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ComunicacionesComunicacionesÓÓpticaspticas
Tema 10Tema 10Sistemas de Sistemas de C.OC.O..
ObjetivosObjetivos
� Conocer arquitecturas más complejas
� Conectar los aspectos telemáticos y de transmisión
� Conocer sus aplicaciones, prestaciones y consideraciones de diseño de:� Sistemas WDM
� Redes troncales basadas en JDS/SDH
� Redes LAN ópticas
� Distribución de TV por cable (HFC)
� Sistemas de radio sobre fibra
� Sistemas no-guiados
� Sistemas FFTH
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� ObjetivosObjetivos
ÍÍndicendice
1. Sistemas WDM
2. Redes troncales basadas en JDS/SDH
3. Redes LAN ópticas
4. Distribución de TV por cable (HFC)
5. Sistemas de radio sobre fibra
6. Sistemas no-guiados
7. Sistemas FFTH
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Sistemas WDMSistemas WDM
• Es una técnica de multiplexación de canales utilizando diferentes portadoras ópticas (fuentes de luz), en diferentes longitudes de onda
WDM = Wavelength Domain Multiplexing
• La multiplexación y demux. se realiza en el dominio óptico
• Es posible porque las ventanas de mínima atenuación de la fibra son “anchas”: caben múltiples portadoras sin solaparse
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Sistemas WDMSistemas WDM
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Sistemas WDMSistemas WDM
• ¿Cuantos canales caben? depende de:� Anchura de las ventanas de mínima atenuación:
• 2º ventana: ~12THz
• 3º ventana: ~15THz
• En fibras de bajo contenido OH- (sin “pico” de absorción en torno a 1400nm): ~50THZ = 50.000GHz
� Separación entre canales ∆λ∆λ∆λ∆λcanal para evitar solapamientos
¡solapamiento = crosstalk!
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Sistemas WDMSistemas WDM
• Se han normalizado la λλλλ y ∆λ∆λ∆λ∆λcanal (grids):
� Las tres ventanas de transmisión:
• 3 canales espaciados >200nm
� Coarse WDM (cDWM) – ITU-T G.694.2 (2002)
• 18 canales espaciados 20nm, de 1270-1610nm
� Dense WDM (dWDM) – IUT-T G.694.1 (2002)
• Espaciados de 200, 100 y 50GHz (ultra-dense = uDWDM)
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Arquitectura de un sistema WDMArquitectura de un sistema WDM
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Fibra óptica
λ2
λ3
λ4
λ1
λ2
λ3
λ4
Mux WDM DeMux WDM
λ1
Espectro óptico con múltiples portadora en la fibra óptica
Arquitectura de un sistema WDMArquitectura de un sistema WDM
• Transmisor: un transmisor completo para cada canal + un multiplexor WDM
� Importancia de los parámetros de anchura espectral ∆λ∆λ∆λ∆λ y estabilidad de la λλλλ0 con el tiempo y la temperatura.
• Canal de F.O. convencional único� La atenuación de la fibra y la ganancia de los A.O. depende de λλλλ:
atenuación/amp. diferente de cada canal.
� La potencia conjunta puede ser muy alta: se excitan efectos no-lineales fácilmente, que produce producen crosstalk “no-lineal”entre canales.
• Receptor: demultiplexor + un receptor para cada canal� Al ser los fotodiodos dispositivos de “banda ancha”, las
imperfecciones del demux. generan crosstalk “lineal” adicional.
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Consideraciones de diseConsideraciones de diseñño de un o de un sistema WDMsistema WDM
• Separación mínima entre canales:
• Se puede hacer el diseño para el peor canal:� El que sufra más atenuación / menos ganancia
� El que trabaje en la zona de mayor dispersión cromática
� Donde se genere más crosstalk por efectos no-lineales
• Contabilizar pérdidas de los mux/demux
• Receptor: penalizar la sensibilidad por el crosstalkentre canales
canal canal∆ν 4 ∆ν 4B fuenteR ó ν≥ ⋅ ≥ ⋅ ∆
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Ejemplos de sistemas WDMEjemplos de sistemas WDM
• Primera prueba de campo: cable “Rioja” entre Santander y Porthcurno (UK): 4x3,5Gbps, 4x930 Km, 1995.
• Sistemas instalados:� SCO submarinos: TAT-14 (8x10Gbps c/fibra)
� Red pan-europea i-21: 20.900Km, 160 canales x 10 Gbpsx 192 fibras = 300 Tbps; 8 anillos auto-reparados con protocolo ATM o IP sobre JDS.
