REDES DE ACCESO PON. Redes de Fibra Óptica.

Transcripción

1 REDES DE ACCESO PON Redes de Fibra Óptica. Las redes pasivas ópticas PON (Passive Optical Network), no poseen elementos activos entre la central y el usuario, entendiéndose como elemento activo a regeneradores o amplificadores que requieran de energía eléctrica. En su lugar se introducen divisores ópticos pasivos para guiar el tráfico por la red, cuyo elemento principal es el dispositivo llamado splitter. La utilización de estos sistemas pasivos reduce considerablemente los costes y son utilizados principalmente en las redes FTTC, FTTN y FTTH Los principales elementos de una red óptica pasiva se presentan en la siguiente figura: 11/06/2015 Edgar Pauta Mg. Sc. 1

2 -Terminador de Línea Óptica (Optical Line Terminal) (OLT): Encargada de la administración y autenticación de los abonados. Está ubicado en el interior de la central, controlado por el operador de la red. Es un elemento activo, desde el cual parten las redes de fibra óptica hacia los usuarios finales. Una de las principales funciones de un OLT es el de actuar como un enrutador, esto debido a que coloca el tráfico que proviene desde y hacia el usuario. -Red de Distribución de Fibra Óptica (ODN, Optical Distribution Network): Constituye la planta externa que parte de la central hacia los nodos primarios o ONT. -Terminador de Red Óptica (ONT, Optical Network Terminator): es el elemento que se sitúa en la casa del usuario donde termina la fibra óptica y ofrece las interfaces del usuario Sirve de interfaz entre la red de acceso y la red interna de abonado. Actualmente no existe interoperabilidad entre elementos, por lo que debe ser del mismo fabricante que la OLT. Se está trabajando para conseguir la interoperabilidad entre fabricantes, lo que permitiría abrir el mercado y abaratar precios (situación actualmente conseguida por las tecnologías XDSL). 11/06/2015 Edgar Pauta Mg. Sc. 2

3 -Unidad de Red Óptica (ONU, Optical Network Unit): Es el equipo terminal ubicado en el domicilio del usuario final., esta en función de lo que requiera el usuario Puede ofrecer: Interfaces de fast Ethernet, que alcanza velocidades de hasta 100Mbps, generalmente para consumidores residenciales, ofreciendo servicio de TV, e Internet. Interfaces Gigabit Ethernet que alcanza velocidades hasta de 1 Gbps usadas para servicios empresariales 11/06/2015 Edgar Pauta Mg. Sc. 3

4 Conceptos básicos de Redes GPON. La configuración de referencia para redes GPON se la puede analizar de la recomendación ITU-T G.984.1, y es la que muestra a continuación: 11/06/2015 Edgar Pauta Mg. Sc. 4

5 Canal descendente En canal descendente, una red PON es una red punto-multipunto donde la OLT envía una serie de contenidos que recibe el (los) divisor(es) y que se encarga de repartir a todas las unidades ONU, quien se encarga de filtrar y enviar sólo al usuario a quien corresponda. En este procedimiento se utiliza la multiplexación en el tiempo (TDM) para enviar la información en diferentes instantes de tiempo. Canal ascendente En canal ascendente una PON es una red punto a punto donde las diferentes ONUs transmiten contenidos a la OLT. Se usa la tecnología TDMA para que cada ONU envíe la información en diferentes instantes de tiempo, mismos que son controlados por la OLT. GPON (Gigabit PON) Nos ayuda a mejorar la transmisión del tráfico IP y ATM Alcance máximo de 20 km, aunque el estándar se ha preparado para que pueda llegar hasta los 60 km Soporta varias tasas de transferencia, incluyendo tráfico simétrico de 622Mbps, tráfico simétrico de 1.25Gbps y asimétrico de 2.5Gbps en sentido descendente y 1.25 en sentido ascendente. Facilidad de gestión, operación y mantenimiento, desde la cabecera OLT al equipamiento de usuario ONT. 11/06/2015 Edgar Pauta Mg. Sc. 5

6 Las señales ópticas son trasmitidas por las OLT (Downlink) usando una longitud de onda de nm y por las ONTs (Uplink) usando nm. Es posible además inyectar una señal de video RF digitalizándolo y transmitiéndolo en el canal de downlink en la longitud de onda de 1550nm. Multiplexación división de onda Downstream Upstream 11/06/2015 Edgar Pauta Mg. Sc. 6

