Redes FTTx. Conceptos y Aplicaciones. Ing. Miguel Lattanzi Lic. Agustín Graf

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1 Redes FTTx Conceptos y Aplicaciones Ing. Miguel Lattanzi Lic. Agustín Graf

2 Temas a Desarrollar 1. Redes de Acceso: Escenario Actual 2. Evolución y Nuevas Necesidades 3. Introducción a las Redes FTTx 4. Tecnologías PON 5. Consideraciones de Diseño 6. Ejemplos de Implementación: Red GPON

3 Sección 1 Redes de Acceso: Escenario Actual

4 1. Redes de Acceso: Escenario Actual Red de Acceso Es el segmento de la red de telecomunicaciones que interconecta los equipos de los abonados con los equipos del borde de la red del proveedor de servicios. Elementos que componen una red de acceso: Medio Físico de Transmisión > Par de cobre trenzado > Cable coaxial > Fibra óptica > Aire / Espacio libre (en el caso de comunicaciones RF e IR) Equipos de Telecomunicaciones > Acceso DSL > Acceso MSAN (DSL, VoIP y POTS) > Acceso Óptico > Antenas Empalmes y Dispositivos de Interconexión > Empalmes de par trenzado > Empalmes de fibra óptica > Cajas de distribución 1

5 1. Redes de Acceso: Escenario Actual Redes de Acceso Fijas > Red de telefonía tradicional (POTS) > Red de banda ancha (DSL) > Red HFC (Cable MODEM) > Red eléctrica (BPL) > Red de fibra óptica (P2P y PON) Redes de Acceso Móviles > WiMax (IEEE ) > WiFi (IEEE ) > GSM > CDMA2000 > UMTS > EVDO 1x > GERAN > HSPA > LTE 2

6 1. Redes de Acceso: Escenario Actual Tecnología de Red DSL: Topología en el Acceso Un ejemplo básico sería: PC FE CPE POTS + DSL POTS + DSL DSL DSLAM GE IP/MPLS POTS POTS + DSL POTS TDM Switch TDM 3

7 1. Redes de Acceso: Escenario Actual Tecnología de Red DSL: Ejemplo de un Servicio de Datos A nivel de protocolos y conectividad se tendrá: ATM over DSL Ethernet PC FE CPE PPP Session DSLAM Edge Router POTS IP PPP ETH IP AAL5 ATM PVC <--> VLAN PPP ETH IP ETH DSL PHY PHY > Entre el CPE y el DSLAM se utiliza ATM como protocolo de capa 2 > Entre el DSLAM y el Router de Borde (ER) se utiliza Ethernet como protocolo de capa 2 4

8 1. Redes de Acceso: Escenario Actual Tecnología de Red DSL: Ejemplo de Triple Play En la actualidad los servicios de IPTV, VoIP e Internet conviven en las redes de acceso. IPTV Server VoIP Server TV STB FE PC FE CPE DSL Pipe DSLAM LAN Switch MEN IP Phone FE Video PVC: 10/46 VoIP PVC: 10/47 Internet PVC: 10/48 Video VLAN VoIP VLAN Internet VLAN Edge Router > Servicios diferenciados por VPI/VCI entre el CPE y el DSLAM > Servicios diferenciados por VLAN en la red del proveedor INTERNET 5

9 1. Redes de Acceso: Escenario Actual Transmisión de Señales en Redes DSL Para realizar el envío de información las tecnologías DSL dividen el espectro efectivo en diferentes bandas, por medio de multiplexación por división de frecuencia (FDM). > POTS tiene reservado un espectro efectivo de 0-4 KHz > Entre las señales de POTS y DSL existe una banda de seguridad de 4 KHz a 26 KHz > DSL utiliza el espectro efectivo existente a partir de los 30 KHz 6

10 1. Redes de Acceso: Escenario Actual Rendimiento de las Tecnologías DSL Vemos a continuación la relación existente entre las velocidades máximas de transmisión de datos (teóricas) para cada distancia dada: > Para un par AWG 26 (Ø=0.405 mm) se considera una atenuación de db/km 7