� Enlaces troncales de telefonía: p.e. Auna: 8x2,5Gbps, enlaces de hasta 120 Km, anillos JDS.
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ÍÍndicendice
1. Sistemas WDM
2. Redes troncales basadas en JDS/SDH
3. Redes LAN ópticas
4. Distribución de TV por cable (HFC)
5. Sistemas de radio sobre fibra
6. Sistemas no-guiados
7. Sistemas FFTH
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JDS: JDS: ¿¿QuQuéé es?es?
• Estándar de la ITU-T
• Para redes multipunto
• Basado en TDM
• Con nodos y enlaces� Nodos para extracción/inserción y encaminamiento de la
información
� Enlaces basados en fibra óptica (y radio)
• Herencia de la red JDP/PDH
• Pensada para transmitir conversaciones telefónicas
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�
JerarquJerarquíía JDS: a JDS: ““E0E0””
• Muestreo� 8000 m/s (cada 125µµµµs)
� 8 bits de resolución
• Codificación: PCM
• Régimen binario: 64Kbps
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�
... 01010101 10100111 0011 ...
125µs
JerarquJerarquíía JDS: a JDS: ““E1E1”” y my máás...s...
• Reúne 32 “tributarios”� 30 canales de voz digitalizada
� 2 canales de señalización, sincronismo, alineamiento, ...
• Trama G.704 ó Trama de 2Mbps
• Más agregados:
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01010101
... ...
125µs
140MbpsE4 = 64 E1
34MbpsE3 = 16 E1
8MbpsE2 = 128 E0
2MbpsE1 = 32 E0
0 31
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JerarquJerarquíía JDS: STMa JDS: STM--11
• Unidad fundamental de transporte a 155Mbps
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JerarquJerarquíía JDS: STMa JDS: STM--11
• La trama STM-1 contiene:� Carga útil (Payload)
� Cabecera de 9x9 bytes con información de:
• Alarmas y mantenimiento
• Indicadores de calidad
• Detección y corrección de errores
• Origen y calidad del reloj
• Mecanismos de protección
• Situación del payload (punteros)
• ...
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JerarquJerarquíía JDS: STMa JDS: STM--11
• Contenedor virtual (VC Virtual Container)
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JerarquJerarquíía JDS: STMa JDS: STM--NN
• Multiplexación de STM-1’s
• Se han estandarizado:
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51MbpsSTM-0
10GbpsSTM-64
40GbpsSTM-256
2.5GbpsSTM-16
622MbpsSTM-4
155MbpsSTM-1
Equipos para JDSEquipos para JDS
• Multiplexor Terminal� Inicio y final del camino de la información: PTE Path
Terminating Equipment
� Acceso de usuarios
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Equipos para JDSEquipos para JDS
• Multiplexor de inserción/extracción (ADM
Add/Drop Multiplexer)� Inserción y extracción de tributarios en una señal STM-N
� Útil para redes en anillo
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Equipos para JDSEquipos para JDS
• Transconector Digital (DXC Digital Cross
Connect)
� Funciones complejas de multiplexación y mapeo de tributarios
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Equipos para JDSEquipos para JDS
• Regenerador “3R”� Están siendo sustituidos
actualmente por amplificadores ópticos
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DetectorDetector
ModulatorModulator
LaserLaser
Long Long
distancedistance
FiberFiber
Repeater
ElectricalElectrical
AmplifierAmplifier
clockclock
OriginalOriginal
OpticalOptical
PulsePulse
Long Long
distancedistance
FiberFiber
RegeneratedRegenerated
OpticalOptical
PulsePulse
NoiseNoise
LossLoss
DispersionDispersion
““DistortedDistorted””
Pulse by fiberPulse by fiber
BufferBuffer
Terminales de lTerminales de lííneanea
• Realizan la transmisión a medias y largas distancias mediante un interfaz eléctrico-óptico-eléctrico
• En el planteamiento inicial, solo hay elementos ópticos en la transmisión a distancia
• Especificaciones en las normas:� G.957 (1999) “Interfaces ópticas ... JDS”, hasta STM-16
(2.5Gbps) sin amplificación óptica (<80Km)
� G.692 (1998) “Interfaces ópticas multicanal con AO ”, hasta STM-64, hasta 32 canales WDM
� G.691 (2003) “Interfaces ópticas STM-64 ... JDS c/ AO”, STM-64, con amplificación óptica (no en línea)
� G.693 (2003) “Interfaces ópticas intra-office”
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Terminales de lTerminales de lííneanea
• Se especifica una configuración genérica:
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Terminales de lTerminales de lííneanea
• Y varias aplicaciones para diferentes:� Longitud de onda (λλλλ): 1310 y 1550nm
� Fibra óptica: G.652 (Estándar)
G.653/G.654 (Dispersión desplazada)
G.655 (Dispersión aplanada)
� Distancia: <2Km (intra-centrales)
~15 Km (corta distancia)
~80Km (larga distancia)
<640Km (muy larga dist., A.O.)
