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
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
2
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
3
1. Redes de Acceso: Escenario Actual
Tecnología de Red DSL: Topología en el Acceso
PCCPE
POTS + DSL
POTS +
DSL
POTS + DSL
POTS
FEDSLAM
IP/MPLS
TDM
POTS
Un ejemplo básico sería:
GEDSL
TDMSwitch
4
1. Redes de Acceso: Escenario Actual
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
1. Redes de Acceso: Escenario Actual
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
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
7
1. Redes de Acceso: Escenario Actual
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
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
Up: 1 MbpsDw: 8 Mbps
Up: 1 MbpsDw: 12 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)
Up: 55 MbpsDw: 55 Mbps
Up: 100 MbpsDw: 100 Mbps
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
1. Redes de Acceso: Escenario Actual
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
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
11
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:
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
1. Redes de Acceso: Escenario Actual
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
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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.
Sección 2
Evolución y Nuevas Necesidades
14
2. Evolución y Nuevas Necesidades
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
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 KbpsAncho de banda previsto (servicio video llamada): 384 Kbps
Total Necesario 75 Mbps
16
2. Evolución y Nuevas Necesidades
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
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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)
3. Introducción a las Redes FTTx
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
3. Introducción a las Redes FTTx
19
Ejemplo de Topologías FTTx
3. Introducción a las Redes FTTx
FTTH
FTTB
FTTC
Fibra ÓpticaPar de Cobre
20 Km
20 Km750 m
20 Km
OLT
MDU
MDU
20
Comparación de Soluciones FTTH
3. Introducción a las Redes FTTx
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
3. Introducción a las Redes FTTx
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
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. 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
5. Consideraciones de Diseño
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 C
able
ONT
1:4
Drop
DistributionHub
49
5. Consideraciones de Diseño
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
5. Consideraciones de Diseño
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
5. Consideraciones de Diseño
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
5. Consideraciones de Diseño
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
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5. Consideraciones de Diseño
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
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5. Consideraciones de Diseño
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
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 FTTBCentros Comerciales FTTC/FTTB
• Propiedad HorizontalZonas Residenciales FTTH
Barrios Privados FTTC
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5. Consideraciones de Diseño
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
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
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5. Consideraciones de Diseño
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
5. Consideraciones de Diseño
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
5. Consideraciones de Diseño
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
6. Ejemplos de Implementación: Red GPON
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
6. Ejemplos de Implementación: Red GPON
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
6. Ejemplos de Implementación: Red GPON
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
6. Ejemplos de Implementación: Red GPON
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