GPON TRIPLE PLAY

GPON TRIPLE PLAY201529/05/2015

INTEGRATES:JAVIER LARREAGIANCARLO IANNIGALO GRANIZOSANTIAGO LIGA

Tipos de componentes que intervienen en la redAl quererse implementar una red GPON y un servicio de triple play que fluya por una red, debieron de considerar diferentes criterios tcnicos como son el tipo de red que se va a utilizar en el diseo, la topologa de red, el tipo de fibra y cableado y la ubicacin en los equipos.Caractersticas de la red en generalSe va a utilizar fibra ptica ya que tiene gran capacidad de ancho de banda y en especfico FTTN (fibra hasta el nodo) lo que quiere decir que la fibra va a estar ms lejos de los abonados ya que la tesis se quiere implementar en residencias. A diferencia con la compaa de comunicaciones netlife que hace llegar la fibra hasta el modem la cual entrara a FTTH(fibra hasta la casa).Como solo se utilizara fibra hasta el nodo la dems distancia la cubrir el cable de cobre utilizando la tecnologa VDSL2 (Very-High-Bit-RateDigitalSubscriberLine2) Lnea digital de abonado de muy alta tasa de transferencia, que aprovecha la actual infraestructura telefnica de pares de cobre.Este es elestndarde comunicacionesDSLms reciente y avanzado. Est diseado para soportar los servicios conocidos como "Triple Play", incluyendo voz, video, datos, televisin de alta definicin (HDTV) y juegos interactivos.Tipo de topologaLa topologa que se usara es en rbol ya que esta permitir la interconexin del nodo central con un divisor ptico mediante un solo tramo de fibra, este divisor o slplitter requerir funciones de privacidad y seguridad.

OLT ALCATEL-LUCENT 7342Primer elemento principalSe utilizara una sola OLT el cual es un elemento situado en una central telefnica del cual partir la fibra, esta tendr 6 tarjetas GPON, las cuales aseguraran la distancia de transmisin de 20 km (la distancia ms lejana dentro del diseo son 4,7km por lo que no habra problema en usar esta tarjeta), una tarjeta de administracin para configurar los clientes dependiendo del tipo de servicio que contraten y que permita monitorear el consumo para la facturacin, tarjeta de almientacion120V.

I 1ONU- ALCATEL-LUCENT ISAM 7302ONU y Tipo de cableSe utilizara fibra cable adssmonomodo (adecuado para largas distancias y altas tasas de transmisin) ya que son inmunes a interferencia de las redes elctricas ya que el planeamiento de esta red es colgar los cables por el tendido elctrico facilitando el mantenimiento.

Tipos de splittersSe utilizaran splitters en cascada los cuales podrn ir conectados a otro splitter y estos directamente a ONUS, estos splitters y onus se encontraran en un punto cercano a los abonados ya que se pretende llegar a ellos con cable de par de trenzado de cobre o UTP.

Este Onu es Ideal para FTTN, por lo que permite reutilizar la red de cobre existente. La categora de cable UTP empleada para este diseo ser categora 6, que es un estndar de cable que puede transmitir datos hasta 1 Gbps y las caractersticas de transmisin del medio estn especificadas hasta una frecuencia superior a 250 MHz..Comparacin con otro tipo de conexin

Equipos Principales Equipos finales del usuarioSe utilizaran redes pticas GPON ya que solo se necesitaran equipos activos en los extremos y estos son menos sujetas a fallas y su costo de mantenimiento es ms bajo.En esto estoy de acuerdo ya que en los elementos que intervienen en una conexin xDSL (Actual implementacin de conexin en CNT) intervienen ms equipos y el mantenimiento de estos equipos es alto por ejemplo:ELDSLAM(Multiplexor que trabaja sobre par de cobre y separa la voz y los datos en las lneas del abonado)El cual soluciona el problema de espacio por que puede dar servicio a un gran nmero de abonados

DSLAM(Multiplexor sobre par de cobre)Los Muxfins los cuales son repetidores de seal para que esta no se atenu hasta llegar a la casa de los abonados. Se las encuentra en las calles y ahora en ecuador en casetas de voz y datos que cntest implementando. Muchas veces si el abonado se encuentra ms cerca de la central se conecta directamente con esta pero de no ser as se conecta con los muxfins.

