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1 Comunicaciones Comunicaciones Ópticas pticas Tema 10 Tema 10 Sistemas de Sistemas de C.O C.O . . Objetivos Objetivos 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.O C.O. . Objetivos Objetivos

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ComunicacionesComunicacionesÓÓpticaspticas

Tema 10Tema 10Sistemas de Sistemas de C.OC.O..

ObjetivosObjetivos

Conocer arquitecturas más complejasConectar los aspectos telemáticos y de transmisiónConocer sus aplicaciones, prestaciones y consideraciones de diseño de:

Sistemas WDMRedes troncales basadas en JDS/SDHRedes LAN ópticasDistribución de TV por cable (HFC)Sistemas de radio sobre fibraSistemas no-guiadosSistemas FFTH

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ÍÍndicendice

1. Sistemas WDM2. Redes troncales basadas en JDS/SDH3. Redes LAN ópticas4. Distribución de TV por cable (HFC)5. Sistemas de radio sobre fibra6. Sistemas no-guiados7. Sistemas FFTH

10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . ÍÍndicendice

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 ∆λcanal para evitar solapamientos

¡solapamiento = crosstalk!

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Sistemas WDMSistemas WDM• Se han normalizado la λ y ∆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

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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 y estabilidad de la λ0 con el tiempo y la temperatura.

• Canal de F.O. convencional únicoLa atenuación de la fibra y la ganancia de los A.O. depende de λ: 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 canalAl 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 gananciaEl que trabaje en la zona de mayor dispersión cromáticaDonde se genere más crosstalk por efectos no-lineales

• Contabilizar pérdidas de los mux/demux• Receptor: penalizar la sensibilidad por el crosstalk

entre 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 WDM2. Redes troncales basadas en JDS/SDH3. Redes LAN ópticas4. Distribución de TV por cable (HFC)5. Sistemas de radio sobre fibra6. Sistemas no-guiados7. 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 informaciónEnlaces basados en fibra óptica (y radio)

• Herencia de la red JDP/PDH• Pensada para transmitir

conversaciones telefónicas

10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . JDS: IntroducciJDS: Introduccióón e historian e historia

JerarquJerarquíía JDS: a JDS: ““E0E0””

• Muestreo8000 m/s (cada 125µs)8 bits de resolución

• Codificación: PCM• Régimen binario: 64Kbps

10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . JDS: JerarquJDS: Jerarquíía de sea de seññalesales

... 01010101 10100111 0011 ...

125µs

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JerarquJerarquíía JDS: a JDS: ““E1E1”” y my máás...s...

• Reúne 32 “tributarios”30 canales de voz digitalizada2 canales de señalización, sincronismo, alineamiento, ...

• Trama G.704 ó Trama de 2Mbps• Más agregados:

10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . JDS: JerarquJDS: Jerarquíía de sea de seññalesales

01010101

... ...125µs

140MbpsE4 = 64 E134MbpsE3 = 16 E18MbpsE2 = 128 E02MbpsE1 = 32 E0

0 31

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)

10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . JDS: JerarquJDS: Jerarquíía de sea de seññalesales

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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-6440GbpsSTM-256

2.5GbpsSTM-16622MbpsSTM-4155MbpsSTM-1

Equipos para JDSEquipos para JDS

• Multiplexor TerminalInicio y final del camino de la información: PTE PathTerminating EquipmentAcceso 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-NÚtil 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

ElectricalElectricalAmplifierAmplifier

clockclockOriginalOriginalOpticalOpticalPulsePulse

Long Long distancedistance

FiberFiber

RegeneratedRegeneratedOpticalOpticalPulsePulse

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 (λ): 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

• TransmisorEntrada con niveles LVDS o PECLCodificación 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 ópticaAtenuación

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0

1

2

3

1200 1300 1400 1500 1600

1260

1280 13351360 1430

1480 1580

A

C D

B

T1509000-92nm

dB/km

Longitud de onda

Coe

ficie

nte

de a

tenu

ació

n

Terminales de lTerminales de lííneanea

• Canal de fibra ópticaDispersión

10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . JDS: EquiposJDS: Equipos

Fibra estándar G.652 Fibra G.652 y G.654 Fibra G.655(estándar) (estándar) (disp. aplanada)

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Terminales de lTerminales de lííneanea

• ReceptorBasado en APDSensibilidad 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

ArquitecturaArquitectura

• Desde el punto de vista de la señal: dispositivos que atraviesa entre dos destinos.