11 1. Redes de Acceso: Escenario Actual Rendimiento de las Tecnologías DSL Comparación entre las distintas tecnologías de acceso DSL: ADSL ADSL2 ADSL2+ SHDSL* VDSL VDSL2 ANSI T1.413 ITU-T G ITU-T G ITU-T G ANSI T1E1.4/2001 ITU-T G ETSI TS ITU-T G ITU-T G Up: 1 Mbps Dw: 8 Mbps Up: 1 Mbps Dw: 12 Mbps Up: 1 Mbps Up: 3.5 Mbps (M) Dw: 24 Mbps Up: 2.3 Mbps (2W) Dw: 2.3 Mbps (2W) Up: 4.6 Mbps (4W) Dw: 4.6 Mbps (4W) Up: 55 Mbps Dw: 55 Mbps Up: 100 Mbps Dw: 100 Mbps 5 Km 5.5 Km 6.5 Km (L) 5.5 Km 6.5 Km (L) 6 Km 1.5 Km MHz MHz MHz 800 KHz 12 MHz 1.5 Km 30 MHz DMT DMT DMT TC-PAM QAM DMT DMT > M: Anexo M, especifica una mayor tasa de transmisión de datos en sentido Upstream > L: Anexo L, especifica mayores distancias de alcance efectivo *SHDSL puede operar en modo dos hilos (2W) o en modo cuatro hilos (4W) 8

12 1. Redes de Acceso: Escenario Actual Tecnología de Red HFC: Topología y Protocolos Un ejemplo básico de CATV, Internet y Telefonía sería: Analog Video Source Digital Video VoIP Server RF Coax PC FE CPE RF Coax Optical Node Optical Metro Ring Optical Node Phone POTS RF Coax TV RF ATM MAC PHY IP ETH DOCSIS PHY INTERNET 9

13 1. Redes de Acceso: Escenario Actual Transmisión de Señales y Rendimiento en Redes HFC En el envío de señales de CATV RF y datos, tanto en sentido upstream como downstream, se utiliza un esquema de multiplexación por división de frecuencia (FDM). Frecuencias Utilizadas > El Return-path comprende de 5 MHz a 42 MHz > El Forward-path comprende de 50 MHz a 860 MHz Velocidades de Transmisión > En upstream se alcanzan velocidades de hasta 10 Mbps > En downstream se alcanzan velocidades de hasta 40 Mbps Split Ratio > 1:500 10

14 1. Redes de Acceso: Escenario Actual Tecnología de Red BPL: Topología y Componentes Ejemplo de acceso hogareño para los servicios de Video, Telefonía y Datos: Image from Frecuencias Utilizadas > 1.6 MHz a 80 MHz Velocidades de Transmisión > Baja Tensión: hasta 50 Mbps > Fibra Óptica: 1 Gbps Split Ratio > 1:150/200 11

15 1. Redes de Acceso: Escenario Actual Comparación entre las distintas Tecnologías de Acceso Fijas DSL HFC BPL Ventajas 1. Uso de la red preexistente 2. Equipos de bajo costo 3. Gran penetración de mercado 1. Uso de la red preexistente 2. Mantiene la velocidad de acceso óptima conforme aumenta la distancia 3. No requiere servicio telefónico fijo 1. Uso de la red preexistente 2. Rápido despliegue masivo de red 3. Varios puntos de acceso por hogar 4. No requiere servicio telefónico fijo Desventajas 1. Altas velocidades a corta distancia 2. Pocos usuarios tienen acceso a altas velocidades 3. Madurez tecnológica 4. Se requiere servicio telefónico fijo 1. Velocidad máxima sujeta a la cantidad de usuarios conectados 2. Servicio no disponible en todas las localidades 3. Grandes distancias requieren repetidores 1. Problemas complejos de ruido en la línea 2. Susceptible a problemas energéticos 3. Distancias medias y grandes requieren repetidores 4. Aún no es un estándar 12

16 1. Redes de Acceso: Escenario Actual Redes de Acceso Móviles Algunos hechos relacionados con las tecnologías móviles son: Ventajas > Gran número de estándares desarrollados en las últimos años > Aumento año tras año de la penetración de mercado > Velocidades de acceso de hasta 70 Mbps > Obras civiles mínimas para el despliegue de la red de acceso Desventajas > Menor velocidad máxima de acceso que otras tecnologías > Medio físico más susceptible a interferencias electromagnéticas > Menor grado de seguridad que las tecnologías de acceso fijas > No permiten diseñar un conjunto de servicios Triple Play Tener todos los servicios integrados permite simplificar los procesos administrativos de los operadores y presentarle al cliente un único resumen de servicios. 13

17 Sección 2 Evolución y Nuevas Necesidades

18 2. Evolución y Nuevas Necesidades Evolución de Servicios vs. Ancho de Banda Ancho de Banda VDSL2 28 Mbps 20 Mbps ADSL2+ 12 Mbps 10 Mbps 4.5 Mbps 3 Mbps Acceso WEB SDTV P2P Gaming E-Learning Telemedicina HDTV Remote Storage Servicio 14

