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Ing. Miguel [email protected]

Redes FTTxConceptos y Aplicaciones

Lic. Agustín [email protected]

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

Sección 1

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

2


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 802.16)> WiFi (IEEE 802.11)> GSM> CDMA2000> UMTS> EVDO 1x> GERAN> HSPA> LTE

3


Tecnología de Red DSL: Topología en el Acceso

PCCPE

POTS + DSL

POTS

+ D

SL

POTS + DSL

POTS

FEDSLAM

IP/MPLS

TDM

POTS

Un ejemplo básico sería:

GEDSL

TDMSwitch

4


Tecnología de Red DSL: Ejemplo de un Servicio de Datos

PCCPE

ATM over DSL

POTS

DSLAMFE

Ethernet

PPP Session

EdgeRouter

IP

ETH

AAL5

ATM

DSL

IP

PPP

ETH

PPP

> 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

PHY

IP

ETHPHY

A nivel de protocolos y conectividad se tendrá:

PVC VLAN

5


Tecnología de Red DSL: Ejemplo de Triple Play

PC

FE

FE

EdgeRouter

IP Phone

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

En la actualidad los servicios de IPTV, VoIP e Internet conviven en las redes de acceso.

TV

CPEDSLAM LAN

Switch

STBFE

IPTVServer

VoIPServer

INTERNET

DSL Pipe

Video PVC: 10/46VoIP PVC: 10/47

Internet PVC: 10/48 Video VLANVoIP VLAN

Internet VLAN

MEN

6


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

7


Rendimiento de las Tecnologías DSL

Vemos a continuación la relación existente entre las velocidades máximas de transmisiónde datos (teóricas) para cada distancia dada:

> Para un par AWG 26 (Ø=0.405 mm) se considera una atenuación de 13.81 dB/Km

8


Rendimiento de las Tecnologías DSL

Comparación entre las distintas tecnologías de acceso DSL:

ADSL ADSL2 ADSL2+ SHDSL* VDSL VDSL2

Up: 1 MbpsDw: 8 Mbps


Up: 1 MbpsUp: 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)



ANSI T1.413ITU-T G.992.1 ITU-T G.992.3 ITU-T G.992.5

ANSI T1E1.4/2001ITU-T G.991.2

ETSI TS-101524ITU-T G.993.1 ITU-T G.993.2

5 Km5.5 Km

6.5 Km (L)5.5 Km

6.5 Km (L) 1.5 Km

30 MHz1.104 MHz 1.104 MHz 2.208 MHz 12 MHz

1.5 Km6 Km

DMT DMT DMT TC-PAM QAMDMT DMT

800 KHz

> 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)

9


Tecnología de Red HFC: Topología y Protocolos

PCCPE

RF Coax

RF Coax

RF Coax OpticalNodeFE

Un ejemplo básico de CATV, Internet y Telefonía sería:

Optical MetroRing

TV

RF

OpticalNode

DigitalVideo

VoIPServer

AnalogVideo Source

INTERNET

POTSPhone

IP

ETH

DOCSISPHY

ATM

802.14 MACPHY

10


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

11


Tecnología de Red BPL: Topología y Componentes

Ejemplo de acceso hogareño para los servicios de Video, Telefonía y Datos:

Imag

e fr

om h

ttp://

ww

w.p

anas

onic

.co.

jp • 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

DSL HFC BPL

12


Comparación entre las distintas Tecnologías de Acceso Fijas

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 tecnológica4. Se requiere servicio

telefónico fijo

Ven

taja

sD

esve

ntaj

as

1. Uso de la red preexistente2. Mantiene la velocidad de

acceso óptima conforme aumenta la distancia

3. No requiere servicio telefónico fijo

1. Uso de la red preexistente2. Rápido despliegue masivo

de red3. Varios puntos de acceso por

hogar4. 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

1. Velocidad máxima sujeta a la cantidad de usuarios conectados

2. Servicio no disponible en todas las localidades

3. Grandes distancias requieren repetidores

13


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.

