hacen empalmes. Con el tiempo, una manga puede tener 6-8 empalmes acumulados. Si no se documenta, el próximo diseño supone que ese tramo es "fibra limpia" cuando en realidad ya viene con 0.5-0.8 dB extras.

3. Usar clase óptica equivocada al comprar SFPs

Un SFP GPON Clase B+ metido en una OLT que se diseñó para Clase C++ va a servir la mitad de los clientes o menos. Y a la inversa: comprar Clase C++ para un sitio corto es desperdicio de dinero. La clase del SFP debe estar alineada con el peor caso de presupuesto que tiene que soportar ese puerto.

4. Olvidar el margen de 3 dB "para que quepa un cliente más"

Comerse el margen es la trampa clásica del diseñador presionado por el jefe: "quitá los 3 dB y así entra el splitter grande". Funciona el primer día y falla al primer mantenimiento o cuando la fibra envejece. El margen no es negociable.

5. Confundir dB con dBm

Los dB miden diferencia (pérdida o ganancia relativa). Los dBm miden potencia absoluta referida a 1 mW. Sumar y restar en la fórmula solo tiene sentido si se respeta la convención: potencias en dBm, pérdidas en dB, resultado final en dBm. Un power meter mide dBm; un splitter tiene pérdida en dB.

Diseñar la topología completa, no solo un enlace

Calcular un enlace punto-a-punto es el ejercicio básico. En una red real, se calculan decenas o cientos de enlaces desde una misma OLT, cada uno con distintas distancias, distintos splitters en cascada y distinta cantidad de clientes. Hacer eso en Excel funciona los primeros meses; después la planilla se vuelve inmanejable y cada cambio de splitter obliga a recalcular manualmente decenas de rutas.

El módulo Fibra Óptica de GestionaISP ayuda con exactamente eso: se dibuja la topología GPON (OLT, cables troncales, cajas de distribución, splitters, drops), el sistema calcula el presupuesto óptico de cada ruta cliente por cliente y avisa cuando un enlace queda por debajo del margen aceptable. Cuando llega un cliente nuevo, se ve al instante si el puerto libre de la NAP más cercana tiene margen para él o si conviene tirar un ramal nuevo.

Diseña tu red GPON con presupuesto óptico automático

Dibuja OLT, splitters y NAPs. Cada ruta al cliente se calcula sola y avisa cuando un enlace queda debajo del margen seguro.

Ver módulo Fibra

Resumen rápido

PASO 1 — Presupuesto disponible
  Ptx OLT − Sensibilidad ONU
  Clase B+  típico:  30 dB
  Clase C+  típico:  32 dB
  Clase C++ típico:  35 dB

PASO 2 — Restar pérdidas
  Fibra:      0.35 dB × km
  Conector:   0.5 dB × cantidad
  Fusión:     0.1 dB × cantidad
  Splitter:   según tabla
  Margen:     3 dB (obligatorio)

PASO 3 — Verificar
  Si el resultado es positivo → OK
  Si es cero o negativo → rediseñar

PASO 4 — Medir en campo
  OPM en 1490 nm, tolerancia ±2 dB
  respecto al cálculo teórico