19 2. Evolución y Nuevas Necesidades Proyección para Servicios de Datos El intercambio de información por medio de redes del tipo P2P, el crecimiento de los juegos on-line, aplicaciones en telemedicina y unidades del tipo SOHO pronostican la necesidad de un ancho de banda elevado. Ancho de banda previsto: 15 Mbps Proyección para Servicios de Video A futuro se planifica brindar el servicio HDTV con un estándar de tasa de compresión de datos de 20 Mbps por canal de alta definición y un promedio de 3 TV por hogar. Ancho de banda previsto: 60 Mbps Proyección para Servicio Telefónico Es servicio no representará un problema en cuando al ancho de banda a utilizar, existen CODECs cuyo ancho de banda es menor a los 64 Kbps. Ancho de banda previsto (servicio básico): 128 Kbps Ancho de banda previsto (servicio video llamada): 384 Kbps Total Necesario 75 Mbps 15

20 2. Evolución y Nuevas Necesidades Evolución Tecnológica y Ancho de Banda PON 100M ~1G ADSL2+ 1 ~ 12M VDSL2 15 ~ 50M Multi channel HDTV / VoD Dial Modem 56~128k ISDN Multimedia Home, SDTV / VoD Fast Internet, Streaming Media, Tele-working Text-based Internet 16

21 Sección 3 Introducción a las Redes FTTx

22 3. Introducción a las Redes FTTx Que es FTTx? Fibra hasta alguna parte Describe un conjunto de topologías utilizadas en las redes de acceso por fibra óptica. Elementos que determinan esta clasificación: Alcance > Longitud de la fibra óptica Medios de Transmisión > Únicamente de fibra óptica > Combinación de fibra óptica y par de cobre trenzado Componentes de Red > Terminales de usuario (ópticos) > Equipos concentradores (DSL) 17

23 3. Introducción a las Redes FTTx Topologías de Red FTTx Fiber To The Node Fibra óptica y cable coaxial (Outdoor) hogares por fibra Servicios de 30 Mbps Fiber To The Curb Fibra óptica y par de cobre (Outdoor) hogares por fibra Servicios de 50 Mbps Fiber To The Building Fibra óptica (Outdoor) y par de cobre (Indoor) 32 hogares por fibra Servicios de 100 Mbps Fiber To The Home Enteramente de fibra óptica 1 hogar por fibra Servicios de más de 100 Mbps 18

24 20 Km 3. Introducción a las Redes FTTx Ejemplo de Topologías FTTx FTTH OLT 20 Km 20 Km MDU 750 m FTTC FTTB MDU 19 Fibra Óptica Par de Cobre

25 3. Introducción a las Redes FTTx Comparación de Soluciones FTTH Point to Point Ethernet N / 2N Fibras por usuario Costos de inversión muy elevados CO N / 2N Fibers Ethernet P2P Curb Switched Ethernet 1 o 2 Fibras desde la Central Requiere energía eléctrica en el nodo remoto Requiere un equipo concentrador remoto CO 1 / 2 Fibers Curb Switch Passive Optical Network (PON) 1 Fibra troncal Splitter ópticos pasivos No se necesita de energía eléctrica CO 1 Fiber Splitter 20

26 3. Introducción a las Redes FTTx Redes de Fibra Óptica Es la única tecnología que cumple todos los requisitos actuales y futuros respecto de las proyecciones de ancho de banda. Mayor capacidad de ancho de banda Mayor alcance Vida útil de mayor duración Inmunes a interferencias electromagnéticas Bajos costos de mantenimiento Mayor fiabilidad Flexibilidad y escalabilidad de red 21

27 Sección 4 Tecnologías PON

28 4. Tecnologías PON Qué es una Red PON? Es una red óptica pasiva? Si los equipos del operador y de los usuarios no son pasivos: porque es una red pasiva? = Se la considera pasiva porque los componentes de la red óptica son pasivos Elementos Activos OLT MDU ONT Elementos Pasivos Splitters Fibra Óptica Empalmes 22

29 4. Tecnologías PON Cuáles son los Componentes de una Red PON? Equipo Concentrador (OLT) Provee enlaces de fibra óptica hacia la red del operador Provee enlaces de fibra óptica hacia los usuarios Red Óptica de Distribución (ODN) Fibras ópticas Splitters pasivos Empalmes Conectores Equipos Terminales de Red (MDU) Proveen interfases de fibra óptica hacia la red ODN Proveen interfases xdsl hacia los usuarios Equipos Terminales de Usuario (ONT) Proveen interfaces de fibra óptica hacia la red ODN Proveen interfases FE / GE, POTS y CATV-RF a los abonados 23