Sección 2

Evolución y Nuevas Necesidades

14


Evolución de Servicios vs. Ancho de Banda

Servicio

Ancho de Banda

AccesoWEB

SDTV P2PGaming

E-Learning

Telemedicina HDTV RemoteStorage

3 Mbps4.5 Mbps

10 Mbps

12 Mbps

20 Mbps

28 Mbps

ADSL2+

VDSL2

15


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 KbpsAncho de banda previsto (servicio video llamada): 384 Kbps

Total Necesario 75 Mbps

16


Evolución Tecnológica y Ancho de Banda

ADSL2+

PON

15 ~ 50M

Multimedia Home,SDTV / VoD

100M ~1G

Multi channel HDTV / VoD1 ~ 12M

Fast Internet,Streaming Media,

Tele-working

ISDN

56~128k

Text-based Internet

Dial Modem

VDSL2

Sección 3

Introducción a las Redes FTTx

17

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)


18

Topologías de Red FTTx

• Fiber To The NodeFibra óptica y cable coaxial (Outdoor)200 – 500 hogares por fibraServicios de 30 Mbps

• Fiber To The CurbFibra óptica y par de cobre (Outdoor)10 – 100 hogares por fibraServicios de 50 Mbps

• Fiber To The BuildingFibra óptica (Outdoor) y par de cobre (Indoor) 32 hogares por fibraServicios de 100 Mbps

• Fiber To The HomeEnteramente de fibra óptica1 hogar por fibraServicios de más de 100 Mbps


19

Ejemplo de Topologías FTTx


FTTH

FTTB

FTTC

Fibra ÓpticaPar de Cobre

20 Km

20 Km750 m

20 Km

OLT

MDU

MDU

20

Comparación de Soluciones FTTH


Point to Point EthernetN / 2N Fibras por usuarioCostos de inversión muy elevados

Curb Switched Ethernet1 o 2 Fibras desde la Central Requiere energía eléctrica en el nodo remotoRequiere un equipo concentrador remoto

Passive Optical Network (PON)1 Fibra troncalSplitter ópticos pasivosNo se necesita de energía eléctrica

CO

N / 2N Fibers

Ethernet P2P

CO

1 / 2 Fibers

CurbSwitch

CO

1 Fiber

Splitter

21

Redes de Fibra Óptica

Es la única tecnología que cumple todos los requisitos actuales y futuros respecto de lasproyecciones 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


Sección 4

Tecnologías PON

22

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

?

=

23

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

24

4. Tecnologías PON

Cómo Funciona una Red PON?

Por medio de un esquema de multiplexado por longitud de onda se dividen todas las componentes necesarias para realizar la transmisión en Upstream, Downstream y CATV-RF.

OLT

Splitter

ONT# 1

ONT# 2

ONT# n

1490nm

1310nm

OpticalConverter

WDMCoupler

1550nmEDFA

Data

Data

DataCATV-RF

25

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

OLT

Splitter

ONT# 1

ONT# 2

ONT# 3

11

32

1 132

1

32

2

1323

CentralOffice

SubscriberHomes

26

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

OLT

Splitter

ONT# 1

ONT# 2

ONT# 3

1

CentralOffice

SubscriberHomes

1

22

3

1 3 22

Bandwidth Allocation

27

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.

28

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.

29

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.

30

4. Tecnologías PON

ITU-T G.984.3• 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-984.1/2/3/4

Proveen un desarrollo completode servicios orientado a la

compatibilidad

ITU-T G.984.4• Formato de mensaje OMCI• Trama de Administración de dispositivos OMCI• Principio de funcionamiento de OMCI

ITU-T G.984.1•Características generales de una red GPON

ITU-T G.984.2• Especificaciones de parámetros de la ODN• Especificaciones de puertos ópticos a 2.488 Gbps• Especificaciones de puertos ópticos a 1.244 Gbps• Overhead allocation at physical layer

Estándares de GPON

31

4. Tecnologías PON

Parámetros Básicos de Rendimiento

• GPON especifica siete velocidades de transmisión posibles:> 0.15552 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down> 0.62208 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down> 1.24416 Gbit/s up, 1.24416 Gbit/s down> 0.15552 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down> 0.62208 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down> 1.24416 Gbit/s up, 2.48832 Gbit/s down> 2.48832 Gbit/s up, 2.48832 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

32

4. Tecnologías PON

Multiplexación de Servicios

GEM Port: unidad mínima de transporte de serviciosT-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.)

T-CONT

T-CONT

ONTOLT

GEM-Port

33

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.

