PLANES DE DESARROLLO DE REDES Y SERVICIOS DE LAS TELECOMUNICACIONES "Año de la lucha contra la corrupción e impunidad"
REDES DE DISTRIBUCI DISTRIBUCION ON DIGITAL (ODN) CHAMPION ARONI, Jean Paul 15190249
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Resumen. Este informe presenta un análisis de las Redes de Distribución Óptica y sus principales
características, tales como sus topologías, arquitecturas, métodos de multiplexación, velocidades velocidades y ámbitos de aplicación. La ODN es el medio de transmisión óptica para la conexión física de las ONU a las OLT en una red óptica pasiva (PON), por lo tanto sus definiciones están necesariamente relacionadas a estas redes. Abstract. This report presents an analysis of the Optical Distribution Networks and their main
characteristics, such as their topologies, architectures, multiplexing methods, speeds and areas of application. The ODN is the optical transmission medium for the physical connection of the ONUs to the OLTs in a passive optical network (PON), therefore their definitions are necessarily related to these networks. I. I.
INTRODUCCIÓN
En los últimos años, las compañías de telecomunicaciones de todo el mundo han empezado a tomar en serio la tecnología denominada fibra hasta el hogar (FTTH). Esto ha hecho que los proveedores de estos sistemas estén avanzando rápidamente. Hay dos tipos importantes de sistemas que hacen posibles las conexiones de banda ancha FTTH: redes ópticas activas (AON) y redes ópticas pasivas (PON). La mayoría de las implementaciones de FTTH utilizan una red PON para ahorrar en costos de fibra. En esta página, explicaremos los componentes principales de PON: OLT, ONT, ONU y ODN; y la tecnología relacionada con este tipo de red. Figura 1- Red Óptica Pasiva
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PLANES DE DESARROLLO DE REDES Y SERVICIOS DE LAS TELECOMUNICACIONES "Año de la lucha contra la corrupción e impunidad" ¿Qué es la red óptica pasiva (PON)?
Una red óptica pasiva (PON) es un sistema de red con cableado de fibra óptica que envía la señal de todo o casi todo el recorrido hasta el usuario final. El sistema se describe de diferente forma según dónde termine la red PON, así pues tendríamos: fibra hasta la acera (FTTC), fibra hasta el edificio (FTTB) o fibra al hogar (FTTH). Componentes de la red PON
Una PON consiste en una terminal de línea óptica (OLT), situada en la oficina de la empresa de comunicaciones proveedora, y en varias unidades de red óptica (ONU), situadas cerca de los usuarios finales. Actualmente hay dos estándares principales de PON: Red óptica pasiva con capacidad de Gigabit (GPON) y Red óptica pasiva preparada para Ethernet (EPON). Independientemente del tipo de PON, su estructura de topología básica es la misma. Un sistema de red óptica pasiva Gigabit Ethernet (GEPON) generalmente se compone de una terminal de línea óptica (OLT) en la oficina central del proveedor del servicio y varias unidades de red óptica (ONU) o terminales de red óptica cerca de los usuarios finales. Se utiliza la red de distribución óptica (ODN) durante la transmisión entre OLT y ONU/ONT. Figura 2- Terminal de línea óptica (OLT)
OLT es un equipo que integra la función de interruptor L2/L3 en el sistema GEPON. Figura 3- Unidad de red óptica (ONU)
La ONU convierte las señales ópticas transmitidas a través de la fibra en señales eléctricas. Estas señales eléctricas son enviadas a los suscriptores individuales.
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Terminal de red óptica (ONT) En realidad, la ONT es lo mismo que la ONU en esencia. La ONT es un término de la UIT-T, mientras que ONU es un término del IEEE. Ambos se refieren al equipo del del usuario en el sistema GEPON. En la práctica, sin embargo, hay una pequeña diferencia entre ONT y ONU según su ubicación. ONT está situada generalmente en las instalaciones del cliente.
