Redes FTTx

Redes FTTx
Conceptos y Aplicaciones
Ing. Miguel Lattanzi
Lic. Agustín Graf
[email protected]
[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. Redes de Acceso: Escenario Actual
Red de Acceso Es el segmento de la red de telecomunicaciones que interconecta los
equipos de los abonados con los equipos del borde de la red del proveedor de servicios.
Elementos que componen una red de acceso:
• Medio Físico de Transmisión
> Par de cobre trenzado
> Cable coaxial
> Fibra óptica
> Aire / Espacio libre (en el caso de comunicaciones RF e IR)
•
Equipos de Telecomunicaciones
> Acceso DSL
> Acceso MSAN (DSL, VoIP y POTS)
> Acceso Óptico
> Antenas
•
Empalmes y Dispositivos de Interconexión
> Empalmes de par trenzado
> Empalmes de fibra óptica
> Cajas de distribución
1
1. Redes de Acceso: Escenario Actual
Redes de Acceso Fijas
> Red de telefonía tradicional (POTS)
> Red de banda ancha (DSL)
> Red HFC (Cable MODEM)
> Red eléctrica (BPL)
> Red de fibra óptica (P2P y PON)
Redes de Acceso Móviles
> WiMax (IEEE 802.16)
> WiFi (IEEE 802.11)
> GSM
> CDMA2000
> UMTS
> EVDO 1x
> GERAN
> HSPA
> LTE
2
1. Redes de Acceso: Escenario Actual
Tecnología de Red DSL: Topología en el Acceso
Un ejemplo básico sería:
L
DS
CPE
+
TS
PO
PC
FE
DSLAM
DSL
POTS + DSL
IP/MPLS
PO
TS
POTS
+
DS
L
POTS
GE
TDM
Switch
TDM
3
1. Redes de Acceso: Escenario Actual
Tecnología de Red DSL: Ejemplo de un Servicio de Datos
A nivel de protocolos y conectividad se tendrá:
Ethernet
ATM over DSL
PC
CPE
FE
Edge
Router
DSLAM
PPP Session
POTS
IP
PPP
ETH
IP
AAL5
PPP
IP
ETH
ETH
PHY
PHY
ATM
PVC <--> VLAN
DSL
> 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
1. Redes de Acceso: Escenario Actual
Tecnología de Red DSL: Ejemplo de Triple Play
En la actualidad los servicios de IPTV, VoIP e Internet conviven en las redes de acceso.
IPTV
Server
VoIP
Server
TV
STB
FE
DSLAM
CPE
PC
DSL Pipe
LAN
Switch
FE
FE
MEN
Edge
Router
Video PVC: 10/46
VoIP PVC: 10/47
Internet PVC: 10/48
Video VLAN
VoIP VLAN
Internet VLAN
IP Phone
> Servicios diferenciados por VPI/VCI entre el CPE y el DSLAM
> Servicios diferenciados por VLAN en la red del proveedor
5
INTERNET
1. Redes de Acceso: Escenario Actual
Transmisión de Señales en Redes DSL
Para realizar el envío de información las tecnologías DSL dividen el espectro efectivo en
diferentes bandas, por medio de multiplexación por división de frecuencia (FDM).
> POTS tiene reservado un espectro efectivo de 0 - 4 KHz
> Entre las señales de POTS y DSL existe una banda de seguridad de 4 KHz a 26 KHz
> DSL utiliza el espectro efectivo existente a partir de los 30 KHz
6
1. Redes de Acceso: Escenario Actual
Rendimiento de las Tecnologías DSL
Vemos a continuación la relación existente entre las velocidades máximas de transmisión
de datos (teóricas) para cada distancia dada:
> Para un par AWG 26 (Ø=0.405 mm) se considera una atenuación de 13.81 dB/Km
7
1. Redes de Acceso: Escenario Actual
Rendimiento de las Tecnologías DSL
Comparación entre las distintas tecnologías de acceso DSL:
ADSL
ADSL2
ADSL2+
SHDSL*
VDSL
VDSL2
ITU-T G.993.1
ITU-T G.993.2
ANSI T1.413
ITU-T G.992.1
ITU-T G.992.3
ITU-T G.992.5
ANSI T1E1.4/2001
ITU-T G.991.2
ETSI TS-101524
Up: 1 Mbps
Dw: 8 Mbps
Up: 1 Mbps
Dw: 12 Mbps
Up: 1 Mbps
Up: 3.5 Mbps (M)
Dw: 24 Mbps
Up: 2.3 Mbps (2W)
Dw: 2.3 Mbps (2W)
Up: 4.6 Mbps (4W)
Dw: 4.6 Mbps (4W)
Up: 55 Mbps
Dw: 55 Mbps
Up: 100 Mbps
Dw: 100 Mbps
5 Km
5.5 Km
6.5 Km (L)
5.5 Km
6.5 Km (L)
6 Km
1.5 Km
1.5 Km
1.104 MHz
1.104 MHz
2.208 MHz
800 KHz
12 MHz
30 MHz
DMT
DMT
DMT
TC-PAM
QAM
DMT
DMT
> M: Anexo M, especifica una mayor tasa de transmisión de datos en sentido Upstream
> L: Anexo L, especifica mayores distancias de alcance efectivo