30 4. Tecnologías PON Cómo Funciona una Red PON? ONT# 1 Data OLT 1490nm WDM Coupler ONT# 2 Data 1310nm Splitter Optical Converter EDFA 1550nm ONT# n Data CATV-RF 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. 24

31 4. Tecnologías PON Cómo Funciona una Red PON? - Downstream La OLT envía el tráfico utilizando Broadcast La red óptica es totalmente transparente al envío de datos Cada ONT verifica su dirección en el encabezado de las tramas Debido a que las ONTs reciben todo el tráfico, es necesario utilizar encriptación La OLT determina y le notifica a las ONT los Time Slots para el envío de datos ONT# OLT ONT# Splitter ONT# 3 Central Office 25 Subscriber Homes

32 4. Tecnologías PON Cómo Funciona una Red PON? - Upstream La ONT toma el tráfico del puerto de usuario y lo mapea en tramas GEM Los datos son transmitidos por medio de Time Slots asignados por la OLT Es esquema de transmisión es TDMA Se requiere un estado de sincronismo muy preciso para evitar colisiones Por medio de DBA se mapea el ancho de banda para cada ONT ONT# 1 Bandwidth Allocation 1 1 OLT ONT# 2 Splitter 3 ONT# 3 Central Office 26 Subscriber Homes

33 4. Tecnologías PON Tecnología BPON Estándar ITU-T G.983 Primer draft hecho en 1995 Tasa de transmisión en Downstream: 155/622/1244 Mbps Tasa de transmisión en Upstream: 155/622 Mbps Splitting Factor de 1:32 Eficiencia del 70% Transporte por medio de celdas ATM Permite el transporte de señales CATV-RF Provee protección de los puertos PON Provee seguridad en Downstream por medio de AES No posee corrección de errores por FEC Es la tecnología más desplegada de las redes PON, es el primer estándar de uso masivo. 27

34 4. Tecnologías PON Tecnología EPON Estándar IEEE 802.3ah Primer draft hecho en el 2000 Tasa de transmisión en Downstream: 1.2 Gbps Tasa de transmisión en Upstream: 1.2 Gbps Splitting Factor de 1:16 / 1:32 Eficiencia del 80% y del 60% cuando se utilizan servicios de voz Transporte por medio de tramas Ethernet No permite el transporte de señales CATV-RF No existe un estándar para la protección de los puertos PON No provee seguridad en Downstream Provee un mecanismo de corrección de errores por FEC Es la tecnología PON que mayor despliegue a tenido en los últimos años, pero ha sufrido un gran estancamiento. 28

35 4. Tecnologías PON Tecnología GPON Estándar ITU-T G.984 Primer draft hecho en el 2002 Tasa de transmisión en Downstream: 1.2 Gbps / 2.4 Gbps Tasa de transmisión en Upstream: 1.2 Gbps / 2.4 Gbps Splitting Factor de 1:64 / 1:128 (en desarrollo) Eficiencia del 93% para todos los tipos tráfico de servicios Transporte por medio de tramas GEM Permite el transporte de señales CATV-RF Provee un estándar para la protección de los puertos PON Provee seguridad en Downstream por medio de AES Provee un mecanismo de corrección de errores por FEC Es la tecnología más nueva, está ganando mucho terreno en el segmento de las redes de acceso por fibra óptica. 29

36 4. Tecnologías PON Estándares de GPON ITU-T G Características generales de una red GPON ITU-T G Especificaciones de parámetros de la ODN Especificaciones de puertos ópticos a Gbps Especificaciones de puertos ópticos a Gbps Overhead allocation at physical layer Proveen un desarrollo completo de servicios orientado a la compatibilidad ITU-T G-984.1/2/3/4 ITU-T G Especificaciones de la capa TC de GPON Arquitectura de multiplexación GTC y protocolos Definición de Trama GTC Registración y Activación de las ONT Especificaciones de DBA Alarmas y Rendimiento ITU-T G Formato de mensaje OMCI Trama de Administración de dispositivos OMCI Principio de funcionamiento de OMCI 30

