Comunicaciones Ópticas Tema 10 Sistemas de C.O. Objetivos Conocer arquitecturas más complejas Conectar los aspectos telemáticos y de transmisión Conocer sus aplicaciones, prestaciones y consideraciones de diseño de: Sistemas WDM Redes troncales basadas en JDS/SDH Redes LAN ópticas Distribución de TV por cable (HFC) Sistemas de radio sobre fibra Sistemas no-guiados Sistemas FFTH 10 Sistemas de C.O. Objetivos 1
1. Sistemas WDM Índice 2. Redes troncales basadas en JDS/SDH 3. Redes LAN ópticas 4. Distribución de TV por cable (HFC) 5. Sistemas de radio sobre fibra 6. Sistemas no-guiados 7. Sistemas FFTH 10 Sistemas de C.O. Índice Sistemas WDM Es una técnica de multiplexación de canales utilizando diferentes portadoras ópticas (fuentes de luz), en diferentes longitudes de onda WDM = Wavelength Domain Multiplexing La multiplexación y demux. se realiza en el dominio óptico Es posible porque las ventanas de mínima atenuación de la fibra son anchas : caben múltiples portadoras sin solaparse 10 Sistemas de C.O. Sistemas WDM 2
Sistemas WDM 10 Sistemas de C.O. Sistemas WDM Sistemas WDM Cuantos canales caben? depende de: Anchura de las ventanas de mínima atenuación: 2º ventana: ~12THz 3º ventana: ~15THz En fibras de bajo contenido OH - (sin pico de absorción en torno a 1400nm): ~50THZ = 50.000GHz Separación entre canales λ canal para evitar solapamientos solapamiento = crosstalk! 10 Sistemas de C.O. Sistemas WDM 3
Sistemas WDM Se han normalizado la λ y λ canal (grids): Las tres ventanas de transmisión: 3 canales espaciados >200nm Coarse WDM (cdwm) ITU-T G.694.2 (2002) 18 canales espaciados 20nm, de 1270-1610nm Dense WDM (dwdm) IUT-T G.694.1 (2002) Espaciados de 200, 100 y 50GHz (ultra-dense = udwdm) 10 Sistemas de C.O. Sistemas WDM Arquitectura de un sistema WDM Mux WDM DeMux WDM λ 1 λ 2 λ 3 λ 4 Fibra óptica λ 1 λ 2 λ 3 λ 4 Espectro óptico con múltiples portadora en la fibra óptica 10 Sistemas de C.O. Sistemas WDM 4
Arquitectura de un sistema WDM Transmisor: un transmisor completo para cada canal + un multiplexor WDM Importancia de los parámetros de anchura espectral λ y estabilidad de la λ 0 con el tiempo y la temperatura. Canal de F.O. convencional único La atenuación de la fibra y la ganancia de los A.O. depende de λ: atenuación/amp. diferente de cada canal. La potencia conjunta puede ser muy alta: se excitan efectos nolineales fácilmente, que produce producen crosstalk no-lineal entre canales. Receptor: demultiplexor + un receptor para cada canal Al ser los fotodiodos dispositivos de banda ancha, las imperfecciones del demux. generan crosstalk lineal adicional. 10 Sistemas de C.O. Sistemas WDM Consideraciones de diseño o de un sistema WDM Separación mínima entre canales: ν 4 R ó ν 4 ν canal B canal fuente Se puede hacer el diseño para el peor canal: El que sufra más atenuación / menos ganancia El que trabaje en la zona de mayor dispersión cromática Donde se genere más crosstalk por efectos no-lineales Contabilizar pérdidas de los mux/demux Receptor: penalizar la sensibilidad por el crosstalk entre canales 10 Sistemas de C.O. Sistemas WDM 5