*SHDSL puede operar en modo dos hilos (2W) o en modo cuatro hilos (4W)
8
1. Redes de Acceso: Escenario Actual
Tecnología de Red HFC: Topología y Protocolos
Un ejemplo básico de CATV, Internet y Telefonía sería:
Analog
Video Source
Digital
Video
VoIP
Server
RF
a
Co
PC
CPE
Optical
Node
x
FE
Optical
Node
Optical Metro
Ring
RF Coax
Phone
RF Coax
POTS
RF
ATM
TV
802.14 MAC
PHY
9
IP
ETH
DOCSIS
PHY
INTERNET
1. Redes de Acceso: Escenario Actual
Transmisión de Señales y Rendimiento en Redes HFC
En el envío de señales de CATV RF y datos, tanto en sentido upstream como downstream,
se utiliza un esquema de multiplexación por división de frecuencia (FDM).
•
Frecuencias Utilizadas
> El Return-path comprende de 5 MHz a 42 MHz
> El Forward-path comprende de 50 MHz a 860 MHz
•
Velocidades de Transmisión
> En upstream se alcanzan velocidades de hasta 10 Mbps
> En downstream se alcanzan velocidades de hasta 40 Mbps
•
Split Ratio
> 1:500
10
1. Redes de Acceso: Escenario Actual
Tecnología de Red BPL: Topología y Componentes
Ejemplo de acceso hogareño para los servicios de Video, Telefonía y Datos:
Image from http://www.panasonic.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
11
1. Redes de Acceso: Escenario Actual
Comparación entre las distintas Tecnologías de Acceso Fijas
Desventajas
Ventajas
DSL
HFC
1.
Uso de la red preexistente
2.
Equipos de bajo costo
3.
Gran penetración de mercado 3.
1.
Altas velocidades a corta
distancia
Pocos usuarios tienen
acceso a altas velocidades
Madurez tecnológica
Se requiere servicio
telefónico fijo
2.
3.
4.
1.
2.
1.
2.
3.
Uso de la red preexistente
Mantiene la velocidad de
acceso óptima conforme
aumenta la distancia
No requiere servicio
telefónico fijo
Velocidad máxima sujeta a
la cantidad de usuarios
conectados
Servicio no disponible en
todas las localidades
Grandes distancias
requieren repetidores
12
BPL
1.
2.
3.
4.
1.
2.
3.
4.
Uso de la red preexistente
Rápido despliegue masivo
de red
Varios puntos de acceso por
hogar
No requiere servicio
telefónico fijo
Problemas complejos de
ruido en la línea
Susceptible a problemas
energéticos
Distancias medias y
grandes requieren
repetidores
Aún no es un estándar
1. Redes de Acceso: Escenario Actual
Redes de Acceso Móviles
Algunos hechos relacionados con las tecnologías móviles son:
•
Ventajas
> Gran número de estándares desarrollados en las últimos años
> Aumento año tras año de la penetración de mercado
> Velocidades de acceso de hasta 70 Mbps
> Obras civiles mínimas para el despliegue de la red de acceso
•
Desventajas
> Menor velocidad máxima de acceso que otras tecnologías
> Medio físico más susceptible a interferencias electromagnéticas
> Menor grado de seguridad que las tecnologías de acceso fijas
> No permiten diseñar un conjunto de servicios Triple Play
Tener todos los servicios integrados permite simplificar los procesos administrativos de
los operadores y presentarle al cliente un único resumen de servicios.
13
Sección 2
Evolución y Nuevas Necesidades
2. Evolución y Nuevas Necesidades
Evolución de Servicios vs. Ancho de Banda
Ancho de Banda
VDSL2
28 Mbps
20 Mbps
ADSL2+
12 Mbps
10 Mbps
4.5 Mbps
3 Mbps
Acceso
WEB
SDTV
P2P
Gaming
E-Learning
14
Telemedicina
HDTV
Remote
Storage
Servicio
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
15
75 Mbps
2. Evolución y Nuevas Necesidades
Evolución Tecnológica y Ancho de Banda
PON
100M ~1G
VDSL2
15 ~ 50M
ADSL2+
Multi channel
HDTV / VoD
1 ~ 12M
Dial Modem
ISDN
Multimedia Home,
SDTV / VoD
56~128k
Fast Internet,
Streaming Media,
Tele-working
Text-based
Internet
16
Sección 3
Introducción a las Redes FTTx
3. Introducción a las Redes FTTx
Que es FTTx?
