VISITA TÉCNICA A ESTUDIANTES UDLA

Junio-2015

AGENDA

INTRODUCCION A TECNOLOGIAS PONFUNICIONAMIENTO DE UNA RED PONCARACTERISTICAS DE GEPONCARACTERISTICAS GPONDIFERENCIAS ENTRE GPON vs GEPON

Introducción a tecnologías PONREDES ÓPTICAS PASIVAS (PASSIVE OPTICAL NETWORK)

PON es una tecnología punto - multipunto. En las redes PON los siguientes elementos que son:

Terminal de Línea Óptica (OLT, Optical Line Terminal) o Central Office (CO), localizada en el Proveedor de Servicios; y, la Unidad deRed Óptica (ONU,Optical Network Unit) localizada en el domicilio del usuario.

El OLT se interconecta con una red de transporte que recoge los flujos procedentes de varios OLT’s y los lleva a la cabecera de la red.

Brindado así servicios llamados FTTx, ya que los acrónimos de éstas tecnologías son FTTH(Fiber To The Home), FTTB (Fiber To The Building) y FTTA (Fiber To The Apartament) conocidas como fibra hasta el hogar, Edificio y Apartamento, respectivamente.

• En la dirección downstream figura 1, desde la OLT a las ONUs, EPON/GPON se comporta como una red física de tramas Ethernet en broadcast, como se muestra en dicha figura.

• Una trama se transmite de la OLT a las ONUs en broadcast, como resultado directo de la naturaleza física de un splitter óptico. A la OLT, la etiqueta LLID (caso de EPON) o PortID (caso de GPON) está agregado en el preámbulo para cada trama, y se extrae y se filtra en la ONU en su subcapa de reconciliación.

FUNCIONAMIENTO DE UNA RED EPON/GPON

FUNCIONAMIENTO DE UNA RED EPON/GPON Así, cada ONU recibe todas las tramas transmitidas de la OLT, pero solo extrae sus propias tramas coincidentes a su LLID o Port-ID.

La extracción de trama (filtrado) se basa solo en la LLID como la MAC de la ONU o el Port-ID como la GEM de la ONU en modo promiscuo y acepta todas las tramas.

Dada la naturaleza broadcast en sentido downstream de la EPON/GPON, se requiere de un mecanismo de encriptación. OLT 1 2 3 ONT ONT ONT 1 2 3 1 2 3 Upstream Voz & Datos 1310 nm TDMA (1,25 Gbps) Hasta 64 En la dirección upstream figura 2, se requiere de un protocolo de acceso múltiple, ya que la EPON/GPON opera como una red multipunto a punto. Debido a la naturaleza direccional del splitter, cada ONU se comunica directamente a la OLT, y no a otras ONUs. Sin embargo, las ONUs comparten la fibra troncal en sentido upstream, y las señales de datos de las ONUs simultáneamente colisionarían sin ser de la red gestionada. Las redes EPON/GPON son redes gestionadas, sin colisiones en operación normal.

• Las soluciones de acceso de red PON permiten por lo general compartir el ancho de banda de un divisor óptico o splitter de primer nivel entre máximo 64 subscriptores.

• Al tratarse de un canal compartido naturalmente se pueden generar problemas si varios usuarios intentan enviar tráfico de upstream al mismo tiempo. (Recordemos que el DOWNSTREAM está basado en BROADCAST).

• PON resuelve este problema mediante el uso de TDMA (Acceso Multiple por División de Tiempo)como mecanismo de control del tráfico de UPSTREAM.

• Para que TDMA funcione adecuadamente se requiere una precisa sincronía entre el OLT y los ONT, pues es necesario mantener un ordenamiento preciso en las tramas para garantizar una Tasa de Bits Constante (CBR) en el tráfico de subida.

• Para lograr esto TDMA se apoya en una técnica de sincronía basada en la capa física llamada RANGING.