� Régimen binario: STM-1 a STM-256
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Terminales de lTerminales de lííneanea
• Especificaciones para STM-1 (155Mbps)
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Terminales de lTerminales de lííneanea
• Especificaciones para STM-1 (155Mbps)
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Terminales de lTerminales de lííneanea
• Especificaciones para STM-1 (155Mbps)
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Terminales de lTerminales de lííneanea
• Transmisor� Entrada con niveles LVDS o PECL
� Codificación NRZ
� Señal aleatorizada (scrambler) para evitar largas series de ceros o unos consecutivos
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SerializadorN:1
DATOSN
CLOCK
DATOS
CLOCK
LATCHDriver
Laser F.O.
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Terminales de lTerminales de lííneanea
• Canal de fibra óptica� Atenuación
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0
1
2
3
1200 1300 1400 1500 1600
1260
1280 1335
1360 1430
1480 1580
A
C D
B
T1509000-92
nm
dB/km
Longitud de onda
Co
efic
ien
te d
e a
ten
uació
n
Terminales de lTerminales de lííneanea
• Canal de fibra óptica� Dispersión
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Fibra estándar G.652 Fibra G.652 y G.654 Fibra G.655(estándar) (estándar) (disp. aplanada)
Terminales de lTerminales de lííneanea
• Receptor� Basado en APD
� Sensibilidad para BER = 10-10 o 10-12
� Penalización de 1dB
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De-serializ.1:N
NDATOS
CLOCK
Recup.RelojTIA
F.O.
AMP
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ArquitecturaArquitectura
• Desde el punto de vista de la señal: dispositivos que atraviesa entre dos destinos.
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ArquitecturaArquitectura
• Doble anillo auto-reparable� APS Automatic Protecction Switching (50ms)
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ArquitecturaArquitectura
• Doble anillo auto-reparable con 4 fibras
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ArquitecturaArquitectura
• Ejemplo de anillo
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ArquitecturaArquitectura
• Redes complejas: concatenación de anillos mediante ADMs y DXCs
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IntegraciIntegracióón de otros serviciosn de otros servicios
• Se hace necesario en la actualidad transportar otros protocolos, no sólo voz:� ATM� Frame Relay
� TCP/IP� Ethernet� VPN
• Idea general: � Insertar las celdas/paquetes/tramas en un VC
• Problemas:� Eficiencia (tamaño, sincronismo y overhead)
� Enrutamiento, ...
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MPLSMPLS
• Multi Protocol Label Switching
• Estandarizado por la IETF
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Provider
Provisioned
VPNs
MPLS
Traffic Engineering
IP+ATM
Network Infrastructure
IP+Optical
GMPLS
MPλλλλS
Any
Transport
Over MPLS
MPLSMPLS
• Etiqueta: identificador dinámico genérico con� Posición fija
� Tamaño fijo
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Label HeaderPPP HeaderPPP Header Layer 3 HeaderLayer 3 HeaderPaquete PPP (TCP/IP)
Celda ATM HECHEC
Label
DATADATACLPCLPPTIPTIVCIVCIGFCGFC VPIVPI
Label HeaderMAC HeaderMAC Header Layer 3 HeaderLayer 3 HeaderTrama Ethernet
MPLSMPLS
1. Se recibe el paquete, se analiza el destino, y se etiqueta 2. Se conmutan los
paquetes en base a su etiqueta
3. Se elimina la etiqueta y se entrega el paquete
ORIGEN
DESTINO
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Futuro: procesado Futuro: procesado óópticoptico
• Nuevas funciones realizadas en el dominio óptico
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Futuro: procesado Futuro: procesado óópticoptico
• ¿Por qué?� Simplificación ���� menor coste
� Transparencia
� Mayor velocidad de conmutación
� Mayor régimen binario
• ¿Se puede hacer?� Conmutación de:
• Camino físico (fibras)
• Lambdas (WDM)
• Time slots (extracción de tributarios)
• Paquetes/celdas/tramas (enrutado, QoS, ...)