Ejemplos de sistemas WDM Primera prueba de campo: cable Rioja entre Santander y Porthcurno (UK): 4x3,5Gbps, 4x930 Km, 1995. Sistemas instalados: SCO submarinos: TAT-14 (8x10Gbps c/fibra) Red pan-europea i-21: 20.900Km, 160 canales x 10 Gbps x 192 fibras = 300 Tbps; 8 anillos auto-reparados con protocolo ATM o IP sobre JDS. Enlaces troncales de telefonía: p.e. Auna: 8x2,5Gbps, enlaces de hasta 120 Km, anillos JDS. 10 Sistemas de C.O. Sistemas WDM 1. Sistemas WDM Índice 2. Redes troncales basadas en JDS/SDH 3. Redes LAN ópticas 4. Distribución de TV por cable (HFC) 5. Sistemas de radio sobre fibra 6. Sistemas no-guiados 7. Sistemas FFTH 10 Sistemas de C.O. Índice 6
JDS: Qué es? Estándar de la ITU-T Para redes multipunto Basado en TDM Con nodos y enlaces Nodos para extracción/inserción y encaminamiento de la información Enlaces basados en fibra óptica (y radio) Herencia de la red JDP/PDH Pensada para transmitir conversaciones telefónicas 10 Sistemas de C.O. JDS: Introducción n e historia Jerarquía a JDS: E0 Muestreo 8000 m/s (cada 125µs) 8 bits de resolución Codificación: PCM Régimen binario: 64Kbps... 01010101 10100111 0011... 125µs 10 Sistemas de C.O. JDS: Jerarquía a de señales 7
Jerarquía a JDS: E1 y más... m Reúne 32 tributarios 30 canales de voz digitalizada 2 canales de señalización, sincronismo, alineamiento,... Trama G.704 ó Trama de 2Mbps Más agregados: 01010101 0...... 31 125µs E1 = 32 E0 E2 = 128 E0 E3 = 16 E1 E4 = 64 E1 2Mbps 8Mbps 34Mbps 140Mbps 10 Sistemas de C.O. JDS: Jerarquía a de señales Jerarquía a JDS: STM-1 Unidad fundamental de transporte a 155Mbps 10 Sistemas de C.O. JDS: Jerarquía a de señales 8
Jerarquía a JDS: STM-1 La trama STM-1 contiene: Carga útil (Payload) Cabecera de 9x9 bytes con información de: Alarmas y mantenimiento Indicadores de calidad Detección y corrección de errores Origen y calidad del reloj Mecanismos de protección Situación del payload (punteros)... 10 Sistemas de C.O. JDS: Jerarquía a de señales Jerarquía a JDS: STM-1 Contenedor virtual (VC Virtual Container) 10 Sistemas de C.O. JDS: Jerarquía a de señales 9
Jerarquía a JDS: STM-N Multiplexación de STM-1 s Se han estandarizado: STM-0 STM-1 STM-4 STM-16 STM-64 STM-256 51Mbps 155Mbps 622Mbps 2.5Gbps 10Gbps 40Gbps 10 Sistemas de C.O. JDS: Jerarquía a de señales Equipos para JDS Multiplexor Terminal Inicio y final del camino de la información: PTE Path Terminating Equipment Acceso de usuarios 10 Sistemas de C.O. JDS: Equipos 10
Equipos para JDS Multiplexor de inserción/extracción (ADM Add/Drop Multiplexer) Inserción y extracción de tributarios en una señal STM-N Útil para redes en anillo 10 Sistemas de C.O. JDS: Equipos Equipos para JDS Transconector Digital (DXC Digital Cross Connect) Funciones complejas de multiplexación y mapeo de tributarios 10 Sistemas de C.O. JDS: Equipos 11