Fibra hasta alguna parte…
Describe un conjunto de topologías utilizadas en las redes de acceso por fibra óptica.
Elementos que determinan esta clasificación:
• Alcance
> Longitud de la fibra óptica
•
Medios de Transmisión
> Únicamente de fibra óptica
> Combinación de fibra óptica y par de cobre trenzado
•
Componentes de Red
> Terminales de usuario (ópticos)
> Equipos concentradores (DSL)
17
3. Introducción a las Redes FTTx
Topologías de Red FTTx
•
Fiber To The Node
Fibra óptica y cable coaxial (Outdoor)
200 – 500 hogares por fibra
Servicios de 30 Mbps
•
Fiber To The Curb
Fibra óptica y par de cobre (Outdoor)
10 – 100 hogares por fibra
Servicios de 50 Mbps
•
Fiber To The Building
Fibra óptica (Outdoor) y par de cobre (Indoor)
32 hogares por fibra
Servicios de 100 Mbps
•
Fiber To The Home
Enteramente de fibra óptica
1 hogar por fibra
Servicios de más de 100 Mbps
18
3. Introducción a las Redes FTTx
Ejemplo de Topologías FTTx
FTTH
20 K m
OLT
MDU
20 Km
750 m
FTTC
20
K
m
FTTB
MDU
Fibra Óptica
Par de Cobre
19
3. Introducción a las Redes FTTx
Comparación de Soluciones FTTH
Point to Point Ethernet
N / 2N Fibras por usuario
Costos de inversión muy elevados
CO
N / 2N Fibers
Ethernet P2P
Curb Switched Ethernet
1 o 2 Fibras desde la Central
Requiere energía eléctrica en el nodo remoto
Requiere un equipo concentrador remoto
CO
Passive Optical Network (PON)
1 Fibra troncal
Splitter ópticos pasivos
No se necesita de energía eléctrica
CO
1 / 2 Fibers
Curb
Switch
1 Fiber
Splitter
20
3. Introducción a las Redes FTTx
Redes de Fibra Óptica
Es la única tecnología que cumple todos los requisitos actuales y futuros respecto de las
proyecciones de ancho de banda.
•
Mayor capacidad de ancho de banda
•
Mayor alcance
•
Vida útil de mayor duración
•
Inmunes a interferencias electromagnéticas
•
Bajos costos de mantenimiento
•
Mayor fiabilidad
•
Flexibilidad y escalabilidad de red
21
Sección 4
Tecnologías PON
4. Tecnologías PON
Qué es una Red PON?
Es una red óptica pasiva
?
Si los equipos del operador y de los usuarios no son pasivos: porque es una red pasiva?
=
Se la considera pasiva porque los componentes de la red óptica son pasivos
Elementos Activos
• OLT
• MDU
• ONT
Elementos Pasivos
• Splitters
• Fibra Óptica
• Empalmes
22
4. Tecnologías PON
Cuáles son los Componentes de una Red PON?
•
Equipo Concentrador (OLT)
• Provee enlaces de fibra óptica hacia la red del operador
• Provee enlaces de fibra óptica hacia los usuarios
•
Red Óptica de Distribución (ODN)
• Fibras ópticas
• Splitters pasivos
• Empalmes
• Conectores
•
Equipos Terminales de Red (MDU)
• Proveen interfases de fibra óptica hacia la red ODN
• Proveen interfases xDSL hacia los usuarios
•
Equipos Terminales de Usuario (ONT)
• Proveen interfaces de fibra óptica hacia la red ODN
• Proveen interfases FE / GE, POTS y CATV-RF a los abonados
23
4. Tecnologías PON
Cómo Funciona una Red PON?
ONT# 1
Data
OLT
1490nm
1310nm
WDM
Coupler
ONT# 2
Data
Splitter
Optical
Converter
EDFA
1550nm
ONT# n
Data
CATV-RF
Por medio de un esquema de multiplexado por longitud de onda se dividen todas las
componentes necesarias para realizar la transmisión en Upstream, Downstream y CATV-RF.