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¡GMPLS!
Elementos de red Elementos de red óópticospticos
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OpticalOptical AddAdd//DropDrop MultiplexerMultiplexer
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Acceso local
OpticalOptical Digital Cross Digital Cross ConnectConnect
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OpticalOptical Switch MatrixSwitch Matrix
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Espejos
Interferométrico
Burbujas
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ODXC basado en MEMSODXC basado en MEMS
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Ejemplos de redes JDSEjemplos de redes JDS
• Retevisión (Auna)
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Ejemplos de redes JDSEjemplos de redes JDS
• Red de Auna� Anillos troncales STM-16 (2,5Gbps) x 4ch WDM
� Fibras propias y de terceros (“fibra oscura”)
� Transporte de:
• Telefonía
• Internet (IP sobre ATM sobre MPLS)
• Red troncal GSM para Amena
• Televisión Digital Terrestre (TDT) en STM-1
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Ejemplos de redes JDSEjemplos de redes JDS
• Universidad de Cantabria� Red LAN/MAN en el campus con enlaces:
• Troncales: Gigabit Ethernet con– Fibra monomodo entre edificios– Fibra multimodo entre switches dentro de edificios
• De usuario: 100Base-T sobre par trenzado
� Conexiones remotas con edificios:
• Conexiones punto a punto basadas en IP sobre ATM
� Enlace con el exterior: 622Mbps proporcionado por Rediris
• Red REDIRIS2 basada en JDS, conexión oeste a Asturias y este a Bilbao
• IP sobre ATM sobre MPLS
• Transporte sobre F.O. de la red de REE (Albura) y Ono
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Ejemplos de redes JDSEjemplos de redes JDS
• Universidad de Cantabria: Rediris
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Ejemplos de redes JDSEjemplos de redes JDS
• Universidad de Cantabria: Conectividad exterior
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Ejemplos de redes JDSEjemplos de redes JDS
• Universidad de Cantabria: red GÉANT
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ÍÍndicendice
1. Sistemas WDM
2. Redes troncales basadas en JDS/SDH
3. Redes LAN ópticas
4. Distribución de TV por cable (HFC)
5. Sistemas de radio sobre fibra
6. Sistemas no-guiados
7. Sistemas FFTH
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� ÍÍndicendice
Redes LAN/MAN Redes LAN/MAN óópticaspticas
• Ethernet:
� Tecnología de interconexión multipunto de ordenadores.
� Estándar del IEEE (802.3), primeros productos en 1982.
� Define:• Formato de tramas (bits)• Protocolo de acceso al medio (MAC)• Electrónica de conexión al medio (hardware)
• Medio físico de transmisión: cable coaxial, UTP, F.O.
� Ha evolucionado desde 10Mbps a 10Gbps� Nexo común: protocolo CSMA/CD
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EvoluciEvolucióón de Ethernetn de Ethernet
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10Mbps 1982 IEEE-802.3 Coax/UTP/Fibra
100Mbps (FastE) 1992 IEEE-802.3u Coax/UTP/Fibra
1Gbps (GBE) 1995 IEEE-802.3z UTP/STP/Fibra
10Gbps (10GBE) 2002 IEEE-802.3ae Fibra
GigabitGigabit EthernetEthernet
• Medio físico y distancia máxima� 1000Base-CX Shielded Twisted Pair (STP) 25m
� 1000Base-T Unshielded Twistet Pair (UTP) <100m
� 1000Base-SX 850nm LED c/ fibra MM 300m
� 1000Base-LX 1310nm LED c/ fibra MM 500m
1310nm láser c/ fibra SM 3Km
• Problema: CSMA/CD ���� Carrier extension
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Redes LAN/MAN Redes LAN/MAN óópticaspticas
10 10 GigabitGigabit EthernetEthernet
• Medio físico y distancia máxima� 850nm fibra MM serie 65m
� 1310nm fibra SM serie 10Km
� 1550nm fibra SM serie 40Km
� 1310nm fibra MM WDM 4ch 300m
� 1550nm fibra SM WDM 4ch 10Km
• Problema: CSMA/CD ���� Sólo punto a punto
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Redes LAN/MAN Redes LAN/MAN óópticaspticas
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ÁÁmbito de aplicacimbito de aplicacióónn
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Redes LAN/MAN Redes LAN/MAN óópticaspticas
10GBE
GBE
Ejemplo de red LAN/MANEjemplo de red LAN/MAN
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Redes LAN/MAN Redes LAN/MAN óópticaspticas
ÍÍndicendice
1. Sistemas WDM
2. Redes troncales basadas en JDS/SDH
3. Redes LAN ópticas
4. Distribución de TV por cable (HFC)
5. Sistemas de radio sobre fibra
6. Sistemas no-guiados
7. Sistemas FFTH
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� ÍÍndicendice
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Redes HFC: Redes HFC: ¿¿ququéé son?son?