• La idea de RANGING es simple. El objetivo es mantener todos los ONTs a la misma distancia virtual hacia el OLT. Para esto se crea un delay en las ONTs que están a una distancia más cercana al OLT, de esta manera las transmisiones desde varios ONTs llegarán al mismo tiempo, permitiendo al OLT mantener un control y orden más precisos para el manejo de las tramas.

RANGING

Algoritmos de Asignación de Anchos de Banda

• La tecnología GEPON, es la evolución de la tecnología PON (por sus siglas en inglés: Passive Optical Network) con la integración de la tecnología Ethernet a velocidades de 1 Gbps, de ahí su nombre: Gigabit Ethernet Passive Optical Network.

Que es GEPON?

Principales características de GEPON• EPON (Ethernet PON) Fue definido en 2004 por el grupo EFM (Ethernet First Mile) del IEEE EPON,

también llamado GEPON (Gigabit Ethernet PON) .• Proporciona tasas se datos simétricas de 1,25 Gbps en ambas direcciones US/DS

(Upstream/Downstream). • Una de las ventajas más importantes de EPON es el uso de protocolos de transporte Ethernet

nativos. Ethernet asíncrono de bajo costo ha sido desplegado en las redes de datos extendidas por años y, hay economías de escala significantes asociadas con componentes GbE tales como interfaces ópticas.

• La naturaleza asíncrona de Ethernet permite que los equipos de red basados en Ethernet sean mucho más baratos en comparación con los equipos basados en ATM o SONET, cuya característica principal es el sincronismo.

• EPON está basado en el estándar IEEE 802.3ah. También denominado EFM (Ethernet 2 in the First Mille).

• Combina los protocolos de transporte Ethernet con topologías de redes PON punto a multipunto. • Incluye mecanismos para la operación, administración y mantenimiento de redes, como es OAM.• Soporta operación CoS (Class of Service) para transportes de datos sensitivos al tiempo tales

como video donde las tramas del video deben entregarse en secuencia y a tiempo para prevenir fallas visibles.

• Soporta TDM usando servicios de emulación de circuitos.

• Para el control de acceso a la red en una topología Punto-Multipunto, EPON usa el Protocolo de Control Multipunto.

• El protocolo MAC (control de acceso al medio) del Ethernet original no puede operar apropiadamente en el sentido upstream (no broadcast), así que el protocolo MPCP (protocolo de control multipunto) fue desarrollado por el grupo IEEE 802.3ah, para solucionar este problema.

MPCP provee: • Autodescubrimiento, registro y ranging: son operaciones para las ONU’s recientemente

conectadas y descubiertas; • Una estructura de señalización completa: es decir un plan de control para la coordinación de la

transmisión de datos en sentido upstream. • Todos los algoritmos DBA, (asignación del ancho de banda dinámico-Dynamic bandwith

Allocation), están construidos en el tope de las capas MPCP y usa mensajes de señalización que se denominan Grant o Gate y Report.

• El algoritmo MPCP usa dos tipos de mensajes Report y Grant o Gate para realizar una administración entre las ONU’s (FIG 2.9) conectadas a la PON; cada ONU contiene un conjunto de paquetes predefinidos para obtener priorización y políticas de paquetes de datos. 55

• El mensaje Report se envía por la ONU para reportar el requerimiento del ancho de banda o un reporte del estado de encolamiento.

• Máximo se permiten 8 reportes encolados por cada una de las ONUs en un mensaje REPORT.

Protocolo de Control Multipunto MPCP (Multi-Point Control Protocol)

OAM (OPERACION, ADMINISTRACION Y MANTENIMIENTO)

• Un tema de actualidad en los servicios de redes de datos es el protocolo OAM, que por sus siglas hace referencia a la operación, administración y mantenimiento de redes con última milla ethernet y servicios extremo a extremo que entregan los datos en interfaz ethernet al cliente.

