COMUNICACIONES OPTICAS II. Tema 7: Redes de acceso ópticas

(1)

COMUNICACIONES OPTICAS II

Tema 7:

(2)

Índice

1)

Redes de acceso

2)

Redes HFC

3)

Redes Ópticas Pasivas (PON)

4)

FTTx

(3)

(4)

4 Introducción

• Red de Acceso: segmento de la red de telecomunicaciones que interconecta los

equipos de los abonados con los equipos de la red del operador o del proveedor de

servicios

• Elementos que componen una red de acceso:

Medio físico de transmisión

Equipos de telecomunicaciones

Dispositivos de interconexión

- Par de cobre trenzado - Cable coaxial

- Fibra óptica

- Aire / Espacio libre

- Acceso DSL: multiplexores

- Acceso HFC: nodo óptico, amplificador - Acceso Óptico: conmutadores ópticos, EDFAs, regeneradores

- Accseo Inalámbrico: transmisores, repetidores….

- Repartidores o MDFs

- Empalmes de par trenzado, fibra óptica - Splitters, acopladores, divisores de señal - Cajas de distribución

(5)

• Redes de Acceso Fijas o Cableadas

- Red de telefonía tradicional (POTS)

- Redes xDSL

- Redes híbridas (HFC)

- Red de fibra óptica (P2P y PON)

• Redes de Acceso Móviles o Inalámbricas

- WiMax

- WiFi

- GSM

- UMTS

- HSPA

(6)

6

• Red troncal / Red de acceso

• Red troncal

Utiliza fibra óptica

Muy altas tasas de transmisión (TDM, DWDM, ….) • Red de acceso (llamadas “última milla”)

Establece un cuello de botella para la transmisión (bajas tasas)

Distancias de central a usuario desde 1.5 km (VDSL2) hasta 20 km (PON) Elevado número de usuarios

Cableado tradicional de cobre para telefonía ruido, mal estado…..

(7)

Agregación de tráfico

(8)

8 • Características estructurales

Grandes barreras de entrada: inversión inicial, periodos de amortización largos, licencias, competencia....

Operadores incumbentes (históricos) con redes ya instaladas

Necesidad de regulación que elimine barreras de entrada: alquiler de infraestructura para favorecer la competencia, pero también la inversión

Economías de alcance, densidad y de escala Externalidades de red

Fuertes inversiones para captación de clientes, mantenimiento y modernización Empaquetamiento de servicios

Incertidumbre en los nuevos servicios

(9)

Características de las redes de acceso

•

Características Tecnológicas

Redes capilares, estructura jerárquica

Combinación de diferentes tecnologías y medios de transmisión (cable de pares, coaxial y fibra óptica)

(10)

10 Características de las redes de acceso

red HFC (fibra + coaxial)

•

Características Tecnológicas

Redes capilares, estructura jerárquica

Combinación de diferentes tecnologías y medios de transmisión (cable de pares, coaxial y fibra óptica)

(11)

0,01

0,1

1

10

100 1000

10000

0,

50 1,

00 1,

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50 5,

00 B

it

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te

(

M

b

it

/s

)

GigabitEthernet

FastEthernet

GPON aggregate

GPON per user

ADSL

ADSL2+

VDSL

Cable aggregate

Cable per user

WiMax aggregate

WiMax per user

PLC aggregate

PLC per user

Tecnologías en redes de acceso

20Mbit/s como objetivo de servicio

(12)

12

(13)

Penetración de las redes de acceso

(14)

14

(15)

(16)

16

•

Alternativas de los operadores entrantes para la competencia en Redes de

Acesso (Banda Ancha y Telefonía Básica):

Despliegue COMPLETO de red propia: mucha inversión, mucho tiempo, licencias. Despliegue PROGRESIVO de su red: escalera de inversión

• Base de clientes crítica que permite subir de escalón • Rápida introducción en el mercado

• Progresiva independencia de productos mayoristas del operador incumbente • Necesidad de regulación

(17)

•

Modalidades de contratación de bucle:

Acceso indirecto

Acceso directo (desagregación, ULL) • Acceso totalmente desagregado • Acceso compartido

sin servicio de telefonía básica (VoIP)

con servicio de telefonía básica (desagregado compartido)

(18)

18

•

Modalidades de contratación de bucle:

Acceso indirecto

Acceso directo (desagregación, ULL) •Acceso totalmente desagregado

• Acceso compartido

(19)

•

Modalidades de contratación de bucle:

Acceso indirecto

(20)

20

•

Modalidades de contratación de bucle:

Acceso indirecto

(21)

•

Modalidades de contratación de bucle:

Acceso indirecto

(22)

(23)

• HFC: Hybrid Fiber Optic Coaxial

• Se originan en las redes de Televisión por cable. Operadores en EEUU

buscan nuevas oportunidades de negocio (Ej.: Internet)

• Hasta ese momento soluciones propietarias, sin interoperabilidad

• La necesidad de ofrecer más y mejores servicios (mayor ancho de banda)

redes basadas sólo en cable coaxial muy limitadas

• Necesidad de estándares tecnológicos. Se crea CableLab

• Se reemplaza parte de la red Coaxial con Fibra Óptica consiguiendo dos

beneficios:

(24)

24

• DOCSIS: (Data Over Cable System Interface Specification) es un estándar creado

por CableLabs que permite: “introducir un sistema de datos sobre cable abierto que facilite la rápida definición, diseño, desarrollo e implementación de servicios”

• El primer estándar DOCSIS data de 1998. Hoy es el estándar más difundido a nivel mundial para redes HFC

• Varias versiones DOCSIS 1.0, DOCSIS 1.1, DOCSIS 2.0 y EuroDOCSIS. • Todas las versiones mejoradas de DOCSIS son compatibles con anteriores. • En fase de prueba el estándar DOCSIS 3.0 (hasta 1Gbps / nodo)

• DOCSIS establece que los diferentes servicios se encuentran multiplexados en

frecuencia, tanto en el sentido red

usuario (canal descendente o downstream) como en el sentido usuario

red (canal de retorno o upstream).

(25)

• Red híbrida fibra óptica - coaxial:

– Fibra óptica:

• Entre Cabeceras

• Desde Cabecera hasta Nodos Ópticos

– Coaxial:

• Desde Receptor Óptico hasta el Abonado

Introducción

(26)

26 RED DE FIBRA ÓPTICA

• Estructura de nodos jerárquica:

– Primario o nodo A

– Secundario o nodo B

– Terciario, nodo C o final

• Red troncal: estructura física de anillo

• Red troncal: estructura lógica de estrella

• Redundancia de caminos entre nodos ópticos de la misma red troncal

(27)

Arquitectura física de red

128 - 256 F.O. 128 - 256 F.O. Nodo B Nodo B Nodo B Nodo B 128 - 256 F.O. Nodo C Nodo C Nodo C Nodo C 24 - 48 F.O Área 60-125 hp Área 60-125 hp Área 60-125 hp Nodo B Nodo B Nodo B Nodo B Nodo C 24 - 48 F.O Nodo C Nodo C Nodo C Nodo C Nodo C Área 60-125 hp Área 60-125 hp Área 60-125 hp Área 60-125 hp Nodo B Fibra / Coaxial / Par de cobre

ATM / Frame Relay / X.25 + Telefonía + Internet + otros

Área Empresarial Área Residencial Comercial CABECERA DE RED

{

TV+ Telefonía + Internet + Otros RED TRONCAL SECUNDARIA RED TRONCAL SECUNDARIA RED TRONCAL TERCIARIA RED TRONCAL TERCIARIA NODO A NODO A RED TRONCAL PRIMARIA Nodo B NODO A

(28)

28 Ejemplo arquitectura física de red

ascendente

(29)

Arquitectura lógica de red

Cabecera

de red

DN

PN

1

2 n

1

2 NF

NF

Red de datos

Element

Manager

DN: Nodo A PN: Nodo B NF: Nodo C

m

NF

Amplificadores RF

Tap

(30)

30 RED COAXIAL

• Distribuye la señal downstream a todos los usuarios y recoge las señales

upstream

• Es una red con una estructura de árbol, con divisores, amplificadores y

distribuidores

• Las señales de camino ascendente y descendente viajan por los mismos

cables

(31)

(32)

32 Servicios

• Servicios Unidireccionales:

– Difusión de Canales de Televisión

– Difusión de Canales de Televisión Locales

– Canales de audio FM

• Servicios Bidireccionales:

– Transmisión de Datos con Cablemódem

– Canales de Pago por Visión (PPV)

– Servicios O&M: Barridos, portadoras referencia, gestión

nodo-amplificador

(33)

Multiplexación por División de Subportadora (SCM)

Tecnologías

(34)

34 Tecnologías

(35)

Red HFC: Esquema General

Cabecera

Nodo A

Nodo B

Nodo C

Canales TV Canales PPV Canales FM + Canales Locales Datos Cablemodem Conversión Optica-Eléctrica Fibra 2ª Ventana Fibra 3ª Ventana + 2ª Ventana Fibra 3ª Ventana + 2ª Ventana Fibra 3ª Ventana

(36)

36 Nodo A (Primario): descendente

Hacia nodos

(37)

(38)

38 Espectro de Radiofrecuencia

5 MHz Alimentación 86 MHz 606 MHz 862 MHz 65 MHz Retorno Cablemodem Señales PPV

Canales TV Analógicos Servicios Digitales Cablemódem Canales FM

(39)

Requisitos Señal TV

• Norma PAL, plan frecuencias PAL B/G

• Banda Frecuencias: 86-862 MHz

• Banda Retorno: 5-65 MHz

• Nivel Señal Toma Abonado: 62-82 dBµV

• Relación C/N: >= 44 dB

• Diferencia máxima canales: < 12 dB

• CTB/CSO >= 54 dB

• XMOD >= 52 dB

• Rechazo Zumbido (HUM) >= 46 dB

• Características de vídeo:

– Ganancia diferencial < 12%

– Fase diferencial < 12

o

(40)

40 Señal de Televisión Analógica

• Características Señal TV:

– Líneas/Campos: 625

líneas/50Hz

– Frecuencia Horizontal:

15.625 KHz

– Frecuencia Vertical: 50 Hz

– Frecuencia Subportadora

Color: 4.433618 MHz

– Ancho de Banda de Vídeo:

5 MHz

– Subportadora de Sonido:

5.5 MHz

(41)

Requisitos Señal FM

• Banda FM: 87.4-108 MHz (aprox)

• Audio Estéreo, ancho banda 25 KHz

• Nivel Toma de Abonado:

– Monofónica: 40-70 dBµV

– Estereo: 50-70 dBµV

• Relación Portadora-Ruido

– Monofónica: 38 dBµV

– Estereo: 48 dBµV

(42)

42 Señal Digital

• Mismo formato para TV y

Cablemódem

• Enlace descendente QAM:

64QAM, 128QAM o 256QAM.

• Enlace ascendente QAM: QPSK

(4QAM) o 16QAM.

• Mismo ancho de banda que la

señal de TV analógica, 6 MHz

(43)

Equipamiento de Cabecera

• Recibe la señal de televisión procedente de satélites o de una

distribución terrestre.

• Inserta nuevos canales producidos a nivel local.

• Codifica algunos canales para ofrecer varios servicios (PPV, Video

on Demand,…). Acceso condicional.

• Distribuye las señales moduladas a toda la red.

• Analógica o digital.

(44)

44 • Son equipos que reciben la

señal:

– De Satélite, televisión y

radio.

– Radio terrestre

– Televisión Terrestre

analógica (UHF/VHF)

– Televisión Terrestre

Digital (OFDM)

– Por Fibra, con

transmisión analógica o

digital

• Salida: señal en banda RF

compuesta

(45)

• Son equipos que reciben la

señal:

– De Satélite, televisión y

radio.

– Radio terrestre

– Televisión Terrestre

analógica (UHF/VHF)

– Televisión Terrestre

Digital (OFDM)

– Por Fibra, con

transmisión analógica o

digital

• Pueden requerir un

codificador digital

(46)

46

• La señal procedente del combinador no tiene nivel suficiente para atacar a todos los láser.

• Se usa un amplificador de alta calidad, muy lineal.

• La salida del amplificador se divide para atacar a todos los láser.

• En cabecera se usan transmisores en 3ª Ventana por:

– La fibra tiene menos atenuación->más distancia.

– La señal óptica en 3ª Ventana puede amplificarse mediante EDFAs.