• Redes Híbridas Fibra-Coaxial
• Tradicionalmente: Distribución punto-multipunto de señales de TV con:
� Multiplexación de canales por subportadora eléctrica en la cabecera
� Red troncal de fibra óptica en árbol
� Conversión O/E a cable coaxial antes de llegar al usuario
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Redes HFC: IntroducciRedes HFC: Introduccióónn
Redes HFC: Redes HFC: ¿¿ququéé son?son?
• Ahora: Nuevos servicios, señales digitales, canal de retorno
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Redes HFC: IntroducciRedes HFC: Introduccióónn
ANILLOPRIMARIO
ANILLOSECUNDARIO
RED DEDISTRIBUCION
TV
NODOSSECUNDARIOS
NODOS PRIMARIOSDE 40.000 A 60.000 HOGARES
2.000 HOGARES
NODOSTERMINALES
500 HOGARES
CABECERA
PUNTO DEDISTRIBUCIONDEL EDIFICIO
TELEFONIAEQIPOS PARADISTRIBUCION
Red troncalRed troncalRed de Transporte
Interurbano (SDH + HFC)
Fibraóptica
Fibraóptica pares
Red de alimentaciónde pares telefónicos
pares Red de distribución de pares
Cablesiamés
Acometida
STBPTR
RIC
CM
Red Interior de Cliente
Punto deTerminación
de Red
Amplificador RF
coaxial
tap Red de distribucióny acceso de coaxial
15.000HP
Nodo Primario
NP
NP
NPNP
NP
Cabecera
NF Telefónico
500HPNodo Final
NF
NF
NFT
NFTNF
PTR
RIC
siamés
CTpares
(caja terminal)
STM-1+
HFC
Red troncalsecundaria
STM-1 (155.5 Mbps)
STM-4+
HFC
Red troncalprimaria
STM-4 (622.0 Mbps)
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Redes HFC: Arquitectura y topologRedes HFC: Arquitectura y topologííaa
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Red de distribuciRed de distribucióónn
• Red “Overlay” con separación de servicios
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Redes HFC: Arquitectura y topologRedes HFC: Arquitectura y topologííaa
Red de distribuciRed de distribucióónn
• Separación en la acera
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Redes HFC: Arquitectura y topologRedes HFC: Arquitectura y topologííaa
Red de distribuciRed de distribucióónn
• Separación en el hogar
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Redes HFC: Arquitectura y topologRedes HFC: Arquitectura y topologííaa
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Consideraciones de diseConsideraciones de diseññoo
• Hay una fuerte atenuación de la señal hasta el nodo secundario ���� relación S/N� Hay que equilibrar las pérdidas� Se trabaja en 3ª ventana y con amplificación óptica� Medida: CNR Carrier to Noise Ratio
• La dispersión produce:� Limitación en el ancho de banda de transmisión� Cancelación periódica de la modulación
• No linealidades de los equipos ���� distorsión� Linealidad del conv. O/E, E/O y amp. eléctricos� Medida: CSO Composite Second Order
CTB Composite Triple Beat
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Redes HFC: CaracterizaciRedes HFC: Caracterizacióón y medidasn y medidas
Ejemplo de red HFC: Ejemplo de red HFC: OnoOno
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Redes HFC: EjemploRedes HFC: Ejemplo
1A2G 1A2F 1A2E
1A2A 1A2B 1A2C
GW
1A2D
SC1_1A_SM_GW2 STM-1
1A1H 1A1G 1A1F
1A1E
1A1A 1A1B 1A1C
GW
1A1D
SC1_1_A_SM_GW1 STM-1
1A3H 1A3G 1A3F
1A3E
