Redes FTTx. Conceptos y Aplicaciones

Transcripción

1 Redes FTTx Conceptos y Aplicaciones

2 Redes de Acceso: Escenario Actual

3 Redes de Acceso: Escenario Actual 1 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

4 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

5 Tecnología de Red DSL: Topología en el Acceso Un ejemplo básico sería: PC FE CPE POTS + DSL DSL DSLAM GE IP/MPLS POTS POTS TDM Switch TDM 3

6 Tecnología de Red DSL: Ejemplo de un Servicio de Datos A nivel de protocolos y conectividad se tendrá: ATM over DSL Point to point protocol (autentificación, cifrado, compresión) Ethernet PC FE CPE PPP Session DSLAM Edge Route r POTS IP PPP IP AAL5 PPP IP ATM DSL PVC <--> VLAN ETH PHY ETH 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

7 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 Route r > Servicios diferenciados por VPI/VCI entre el CPE y el DSLAM > Servicios diferenciados por VLAN en la red del proveedor INTERNET

8 Transmisión de Señales en Redes DSL 6 Para realizar el envío de información las tecnologías DSL dividen el espectro efectivo en diferentes bandas, por medio de Digital Multitone Modulation(DMT) > 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

9 Rendimiento de las Tecnologías DSL 7 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

10 Tecnología de Red HFC: Topología y Protocolos Un ejemplo básico de CATV, Internet y Telefonía sería: Analog Video Source Digita l Video VoIP Server PC FE CPE RF Coax Optical Node Optical Metro Ring Optical Node Phone POTS TV RF ATM MAC PHY IP ETH DOCSIS PHY INTERNET 9

11 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

12 Tecnología de Red BPL: Topología y Componentes Image from Ejemplo de acceso hogareño para los servicios de Video, Telefonía y Datos: 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

13 Comparación entre las distintas Tecnologías de Acceso Fijas Desventajas Ventajas DSL HFC BPL 1. Uso de la red preexistente 2. Equipos de bajo costo 3. Gran penetración de Mercado 1. Altas velocidades a corta distancia 2. Pocos usuarios tienen acceso a altas velocidades 3. Madurez tecnológica 4. Se requiere servicio telefónico fijo 1. Uso de la red preexistente 2. Mantiene la velocidad de acceso óptima conforme distancia 3. No requiere servicio telefónico fijo aumenta la 1. Velocidad máxima sujeta a la cantidad de usuarios conectados 2. Servicio no disponible en todas las localidades 3. Grandes distancias requieren repetidores 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 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

14 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

15 Evolución y Nuevas Necesidades

16 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

17 Prevision Ancho de Banda 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

18 Evolución 2. Evolución Tecnológica y Nuevas Necesidades 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

19 Introducción a las Redes FTTx

20 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)

21 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

22 FTTX Denomi nación FTTN FTTC FTTB FTTH Alcance Fiber To The Node (fibra hasta el nodo) Fiber To The Curb (fibra hasta la acera) Fiber To The Building or Bussiness (fibra hasta el edificio o negocio) Fiber To The Home Distancia métrica Fibra Óptica desde la central hasta una distancia del edificio entre km Fibra Óptica desde la central hasta una distancia del edificio entre m Fibra Óptica desde la central hasta el Cuarto de Telecomunicaciones del edificio, sin incluir tendido hasta el hogar Fibra Óptica desde la central hasta el PTR de los hogares (fibra hasta el hogar) Fiber To The Cabinet (fibra hasta el armario, a la intemperie) Fiber To The Permises (fibra hasta las instalaciones) Fiber To The Office (fibra hasta la oficina) Fiber To The User (fibra hasta el usuario)

23 Ejemplo de Topologías FTTx 3. Introducción a las Redes FTTx FTTH OLT ONT FTTC FTTB ONT Fibra Óptica Par de Cobre

24 Red de acceso

25 Elementos de una red ODN: red de distribución óptica (optical distribution network). Consiste en la red en sí misma que distribuye la señal desde la centralita hasta los hogares. Está constituida por cables de fibra óptica, los divisores pasivos o splitters y los armarios y paneles distribuidores de fibra óptica. OLT: terminación óptica de línea (optical line termination). Consiste en un elemento pasivo ubicado en la cabecera de la red o centralita ONT: terminación óptica de red (optical network termination). Consiste en elementos que se ubican en las dependencias de los usuarios finales. Splitter: divisor óptico pasivo. Se considera el elemento principal de la red, ya que es el encargado de direccionar las señales desde el equipo activo de la red, hasta cada usuario en particular.