Equipos para JDS Regenerador 3R Están siendo sustituidos actualmente por amplificadores ópticos Noise Detector Repeater Laser Original Optical Pulse Long distance Fiber Dispersion Distorted Pulse by fiber Loss Buffer clock Electrical Amplifier Modulator Regenerated Optical Pulse Long distance Fiber 10 Sistemas de C.O. JDS: Equipos Terminales de líneal Realizan la transmisión a medias y largas distancias mediante un interfaz eléctrico-ópticoeléctrico En el planteamiento inicial, solo hay elementos ópticos en la transmisión a distancia Especificaciones en las normas: G.957 (1999) Interfaces ópticas... JDS, hasta STM-16 (2.5Gbps) sin amplificación óptica (<80Km) G.692 (1998) Interfaces ópticas multicanal con AO, hasta STM-64, hasta 32 canales WDM G.691 (2003) Interfaces ópticas STM-64... JDS c/ AO, STM- 64, con amplificación óptica (no en línea) G.693 (2003) Interfaces ópticas intra-office 10 Sistemas de C.O. JDS: Equipos 12
Terminales de líneal Se especifica una configuración genérica: 10 Sistemas de C.O. JDS: Equipos Terminales de líneal Y varias aplicaciones para diferentes: Longitud de onda (λ): 1310 y 1550nm Fibra óptica: Distancia: Régimen binario: G.652 (Estándar) G.653/G.654 (Dispersión desplazada) G.655 (Dispersión aplanada) <2Km (intra-centrales) ~15 Km (corta distancia) ~80Km (larga distancia) <640Km (muy larga dist., A.O.) STM-1 a STM-256 10 Sistemas de C.O. JDS: Equipos 13
Terminales de líneal Especificaciones para STM-1 (155Mbps) 10 Sistemas de C.O. JDS: Equipos Terminales de líneal Especificaciones para STM-1 (155Mbps) 10 Sistemas de C.O. JDS: Equipos 14
Terminales de líneal Especificaciones para STM-1 (155Mbps) 10 Sistemas de C.O. JDS: Equipos Terminales de líneal Transmisor Entrada con niveles LVDS o PECL Codificación NRZ Señal aleatorizada (scrambler) para evitar largas series de ceros o unos consecutivos DATOS CLOCK N Serializador N:1 DATOS CLOCK LATCH Driver Laser F.O. 10 Sistemas de C.O. JDS: Equipos 15
Terminales de líneal Canal de fibra óptica Atenuación db/km 3 Coeficiente de atenuación 2 1 C D A B 1260 1360 1430 1280 1335 1480 1580 0 1200 1300 1400 1500 1600 nm Longitud de onda T1509000-92 10 Sistemas de C.O. JDS: Equipos Terminales de líneal Canal de fibra óptica Dispersión Fibra estándar G.652 Fibra G.652 y G.654 Fibra G.655 (estándar) (estándar) (disp. aplanada) 10 Sistemas de C.O. JDS: Equipos 16
Terminales de líneal Receptor Basado en APD Sensibilidad para BER = 10-10 o 10-12 Penalización de 1dB F.O. DATOS N TIA AMP Recup. Reloj De-serializ. 1:N CLOCK 10 Sistemas de C.O. JDS: Equipos Arquitectura Desde el punto de vista de la señal: dispositivos que atraviesa entre dos destinos. 10 Sistemas de C.O. JDS: Arquitectura 17
Arquitectura Doble anillo auto-reparable APS Automatic Protecction Switching (50ms) 10 Sistemas de C.O. JDS: Arquitectura Arquitectura Doble anillo auto-reparable con 4 fibras 10 Sistemas de C.O. JDS: Arquitectura 18