II. II.
RED DE DISTRIBUCIÓN ÓPTICA (ODN)
La ODN es el medio de transmisión óptica para la conexión física de las ONU a las OLT. Su alcance es de 20 km o más. Dentro de la ODN, el cable de fibra óptica, los conectores de fibra óptica, los divisores ópticos pasivos y los componentes auxiliares colaboran entre sí. El ODN tiene específicamente específicamen te cinco segmentos: la fibra de alimentación, el punto de distribución óptica, la fibra de distribución, el punto de acceso óptico y el divisor de fibra. La fibra de alimentación va desde el marco de distribución óptica (ODF) en la sala de telecomunicaciones de la oficina central (CO) hasta el punto de distribución óptica para coberturas de larga distancia. La fibra de distribución distribuye fibras ópticas para las áreas de su lado desde el punto de distribución óptica hasta el punto de acceso óptico. El divisor de fibra conecta el punto de acceso óptico a los terminales (ONT), logrando así la repartición de la fibra óptica a los hogares de los usuarios. En resumen, el ODN es esencial para la transmisión tr ansmisión de datos PON y su calidad afecta directamente al rendimiento, la confiabilidad y la escalabilidad del sistema PON. Figura 4- Red de Distribución Optica (ODN)
III. III.
CARACTERÍSTICAS
Las características que presenta una ODN son: La ODN permite la comunicación entre una OLT y el usuario y viceversa mediante la
utilización de un dispositivo óptico pasivo. UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
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PLANES DE DESARROLLO DE REDES Y SERVICIOS DE LAS TELECOMUNICACIONES "Año de la lucha contra la corrupción e impunidad" La ODN proporciona el medio de transmisión óptico para la conexión física de las ONU (Unidad de Red Óptica) con las OLT. La ODN está basada en divisores ópticos pasivos y bifurcadores ópticos. Las propiedades ópticas de la ODN deberán permitir proveer cualquier servicio. La ODN comprende los siguientes elementos ópticos pasivos: o Fibras y cables ópticos monomodo;
o o o o o
Fintas de fibra óptica y cables de cintas de fibra óptica; Conectores ópticos; Bifurcadores pasivos; Atenuadores ópticos pasivos; Empalmes. Figura 5- Configuración genérica de la red de distribución óptica.
Además cuentan con estos requisitos esenciales que influyen directamente en las propiedades ópticas de la ODN: Transparencia óptica a la longitud de onda: los dispositivos tales como los o bifurcadores ópticos, que no están previstos para realizar ninguna función,
IV. IV.
deberán ser capaces de soportar la transmisión de señales en cualquier longitud de onda en las regiones de 1310 nm y 1550 nm; o Reciprocidad: la inversión de los puertos de entrada y salida no producirá cambios importantes en la pérdida óptica a través de los dispositivos; o Compatibilidad con la fibra: todos los componentes ópticos serán compatibles con la fibra monomodo. TOPOLOGÍAS DE UNA RED DE DISTRIBUCIÓN ÓPTICA
Las redes de distribución óptica (ODN) pueden configurarse con diferentes topologías. Las principales son: Estrella Simple: Esta Simple: Esta arquitectura de red se basa en conectar la OLT directamente con cada ONU, esto beneficia al abonado teniendo este un gran ancho de banda ya que esta es una conexión UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
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PLANES DE DESARROLLO DE REDES Y SERVICIOS DE LAS TELECOMUNICACIONES "Año de la lucha contra la corrupción e impunidad" individual. La gran desventaja es los costes que esta tiene, ya que se necesita de dos transceptores ópticos para cada abonado. Figura 6- Topología Estrella Simple
Red Óptica Pasiva: Esta Pasiva: Esta topología de red se basa en ramificarse a través de acopladores/divisores. Es una topología física de fusión que que permite a las ONU recibir la señal completa. La división división de señales se divide a través de la ONU que funciona como mecanismo de multiplexación por división de dominio de tiempo. Figura 7- Topología Red Óptica Pasiva.
Estrella Doble Activa. Activa. Esta topología se hace para mejorar a la de Estrella Simple, solo que usa equipos activos, los cuales influyen tanto en costes como en supervisión y mantenimiento. Otro problema es la alimentación de estos equipos por eso no es una opción. Figura 8- Topología Estrella doble Activa