26 Arquitecturas FTTx

27 Sistemas activos versus sistemas pasivos Sistemas Activos Sistemas Pasivos

28 Sistemas Unidireccionales o Bidireccional

29 Topologia en árbol, estrella

30 Otras topologías

31 Topología en bus

32 Topologia en anillo

33 Comparación 3. Introducción de Soluciones a las Redes FTTx FTTH Point to Point Ethernet N / 2N Fibras por usuario Costos de inversión muy elevados Contratado por empresas CO / OLT N / 2N Fibers Ethernet P2P USUARIO / ONT Curb Switched Ethernet CO 1 o 2 Fibras desde la Central Requiere energía eléctrica en el nodo remoto 1 / 2 Fibers Requiere un equipo concentrador remoto Curb Switch Configuración Punto Multipunto Passive Optical Network (PON) CO 1 Fibra troncal, comparte costes los costes Splitter ópticos pasivos 1 Fiber No se necesita de energía eléctrica Splitter Todo el bucle de abonado formado por elementos pasivos.

34 Ventajas e inconvenientes de las redes PON Tipo de Red Ventajas Inconvenientes Punto a punto Estrella activa Punto a Multipunto (PON) Alta capacidad Alta capacidad Alta capacidad Utilización de elementos pasivos (reducción de la inversión) Bajo coste de operación y mantenimiento Flexibilidad y escalado Todos los servicios en una fibra Estandarización ITU G Alto coste de despliegue Alto coste de despliegue Alto coste de operación y mantenimiento Requerimientos de métodos de protección contra sabotajes Alto impacto en averías de central OLT

35 OLT, ONT, Splitter

36 Optical Line Terminal (OLT)

37 Tipos de ONT H-ONT, Home ONT Instalado en el hogar Presta servicio a un usuario FTTH B-ONT, Building ONT Instalado en el RITI Presta servicio a varios usuarios a través de un repartidor. FTTB

38 Funcionamiento y Tramas PEM (PON encapsulation method)

39 Funcionamiento interno de un ONT Hacia el OLT Señal de video a 1550 nm Señal de voz y datos a 1490 nm

40 El divisor óptico (splitter) Tecnología Planar <32 Tecnología Biconica >32 Atenuación SPLITTER = 10 log 1 N Cuánta señal pierde un splitter de 2 salidas?

41 Tecnología Biconica FBT splitters are made by fusing together two wrapped fibres. Common production process. Proven technology for OSP environments. Monolithic devices are available up to 1x4 split ratio. Split ratios greater than 1x4 are built by cascading 1x2, 1x3 or 1x4 splitters. Split ratios from 1x2 up to 1x32 and higher (dual input possible as well). Higher split ratios have typically higher IL (Insertion Loss) and lower uniformity compared with planar technology.

42 Tecnología Planar Optical paths are buried inside the silica chip Available from 1x4 to 1x32 split ratios and higher, dual input possible also Only symmetrical splitters available as standard devices Compact compared with FBT at higher split ratios (no cascading) Better insertion loss and uniformity at higher wavelengths compared with FBT over all bands Better for longer wavelength, broader spectrum

43 Funcionamiento de las redes PON

44 Cómo 4. Tecnologías FuncionaPON una Red PON? ONT# 1 Data OLT 1490nm WDM Coupler ONT# 2 Data 1310nm Splitter Optical Converte r 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.

45 Cómo 4. Tecnologías FuncionaPON 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# 1 OLT ONT# 2 Splitter ONT# 3 25 Central Office Subscriber Homes

46 Cómo 4. Tecnologías FuncionaPON 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 OLT ONT# 2 Splitter ONT# 3 26 Central Office Subscriber Homes

47 Funcionamiento general de una red PON para FTTH

48 Ventajas de la redes PON Ahorro de costes en implantación Capacidad y ancho de banda de la fibra (2,5 Gbps). Reutilización de fibra o realización de tendidos aéreos (50% de reducción). Posibilidad de escalar. CWDM /DWDM (Multiplexación) Coste de elementos pasivos.