7 COMPOSICIÓN DE LA RED GPON Contiene un terminal OLT, varios elementos pasivos spliter y varios ONTs En la central se ubica un equipo OLT, desde éste salen cables de fibra, que son capaces de transportar el tráfico de hasta 64 abonados que corresponden a un puerto de la OLT. Las fibras pueden tener una o varias etapas de splitters. En este diagrama se tiene el caso de una red con dos niveles de splitters. La primera etapa por cada fibra primaria o Feeder presenta una relación 1:n; luego desde allí salen n fibras constituyendo una segunda etapa de cableado denominada Distribución, las cuales finalizan en un segundo splitter, el cual realiza la segunda etapa de splitter y en general oficia también de Drop Box, es decir, desde allí se sale con los cables de acometida de fibra directamente hacia el cliente. 11/06/2015 Edgar Pauta Mg. Sc. 7

8 Relación de División. Actualmente las redes GPON tienen un nivel de "splitteo" de hasta un 1:64 pudiendo llegar para configuraciones futuras de hasta 1:128. A partir de esta configuración se obtiene varias trayectorias, a cada una le corresponde un solo hilo de fibra óptica cuya capacidad es de 1 Gbps de información. Este ancho de banda se reparte entre los usuarios finales, es decir el 1 Gbps se divide entre los receptores conectados a la ONU, para proporcionar desde la interfaz Ethernet el servicio que el cliente desee. Rangos de Atenuación en GPON. Para ello se consideran los casos más desfavorables, esto incluyen las pérdidas en los empalmes, conectores, atenuadores ópticos y todo desperfecto que pueda ser atribuible al cable de fibra. En función de ellos se especifican 3 rangos o clases de redes, que son: - Clase A: 5-20 db. - Clase B: db. - Clase C: db. 11/06/2015 Edgar Pauta Mg. Sc. 8

9 ELEMENTOS COMPONENTES DE UNA RED Los splitters ópticos pasivos como se mencionó son los elementos de la red que permiten la conexión punto a multipunto y que permiten que las señales ópticas de una fibra puedan ser distribuidas a otras varias fibras. Por ejemplo un splitter de razón 1:32 tendrá 5 etapas de split resultando en una pérdida de potencia de aproximadamente 5 x 3,5 db = 17.5dB. En realidad la pérdida introducida no es exactamente el igual en un splitter 1:32 que si se colocan 5 splitters de relaciones 1:2, esta será algo superior y se debe a la introducida por los conectores externos necesarios, mientras que en el otro caso esto se realiza internamente. Relación de Split Pérdida de inserción (db) 1:2 3,6 1:4 7,2 1:8 11 1: :32 17,5 (5x3,5) 11/06/2015 Edgar Pauta Mg. Sc. 9

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11 ELEMENTOS COMPONENTES DE UNA RED La pérdida de inserción introducida por el cable de fibra óptica, esta dependerá de la longitud de onda a utilizar, para las usadas en estas tecnologías PON esta pérdida es de 0.40dB/km para una longitud de onda de 1310nm y de 0.35dB/km para 1490nm. Pérdida introducida por los splitters, dependiente de las relaciones de splitting, según tabla anterior. Pérdida introducida por los conectores, típicamente esta es de 0.5dB aproximadamente. Pérdida introducida por cada empalme. Un empalme mecánico introducirá una pérdida aproximada de 0.5dB, y un empalme por fusión de aproximadamente 0.1dB. 11/06/2015 Edgar Pauta Mg. Sc. 11

12 Arquitectura de la red Alternativas Alternativa 1 Dos niveles de Splitters En este caso existe un tramo inicial de fibra óptica denominado feeder, (equivalente al cable primario en una red de cobre) luego del cual se encuentra una etapa de splitter de relación 1:4. A continuación se tiene un nuevo tramo de fibra (equivalente al cable secundario), que termina en una segunda etapa de splitters, ubicado en la manzana donde se encuentran los clientes (este splitter de relación 1:8 (análogo a una caja de dispersión de la red de cobre). Desde éste último splitter se tiene un cable de acometida de fibra óptica hasta cada cliente. Con estas dos etapas de splitting en cascada ser tiene una relación de 1:32 servicios por cable de fibra. 11/06/2015 Edgar Pauta Mg. Sc. 12