37 4. Tecnologías PON Parámetros Básicos de Rendimiento GPON especifica siete velocidades de transmisión posibles: > Gbit/s up, Gbit/s down > Gbit/s up, Gbit/s down > Gbit/s up, Gbit/s down > Gbit/s up, Gbit/s down > Gbit/s up, Gbit/s down > Gbit/s up, Gbit/s down > Gbit/s up, Gbit/s down Máximo Alcance Lógico: 60 km Máximo Alcance Físico: 20 km Máxima Distancia Diferencial de Fibra: 20 km Split ratio: 1:64 / 1:128 31

38 4. Tecnologías PON Multiplexación de Servicios OLT ONT T-CONT GEM-Port T-CONT 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 alocación 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.) 32

39 4. Tecnologías PON Tipos de T-CONT T-CONT Type1: provee ancho de banda fijo, principalmente es utilizado para servicios que sean delay-sensitive, como ser las aplicaciones de voz y video. T-CONT Type2 y type3: proveen ancho de banda garantizado y se utilizan principalmente para servicios de video o datos de alta prioridad. T-CONT Type4: provee ancho de banda best effort, es utilizado principalmente para servicios de datos de baja prioridad, como ser Internet. T-CONT Type5: es una mezcla de todos los tipos de T-CONT, representando todos los anchos de banda y pudiendo transportar cualquier tipo de tráfico. Total Capacity T-CONT Type4 T-CONT Type3 T-CONT Type2 T-CONT Type1 T-CONT Type5 Reserved for OAM and queue-length reporting Best Effort Bandwidth Non-Assured Bandwidth Assured Bandwidth Fixed Bandwidth Bandwidth Type Fixed Assured Non-Assured Best Effort Delay Sensitive YES NO NO NO T-CONT Types Type1 Type2 Type3 Type4 Type5 33

40 4. Tecnologías PON Formato de Entramado GPON Upper Layers Various Services TDM POTS VoIP Data Video Layer 4 TCP / UDP Layer 3 IP AAL 1/2/5 Ethernet Layer 2 ATM Cell GEM Frame GCT-TC Frame GTC Specification Layer 1 PON - PHY 34

41 4. Tecnologías PON Formato de Trama en Downstream 125us PCBd n Payload n PCBd n + 1 Payload n Psync 4 bytes Ident 4 bytes Reserved 13 bytes BIP 1 bytes Plend 4 bytes Plend 4 bytes US BW Map N*8 bytes Coverage of this BIP Coverage of next BIP FEC Ind 1 bit Reserved 1 bit Super-frame Counter 30 bits Blen BW Map Length 12 bits Alen ATM Partition Length 12 bits CRC 8 bits Access 1 8 bytes Access 2 8 bytes.. Access n 8 bytes Alloc ID 12 bits Flags 12 bits SStart 2 bytes SStop 2 bytes CRC 1 byte Send PLS 1 bit Send PLOAMn 1 bit Use FEC 1 bit Send DBRu 2 bits Reserved 7 bits 35

42 4. Tecnologías PON Formato de Trama en Downstream Downstream Framing 125us Physical Control Block Downstream (PCBd) Upstream Bandwidth Map Payload AllocID Start End AllocID Start End T-CONT1 (ONT 1) T-CONT 2 (ONT 2) Slot Slot Slot Slot Upstream Framing PLOu PLOAMu PLSu DBRu X Payload x DBRu Y Payload y 36

43 4. Tecnologías PON Formato de Trama en Upstream PLI Port ID PTI HEC GEM header Frame fragment GEM header Full frame GEM header Frame fragment DBA Report Pad if needed PLOu PLOAMu PLSu DBRu x Payload x DBRu y Payload y PLOu DBRu z Payload z ONT A ONT B DBA 1,2,4bytes CRC 1 bytes Preamble A bytes Delimiter B bytes BIP 1 bytes ONU-ID 1 bytes Ind 1 bytes ONU ID Msg ID 1 bytes Message 10 bytes CRC 1 bytes 37

44 4. Tecnologías PON Asignación Dinámica de Ancho de Banda (DBA) Como es asignado el ancho de banda en las ONTs? Static Bandwidth Assignment (SBA) Asignación estática de ancho de banda en upstream por la OLT. Dynamic Bandwidth Assignment (DBA) Asignación dinámica de ancho de banda en upstream por la OLT. DBA Status Reporting (SR) Las ONTs reportan el estado de sus colas de tráfico cuando transmiten en upstream. Bandwidth Assignment DBA Non-Status Reporting (NSR) La OLT verifica los patrones de tráfico de las ONTs (no se envían reportes). Bandwidth Assignment Status Report Indirect Feedback 38