No se ofrece el serviciowireless en los abonados a diferencia de netlife quien brinda un modem y un router wireless.

Porque utilizar fibra ptica.De a cuerdo a la necesidad que tiene CNT E.P de adecuar los servicios de telecomunicaciones tradicionales para que formen parte de una red convergente pasiva que ofrezca mejores beneficios tecnolgicos para los usuarios y mayores beneficios econmicos para el proveedor. En la actualidad la empresa provee a sus suscriptores de servicios de datos, internet, telefona fija y mvil, pero de una manera individualizada, es decir, entregando cada servicio por una red de acceso diferente y por ende con ms costo para el usuario final y con mayor dificultad para el mantenimiento y gestin de cada una de las redes que se involucran en el proceso.Considerando que resulta optimo tanto econmica, social y tecnolgicamente el estudio y diseo de soluciones de ltima generacin que permitan proponer una alternativa, como es redes pticas pasivas PON, misma que se apalanca en medios de Transmisin guiados como es FTTX, de tal manera poder ofrecer una gama de servicios y /o aplicaciones como lo es triple play (voz, video y datos) a travs de una sola infraestructura de red de acceso, como es IP, obteniendo as beneficios de escalabilidad, flexibilidad, seguridad y reduccin de costes.Uno de los objetivos que persiguen los proveedores de servicios de telecomunicaciones es poder incrementar la gama de servicios que ofrecen actualmente, adaptndose as a la creciente demanda de los abonados, de esta manera se propone un nuevo paquete de servicios denominado Triple Play.Triple Play es el empaquetamiento de servicios y contenidos audiovisuales (voz, banda ancha y televisin). Este servicio trae ventajas tanto a los usuarios como a los proveedores ya que permite una mejora considerable en la calidad de los servicios, nuevas posibilidades en telefona, un abaratamiento del acceso a Internet y facilidad para integrar nuevos servicios todo dentro de la misma plataforma.Para suplir las limitaciones que presenta el par trenzado de cobre y poder prestar de forma masiva servicios que requieren de un gran ancho de banda se decidi introducir la fibra ptica en el nodo de acceso lo que permite disponer de un medio de transmisin con gran capacidad de ancho de banda, dando el soporte para ofrecer servicios Triple Play logrando proporcionar los niveles de calidad adecuados para cada aplicacin, adems la fibra ptica ofrece varias ventajas como la conexin de puntos distantes sin necesidad de equipos intermedios y presenta inmunidad a las interferencias electromagnticas hacindola apta para ser usada en ambientes industriales. Adicionalmente, desde el punto de vista de costos, las redes pticas de acceso se destacan por tres aspectos principales. Primero, permiten establecer una plataforma comn para servicios de naturalezas diversas, servicios que hasta hoy en da han sido provistos usando redes separadas, lo que desde el punto de vista econmico no es una buena estrategia. Segundo, las reas de acceso pueden ser mayores y con un nmero ms pequeo de nodos de conmutacin. Finalmente, los costos de operacin se vern reducidos ya que desde una central de operacin se podr responder a solicitudes, realizar el mantenimiento u operacin de enlaces lejanos todo mediante el uso de comandos.Redes pticas de acceso pasivas (XPON)

Las redes pticas pasivas presentan una arquitectura similar a las redes de cable en las que existen varios nodos pticos, unidos con la cabecera a travs de fibra ptica, bsicamente la fibra ptica se ramifica sucesivamente mediante acopladores o divisores pticos pasivos, desde la OLT (Terminal de Lnea ptica) hasta llegar a cada ONU (Unidad de Red ptica), tratndose de una topologa fsica de difusin en la cual todas las ONUs reciben la seal completa. Las redes pticas pasivas sustituyen el tramo de coaxial por fibra ptica monomodo y los divisores elctricos por divisores pticos. De esta manera, se eliminan todos los componentes activos existentes entre el servidor y el cliente, dado a las redes de infraestructura de fibra ptica. Las redes pticas pasivas proporcionan una transmisin muy segura y libre de errores, con una alta capacidad de transferencia si se emplea, por ejemplo, ATM. Existen algunas variantes de las redes PON como: APON, BPON, GPON y EPON, las cuales se describen