24
4. Tecnologías PON
Cómo Funciona una Red PON? - Downstream
•
•
•
•
•
La OLT envía el tráfico utilizando Broadcast
La red óptica es totalmente transparente al envío de datos
Cada ONT verifica su dirección en el encabezado de las tramas
Debido a que las ONTs reciben todo el tráfico, es necesario utilizar encriptación
La OLT determina y le notifica a las ONT los Time Slots para el envío de datos
ONT# 1
1
1
3
2
OLT
ONT# 2
3
2
3
1
1
1
Splitter
2
2
3
3
1
2
ONT# 3
Central
Office
Subscriber
Homes
25
4. Tecnologías PON
Cómo Funciona una Red PON? - Upstream
•
•
•
•
•
La ONT toma el tráfico del puerto de usuario y lo mapea en tramas GEM
Los datos son transmitidos por medio de Time Slots asignados por la OLT
Es esquema de transmisión es TDMA
Se requiere un estado de sincronismo muy preciso para evitar colisiones
Por medio de DBA se mapea el ancho de banda para cada ONT
ONT# 1
1
Bandwidth Allocation
1
OLT
ONT# 2
1
3
2
2
2
2
Splitter
3
ONT# 3
Central
Office
Subscriber
Homes
26
4. Tecnologías PON
Tecnología BPON
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Estándar ITU-T G.983
Primer draft hecho en 1995
Tasa de transmisión en Downstream: 155/622/1244 Mbps
Tasa de transmisión en Upstream: 155/622 Mbps
Splitting Factor de 1:32
Eficiencia del 70%
Transporte por medio de celdas ATM
Permite el transporte de señales CATV-RF
Provee protección de los puertos PON
Provee seguridad en Downstream por medio de AES
No posee corrección de errores por FEC
Es la tecnología más desplegada de las redes PON, es el primer estándar de uso masivo.
27
4. Tecnologías PON
Tecnología EPON
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Estándar IEEE 802.3ah
Primer draft hecho en el 2000
Tasa de transmisión en Downstream: 1.2 Gbps
Tasa de transmisión en Upstream: 1.2 Gbps
Splitting Factor de 1:16 / 1:32
Eficiencia del 80% y del 60% cuando se utilizan servicios de voz
Transporte por medio de tramas Ethernet
No permite el transporte de señales CATV-RF
No existe un estándar para la protección de los puertos PON
No provee seguridad en Downstream
Provee un mecanismo de corrección de errores por FEC
Es la tecnología PON que mayor despliegue a tenido en los últimos años, pero ha sufrido
un gran estancamiento.
28
4. Tecnologías PON
Tecnología GPON
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Estándar ITU-T G.984
Primer draft hecho en el 2002
Tasa de transmisión en Downstream: 1.2 Gbps / 2.4 Gbps
Tasa de transmisión en Upstream: 1.2 Gbps / 2.4 Gbps
Splitting Factor de 1:64 / 1:128 (en desarrollo)
Eficiencia del 93% para todos los tipos tráfico de servicios
Transporte por medio de tramas GEM
Permite el transporte de señales CATV-RF
Provee un estándar para la protección de los puertos PON
Provee seguridad en Downstream por medio de AES
Provee un mecanismo de corrección de errores por FEC
Es la tecnología más nueva, está ganando mucho terreno en el segmento de las redes de
acceso por fibra óptica.
29
4. Tecnologías PON
Estándares de GPON
ITU-T G.984.1
ITU-T G.984.2
• Características generales de una red
• Especificaciones de parámetros de la ODN
• Especificaciones de puertos ópticos a 2.488 Gbps
GPON
• Especificaciones de puertos ópticos a 1.244 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.984.3
• Especificaciones de la capa TC de GPON
ITU-T G.984.4
• Arquitectura de multiplexación GTC y protocolos
• Formato de mensaje OMCI
• Definición de Trama GTC
• Trama de Administración de dispositivos OMCI
• Registración y Activación de las ONT
• Principio de funcionamiento de OMCI
• Especificaciones de DBA
• Alarmas y Rendimiento
30
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
31
4. Tecnologías PON
Multiplexación de Servicios
OLT
ONT
GEM-Port
T-CONT
T-CONT
z GEM Port: unidad mínima de transporte de servicios
z T-CONT: Transmission Container, es utilizado para la transmisión de datos en
upstream. Permite además realizar la alocación dinámica de ancho de banda. Se asignan
a la ONT y se identifican por el Alloc-ID.
z GPON Interface: Interfase GPON hacia la OLT.
z ONT Port: puerto físico de la ONT (Ethernet, POTS, E1,etc.)
32
4. Tecnologías PON
Tipos de T-CONT
z 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.
z T-CONT Type2 y type3: proveen ancho de banda garantizado y se utilizan principalmente
para servicios de video o datos de alta prioridad.
z T-CONT Type4: provee ancho de banda “best effort”, es utilizado principalmente para
servicios de datos de baja prioridad, como ser Internet.
z 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.