49 Inconvenientes de la redes PON Reducción en la eficiencia de la red por estar todos los ONT conectados al mismo árbol. Velocidad prefijada. Seguridad mediante encriptación Sabotajes, inyección de luz externa de forma cte. Averías en un OLT tiene un alto impacto en el numero de clientes. Sensible a la caída de nivel. Los divisores introducen atenuación.

50 Tecnologías PON

51 Tecnología APON (ATM Passive Optical Network) ITU-T G Ráfagas de celdas ATM Tasa máxima de velocidad 155Mbps, a repartir de forma no equitativa. Descendente, celdas ATM de 53B, 3B identificación ONT Ascendente, ráfagas de 54 celdas ATM, dos son de tipo PLOAM Destinatario de cada celda Mantenimiento de la red

52 Tecnología 4. Tecnologías BPON PON (Broadband PON) - ITU-T G.983 Transporte por medio de celdas ATM, soporte a otros estándares de banda ancha. 1 o 2 Fibras Tasa de transmisión en Downstream: 155/622/1244 Mbps Tasa de transmisión en Upstream: 155/622 Mbps Splitting Factor de 1:32 Hasta 20km Eficiencia del 70% 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

53 Tecnología 4. Tecnologías EPON PON (Ethernet PON) - IEEE 802.3ah Transporte por medio de tramas Ethernet (interconexión más simple y reducción de costes) 1 sola fibra monomodo Tasa de transmisión en Downstream: 1.2 Gbps Tasa de transmisión en Upstream: 1.2 Gbps Splitting Factor de 1:16 / 1:32 Hasta 10km Eficiencia del 80% y del 60% cuando se utilizan servicios de voz 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

54 Tecnología EPON

55 Tecnología 4. Tecnologías GPON PON (Gigabit PON) - ITU-T G.984 Transporte por medio tramas GEM (GPON Encapsulation Mode) bajo ATM, Ethernet o TDM. 1 o 2 Fibras monomodo Tasa de transmisión en Downstream: 1.2 Gbps / 2.4 Gbps Tasa de transmisión en Upstream: 1.2 Gbps / 2.4 Gbps Hasta 60 km Splitting Factor de 1:64 / 1:128 Eficiencia del 93% para todos los tipos tráfico de servicios 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

56 Otros estándares actuales. Parameter XGPON 10G-EPON NG-PON2 Standard ITU-T G.987 IEEE 802.3av ITU-T G.989 Downstream data Rate 10 Gbps 10 Gbps 40 Gbps Upstream data Rate 2.5 Gbps 10 Gbps/Symmetric 1 Gbps/Asymmetric 10 Gbps Split ratio 1:128 1:64-1:256 Reach 20 km km

57 NG-PONG

58 Comparativa de estandares CARACTERÍSTICA BPON EPON GPON Estándar ITU-T G.983.x IEEE 802.2ah ITU-T G.984.x Velocidades de Down: 155, 622, 1244 Down: 1244 Down: 1244, 2488 Transmisión (Mbps) Up: 155, 622 Mbps Down: 1244 Up: 155, 622, 1244, 2488 Tipo de Fibra Monomodo (ITU-T G.652) Monomodo (ITU-T G.652) Monomodo (ITU-T G.652) Número de Fibras por ONT 1 ó ó 2 Nº máximo splitters por OLT Alcance Máximo Entre OLT-ONT 20 km 10 (prev. 20) km 60 km Distancia máxima entre ONTs 20 km 10 (prev. 20) km 20 km Pérdidas de inserción máxima 0 db 15/20 db 15/20/25 db Modo de Tráfico entre ATM, Ethernet, TDM ATM Ethernet OLT y ONT Tramas GEM Arquitectura de transmisión Asimétrica, Simétrica Ethernet (simétrica) Asimétrica, Simétrica Protección de puertos PON Si No Si Seguridad AES No AES Corrección de errores No FEC FEC Ráfaga Laser ON/OFF: 512 ns Conf. Guarda: 25.6 ns AGC y CDR: 400 ns Preámbulo: 35.2 ns

59 Estándares 4. Tecnologías de GPON Requerimientos mínimos ITU-T G Servicio Características generales de una red GPON ITU-T G Medio físico 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 Convergencia 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 Gestión Formato de mensaje OMCI (ONT Management and Control Interface) Trama de Administración de dispositivos OMCI Principio de funcionamiento de OMCI 30

60 Interfaz GPON

61 Protección fibra

62 Capa Física (ITU-T G y 2) Fibras y longitudes de onda TRANSMISIÓN UPSTREAM DOWNSTREAM 1 FIBRA nm nm 2 FIBRAS nm nm Codificación Numero de saltos y divisores Hasta 128 divisores, y divisores genéricos: 1:16, 1:32 y 1:64 Cuántos usuarios?