1A3A 1Aª3B 1A3C
GW
1A3D
SC1_1A_SM_GW3 STM-1
1A4H 1A4G 1A4F
1A4E
1A4C
GW
1A4D
SC1_1A_SM_GW3 STM-1
1B2E
GW
1B2F
SC1_1B_SM_GW2
1B1D 1B1C 1B1A
1A2E 1B1F 1B1G
GW
1B1H
SC1_1B_SM_GW2
1641 SM D
STM-4 16515 M
16515 M SC1_ST4_ATP_1_1
SC1_ST4_ATP_1_1
E
W E
W
189XE12
4XSTM1e
3XSTM1e
REP SYNC INTERFAZ ELÉCTRICO INTERFAZ ÓPTICO STM_1 (155.5 Mbps)
STM_4 (622.0 Mbps)
Ejemplo de red HFC: Ejemplo de red HFC: OnoOno
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Redes HFC: EjemploRedes HFC: Ejemplo
P. Ópt. 6,5 dBmC.N.R. 57,0 dBC.S.O. 70,8 dBC.T.B. 66,2 dB
P. Ópt. 8,6 dBmC.N.R. 53,8 dBC.S.O. 70,6 dBC.T.B. 66,3 dB
P. Ópt. 11,2 dBmC.N.R. 53,8 dBC.S.O. 70,6 dBC.T.B. 66,3 dB
P. Ópt. 3,2 dBmC.N.R. 53,8 dBC.S.O. 70,6 dBC.T.B. 66,3 dB
CABECERA SC1
EPA800-A(EP r)
EO
OTXE90A(TX r)
1550 nm
Divisor
1:2
EO
OTXE090A(TX n)
1550 nm
Divisor
1:2
EPA800-A(EP n)
NP 1A
SCUAPPC-B(1)
Acoplador
70:30
SCUAPPC-B(2)
Torrelavega
SCUACCP-B(DOWN 1B)
NP 1B
OAAS815D-A(D1 r)
2 x 13 dBm
OAAS815D-A(D1 n)
2 x 13 dBm
70%
30%
OAH02x16(D2 n)
2 x 16 dBm
OAH02x16(D2 r)
2 x 16 dBm
SCUAPPC-B(3)
Gama
(Castro Urdiales)
41,8 Km / 11,65 dB
SCUAPPC-B(4)
Ramal 3
3,1 Km / 1.0 dB
1,8 Km / 0.6 dB
P. Ópt. 1,9 dBmC.N.R. 56,9 dBC.S.O. 70,8 dBC.T.B. 66,5 dB
24 Km / 8..3 dB
P. Ópt. 12,7 dBmC.N.R. 54,1 dBC.S.O. 70,5 dBC.T.B. 66,0 dB
P. Ópt. 14,5 dBmC.N.R. 53,4 dBC.S.O. 70,5 dBC.T.B. 66,0dB
P. Ópt. 6,5 dBmC.N.R. 57,0 dBC.S.O. 70,8 dBC.T.B. 66,2 dB
P. Ópt. 8,6 dBmC.N.R. 53,8 dBC.S.O. 70,6 dBC.T.B. 66,3 dB
P. Ópt. 11,2 dBmC.N.R. 53,8 dBC.S.O. 70,6 dBC.T.B. 66,3 dB
P. Ópt. 3,2 dBmC.N.R. 53,8 dBC.S.O. 70,6 dBC.T.B. 66,3 dB
CABECERA SC1
EPA800-A(EP r)
EO
OTXE90A(TX r)
1550 nm
Divisor
1:2
EO
OTXE090A(TX n)
1550 nm
Divisor
1:2
EPA800-A(EP n)
NP 1A
SCUAPPC-B(1)
Acoplador
70:30
SCUAPPC-B(2)
Torrelavega
SCUACCP-B(DOWN 1B)
NP 1B
OAAS815D-A(D1 r)
2 x 13 dBm
OAAS815D-A(D1 n)
2 x 13 dBm
70%
30%
OAH02x16(D2 n)
2 x 16 dBm
OAH02x16(D2 r)
2 x 16 dBm
SCUAPPC-B(3)
Gama
(Castro Urdiales)
41,8 Km / 11,65 dB
SCUAPPC-B(4)
SCUAPPC-B(4)
Ramal 3
3,1 Km / 1.0 dB
1,8 Km / 0.6 dB
P. Ópt. 1,9 dBmC.N.R. 56,9 dBC.S.O. 70,8 dBC.T.B. 66,5 dB
24 Km / 8..3 dB
P. Ópt. 12,7 dBmC.N.R. 54,1 dBC.S.O. 70,5 dBC.T.B. 66,0 dB
P. Ópt. 14,5 dBmC.N.R. 53,4 dBC.S.O. 70,5 dBC.T.B. 66,0dB
25
ÍÍndicendice
1. Sistemas WDM
2. Redes troncales basadas en JDS/SDH
3. Redes LAN ópticas
4. Distribución de TV por cable (HFC)
5. Sistemas de radio sobre fibra
6. Sistemas no-guiados
7. Sistemas FFTH
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� ÍÍndicendice
Sistemas de radio sobre fibra (Sistemas de radio sobre fibra (RoFRoF))
• Surgen de la necesidad de transportar señales de RF en sistemas de datos y telefonía por radio (GSM, UMTS, LMDS, …) entre:� La antena y la estación base
� Estaciones base
� Estaciones base y centrales
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Sistemas de radio sobre fibraSistemas de radio sobre fibra
Servicios y bandas de frecuenciaServicios y bandas de frecuencia
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Sistemas de radio sobre fibraSistemas de radio sobre fibra
MVDS40GHz
MBS60GHz
26
¿¿porquporquéé es interesante la es interesante la RoFRoF??
