COMUNICACIONES OPTICAS II. Tema 7: Redes de acceso ópticas

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1 COMUNICACIONES OPTICAS II Tema 7: Redes de acceso ópticas

2 Índice 1) Redes de acceso 2) Redes HFC 3) Redes Ópticas Pasivas (PON) 4) FTTx

3 1. Redes de acceso

4 Introducción Red de Acceso:segmentode la red de telecomunicacionesqueinterconectalos equiposde los abonadoscon los equiposde la red del operadoro del proveedorde servicios Elementos que componen una red de acceso: Medio físico de transmisión Equipos de telecomunicaciones Dispositivos de interconexión -Par de cobretrenzado - Cable coaxial - Fibra óptica -Aire/ Espaciolibre - Acceso DSL: multiplexores - Acceso HFC: nodo óptico, amplificador -AccesoÓptico: conmutadoresópticos, EDFAs, regeneradores -AccseoInalámbrico: transmisores, repetidores. - Repartidores o MDFs - Empalmes de par trenzado, fibra óptica - Splitters, acopladores, divisores de señal - Cajas de distribución 4

5 Tipos de redes de acceso Redes de Acceso Fijas o Cableadas - Red de telefonía tradicional(pots) -RedesxDSL -Redeshíbridas (HFC) -Red de fibraóptica(p2p y PON) Redes de Acceso Móviles o Inalámbricas -WiMax -WiFi -GSM -UMTS -HSPA -LTE 5

6 Red de acceso vs. Red troncal 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.. 6

7 Red de acceso vs. Red troncal Agregación de tráfico Esquema de acceso y agregación 7

8 Características de las redes de acceso 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 8

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) bucle de abonado (cable de cobre) 9

10 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) red HFC (fibra + coaxial) 10

11 Tecnologías en redes de acceso Mbit/s como objetivo de servicio GigabitEthernet FastEthernet 1000 GPON aggregate GPON per user Bitrate (Mbit/s) ,1 0,01 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 Distance (km) 3,50 4,00 4,50 5,00 ADSL ADSL2+ VDSL Cable aggregate Cable per user WiMax aggregate WiMax per user PLC aggregate PLC per user Lower limit 11

12 Tecnologías en redes de acceso 12

13 Penetración de las redes de acceso (accesos RTB, RDSI básico y RDSI primario ) 13

14 Penetración de las redes de acceso 14

15 Penetración de las redes de acceso 15

16 Competencia en redes de acceso 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 16

17 Competencia en redes de acceso 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) 17

18 Competencia en redes de acceso 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

19 Competencia en redes de acceso 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) 19

20 Competencia en redes de acceso 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) 20

21 Competencia en redes de acceso 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) 21

22 2. Redes HFC

23 HFC: Hybrid Fiber Optic Coaxial Introducción 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: - mayor capacidad óptica (más servicios) - mayor alcance 23

24 Introducción 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 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). 24

25 Introducción Red híbrida fibra óptica - coaxial: Fibra óptica: Entre Cabeceras Desde Cabecera hasta Nodos Ópticos Coaxial: Desde Receptor Óptico hasta el Abonado Puede superponerse además una red de pares de cobre RTB, xdsl. 25

26 Arquitectura de red 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 26

27 Arquitectura física de red NODO A CABECERA DE RED RED TRONCAL PRIMARIA NODO A F.O. Nodo B F.O. NODO A Nodo B RED TRONCAL SECUNDARIA Nodo B { Área Empresarial ATM / Frame Relay / X.25 + Telefonía + Internet + otros Área hp Área hp Área hp Área hp Nodo B Fibra / Coaxial / Par de cobre Nodo C Nodo B Nodo C RED TRONCAL SECUNDARIA Nodo C RED TRONCAL TERCIARIA Nodo B Nodo C F.O F.O. Nodo B Nodo B Nodo B Área hp Área hp Nodo C Área hp Nodo C Área Residencial Comercial Nodo B Nodo C RED TRONCAL TERCIARIA F.O Nodo C { TV + Telefonía + Internet + Otros 27