• El primer nivel de la red conecta las Cabeceras y los nodos A

(47)

Señal de Cabecera

Hacia

nodos A

(48)

48 COMBINADOR RF

• 16 RF signal Inputs

• Front panel monitor output.

• Standard 19" rack mount panel, 1.75" high.

• Built in low noise figure, low distortion GaAs output amplifier for linear

signal output.

(49)

MODULADOR ANALÓGICO AUDIO/VIDEO HASTA 552 MHz

MODULADOR DIGITAL QAM

Digital signal UP CONVERTER

(54-860 MHz)

(50)

50 Equipamiento de Red: red de fibra

RECEPTOR OPTICO

• Conversión Óptica Electrónica • Situado en el Nodo C o Nodo Final • Elementos:

– Receptor Óptico Camino Directo – Transmisor Óptico de Retorno – Amplificación y ecualización – Salidas con cable coaxial – Redundancia

(51)

Equipamiento de Red: red de fibra

INDOOR FIBER OPTIC RECEIVER

Features

- High output power doubling CATV hybrid amplifier

- Low distortion

- Apply surface-mount technology (SMT) - Incorporating RF pre distortion circuitry - Front panel RF test point

- Bandwidth 47~862MHz

1310nm FIBER OPTIC TRANSMITTER

Features

- Bandwidth 45~862MHz - LED operation indicator

(52)

52 OUTDOOR FIBER OPTIC RECEIVER

INDOOR FIBER OPTIC RECEIVER

Equipamiento de Red: red de fibra

Features DS2000-ST:

• Four individual high outputs up to 52dBmV • Forward equalizer per each output and one return equalizer configuration fits in various network designs

• Redundancy capability increases the stability of the network

• LEDs indication in optical receiving unit simplifies the operation

(53)

Equipamiento de Red: red de fibra

(54)

54 Equipamiento de Red: red de fibra

(55)

Equipamiento de Red: red coaxial

AMPLIFICADOR • Función: – Amplificar RF – Ecualizar canales • Elementos: – Amplificador

– Atenuador: entrada, interetapa – Ecualizador: entrada, interetapa

• Tarjetas insertables para ecualización y atenuación.

(56)

56 Equipamiento de Red: red coaxial

EQUIPOS PASIVOS

• Divisores 2 y 3 salidas • Acopladores Direccionales • Derivadores (Taps)

(57)

(58)

58 Introducción

• Existen 2 arquitecturas de redes de acceso óptico: ACTIVAS y PASIVAS

• ACTIVA: el ancho de banda disponible es dedicado por fibra y por usuario.

Coste más elevado. Ej.: redes Punto a Punto (PTP)

• PASIVA (PON): No contiene elementos activos en su recorrido entre el

servidor y el cliente, sólo splitters (divisores), acopladores, filtros ópticos y

atenuadores

(59)

Elementos de una red PON

• Elementos de una Red PON

• ACTIVOS

OLT (Optical Line Terminal) en nodo central

ONU (Optical Network Unit): interfaz lado usuario – red óptica de acceso

ONT (Optical Network Termination) en usuario

• PASIVOS

Cables de fibra óptica

Splitters o divisores ópticos Cables de acometida

Rosetas

(60)

60 Caracterísiticas de una red PON

• No existen elementos activos en la planta externa (regeneradores, amplificadores, láseres…), sólo elementos pasivos:

Cables de fibra óptica Splitters, acopladores….

• Hay menor número de elementos activos con respecto a PTP y el coste de los mismos se comparte entre varios usuarios (PON puede reducir el número de puertos activos en 1 ó 2 órdenes de magnitud si lo comparamos con arquitecturas punto a punto)

• El ancho de banda disponible se reparte entre todos los usuarios a partes iguales o según una calidad de servicio preestablecida

• Utiliza WDM para separar canal descendente de los ascendentes en una configuración monofibra

(61)

Ventajas de una red PON

• Aumento de ancho de banda por usuario con respecto a otras tecnologías como DSL

• Aumento la distancia de cobertura (hasta 20 km desde central)

• Inmunidad frente a interferencias electromagnéticas

• Menor coste que las redes punto a punto

• Al no existir elementos activos en la planta externa y reducir nº puertos activos: – Requiere menos procesado y codificación de la señal

– Mayor fiabilidad y simplicidad

– Reduce el coste de equipamiento, mantenimiento y configuración de red

• Minimiza costes de despliegue de fibra óptica debido a su estructura (ahorro de cable

