Diseño Red Gpon

Diseño de una red GPON Tecnologías de Redes de Banda Ancha Maestría en Redes de Comunicaciones Pontificia Universidad Católica del Ecuador

Realizado por: Carlos Javier Castillo Cuenca

Diseñar una red PON que brinde servicios de banda ancha a diferentes clases de clientes. 1. Áreas de concentración de clientes Ciudad con 5 áreas:     

Hospital Área de oficinas o 2 edificios con 30 oficinas Área residencial o 20 familias con requerimientos de tipo triple play Centro comercial y área de escuela o Internet de banda ancha y HDTV Área familiar o 2 edificios con 22 apartamentos o Servicios Triple play

2. Datos y necesidades de clientes: Hospital:    

Localizado a 3km del splitter Localizado a 8km de la oficina central Servicios: Internet de banda ancha, HDTV, VoIP, telemedicina, control en tiempo real.

Área de Oficina:  

Ubicados a 1,5 km del splitter Requerimiento de aplicaciones: 75 Mbps/oficina.

Área Residencial:

 

Ubicados a 1 km del splitter, y a 6 km del OLT Servicios: o Broadcast  2 canales HDTV (15 Mbps) = 30 Mbps  1 canal 3D = 50 Mbps o Aplicaciones en tiempo real  Videoconferencia HD = 7 Mbps  Juego en línea = 1 Mbps  VoIP, audio, videovigilancia = 2 Mbps o Internet = 10 Mbps

Área Escuela y Centro Comercial:  

Ubicados a 1 km del splitter, y a 6 km del OLT Varios servicios de gran ancho de banda

Área Familiar: 

Mismas características que área residencial

3. Calculo de necesidad de Ancho de Banda por tipo de cliente Hospital Servicios AB Upstream (Mbps) AB Downstream (Mbps) Internet de Banda Ancha 10 60 HDTV 0,064 30 VoIP 2 2 Telemedicina 4 4 Control en tiempo real 1 1 TOTAL 17,064 97 Área de oficinas Servicios Varios servicios

AB Upstream (Mbps) AB Downstream (Mbps) 10 75 TOTAL 10 75

Área Residencial y Familiar Servicios AB Upstream (Mbps) AB Downstream (Mbps) HDTV 0,064 30 TV 3D 0,064 50 Videoconferencia HD 7 7 Juegos en línea 1 1

VoIP Internet de Banda Ancha TOTAL

2 2 12,128

2 10 100

Área Centro Comercial y Escuela Servicios AB Upstream (Mbps) AB Downstream (Mbps) internet de Banda Ancha 10 30 HDTV 0,064 30 TOTAL 10,064 60 `

HOSPITAL

EDIFICIOS DE OFICINAS ARMARIO DE DISTRIBUCIÓN OLT MULTIPLEXOR AREA RESIDENCIAL

ÁREA CENTRO COMERCIAL Y ESCUELA SISTEMA DE TV ÁREA FAMILIAR

Fig. 1 Diagrama de Red

4. Selección de tipo de red y distribución de clientes Considerando las necesidades de los clientes y las tecnologías actuales dentro del mercado se ha optado por ofrecer una solución de red GPON G.984.2 de clase C+. El estándar GPON G.984.2 ofrece las siguientes características:   

Velocidad de upstream: 1,2 Gbps Velocidad de downstream: 2,48 Gbps Máxima atenuación permisible: 32dBm

Conociendo las velocidades tanto de bajada como de subida procedemos a distribuir a los diferentes clientes de tal forma que se garantice el ancho de banda que necesitan. Tipo de cliente Cantidad AB Upstream (Mbps) AB Downstream (Mbps) Ubicación Área de Oficinas 30 300 2250 Splitter 1 Área Familiar 22 266,816 2200 Splitter 2 Área Comercial y Escuela 2 20,128 120 Área Residencial 20 242,56 2000 Splitter 3 Hospital 1 17,064 97

En la tabla podemos identificar 3 splitters 1:2 principales, los cuales se conectan cada uno a un puerto de la OLT por diferentes fibras. Cada splitter esta balanceado para brindar a sus clientes el ancho de banda requerido. A partir de estos splitters principales se conectan splitters secundarios o de distribución para los clientes. Los splitters secundarios se encuentran instalados las cercanías de los clientes.

ARMARIO DE DISTRIBUCIÓN

SP4

SP1 1500m/ cable FO 6h

1:16

OFICINAS

SP5

1:2 1000m/ cable FO 6h

1:16

SP6

SP2 1000m/ cable FO 6h

5000m/ cable FO 12h

OFICINAS

1:32

ÁREA FAMILIAR

SP7

1:2 1000m/ cable FO 6h

1:2

ÁREA CENTRO COMERCIAL Y ESCUELA

OLT SP8

SP3 1000m/ cable FO 6h

1:32

ÁREA RESIDENCIAL

1:2 3000m/ cable FO 6h

HOSPITAL

ONT

Fig. 2 Distribución de clientes

5. Calculo de presupuesto de Potencia Tras conocer la distribución de los clientes dentro de la red procederemos a calcular si la máxima atenuación a cada cliente se encuentra dentro de los rangos del estándar GPON G.984.2 C+ con lo cual nos aseguramos brindar un servicio de calidad a cada cliente. Datos que se consideran para el diseño: 

   

Se utilizara cables de fibra óptica G.652.D que posee una atenuación de 0,4 dB/Km (AFO). Este tipo de fibra es muy eficiente para trabajar en las diferentes longitudes de onda empleadas por el estándar GPON. La atenuación por conectores Acon = 0,5 dB La atenuación por empalme Aemp = 0,3 dB Margen de seguridad =3 dB La atenuación por splitters Asp se indica en la siguiente tabla: Taza 1X64 1X32 1X16 1X8 1X4 1X2