• Las frecuencias involucradas son muy altas: por encima de las posibilidad de los cables de cobre para distancias de más de unos pocos metros
• Se puede separar la antena del resto del sistema� Instalación en entornos más preparados
� ¡Cobertura en interiores!
• Permite más clientes/tráfico por estación que los enlaces por microondas� Ejemplo: enlace típico BTS-MSC: 2Mbps (Minilink)
La idea es centralizar la inteligencia
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Sistemas de radio sobre fibraSistemas de radio sobre fibra
Cobertura en interioresCobertura en interiores
• Centralización de las múltiples antenas necesarias en túneles, metro, centros comerciales, edificios…
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Sistemas de radio sobre fibraSistemas de radio sobre fibra
CentralizaciCentralizacióón de estaciones basen de estaciones base
• La transmisión óptica permite distancias de decenas de Km
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Sistemas de radio sobre fibraSistemas de radio sobre fibra
Unidad de antena remota
(RAU)
27
TransmisiTransmisióón transparenten transparente
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Sistemas de radio sobre fibraSistemas de radio sobre fibra
La RAU esmás simple
El ancho de banda muy elevado
TransmisiTransmisióón en n en frecfrec. intermedia. intermedia
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Sistemas de radio sobre fibraSistemas de radio sobre fibra
La RAU esmás compleja
El ancho de banda menor: ¡F.O. multimodo!
Consideraciones de diseConsideraciones de diseññoo
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Sistemas de radio sobre fibraSistemas de radio sobre fibra
• Son sistemas de subportadora eléctrica (SCM sub-carrier multiplexing)� Es crítica la linealidad de todos los equipos:
• Especialmente la curva P-I de la fuente de luz ����importancia del índice de modulación m
• Frecuencias altas + distancias cortas:
¡limita la dispersión!
• La dispersión causa:� Limitación en el ancho de banda
� Cancelación periódica de la modulación
28
Efecto de la dispersiEfecto de la dispersióón en n en RoFRoF
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Sistemas de radio sobre fibraSistemas de radio sobre fibra
• Una solución:
Ejemplo de sistema Ejemplo de sistema RoFRoF
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Sistemas de radio sobre fibraSistemas de radio sobre fibra
• Brite-cell� Transmisión transparente 0..2,1GHz (p.e. UMTS)
� SMF, láser DFB en 2ª ventana, L<1,5Km, hasta 48 antenas
� Se uso en los juegos olímpicos de Sidney: 500.000 personas en 1,5Km2
(500 antenas)
ÍÍndicendice
1. Sistemas WDM
2. Redes troncales basadas en JDS/SDH
3. Redes LAN ópticas
4. Distribución de TV por cable (HFC)
5. Sistemas de radio sobre fibra
6. Sistemas no-guiados
7. Sistemas FFTH
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� ÍÍndicendice
29
Sistemas no guiadosSistemas no guiados
• El canal de transmisión es la atmósfera o el vacío
• Sistemas de corta distancia (interiores)
• Larga distancia
��������
����
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Sistemas no guiadosSistemas no guiados
Consideraciones de diseConsideraciones de diseññoo
• Atmósfera:� Atenuación variable con el tiempo atmosférico
• Modelos para estimar las pérdidas del canal
• Necesidad de un diseño estadístico (tiempo de servicio)
� Pérdidas por desalineamientos Tx-Rx
� Es un canal no dispersivo
� No hay efectos no-lineales con niveles de potencia típicos
• Añadir al ruido la radiación de fondo solar
