Definición de la simulación: Red de acceso EPON en arquitectura FTTH

Se considera un diseño típico de red de acceso EPON en configuración FTTH (fibra hasta la ubicación del usuario), con 8/16/32 suscriptores, 20 Km de alcance y con topología en forma de árbol.

La red EPON especificada por el estándar IEEE 802.3ah soporta Ethernet a una tasa de bits de 1.25 Gbps de velocidad de línea [27]. Debido al encapsulamiento de la información, a la información de los planificadores, a los encabezados propios del estándar y al control de asignación de ancho de banda dinámico, la eficiencia de una red EPON está entre 83.63% (upstream) y 91.58% (downstream) [42]. Para propósitos de esta simulación se considera el peor de los casos, aproximando el valor de la eficiencia a 82% (por tratarse de redes con velocidad up/down simétrica), es decir, un ancho de banda de línea disponible de 1.025Gbps.

Debido a la implementación de codificación de línea 8B/10B [25], esta velocidad se traduce en un ancho de banda máximo de 820Mbps para la carga útil y el ancho de banda restante (180Mbps) corresponde a información de overhead. La Tabla 4.2 resume estos planteamientos.

Generalizando estos dos conceptos se puede decir que el overhead corresponde aproximadamente al 22% de la tasa de bits de la carga útil, esto para cálculos de ancho de banda en la simulación.

Ancho de banda  Valor 

Máximo de línea  1.25Gbps  Sin codificación 8B/10B  1Gbps  Teniendo en cuenta la  eficiencia  820Mbps de Carga útil  180Mbps de Overhead 

Tabla 4.2. Consideraciones de ancho de banda en redes EPON.

Los componentes utilizan una longitud de onda de 1490nm en downstream y 1310nm en upstream, para la PMD 1000BASE PX-20D [27].

Para la simulación en sentido downstream, primero se configura la oficina central (OLT) y un solo usuario final (ONT), luego se generaliza para 8, 16 y 32 usuarios, haciendo uso de elementos pasivos para su interconexión, además se considera lo siguiente:

• El componente de Internet de alta velocidad, voz sobre IP y tráfico de control se considera como tráfico adicional del servicio triple play ya que no es de estricto interés en este proyecto.

• El componente de tráfico adicional (Voz, Datos) puede representarse como un solo servicio y puede combinarse con el componente de IPTV en las simulaciones a nivel físico de OptSim.

• Los flujos de IPTV son transmitidos usando Unicast, es decir un canal por cada usuario conectado a la red, esto simula el peor de los casos, algo que es altamente probable debido a los hábitos de los televidentes.

Los componentes o módulos de OptSim utilizados en la simulación de este proyecto se detallan en el Anexo B.1.

El bloque transmisor (OLT de la oficina central - CO) está modelado con un generador de datos pseudo-aleatorio (Pseudo Random Binary Source - PRBS) el cual simula la señal de datos (IPTV/VoIP/Internet) a determinada tasa de bits, un driver modulador eléctrico de NRZ que transforma la información lógica a una señal eléctrica, un láser directamente modulado que convierte la señal eléctrica de la fuente NRZ a señal óptica a determinada longitud de onda y con un nivel de potencia definido por la ecuación del láser, y un amplificador que eleva la señal a un

nivel óptimo para ser transmitida a través de la fibra. A continuación, las señales de datos/voz y video son enviadas hacia los usuarios a través de una fibra monomodo de 19 Km de longitud que llega hasta el splitter pasivo el cual tiene una relación de división de 1:8, 1:16 o 1:32, dependiendo del caso, este splitter divide la señal óptica que luego se entrega a los usuarios individuales ubicados en la red de distribución a una distancia máxima de 1Km del splitter.

El receptor u ONT está conformado por un filtro óptico sintonizado a 1490nm que elimina el ruido de la señal, un receptor PIN/TIA23 (Positive Intrinsic Negative/Telecommunications Industry Association) que convierte la señal óptica a señal eléctrica y actúa como el eslabón final en la red de acceso.

Además, en la simulación se hace uso de diferentes instrumentos de medición como analizadores de señal, de diagrama del ojo y de espectro; medidores de la BER y Multiploters24. La

Figura 4.2 muestra la topología utilizada para este propósito.

Figura 4.2. Topología Red de Acceso EPON para 1 usuario.

Después de que se especifican los detalles para un usuario, se puede generalizar para 16 y 32 usuarios; con el fin de simplificar el esquema se puede aplicar el modelo de jerarquías de OptSim que encapsula todo el ONT dentro de un solo elemento [69].

El estándar IEEE 802.3ah para una PMD 1000BASEX-20D (IEEE Std 802.3ah Sección 60.4), establece los parámetros que deben cumplir los elementos de la red EPON, tanto para transmisor (Tabla 4.3), como para receptor (Tabla 4.4) [27]. Los parámetros de todos los componentes son determinados de acuerdo a valores típicos establecidos en la guía de usuario de OptSim, los cuales ya están optimizados para suministrar el mejor desempeño en la red y son conformes con parámetros de fabricantes reconocidos.

Parámetro  1000BASE PX‐20D  1000BASE PX‐20U  Unidades 

Tipo de Transmisor  Láser  Láser   

Velocidad de señal  1.25  1.25  Gbps  Longitud de onda  1480 ‐ 1500  1260 ‐ 1360  nm  Potencia máxima de transmisión  +7  +4  dBm  Potencia mínima de transmisión  +2  ‐1  dBm  Tiempo encendido  N/A  512  ns  Tiempo apagado  N/A  512  ns 

Tabla 4.3. Características de transmisión en 1000BASE PX-20D y 1000BASE PX-20U [27].

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Su nombre viene de que se componen de una unión P-N y entre esa unión se intercala una nueva zona de material intrínseco (I), la cual mejora la eficacia del detector. Se utiliza principalmente en sistemas que permiten una fácil discriminación entre posibles niveles de luz y en distancias cortas.

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Elemento que realiza mediciones de Diagrama del Ojo, BER, Espectro de potencia y señal, utilizando un solo elemento con varios componentes internos.

Parámetro  1000BASE PX‐20D  1000BASE PX‐20U  Unidades  Velocidad de señal  1.25  1.25  Gbps  Longitud de Onda  1260 ‐ 1360  1480 ‐ 1500  Gbps  BER Máxima  10‐12  Potencia máxima promedio recibida  ‐6  ‐3  dBm  Sensitividad del receptor máxima  ‐27  ‐24  dBm  Umbral de decisión mínimo  ‐45  ‐44  dBm 

Tabla 4.4. Características de recepción en 1000BASE PX-20D y 1000BASE PX-20U [27].