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ArquitecturaArquitectura

• Doble anillo auto-reparableAPS 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:

ATMFrame RelayTCP/IPEthernetVPN

• Idea general: Insertar las celdas/paquetes/tramas en un VC

• Problemas:Eficiencia (tamaño, sincronismo y overhead)Enrutamiento, ...

10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . JDS: IntegraciJDS: Integracióón de otros serviciosn de otros servicios

MPLSMPLS

• Multi Protocol Label Switching• Estandarizado por la IETF

10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . JDS: IntegraciJDS: Integracióón de otros serviciosn de otros servicios

Provider

Provisioned

VPNs

MPLS

Traffic Engineering IP+ATM

Network Infrastructure

IP+Optical

GMPLS

MPλS

Any

Transport

Over MPLS

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MPLSMPLS

• Etiqueta: identificador dinámico genérico conPosición fijaTamaño 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 costeTransparenciaMayor velocidad de conmutaciónMayor 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!

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Elementos de red Elementos de red óópticospticos

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OpticalOptical AddAdd//DropDrop MultiplexerMultiplexer

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Acceso local

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OpticalOptical Digital Cross Digital Cross ConnectConnect

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OpticalOptical SwitchSwitch MatrixMatrix

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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 AunaAnillos troncales STM-16 (2,5Gbps) x 4ch WDMFibras 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 CantabriaRed 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 trenzadoConexiones remotas con edificios:

• Conexiones punto a punto basadas en IP sobre ATMEnlace 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

10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . JDS: EjemplosJDS: Ejemplos

ÍÍndicendice

1. Sistemas WDM2. Redes troncales basadas en JDS/SDH3. Redes LAN ópticas4. Distribución de TV por cable (HFC)5. Sistemas de radio sobre fibra6. Sistemas no-guiados7. Sistemas FFTH

10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . ÍÍndicendice

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29

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 10GbpsNexo común: protocolo CSMA/CD

10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . Redes LAN/MAN Redes LAN/MAN óópticaspticas

EvoluciEvolucióón de n de EthernetEthernet

10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . Redes LAN/MAN Redes LAN/MAN óópticaspticas

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

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30

GigabitGigabit EthernetEthernet

• Medio físico y distancia máxima1000Base-CX Shielded Twisted Pair (STP) 25m1000Base-T Unshielded Twistet Pair (UTP) <100m

1000Base-SX 850nm LED c/ fibra MM 300m1000Base-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 máxima850nm fibra MM serie 65m1310nm fibra SM serie 10Km1550nm fibra SM serie 40Km

1310nm fibra MM WDM 4ch 300m1550nm 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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31

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

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32

ÍÍndicendice

1. Sistemas WDM2. Redes troncales basadas en JDS/SDH3. Redes LAN ópticas4. Distribución de TV por cable (HFC)5. Sistemas de radio sobre fibra6. Sistemas no-guiados7. Sistemas FFTH

10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . ÍÍndicendice

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 cabeceraRed troncal de fibra óptica en árbolConversión O/E a cable coaxial antes de llegar al usuario

10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . Redes HFC: IntroducciRedes HFC: Introduccióónn

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33

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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34

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

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35

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

Consideraciones de diseConsideraciones de diseññoo

• Hay una fuerte atenuación de la señal hasta el nodo secundario relación S/N

Hay que equilibrar las pérdidasSe trabaja en 3ª ventana y con amplificación ópticaMedida: CNR Carrier to Noise Ratio