BandwidthType

DelaySensitive

T-CONT Types

Type1 Type2 Type3 Type4 Type5

YES

NO

NO

NO

Fixed

Assured

Non-Assured

Best EffortFixed Bandwidth

Assured Bandwidth

Non-Assured Bandwidth

Best Effort Bandwidth

Reserved for OAM andqueue-length reporting

T-C

ON

T Ty

pe5

T-CONTType4

T-CONTType3

T-CONTType2

T-CONTType1

TotalCapacity

34

4. Tecnologías PON

Formato de Entramado GPON

TCP / UDP

IP

Ethernet

GTC Specification

AAL 1/2/5

Layer 1

Layer 2

Layer 3

Layer 4

UpperLayers

ATM Cell GEM Frame

PON - PHY

GCT-TC Frame

VideoDataPOTSTDMVariousServices

VoIP

35

4. Tecnologías PON

Formato de Trama en Downstream

PCBdn

Payloadn

PCBdn + 1

Payloadn

Psync4 bytes

Ident4 bytes

Reserved13 bytes

BIP1 bytes

Plend4 bytes

Plend4 bytes

US BW MapN*8 bytes

FEC Ind1 bit

Reserved1 bit

Super-frame Counter 30 bits

Blen BW MapLength 12 bits

Alen ATM PartitionLength 12 bits

CRC8 bits

Access 18 bytes

Access 28 bytes

…..Access n8 bytes

Alloc ID12 bits

Flags12 bits

SStart2 bytes

SStop2 bytes

CRC1 byte

Send PLS1 bit

Send PLOAMn1 bit

Use FEC1 bit

Send DBRu2 bits

Reserved7 bits

125us

Coverage of this BIP Coverage of next BIP

36

4. Tecnologías PON

Formato de Trama en Downstream

Physical Control Block Downstream (PCBd)

Payload

AllocID Start End AllocID Start End

1 100 200 2 300 500

T-CONT1(ONT 1)

T-CONT 2(ONT 2)

Slot

200

Slot

300

Slot

500

Slot

100

PLOu PLOAMu PLSu DBRu X Payload x DBRu Y Payload y

Upstream Bandwidth Map

125usDownstream Framing

Upstream Framing

37

4. Tecnologías PON

Formato de Trama en Upstream

PLOu PLOAMu PLSu DBRu x Payload x DBRu y Payload y PLOu DBRu z Payload z

PreambleA bytes

DelimiterB bytes

BIP1 bytes

ONU-ID1 bytes

Ind1 bytes

ONU IDMsg ID1 bytes

Message10 bytes

CRC1 bytes

DBA 1,2,4bytes

CRC1 bytes

DBA Report Pad if needed

GEMheader

Framefragment

GEMheader

Full frame

GEMheader

Framefragment

PLI Port ID PTI HEC

ONT A ONT B

38

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 bandaen upstream por la OLT.

Dynamic Bandwidth Assignment (DBA)

Asignación dinámica de ancho de bandaen upstream por la OLT.

DBA Non-Status Reporting (NSR)

La OLT verifica los patrones de tráfico delas ONTs (no se envían reportes).

DBA Status Reporting (SR)

Las ONTs reportan el estado de sus colas de tráfico cuando transmiten en upstream.

Bandwidth Assignment

Status Report

Bandwidth Assignment

Indirect Feedback

39

4. Tecnologías PON

Forward Error Correction (FEC)

OLTONTs

1:64

• 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

FEC enabled

FEC disabled

40

4. Tecnologías PON

Seguridad en el Envío de Datos

OLTONTs

1:64

• 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

Encrypted

Clear

LANSwitch

VoIP

TDM

IPTVHSI

GE/10 GE

802.1p

41

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.

Metro Ethernet

OLT

GPON

GPON

QueuingSchedule

DBA

42

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.

Splitter

Traffic based on GEM-ports

OLT

GPON

TrafficSchedule

FEFEFEFE

VoIP

TDM

IPTV

HSI

802.1p

ONT

43

4. Tecnologías PON

Proceso de Activación (Serial Number)

• 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.

ONT OLT ONT

44

4. Tecnologías PON

Proceso de Activación (Ranging)

• 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.