(62)

62 Estándares de Redes PON (ITU-T, IEEE)

APON (ATM PON):

Fue la primera red que se definió con el objetivo de unificar las especificaciones para el acceso de banda ancha a las viviendas

APON basa su transmisión en ráfagas de celdas ATM (canal descendente con una tasa máxima de 155 Mbps que se reparte entre el número de ONUs que estén conectadas)

Inicialmente 155 Mbps, más adelante se aumentó hasta los 622 Mbps. BPON (Broadband PON):

Se basan en las redes APON pero además pueden dar soporte a otros estándares de banda ancha.

Tráfico asimétrico: canal descendente -> 1.25 Gbps, 622 Mbps // Canal ascendente -> 622 Mbps, 155 Mbps.

Tráfico simétrico: canal descendente y ascendente -> 622 Mbps. Coste elevado

Es la tecnología más desplegada de las redes PON, es el primer estándar de uso masivo.

(63)

EPON (Ethernet PON):

Se basa en el transporte de tráfico Ethernet (802.3) sobre fibra óptica Las ventajas que presenta respecto los anteriores estándares son:

– Trabaja directamente a velocidades de gigabit (a dividir entre el número de usuarios).: 1.2 Gbps en ambos sentidos

– La interconexión de islas EPON es más simple.

– Reducción de los costes, debido a que no utilizan elementos ATM y SDH

Es la tecnología PON que mayor despliegue a tenido en los últimos años, pero ha sufrido un gran estancamiento

GPON (Gigabit-capable PON):

Está basada en BPON en cuanto a arquitectura pero, además ofrece:

– Soporte global multiservicio debido a encapsulamiento: voz, Ethernet 10/100, ATM,...

– Soporte de tasas de transferencia:

» Simétrico: 622 Mbps y 1.25 Gbps.

» Asimétrico: descendente-> 2.5 Gbps, 1.25 Gbps, 622 Mbps y 155 Mbps // ascendente -> 2.5 Gbps, 1.25 Gbps (hasta 100 Mbps por abonado)

(64)

64

20 Kms 20 Kms 20 Kms Distancia 10/100 ATM, TDM, 10/100 ATM, TDM, 10/100 Interfaz de Acceso GE ATM, TDM, GE ATM, TDM, GE Interfaz de Red GE ATM, TDM, GE ATM Payload 1:32 1:128 1:32 Max Split Ratio

1 Gbps 2,5 Gbps 622 Mbps Upstream 1 Gbps 2,5 Gbps 1,25 Gbps Downstream IEEE 802.3 G.984 G.983 Standard IEEE EFM ITU-T/FSAN ITU-T/FSAN Organización

EPON

GPON

BPON

(65)

Topologías de red PON

• Varios tipos de topologías adecuadas para el acceso a red:

bus óptico lineal

anillo

estrella

árbol, árbol-rama

• Las bifurcaciones en el árbol se consiguen encadenando divisores ópticos 1xN

• Switches o conmutadores: Ethernet, ATM….

(66)

66 Topología en bus óptico

Switch de central Distribuidor óptico

ONU

ONT

ONU

ONT

ONU

ONT

(67)

Topología en anillo

Switch de central Distribuidor óptico

ONU

ONT

ONU

ONT

ONU

ONT

ONU

ONT

ONU

ONT

ONU

ONT

ONU

ONT

(68)

68 Topología en estrella (punto a punto)

1 fibra dedicada para cada ONT/OLT Switch óptico de central

Distribuidor óptico

ONU

ONT

ONU

_ONT

ONU

ONT

ONU

(69)

Switch óptico de central Distribuidor óptico

Splitter

1:N

Splitter

1:N

Splitter

1:N

1 fibra dedicada para 4 ONTs

1 fibra dedicada para 2 ONTs

Topología en árbol

ONU

ONT

ONU

ONT

ONU

ONT

ONU

(70)

70

(71)