• La dispersión produce:Limitación en el ancho de banda de transmisiónCancelación periódica de la modulación

• No linealidades de los equipos distorsiónLinealidad del conv. O/E, E/O y amp. eléctricosMedida: 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

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36

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

1641SM D

STM-4 16515M

16515M SC1_ST4_ATP_1_1

SC1_ST4_ATP_1_1

E

W E

W

189XE12

4XSTM1e

3XSTM1e

REP SYNCINTERFAZ 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 nmDivisor

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 nmDivisor

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

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37

ÍÍndicendice

1. Sistemas WDM2. Redes troncales basadas en JDS/SDH3. Redes LAN ópticas4. Distribución de TV por cable (HFC)5. Sistemas de radio sobre fibra6. Sistemas no-guiados7. 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 baseEstaciones baseEstaciones base y centrales

10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . Sistemas de radio sobre fibraSistemas de radio sobre fibra

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38

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

¿¿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 sistemaInstalación 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

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39

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)

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40

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!

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41

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 bandaCancelación periódica de la modulación

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:

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42

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-cellTransmisión 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 WDM2. Redes troncales basadas en JDS/SDH3. Redes LAN ópticas4. Distribución de TV por cable (HFC)5. Sistemas de radio sobre fibra6. Sistemas no-guiados7. Sistemas FFTH

10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . ÍÍndicendice

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43

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-RxEs un canal no dispersivoNo 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

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Ejemplos de Ejemplos de S.C.OS.C.O. no guiados. no guiados

• Corta distancia: Estándar Irda® (1993) 9k6..4Mbps, 2m802.11-IR (1997) 2Mbps, 25m

• Larga distancia atmosférico:WaveStar® OpticAir® de LucentHasta 5 Km. Rb=2,5 Gbps(10 Gbps con 4 canales WDM)λ = 1550 nm , tracking automático,

cuatro haces simultáneosTx: 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

ÍÍndicendice

1. Sistemas WDM2. Redes troncales basadas en JDS/SDH3. Redes LAN ópticas4. Distribución de TV por cable (HFC)5. Sistemas de radio sobre fibra6. Sistemas no-guiados7. Sistemas FFTH

10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . ÍÍndicendice

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45

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!

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46

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 activosen interioresActualización 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 operadorCompatible/interoperable con lo ya existente

• Estándares en liza:ATM sobre PON (APON): ITU-T G.983Ethernet sobre PON (EPON): en desarrollo por IEEEGPF sobre PON (GPON): ITU-T G.984 (en desarrollo)

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47

EstEstáándar G.983 (ATM sobre PON)ndar G.983 (ATM sobre PON)

10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . Sistemas FTTHSistemas FTTH

• DefinicionesOLT (Optical Line Terminal): equipos E/O en la centralONU/ONT (Optical Network Unit): equipos E/O de usuarioODN (Optical Distribution Network): red pasiva de fibra ópticaDownstream: tráfico hacia el usuarioUpstream: tráfico hacia la central

EstEstáándar G.983 (ATM sobre PON)ndar G.983 (ATM sobre PON)

10 Sistemas de 10 Sistemas de C.OC.O. . Sistemas FTTHSistemas FTTH

• Capacidad64 usuariosDownstream de 155 o 622MBpsUpstream de 155Mbps

• TecnologíaFibra estándar SMF G.652OLT: Láser FP/DFB 1550nmONT: Láser FP 1310nmCodificación NRZ con scramblingBER < 10-10

¡WDM!

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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

• Todo está especificado para que funcione correctamente

• Pérdidas de la fibra: 10..30dB distancia• Transmisor:

Potencia inyectada en fibra: -4..+4dBmRelación de extinción < -10dBAnchura espectral eficaz < 1,4nmSMSR > 30dB (láser DFB)

• Potencia en el receptor: -33 .. -8 dBm