28 Ejemplo arquitectura física de red ascendente descendente 28

29 Arquitectura lógica de red DN: Nodo A PN: Nodo B NF: Nodo C Cabecera de red DN Red de datos Red de datos Element Manager PN PN 1 2 n PN 1 2 NF NF m NF Amplificadores RF Tap 29

30 Arquitectura de red 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 30

31 Heterogeneidad de red 31

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 nodoamplificador 32

33 Tecnologías Multiplexación por División de Subportadora(SCM) 33

34 Tecnologías Multiplexación por División en Longitud de Onda (WDM) 34

35 Red HFC: Esquema General Cabecera Nodo A Nodo B Nodo C Fibra 3ª Ventana Fibra 3ª Ventana + 2ª Ventana Fibra 3ª Ventana + 2ª Ventana Canales TV Canales PPV Canales FM + Canales Locales Datos Cablemodem Señal O&M Fibra 2ª Ventana Conversión Optica-Eléctrica 35

36 Nodo A (Primario): descendente Hacia nodos B 36

37 Nodo A (Primario): ascendente 37

38 Espectro de Radiofrecuencia Alimentación Canales FM Canales TV Analógicos Servicios Digitales Cablemódem 5 MHz 65 MHz 86 MHz 606 MHz 862 MHz Retorno Cablemodem Señales PPV 38

39 Requisitos Señal TV Norma PAL, plan frecuencias PAL B/G Banda Frecuencias: MHz Banda Retorno: 5-65 MHz Nivel Señal Toma Abonado: 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 39

40 Señal de Televisión Analógica Características Señal TV: Líneas/Campos: 625 líneas/50hz Frecuencia Horizontal: KHz Frecuencia Vertical: 50 Hz Frecuencia Subportadora Color: MHz Ancho de Banda de Vídeo: 5 MHz Subportadorade Sonido: 5.5 MHz 40

41 Requisitos Señal FM Banda FM: MHz(aprox) Audio Estéreo, ancho banda 25 KHz Nivel Toma de Abonado: Monofónica: dbµv Estereo: dbµv Relación Portadora-Ruido Monofónica: 38 dbµv Estereo: 48 dbµv 41

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 42

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. 43

44 Equipamiento de Cabecera: analógica 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 44

45 Equipamiento de Cabecera: digital 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 Salida: señal MPEG-2 45

46 Equipamiento de Cabecera La señal procedente del combinadorno 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 3ªVentana por: La fibra tiene menos atenuación->más distancia. La señal óptica en 3ªVentana puede amplificarse mediante EDFAs. El primer nivel de la red conecta las Cabeceras y los nodos A 46

47 Señal de Cabecera Hacia nodos A 47

48 Equipamiento de Cabecera COMBINADOR RF 16 RF signalinputs 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. 48

49 Equipamiento de Cabecera MODULADOR ANALÓGICO AUDIO/VIDEO HASTA 552 MHz MODULADOR DIGITAL QAM Digital signal UP CONVERTER ( MHz) 49

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 50

51 Equipamiento de Red: red de fibra 1310nm FIBER OPTIC TRANSMITTER Features - Bandwidth 45~862MHz - LED operation indicator - Operating wavelengths 1310±20nm INDOOR FIBER OPTIC RECEIVER Features - High output power doubling CATV hybrid amplifier - Low distortion - Apply surface-mount technology(smt) - Incorporating RF pre distortion circuitry -Frontpanel RF test point - Bandwidth 47~862MHz - LED operation indicator - Operating wavelengths both 1310nm and 1550nm 51

52 Equipamiento de Red: red de fibra OUTDOOR FIBER OPTIC RECEIVER 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 INDOOR FIBER OPTIC RECEIVER 52

53 Equipamiento de Red: red de fibra OUTDOOR FIBER OPTIC RECEIVER DS2000-ST 53

54 Equipamiento de Red: red de fibra OUTDOOR FIBER OPTIC RECEIVER 54

55 Equipamiento de Red: red coaxial AMPLIFICADOR Función: Amplificar RF Ecualizar canales Elementos: Amplificador Atenuador: entrada, interetapa Ecualizador: entrada, interetapa Tarjetas insertablespara ecualización y atenuación. De 1 a 4 salidas simétricas o asimétricas. 55