Arquitectura de red PON

• Posibilidad de utilizar dos fibras o de usar monofibra para el despliegue

• Monofibra: transmisiones VOZ y DATOS (Internet, VoIP, IPTV) uplink y

downlink por la misma fibra óptica

• En monofibra, para optimizar las transmisiones de los sentidos descendente y

ascendente se trabaja con técnicas WDM:

una λ para transmisión en sentido descendente

una λ para sentido ascendente

• La evolución de la tecnología óptica ha permitido miniaturizar los filtros

ópticos necesarios para esta separación hasta llegar a integrarlos en los

transceivers ópticos de los equipos de usuario

(72)

72 Redes VPON (Video PON)

• Superposición mediante WDM de una señal analógica de video en la cabecera

• Señal modulada en frecuencia desde un láser ultra lineal tipo CATV en cabecera

• transmitida a 1550nm _{transporta la señal óptica de vídeo a todos los equipos} ONUs/ONTs

• Puede ser implementado utilizando una cabecera tradicional analógica de Televisión por Cable disminuyendo de este modo los costes de los codificadores digitales IP de cabecera (y los decodificadores de usuario) para el transporte de las tramas MPEG2

No utiliza el ancho de banda de la señal de datos para encapsular las señales de video

(73)

Arquitectura de red PON

Por medio de un esquema de multiplexado por longitud de onda se dividen todas las componentes necesarias para realizar la transmisión en Upstream, Downstream y CATV-RF.

(74)

74 • Al mismo tiempo, las arquitecturas PON utilizan técnicas de multiplexión en

tiempo TDMA:

El equipo de cabecera OLT debe utilizar una técnica TDMA para enviar

en diferentes slots temporales la información del canal descendente que

selectivamente deberán recibir los equipos de usuario (ONU)

Para que en distintos instantes temporales determinados por el

controlador de cabecera OLT, los equipos ONU puedan enviar su trama en

canal ascendente

Mediante TDMA sólo se transmite cuando sea necesario si no hay

datos, se “libera” el slot para otras necesidades

• Existe la posibilidad de utilizar WDM también en el canal de subida en lugar

de TDMA, separando así las transmisiones de cada ONU. No suele utilizarse

(75)

• Canal descendente o downstream (red

usuario)

Es punto-multipunto: OLT realiza broadcast óptico de todo el tráfico

OLT maneja la totalidad del ancho de banda que se reparte a los usuarios en intervalos temporales determina y le notifica a las ONT los Time Slots para el envío de datos Los splitters dividen la señal para que alcance a todas las ONTs

ONT filtra contenidos para cada cliente (puertos Ethernet, RF y voz) verificando la dirección en el encabezado de las tramas

Dado que todas las ONTs reciben todo el tráfico, se utiliza encriptación AES (Advanced Encryption Standard) para las comunicaciones

WDM

TDMA

(76)

76 • Canal ascendente o upstream (usuario

red)

Es punto-punto

Múltiples ONTs transmiten a un único OLT necesidad de sincronismo preciso entre los clientes para evitar colisiones cada ONT transmite en los time slots asignados por el OLT

Esquema de transmisión TDMA

OLT: agrega el tráfico de los clientes y lo encamina (funciones de router) hacia red agregación o troncal

OLT utiliza DBA para mapear el ancho de banda a asignar a cada ONT

WDM

TDMA

(77)

• Existe dependencia de la potencia de transmisión del equipo OLT con la

distancia a la que se encuentra el equipo ONU (máximo de 20Km)

Un equipo ONU/ONT muy cercano al OLT necesitará una menor potencia

de su ráfaga para no saturar su fotodiodo

Los equipos muy lejanos necesitarán que su ráfaga temporal se transmita

con una mayor potencia

Necesidad de control de ganancia externo al transceptor

• Los transceptores ópticos PON han ido evolucionando y simplificado

notablemente la electrónica necesaria para actuar sobre el control de ganancia

• La nueva óptica miniaturiza, integra y simplifica el trabajo con ráfagas de

diferente nivel de potencia.