• Los estándares que definen este protocolo son 802.3ah, 802.1ag y Y.1731; la ventaja principal del uso de OAM en redes ethernet es la facilidad que este provee para detectar fallas en la red de manera más rápida, medir desempeño de la red, realizar pruebas de loopback y de conectividad a nivel de capa 2, y entre todas las funcionalidades de OAM la que más llama la atención de los proveedores de servicios se trata de la detección de fallas eléctricas en el equipo remoto.

• OAM es un protocolo de uso a nivel mundial en las redes de telecomunicaciones

Principales características de GPON

• GPON (Gigabit Passive Optical Network)

• El grupo FSAN inició un proceso para estandarizar las redes PON a fin de que operen a velocidades de datos superiores a 1 Gbps.

• Aparte de la necesidad de soportar tasas de datos más altos, el protocolo completo tuvo que ser abierto por la consideración ya expuesta, de manera que la solución fuera óptima y eficiente para el soporte de servicios múltiples, funcionalidad OAM (Operation Administration and Maintenance) y escalabilidad

• Introducida en el 2003 como ITU-T G.984, GPON usa una nueva capa de transporte nativa GEM (G-PON encapsulation method) que soporta protocolos de transporte “no-nativo” incluyendo ATM, Ethernet y TDM. La intención original era ampliar el soporte y la aceptación del mercado mediante el soporte de múltiples protocolos, pero el efecto añadirá complejidad a aquellos sistemas que no requieren mantener protocolos adicionales. Una característica clave es la tasa de datos DS (Downstream) de 2.5 Gbps y la tasa de datos US (Upstream) de 1.25 Gbps, posibilitando transmisiones simétricas y asimétricas.

• Multiplexación de la Información Tanto el sentido descendente como el ascendente viajan en la misma fibra óptica. Para ello se utiliza una multiplexación

WDM (Wavelength Division Multiplexing).• Potencia y Alcance El alcance de un equipo viene dado por la atenuación máxima que es capaz de soportar sin perder el servicio. La

atenuación máxima soportada por un sistema vendrá dada por la potencia máxima garantizada por la OLT (Optical Line Terminal) menos la potencia mínima que es capaz de percibir la ONT (Optical Network Units). El estándar GPON define diferentes tipos de láseres (medidos en dBm):

• Los fabricantes se han decantado por los láseres B+ por lo que la atenuación máxima que se puede asegurar para que funcione el servicio es 28 dB.

• Sentido Descendente – TDM Se utiliza tecnología conceptualmente similar a TDM (Time Division Multiplexing). Todos los datos se

transmiten a todas las ONTs (el splitter es un elemento pasivo que simplemente replica los datos). Cada ONT filtra los datos recibidos (sólo se queda con aquellos que van dirigidos hacia él). Tiene el problema de que el operador/usuario puede querer confidencialidad de los datos. Debido a esta confidencialidad se puede utilizar cifrado de los datos.

• Sentido Ascendente – TDM Se utiliza tecnología conceptualmente similar a TDMA (Time Division Múltiple Access). La OLT controla el

canal ascendente, asignando ventanas a las ONT. Se requiere un control de acceso al medio para evitar colisiones y para distribuir el ancho de banda entre los usuarios.

• Al ser el splitter un elemento pasivo, es necesaria la perfecta sincronización de los paquetes ascendentes que le lleguen, para que sea capaz de formar la trama GPON. Es por ello necesario que la OLT conozca la distancia a la que están las ONTs para tener en cuenta el retardo.

• Identificación de Usuarios Todos los elementos situados entre OLT y ONT (fibra óptica, splitters, repartidores y conectores) son

elementos pasivos (no requieren alimentación eléctrica). Esto implica que la OLT necesita un mecanismo que le permita identificar a cada uno de los usuarios que tiene conectados a una misma fibra.

Para ello se ha creado un elemento denominado número de serie de ONT, que debe estar configurado tanto en la OLT como en la ONT. La OLT debe tener un registro de los números de serie de ONT de todos los usuarios y a qué puerto pertenecen (de qué fibra cuelgan).

• El número de serie está compuesto por 8 bytes (64 bits). Los primeros 4 bytes identifican al fabricante y los 4 siguientes a la ONT propiamente dicha.