56 Equipamiento de Red: red coaxial EQUIPOS PASIVOS Divisores 2 y 3 salidas Acopladores Direccionales Derivadores (Taps) 56

57 3. Redes Ópticas Pasivas

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 58

59 Elementos de una Red PON ACTIVOS Elementos de una red PON 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 Latiguillos ópticos Splittingfactor 2 N Atenuación en cada salida= N x 3 db 59

60 Caracterísiticas de una red PON No existen elementos activos en la planta externa (regeneradores, amplificadores, láseres ), sólo elementos pasivos: Cables de fibraóptica Splitters, acopladores. Hay menornúmerode elementosactivoscon respectoa PTP y el costede los mismosse 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 usuariosa partesigualeso según una calidad de servicio preestablecida Utiliza WDM para separar canal descendente de los ascendentes en una configuración monofibra 60

61 Ventajasde unared 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 Menorcostequelasredespuntoa 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(ahorrode cable de fibra óptica) 61

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. 62

63 Estándares de Redes PON (ITU-T, IEEE) 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): Estábasada 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) Es la tecnología más nueva, está ganando mucho terreno en el segmento de las redes de acceso por fibra óptica 63

64 Estándares de Redes PON (ITU-T, IEEE) BPON GPON EPON Organización ITU-T/FSAN ITU-T/FSAN IEEE EFM Standard G.983 G.984 IEEE Downstream 1,25 Gbps 2,5 Gbps 1 Gbps Upstream 622 Mbps 2,5 Gbps 1 Gbps Max Split Ratio 1:32 1:128 1:32 Payload ATM ATM, TDM, GE GE Interfaz de Red ATM, TDM, GE ATM, TDM, GE GE Interfaz de Acceso ATM, TDM, 10/100 ATM, TDM, 10/100 10/100 Distancia 20 Kms 20 Kms 20 Kms 64

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. 65

66 Topología en bus óptico ONU ONT ONU ONT ONU ONT Switch de central Distribuidor óptico 66

67 Topología en anillo ONU ONT ONU ONT ONU ONT Switch de central Distribuidor óptico ONU ONT ONU ONT ONU ONT ONU ONT 67

68 Topología en estrella(punto a punto) ONU ONT ONU ONT Switch óptico de central 1 fibra dedicada para cada ONT/OLT Distribuidor óptico ONU ONT ONU ONT 68

69 Topología en árbol 1 fibra dedicada para 2 ONTs ONU ONT Switch óptico de central Distribuidor óptico 1 fibra dedicada para 4 ONTs Splitter 1:N Splitter 1:N Splitter 1:N ONU ONT ONU ONT Ej. N=2 ONU ONT 69

70 Topología en árbol 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 Si se usan portadoras ópticas en segunda ventana (ej: 1290nm downlink, 1310nm uplink) se minimizan los costes de la optoelectrónica 71

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 No utiliza el ancho de banda de la señal de datos para encapsular las señales de video 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 72

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. 73

74 Arquitectura de red PON Al mismo tiempo, las arquitecturas PON utilizan técnicas de multiplexiónen 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 74

75 Arquitectura de red PON 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 Slotspara el envío de datos Los splittersdividen 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 TDMA WDM 75

76 Arquitectura de red PON Canal ascendente o upstream(usuario red) Es punto-punto Múltiples ONTstransmiten 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 76

77 Arquitectura de red PON 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 necesitaráuna 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. 77

78 Arquitectura de red PON 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 slotcuando 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 estécon capacidad ociosa 78

79 Canales ascendente y descendente en GPON 79

80 Servicios en PON La telefoníasiempre se ofrece sobre IP, al igual que los datos TV ( Mhz) 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 Necesita Set-top-box y soporta interactividad. 80

81 Multiplexación de servicios en GPON Encapsulamiento GEM (GPON Encapsulation Method): protocolo síncrono de transporte basado en tramas periódicas de 125 µs. 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. ONT Port: puerto físico de la ONT (Ethernet, POTS, E1,etc.) 81