(78)

78 • Asignación dinámica del ancho de banda o DBA (

Dynamic Bandwidth

Allocation)

Es una de las características clave de una red PON: capacidad de

“sobresuscripción”

TDMA sólo se transmite cuando sea necesario

tráfico de usuario a

ráfagas

se “libera” el slot cuando no se utiliza

Esto permite a los operadores ofrecer a los abonados más tráfico cuando lo

necesiten y la red esté con capacidad ociosa, es decir, cuando no haya otros

abonados en la misma red que están empleando todo su ancho de banda

disponible

DBA Status Reporting: Las ONTs reportan el estado de sus colas de

tráfico cuando transmiten en upstream

“ofrecer más tráfico cuando se necesite y la red esté con capacidad ociosa”

(79)

(80)

80 Servicios en PON

• La telefonía siempre se ofrece sobre IP, al igual que los datos

• TV (400-900Mhz) y SAT (900-2,5GHz) superpuesto

Tercera portadora de 1550nm se superpone una señal de TV y SAT

analógica/digital

Red totalmente independiente de la red de datos. No soporta

interactividad

Mantiene la inversión en equipamiento de CATV

• Video IP

Similar a Imagenio. Los streams MPEG-2/4 se encapsulan en tramas IP

Soportado por EPON mediante la definición de colas de alta prioridad y

baja latencia

(81)

Multiplexación de servicios en GPON

• GEM Port: unidad mínima de transporte de servicios

• T-CONT: Transmission Container, es utilizado para la transmisión de datos en upstream. Permite además realizar la gestión dinámica de ancho de banda. Se asignan a la ONT y se identifican por el Alloc-ID.

• GPON Interface: Interfase GPON hacia la OLT.

Encapsulamiento GEM (GPON Encapsulation Method): protocolo síncrono de

(82)

82

(83)

Multiplexación de servicios en GPON

(84)

84 Multiplexación de servicios en GPON

(85)

Gestión de redes GPON

• El estándar GPON incluye la gestión remota del equipamiento de usuario

• Protocolo OMCI (ONT Management and Control Interface)

• Permite la configuración remota de las ONTs / ONUs

• Canal de gestión entre OLT y cada ONT:

configuración

averías

calidad de funcionamiento (SLAs)

medición de tráfico por usuario

tarificación

(86)

86

(87)

OLT y ONT

• OLT consta de varios puertos de línea PON, cada uno soportando hasta 64

ONUs / ONTs

• OLT

Capacidad para gestionar 10 Gbps de ancho de banda.

• Aunque depende del suministrador, existen sistemas que pueden alojar

hasta 7.168 ONTs en el mismo espacio que un DSLAM.

• Arquitectura escalable

• Interoperabilidad

(88)

(89)

Introducción

• FTTx = Fiber to the “x” (“Fibra hasta alguna parte…”)

• Describe un conjunto de topologías utilizadas en las redes de acceso por fibra

óptica

• 2 posibilidades de medios de transmisión:

- Sólo fibra óptica

- Combinación de fibra óptica y par de cobre trenzado

• Componentes de Red:

- Equipos terminales de usuario (ópticos): ONT

- Equipos de red (ópticos): OLT, ONU

(90)

90 Arquitecturas de red FTTx

• Fibra hasta el hogar

(FTTH)

• Fibra hasta el edificio

(FTTB)

• Fibra hasta la acera

(FTTC)

• Fibra hasta el nodo

(FTTN)

FTTH (Fiber to the Home)

FTTB (Fiber to the Building)

FTTC (Fiber to the Curb)

FTTN (Fiber to the Node)

(91)

Fiber To The Node

Fibra óptica y cable de pares o coaxial 200 –500 hogares por fibra

Servicios de hasta 30 Mbps

Fiber To The Curb

Fibra óptica y par de cobre 10 –100 hogares por fibra Servicios de hasta 50 Mbps

Fiber To The Building

Fibra óptica y par de cobre (Indoor) 32 hogares por fibra

Servicios de hasta 100 Mbps

Fiber To The Home

Enteramente de fibra óptica

1 hogar por fibra (OJO, no hasta OLT) Servicios de más de 100 Mbps

(92)

92

Objetivo: mayor ancho de banda al menor coste

• Infraestructura compartida _{menor coste} • Splitters menor coste que los equipos activos

• Permite cambiar la tasa de tx sin modificar la infraestructura menor coste de mantenimiento

Ej: 8 nodos

Punto a punto

Punto a multipunto

con SW de manzana

PON

Comparación de soluciones FTTH

(93)

Topologías de red FTTx

• Cada arquitectura de red de acceso puede

implementar cualquier tipo de PON

• En FTTx el más común es GPON

VDSL2: Hasta 1.5 km Hasta 100 Mbps simétrico

splitters 1 x

n

(

n = 2, 4, 8, 16, 32, o 64)

(94)

94 GPON sobre FTTx

• Actualmente 1:64 (1 fibra para 64 clientes). En futuro 1:128

• Downstream 2.5 Gpbs

Mínimo aprox. 40 Mpbs por cliente multiplicable

hasta x64

• Alcance hasta 20 km, ampliable hasta 60 km

• Tecnología madura

• Componentes ópticos baratos

• QoS, OMCI

• ¿Cuál es previsiblemente el modelo FTTX de mayor éxito a corto plazo en

España?