Reserved for OAM and
queue-length reporting
T-CONT
Type4
T-CONT
Type3
T-CONT
Type2
T-CONT
Type1
Best Effort Bandwidth
T-CONT Type5
Total
Capacity
Bandwidth
Type
T-CONT Types
Delay
Sensitive Type1 Type2 Type3 Type4 Type5
Fixed
YES
Non-Assured Bandwidth
Assured
NO
Assured Bandwidth
Non-Assured
NO
Best Effort
NO
Fixed Bandwidth
33
4. Tecnologías PON
Formato de Entramado GPON
Upper
Layers
Various
Services
TDM
POTS
Data
Video
VoIP
TCP / UDP
Layer 4
IP
Layer 3
Ethernet
AAL 1/2/5
ATM Cell
GEM Frame
Layer 2
GCT-TC Frame
GTC Specification
Layer 1
PON - PHY
34
4. Tecnologías PON
Formato de Trama en Downstream
125us
PCBd
n
Payload
n
Psync
4 bytes
Ident
4 bytes
PCBd
n+1
Reserved
13 bytes
BIP
1 bytes
Coverage of this BIP
FEC Ind
1 bit
Reserved
1 bit
Super-frame
Counter 30 bits
Payload
n
Plend
4 bytes
Plend
4 bytes
US BW Map
N*8 bytes
Coverage of next BIP
Blen BW Map
Length 12 bits
Alen ATM Partition
Length 12 bits
Access 1
8 bytes
Alloc ID
12 bits
Send PLS
1 bit
35
Flags
12 bits
Send PLOAMn
1 bit
CRC
8 bits
Access 2
8 bytes
SStart
2 bytes
Use FEC
1 bit
…..
SStop
2 bytes
Send DBRu
2 bits
Access n
8 bytes
CRC
1 byte
Reserved
7 bits
4. Tecnologías PON
Formato de Trama en Downstream
125us
Downstream Framing
Physical Control Block
Downstream (PCBd)
Upstream
Bandwidth Map
Payload
AllocID
Start
End
AllocID
Start
End
1
100
200
2
300
500
T-CONT1
(ONT 1)
Upstream Framing
T-CONT 2
(ONT 2)
Slot
Slot
Slot
Slot
100
200
300
500
PLOu
PLOAMu
PLSu DBRu X Payload x
36
DBRu Y
Payload y
4. Tecnologías PON
Formato de Trama en Upstream
PLI
Port ID
GEM
header
PTI
Frame
fragment
HEC
GEM
header
DBA Report
PLOu
PLOAMu
PLSu
Full
frame
GEM
header
Frame
fragment
Pad if needed
DBRu x
Payload x
DBRu y
Payload y
PLOu
ONT A
DBRu z
Payload z
ONT B
DBA
1,2,4bytes
Preamble Delimiter BIP
ONU-ID
Ind
ONU ID
A bytes
B bytes 1 bytes 1 bytes 1 bytes
Msg ID
1 bytes
37
Message
10 bytes
CRC
1 bytes
CRC
1 bytes
4. Tecnologías PON
Asignación Dinámica de Ancho de Banda (DBA)
Como es asignado el ancho de banda en las ONTs?
Static Bandwidth Assignment (SBA)
Dynamic Bandwidth Assignment (DBA)
Asignación estática de ancho de banda
en upstream por la OLT.
Asignación dinámica de ancho de banda
en upstream por la OLT.
DBA Status Reporting (SR)
DBA Non-Status Reporting (NSR)
Las ONTs reportan el estado de sus colas
de tráfico cuando transmiten en upstream.
La OLT verifica los patrones de tráfico de
las ONTs (no se envían reportes).
Bandwidth Assignment
Bandwidth Assignment
Status Report
Indirect Feedback
38
4. Tecnologías PON
Forward Error Correction (FEC)
•
•
•
•
•
FEC es un mecanismo utilizado por GPON para mejorar la calidad de transmisión
Utiliza el código Reed-Solomon (RS)
Es negociado en forma individual para cada una de las ONTs
Permite mejorar el “Budget” óptico en 3 dB
Utiliza alrededor de 7% del ancho de banda total
ONTs
OLT
FEC enabled
FEC disabled
39
1:64
4. Tecnologías PON
Seguridad en el Envío de Datos
•
•
•
•
Se aplica solo en sentido Downstream
Utiliza el algoritmo de encriptación AES
Se generan llaves individuales entre cada ONT y la OLT
Utiliza el modo de operación “Counter-Mode” que permite incrementar la robustez
ONTs
OLT
Encrypted
Clear
40
1:64
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.