63 AES Advanced Encriptation Standard

64 Capa Física (ITU-T G y 2) Calidad TIPO DE ODN CALIDAD MARGEN DE PÉRDIDAS A Excelente 5 20 db B Muy Buena db C Buena db Capacidad y Distancia Asociación entre paquetes de velocidad y clase ODN CAPACIDAD NOMINAL DOWNSTREAM UPSTREAM ODN MÍNIMO PARA OTORGAR EL SERVICIO 1.244,16 Mbps 155,52 Mbps C 1.244,16 Mbps 622,08 Mbps C 1.244,16 Mbps 1.244,16 Mbps B 2.488,32 Mbps 155,52 Mbps B 2.488,32 Mbps 622,08 Mbps B 2.488,32 Mbps 1.244,16 Mbps A 2.488,32 Mbps 2.488,32 Mbps A Alcance lógico y físico

65 Parámetros de la interfaz óptica. PARÁMETROS DE INTERFAZ ÓPTICA EN DOWNSTREAM CARACTERÍSTICA UD FIBRA ÚNICA FIBRA DOBLE TRANSMISOR OLT Velocidad Binaria Mbps 2.488, ,16 Longitud de onda Nm Código de Línea - NRZ pseudoaleatorizado NRZ pseudoaleatorizado Reflectancia del equipo en la longitud de onda db N.A. N.A. del transmisor Mínima ORL de ODN db > 32 > 32 Plantilla de diagrama de ojo en transmisor - Figura T1 Figura T1 Clase de ODN - A B C A B C Potencia media inyectada MIN db Potencia media inyectada MAX db RECEPTOR ONT Reflectancia del equipo en la longitud de onda del receptor db < -20 < -20 Tasa Error Bit - < < Clase de ODN - A B C A B C Sensibilidad MIN dbm Sobrecarga MAX dbm Inmunidad a dígitos idénticos consecutivos Tolerancia a la fluctuación de fase Tolerancia a potencia óptica reflejada Bit > 72 > 72 - N.A. N.A. dbm < 10 < 10

66 Diagrama de ojo

67 Relación señal/ruido Jitter Medidas sobre la trama digital - Diagrama de ojo

68 FEC Bloques Convolucionales (algoritmo Viterbi)

69 PUNCTURING The Mother Code

70 Canal Descente

71 Trama Ethernet sobre GEM Trama ATM sobre GEM

72 Formato 4. Tecnologías de Trama PONen Downstream Downstream Framing Physical Control Block Downstream (PCBd) 125us Payload Upstream Bandwidth Map 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

73 Pila de protocolos Transmisión Ethernet Transmisión ATM

74 Canal Ascendente TDMA. El OLT: Asigna ventanas temporales Control de acceso al medio para evitar colisiones Para distribuir el ancho de banda. Conocer de donde procede la información Sincronización de los paquetes.

75 Ranging

76 Otras consideraciones Las ONT envían tramas sin servicio para mantener la sincronización Tramas TDMA, tiene un campo BIP encargado de la detección de errores. Las OLTs registran los números de serie de las ONT, el usuario y el puerto.

77 Gestión remota, norma GPON G Configuración remota, cuyas funciones son: Establecer y liberar conexiones en la ONT Gestionar los puertos físicos de la ONT Solicitar información de configuración y estadísticas de rendimiento Informar autónomamente al operador del sistema de eventos, tales como cortes de fibra Canal de gestión entre OLT y ONT que se establece en el arranque de la ONT.

78 Cálculos y Diseño

79 Fundamentos de Diseño 5. Consideraciones 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?

80 Elementos de la ODN 5. Consideraciones de Diseño CO Distribution Hub Distribution Hub Feeder Cable Distribution Cable 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 1:4

81 Qué es un Splitter? 5. Consideraciones de Diseño 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

82 Donde Ubicar la OLT? 5. Consideraciones de Diseño 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 Las centrales G-PON se ubicarán generalmente dentro de las centrales de Telefónica Sociedad Anónima Unipersonal (en adelante, TESAU) que tengan cabecera FTTH tal y como establece la Comisión de Mercado de las Telecomunicaciones (CMT) en su definición del Mercado 4 sobre acceso físico a la red.