82 Ejemplo de multiplexación de servicios en GPON 82

83 Multiplexación de servicios en GPON Tramas GPON 83

84 Multiplexación de servicios en GPON Formato tramas GPON 84

85 Gestión de redes GPON El estándar GPON incluye la gestión remota del equipamiento de usuario Protocolo OMCI(ONT Management andcontrol Interface) Permite la configuración remota de las ONTs/ ONUs Canal de gestiónentre OLT y cada ONT: configuración averías calidad de funcionamiento (SLAs) medición de tráfico por usuario tarificación seguridad 85

86 Futuro: redes WDM-PON 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 Gbpsde ancho de banda. Aunque depende del suministrador, existen sistemas que pueden alojar hasta ONTsen el mismo espacio que un DSLAM. Arquitectura escalable Interoperabilidad Ej: OLT con tarjetas GPON 14 tarjetas x 4 puertos x 64 ONTs= ONTs 87

88 4. FTTx

89 Introducción FTTx= Fibertothe 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 Pueden utilizar distintas topologías: 89

90 Fibra hasta el hogar (FTTH) Fibra hasta el edificio (FTTB) Fibra hasta la acera (FTTC) Fibra hasta el nodo (FTTN) Arquitecturas de red FTTx FTTH (FibertotheHome) FTTB (Fiber to the Building) FTTC (FibertotheCurb) FTTN (FibertotheNode) 90

91 Arquitecturas de red FTTx FiberToTheNode Fibra óptica y cable de pares o coaxial hogares por fibra Servicios de hasta 30 Mbps FiberToTheCurb Fibra óptica y par de cobre 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 FiberToTheHome Enteramente de fibra óptica 1 hogar por fibra (OJO, no hasta OLT) Servicios de más de 100 Mbps 91

92 Comparación de soluciones FTTH Punto a punto 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 multipunto con SW de manzana PON 92

93 Topologías de red FTTx Cada arquitectura de red de acceso puede implementar cualquier tipo de PON En FTTxel más común es GPON splitters1 x n (n= 2, 4, 8, 16, 32, o 64) VDSL2: Hasta 1.5 km Hasta 100 Mbps simétrico ONT MDU (Multi-Dwelling Units) 93

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? 94

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 ONUssi no es FTTH Trazado del cableado de fibra y pares Ubicación los Splitters Nºde niveles de Splitters Arquitectura escalable 95

96 Diseño de red PON Ubicación de la OLT 96

97 Ubicación de los splitters Diseño de red PON 97

98 Número de niveles de splitter Diseño de red PON Un solo nivel de Splitterfacilita 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. 98

99 Diseño de red PON Configuración de Splitter centralizada o en cascada 99

100 Diseño de red PON Análisis de potencia 100

101 Selección de la topología física Diseño de red PON 101

102 Diseño de red PON Selección de la topología física: FTTB vs FTTA 102

103 Criterios de diseño de red FTTH 1.- CENTRAL CABECERA FTTH 4.- RED DE DISPERSIÓN 3.- RED DE DISTRIBUCIÓN CTO. CTO. CTO. ROM CR.0 CR. 2.- RED DE ALIMENTACIÓN CR. CR. 103

104 Criterios de diseño de red FTTH CAJAS TERMINALES ÓPTICAS (CTO) Instalación en fachada, azotea, arqueta o interior Distinto nºde terminaciones de fibra (4, 8, 16,.) Posibilidad de splitter en su interior (fibras en paso) Dimensionado: Ejemplo Penetración mínima (Ej.: 12,5 %) Penetración máxima (Ej.: 100%) UNIDADES EDIFICIO / VERTICAL NÚMERO CAJAS A INSTALAR CAPACIDAD CAJAS 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 % 3) Caja de 16 terminaciones penetración del % 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 104

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 splitterde hasta 1:64 2 niveles 1 splitteren CR y otro en CTO Ejemplo: 105

106 Ejemplo de diseño de red FTTH 106

107 Ejemplo de diseño de red FTTH 107

108 Elementos de red : armarios y cajas de empalme de interior 108

109 Elementos de red : cajas de empalme exterior 109

110 Elementos de red (III): roseta de abonado 110

111 Previsiones 1 Mbps 10 Mbps 1 Mbps 10 Mbps > 25 Mbps Mbps 92,4% 92,5% 10 Mbps 52,1% 78,3% 25 Mbps 0,0% 40,6% Porcentajes de hogares en cobertura s/ velocidad Dic

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