Arquitectura Ejemplo de anillo 10 Sistemas de C.O. JDS: Arquitectura Arquitectura Redes complejas: concatenación de anillos mediante ADMs y DXCs 10 Sistemas de C.O. JDS: Arquitectura 19
Integración n de otros servicios Se hace necesario en la actualidad transportar otros protocolos, no sólo voz: ATM Frame Relay TCP/IP Ethernet VPN Idea general: Insertar las celdas/paquetes/tramas en un VC Problemas: Eficiencia (tamaño, sincronismo y overhead) Enrutamiento,... 10 Sistemas de C.O. JDS: Integración n de otros servicios MPLS Multi Protocol Label Switching Estandarizado por la IETF Provider Provisioned VPNs Traffic Engineering IP+ATM IP+Optical GMPLS MPλS Any Transport Over MPLS MPLS Network Infrastructure 10 Sistemas de C.O. JDS: Integración n de otros servicios 20
MPLS Etiqueta: identificador dinámico genérico con Posición fija Tamaño fijo Celda ATM GFC VPI VCI PTI CLP HEC DATA Label Paquete PPP (TCP/IP) PPP Header Label Header Layer 3 Header Trama Ethernet MAC Header Label Header Layer 3 Header 10 Sistemas de C.O. JDS: Integración n de otros servicios MPLS 3. Se elimina la etiqueta y se entrega el paquete ORIGEN DESTINO 1. Se recibe el paquete, se analiza el destino, y se etiqueta 2. Se conmutan los paquetes en base a su etiqueta 10 Sistemas de C.O. JDS: Integración n de otros servicios 21
Futuro: procesado óptico Nuevas funciones realizadas en el dominio óptico 10 Sistemas de C.O. JDS: Futuro: Procesado óptico Futuro: procesado óptico Por qué? Simplificación menor coste Transparencia Mayor velocidad de conmutación Mayor régimen binario Se puede hacer? Conmutación de: Camino físico (fibras) Lambdas (WDM) Time slots (extracción de tributarios) Paquetes/celdas/tramas (enrutado, QoS,...) GMPLS! 10 Sistemas de C.O. JDS: Futuro: Procesado óptico 22
Elementos de red ópticos 10 Sistemas de C.O. JDS: Futuro: Procesado óptico Optical Add/Drop Multiplexer Acceso local 10 Sistemas de C.O. JDS: Futuro: Procesado óptico 23
Optical Digital Cross Connect 10 Sistemas de C.O. JDS: Futuro: Procesado óptico Optical Switch Matrix Interferométrico Espejos Burbujas 10 Sistemas de C.O. JDS: Futuro: Procesado óptico 24
ODXC basado en MEMS 10 Sistemas de C.O. JDS: Futuro: Procesado óptico Ejemplos de redes JDS Retevisión (Auna) 10 Sistemas de C.O. JDS: Ejemplos 25
Red de Auna Ejemplos de redes JDS Anillos troncales STM-16 (2,5Gbps) x 4ch WDM Fibras propias y de terceros ( fibra oscura ) Transporte de: Telefonía Internet (IP sobre ATM sobre MPLS) Red troncal GSM para Amena Televisión Digital Terrestre (TDT) en STM-1 10 Sistemas de C.O. JDS: Ejemplos Ejemplos de redes JDS Universidad de Cantabria Red LAN/MAN en el campus con enlaces: Troncales: Gigabit Ethernet con Fibra monomodo entre edificios Fibra multimodo entre switches dentro de edificios De usuario: 100Base-T sobre par trenzado Conexiones remotas con edificios: Conexiones punto a punto basadas en IP sobre ATM Enlace con el exterior: 622Mbps proporcionado por Rediris Red REDIRIS2 basada en JDS, conexión oeste a Asturias y este a Bilbao IP sobre ATM sobre MPLS Transporte sobre F.O. de la red de REE (Albura) y Ono 10 Sistemas de C.O. JDS: Ejemplos 26