13 Arquitectura de la red Alternativas Esta arquitectura determina el dimensionado del equipo de central OLT y sobre todo el ancho de banda que se puede ofrecer a cada cliente ya que por cada puerto GPON se tiene un throughput de 1.25Gbps (neto) el cual se comparte entre todos lo usuarios conectados a ese puerto. En este caso se obtiene un ancho de banda por usuario de aproximadamente 40Mbps. ( /32) Resumen Se tienen 32 clientes por puerto GPON, y dado que cada nodo cuenta con 8 puertos GPON se tendrán 256 clientes por nodo. Por otra parte cada nodo cuenta con 4 interfaces de 1GE en su uplink hacia el core de la red, por lo que se podrá soportar un tráfico de pico promedio por abonado (simultáneos) de hasta 16Mbps. ( /256) 11/06/2015 Edgar Pauta Mg. Sc. 13

14 Arquitectura de la red elementos constructivos En la grafica se puede apreciar la atenuación o pérdida de inserción introducida por cada elemento. La atenuación de extremo a extremo determinará si en enlace es posible o no y con qué margen. 11/06/2015 Edgar Pauta Mg. Sc. 14

15 Arquitectura de la red elementos constructivos Esta pérdida de extremo a extremo como se observa cumple con el Loss Budget de los equipos, el cual es de 29 db. 11/06/2015 Edgar Pauta Mg. Sc. 15

16 Alternativa 1 una etapa de Splitters Se tienen 8 clientes por puerto GPON, y dado que cada nodo cuenta con 8 puertos GPON se tendrán 64 clientes por nodo. Por otra parte cada nodo cuenta con 4 interfaces de 1GE en su uplink hacia el core de la red, por lo que se podrá soportar un tráfico de pico promedio por abonado (simultáneos) de hasta 63 Mbps. diagrama muestra un esquema de arquitectura de 8 usuarios/pto- GEPON con dos etapas de Splitters 8): 11/06/2015 Edgar Pauta Mg. Sc. 16

17 Arquitectura de la red elementos constructivos En la grafica se muestra la atenuación o pérdida de inserción introducida por cada elemento. La atenuación de extremo a extremo determinará si en enlace es posible o no y con qué margen. El esquema muestra la distancia al cliente más lejano, a fin de establecer el peor caso 11/06/2015 Edgar Pauta Mg. Sc. 17

18 Arquitectura de la red elementos constructivos La atenuación o pérdida de inserción introducida en el enlace será Conectores: 1.0dB + 0.5dB = 1.5dB Empalmes: 4x0.1dB = 0.4dB Splitters: 11 db Obteniéndose una atenuación total extremo a extremo de 13.7dB. Esta pérdida de extremo a extremo como se observa cumple con el Loss Budget de los equipos, el cual es de 29 db. 11/06/2015 Edgar Pauta Mg. Sc. 18

19 Comparación de GPON con otras Tecnologías. En la siguiente tabla se resume las principales características de las tecnologías de acceso comparadas con GPON, siendo ésta ampliamente superior a las velocidades obtenidas mediante servicios xdsl, además de que su despliegue es totalmente con fibra óptica eliminando, de esta manera interferencias electromagnéticas. Tecnología Medio Velocidad Velocidad Canal Máx Alcance transmision Canal Ascendente Descendente Físico. GPON Fibra óptica 2 Gbps 2 Gbps 20 Km ADSL Cobre 1 Mbps 8 Mbps 5,5 Km ASDL2+ Cobre 1,2 Mbps 24 Mbps 5,5 Km Cable Modem Cobre 2,5 Mbps 27 Mbps 100 Km Cálculo del Presupuesto Óptico. Este punto hace referencia a la importancia que se debe de tener para el diseño básico de un enlace óptico tomando como puntos a resolver los siguientes interrogantes: - Cuál va a ser el rango dinámico? - Cuál va a ser el FEC? - Cuál es el grado de división óptica? - De cuánto serán las pérdidas de inserción? - Cuál es el número de empalmes que se proyectan y de qué tipo? - Cuál es la longitud del tendido de fibra? 11/06/2015 Edgar Pauta Mg. Sc. 19

20 Estándar GPON