45 4. Tecnologías PON Forward Error Correction (FEC) FEC es un mecanismo utilizado por GPON para mejorar la calidad de transmisión Utiliza el código Reed-Solomon (RS) Es negociado en forma individual para cada una de las ONTs Permite mejorar el Budget óptico en 3 db Utiliza alrededor de 7% del ancho de banda total OLT ONTs FEC enabled 1:64 FEC disabled 39

46 4. Tecnologías PON Seguridad en el Envío de Datos Se aplica solo en sentido Downstream Utiliza el algoritmo de encriptación AES Se generan llaves individuales entre cada ONT y la OLT Utiliza el modo de operación Counter-Mode que permite incrementar la robustez OLT ONTs Encrypted 1:64 Clear 40

47 4. Tecnologías PON Calidad de Servicio (QoS) en la OLT Clasificación de tráfico basado en VLAN/802.1p. Scheduling de servicios basado en la combinación de prioridades por algoritmos SP (Strict Priority) y WRR (Weighted Round Robin). Algoritmo DBA, mejora la utilización del ancho de banda en sentido upstream. Control de acceso basado en ACLs de capa 2 y superiores. LAN Switch 802.1p Queuing Schedule DBA Metro Ethernet VoIP IPTV HSI TDM GE/ 10 GE GPON GPON OLT 41

48 4. Tecnologías PON Calidad de Servicio (QoS) en la ONT Clasificación de tráfico basado en VLAN/802.1p. Scheduling de servicios basado en la combinación de prioridades por algoritmos SP (Strict Priority) y WRR (Weighted Round Robin). Transmisión de servicios basada en el mapeo en diferentes T-CONTs, mejorando la utilización de los enlaces. Traffic Schedule 802.1p OLT Splitter GPON FE FE FE FE VoIP TDM IPTV HSI Traffic based on GEM-ports ONT 42

49 4. Tecnologías PON Proceso de Activación (Serial Number) ONT OLT ONT La OLT primero detendrá a todas las ONT ya registradas. Luego envirá un mensaje del tipo Request a las ONT que esten en el proceso de SN. Cada ONT responderá a esta petición informando su propio SN. A continuación se produce la asignación de un ID único para cada ONT. Este último paso puede ser realizado en forma automática o en forma manual. 43

50 4. Tecnologías PON Proceso de Activación (Ranging) ONT OLT ONT El Ranging mide el tiempo de propagación (round-trip delay) para cada ONT en particular. La OLT envía un mensaje de ranging PLOAM a cada ONT. La ONT inmediatamente envía un mensaje de respuesta hacia la OLT. La OLT calcula el tiempo de propagación entre la ONT OLT y envía una adpatación del delay a la ONT. La ONT necesita la adaptación del delay para prevenir colisiones en la interfase PON cuando envía datos en sentido upstream. 44

51 4. Tecnologías PON Operación, Administración y Mantenimiento (OAM) PLOAM Physical Layer OAM Alarmas y Alertas Aseguramiento del Ancho de Banda Soporte de DBA Encriptación OMCI Optical Management & Control Interface Control de las ONTs desde la OLT Configuración remota Monitoreo de rendimineto Notificaciones y Alarmas NMS IP OLT 1:64 ONTs SNMP PLOAM (Physical Level) OMCI (Data Level) 45

52 4. Tecnologías PON Arquitectura de OAM La información de Management es enviada por SNMP hacia la OLT La OLT realiza las consultas a la ONT por medio de OMCI ONT OLT NMS DB ONT MIB OLT MIB DB Management OMCI OMCI SNMP SNMP GEM GEM UDP UDP GTC GTC IP IP GPM GPM Ethernet Ethernet GPON Ethernet PHY OMCI SNMP 46

53 Sección 5 Consideraciones de Diseño

54 5. Consideraciones de Diseño Fundamentos de Diseño A la hora de pensar en un diseño de red se deben tener en cuenta los siguientes factores: 1. Donde colocar la OLT 2. Donde colocar los Splitters 3. Cuantos niveles de Splitters se utilizarán 4. La topología resultante deberá ser flexible 5. La arquitectura deberá ser escalable? Cómo está compuesta la ODN?? Donde ubicar la OLT?? Donde ubicar los Splitters? 47

55 5. Consideraciones de Diseño Elementos de la ODN CO Distribution Hub Distribution Hub Drop Cable Feeder Cable Distribution Cable 1:4 Definición de ODN ONT Drop Splitter ODN (Optical Distribution Network) es la red de fibra óptica existente entre la OLT y la ONT/MDU. Composición de la ODN Cables de Fibra Óptica Conectores y Empalmes Elementos de distribución Splitters 48