Ejemplos de redes JDS Universidad de Cantabria: Rediris 10 Sistemas de C.O. JDS: Ejemplos Ejemplos de redes JDS Universidad de Cantabria: Conectividad exterior 10 Sistemas de C.O. JDS: Ejemplos 27
Ejemplos de redes JDS Universidad de Cantabria: red GÉANT 10 Sistemas de C.O. JDS: Ejemplos 1. Sistemas WDM Índice 2. Redes troncales basadas en JDS/SDH 3. Redes LAN ópticas 4. Distribución de TV por cable (HFC) 5. Sistemas de radio sobre fibra 6. Sistemas no-guiados 7. Sistemas FFTH 10 Sistemas de C.O. Índice 28
Redes LAN/MAN ópticas Ethernet: Tecnología de interconexión multipunto de ordenadores. Estándar del IEEE (802.3), primeros productos en 1982. Define: Formato de tramas (bits) Protocolo de acceso al medio (MAC) Electrónica de conexión al medio (hardware) Medio físico de transmisión: cable coaxial, UTP, F.O. Ha evolucionado desde 10Mbps a 10Gbps Nexo común: protocolo CSMA/CD 10 Sistemas de C.O. Redes LAN/MAN ópticas Evolución n de Ethernet 10Gbps (10GBE) 2002 IEEE-802.3ae Fibra 1Gbps (GBE) 1995 IEEE-802.3z UTP/STP/Fibra 100Mbps (FastE) 1992 IEEE-802.3u Coax/UTP/Fibra 10Mbps 1982 IEEE-802.3 Coax/UTP/Fibra 10 Sistemas de C.O. Redes LAN/MAN ópticas 29
Gigabit Ethernet Medio físico y distancia máxima 1000Base-CX Shielded Twisted Pair (STP) 25m 1000Base-T Unshielded Twistet Pair (UTP) <100m 1000Base-SX 850nm LED c/ fibra MM 300m 1000Base-LX 1310nm LED c/ fibra MM 500m 1310nm láser c/ fibra SM 3Km Problema: CSMA/CD Carrier extension 10 Sistemas de C.O. Redes LAN/MAN ópticas 10 Gigabit Ethernet Medio físico y distancia máxima 850nm fibra MM serie 1310nm fibra SM serie 1550nm fibra SM serie 65m 10Km 40Km 1310nm fibra MM WDM 4ch 300m 1550nm fibra SM WDM 4ch 10Km Problema: CSMA/CD Sólo punto a punto 10 Sistemas de C.O. Redes LAN/MAN ópticas 30
Ámbito de aplicación 10GBE GBE 10 Sistemas de C.O. Redes LAN/MAN ópticas Ejemplo de red LAN/MAN 10 Sistemas de C.O. Redes LAN/MAN ópticas 31
1. Sistemas WDM Índice 2. Redes troncales basadas en JDS/SDH 3. Redes LAN ópticas 4. Distribución de TV por cable (HFC) 5. Sistemas de radio sobre fibra 6. Sistemas no-guiados 7. Sistemas FFTH 10 Sistemas de C.O. Índice Redes HFC: qué son? Redes Híbridas Fibra-Coaxial Tradicionalmente: Distribución punto-multipunto de señales de TV con: Multiplexación de canales por subportadora eléctrica en la cabecera Red troncal de fibra óptica en árbol Conversión O/E a cable coaxial antes de llegar al usuario 10 Sistemas de C.O. Redes HFC: Introducción 32