APON (ATM (Modo de Transferencia Asncrona) PON)

la red APON tpica es la que utiliza accesos VDSL, donde la ONU est a pocos metros del cliente. APON basa su transmisin en canal descendente en rfagas de celdas ATM (Modo de transferencia asncrona) con una tasa mxima de 155 Mbps que se reparte entre el nmero de ONUs que estn conectadas en canal ascendente. Su inconveniente inicial era la limitacin de los 155 Mbps que ms adelante se aument hasta los 622 Mbps.BPON (Broadband PON - Red ptica Pasiva de Banda Ancha)Se basan en las redes APON, se refiere a una red para el soporte de servicios que requieran una anchura de banda superior a la correspondiente a la velocidad binaria bsica de la RDSI (Red Digital de Servicios Integrados), que incluira servicios de vdeo y de distribucin, pero con la diferencia que pueden dar soporte a otros estndares de banda ancha, en los que se incluye: Ethernet, distribucin de video, VPL (Lneas Privadas Virtuales, Virtual Private Line), etc.Originalmente estaba definida con una tasa de 155 Mbps fijos tanto en canal ascendente como descendente; pero, ms adelante, se modific para admitir: Trfico asimtrico: Canal descendente 622 Mbps. Canal ascendente 155 Mbps. Trfico simtrico: Canal descendente y ascendente 622 Mbps.

EPON (Ethernet PON) Especificacin realizada por el grupo de trabajo EFM (Ethernet in theFirstMile, Ethernet en la primera milla), para aprovechar las caractersticas de la tecnologa de fibra ptica y aplicarlas a EthernetLa arquitectura de una red EPON se basa en el transporte de trfico Ethernet, manteniendo las caractersticas de la especificacin 802.3. Las ventajas que presenta respecto a los anteriores estndares son: Trabaja directamente a velocidades de Gbps (que se tiene que dividir entre el nmero de usuarios). La interconexin de islas EPON es ms simple. Reduccin de costosREDES OPTICAS PASIVAS CON CAPACIDAD DE GIGABIT GPON Definido como una innovacin del conjunto de estndares PON, la Red ptica Pasiva con capacidad de Gigabit

El estndar que se expone, permite manejar amplios mrgenes de ancho de banda, para prestar servicios a nivel comercial y residencial, mejorando sus prestaciones en el transporte de servicios IP y con una nueva capa de transporte diferente, el envi de la seal en forma ascendente y descendente con rangos de 1.25Gbps y 2.5Gbps para el primer caso y de 2.5Gbps para el segundo ya sea de forma simtrica o asimtrica llegando bajo ciertas configuraciones a entregar hasta 100Mbps por usuario. Entre las principales diferencias que se presentan sobre sus antecesores, estn: Soporte completo para voz. Alcance nominal de 20Km con un presupuesto de 60Km dentro de las recomendaciones establecidas. Soporte de varias velocidades, las indicadas para APON/BPON y EPON. Alto nivel de funciones de Operacin, Administracin, Mantenimiento y Suministro. Seguridad en el trfico debido a la operacin en modo de radiodifusin para la transmisin en modo descendente heredado del estndar PON.Con lo anotado, el proveedor se ve poco afectado en lo que respecta a cambios de equipos de los clientes, ya que se pueden seguir ofreciendo los mismos servicios tpicos sobre los elementos instalados si fuese el caso, pero con mayor eficiencia.Caractersticas que aportara la utilizacin de fibra ptica Bajo costo Horarios convenientes (tardes o noches) Descarga rpida de archivos Mensajera Instantnea Proteccin contra virus informticos

Los usuarios la preferirn ya que brindar: Servicios con calidad superior a los que actualmente utilizan. Un sistema de facturacin simple, que dentro de lo posible abarque todos los servicios que reciben. Disponibilidad de los servicios sin restricciones. Servicio de mantenimiento inmediato. Baja inversin y costos de mantenimiento.