ONT OLT ONT

45

4. Tecnologías PON

Operación, Administración y Mantenimiento (OAM)

OMCI – Optical Management & Control Interface• Control de las ONTs desde la OLT• Configuración remota• Monitoreo de rendimineto• Notificaciones y Alarmas

PLOAM – Physical Layer OAM• Alarmas y Alertas• Aseguramiento del Ancho de Banda• Soporte de DBA• Encriptación

OLTONTs

1:64

IP

NMS

PLOAM (Physical Level)

OMCI (Data Level)SNMP

46

4. Tecnologías PON

Arquitectura de OAM

SNMPOMCI

SNMP

UDP

IP

Ethernet

SNMP

UDP

IP

Ethernet

NMSONT OLT

OMCI

GEM

GTC

GPM

OMCI

GEM

GTC

GPM

GPON Ethernet PHY

DB ONT MIB OLT MIB DB Management

• La información de Management es enviada por SNMP hacia la OLT• La OLT realiza las consultas a la ONT por medio de OMCI

Sección 5

Consideraciones de Diseño

47


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 OLT2. Donde colocar los Splitters3. Cuantos niveles de Splitters se utilizarán4. La topología resultante deberá ser flexible5. La arquitectura deberá ser escalable

Cómo está compuesta la ODN?

Donde ubicar la OLT?

Donde ubicar los Splitters?

?

?

?

48


Elementos de la ODN

Definición de ODNODN (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

CO

Distribution Cable

Distribution Hub

Feeder Cable

Splitter

Drop

Cab

le

ONT

1:4

Drop

DistributionHub

49


Qué es un Splitter?

Splitting factor 2N => Systematic Attenuation = N x 3 dB

Es un elemento pasivo que sirve para dividir la señal óptica, que entra por un extremo, en varias señales de salida.

50


Donde Ubicar la OLT?

Core CO- Cobertura de larga distancia- Fácil Operación y Mantenimiento- Baja densidad de usuarios

1:64

OutdoorCabinet

CO

Core CO

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

51


Donde Ubicar los Splitters?

CO- Fácil acceso de mantenimiento- Flexibilidad en el tendido- Mayores costos de despliegue

OutdoorCabinetCO

Basement

Outdoor Cabinet- Menores costos de despliegue- Mantenimiento on-site

Basement- Ahorro de cables de fibra óptica- Uso ineficiente de puertos PON- Mantenimiento on-site

OutdoorCabinet

Single-level splitting

52


Un Nivel o dos Niveles de 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.

1st Splitter2nd Splitter

Two-level splittingCO

CO

53


Entonces Splitter Centralizado o en Cascada?

COCO

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

54


Análisis de Pérdida de Potencia

Item Mean power loss (dB)Mechanical splicer 0.4Fusion splicing point 0.11:64 19.31:32 16.51:16 13.51:8 10.51:4 7.21:2 3.21310 nm 0.35/km1490 nm 0.25/km

Optical cable (G.652)

Optical splitter

Connection point

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.

55


Selección de la Topología Física

Las topologías responden a las distintas necesidades de las áreas Urbana Densa y Suburbana/Rural.

• Propiedad Vertical Edificios Residenciales FTTB/FTTA

Edificios Comerciales FTTBCentros Comerciales FTTC/FTTB

• Propiedad HorizontalZonas Residenciales FTTH

Barrios Privados FTTC

56


FTTB vs. FTTA

Topología FTTB

Floor 3

Floor 2

Floor 1

Basement

Topología FTTA

Floor 3

Floor 2

Floor 1

Basement

MDU Splitter

MODEM ONT

Fibe

r Opt

ics C

ablin

g

Twis

ted-

pair

Cab

ling

57


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

58


VLAN por Servicio

InternetVID 1000

OLTONT

MetroHome

Networking

IPTVVID 2000

VoIPVID 1800

1000

1000

1000

2000

2000

2000

1800

1800

1800

1000

FE1

1000

2000

FE2

2000

1800

FE3

1800

OLT working in Bridged ModeONT performs VLAN/Port Mappingand sends traffic Tagged/Untagged