Redes HFC: qué son? Ahora: Nuevos servicios, señales digitales, canal de retorno CABECERA ANILLO PRIMARIO NODOS PRIMARIOS DE 40.000 A 60.000 HOGARES EQIPOS PARA DISTRIBUCION TELEFONIA TV ANILLO SECUNDARIO NODOS SECUNDARIOS 2.000 HOGARES PUNTO DE DISTRIBUCION DEL EDIFICIO NODOS TERMINALES 500 HOGARES RED DE DISTRIBUCION 10 Sistemas de C.O. Redes HFC: Introducción Red de Transporte Interurbano (SDH + HFC) NP Nodo Primario 15.000HP NP NP Red troncal primaria Cabecera Red troncal STM-4 + HFC NP Fibra óptica Nodo Final 500HP NF NFT STM-1 + HFC NP pares NF NFT NF Red troncal secundaria pares Fibra óptica NF Telefónico Red de alimentación de pares telefónicos Red de distribución de pares siamés P T CT R pares (caja terminal) RIC Amplificador RF STM-4 (622.0 Mbps) STM-1 (155.5 Mbps) Acometida Cable siamés Punto de Terminación de Red P T R RIC tap STB coaxial CM Red de distribución y acceso de coaxial Red Interior de Cliente 10 Sistemas de C.O. Redes HFC: Arquitectura y topología 33
Red de distribución Red Overlay con separación de servicios 10 Sistemas de C.O. Redes HFC: Arquitectura y topología Red de distribución Separación en la acera 10 Sistemas de C.O. Redes HFC: Arquitectura y topología 34
Red de distribución Separación en el hogar 10 Sistemas de C.O. Redes HFC: Arquitectura y topología Consideraciones de diseño Hay una fuerte atenuación de la señal hasta el nodo secundario relación S/N Hay que equilibrar las pérdidas Se trabaja en 3ª ventana y con amplificación óptica Medida: CNR Carrier to Noise Ratio La dispersión produce: Limitación en el ancho de banda de transmisión Cancelación periódica de la modulación No linealidades de los equipos distorsión Linealidad del conv. O/E, E/O y amp. eléctricos Medida: CSO Composite Second Order CTB Composite Triple Beat 10 Sistemas de C.O. Redes HFC: Caracterización n y medidas 35
Ejemplo de red HFC: Ono 1A1E 1A1F 1A1G 1A1H 1B1A 1B1C 1B1D 1A1D STM-1 1A1C 1A1B 1A1A GW SC1_1_A_SM_GW1 1641 SM D 189XE12 SC1_1B_SM_GW2 GW 1B1H 1B1G 1B1F 1A2E 1A2E 1A2F 1A2G 3XSTM1e SC1_ST4_ATP_1_1 STM-1 GW SC1_1A_SM_GW2 1A2D 1A2C 1A2B 1A2A 16515 M E W STM-4 SC1_ST4_ATP_1_1 W 16515 M E 1A3E 1A3F 1A3G 1A3H 4XSTM1e STM-1 GW SC1_1A_SM_GW3 GW SC1_1B_SM_GW2 1A3D 1A3C 1Aª3B 1A3A 1B2F 1B2E 1A4E 1A4F STM-1 1A4G 1A4H GW SC1_1A_SM_GW3 REP SYNC INTERFAZ ELÉCTRICO INTERFAZ ÓPTICO STM_1 (155.5 Mbps) STM_4 (622.0 Mbps) 1A4D 1A4C 10 Sistemas de C.O. Redes HFC: Ejemplo Ejemplo de red HFC: Ono CABECERA SC1 P. Ópt. 3,2 dbm C.N.R. 53,8 db C.S.O. 70,6 db C.T.B. 66,3 db 70:30 70% NP 1A 1:2 2 x 13 dbm SCUAPPC-B (1) Acoplador 30% 3,1 Km / 1.0 db NP 1B 1,8 Km / 0.6 db EPA800-A (EP n) 1550 nm E O OTXE090A (TX n) Divisor OAAS815D-A (D1 n) SCUAPPC-B (2) SCUACCP-B (DOWN 1B) Torrelavega 24 Km / 8..3 db 2 x 16 dbm OAH02x16 (D2 n) 2 x 13 dbm SCUAPPC-B (3) Gama (Castro Urdiales) 41,8 Km / 11,65 db 1:2 EPA800-A (EP r) OAAS815D-A (D1 r) 1550 nm 2 x 16 dbm Divisor E O OTXE90A OAH02x16 (TX r) (D2 r) P. Ópt. 6,5 dbm P. Ópt. 1,9 dbm P. Ópt. 12,7 dbm C.N.R. 57,0 db C.N.R. 56,9 db C.N.R. 54,1 db C.S.O. 70,8 db C.S.O. 70,8 db C.S.O. 70,5 db C.T.B. 66,2 db C.T.B. 66,5 db C.T.B. 66,0 db SCUAPPC-B (4) P. Ópt. 8,6 dbm C.N.R. 53,8 db C.S.O. 70,6 db C.T.B. 66,3 db Ramal 3 P. Ópt. 11,2 dbm C.N.R. 53,8 db C.S.O. 70,6 db C.T.B. 66,3 db P. Ópt. 14,5 dbm C.N.R. 53,4 db C.S.O. 70,5 db C.T.B. 66,0dB 10 Sistemas de C.O. Redes HFC: Ejemplo 36