Queuing
802.1p
Schedule
DBA
LAN
Switch
Metro Ethernet
GPON
VoIP
IPTV
HSI
TDM
GE/
10 GE
GPON
OLT
41
4. Tecnologías PON
Calidad de Servicio (QoS) en la ONT
• Clasificación de tráfico basado en VLAN/802.1p.
• Scheduling de servicios basado en la combinación de prioridades por
algoritmos SP (Strict Priority) y WRR (Weighted Round Robin).
• Transmisión de servicios basada en el mapeo en diferentes T-CONTs,
mejorando la utilización de los enlaces.
Traffic
Schedule
802.1p
OLT
Splitter
GPON
Traffic based on GEM-ports
42
ONT
FE
VoIP
FE
TDM
FE
IPTV
FE
HSI
4. Tecnologías PON
Proceso de Activación (Serial Number)
ONT
OLT
•
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
43
4. Tecnologías PON
Proceso de Activación (Ranging)
ONT
OLT
ONT
•
El Ranging mide el tiempo de propagación
(round-trip delay) para cada ONT en
particular.
•
La OLT envía un mensaje de ranging
“PLOAM” a cada ONT.
•
La ONT inmediatamente envía un mensaje de
respuesta hacia la OLT.
•
La OLT calcula el tiempo de propagación
entre la ONT – OLT y envía una adpatación
del delay a la ONT.
•
La ONT necesita la adaptación del delay para
prevenir colisiones en la interfase PON
cuando envía datos en sentido upstream.
44
4. Tecnologías PON
Operación, Administración y Mantenimiento (OAM)
PLOAM – Physical Layer OAM
OMCI – Optical Management & Control Interface
•
•
•
•
•
•
•
•
Alarmas y Alertas
Aseguramiento del Ancho de Banda
Soporte de DBA
Encriptación
Control de las ONTs desde la OLT
Configuración remota
Monitoreo de rendimineto
Notificaciones y Alarmas
ONTs
NMS
OLT
1:64
IP
PLOAM (Physical Level)
SNMP
OMCI (Data Level)
45
4. Tecnologías PON
Arquitectura de OAM
•
•
La información de Management es enviada por SNMP hacia la OLT
La OLT realiza las consultas a la ONT por medio de OMCI
ONT
OLT
NMS
DB
ONT MIB
OLT MIB DB
Management
OMCI
OMCI
SNMP
SNMP
GEM
GEM
UDP
UDP
GTC
GTC
IP
IP
GPM
GPM
Ethernet
Ethernet
GPON
Ethernet PHY
OMCI
SNMP
46
Sección 5
Consideraciones de Diseño
5. Consideraciones de Diseño
Fundamentos de Diseño
A la hora de pensar en un diseño de red se deben tener en cuenta los siguientes factores:
1.
2.
3.
4.
5.
Donde colocar la OLT
Donde colocar los Splitters
Cuantos niveles de Splitters se utilizarán
La topología resultante deberá ser flexible
La arquitectura deberá ser escalable
?
Cómo está compuesta la ODN?
?
Donde ubicar la OLT?
?
Donde ubicar los Splitters?
47
5. Consideraciones de Diseño
Elementos de la ODN
CO
Dr
op
Distribution Hub
Ca
bl e
Distribution
Hub
Feeder Cable
Distribution Cable
1:4
Splitter
Drop
ONT
Definición de ODN
ODN (Optical Distribution Network) es la red de fibra óptica existente entre la OLT y la ONT/MDU.
Composición de la ODN
• Cables de Fibra Óptica
• Conectores y Empalmes
• Elementos de distribución
• Splitters
48
5. Consideraciones de Diseño
Qué es un Splitter?
Es un elemento pasivo que sirve para dividir la señal óptica, que entra por un extremo, en
varias señales de salida.
Splitting factor 2N => Systematic Attenuation = N x 3 dB
49
5. Consideraciones de Diseño
Donde Ubicar la OLT?
Core CO
Outdoor
Cabinet
CO
1:64
CO
Core CO
- Cobertura de larga distancia
- Fácil Operación y Mantenimiento
- Baja densidad de usuarios
- Mejor radio de cobertura
- Fácil Operación y Mantenimiento
- Balance de recursos (conectores,
cables de fibra óptica, ductos,
alimentación, etc.)
50
Outdoor Cabinet
- Ahorro de cables de fibra óptica
- Mantenimiento mas complejo
- Radio de cobertura reducido
- Necesidad de energía eléctrica
- Administración on-site
5. Consideraciones de Diseño
Donde Ubicar los Splitters?