56 5. Consideraciones de Diseño Qué es un Splitter? Es un elemento pasivo que sirve para dividir la señal óptica, que entra por un extremo, en varias señales de salida. Splitting factor 2 N => Systematic Attenuation = N x 3 db 49

57 5. Consideraciones de Diseño Donde Ubicar la OLT? Core CO CO Outdoor Cabinet 1:64 Core CO - Cobertura de larga distancia - Fácil Operación y Mantenimiento - Baja densidad de usuarios CO - Mejor radio de cobertura - Fácil Operación y Mantenimiento - Balance de recursos (conectores, cables de fibra óptica, ductos, alimentación, etc.) Outdoor Cabinet - Ahorro de cables de fibra óptica - Mantenimiento mas complejo - Radio de cobertura reducido - Necesidad de energía eléctrica - Administración on-site 50

58 5. Consideraciones de Diseño Donde Ubicar los Splitters? CO Outdoor Cabinet Outdoor Cabinet Basement CO - Fácil acceso de mantenimiento - Flexibilidad en el tendido - Mayores costos de despliegue Outdoor Cabinet - Menores costos de despliegue - Mantenimiento on-site Basement - Ahorro de cables de fibra óptica - Uso ineficiente de puertos PON - Mantenimiento on-site 51

59 5. Consideraciones de Diseño Un Nivel o dos Niveles de Splitter? CO Single-level splitting CO Two-level splitting 1st Splitter 2nd Splitter Un solo nivel de Splitter facilita el mantenimiento y las pruebas de campo. Tener dos niveles de Splitter reduce en gran medida los costos de despliegue debido al ahorro en cables de fibra óptica. 52

60 5. Consideraciones de Diseño Entonces Splitter Centralizado o en Cascada? CO CO Centralizado - Gran eficiencia en el uso de puertos PON - Flexibilidad en el despliegue de fibra óptica - Fácil acceso de mantenimiento - Resultados óptimos al realizar testing con OTDR - Mayores costos de despliegue por abonado En Cascada - Menores costos de despliegue por abonado - Ideal para zonas con alta penetración de mercado - Menor eficiencia en el uso de puertos PON - Menor flexibilidad en el despliegue de fibra óptica - Acceso de mantenimiento on-site - Testing con OTDR ligado a la ingeniería de la ODN 53

61 5. Consideraciones de Diseño Análisis de Pérdida de Potencia Connection point Optical splitter Optical cable (G.652) Item Mean power loss (db) Mechanical splicer 0.4 Fusion splicing point 0.1 1: : : : : : nm 0.35/km 1490 nm 0.25/km Es conveniente hacer uso del peor caso cuando se realizan cálculos de diseño de la ODN, así se obitene un márgen de seguridad para asegurar el correcto funcionamiento de los equipos. 54

62 5. Consideraciones de Diseño Selección de la Topología Física Las topologías responden a las distintas necesidades de las áreas Urbana Densa y Suburbana/Rural. Propiedad Vertical Edificios Residenciales Edificios Comerciales Centros Comerciales Propiedad Horizontal Zonas Residenciales Barrios Privados FTTB/FTTA FTTB FTTC/FTTB FTTH FTTC 55

63 5. Consideraciones de Diseño FTTB vs. FTTA Topología FTTB Topología FTTA Floor 3 Floor 3 MODEM ONT Floor 2 Floor 2 Twisted-pair Cabling Floor 1 Fiber Optics Cabling Floor 1 Basement Basement MDU Splitter 56

64 5. Consideraciones de Diseño Selección de la Topología Lógica Eficiencia de Ancho de Banda Selección de GEM ports por servicio Uso de una VLAN única para los servicios de Multicast Simplicidad Buena planificación de reuso de VLAN desde el principio Selección de una Arquitectura Escalable Considerar el uso de la OLT funcionando en L2 o L3 Mantener el mínimo de conexiones necesarias Ser cuidadoso con el aprovisionamiento de VLANs Seguridad Aislamiento del tráfico de usuario en la OLT evitando la conmutación local Identificación de usuarios para el acceso a Internet 57

65 5. Consideraciones de Diseño VLAN por Servicio Home Networking ONT OLT Metro ONT Internet VID 1000 ONT 2 FE1 FE2 FE IPTV VID 2000 IEEE 802.1Q ONT VoIP VID ONT performs VLAN/Port Mapping and sends traffic Tagged/Untagged OLT working in Bridged Mode 58