Atenuación (dB) 22,26 18,6 15 11,4 7,8 4,2

Para calcular la atenuación del enlace utilizamos la siguiente formula: ( En donde: Atenuación por empalmes Atenuación por conectores Atenuación por splitters Atenuación por fibra óptica en dB/Km Longitud del enlace

)

a) Hospital SP3 5000m

1:2 3000m/ cable FO 6h

OLT

HOSPITAL

ONT

8000m

# de conectores = 3 # de empalmes = 2

b) Área de oficinas SP4

SP1 1500m/ cable FO 6h 5000m

OLT

1:16

OFICINAS

1:2

6500m

# de conectores = 3 # de empalmes = 4

En este caso la perdida por splitters es igual a la suma de las atenuaciones causadas por SP1 (4,2dB) más las causada por SP4 (15dB), así el valor por atenuación total causada por splitters es 4,2 + 15 = 19,2 dB.

c) Área residencia y Área familiar SP6

SP2 1000m/ cable FO 6h 5000m

1:32

ÁREA FAMILIAR

1:2

OLT

6000m

1:2 SP8

SP3 1000m/ cable FO 6h 5000m

1:32

ÁREA RESIDENCIAL

1:2

OLT 6000m

# de conectores = 3 # de empalmes = 4

En este caso la perdida por splitters es igual a la suma de las atenuaciones causadas por SP2 (4,2dB) más las causada por SP6 (18,6dB), así el valor por atenuación total causada por splitters es 4,2 + 18,6 = 22,8 dB. d) Área de Centro Comercial y Escuela SP2 5000m

SP7

1:2 1000m/ cable FO 6h

1:2

OLT 6000m

# de conectores = 3 # de empalmes = 4

ÁREA CENTRO COMERCIAL Y ESCUELA

En este caso la perdida por splitters es igual a la suma de las atenuaciones causadas por SP2 (4,2dB) más las causada por SP7 (4,2dB), así el valor por atenuación total causada por splitters es 4,2 + 18,6 = 22,8 dB. Al analizar los resultados podemos apreciar que todos los enlaces poseen valores de atenuación inferiores al valor máximo sugerido por el estándar GPON G.984.2 de clase C+ con lo cual podemos garantizar un servicio de calidad a los diferentes clientes de nuestra red.

Tipo de cliente

Longitud del enlace (m)

Maxima atenuación permitida (dB) GPON G.984.2 de clase C+

Atenuación del tramo (dB)

Área de Oficinas Área Familiar Área Comercial y Escuela Área Residencial Hospital

6500 6000 6000 6000 8000

32 32 32 32 32

27,5 30,9 16,5 30,9 12,5

6. Detalles de la implementación Para la implementación se ha optado por brindar una solución de fibra óptica hasta el hogar (FTTH) y fibra óptica hasta el negocio (FTTB). En la parte de la oficina central se instalara una OLT de 4 puertos GPON capaz de trabajar con el estándar G.984.2 de clase C+ y de manejar 32 clientes por puerto. En nuestra red se tienen 75 clientes los cuales se distribuirán en tres de los cuatro puertos de nuestra OLT lo que nos permite tener un puerto para crecimiento de la red. A 5000 metros de la CO se instala un armario de distribución, a este rack llegaremos con un cable de fibra óptica de 12 hilos, 3 de estos hilos conectaran a los splitters 1, 2 y 3 dejando 9 hilos de reserva ya sean para ampliación de nuestra red o para tenerlos como respaldo por si los hilos que conectan los splitters presentan fallas difíciles de detectar o corregir. Desde los splitters principales (SP1, SP2 y SP3) que son relación 1:2 saldrá un cable de fibra de 6 hilos por cada puerto, un hilo de este cable de fibra conectara al splitter principal con el splitter final o el cliente ya sea el caso. El cable de fibra de 6 hilos se ha escogido puesto que tenemos 5 hilos para crecimiento o respaldo del hilo que es utilizado. En el lado final se tienen dos casos: para el hospital llegaremos con una fibra desde el splitter ubicado en el armario de distribución hasta una OLT de altas prestaciones ubicada en cuarto de telecomunicaciones y para los clientes residenciales, oficinas, centro comercial y escuela; primero se llegara a un splitter de distribución final ubicado en los armarios de telecomunicaciones de cada edificio, estos splitters han sido distribuidos de acuerdo a la demanda del entorno. En este punto se ubicaran cajas de distribución desde las cuales empleando un cable de dos hilos de fibra se

conectara el equipo ONT del cliente. Se empleara un cable de dos hilos para brindar respaldo por posibles fallas de uno de los hilos. En la siguiente tabla se detalla la distribución de los clientes por splitter. Splitter SP3 SP4 SP5 SP6 SP7 SP8

Relación 1:2 1:16 1:16 1:32 1:2 1:32

Cliente Hospital Oficinas Ed. #1 Oficinas Ed. #2 Área familiar Centro Comercial y Escuela Área residencial

Los equipos ONTs de los clientes tendrán puertos de salidas Fast Ethernet, Giga Ethernet y una salida RF coaxial.

7. Resumen de equipamiento principal. En la siguiente tabla se resume el equipamiento y material principal que se necesitara para implementar la red propuesta. Equipo/Material Cantidad OLT GPOn 4 puertos 1 ONT 75 Splitter 1X2 4 Splitter 1X16 2 Splitter 1X32 2 Cable ADSS G.625.D 12 hilos 5000m Cable ADSS G.625.D 6 hilos 7500m