• Para que sea más manejable, se suele convertir el número a ASCII (8 caracteres ASCII) o a hexadecimal (16 caracteres hexadecimales).• Configuración Remota de las ONT[editar] Uno de los principales problemas que se ha intentado resolver en la tecnología GPON ha sido el conseguir gestión remota del equipamiento

de usuario, ya que cada visita a casa del cliente supone un elevado coste económico. Esto permite reducir los costes derivados del OPEX. Para ello, dentro de la norma GPON se ha desarrollado un protocolo denominado OMCI (ONT Management and Control Interface). Este

protocolo permite la configuración remota de las ONTs. Para cada ONT se establece un canal de gestión entre OLT y ONT. Incluye gestión, rendimiento, monitorización de alarmas, fallos y prestaciones. El protocolo OMCI es uno de los aspectos fundamentales para garantizar la interoperabilidad entre fabricantes. Hay diversos mecanismos de transmisión de la información OMCI.

• Protocolos de Enlace[editar] La norma GPON contempla dos posibilidades referentes a los protocolos de enlace que se pueden utilizar:• ATM: es el utilizado por APON y BPON, por lo que es una solución continuista.• GEM (GPON Encapsulation Method): se trata de un nuevo protocolo definido por la G.984s para en GPON.• A pesar de existir las dos posibilidades, los fabricantes se han decantado por implementar solamente la solución GEM. La pila de protocolos

quedaría de la siguiente manera:Ethernet sobre GEM, y éste sobre TDM/TDMA• Implementación Multicast[editar]• Multicast es el protocolo utilizado para la difusión de televisión. No confundir con el servicio de video bajo demanda. Este protocolo,

integrado en la ONT, OLT y decodificador, permite al usuario seleccionar el canal de televisión que recibe en cada momento.• GPON es una tecnología punto a multipunto, en el que todos los usuarios reciben la misma información, pero sólo se quedan con la que

está dirigida a ellos. Si dos usuarios piden el mismo canal, ¿para qué voy a enviarlo dos veces si los usuarios reciben toda la información?• El estándar GPON se ha diseñado para que una parte de la trama GPON esté dedicada al tráfico multicast, de tal manera que sea accesible

por todos los usuarios. Esta es la manera de conseguir enviar una sola copia de cada canal independientemente de los usuarios que la estén solicitando.

El protocolo OMCI

• El protocolo OMCI (ONT Management and Control Interface) es el protocolo estándar de GPON para el control por parte de la OLT (equipo de central) de las ONT (equipo de abonado). Este protocolo permite:

• Establecer y liberar conexiones en la ONT• Gestionar los puertos físicos de la ONT• Solicitar información de configuración y estadísticas de rendimiento• Informar autónomamente al operador del sistema de eventos, tales como cortes de fibra• El protocolo OMCI se ejecuta sobre una conexión GEM (GPON Encapsulation Method) entre la

controladora del a OLT y la controladora de la ONT y es establecido durante la fase de arranque de la ONT. El protocolo OMCI es asimétrico: el OLT es el maestro y la ONT es el esclavo. Un único OLT empleando diversas instancias del protocolo sobre canales de control independientes puede controlar múltiples ONTs. Los requerimientos de la OMCI dados en la recomendación G.984.4 de la ITU-T son necesarios para manejar la ONT en las siguientes áreas:

• Gestión de la configuración• Gestión de fallos• Gestión del rendimiento• Gestión de la seguridad

Arquitectura de Multiplexación

Diferencias de Uso de Protocolos entre GEPON vs GPON

ARQUITECTURA NETLIFE

GLOSARIO

• CO Central Office• FTTB/C/Cab/H Fiber-ToheBusiness/Curb/Cabinet/Home • FSAN Full-Service Access Network • OLT Optical Line Terminal• ONT Optical Network Terminator• ONU Optical Network Unit• PON Passive Optical Network• POTS Plain Old Telephone Service