83 Donde 5. Consideraciones Ubicar los Splitters? de Diseño 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

84 Un Nivel 5. Consideraciones o dos Niveles de Diseño 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.

85 Entonces 5. Consideraciones Splitter Centralizado de Diseño 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

86 Selección 5. Consideraciones la Topología de DiseñoFísica 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/FTTH FTTB FTTC/FTTB FTTH FTTC

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

88 Uso de infraestructura Siempre que sea posible se utilizarán las infraestructuras existentes de TESAU de acuerdo a lo establecido en la documentación del servicio MARCO (ver apartado 5. documentación aplicable de este documento). Se intentará por tanto minimizar la realización de nuevas canalizaciones. Porcentaje de permisos Se diseñan cluters que contengan al menos un 60% de los permisos conseguidos con continuidad. Todos los edificios con permisos tienen que poder ser cableados. En numero de hogares conectables ha de ser igual o superior al 80% de los hogares pasados

89 Índice de penetración El % de abonados que soporta la red desplegada. Aprox. 40%, aplica al nº de elementos pasivos a instalar. El despliegue de fibra óptica cubrirá aprox. el %

90 Índice de penetración Splitter 1 Cada divisor con capacidad de 64/128 clientes cubrirá un área de unos. hogares, o e más próximo El diseño debe realizarse de manera que cada cluster esté servido por un único splitter 1 por lo que la elección del mismo ha de hacerse teniendo en cuenta los edificios a los que dará servicio (según el número de hogares y las verticales en las que están agrupadas)

91 Índice de penetración Splitter 2 1º nivel de Splitter 2º nivel de Splitter en CTO Nº clientes posibles por splitter2 Nº hogares conectables por Splitter 2 (al 40%) Nº clientes posibles por splitter1 Nº hogares conectables por Splitter 1 ( al 40%) x 1: Splitter 1:2 2x 1: Splitter 1:4 4x Splitter 1: Splitter 1:8 8x Splitter 1: Splitter 1:16 16x Splitter 1: x Splitter 1:128* Splitter 1:2 2x Splitter 1:64* Splitter 1:4 4x Splitter 1: Splitter 1:8 8x Splitter 1: Splitter 1:16 16x Splitter 1: Splitter 1:32 32x Splitter 1: *Los splitters 1:64 y 128 podrían construirse combinando splitters de menor nivel bien porque comercialmente suponga un elemento más de poco uso o inexistente; bien porque la capacidad de la CTO modular lo exija, instalando los splitters en distintos módulos de operador.

92 Parámetros ONT y OLT Longitud de onda Tasa binaria La potencia transmitida (dbm) La potencia máxima de entrada La sensibilidad Tiempo de subida RIN ruido relativo de intensidad. db/hz Ancho espectral Relación de extinción Dispersión cromática (ps/(nm.km))

93 ODN (Fibra, empalmes, conectores y divisores) Fibra: SMF G nm: 0.35 db/km 1490 nm: 0.24 db/km 1550 nm: 0.19 db/km Empalmes y conectores: Perdidas entre 0.05 y 0.5 db Divisores Atenuación SPLITTER = 10 log 1 N Perdidas de exceso de divisores, Margen de seguridad, entre 3 y 4.8 db imprevistos y degradaciones

94 Cálculos Balance de potencias Balance de tiempos

95 Balance de potencias Pt L C M S = P r Donde: P r es la potencia recibida mínima (sensibilidad), P t es la potencia transmitida, L C son las pérdidas del enlace M S es el margen de seguridad.

96 Perdidas del enlace Pérdidas de propagación en la fibra óptica. Pérdidas por conectores y empalmes. Pérdidas de distribución, introducidas por la división de la señal en el splitter. Pérdidas de exceso de los divisores. Penalizaciones de potencia.