Funcionamiento de la red

La OLT (Terminal de Lnea ptico) es el equipo que interconecta la red ODN con la red MPLS a travs de las puertas de uplink, que en un principio tienen una capacidad de 1 Gbps, las puertas de uplink agrupan el trfico de todas las ONT que se configuren.Las OLT a su vez son las encargadas de administrar y sincronizar el trfico que va hacia las ONT en modalidad TDM; trfico que se transmite por la red ODN y se replica por todas las puertas de los splitter que estn asociados a la puerta PON. As mismo, la OLT es la encargada de gestionar, sincronizar y administrar el trfico que viene desde las ONT en modo TDMA. Rfagas de trfico sincronizado que permite compartir el canal de retorno por varias ONT.La ODN (Red de distribucin ptica) corresponde a un anillo de fibra ptica o cable feeder (alimentacin) que conecta la puerta principal y le da respaldo a los splitters primarios; y si el nivel de atenuacin lo permite, a travs de cables de distribucin se conectan splitters secundarios para llegar a las ONT a travs de una caja de distribucin y cables drop o acometida.La ODN est compuesta por los ODF, terminales de los cables de FO feeder que estn asociados a la red GPON (ruta principal o de trabajo y ruta de respaldo o proteccin), splitters primarios y secundarios con sus cajas de distribucin, cables de distribucin y por ltimo los cables de acometida o cables drop que conectan las ONT. La ODN es pasiva, no tiene elementos activos o energizados.El envo de la seal es en forma ascendente y descendente con rangos de 1.25 Gbps y 2.5 Gbps para el primer caso y de 2.5 Gbps para el segundo ya sea de forma simtrica o asimtrica llegando bajo ciertas configuraciones a entregar hasta 100 Mbps por usuario.atenuacin generada por los splitters:

TECNOLOGAS Y PROTOCOLOS UTILIZADOS POR LAS REDES GPONDBA (Dynamic Bandwidth Allocation) La Asignacin Dinmica de Ancho de Banda (DBA), es una tcnica por la cual el ancho de banda de un medio de comunicacin compartido puede ser asignado de forma adecuada y dependiendo de la necesidad entre diferentes usuarios. Su funcionalidad rescata algunas de las opciones de redes compartidas cuando varios usuarios pertenecientes a una red no se hallen conectados, aquellos que si lo estn se benefician con una mayor capacidad para la transmisin de datos, dando cabida a esa informacin en los intervalos no utilizados del ancho de banda.ATM (Asynchronous Transfer Mode). ATM es una tecnologa de transmisin de datos digital, implementado como un protocolo de red por conmutacin de paquetes de tamao fijo, con la ventaja sobre IP o Ethernet en el aprovechamiento de las cualidades de la conmutacin de circuitos y de paquetes para la transmisin en tiempo real de la informacin, en un modelo de conexin orientada con el establecimiento de un circuito virtual entre los puntos de enlace previo al intercambio de datos. Se considera a este protocolo, como base de funcionamiento en tecnologas como SONET y SDH en la estructura central (backbone) de la red pblica conmutada de telefona PSTN (Public Switched Telephone Network).TDM (Time Division Multiplexing)LaTecnologa est basada en la multiplexacin por divisin en el tiempo y consiste en segregar muestras de cada seal en ranuras temporales que el receptor puede seleccionar mediante un reloj correctamente sincronizado con el transmisor. Los multiplexores digitales combinan varias seales digitales (tambin llamadas seales de jerarqua inferior o seales tributarias) en una seal digital de velocidad superior.La distancia mxima de la red ODN, es decir, la distancia o longitud de tendido de fibra ptica entre la OLT y ONT no debe superar los 20 Km. La medida de 20 Km es un valor definido para el estndar GPON, sin embargo, la longitud de fibra ptica depende del clculo de la atenuacin mxima del enlace, que no debe sobrepasar el de 28 dB, esta restriccin obedece a los umbrales de trabajos de los equipos OLT y ONT.Presupuesto de enlaceDurante la planificacin de un enlace entre dos puntos a travs de fibra ptica es necesario estudiar un gran nmero de parmetros. El diseo del mismo tiene que garantizar que el sistema opere a una velocidad que satisfaga el ancho de banda disponible tanto para un sistema analgico como para uno digital. Adems, la seal que llega al receptor debe tener el nivel mnimo adecuado como para asegurar que la seal recuperada sea exactamente la misma que la emitida en el transmisor. Para lograr el cumplimiento de estos requerimientos, el proceso de clculo del sistema se apoya en el clculo por atenuacin o anlisis a partir del balance de las potencias (balance energtico), teniendo en cuenta la dispersin del sistema o anlisis desde el punto de vista de los tiempos de crecimiento. Los parmetros iniciales que se deben conocer en el momento de encarar el diseo del sistema que se desea implementar son: el tipo de seal a transmitir (Vdeo, Telefona, Datos), el Ancho de banda (Bw), la tasa de error de bits (BER) o relacin seal - ruido (S/R), la longitud del enlace en Km y las condiciones ambientales del tendido (exterior o interior). En el diseo se deben tener en cuenta las prdidas que son introducidas por todos los elementos de la red, adicionalmente, se debe considerar un margen de seguridad, que abarca prdidas que pueden presentarse por diversas causas y que no son predecibles. Se pudo comprobar que la ONU ms alejada de la OLT se encuentra a 1491.2 m, de acuerdo con las Tablas IV-XXII, IV-XXIII y IV-XXIV, esta distancia est dentro del rango de alcance de la OLT que es 20Km por lo que no ser tan alta la potencia de la rfaga que se debe enviar, sin embargo hay que considerar que las ONUs ms cercanas necesitarn menor potencia para no saturar su fotodiodo. En la actualidad se ha logrado que en los equipos se integre y simplifique el trabajo con rfagas de diferente nivel de potencia. Las prdidas a considerar son: -Atenuacin ocasionada por la fibra en funcin de la distancia, a la que denominaremos Af. El cable de fibra a utilizarse, ser el que cumple con la norma G.652D, se tienen los siguientesvalores de atenuacin, a partir de los cuales se realizan los clculos de las prdidas para el cliente ms alejado, como para el cliente ms cercano de la OLT: Cliente mas alejado de la OLT:Para 1330nm: Af = 1.4912Km * 0.37dB/Km Af = 0.552dBPara 1550nm: Af = 1.4912Km * 