V. V.
ARQUITECTURAS DE UNA ODN
El ODN tiene específicamente cinco segmentos, que son fibra de alimentación, punto de distribución óptica, fibra de distribución, punto de acceso óptico y fibra de caída. La fibra de alimentación comienza desde el marco de distribución óptica (ODF) en la sala de UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
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PLANES DE DESARROLLO DE REDES Y SERVICIOS DE LAS TELECOMUNICACIONES "Año de la lucha contra la corrupción e impunidad" telecomunicaciones de la oficina central (CO) y termina en el punto de distribución óptica para cobertura de larga distancia. Figura 9- Arquitectura de una ODN
La fibra de distribución desde el punto de distribución óptica hasta el punto de acceso óptico distribuye fibras ópticas para las áreas adyacentes. La fibra de bajada conecta el punto de acceso óptico a los terminales (ONT), logrando la caída de la fibra óptica en los hogares de los usuarios. Además, el ODN es el camino esencial para la transmisión de datos PON y su calidad afecta directamente el rendimiento, la confiabilidad y la escalabilidad del sistema PON. La ODN brinda varios trayectos ópticos entre una OLT y las ONU’s, definidos por puntos de
referencia llamados S y R13. Los sentidos de comunicación de la ODN son los siguientes: Hacia el destino (OLT - ONU), es decir entre la línea de terminación óptica y el usuario o abonado, transmisión descendente descendente.. Hacia el origen (ONU - OLT), entre el usuario final y la línea de terminación óptica o
enrutador, transmisión ascendente. Figura 10- Configuración básica de una Red de Distribución Óptica
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PLANES DE DESARROLLO DE REDES Y SERVICIOS DE LAS TELECOMUNICACIONES "Año de la lucha contra la corrupción e impunidad" La figura muestra la configuración básica de una Red de Distribución Óptica en la cual, la OLT va desde el ODF de interconexión hasta los cables Drop que conectan las ONT’s a los Splitters (primarios o secundarios).
Los dos sentidos de transmisión óptica en la ODN se identifican como sigue: Sentido hacia el destino en el caso de señales transmitidas de la OLT a la(s) ONU,
Sentido hacia el origen en el caso de señales transmitidas de la(s) ONU a la OLT.
La transmisión en el sentido hacia el destino y la transmisión en el sentido hacia el origen pueden tener lugar en la misma fibra y en los mismos componentes (funcionamiento dúplex/dúplex), o en fibras y componentes distintos (funcionamiento (funcionamiento símplex). Las propiedades ópticas de la ODN OD N deberán permitir la provisión de cualquier servicio actualmente previsible, sin tener necesidad de introducir extensas modificaciones en la propia ODN. Este requisito influye en las propiedades de los componentes ópticos pasivos que constituyen la ODN. Figura 11- Sentidos de la Comunicación en una ODN
VI. VI.
TÉCNICAS DE MULTIPLEXAJE USADAS EN UNA ODN
TDM (Time Division Multiplexing) Para el envío de información en sentido descendente se recomienda la tecnología Time Division Multiplexing TDM (multiplexación por división de tiempo). La técnica de multiplexación por división en el tiempo logra incrementar la velocidad de transmisión binaria intercalando los datos en distintos canales, formando una cadena de datos de mayor velocidad. El flujo de datos de cada conexión de entrada se divide en unidades, donde cada unidad ocupa una ranura de tiempo de entrada. Figura 12- Flujo de Datos de TDM
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Como muestra el gráfico cada unidad de entrada se convierte en una unidad de salida y ocupa una ranura en el tiempo en la salida, denominada canal. Las ranuras del tiempo de agrupan en tramas. Varios canales comparten un mismo cable de fibra óptica, tomando como base el tiempo. El multiplexor conectado a la fuente toma los datos que provienen de esta y los envía por el correspondiente canal TDM. TDMA (Time Division Multiple Access) Para el envío de información en sentido ascendente se recomienda Time Division Multiple Access TDMA (Acceso Multiple por División D ivisión de Tiempo). En la técnica de Acceso Múltiple por División de Tiempo, se hace más segura la transmisión, asegura que la transmisión sin colisiones desde ONT a OLT. Principales características a mencionar son: Asigna el canal cálcicamente por una porción de tiempo a cada usuario, el cual puede transmitir a cualquier frecuencia. Las estaciones comparten el ancho de banda del canal m isma frecuencia pero en instantes de tiempo diferentes. Se transmite a la misma Utilizada por usuarios geográficamente distantes con el objetivo de mantener sincronía. Solo transmite cuando sea necesario.
Desventajas: Dificultad de ampliar las redes. Mantención de estricta sincronía entre todos los usuarios de la red. Necesidad de memorias para lograr que los sistemas puedan almacenar la comunicación de los usuarios hasta que se requiera para transmisión.
WDM (Wavelength Division Multiplexing). La multiplexación por división de longitudes de onda, consiste en enviar varias señales a longitudes de onda (diferentes λ) por una misma fibra (luz de varios colores).