• Ojo con los aspectos de seguridad para las personas: PTX-máxima
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Sistemas no guiadosSistemas no guiados
Ejemplos de Ejemplos de S.C.OS.C.O. no guiados. no guiados
• Corta distancia:
� Estándar Irda® (1993) 9k6..4Mbps, 2m
� 802.11-IR (1997) 2Mbps, 25m
• Larga distancia atmosférico:
WaveStar® OpticAir® de Lucent
� Hasta 5 Km. Rb=2,5 Gbps(10 Gbps con 4 canales WDM)
� λλλλ = 1550 nm , tracking automático, cuatro haces simultáneos
� Tx: láser DFB + amplificador óptico: 1W
• Entre satélites: Proyecto europeo SILEX (2001)
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Sistemas no guiadosSistemas no guiados
30
ÍÍndicendice
1. Sistemas WDM
2. Redes troncales basadas en JDS/SDH
3. Redes LAN ópticas
4. Distribución de TV por cable (HFC)
5. Sistemas de radio sobre fibra
6. Sistemas no-guiados
7. Sistemas FFTH
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� ÍÍndicendice
FiberFiber--ToTo--TheThe--XX
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Sistemas FTTHSistemas FTTH
FiberFiber--ToTo--TheThe--HomeHome
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Sistemas FTTHSistemas FTTH
• “Bucle de abonado” basado en fibra óptica
• Solución a largo plazo al “first mile issue”
PON: PassiveOptical Network
X ¡NO!
31
Arquitectura de una PONArquitectura de una PON
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Sistemas FTTHSistemas FTTH
• Ventajas:� Menos fibras y TX/RX ( $ )� Todos los equipos activos
en interiores� Actualización sin cambiar
elementos intermedios de red
EstEstáándares para FTTHndares para FTTH
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Sistemas FTTHSistemas FTTH
• Se busca:� Nuevos servicios y ventajas para el usuario (para
justificar sus costes)
� Facilidad de gestión para el operador
� Compatible/interoperable con lo ya existente
• Estándares en liza:� ATM sobre PON (APON): ITU-T G.983
� Ethernet sobre PON (EPON): en desarrollo por IEEE
� GPF sobre PON (GPON): ITU-T G.984 (en desarrollo)
EstEstáándar G.983 (ATM sobre PON)ndar G.983 (ATM sobre PON)
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Sistemas FTTHSistemas FTTH
• Definiciones� OLT (Optical Line Terminal): equipos E/O en la
central
� ONU/ONT (Optical Network Unit): equipos E/O de usuario
� ODN (Optical Distribution Network): red pasiva de fibra óptica
� Downstream: tráfico hacia el usuario
� Upstream: tráfico hacia la central
32
EstEstáándar G.983 (ATM sobre PON)ndar G.983 (ATM sobre PON)
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Sistemas FTTHSistemas FTTH
• Capacidad� 64 usuarios
� Downstream de 155 o 622MBps, upstream de 155Mbps
• Tecnología� Fibra estándar SMF G.652, pérdidas 10..30dB
� OLT: Láser FP/DFB 1550nm, ONT: Láser FP 1310nm
• Potencia inyectada en fibra: -4..+4dBm
• Relación de extinción < -10dB
• Anchura espectral eficaz < 1,4nm
• SMSR > 30dB (láser DFB)
� Codificación NRZ con scrambling
� BER < 10-10
� Potencia en el receptor: -33 .. -8 dBm
¡WDM!
ComparticiComparticióónn del medio: TDMAdel medio: TDMA
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Sistemas FTTHSistemas FTTH
Downstream
Upstream
���� Seguridad
���� Sincronización
Consideraciones de diseConsideraciones de diseññoo
10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . �������� Sistemas FTTHSistemas FTTH
• Si se sigue un estándar, está todo especificado para que funcione correctamente
• Hay muchas pérdidas de reparto de acopladores (hacia las casas)
• Distancia diferente a cada casa ¿cuál es la más problemática?
• Dos sentidos de transmisión con diferente λ,λ,λ,λ, tx, rx…
33
FinFin