ONT 1

ONT 2

ONT 3

IEEE 802.1Q

59


InternetVID 1000

VoDVID 2000

VoIPVID 1800

OLTONT

MetroHome

Networking101

102

103

501

502

503

901

902

903

101501901

OLT working in Bridged ModeTraffic Tagged with S-VLAN and C-VLAN

ONT performs VLAN/Port Mappingand sends traffic Tagged/Untagged

ONT 1

ONT 2

ONT 3

VLAN por Usuario + VLAN por Servicio

IPTVVID 2500

2500

2500

2500

IEEE 802.1Q

IEEE 802.1ad2500

FE1FE2FE3FE4

103503903

2500

60


VLAN Translation

InternetVID 1000

VoDVID 2000

VoIPVID 1800

OLTONT

MetroHome

Networking21

21

21

22

22

22

23

23

23

212223

OLT performs Inter-VLAN routingTraffic Tagged with S-VLAN and C-VLAN

ONT performs VLAN/Port Mappingand sends traffic Tagged/Untagged

ONT 1

ONT 2

ONT 3

IPTVVID 2500

24

24

24

IEEE 802.1Q

IEEE 802.1ad24

FE1FE2FE3FE4

21222324

101102103

101102103

101102103

Sección 6

Ejemplos de Implementación: Red GPON

61


Ejemplo #1: Triple Play

OLT1:32ONT

1001500 Payload

PC

TV

POTS

STB

EdgeRouter

LANSwitch

IPTVServer

VoIPServer

INTERNET

MEN

T-CONT 4

T-CONT 1

T-CONT 2

Payload1300

Payload2400

GEPON

128 10 Payload

129 20 Payload

130 30 Payload

PONFEPOTS

C-VLAN / S-VLANGEM-Port / U-VLAN

Payload

Payload

Payload

Ethernet / IP

1490nm1310nm

62


Ejemplo #2: Internet, Voz y CATV-RF

OLT1:32ONT

1001500 Payload

PC

TV

POTS

EdgeRouter

LANSwitch

RF Video VoIPServer

INTERNET

MEN

T-CONT 4

T-CONT 1

Payload2400

GEPON

128 10 Payload

130 30 Payload

PONFE

POTSCATV-RF

C-VLAN / S-VLANGEM-Port / U-VLAN

Payload

Payload

Ethernet / IP

EDFA

1490nm1550nm1310nm

63


Ejemplo #3: TDM Nativo (TDMoGEM)

OLT1:32ONT

TDM

T-CONT 1 E1 Frame

E1/T1PON

128 Payload

E1/T1

TDMGEM-Port

PON

TDM

1490nm1310nm

TDMSwitch

E1 Frame E1 Frame129 Payload

130 Payload

E1 Frame

E1 Frame

E1 Frame

TDMoGEM

64


Ejemplo #4: TDM por Circuit Emulation (CESoP)

OLT1:32TDM

GatewayMEN

T-CONT 1

GEPON

VLANGEM-Port / U-VLAN

PONFE

VLAN

1490nm1310nm

Payload

Payload

Payload

LANSwitch

Payload1501

180 40 Payload

181 41 Payload

182 42 Payload

ONT

40

41

42

FEE1/T1

E1 Frame

E1 Frame

E1 Frame

TDMGateway

BSC

E1/T1GE

TDMTDM

E1 Frame

CESoP

Gracias!

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)

A1

Acrónimos

BBPL Broadband over Power LinesBPON Broadband PON

CCDMA Code Division Multiple AccessCESoP Circuit Emulation Service over PacketCODEC COdificator - DECodificatorCPE Customer Premises Equipment

DDOCSIS Data Over Cable Service Interface

SpecificationDSL Digital Subscriber LineDSLAM Digital Subscriber Line Access Multiplexer

EEPON Ethernet PONEVDO Evolution Data Optimized

FFDM Frequency Division MultiplexingFTTB Fiber To The BuildingFTTC Fiber To The CurbFTTH Fiber To The HomeFTTx Fiber To The X

GGERAN GSM EDGE Radio Access

NetworkGPON Gigabit PONGSM Global System for Mobile

communications (originalmente Groupe Spècial Mobile)

HHSPA High Speed Packet Access

IIP Internet ProtocolIPTV IP TelevisionIR Infra Red

LLTE Long Term Evolution

MMODEM Modulator-DemodulatorMSAN Multi Service Access Network

A2

Acrónimos

OODN Optical Distribution NetworkOLT Optical Line TerminalONT Optical Network TerminalOTDR Optical Time-Domain Reflectometer

PP2P Point to PointPLC Power Line CommunicationsPON Passive Optical NetworkPOTS Plain Old Telephone Service

RRF Radio Frequency

TTDM Time Division Multiplexing

UUMTS Universal Mobile Telecommunications System

VVoD Video on DemandVoIP Voice over IP

WWDM Wavelength Division MultiplexingWiFi Wireless FidelityWiMAX Worldwide Interoperability for

Microwave Access

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