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PLANES DE DESARROLLO DE REDES Y SERVICIOS DE LAS TELECOMUNICACIONES "Año de la lucha contra la corrupción e impunidad" Existe dos tipos de tecnologías WDM: 1. DWDM, que su utiliza si se quiere introducir muchas longitudes de onda en una fibra (hasta 320 por ejemplo), además de ser la principal en entornos de red troncal de larga distancia. 2. CWDM, para entornos metropolitanos (por tener menores tolerancias), hasta 8 longitudes de onda Los sistemas WDM permiten comenzar utilizando uno o unos pocos canales e ir aumentando en número de longitudes de onda según la necesidad de ancho de banda.
VII. VII.
VELOCIDADES DE TRANSMISIÓN La Tabla 2 indica los valores de velocidades de la ODN. Medios físicos dependientes. Máxima velocidad 2,488 Gbit/s. Downstream: Máxima velocidad Upstream: Máximo alcance físico Máximo alcance lógico Atenuación en puntos de fusión. Atenuación en conectores mecánicos. Atenuación en conectores. Atenuación en mangas. Margen de seguridad
1,244 Gbit/s.
Atenuación λ = 1310 nm
0,35 dB/Km
Atenuación λ = 1550 /
0,22 dB/Km
20 Km 60 Km ≤ 0,30 dB ≤ 0,50 dB ≤ 0,75 dB ≤ 0,15 dB
+3 dB
1490 nm Tabla 2. Valores de referencia de los medios físicos dependientes (ITU-T G 984.x)
VIII. VIII.
APLICACIONES DE UNA ODN
Las aplicaciones de una ODN están relacionadas a la función que cumple en una PON (Red Óptica Pasiva).
Fibra hasta X (FTTX)
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PLANES DE DESARROLLO DE REDES Y SERVICIOS DE LAS TELECOMUNICACIONES "Año de la lucha contra la corrupción e impunidad" Alcance: En la capa TC de la G-PON, se define que el máximo alcance lógico es de 60 km, mientras que la máxima diferencia de distancia de fibra entre la ONU más lejana y la más cercana debe ser 20 km.
Ethernet en theFirstMile (EFM) (conexión de red entre las instalaciones del cliente y la oficina central).
Alcance: 750 m –2,7 km
Distribución de tv digital
GPON es un estándar muy potente pero a la vez muy m uy complejo de implementar que ofrece: Soporte global multiservicio: incluyendo voz (TDM, SONET, SDH), Ethernet 10/100 Base T, ATM, Frame Relay y muchas más Soporte para varias tasas de transferencia, incluyendo tráfico simétrico de 622 Mbit/s, tráfico simétrico de 1.25 Gbit/s y asimétrico de 2.5 Gbit/s en sentido descendente y 1.25 Gbit/s en sentido ascendente. Importantes facilidades de gestión, operación y mantenimiento, desde la cabecera OLT al
equipamiento de usuario ONT. Seguridad a nivel de protocolo (cifrado) debido a la naturaleza multicast del protocolo
IX. IX. CONCLUSIONES Existen diferentes tipos de equipos de OLT, ONU y ONT para GEPON, nueva generación de sistemas para PON, utilizados principalmente por operadores de telecomunicaciones en proyectos de FTTH. Todos estos equipos comparten las características de alta integración, flexibilidad de adaptación, confiabilidad, capacidad de proporcionar calidad de servicio (QoS), gestión web y capacidad de ampliación.
X. X. BIBLIOGRAFÍA Foro de ADSLZONE: ADSLZONE: ANÁLISIS DE PON: Qué es OLT, ONU, ONT y ODN
https://www.adslzone.net/foro/fibra-optica. https://www.adslzone.n et/foro/fibra-optica.94/analisis-pon-q 94/analisis-pon-que-es-olt-onu-ontue-es-olt-onu-ontodn.461996/
Daniel Sánchez Sánchez (Actualizada 8 de Febrero de 2015)- OLT, ONT, ODN Y ONUhttps://prezi.com/pjk8zvky8jd2/olt-ont-odn-y-onu/ Espinosa- Certificación de redes GPON, normativa ITU Edison Quisnancela , Nikolai Espinosa- G.984.x-http://ingenieria.ute.edu.ec/enfoqueute/ Distribution Access- Access- Optical https://en.wikipedia.org/wiki/Access https://en.wikipedia .org/wiki/Access_network#Optical_di _network#Optical_distribution_network stribution_network
https://es.wikipedia.org/wiki/GPON Red Óptica Pasiva con Capacidad de Gigabit- https://es.wikipedia.org/wiki/GPON
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