Diseo de una red GPON

Tecnologas de Redes de Banda Ancha

Maestra en Redes de Comunicaciones

Pontificia Universidad Catlica del Ecuador

Realizado por: Carlos Javier Castillo Cuenca

Disear una red PON que brinde servicios de banda ancha a diferentes clases de clientes.

1. reas de concentracin de clientes

Ciudad con 5 reas:

Hospital

rea de oficinas

o 2 edificios con 30 oficinas

rea residencial

o 20 familias con requerimientos de tipo triple play

Centro comercial y rea de escuela

o Internet de banda ancha y HDTV

rea 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.

rea de Oficina:

Ubicados a 1,5 km del splitter

Requerimiento de aplicaciones: 75 Mbps/oficina.

rea 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 lnea = 1 Mbps

VoIP, audio, videovigilancia = 2 Mbps

o Internet = 10 Mbps

rea Escuela y Centro Comercial:

Ubicados a 1 km del splitter, y a 6 km del OLT

Varios servicios de gran ancho de banda

rea Familiar:

Mismas caractersticas que rea 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

rea de oficinas Servicios AB Upstream (Mbps) AB Downstream (Mbps)

Varios servicios 10 75

TOTAL 10 75

rea 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 lnea 1 1

VoIP 2 2

Internet de Banda Ancha 2 10

TOTAL 12,128 100

rea 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 DEOFICINAS

AREA RESIDENCIAL

REA CENTRO COMERCIALY ESCUELA

REA FAMILIAR

ARMARIO DE DISTRIBUCIN

MULTIPLEXOR

OLT

SISTEMA DE TV

Fig. 1 Diagrama de Red

4. Seleccin de tipo de red y distribucin de clientes

Considerando las necesidades de los clientes y las tecnologas actuales dentro del mercado se ha

optado por ofrecer una solucin de red GPON G.984.2 de clase C+.

El estndar GPON G.984.2 ofrece las siguientes caractersticas:

Velocidad de upstream: 1,2 Gbps

Velocidad de downstream: 2,48 Gbps

Mxima atenuacin 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) Ubicacin

rea de Oficinas 30 300 2250 Splitter 1

rea Familiar 22 266,816 2200 Splitter 2

rea Comercial y Escuela 2 20,128 120

rea 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 distribucin para los clientes. Los splitters secundarios se encuentran instalados las cercanas

de los clientes.

SP1

SP2

SP3

OLT

SP4

SP5

SP6

SP7

SP8

ONT

5000m/ cable FO 12h

1500m/ cable FO 6h

1000m/ cable FO 6h

1000m/ cable FO 6h

1000m/ cable FO 6h

1000m/ cable FO 6h

3000m/ cable FO 6h

1:2

1:2

1:2

1:16

1:16

1:32

1:2

1:32

OFICINAS

OFICINAS

REA FAMILIAR

REA CENTRO COMERCIAL Y ESCUELA

REA RESIDENCIAL

HOSPITAL

ARMARIO DE DISTRIBUCIN

Fig. 2 Distribucin de clientes

5. Calculo de presupuesto de Potencia

Tras conocer la distribucin de los clientes dentro de la red procederemos a calcular si la mxima

atenuacin a cada cliente se encuentra dentro de los rangos del estndar GPON G.984.2 C+ con lo

cual nos aseguramos brindar un servicio de calidad a cada cliente.

Datos que se consideran para el diseo:

Se utilizara cables de fibra ptica G.652.D que posee una atenuacin de 0,4 dB/Km (AFO).

Este tipo de fibra es muy eficiente para trabajar en las diferentes longitudes de onda

empleadas por el estndar GPON.

La atenuacin por conectores Acon = 0,5 dB

La atenuacin por empalme Aemp = 0,3 dB

Margen de seguridad =3 dB

La atenuacin por splitters Asp se indica en la siguiente tabla:

Taza Atenuacin (dB)

1X64 22,26

1X32 18,6

1X16 15

1X8 11,4

1X4 7,8

1X2 4,2

Para calcular la atenuacin del enlace utilizamos la siguiente formula:

( )

En donde:

Atenuacin por empalmes

Atenuacin por conectores

Atenuacin por splitters

Atenuacin por fibra ptica en dB/Km

Longitud del enlace

a) Hospital

SP3

OLT

ONT

3000m/ cable FO 6h

1:2

HOSPITAL

5000m

8000m

# de conectores = 3

# de empalmes = 2

b) rea de oficinas

SP1

OLT

SP4

1500m/ cable FO 6h

1:2

1:16 OFICINAS

5000m

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) ms las causada por SP4 (15dB), as el valor por atenuacin total causada por splitters es

4,2 + 15 = 19,2 dB.

c) rea residencia y rea familiar

SP3

OLT

SP8

5000m

1000m/ cable FO 6h

1:2

1:2

1:32 REA RESIDENCIAL

6000m

SP2

OLT

SP6

5000m

1000m/ cable FO 6h

1:2

1:32 REA FAMILIAR

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) ms las causada por SP6 (18,6dB), as el valor por atenuacin total causada por splitters es

4,2 + 18,6 = 22,8 dB.

d) rea de Centro Comercial y Escuela

SP2

OLT

SP75000m

1000m/ cable FO 6h

1:21:2

REA CENTRO COMERCIAL Y ESCUELA

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) ms las causada por SP7 (4,2dB), as el valor por atenuacin 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 atenuacin

inferiores al valor mximo sugerido por el estndar 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 atenuacin permitida (dB)

GPON G.984.2 de clase C+

Atenuacin del tramo (dB)

rea de Oficinas 6500 32 27,5

rea Familiar 6000 32 30,9

rea Comercial y Escuela 6000 32 16,5

rea Residencial 6000 32 30,9

Hospital 8000 32 12,5

6. Detalles de la implementacin

Para la implementacin se ha optado por brindar una solucin de fibra ptica hasta el hogar

(FTTH) y fibra ptica hasta el negocio (FTTB).

En la parte de la oficina central se instalara una OLT de 4 puertos GPON capaz de trabajar con el

estndar G.984.2 de clase C+ y de manejar 32 clientes por puerto. En nuestra red se tienen 75

clientes los cuales se distribuirn 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 distribucin, a este rack llegaremos con un cable

de fibra ptica de 12 hilos, 3 de estos hilos conectaran a los splitters 1, 2 y 3 dejando 9 hilos de

reserva ya sean para ampliacin de nuestra red o para tenerlos como respaldo por si los hilos que

conectan los splitters presentan fallas difciles de detectar o corregir.

Desde los splitters principales (SP1, SP2 y SP3) que son relacin 1:2 saldr 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 distribucin 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 distribucin 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 distribucin 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 distribucin de los clientes por

splitter.

Splitter Relacin Cliente

SP3 1:2 Hospital

SP4 1:16 Oficinas Ed. #1

SP5 1:16 Oficinas Ed. #2

SP6 1:32 rea familiar

SP7 1:2 Centro Comercial y Escuela

SP8 1:32 rea residencial

Los equipos ONTs de los clientes tendrn 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