CO
Outdoor
Cabinet
Outdoor
Cabinet
Basement
Outdoor Cabinet
CO
- Fácil acceso de mantenimiento
- Flexibilidad en el tendido
- Mayores costos de despliegue
- Menores costos de despliegue
- Mantenimiento on-site
Basement
- Ahorro de cables de fibra óptica
- Uso ineficiente de puertos PON
- Mantenimiento on-site
51
5. Consideraciones de Diseño
Un Nivel o dos Niveles de Splitter?
CO
CO
Single-level splitting
Two-level splitting
1st Splitter
2nd Splitter
• Un solo nivel de Splitter facilita el mantenimiento y las pruebas de campo.
• Tener dos niveles de Splitter reduce en gran medida los costos de despliegue debido al ahorro en cables
de fibra óptica.
52
5. Consideraciones de Diseño
Entonces Splitter Centralizado o en Cascada?
CO
CO
Centralizado
En Cascada
- 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
- Menores costos de despliegue por abonado
- Ideal para zonas con alta penetración de mercado
- Menor eficiencia en el uso de puertos PON
- Menor flexibilidad en el despliegue de fibra óptica
- Acceso de mantenimiento on-site
- Testing con OTDR ligado a la ingeniería de la ODN
53
5. Consideraciones de Diseño
Análisis de Pérdida de Potencia
Item
Connection point
Optical splitter
Optical cable
(G.652)
Mean power loss (dB)
Mechanical splicer
0.4
Fusion splicing point
0.1
1:64
19.3
1:32
16.5
1:16
13.5
1:8
10.5
1:4
7.2
1:2
3.2
1310 nm
0.35/km
1490 nm
0.25/km
Es conveniente hacer uso del peor caso cuando se realizan cálculos de diseño de la ODN, así se
obitene un márgen de seguridad para asegurar el correcto funcionamiento de los equipos.
54
5. Consideraciones de Diseño
Selección de la Topología Física
Las topologías responden a las distintas necesidades de las áreas Urbana Densa y
Suburbana/Rural.
•
•
Propiedad Vertical
Edificios Residenciales
FTTB/FTTA
Edificios Comerciales
Centros Comerciales
FTTB
FTTC/FTTB
Propiedad Horizontal
Zonas Residenciales
FTTH
Barrios Privados
FTTC
55
5. Consideraciones de Diseño
FTTB vs. FTTA
Topología FTTB
Topología FTTA
Floor 3
Floor 3
ONT
MODEM
Floor 2
Fiber Optics Cabling
Twisted-pair Cabling
Floor 2
Floor 1
Basement
Floor 1
Basement
MDU
Splitter
56
5. Consideraciones de Diseño
Selección de la Topología Lógica
•
Eficiencia de Ancho de Banda
• Selección de GEM ports por servicio
• Uso de una VLAN única para los servicios de Multicast
•
Simplicidad
• Buena planificación de reuso de VLAN desde el principio
•
Selección de una Arquitectura Escalable
• Considerar el uso de la OLT funcionando en L2 o L3
• Mantener el mínimo de conexiones necesarias
• Ser cuidadoso con el aprovisionamiento de VLANs
•
Seguridad
• Aislamiento del tráfico de usuario en la OLT evitando la conmutación local
• Identificación de usuarios para el acceso a Internet
57
5. Consideraciones de Diseño
VLAN por Servicio
OLT
ONT
Home
Networking
ONT 1
Metro
1000
1000
2000
2000
1800
1800
Internet
VID 1000
ONT 2
ONT 3
FE1
1000
FE2
2000
IPTV
VID 2000
FE3
1800
1000
1000
VoIP
2000
2000
VID 1800
1800
1800
ONT performs VLAN/Port Mapping
and sends traffic Tagged/Untagged
OLT working in Bridged Mode
58
IEEE 802.1Q
5. Consideraciones de Diseño
VLAN por Usuario + VLAN por Servicio
OLT
ONT
Home
Networking
Metro
101
ONT 1
ONT 2
101
501
901
2500
FE1
FE2
FE3
FE4
501
901
Internet
2500
VID 1000
102
IPTV
502
VID 2500
902
VoD
2500
ONT 3
103
503
903
2500
ONT performs VLAN/Port Mapping
and sends traffic Tagged/Untagged
VID 2000
103
503