1. Sistemas WDM Índice 2. Redes troncales basadas en JDS/SDH 3. Redes LAN ópticas 4. Distribución de TV por cable (HFC) 5. Sistemas de radio sobre fibra 6. Sistemas no-guiados 7. Sistemas FFTH 10 Sistemas de C.O. Índice Sistemas de radio sobre fibra (RoF( RoF) Surgen de la necesidad de transportar señales de RF en sistemas de datos y telefonía por radio (GSM, UMTS, LMDS, ) entre: La antena y la estación base Estaciones base Estaciones base y centrales 10 Sistemas de C.O. Sistemas de radio sobre fibra 37
Servicios y bandas de frecuencia MVDS 40GHz MBS 60GHz 10 Sistemas de C.O. Sistemas de radio sobre fibra porqué es interesante la RoF? Las frecuencias involucradas son muy altas: por encima de las posibilidad de los cables de cobre para distancias de más de unos pocos metros Se puede separar la antena del resto del sistema Instalación en entornos más preparados Cobertura en interiores! Permite más clientes/tráfico por estación que los enlaces por microondas Ejemplo: enlace típico BTS-MSC: 2Mbps (Minilink) La idea es centralizar la inteligencia 10 Sistemas de C.O. Sistemas de radio sobre fibra 38
Cobertura en interiores Centralización de las múltiples antenas necesarias en túneles, metro, centros comerciales, edificios 10 Sistemas de C.O. Sistemas de radio sobre fibra Centralización n de estaciones base La transmisión óptica permite distancias de decenas de Km Unidad de antena remota (RAU) 10 Sistemas de C.O. Sistemas de radio sobre fibra 39
Transmisión n transparente La RAU es más simple El ancho de banda muy elevado 10 Sistemas de C.O. Sistemas de radio sobre fibra Transmisión n en frec.. intermedia La RAU es más compleja El ancho de banda menor: F.O. multimodo! 10 Sistemas de C.O. Sistemas de radio sobre fibra 40
Consideraciones de diseño Son sistemas de subportadora eléctrica (SCM sub-carrier multiplexing) Es crítica la linealidad de todos los equipos: Especialmente la curva P-I de la fuente de luz importancia del índice de modulación m Frecuencias altas + distancias cortas: limita la dispersión! La dispersión causa: Limitación en el ancho de banda Cancelación periódica de la modulación 10 Sistemas de C.O. Sistemas de radio sobre fibra Efecto de la dispersión n en RoF Una solución: 10 Sistemas de C.O. Sistemas de radio sobre fibra 41
Ejemplo de sistema RoF Brite-cell Transmisión transparente 0..2,1GHz (p.e. UMTS) SMF, láser DFB en 2ª ventana, L<1,5Km, hasta 48 antenas Se uso en los juegos olímpicos de Sidney: 500.000 personas en 1,5Km 2 (500 antenas) 10 Sistemas de C.O. Sistemas de radio sobre fibra 1. Sistemas WDM Índice 2. Redes troncales basadas en JDS/SDH 3. Redes LAN ópticas 4. Distribución de TV por cable (HFC) 5. Sistemas de radio sobre fibra 6. Sistemas no-guiados 7. Sistemas FFTH 10 Sistemas de C.O. Índice 42