(95)

Diseño de red PON

Consideraciones de Diseño

A la hora de pensar en un diseño de red se deben tener en cuenta los siguientes factores:

Ubicación de la OLT

Topología (¿flexible?) Ubicación de las ONUs si no es FTTH

Trazado del cableado de fibra y pares

Ubicación los Splitters

Nº de niveles de Splitters

Arquitectura escalable

(96)

96 Ubicación de la OLT

(97)

Ubicación de los splitters

(98)

98 Número de niveles de splitter

• Un solo nivel de Splitter facilita el mantenimiento y las pruebas de campo.

• Dos niveles de Splitter reduce en gran medida los costos de despliegue

debido al ahorro en cables de fibra óptica.

(99)

Configuración de Splitter centralizada o en cascada

(100)

100 Análisis de potencia

(101)

Selección de la topología física

(102)

102 Selección de la topología física: FTTB vs FTTA

(103)

Criterios de diseño de red FTTH

ROM CR.0 CR. 2.- RED DE ALIMENTACIÓN CR. CR. 3.- RED DE DISTRIBUCIÓN CTO. CTO. CTO. 1.- CENTRAL CABECERA FTTH 4.- RED DE DISPERSIÓN ROM CR.0 CR. 2.- RED DE ALIMENTACIÓN CR. CR. 3.- RED DE DISTRIBUCIÓN CTO. CTO. CTO. 1.- CENTRAL CABECERA FTTH 4.- RED DE DISPERSIÓN

(104)

104 Criterios de diseño de red FTTH

CAJAS TERMINALES ÓPTICAS (CTO)

•

Instalación en fachada, azotea, arqueta o interior • Distinto nº de terminaciones de fibra (4, 8, 16,….) • Posibilidad de splitter en su interior (fibras en paso) • Dimensionado:

Penetración mínima (Ej.: 12,5 %) Penetración máxima (Ej.: 100%) • Ejemplo

24 viviendas

Para un diseño del 12.5% (3 viviendas), con la capacidad de las cajas existentes, necesitamos una caja 1) Caja de 4 terminaciones ¨ penetración del 16.67% 2) Caja de 8 terminaciones ¨ penetración del 33.33 % 3) Caja de 16 terminaciones ¨ penetración del 66.67 % La opción correcta es la 3) ya que es la que para un mismo número de cajas ofrece la máxima conectabilidad sin sobrepasar el 100% de las viviendas 16 2 129 – 256 16 1 9 – 128 8 4 CAPACIDAD CAJAS 1 5 – 8 1 1 – 4 NÚMERO CAJAS A INSTALAR UNIDADES EDIFICIO / VERTICAL

(105)

Criterios de diseño de red FTTH

SPLITTERS

• Nivel total de “splitting” limitado. (Ej.: 1:64) • Nº niveles de “splitting” limitado. (Ej.: 2 niveles)

1 nivel 1 splitter de hasta 1:64

2 niveles 1 splitter en CR y otro en CTO • Ejemplo:

(106)

106

(107)

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108

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(110)

110

(111)

Previsiones

Dic. 2.005

2.010

1 Mbps 10 Mbps > 25 Mbps 1 Mbps 10 Mbps

Dic. 2.005

2.010

1 Mbps 10 Mbps > 25 Mbps 1 Mbps 10 Mbps 2005 2010 1 Mbps _92,4% 10 Mbps _52,1% 25 Mbps _0,0% _40,6% 92,5% 78,3% Porcentajes de hogares en cobertura s/ velocidad 2005 2010 1 Mbps _92,4% 10 Mbps _52,1% 25 Mbps _0,0% _40,6% 92,5% 78,3% Porcentajes de hogares en cobertura s/ velocidad