VoIP
903
VID 1800
2500
OLT working in Bridged Mode
Traffic Tagged with S-VLAN and C-VLAN
59
IEEE 802.1ad
IEEE 802.1Q
5. Consideraciones de Diseño
VLAN Translation
OLT
ONT
Home
Networking
Metro
21
ONT 1
ONT 2
21
22
23
24
FE1
FE2
FE3
FE4
22
23
Internet
24
VID 1000
21
IPTV
22
VID 2500
23
VoD
24
ONT 3
21
22
23
24
ONT performs VLAN/Port Mapping
and sends traffic Tagged/Untagged
VID 2000
101
102
103
IEEE 802.1Q
101
102
103
21
22
VoIP
23
VID 1800
24
OLT performs Inter-VLAN routing
Traffic Tagged with S-VLAN and C-VLAN
60
IEEE 802.1ad
101
102
103
Sección 6
Ejemplos de Implementación: Red GPON
6. Ejemplos de Implementación: Red GPON
Ejemplo #1: Triple Play
IPTV
Server
VoIP
Server
TV
STB
OLT
LAN
Switch
1:32
ONT
MEN
PC
FE
POTS
POTS
Payload
Edge
Router
1490nm
1310nm
PON
130
PON
30
Payload
GE
T-CONT 4
2400
Payload
INTERNET
Payload
128
10
Payload
T-CONT 1
1500 100
1300
Payload
129
20
Payload
Payload
Payload
T-CONT 2
C-VLAN / S-VLAN
Ethernet / IP
GEM-Port / U-VLAN
61
6. Ejemplos de Implementación: Red GPON
Ejemplo #2: Internet, Voz y CATV-RF
RF Video
VoIP
Server
EDFA
TV
OLT
LAN
Switch
1:32
ONT
MEN
PC
POTS
1490nm
1550nm
1310nm
FE
PON
POTS
CATV-RF
Payload
130
30
Payload
Edge
Router
PON
GE
T-CONT 4
2400
Payload
Ethernet / IP
128
10
Payload
T-CONT 1
Payload
1500 100
Payload
C-VLAN / S-VLAN
GEM-Port / U-VLAN
62
INTERNET
6. Ejemplos de Implementación: Red GPON
Ejemplo #3: TDM Nativo (TDMoGEM)
TDM
Switch
OLT
1:32
ONT
TDM
1490nm
1310nm
E1/T1
PON
PON
E1/T1
TDMoGEM
E1 Frame
128
Payload
E1 Frame
129
Payload
E1 Frame
130
Payload
TDM
T-CONT 1
E1 Frame
E1 Frame
TDM
GEM-Port
63
E1 Frame
6. Ejemplos de Implementación: Red GPON
Ejemplo #4: TDM por Circuit Emulation (CESoP)
TDM
Gateway
LAN
Switch
OLT
1:32
ONT
MEN TDM
Gateway
1490nm
1310nm
E1/T1
FE
FE
PON
PON
GE
GE
CESoP
E1 Frame
40
Payload
180
40
Payload
E1 Frame
41
Payload
181
41
Payload
E1 Frame
42
Payload
182
42
Payload
TDM
VLAN
T-CONT 1
GEM-Port / U-VLAN
64
E1/T1
BSC
1501
VLAN
Payload
E1 Frame
TDM
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)
Acrónimos
G
GERAN GSM EDGE Radio Access
Network
GPON Gigabit PON
GSM Global System for Mobile
communications (originalmente
Groupe Spècial Mobile)
B
BPL Broadband over Power Lines
BPON Broadband PON
C
CDMA Code Division Multiple Access
CESoP Circuit Emulation Service over Packet
CODEC COdificator - DECodificator
CPE Customer Premises Equipment
D
DOCSIS Data Over Cable Service Interface
Specification
DSL Digital Subscriber Line
DSLAM Digital Subscriber Line Access Multiplexer
I
IP Internet Protocol
IPTV IP Television
IR Infra Red
L
LTE Long Term Evolution
E
EPON Ethernet PON
EVDO Evolution Data Optimized
F
FDM Frequency Division Multiplexing
FTTB Fiber To The Building
FTTC Fiber To The Curb
FTTH Fiber To The Home
FTTx Fiber To The X
H
HSPA High Speed Packet Access
M
MODEM Modulator-Demodulator
MSAN Multi Service Access Network
A1
Acrónimos
W
WDM Wavelength Division Multiplexing
WiFi Wireless Fidelity
WiMAX Worldwide Interoperability for
Microwave Access
O
ODN Optical Distribution Network
OLT Optical Line Terminal
ONT Optical Network Terminal
OTDR Optical Time-Domain Reflectometer
P
P2P Point to Point
PLC Power Line Communications
PON Passive Optical Network
POTS Plain Old Telephone Service
R
RF Radio Frequency
T
TDM Time Division Multiplexing
U
UMTS Universal Mobile Telecommunications System
V
VoD Video on Demand
VoIP Voice over IP
A2