66 5. Consideraciones de Diseño VLAN por Usuario + VLAN por Servicio ONT OLT Home Networking ONT Internet VID 1000 Metro IEEE 802.1ad ONT 2 ONT 3 FE1 FE2 FE3 FE IPTV VID 2500 VoD VID 2000 VoIP VID 1800 IEEE 802.1Q ONT performs VLAN/Port Mapping and sends traffic Tagged/Untagged OLT working in Bridged Mode Traffic Tagged with S-VLAN and C-VLAN

67 5. Consideraciones de Diseño VLAN Translation ONT OLT Home Networking ONT Internet VID 1000 Metro IEEE 802.1ad ONT 2 ONT 3 FE1 FE2 FE3 FE IPTV VID 2500 VoD VID 2000 VoIP VID IEEE 802.1Q ONT performs VLAN/Port Mapping and sends traffic Tagged/Untagged 24 OLT performs Inter-VLAN routing Traffic Tagged with S-VLAN and C-VLAN 60

68 Sección 6 Ejemplos de Implementación: Red GPON

69 6. Ejemplos de Implementación: Red GPON Ejemplo #1: Triple Play IPTV Server VoIP Server TV STB ONT 1:32 OLT LAN Switch PC MEN POTS FE POTS PON 1490nm 1310nm PON GE Edge Router Payload Payload T-CONT 4 Payload Payload T-CONT Payload Payload INTERNET 1300 Payload Payload Payload T-CONT 2 Ethernet / IP GEM-Port / U-VLAN C-VLAN / S-VLAN 61

70 6. Ejemplos de Implementación: Red GPON Ejemplo #2: Internet, Voz y CATV-RF RF Video VoIP Server TV EDFA PC ONT 1:32 OLT LAN Switch MEN POTS FE POTS CATV-RF PON 1490nm 1550nm 1310nm PON GE Edge Router Payload Payload T-CONT Payload INTERNET Payload Payload T-CONT Payload Ethernet / IP GEM-Port / U-VLAN C-VLAN / S-VLAN 62

71 6. Ejemplos de Implementación: Red GPON Ejemplo #3: TDM Nativo (TDMoGEM) ONT 1:32 OLT TDM Switch TDM E1/T1 PON 1490nm 1310nm PON E1/T1 TDMoGEM E1 Frame 128 Payload E1 Frame 129 Payload T-CONT 1 E1 Frame E1 Frame E1 Frame E1 Frame 130 Payload TDM GEM-Port TDM 63

72 6. Ejemplos de Implementación: Red GPON Ejemplo #4: TDM por Circuit Emulation (CESoP) E1/T1 FE TDM Gateway ONT FE PON 1: nm 1310nm PON OLT GE LAN Switch MEN GE TDM Gateway E1/T1 CESoP BSC E1 Frame 40 Payload Payload E1 Frame 41 Payload Payload T-CONT Payload E1 Frame E1 Frame 42 Payload Payload TDM VLAN GEM-Port / U-VLAN VLAN TDM 64

73 Gracias!

74 Vínculos de Interés 1. Fiber To The Home Council (www.ftthcouncil.org) 2. Metro Ethernet Forum (www.metroethernetforum.org) 3. International Telecommunication Union (www.itu.int) 4. Full Service Access Network (www.fsanweb.org) 5. Institute of Electrical and Electronics Engineers (www.ieee.org) 6. IEEE Communications Society (www.comsoc.org) 7. American National Standards Institute (www.ansi.org) 8. European Telecommunications Standards Institute (www.etsi.org) 9. Power Line Communications Forum (www.plcforum.org)

75 Acrónimos B BPL Broadband over Power Lines BPON Broadband PON C CDMA Code Division Multiple Access CESoP Circuit Emulation Service over Packet CODEC COdificator - DECodificator CPE Customer Premises Equipment D DOCSIS Data Over Cable Service Interface Specification DSL Digital Subscriber Line DSLAM Digital Subscriber Line Access Multiplexer G GERAN GSM EDGE Radio Access Network GPON Gigabit PON GSM Global System for Mobile communications (originalmente Groupe Spècial Mobile) H HSPA High Speed Packet Access I IP Internet Protocol IPTV IP Television IR Infra Red E EPON Ethernet PON EVDO Evolution Data Optimized F FDM Frequency Division Multiplexing FTTB Fiber To The Building FTTC Fiber To The Curb FTTH Fiber To The Home FTTx Fiber To The X A1 L LTE Long Term Evolution M MODEM Modulator-Demodulator MSAN Multi Service Access Network

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