0.24dB/Km Af = 0.358dB Cliente mas alejado de la OLT:Para 1330nm: Af = 0.1043Km * 0.37dB/Km Af = 0.039dBPara 1550nm: Af = 0.1043Km * 0.24dB/Km Af = 0.025dB-Atenuacin debida a los conectores, se utilizar un conector a la salida de la OLT, dos conectores por cada splitter (entrada y salida) y un conector adicional con el que se llega a la ONU teniendo un total de 3 y 5 conectores para cada enlace dependiendo el caso. Un tipo de conector adecuado para redes FTTX es el conector LC que presenta una atenuacin tpica menor o igual a 0.12 dB y un valor mximo de atenuacin de 0.3. Las prdidas producidas por los conectores se calcularn tomando en cuenta el valor mximo de atenuacin: Pc1 = 0.3dB * 3Pcq = 0.9dB Pc2 = 0.3dB * 5Pc2 = 1.5dB-En la atenuacin debida a los splitters Ps se tomarn en cuenta los siguientes valores de acuerdo con el splitter utilizado:Splitter primario: 10.3dBSplitter secundario1: 10.3dB y splittersecundario2: 7.5dBPst1 = 10.3dB + 7.5dBPst1 = 17.8dBPst2 = 10.3dB + 10.3dBPst2 = 20.6dBPst2 = 10.3dB-Atenuacin debida a los empalmes: La atenuacin introducida por cada empalme si se realiza por fusin es aproximadamente de 0.1dB Cliente ms alejado de la OLT:Ae = Num empalmes * Atenuacion por empalme dBAe = 4 * 0.1dBAe = 0.4dB Cliente mas cercano de la OLT:Ae = 2 * 0.1dBAe = 0.2dB-Atenuacin debida al tendido de cobre: Para la factibilidad del diseo, este parmetro no es considerado, ya que de acuerdo con la tecnologa utilizada, se garantizan los valores de velocidad establecidos por VDSL2, los problemas en cuanto a este tipo de atenuacin se presentarn cuando el abonado se encuentre a una distancia mayor de 300m.El margen de seguridad ( ) permite garantizar el enlace por atenuacin cuando este aumenta por los empalmes de mantenimiento y degradaciones de los conectores, las variaciones de los parmetros de transmisin por factores ambientales, el envejecimiento de los componentes del sistema en especfico (el emisor que puede llegar a ser significativo) y los nuevos requisitos futuros que no existen en el momento de la planificacin inicial. Un valor apropiado es 3 dB.-Atenuacion total = At = Af + Pc + Pst + Ae + MsDonde:Af = atenuacion debida a la opticaPc = perdida inducida por los conectoresPst = perdida por dos niveles de splittersAe = atenuacion debida a los empalmesMs = margen de seguridad Cliente mas alejado:At = Af + Pc2 + Pst1 + Ae + MsAt = 0.552dB + 1.5db + 17.8dB + 0.4dB + 3dBAt = 23.252dB (a 1330nm)At = 23.058dB (a 1550nm) Cliente mas cercano:At = Af + Pc1 + Pst3 + Ae + M2At = 0.039dB + 0.9dB + 10.3dB + 0.2dB + 3dBAt = 14.439dB (a 1330nm)At = 14.425dB (a 1550nm)Realizando el anlisis a partir de la frmula concebida para el balance energtico, la cual de forma general, se puede expresar:Pm = Pt Pr AtDonde:Pm es el margen de potencia en dB, Pt es la potencia de salida del transmisor en dBm y Pr es la sensibilidad del receptor en dBm. At es la atenuacin total mxima permisible del enlace en dB.Si se considera los datos anteriormente mencionados e incluyendo una prdida de insercin de (Pi)1 dB y un margen de seguridad de 3 dB, aplicando la frmula de la atenuacin total se obtiene una atenuacin total de 23,058 dB para el cliente ms alejado. Teniendo en cuenta los datos del fabricante del equipamiento OLT ALCATEL-LUCENT 7342 referente a la potencia del transmisor (Pt) la cual oscila de 1,5 dBm a 5 dBm y la sensibilidad del receptor (Pr) que es de -28 dBm, empleando la ecuacin del balance energtico se obtendra un margen de potencia (Pm) de 29,5 dB siendo superior al valor de atenuacin total que va a tener el enlace y por lo tanto garantizando su implementacin.

Conclusiones Se realiz exitosamente el diseo de una red de acceso de fibra ptica FTTH (hasta el usuario final) utilizando el estndar GPON para clientes masivos y corporativos que permite brindar servicios convergentes como Triple Play (telefona, internet y televisin). Se lleg a la conclusin de que el diseo propuesto, as como el clculo respectivo y los parmetros establecidos, son criterios aplicables en redes de acceso de fibra ptica para casas, edificios, urbanizaciones y otras diferentes infraestructuras civiles que requieran fibra ptica hasta el usuario final.Recomendaciones Para la presente investigacin slo se permiten dos niveles de splitters, un tercer nivel de splitters aumenta las perdidas y reduce la distancia del enlace de fibra ptica. Se debe tener mucho cuidado el momento de realizar fusiones o empalmes, la correcta implementacin del tendido de fibra ptica deriva en una red que funcione correctamente.