Sistemas no guiados El canal de transmisión es la atmósfera o el vacío Sistemas de corta distancia (interiores) Larga distancia 10 Sistemas de C.O. Sistemas no guiados Atmósfera: Consideraciones de diseño Atenuación variable con el tiempo atmosférico Modelos para estimar las pérdidas del canal Necesidad de un diseño estadístico (tiempo de servicio) Pérdidas por desalineamientos Tx-Rx Es un canal no dispersivo No hay efectos no-lineales con niveles de potencia típicos Añadir al ruido la radiación de fondo solar Ojo con los aspectos de seguridad para las personas: P TX-máxima 10 Sistemas de C.O. Sistemas no guiados 43
Ejemplos de S.C.O.. no guiados Corta distancia: Estándar Irda (1993) 9k6..4Mbps, 2m 802.11-IR (1997) 2Mbps, 25m Larga distancia atmosférico: WaveStar OpticAir de Lucent Hasta 5 Km. R b =2,5 Gbps (10 Gbps con 4 canales WDM) λ = 1550 nm, tracking automático, cuatro haces simultáneos Tx: láser DFB + amplificador óptico: 1W Entre satélites: Proyecto europeo SILEX (2001) 10 Sistemas de C.O. Sistemas no guiados 1. Sistemas WDM Índice 2. Redes troncales basadas en JDS/SDH 3. Redes LAN ópticas 4. Distribución de TV por cable (HFC) 5. Sistemas de radio sobre fibra 6. Sistemas no-guiados 7. Sistemas FFTH 10 Sistemas de C.O. Índice 44
Fiber-To To-The-X 10 Sistemas de C.O. Sistemas FTTH Fiber-To To-The-Home Bucle de abonado basado en fibra óptica Solución a largo plazo al first mile issue X NO! PON: Passive Optical Network 10 Sistemas de C.O. Sistemas FTTH 45
Arquitectura de una PON Ventajas: Menos fibras y TX/RX ( $ ) Todos los equipos activos en interiores Actualización sin cambiar elementos intermedios de red 10 Sistemas de C.O. Sistemas FTTH Estándares para FTTH Se busca: Nuevos servicios y ventajas para el usuario (para justificar sus costes) Facilidad de gestión para el operador Compatible/interoperable con lo ya existente Estándares en liza: ATM sobre PON (APON): ITU-T G.983 Ethernet sobre PON (EPON): en desarrollo por IEEE GPF sobre PON (GPON): ITU-T G.984 (en desarrollo) 10 Sistemas de C.O. Sistemas FTTH 46
Estándar G.983 (ATM sobre PON) Definiciones OLT (Optical Line Terminal): equipos E/O en la central ONU/ONT (Optical Network Unit): equipos E/O de usuario ODN (Optical Distribution Network): red pasiva de fibra óptica Downstream: tráfico hacia el usuario Upstream: tráfico hacia la central 10 Sistemas de C.O. Sistemas FTTH Estándar G.983 (ATM sobre PON) Capacidad 64 usuarios Downstream de 155 o 622MBps Upstream de 155Mbps Tecnología Fibra estándar SMF G.652 OLT: Láser FP/DFB 1550nm ONT: Láser FP 1310nm Codificación NRZ con scrambling BER < 10-10 WDM! 10 Sistemas de C.O. Sistemas FTTH 47
Compartición del medio: TDMA Downstream Seguridad Upstream Sincronización 10 Sistemas de C.O. Sistemas FTTH Consideraciones de diseño Todo está especificado para que funcione correctamente Pérdidas de la fibra: 10..30dB distancia Transmisor: Potencia inyectada en fibra: -4..+4dBm Relación de extinción < -10dB Anchura espectral eficaz < 1,4nm SMSR > 30dB (láser DFB) Potencia en el receptor: -33.. -8 dbm 10 Sistemas de C.O. Sistemas FTTH 48