97 Análisis 5. Consideraciones Pérdida dediseño Potencia Item Mean power loss (db) Connection point Conector 0.5 Mechanical splicer 0.4 Fusion splicing point 0.1 Optical splitter 1: : : : : : Optical cable 1310 nm 0.35/km (G.652) 1490 nm 0.25/km 1550 nm 0.19/km Es conveniente hacer uso del peor caso cuando se realizan cálculos de diseño de la ODN, así se obtiene un margen de seguridad para asegurar el correcto funcionamiento de los equipos.

98 Penalizaciones de potencia Penalización por relación de extinción no nula P ER = 10 log r e 1 r e + 1 r e es la relación de extinción Penalización por ruido de intensidad. P RIM = 10 log 1 RIN f EQ q 2 RIN es el ruido de intensidad de la fuente (db/hz), Δf eq es el ancho de banda equivalente del receptor (Hz) q es el BER (Bit Error Ratio).

99 Penalizaciones por dispersión cromatica V = 2σ w σ o Donde σ w = 2πc λ 2 λ σ o = 1 4B V es la relación entre el ancho espectral de fuente óptica sin modular (σ w ) y el ancho temporal del pulso inicial (σ o ) Δλ es el ancho espectral de la fuente en longitud de onda.

100 Penalizaciones por dispersión cromática Fuentes espectralmente anchas (V>>1) P CD = 5 log 1 4 B L D λ 2 donde B es la tasa binaria (Gbps), L es la longitud del tramo de la fibra (km), D es la dispersión cromática ( ps ) nm km Δλ es el ancho espectral de la fuente (nm)

101 Penalizaciones por dispersión cromatica Fuentes espectralmente estrechas (V<<1) P CD = 5 log 1 + 8Cβ 2 B 2 L 2 + 8β 2 B 2 L 2 donde C es el chirp β 2 es el parámetro de dispersión β 2 = D λ2 2πc B es la tasa binaria (Gbps) L es la longitud del tramo de la fibra (km).

102 Criterio de viabilidad Balance de potencias BPON/GPON Clase A 5 20 db Clase B db Clase C db EPON Upstream 10 km 5 20 db 20 km db Downstrea m 10 km db 20 km db

103 Ejercicio 1: Dada la siguiente instalación con un enlace directo con fibra óptica monomodo con transmisión en 3ª ventana y con un margen de óptica de 7,5 db. Calcula la longitud máxima de la fibra óptica?

104 Ejercicio 2: Instalación entre abonado y la central GPON Donde: El nivel de salida de la OLT (óptica B+) es de 1 dbm, y la potencia mínima (sensibilidad) en la ONT de -27 dbm. La relación de división es 1:64. Se utilizará para la transmisión fibra óptica monomodo en segunda ventana. Calcula: La atenuación máxima (Budged óptico) La relación de los splitter para obtener las menores perdidas posibles. Las pérdidas totales de los elementos pasivos. La distancia máxima de cobertura. La distancia máxima de cobertura con óptica C+

105 Valores Dispositivos Perdidas (db) Conectores ITU Empalme Fusión ITU Empalme Mecánico ITU Splitters 1x x x x x x Fibra 1310 nm nm nm 0.25 Degradación del sistema 0.50 WDM 1

106 Balance de tiempos Tr = T 2 2 tx + T MOD + T CD + T PMD + T rx Donde T tx es el tiempo de subida del transmisor T MOD es el tiempo subida de la dispersión modal de fibra multimodo, en monomodo es 0 T CD es el tiempo de subida de la dispersión cromática T PMD es el tiempo de subida de la PMD T rx es le tiempo de subida del receptor

107 Balance de tiempos T CD D L λ Donde T MOD = 440L B mod D es la dispersión cromática ( L es la longitud de la fibra (km) ps ) nm km Δλ es el ancho de línea de la fuente (nm) T PMD = PMD L B mod es el ancho de banda de la dispersión modal (MHz km) PMD es la dispersión por polarización ( ps km ).

108 Criterio de viabilidad Balance de tiempos T r 0.35 B 0.7 B, para RZ, para NRZ donde B es el ancho de banda del canal.

109 Vínculos de Interés 1. Fiber To The Home Council ( 2. Metro Ethernet Forum ( 3. International Telecommunication Union ( 4. Full Service Access Network ( 5. Institute of Electrical and Electronics Engineers ( 6. IEEE Communications Society ( 7. American National Standards Institute ( 8. European Telecommunications Standards Institute ( 9. Power Line Communications Forum (